Chơương 1: Giới thiệu về SCADA
1.1 Tổng quan chung về SCADA:
a. Định nghĩa:
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu. Điều khiển ở đây là điều khiển một cách giám sát. SCADA khác với các hệ thống điều khiển DCS ở chỗ, các hệ DCS là một hệ thống điều khiển phân tán trên mạng diện rộng và cơ chế điều khiển được giao cho cả các phần tử cấp dưới, trong khi hệ thống SCADA thiên về giám sát và thu thập dữ liệu trên mạng tập trung, mọi thao tác lên hệ đều dưới sự điều khiển của trung tâm.
b. Chức năng và vai trò:
Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp thường được tổ chức theo nhiều cấp quản lý. Mỗi cấp có nhiệm vụ đo lường, thu thập và điều khiển giám sát riêng lên từng đối tượng cụ thể của hệ thống. Chính vì thế việc SCADA cho một hệ thống sản xuất công nghiệp cũng được phân ra từng cấp SCADA cụ thể, tuỳ vào quy mô của từng cấp mà có những yêu cầu cụ thể khác nhau song nói chung môi cấp SCADA là phải thực hiện những dịch vụ sau:
ã Thu thập số liệu từ xa (qua đường truyền số liệu) các số liệu về sản xuất và tổ chức việc lưu trữ trong nhiều loại cơ sở số liệu (số liệu về lịch sử sản xuất, về sự kiện thao tác, về báo động ).
ã Điều khiển và giám sát hệ sản xuất trên cở sở các dữ liệu đã thu thập được.
ã Thực hiện công tác truyền thông số liệu trong và ra ngoài hệ (đọc/viết số liệu PLC/RTU, trả lời các bản tin yêu cầu từ cấp trên về số liệu, về thao tác hệ).
Nhìn chung SCADA là mộ sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm theo mộ phương thức truyền thông nào đó để tự động hoá việc quản lý giám sát, điều khiển cho một đối tượng công nghiệp. Và ta nhận thấy rằng xu thế tự động hoá là một xu thế không thể tránh khỏi do vậy việc áp dụng bài toán SCADA là một việc làm tất yếu nếu chúng ta không muốn tụt hậu trong sản xuất. Vai trò của nó là rất rõ dàng, SCADA giúp ta thu thập rất chính xác về hệ thống từ đó có thể đưa ra các quyết định đúng đắn về hệ, đồng thời ta cũng dễ dàng trong công tác điều khiển và ra quyết định. Việc làm này sẽ giảm đáng kể việc chi phí về vấn đề nhân lực, về vận hành điều này góp phần đáng kể trong việc giảm giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh.
1.2 Các ứng dụng vào thực tế và so sánh lợi thế với hệ cũ:
Các hệ thống SCADA được dùng cho hệ thống điện, hệ thống xe lửa, nhà máy nước sạch, trạm xử lý nước sạch, hàng hải
Hệ thống SCADA của ngành điện Việt nam hiện nay được chia thành ba cấp: cấp quốc gia, cấp Bắc Trung Nam và cấp tỉnh. Khi hệ thống trở thành phức tạp hơn, có thể sẽ có cấp huyện. Trung tâm điều độ quốc gia theo dõi và điều khiển các nhà máy phát điện, các đường dây/trạm 500kV và các đường dây/trạm 220kV lớn. Ba trung tâm điều độ miền theo dõi và điều khiển các đường dây/trạm 220kV và các đường dây/trạm 110kV lớn trong khu vực mình.
23 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2809 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tổng quan và cấu trúc của SKADA, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Ch¬ng 1: Giíi thiÖu vÒ SCADA
Tæng quan chung vÒ SCADA:
§Þnh nghÜa:
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t vµ thu thËp d÷ liÖu. §iÒu khiÓn ë ®©y lµ ®iÒu khiÓn mét c¸ch gi¸m s¸t. SCADA kh¸c víi c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn DCS ë chç, c¸c hÖ DCS lµ mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n trªn m¹ng diÖn réng vµ c¬ chÕ ®iÒu khiÓn ®îc giao cho c¶ c¸c phÇn tö cÊp díi, trong khi hÖ thèng SCADA thiªn vÒ gi¸m s¸t vµ thu thËp d÷ liÖu trªn m¹ng tËp trung, mäi thao t¸c lªn hÖ ®Òu díi sù ®iÒu khiÓn cña trung t©m.
Chøc n¨ng vµ vai trß:
Mçi hÖ thèng s¶n xuÊt c«ng nghiÖp thêng ®îc tæ chøc theo nhiÒu cÊp qu¶n lý. Mçi cÊp cã nhiÖm vô ®o lêng, thu thËp vµ ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t riªng lªn tõng ®èi tîng cô thÓ cña hÖ thèng. ChÝnh v× thÕ viÖc SCADA cho mét hÖ thèng s¶n xuÊt c«ng nghiÖp còng ®îc ph©n ra tõng cÊp SCADA cô thÓ, tuú vµo quy m« cña tõng cÊp mµ cã nh÷ng yªu cÇu cô thÓ kh¸c nhau song nãi chung m«i cÊp SCADA lµ ph¶i thùc hiÖn nh÷ng dÞch vô sau:
Thu thËp sè liÖu tõ xa (qua ®êng truyÒn sè liÖu) c¸c sè liÖu vÒ s¶n xuÊt vµ tæ chøc viÖc lu tr÷ trong nhiÒu lo¹i c¬ së sè liÖu (sè liÖu vÒ lÞch sö s¶n xuÊt, vÒ sù kiÖn thao t¸c, vÒ b¸o ®éng…).
§iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t hÖ s¶n xuÊt trªn cë së c¸c d÷ liÖu ®· thu thËp ®îc.
Thùc hiÖn c«ng t¸c truyÒn th«ng sè liÖu trong vµ ra ngoµi hÖ (®äc/viÕt sè liÖu PLC/RTU, tr¶ lêi c¸c b¶n tin yªu cÇu tõ cÊp trªn vÒ sè liÖu, vÒ thao t¸c hÖ).
Nh×n chung SCADA lµ mé sù kÕt hîp gi÷a phÇn cøng vµ phÇn mÒm theo mé ph¬ng thøc truyÒn th«ng nµo ®ã ®Ó tù ®éng ho¸ viÖc qu¶n lý gi¸m s¸t, ®iÒu khiÓn cho mét ®èi tîng c«ng nghiÖp. Vµ ta nhËn thÊy r»ng xu thÕ tù ®éng ho¸ lµ mét xu thÕ kh«ng thÓ tr¸nh khái do vËy viÖc ¸p dông bµi to¸n SCADA lµ mét viÖc lµm tÊt yÕu nÕu chóng ta kh«ng muèn tôt hËu trong s¶n xuÊt. Vai trß cña nã lµ rÊt râ dµng, SCADA gióp ta thu thËp rÊt chÝnh x¸c vÒ hÖ thèng tõ ®ã cã thÓ ®a ra c¸c quyÕt ®Þnh ®óng ®¾n vÒ hÖ, ®ång thêi ta còng dÔ dµng trong c«ng t¸c ®iÒu khiÓn vµ ra quyÕt ®Þnh. ViÖc lµm nµy sÏ gi¶m ®¸ng kÓ viÖc chi phÝ vÒ vÊn ®Ò nh©n lùc, vÒ vËn hµnh ®iÒu nµy gãp phÇn ®¸ng kÓ trong viÖc gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm, t¨ng søc c¹nh tranh.
C¸c øng dông vµo thùc tÕ vµ so s¸nh lîi thÕ víi hÖ cò:
C¸c hÖ thèng SCADA ®îc dïng cho hÖ thèng ®iÖn, hÖ thèng xe löa, nhµ m¸y níc s¹ch, tr¹m xö lý níc s¹ch, hµng h¶i…
HÖ thèng SCADA cña ngµnh ®iÖn ViÖt nam hiÖn nay ®îc chia thµnh ba cÊp: cÊp quèc gia, cÊp B¾c Trung Nam vµ cÊp tØnh. Khi hÖ thèng trë thµnh phøc t¹p h¬n, cã thÓ sÏ cã cÊp huyÖn. Trung t©m ®iÒu ®é quèc gia theo dâi vµ ®iÒu khiÓn c¸c nhµ m¸y ph¸t ®iÖn, c¸c ®êng d©y/tr¹m 500kV vµ c¸c ®êng d©y/tr¹m 220kV lín. Ba trung t©m ®iÒu ®é miÒn theo dâi vµ ®iÒu khiÓn c¸c ®êng d©y/tr¹m 220kV vµ c¸c ®êng d©y/tr¹m 110kV lín trong khu vùc m×nh. C¸c trung t©m ®iÒu ®é cÊp tØnh theo dâi vµ ®iÒu khiÓn hÖ thèng ph©n phèi ®iÖn trong khu vùc cña m×nh.
C¸c hÖ thèng SCADA dïng RTU ngµy cµng ®îc thay thÕ bëi PLC, trong hÖ SCADA cho hÖ thèng ®iÒu ®é ®iÖn cÊp quèc gia hay miÒn còng ®ang ngµy cµng ®i theo xu thÕ nµy.
ViÖc x©y dùng c¸c hÖ thèng SCADA dïng PLC sÏ ®em l¹i c¸c lîi thÕ sau:
Kinh phÝ sÏ thÊp h¬n nhiÒu.
C¸c hÖ ®iÒu khiÓn cò cã nhiÒu tñ, b¶ng, kho¸, nót Ên… Do ®ã chóng rÊt cång kÒnh, chiÕm nhiÒu diÖn tÝch.Ngoµi ra cßn rÊt khã kh¨n trong viÖc l¾p ®Æt, kiÓm ®Þnh, vËn hµnh, gi¸m s¸t, b¶o dìng. Tuy nhiªn c«ng viÖc nµy sÏ rÊt ®¬n gi¶n nÕu chóng ta sö dông hÖ SCADA dïng PLC.
C¸c kü s ViÖt Nam dÔ tiÕp cËm víi c«ng nghÖ PLC h¬n vµ do ®ã kh¶ n¨ng thiÕt kÕ, n©ng cÊp vµ lµm chñ c«ng nghÖ dÔ dµng h¬n.
Mua thiÕt bÞ dÔ dµng h¬n.
DÔ b¶o dìng vµ thay thÕ c¸c thiÕt bÞ.
§Æc biÖt víi hÖ SCADA th× viÖc thu thËp, lu tr÷, b¸o c¸o, thèng kª, ph©n tÝch hÖ thèng rÊt dÔ dµng.
C¸c hÖ thèng SCADA sÏ trë nªn ®¬n gi¶n h¬n vµ phæ biÕn h¬n trong t¬ng lai bëi lÏ c¸c thiÕt bÞ trong lÜnh vùc tù ®éng ho¸ ®ang ngay cµng ph¸t triÓn m¹nh.
H×nh 1:
1.3 KÕt cÊu cña mét hÖ SCADA
Nãi mét c¸ch ®¬n gi¶n, hÖ thèng SCADA cã ba phÇn: C¸c PC ë phßng ®iÒu khiÓn trung t©m, c¸c RTU( remote terminal unit) hay PLC(programable logic controller) ë c¸c tr¹m xa vµ thiÕt bÞ th«ng tin ®Ó kÕt nèi hai phÇn trªn víi nhau.
KÕt cÊu phÇn mÒm cña phÇn PC ë phßng ®iÒu khiÓn trung t©m ®îc thÓ hiÖn trong b¶ng H×nh 1. Chóng ta sÏ thÊy c¸c chøc n¨ng cña c¸c PC cña hÖ thèng SCADA t¬ng tù nh phÇn HMI cña hÖ thèng DCS: HiÓn thÞ, ®iÒu khiÓn tõ phßng ®iÒu khiÓn trung t©m, thu thËp d÷ liÖu, qu¶n l ý c¸c sè liÖu, qu¶n lý b¸o ®éng, b¸o c¸o.
C¸c hÖ thèng SCADA cò ch¹y trªn m«i trêng DOS, VMS hay UNIX. C¸c hÖ thèng míi h¬n ch¹y trªn nÒn cña Windows, Linux.
ThiÕt kÕ giao
diÖn
SCADA Client
øng
dông thø 3
ActiveX ®iÒu khiÓn
HiÓn thÞ c¶nh b¸o
HMI
§å thÞ
Kho chøa c¸c
Active X
Th viÖn s½n
cã
TCP/IP
M«i
trêng
ph¸t triÓn
SCADA
SCADA Server
Qu¶n lý vµ xö lý d÷ liÖu theo thêi gian thùc
LËp ch¬ng tr×nh
D÷ liÖu thêi gian thùc
D÷ liÖu ch¬ng tr×nh
D÷ liÖu lu tr÷
D÷ liÖu qu¸ tr×nh
D÷ liÖu b¸o ®éng
SQL
ThiÕt kÕ vµo
ra
ChuyÓn ®æi thµnh c¸c d¹ng CSDL cã kÕt nèi d¹ng ODBC
Qu¶n lý vµo ra
I/O server/OPC
PLC
RTU
H×nh 2: KiÕn tróc phÇn mÒm Client/Server cña hÖ SCADA
SCADA Server
SCADA Sever chÝnh lµ m¸y Server cña hÖ thèng SCADA ë trung t©m ®îc nèi víi c¸c RTU hay PLC. Trong cÊu tróc phÇn mÒm m¸y chñ Server ®ã cã chøc n¨ng thu thËp, chia sÎ d÷ liÖu víi c¸c m¸y Client th«ng qua mang Ethernet vµ göi mÖnh lÖnh tõ c¸c Client trùc tiÕp ®Õn c¸c bé ®iÒu khiÓn.V× vËy trªn c¸c m¸y Server thêng ®îc dïng ®Ó cµi ®Æt c¸c phÇn mÒm ph¸t triÓn (development), thiÕt lËp cÊu h×nh truyÒn th«ng ®Ó kÕt nèi víi thiÕt bÞ hiÖn trêng.
SCADA Client
SCADA Client gåm c¸c m¸y tÝnh c«ng nghiÖp ®îc nèi víi m¸y Server b»ng m¹ng Ethernet. C¸c m¸y tÝnh nµy sÏ ®îc cµi c¸c phÇn mÒm giao diÖn ngêi m¸y (Human Machine Interface) kÕt nèi víi d÷ liÖu cña m¸y Server ®Ó hiÓn thÞ hoÆc ®iÒu khiÓn. Tø lµ c¸c m¸y Client nay sÏ thu thËp c¸c tr¹ng th¸i vµ ®iÒu khiÓn c¸c bé controller gi¸n tiÕp th«ng qua m¸y Server. Mèi quan hÖ gi÷a c¸c Client vµ Server do c¸c kü s lËp tr×nh thiÕt lËp, tuú thuéc vµo phÇn mÒm c«ng nghiÖp ®îc sö dông trong hÖ SCADA.
PLC- RTU
RTU ®îc ®Þnh nghÜa lµ mét thiÕt bÞ ®îc ®iÒu khiÓn b»ng bé vi xö lý, cã kh¶ n¨ng xö lý c¸c ®Çu vµo ra theo thêi gian thùc, thu thËp sè liÖu vµ b¸o ®éng, b¸o c¸o vÒ SCADA Server, vµ thi hµnh c¸c lÖnh cña SCADA Server.
Theo truyÒn thèng, hÖ thèng SCADA thêng sö dông c¸c thiÕt bÞ RTU. Nhng ngµy nay, víi sù ph¸t triÓn cña PLC, c¸c nhµ tÝch hîp hÖ thèng thÝch dïng PLC thay v× RTU cho viÖc thiÕt kÕ cho nhiÒu hÖ thèng SCADA.
C¸c RTU vµ c¸c PLC ®îc nèi víi c¸c I/O t¹i c¸c tr¹m. C¸c ®Çu vµo, qua RTU hay PLC cho c¸c thiÕt bÞ SCADA ë phßng ®iÒu khiÓn trung t©m biÕt tr¹ng th¸i cña hÖ thèng t¹i hiÖn trêng.ThiÕt bÞ SCADA cã thÓ ®iÒu khiÓn b»ng c¸ch thao t¸c ®Çu ra, còng nh qua c¸c RTU hayPLC.
Nh vËy, RTU vµ PLC lµ thiÕt bÞ ®îc trùc tiÕp nèi víi I/O vµ trung t©m ®iÒu khiÓn tÝn hiÖu.
Client
Lu tr÷
Server
Client
Ethernet
D÷ liÖu
Server
D÷ liÖu
Server
Controller
Controller
Controller
Controller
H×nh 3: KiÕn tróc phÇn cøng Client/Server cña hÖ SCADA
PhÇn cøng vµ phÇn mÒm cña hÖ SCADA:
PhÇn cøng
Tuú thuéc vµo tõng h·ng chÕ t¹o, c¸c hÖ SCADA sÏ mang mét sè ®Æc ®iÓm kh¸c nhau, tuy nhiªn nãi chung phÇn cøng cña hÖ SCADA sÏ gåm nh÷ng phÇn sau:
M¸y tÝnh PC víi c¸c dÞch vô truyÒn th«ng chuÈn vµ c¸c ch¬ng tr×nh giao diÖn ®å ho¹ ®îc thiÕt kÕ s½n.
C¸c bé ®iÒu khiÓn logic cã kh¶ n¨ng lËp tr×nh PLC (Programmable Logic Controller).
C¸c transmitter/RTU sè th«ng minh.
Card m¹ng vµ hÖ thèng c¸p nèi ®i theo phôc vô cho qu¸ tr×nh thu thËt vµ ®iÒu khiÓn.
PhÇn mÒm
PhÇn mÒm cña SCADA lµ mét ch¬ng tr×nh thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô cô thÓ cña mét hÖ SCADA. PhÇn mÒm ph¶i cã kh¶ n¨ng thu thËp d÷ liÖu theo thêi gian thùc vµ cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn ®¸p øng c¸c yªu cÇu kü thuËt cña hÖ thèng. Ngoµi ra, phÇn mÒm SCADA ph¶i cã kh¶ n¨ng kÕt nèi m¹ng, ch¼ng h¹n nh Internet hay Ethernet, ®Ó cã thÓ chuuyÓn c¸c b¸o c¸o díi nhiÒu h×nh thøc kh¸c nhau, nh d¹ng b¶ng thèng kª, d¹ng biÓu ®å hay d¹ng ®å thÞ.
TruyÒn tin trong hÖ SCADA
C¸c d¹ng truyÒn tin trong hÖ SCADA
Ngoµi viÖc sö dông c¸c m¸y tÝnh c«ng nghiÖp, c¸c Server, thiÕt bÞ m¹ng… ë phßng theo dâi trung t©m. Mét bé phËn kh«ng thÓ thiÕu ®îc trong hÖ thèng SCADA lµ hÖ thèng truyÒn tin. Nã liªn quan ®Õn tÝnh æn ®Þnh vµ sù chÝnh x¸c cña hÖ thèng. V× vËy, mét hÖ truyÒn tin ®îc chæntng mét hÖ SCADA ph¶i tho¶ m·n c¸c tiªu chuÈn nh: gi¶i tèc ®é truyÒn, giao thøc truyÒn th«ng, truyÒn ®ång b« hay dÞ bé, kho¶ng c¸ch ®Þa lý… HÖ thèng truyÒn tin ®îc chän ph¶i t¬ng thÝch víi thiÕt bÞ trêng vµ m¸y chñ Server. Mét sè thiÕt bÞ cã thÓ sö dông ®îc ®Ó truyÒn d÷ liÖu trong hÖ SCADA nh sau: Modem RDT (Radio Data Technology) cña Anh quèc cã c¸c lo¹i truyÒn sãng Radio, v« tuyÕn; c¸c thiÕt bÞ thu ph¸t sãng cña Motorola, c¸c bé RTU, GPS. Tuú theo m« h×nh, ph¹m vi cña tõng hÖ SCADA mµ ta ¸p dông tõng lo¹i thiÕt bÞ trªn sÏ ph¸t huy hÕt tÝnh n¨ng t¸c dông cña nã.
HÖ thèng SCADA cÊp quèc gia vµ miÒn dïng c¸c RTU ®îc thiÕt kÕ ®Æc biÖt cho ngµnh ®iÖn (theo tiªu chuÈn IEEE vµ IEC, cã kh¶ n¨ng chÞu ®îc nhiÔu ®iÖn tõ…). C¸c thiÕt bÞ RTU th«ng minh víi c¸c trung t©m ®iÒu ®é qua thñ tôc truyÒn tin IEC-870-5-101. Ngoµi ra, víi nhiÒu hÖ SCADA dïng PLC dïng thñ tôc truyÒn tin lµ Profibus.
B¶ng díi ®©y tæng kÕt l¹i c¸c d¹ng truyÒn tin thêng dïng trong hÖ SCADA:
TruyÒn tin
KiÓu truyÒn tin
Tiªu chuÈn thêng dïng
M¸y chñ víi IDE hiÖn trêng
Kh«ng ®ång bé kiÓu
multidrop
RS-485
PLC thu thËp víi IDE hiÖn trêng
Kh«ng ®ång bé kiÓu
multidrop
RS-485
M¸y chñ víi m¸y dù phßngDMS, EMS, DTS
§ång bé kiÓu multidrop
Ethernet
M¸y chñ víi SCADA cÊp trªn
Kh«ng ®ång bé kiÓu
singledrop
RS-232 + t¶i ba, modem
Hay Ratio 450Hz
SCADA víi c¸c øng dông kh¸c
B¶n tin qua bé nhí
DDE (Dynamic Data Exchange)
SCADA víi c¸c th viÖn
§äc/viÕt th viÖn
DLL(Dynamic Link Library)
SCADA víi c¸c hÖ ®iÒu hµnh
Qu¶n lý c¸c cöa sæ
Windows
SCADA víi m¸y in
Song song, nèi tiÕp
RS- 232, ASII
TruyÒn tin sè
TruyÒn tin hiÖn trêng
Nh÷ng yªu cÇu chung vÒ mét hÖ SCADA
a. Nh÷ng yªu cÇu chung vÒ phÇn cøng:
M¸y tÝnh PC dïng ®Ó thu thËp vµ ®iÒu khiÓn ph¶i mang tÝnh phæ th«ng vµ cã kh¶ n¨ng giao tiÕp tèt víi c¸c h·ng thiÕt bÞ phÇn cøng kh¸c nhau.
Cã hÖ ®iÒu hµnh ®a nhiÖm cã kh¶ n¨ng më réng vµ giao tiÕp dÔ dµng víi c¸c phÇn mÒm vµ phÇn cøng kh¸c.
b. Nh÷ng yªu cÇu chung vÒ phÇn mÒm:
Cã kh¶ n¨ng t¬ng thÝch víi c¸c giao thøc (Protocol) th«ng dông.
DÔ dµng thiÕt kÕ vµ n©ng cÊp khi cÇn thiÕt.
VÒ dÞch vô SCADA:
Cã kh¶ n¨ng thu thËp, lu tr÷, sö dông sè liÖu ®îc Ýt nhÊt trong mét n¨m.
Cung cÊp sù giao tiÕp vµ giao diÖn dÔ dµng cho ngêi sö dông vµ vËn hµnh. DÓ dµng cho ng¬× dïng hiÓn thÞ s¬ ®å vµ ®å thÞ trong gi¸m s¸t còng nh in b¸o c¸o.
Gióp thao t¸c ®iÒu khiÓn tõ xa dÔ dµng, tuy nhiªn vÉn ph¶i b¶o ®¶m thao t¸c ®iÒu khiÓn b»ng tay.
d. Yªu cÇu vÒ gi¸ thµnh vµ chi phÝ l¾p ®Æt ph¶i rÎ, hîp lý.
C¸c tr¹m ®iÖn 220kV trong líi ®iÖn ViÖt Nam n¨m 2005
C¸c tr¹m 220kV khu vùc miÒn B¾c
ChÕ ®é cùc ®¹i
ChÕ ®é cùc tiÓu
P (MW)
Q (MVAr)
P (MW)
Q (MVAr)
Yªn B¸i
50,7
-2,2
30,8
1,8
Th¸i Nguyªn
50,3
-18,2
33,5
-8,0
B¾c Giang
55,4
-2,3
19,1
-47,4
Qu¶ng Ninh
53,4
96,5
1,2
63,6
Sãc S¬n
174,2
57,4
123,2
71,0
ViÖt Tr×
102,7
72,0
47,6
0,4
Trµng B¹ch
21,2
-100,4
10,0
-58,9
Ph¶ L¹i (phÝa 110kV)
255,8
148,0
87,8
29,1
VËt C¸ch
71,7
8,6
36,3
-21,9
H¶i Phßng
110,2
97,4
53,3
44,1
Phè Nèi
101,1
72,6
69,8
81,0
Mai §éng
185,6
73,3
107,0
-39,0
Hµ §«ng
414,0
262,4
96,8
32,4
ChÌm
410,4
230,0
79,2
40,4
Xu©n Mai
87,6
28,0
30,7
34,3
Thanh Ho¸
164,1
43,7
32,9
33,3
Ninh B×nh
147,6
-24,4
44,0
17,2
Nam §Þnh
99,0
44,7
41,0
77,5
Th¸i B×nh
106,0
64,0
20,9
-50,3
Nghi S¬n
77,6
29,6
12,6
-38,0
Vinh
89,2
8,8
48,6
9,8
Hµ TÜnh
111,0
18,2
15,1
-58,5
§ång Híi
60,2
37,0
25,0
11,6
HuÕ
98,4
88,7
45,4
13,3
Hoµ Kh¸nh
74,9
-9,8
53,8
-0,4
§µ N½ng
152,5
104,4
66,1
40,9
Dèc Sái
101,0
98,5
38,2
3,8
Llªiku
73,2
47,3
29,4
9,6
Qui Nh¬n
98,0
52,8
70,9
41,1
Krongbuk
59,2
39,9
28,6
9,6
Nha Trang
97,4
38,4
49,2
17,0
§a Nhim
89,4
56,2
39,7
19,0
§¹i Ninh
22,6
3,0
6,3
-13,1
C¸c tr¹m 220kV khu vùc miÒn Nam
ChÕ ®é cùc ®¹i
ChÕ ®é cùc tiÓu
P (MW)
Q (MVAr)
P (MW)
Q (MVAr)
B¶o Léc
74,9
39,9
26,9
10,6
Hµm ThuËn
48,1
29,8
18,0
18,9
Long B×nh
206,6
115,6
121,8
28,6
Long Thµnh
118,0
-52,6
69,6
13,2
TrÞ An
36,2
9,6
29,4
18,6
Sµi Gßn
323,0
355,4
113,4
-252,3
B×nh Hoµ
216,0
157,8
116,6
154,4
T©n §Þnh
69,2
8,5
64,4
79,9
Hãc M«n
251,4
183,6
164,4
147,8
C¸t L¸i
235,6
173,2
141,2
120,6
Tao §µn
278,0
105,0
193,0
153,6
Phó L©m
251,0
15,4
192,2
179,4
Nam Sµi Gßn
83,2
4,6
77,8
74,6
Nhµ BÌ
173,2
219,8
157,2
-95,0
Cai LËy
123,2
57,6
54,2
-94,5
Mü Tho
111,7
21,4
58,1
29,5
Phó Mü
119,8
244,6
107,5
147,8
Bµ Rþa
4,6
-67,1
14,8
-67,1
Vòng Tµu
31,6
-11,1
17,6
-44,6
VÜnh Long
65,0
-14,0
67,0
59,6
Trµ Nãc
44, 0
13,3
69,1
0,9
Thèt Nèt
46,6
-43,8
49,0
30,8
R¹ch Gi¸
90,0
-10,2
80,8
27,6
B¹c Liªu
67,1
27,0
45,4
6,9
Kiªn L¬ng
31,8
-12,2
13,2
-45,2
Ch©u §èc
67,6
14,0
12,9
-30,5
Tµ Keo
189,5
96,5
82,4
-48,0
øng dông trong c«ng t¸c ®iÒu ®é hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam
Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®iÖn:
Tõ nh÷ng n¨m 1970, hÖ thèng m¸y tÝnh ®· ®îc øng dông réng r·i trong c¸c trung t©m ®iÒu ®é hÖ thèng ®iÖn lín trªn thÕ giíi. Lóc ®Çu, hÖ thèng m¸y tÝnh phôc vô viÖc qu¶n lý kü thuËt, qu¶n lý c¸c d÷ liÖu, c¸c thiÕt bÞ trªn hÖ thèng ®iÖn vµ phôc vô viÖc tÝnh to¸n c¸c bµi to¸n rêi r¹c, ®¬n lÎ. DÇn dÇn c¸c phÇn mÒm chuyªn dông phôc vô qu¶n lý, ®iÒu hµnh hÖ thèng ®iÖn ®îc ra ®êi.
Vµo ®Çu nh÷ng n¨m 1980,, hÇu hÕt c¸c trung t©m ®iÒu khiÓn cña c¸c hÖ thèng ®iÖn lín trªn thÕ giíi ®· ®îc trang bÞ “HÖ thèng thu thËp d÷ liÖu vµ gi¸m s¸t ®iÒu khiÓn” gäi t¾t lµ SCADA. Chøc n¨ng c¬ b¶n cña hÖ thèng SCADA lµ thu nhËn tù ®éng, xö lý c¸c d÷ liÖu, hiÓn thÞ trªn mµn h×nh b¶ng s¬ ®å c¸c tÝn hiÖu thêi gian thùc cña c¸c phÇn tö trªn hÖ thèng ®iÖn nh: tÇn sè, ®iÖn ¸p c¸c ®iÓm nót, th«ng sè vËn hµnh (c«ng suÊt t¸c dông, c«ng suÊt ph¶n kh¸ng, dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p, nhiÖt ®é, ¸p lùc dÇu…) cña c¸c thiÕt bÞ (m¸y ph¸t ®iÖn, m¸y biÕn ¸p, ®êng d©y ®iÖn…). Nã hiÓn thÞ tr¹ng th¸i lµm viÖc cña tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ®ãng c¾t, t¨ng gi¶m nÊc ph©n ¸p cña m¸y biÕn ¸p… gióp cho c¸c kü s ®iÒu hµnh hÖ thèng ®iÖn ®iÒu khiÓn tõ xa, theo dâi, gi¸m s¸t sù lµm viÖc cña toµn bé hÖ thèng ®iÖn.
Nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng SCADA:
Khi c¸c thiÕt bÞ ®ang vËn hµnh vi ph¹m c¸c giíi h¹n cho phÐp cña c¸c th«ng sè kü thuËt hoÆc bÞ sù cè, hÖ thèng tù ®éng ®a ra c¸c tÝn hiÖu c¶nh b¸o d¹ng chu«ng, cßi; hiÓn thÞ néi dung sù kiÖn c¶nh b¸o b»ng nh÷ng dßng lÖnh theo mµu s¾c vµ nhÊp nh¸y, ®iÒu nµy gióp cho c¸c kü s ®iÒu hµnh hÖ thèng ®iÖn cã nh÷ng hµnh ®éng øng xö kÞp thêi ®Ó ®a c¸c thiÕt bÞ trë l¹i tr¹ng th¸i vËn hµnh b×nh thêng hoÆc ®a c¸c thiÕt bÞ dù phßng vµo ho¹t ®éng thay thÕ nh»m ®¶m b¶o cho hÖ thèng ®iÖn vÉn lµm viÖc ë tr¹ng th¸i æn ®Þnh vµ kinh tÕ.
TÊt c¶ c¸c sù kiÖn x¶y ra ®èi víi c¸c thiÕt bÞ trªn hÖ thèng ®iÖn, ®èi víi c¸c chÕ ®é vËn hµnh hÖ thèng ®iÖn ®Òu ®îc lu tr÷ tù ®éng theo trËt tù thêi gian, cã ®é chÝnh x¸c ®Õn tõng mili gi©y(ms), cã thÓ truy xuÊt khi cÇn thiÕt díi d¹ng c¸c b¶ng biÓu, ®å thÞ gióp cho qu¸ tr×nh xö lý vµ ph©n tÝch sù cè ®îc chÝnh x¸c.
HÖ thèng SCADA cho phÐp c¸c kü s ®iÒu hµnh cã thÓ thùc hiÖn c¸c thao t¸c, ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ tõ xa nh khëi ®éng hay ngõng c¸c tæ m¸y ph¸t ®iÖn, thay ®æi c«ng suÊt theo yªu cÇu, ®ãng c¾t c¸c thiÕt bÞ, ®iÒu chØnh nÊc ®iÖn ¸p cña c¸c m¸y biÕn ¸p… Kh¶ n¨ng nµy cho phÐp gi¶m bít nh©n lùc, tiÕn tíi cã thÓ xo¸ bá chÕ ®é ngêi trùc vËn hµnh ë c¸c tr¹m ®iÖn, c¸c nhµ m¸y. C¸c thiÕt bÞ lµm viÖc hoµn toµn tù ®éng, ®îc ®iÒu khiÓn tõ xa tõ c¸c trung t©m ®iÒu ®é.
Tõ thËp kû 90 trë l¹i ®©y, c¸c hÖ thèng tÝch hîp thu thËp d÷ liÖu vµ ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t ®îc øng dông vµ ph¸t triÓn réng r·i. Chøc n¨ng c¬ b¶n cña hÖ thèng SCADA tÝch hîp lµ nã ®îc trang bÞ thªm nhiÒu phÇn mÒm øng dông kh¸c hç trî trong viÖc tù ®éng lÊy c¸c d÷ liÖu thêi gian thùc cña hÖ thèng, ®a vµo tÝnh to¸n vµ cho ra kÕt qu¶ b»ng c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn trùc tiÕp lªn mét phÇn thiÕt bÞ cña hÖ thèng ®iÖn hoÆc ®a ra c¸c khuyÕn c¸o cô thÓ cho c¸c kü s ®iÒu hµnh thùc hiÖn nh»m ®¶m b¶o sù lµm viÖc cña hÖ thèng ®iÖn ®îc æn ®Þnh, an toµn vµ kinh tÕ nhÊt.
C¸c phÇn mÒm øng dông th«ng thêng ®i kÌm lµ:
§iÒu khiÓn ph¸t ®iÖn tù ®éng (AGC: Automatic Generation Control).
§iÒu ®é kinh tÕ (ED: Economic Dispatch).
Ph©n tÝch chÕ ®é ®ét biÕn (CA: Contingency Analysis).
§¸nh gi¸ tr¹ng th¸i (SE: State Estimation).
TÝnh to¸n trµo lu c«ng suÊt (DLF: Dispatch Load Flow).
Tèi u ho¸ trµo lu c«ng suÊt (OPF: Optimal Power Flow).
Dù b¸o phô t¶i (LF: Load Forecast).
LËp kÕ ho¹ch vËn hµnh (GP: Generation Planning).
Kh¸i qu¸t vÒ SCADA tr¹m
SCADA tr¹m vµ c¸c chøc n¨ng cña SCADA tr¹m
SCADA tr¹m lµ mét hÖ thèng tù ®éng ho¸ b»ng m¸y tÝnh vµ sö dông c¸c transmitter/sensor th«ng minh ®Ó gióp viÖc gi¸m s¸t, thu thËp sè liÖu vµ ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña tr¹m. CÊu tróc chñ yÕu cña tr¹m lµ gåm: m¸y tÝnh lµm nhiÖm vô thu thËp, lu tr÷, hiÓn thÞ sè liÖu vµ xö lý sè liÖu ®Ó ®iÒu khiÓn tr¹m, ®Ó kÕt nèi th«ng tin víi c¸c thiÕt bÞ ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn th«ng minh.
SCADA tr¹m cã c¸c chøc n¨ng c¬ b¶n sau:
Thu thËp sè liÖu c¸c thanh c¸i cña tr¹m bao gåm bé c¸c th«ng sè(U, I, P, Q…) cña c¸c phÇn tö vµ tr¹ng th¸i cña c¸c thiÕt bÞ trong tr¹m(chñ yÕu lµ tr¹ng th¸i m¸y c¾t, tr¹ng th¸i cÇu dao, ®iÖn ¸p trªn thanh c¸i… ).
Thùc hiÖn c¸c lÖnh theo yªu cÇu cña ngêi ®iÒu hµnh hÖ thèng vµ ngêi trùc tr¹m ®a ra hoÆc cña SCADA ®iÒu ®é cÊp trªn. ViÖc ®iÒu khiÓn chñ yÕu lµ ®ãng c¾t c¸c m¸y c¾t vµ ®iÒu chØnh t¨ng gi¶m nÊc ph©n ¸p cña m¸y biÕn ¸p.
Cung cÊp giao tiÕp ngêi - m¸y víi ngêi ®iÒu hµnh hay ngêi trùc tr¹m: c¸c control pannel, c¸c b¶ng m¹ch mµ trªn ®ã ta dïng ®Ó biÓu thÞ c¸c thiÕt bÞ, th«ng sè giê ®©y ta thay thÕ b»ng giao tiÕp bëi mµn h×nh, chuét, bµn phÝm. Giao diÖn ngêi – m¸y(HMI) cña SCADA tr¹m cho phÐp ngêi dïng dÔ dµng h¬n trong viÖc gi¸m s¸t, thu thËp d÷ liÖu, ®iÒu khiÓn, qu¶n lý hÖ thèng vµ vËn hµnh tr¹m.
Ghi nhËn, qu¶n lý, lu gi÷ lÞch sö vËn hµnh tr¹m, lÞch sö c¸c sù kiÖn nh: b¸o ®éng, sù cè; lu tr÷ c¸c qu¸ tr×nh thao t¸c trong hÖ. §iÒu nµy sÏ rÊt cã Ých trong viÖc ph¸t hiÖn vµ sö lý khi cã lçi x¶y ra.
Qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu lÞch sö cña tr¹m ®Ó phôc vô trong viÖc in b¸o c¸o víi cÊp trªn, göi sè liÖu lªn SCADA ®iÒu ®é cÊp trªn.
Cã mét c¬ chÕ tù ®éng t¹o vµ in c¸c b¸o c¸c khi cÇn thiÕt.
Cã kh¶ n¨ng truyÒn th«ng víi cÊp trªn nh: nhËn lÖnh tõ cÊp trªn ®a xuèng vµ tiÕn hµnh göi c¸c b¸o c¸o theo yªu cÇu cña cÊp trªn.
TruyÒn tin víi cÊp díi cña SCADA tr¹m lµ c¸c transmitter, sensor, c¬ cÊu chÊp hµnh.
C¸c kiÕn tróc cña SCADA tr¹m
HiÖn nay c¸c thiÕt bÞ ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn th«ng minh, c¸c transmitter sè hîp bé, c¸c RTU vµ c¸c PLC ®ang ph¸t triÓn m¹nh vµ b¾t ®Çu ®îc øng dông ngay cµng réng d·i h¬n trong hÇu hÕt c¸c ngµnh c«ng nghiÖp tõ c¸c khu chÕ biÕn thùc phÈm, n¬i c¸c nhµ m¸y xÝ nghiÖp s¶n xuÊt mµ dêng nh tríc ®©y kh«ng m¸y khi sö dông ®Õn c¸c thiÕt bÞ tù ®éng ho¸, cho ®Õn c¸c khu chÕ xuÊt, c¸c khu c«ng nghiÖp. ë mét sè níc tiªn tiÕn, c¸c hÖ thèng SCADA sö dông RTU hay PLC ®ang ngµy cµng ®îc ph¸t triÓn. Tuy nhiªn xu híng ngêi ta ngµy cµng sö dông PLC thay cho c¸c RTU cµng ngµy cµng ®îc a chuéng h¬n. RÊt nhiÒu phÇn mÒm SCADA ®· ra ®êi víi nhiÒu hç trî h¬n cho ngêi thiÕt kÕ hÖ thèng, mét sè s¶n phÈm, thiÕt bÞ cña nhiÒu h·ng nh Wonderware, Siemens, Nari… ®· ra ®êi vµ ®îc ®a ra thÞ trêng.
Nãi chung, chóng ta cã thÓ ph©n c¸c s¶n phÈm nµy thµnh mét sè kiÓu cÊu tróc sau:
KiÓu kiÕn tróc SCADA tr¹m
PC/PLC
RTU
PC/PLC/Transmitter sè
HÖ ®iÒu hµnh
Unix, Windows
Unix, Windows
Windows
HÖ thu thËp sè liÖu
PLC, transmitter analog, sensor
RTU, transmitter analog, sensor
PC , c¸c transmitter sè, c¸c sensor
Protocol truyÒn tin
Dùa trªn Protocol cña PLC
RS - 232
RS - 485
Gi¸ c¶
Cao
Trung b×nh ®Õn cao
Cao
Sö dông
HiÖn hµnh
HiÖn hµnh
T¬ng lai gÇn
KiÕn tróc kiÓu PC/PLC: sö dông PC víi PLC kÕt hîp víi viÖc sö dông hÖ ®iÒu hµnh cña Unix hay Windows. Nã sö dông c¸c bé biÕn ®æi, c¸c transmitter analog, c¸c sensor ®Ó thu thËp sè liÖu. KiÓu kiÕn tróc nµy phï hîp h¬n trong viÖc øng dông vµo SCADA cho c¸c tr¹m víi quy m« nhá.Tuy nhiªn gi¸ thµnh sö dông kh¸ cao.
KiÕn tróc kiÓu RTU: kiÓu kiÕn tróc nµy dùa trªn c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi, c¸c transmitter analog, c¸c sensor, c¶m biÕn. C¸c thiÕt bÞ nµy sÏ thu thËp tr¹ng th¸i cña hÖ thèng vµ ®a vÒ m¸y tÝnh ®Ó xö lý sè liÖu vµ th«ng qua c¸c bé ®iÒu khiÓn ®a xuèng c¬ cÊu chÊp hµnh. KiÕn tróc dùa trªn c¸c RTU thßng ®îc øng dông trong viÖc SCADA tr¹m víi quy m« nhá vµ võa. ¦u ®iÓm cña nã lµ gi¸ c¶ rÎ song viÖc l¾p ®Æt hÖ thèng vµ thiÕt kÕ lµ kh«ng ®¬n gi¶n. Trong t¬ng lai kiÓu nµy sÏ kh«ng cßn ®îc sö dông th«ng dông n÷a.
KiÕn tróc dùa trªn PC/PLC/Transmitter sè: KiÓu kiÕn tróc nµy víi m¸y PC ®îc coi nh lµ m¸y chñ vµ c¸c Slave lµ c¸c PLC, c¸c transmitter sè th«ng minh. C¸c PLC vµ c¸c transmitter sè th«ng minh nµy ®îc nèi víi nhau thµnh mét m¹ng dùa trªn chuÈn truyÒn tin RS – 485. M¸y chñ PC sÏ lµm nhiÖm vô thu thËp sè liÖu, ra lÖnh ®iÒu khiÓn, ghi nhËn tr¹ng th¸i, thao t¸c vËn hµnh vµ sù cè. PC lµ n¬i hiÓn thÞ c¸c giao diÖn ngêi - m¸y vµ còng la n¬i qu¶n lý c¸c c¬ së d÷ liÖu cña hÖ thèng. KiÕn tróc kiÓu nµy rÊt phï hîp víi nhng tr¹m cã quy m« lín vµ ®ang ngµy cµng ®îc sö dông nhiÒu h¬n trong t¬ng lai bëi hÖ thèng vµ quy m« cña c¸c tr¹m còng ngay cµng phøc t¹p.
Lîi Ých cña viÖc sö dông SCADA tr¹m
SCADA tr¹m sÏ mang l¹i nh÷ng lîi Ých to lín khi thiÕt kÕ, x©y dùng, vËn hµnh, b¶o tr× vµ n©ng cÊp tr¹m khi cÇn më réng. §Æc biÖt nã t¨ng cêng thªm chÊt lîng gi¸m s¸t, vËn hµnh vµ n©ng cao tÝnh tin cËy cña hÖ thèng tr¹m. C¸c lîi Ých mµ SCADA tr¹m mang l¹i gåm:
3.1 Lîi Ých khi thiÕt kÕ vµ x©y dùng tr¹m
Gi¶m bít sè lîng c¸c thiÕt bÞ dù phßng.
Gi¶m thiÓu h¹ tÇng c¬ së cña tr¹m bao gåm: ®êng c¸p tÝn hiÖu/èng dÉn d©y, c¸c tñ b¶ng ®o lêng, tñ b¶ng ®iÒu khiÓn vµ diÖn tÝch nhµ ®iÒu hµnh tr¹m.
DÔ dµng n©ng cÊp, më réng hÖ thèng ®iÒu tr¹m.
3.2 Lîi Ých khi vËn hµnh
Tù ®éng ghi nhËn c¸c ho¹t ®éng ghi nhËn c¸c ho¹t ®éng ®iÒu hµnh tr¹m cña ngêi trùc tr¹m còng nh c¸c lÖnh ®iÒu hµnh cña cÊp trªn.
Cã c¬ së d÷ liÖu vËn hµnh ®Ó dïng trong viÖc vËn hµnh, ph©n tÝch, tÝnh to¸n víi hÖ thèng, ®iÒu khiÓn thêi gian thùc.
Gi¶m ®îc sè lîng nh©n c«ng vËn hµnh tr¹m, h¬n n÷a trªn c¬ së hÖ thèng tr¹m ®îc tù ®éng ho¸ hoµn toµn ®iÒu nµy sÏ tr¸nh ®îc ®¸ng kÓ nh÷ng sai sãt do ngêi c«ng nh©n vËn hµnh tr¹m.
3.3 Lîi Ých trong b¶o tr× hÖ thèng
Cã c¬ së d÷ liÖu vÒ lÞch sö vËn hµnh, lÞch sö thao t¸c tr¹m, c¸c b¸o ®éng, th«ng tin vÒ sù cè lu«n cã s½n trªn hÖ thèng.
C¸c thiÕt bÞ ®o cã thÓ ®îc trùc tiÕp lËp tr×nh vÒ c¸c th«ng sè cÊu h×nh, chÈn ®o¸n, chØnh ®Þnh hÖ thèng…
DÔ dµng lËp kÕ kÕ ho¹ch b¶o tr× thiÕt bÞ th«ng qua viÖc ph©n tÝch c¬ së sè liÖu t×nh tr¹ng ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ. Chi phÝ b¶o tr× sÏ gi¶m do cã sè liÖu cô thÓ vÒ hÖ thèng.
S¬ ®å tr¹m ®îc qu¶n lý b»ng m¸y tÝnh nªn rÊt dÔ dµng trong viÖc xem xÐt còng nh cËp nhËt c¸c thay ®æi mµ kh«ng mÊt nhiÒu chi phÝ.
3.4 T¨ng cêng tÝnh tin cËy cña hÖ thèng
Giao diÖn ngêi - m¸y th©n thiÖn víi gi¶i thÝch râ rµng cïng c¬ chÕ kiÓm tra ho¹t ®éng sÏ gi¶m thiÓu kh¶ n¨ng th¸o t¸c nhÇm, thao t¸c sai cña ngêi trùc tr¹m.
T¨ng sè lîng, chÊt lîng vµ ®é tin cËy cña viÖc thu thËp sè liÖu.
Cung cÊp nhanh chãng vµ chÝnh x¸c vÒ lÞch sö thao t¸c còng nh lÞch sö vËn hµnh tr¹m ®ª cã thÓ ®a ra nhanh chãng nhng quyÕt ®Þnh khi hÖ thèng cã sù cè x¶y ra hay lµ khi cÇn n©ng cÊp, b¶o tr× hÖ thèng.
Trªn c¬ së cã c¸c c¶nh b¸o sím sÏ khiÕn cho viÖc b¶o tr× ®óng thêi h¹n sÏ gi¶m thiÓu ®¸ng kÓ c¸c rñi ro háng hãc mang l¹i.
Do viÖc thu thËp sè liÖu thêi gian thùc nªn cho phÐp thùc hiÖn nhanh chãng x¸c ®Þnh vµ xö lý t×nh tr¹ng qu¸ t¶i. Nh÷ng khu vùc bÞ qu¸ t¶i nµy sÏ ®îc nhanh chãng bï ®¾p b»ng hÖ thèng nguån cÊp dù phßng kh¸c; ®iÒu nµy gi¶m ®¸ng kÓ thêi gian bÞ mÊt ®iÖn do sù cè qua t¶i hÖ thèng.
Tæ chøc cña SCADA tr¹m
Tæ chøc cña SCADA
Theo yªu cÇu cña hÖ SCADA, chóng ta nhËn thÊy SCADA cã c¸c ®Æc ®iÓm sau:
HÖ thèng võa truyÒn tin, võa tiÕn hµnh thu thËp sè liÖu, tÝnh to¸n, tiÕn hµnh t¬ng t¸c víi ngêi dïng vµ truyÒn tin víi cÊp trªn trong tÊt c¶ thêi gian thùc.
HÖ thèng cã nhiÒu tÝnh n¨ng kh¸c nhau. Mét sè ®ßi hái viÖc tÝnh to¸n lµ rÊt nhiÒu( vÝ dô nh viÖc lËp c¸c b¸o c¸o, ph©n tÝch hÖ thèng… ) nhng mét sè c«ng viÖc l¹i ®ßi hái tÝnh thêi gian chÆt chÏ( c¸c hÖ thèng ®ßi hái tÝnh thêi gian thùc cao nh lµ c¸c hÖ thèng thu thËp sè liÖu, truyÒn tin cÊp díi, c¶nh b¸o, b¸o ®éng…).
Mét sè tÝnh n¨ng ho¹t ®éng liªn tôc(vÝ dô nh: ®o, thu thËp th«ng sè hÖ thèng, truyÒn tin…) nhng mét sè tÝnh n¨ng l¹i chØ ho¹t ®éng theo yªu cÇu hay ®Þnh kú råi nghØ( vÝ dô nh trong c«ng t¸c in b¸o c¸o, lËp b¶ng biÓu chØ lµm theo yªu cÇu cña ngêi dõng ).
Mét sè tÝnh n¨ng b¾t buéc ph¶i cã, mét sè tÝnh n¨ng kh¸c th× l¹i lµ tuú chän cña ngêi dïng cã thÓ thªm vµo hay bít ®i mµ kh«ng lµm ¶nh híng ®Õn hÖ thèng.
XuÊt ph¸t tõ c¸c ®Æc ®iÓm trªn, chóng t«i ®· chia hÖ SCADA tr¹m thµnh c¸c ®èi tîng ho¹t ®éng trong c¸c trêng th«ng tin kh¸c nhau. HÖ SCADA tr¹md thùc hiÖn trªn mét m¸y tÝnh c¸ nh©n PC ®¬n bé xö lý, thùc hiÖn ®a chøc n¨ng, ®a luång b»ng c¸ch ph©n chia thêi gian thùc hiÖn gi÷a c¸c luång ho¹t ®éng vµ thùc hiÖn ®a t¸c vô, ®a xö lý thùc sù ë cÊp transmitter sè.
HÖ thèng SCADA tr¹m cña chóng ta ®îc x©y dùng tõ c¸c ®èi tîng sau:
§èi tîng cÊp trêng ®ã lµ c¸c trasmitter sè th«ng minh, c¸c bé chuyÓn ®æi, c¸c sensor c¶m biÕn.
§èi tîng thu thËp.
§èi tîng lËp b¸o c¸o( hiÓn thÞ vµ in Ên c¸c b¸o c¸o).
§èi tîng truyÒn tin víi cÊp trªn.
§èi tîng qu¶n lý c¬ së sè liÖu vÒ lÞch sö vËn hµnh, lÞch sö sù kiÖn thao t¸c, sù cè…
§èi tîng thiÕt kÕ c¸c trang hiÓn thÞ( gåm c¸c thanh t¸c vô tasbar, bus bar…).
§èi tîng thiÕt kÕ b¸o c¸o.
§èi tîng lËp cÊu h×nh hÖ thèng.
Lùa chän hÖ ®iÒu hµnh
Ngµy nay kü thuËt phÇn cøng cña m¸y tÝnh ®· ph¸t triÓn hÕt søc m¹nh mÏ. N¨ng lùc cña c¸c m¸y tÝnh thÕ hÖ míi cña Intel mµ ®iÓn h×nh lµ dßng chÝp xö lý hä Pentium ®· mang l¹i bíc nh¶y vät trong c«ng viÖc tÝnh to¸n, xö lý d÷ liÖu vµ ph©n tÝch hÖ thèng.
Giao diÖn ®å ho¹ GUI( Graphical User Interface) cµng ngµy cµng ®îc hoµn thiÖn, gÇn víi ngêi sö dông h¬n. Víi hÖ thèng th viªn ®å ho¹ khæng lå cña Microsoft Windows víi c¸c giao tiÕp ®å ho¹ chuÈn ®· t¹o nªn nhiÒu bíc ngÆt trong lÜnh vùc thiÕt kÕ giao diÖn.
Do m¸y tÝnh PC lµ rÊt ®¬n gi¶n, nhá gän vµ ®é tin cËy lµ tuy kh«ng b¨ng c¸c m¸y tÝnh c«ng nghiÖp nhng víi c«ng nghÖ ®iÖn tö hiÖn nay c¸c m¸y PC vÉn ®¸p øng tèt c¸c yªu cÇu vÒ xö lý còng nh tÝnh to¸n trong c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp. Tríc ®©y ngêi ta hay dïng trªn hÖ ®iÒu hµnh truyÒn thèng cña Microsoft Windows lµ MS – DOS, tuy hÖ ®iÒu hµnh DOS lµ kh¸ ®¬n gi¶n song ngay nay víi quy m« cña c¸c tr¹m lµ rÊt lín vµ sè c«ng viÖc ph¶i thùc hiÖn cïng mét lóc lµ rÊt cao vµ DOS kh«ng ®¸p øng ®îc ®iÒu nµy. HÖ ®iÒu hµnh Windows ®· mang l¹i mét sù thay ®æi ®¸ng kÓ. Do vËy chóng t«i quyÕt ®Þnh chän viÖc ph¸t triÓn bé phÇn mÒm SCADA tr¹m dùa trªn hÖ ®iÒu hµnh cña Microsoft Windows víi version Windows 2000/Windows XP víi c¸c lý do sau:
Microsoft Windows XP lµ mét hÖ ®iÒu hµnh thuéc vµo lo¹i tiªn tiÕn hiÖn nay, nã hç trî ®a ch¬ng tr×nh, ®a n¨ng cïng víi mét hÖ thèng b¶o mËt nghiªm ngÆt gióp b¶o vÖ tµi nguyªn cña hÖ thèng. Trong khi mét hÖ SCADA cã rÊt nhiÒu chøc n¨ng, nhiÖm vô bao gåm: hiÓn thÞ ®å ho¹, t¹o lËp b¸o c¸o, qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu, ®iÒu khiÓn hÖ thèng tr¹m, truyÒn tin… NÕu chóng ta da tÊt c¶ c¸c chøc n¨ng nµy vµo trong mét chong tr×nh duy nhÊt sÏ lµm ch¬ng tr×nh trë nªn rÊt phøc t¹p, kh¶ n¨ng m¾c lçi lµ r©t cao. H¬n n÷a viÖc ®a tÊt c¶ c¸c t¸c vô vµo cïng mét ch¬ng tr×nh sÏ rÊt khã kh¨n trong c«ng t¸c qu¶n lý còng nh trong c«ng t¸c ®iÒu khiÓn hÖ thèng. Cßn mét lý do n÷a lµ mét sè chøc n¨ng kh«ng ph¶i lóc nµo còng ®îc sö dông mét c¸ch thêng xuyªn, liªn tôc v× vËy sÏ kh«ng t¹o nªn tÝnh hiÖu qu¶. Bëi vËy c¸ch tèt nhÊt lµ chia nhá ch¬ng tr×nh ra thµnh c¸c module nhá víi c¸c t¸c vô ®éc lËp, chøc n¨ng riªng biÖt ch¹y trªn mét hÖ ®iÒu hµnh ®a nhiÖm hç trî ®a n¨ng.
Microsoft Windows XP cã kh¶ n¨ng qu¶n lý bé nhí lín: kh¶ n¨ng ®¸nh ®Þa chØ trùc tiÕp 32bit cña Windows cho phÐp ®¸nh ®Þa chØ trùc tiÕp tíi 4Gb « nhí ®ñ ®Ó ®¸p øng yªu cÇu cña mäi bé phÇn mÒm. Ngêi lËp tr×nh sÏ kh«ng bao giê ph¶i bËn t©m víi viÖc thiÕu bé nhí.
Microsoft Windows XP cung cÊp cho ngêi dïng mét ph¬ng thøc ®ång nhÊt ®Ó t¹o giao tiÕp ®å ho¹ mét c¸ch dÔ dµng vµ th©n thiÖn. B¨ng c¸ch lËp tr×nh thèng nhÊt kh«ng phô thuéc phÇn cøng, ngêi lËp tr×nh sÏ kh«ng ph¶i bËn t©m ®Õn tÝnh t¬ng thÝch gi÷a c¸c hÖ thèng ®å ho¹ kh¸c nhau. DOS lµ mét hÖ ®iÒu hµnh dùa trªn c¸c dßng lÖnh, kh«ng hç trî ®å ho¹ trong lóc SCADA lµm viÖc phÇn nhiÒu l¹i lµ ®å ho¹, viÖc nµy khiÕn ngêi thiÕt kÕ hÖ thèng SCADA ph¶i tù x©y dùng c¸c th viªn ®å ho¹ cho ch¬ng tr×nh SCADA cña m×nh. §©y lµ mét viÖc lµm rÊt khã kh¨n ®ßi hái mÊt nhiÒu c«ng søc vµ tèn kÐm. Trong khi Êy Windows l¹i cung cÊp mét hÖ thèng c¸c phÇn tö GUI chuÈn bao gåm view, dialog box, push button, pop-up mennu vµ nhiÒu th viÖn kh¸c viÖc nµy ®· mang l¹i cho ngêi thiÕt kÕ hÖ thèng rÊt nhiÒu trong viÖc t¹o ra c¸c HMI th©n thiÖn vµ ®Ñp m¾t mµ kh«ng mÊt nhiÒu thêi gian.
Microsoft Windows XP hç trî m¹nh trong c¸c giao tiÕp m¹ng nh m¹ng toµn cÇu Internet, Ethernet c«ng nghiÖp, c¸c m¹ng côc bé LAN, WAN…Nã hç trî sö dông modem, gióp cho ngêi lËp tr×nh dÔ dµng t¹o c¸c giao tiÕp truyÒn th«ng cÇn thiÕt víi c«ng søc bá ra lµ Ýt nhÊt.
Microsoft Windows XP hç trî ®a ph¬ng tiÖn( multimedia) gióp ngêi lËp tr×nh dÔ dµng thªm vµo c¸c ©m thanh vµ c¸c h×nh ¶nh chuyÓn ®éng khiÕn cho giao diÖn HMI gÇn víi thùc tÕ h¬n.
Microsoft Windows XP ngoµi viÖc sö dông phÇn cøng cña Intel ra chóng ta cã thÓ sö dông phÇn cøng cña nhiÒu h·ng phÇn cøng kh¸c nhau.
TriÓn khai x©y dùng bé phÇn mÒm cho SCADA tr¹m
HÖ thèng SCADA tr¹m lµ mét hÖ thèng kh¸ phøc t¹p, bao gåm nhiÒu tÝnh n¨ng, chøc n¨ng vµ nhiÖm vô kh¸c nhau, ®îc tæ chøcdíi d¹ng mét tËp hîp c¸c ch¬ng tr×nh ho¹t ®éng cã liªn quan mËt thiÕt víi nhau. Mçi module cã mét ®Æc ®iÓm riªng ®ßi hái ngêi lËp tr×nh ph¶i cã mét hiÓu biÕt nhÊt ®Þnh vÒ lÜnh vùc cô thÓ ®ã.
Víi mét sè hiÓu biÕt vµ kinh nghiÖm lµm viÖc víi ng«n ng÷ C/C++, t«i quyÕt ®Þnh chän híng nghiªn cøu, triÓn khai vµ thiÕt kÕ SCADA tr¹m cho tr¹m ®iÖn 110kV S¬n T©y dùa trªn viÖc sö dông phÇn mÒm SCADA c«ng nghiÖp WinCC cña h·ng phÇn cøng SIEMENS .
PhÇn thu thËp d÷ liÖu, ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t vµ hiÓn thÞ HMI cã nh÷ng yªu cÇu chÝnh sau:
HiÓn thÞ c¸c trang mµn h×nh m« t¶ tr¹m.
Thu thËp c¸c sè liÖu U, I, P, Q tõ c¸c transmitter sè theo mét chu kú ®Æt tríc tuú theo yªu cÇu cô thÓ cña hÖ thèng.
HiÓn thÞ tr¹ng th¸i cña c¸c m¸y c¾t, cÇu dao…
Ghi nhËn c¸c sù kiÖn qu¸ ¸p, qu¸ dßng, qu¸ t¶i…
Lu tr÷ c¸c sè liÖu gi¸m s¸t ®îc vµo bé nhí cña m¸y ®Ó dïng khi b¸o c¸o víi cÊp trªn hay dïng lµm tµi liÖu ®Ó kh¾c phôc lçi khi cã sù cè.
Tr¹m ®iÖn vµ SCADA tr¹m
SCADA trong hÖ thèng ®iÖn lùc
C¸c cÊp qu¶n lý trong hÖ thèng ®iÖn lùc
Môc ®Ých cña viÖc SCADA cho c¸c tr¹m ®iÖn trong hÖ thèng ®iÖn lùc ViÖt Nam tríc tiªn nh»m ®¸p øng nhu cÇu vÒ tù ®éng ho¸ vµ sè ho¸ hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam. Nã ph¶n ¸nh mét bíc ®i tÊt yÕu cña viÖc hiÖn ®¹i ho¸ hÖ thèng ®iÖn, ®ång thêi nã còng ph¶n ¸nh tr×nh ®é vÒ kinh tÕ-kü thuËt cña líi ®iÖn ViÖt Nam.
B¶ng díi ®©y tãm t¾t s¬ lîc nh÷ng cÊp qu¶n lý trong viÖc ph©n bæ ®iÖn:
CÊp qu¶n lý
Néi dung qu¶n lý chÝnh
Ph¸t vµ truyÒn t¶i ®iÖn lùc siªu cao ¸p 500kV xuyªn quèc gia
Ph¬ng ¸n ph©n ph¸t P, Q trªn toµn l·nh thæ quèc gia.
Qu¶n lý tÇn sè, dù phßng æn ®Þnh tÜnh, ®éng cña hÖ thèng ®iÖn quèc gia.
Thu thËp sè liÖu, thao t¸c, b¶o vÖ r¬le, chÈn ®o¸n, b¶o dìng c¸c thiÕt bÞ cao ¸p.
Ph¸t vµ truyÒn t¶i ®iÖn ®Õn c¸c tr¹m trong m¹ng cao ¸p 220kV khu vùc
Ph¬ng ¸n ph©n bè P, Q trªn c¸c khu vùc cô thÓ.
Ph©n bè ®iÖn ¸p 220kV ë c¸c träng t©m t¶i vµ dù phßng b¶o vÖ nguån.
Thu thËp sè liÖu, thao t¸c, b¶o vÖ r¬le, chÈn ®o¸n háng hãc vµ b¶o dìng thiÕt bÞ.
Ph©n phèi vµ truyÒn t¶i ®iÖn trong ®Þa bµn c¸c m¹ng 110kV
Ph¸t bï c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q, ph©n bæ ®iÖn ¸p trªn ®Þa bµn.Thu thËp c¸c sè liÖu, thao t¸c, b¶o vÖ, chÈn ®o¸n vµ b¶o dìng thiÕt bÞ.
Ph©n phèi ®iÖn xuèng m¹ng 35kV trë xuèng
Ph¸t bï c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q. §iÒu khiÓn ®iÖn ¸p trung ¸p vµ xa th¶i t¶i theo yªu cÇu.Thu thËp sè liÖu, b¶o vÖ vµ b¶o dìng hÖ thèng.
Cung cÊp ®iÖn lùc h¹ ¸p khu d©n c vµ xÝ nghiÖp nhá.
TiÕn hµnh c¸c thao t¸c ®ãng c¾t, b¶o vÖ vµ b¶o dìng hÖ.
Qua trªn chóng ta nhËn thÊy mét sè ®iÒu:
§èi víi m¹ng siªu cao ¸p, viÖc tÝnh to¸n, xö lý sè liÖu ®Ó tõ ®ã ®a ra c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®ßi hái mét yªu cÇu nghiªm ngÆt vÒ tÝnh chÝnh x¸c vµ kÞp thêi trong viÖc ra quyÕt ®Þnh. NhiÖm vô nµy thuéc vÒ trung t©m ®iÒu ®é quèc gia A0. C¸c trung t©m ph©n phèi ®iÖn líi cÊp miÒn vµ khu vùc kh«ng ®¶m ®¬ng ®îc viÖc nµy. Tuy nhiªn mét thùc tÕ tån t¹i lµ viÖc thu thËp sè liÖu vµ ®iÒu khiÓn thao t¸c lªn hÖ thèng l¹i ®Æt ë xa thuéc lÜnh vùc qu¶n lý cña c¸c tr¹m. Do vËy, c¸c trung t©m ®iÒu ®é muèn ®iÒu khiÓn tõ xa th× ph¶i dùa vµ mét hÖ thèng th«ng tin c«ng nghiÖp tèt ®Ó nhËn c¸c sè liÖu tõ cÊp díi ®a lªn vµ c¸c lÖnh cÇn thi hµnh ®a xuèng cÊp díi. ViÖc qu¶n lý ph©n phèi cung cÊp ®iÖn ë cÊp cao ¸p th× thêng giao cho c¸c trung t©m ®iÒu ®é miÒn n¾m gi÷. C¸c trung t©m nµy còng tÝch cùc tham gia vµo viÖc gi¸m s¸t hÖ thèng vµ chia sÎ bít g¸nh nÆng ®iÒu khiÓn cña SCADA ®iÒu ®é cÊp trªn.
§Õn c¸c tr¹m, c¸c tr¹m nµy thùc hiÖn toµn bé c¸c t¸c vô thu thËp sè liÖu hÖ thèng, ®iÒu khiÓn t¶i cña líi vµ thùc hiÖn c¸c thao t¸c nh»m æn ®Þnh hÖ thèng. Khi c¸c tr¹m ®îc tù ®éng ho¸ hoµn toµn th× viÖc gi¸m s¸t hÖ thèng vµ ®iÒu khiÓn líi lóc nµy trë nªn rÊt ®¬n gi¶n. Khi SCADA ®iÒu ®é cÇn ®iÒu khiÓn thao t¸c xuèng mét thiÕt bÞ phÝa cÊp díi nh ®ãng c¾t m¸y c¾t nµo ®ã th× nã chØ cÇn göi mét b¶n tin xuèng tr¹m. T¹i tr¹m th«ng qua c¸c PLC hay c¸c RTU mµ thao t¸c ®ã ®îc thùc hiÖn. Hay ngîc l¹i khi cÇn d÷ liÖu vÒ hÖ thèng vµ tr¹m th× SCADA ®iÒu ®é chØ cÇn göi mét b¶n tin yªu cÇu c¸c tr¹m göi sè liÖu vÒ hÖ thèng lªn.
C¸c lo¹i h×nh SCADA trong hÖ thèng ®iÖn
Dùa vµo c¸c ph©n tÝch bªn trªn ta ®Ò ra hai lo¹i h×nh SCADA sau:
SCADA ®iÒu ®é
SCADA tr¹m
SCADA ®iÒu ®é cÊp quèc gia
§©y lµ mét trung t©m mang tÝnh ®iÒu ®é cÊp cao, mang tÝnh huyÕt m¹ch cña hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam. Nã lµm nhiÖm vô ®iÒu tiÕt toµn bé ®iÖn n¨ng trªn líi. SCADA ®iÒu ®é quèc gia gióp cho viÖc ph©n bæ ®iÖn n¨ng th«ng suèt trªn kh¾p ba miÒn. SCADA ®iÒu ®é quèc gia ®¶m ®¬ng c¸c nhiÖm vô sau:
Thu thËp c¸c sè ®o, c¸c tr¹ng th¸i, t×nh h×nh phô t¶i tõ c¸c trung t©m ®iÒu ®é miÒn ®a lªn.
Trªn c¬ së c¸c sè liÖu thu ®îc tiÕn hµnh ph©n tÝch, nhËn d¹ng, ®¸nh gi¸ vµ ®a ra c¸c ®iÒu khiÓn tèi u cho hÖ thèng vÒ ph©n bæ c«ng suÊt còng nh æn ®Þnh dù phßng trong líi.
Thùc chÊt trung t©m SCADA ®iÒu ®é quèc gia kh«ng trùc tiÕp lµm nhiÖm vô thu thËp sè liÖu vÒ hÖ thèng vµ còng kh«ng ®iÒu khiÓn trùc tiÕp lªn hÖ thèng mµ chØ th«ng qua c¸c tr¹m phÝa díi ®Ó thu thËp d÷ liÖu vµ ®iÒu khiÒn hÖ thèng th«ng qua c¸c lÖnh díi d¹ng c¸c b¶n tin.
S¬ ®å vÒ cÊp SCADA trong hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam h×nh vÏ
SCADA ®iÒu ®é cÊp miÒn
T¹i c¸c trung t©m ®iÒu ®é miÒn, c¸c d÷ liÖu vÒ hÖ thèng ®îc c¸c tr¹m göi lªn, víi nh÷ng ph©n tÝch vµ ®¸nh gi¸ cña m×nh c¸c trung t©m nµy ®a ra c¸c quyÕt ®Þnh ®iÒu khiÓn t¸c ®éng lªn líi nh»m mét môc tiªu nhÊt ®Þnh lµ æn ®Þnh hÖ thèng. SCADA ®iÒu ®é miÒn lµ cÊp trung gian gi÷a SCADA ®iÒu ®é quèc gia vµ SCADA tr¹m nªn nã cã mét sè nhiÖm vô ®Æc trng sau:
Thu thËp sè liÖu tõ c¸c SCADA tr¹m.
Ph©n tÝch biÓu ®å phô t¶i thu ®îc, tiÕn hµnh ®¸nh gi¸ vµ ®a ra c¸c ph¬ng ¸n ®iÒu ®é vµ ph©n chia phô t¶i vµ æn ®Þnh líi.
C¸c trung t©m ®iÒu ®é miÒn ®ãng vai trß quan träng vµ ®Þnh híng cho c¸c SCADA tr¹m trong viÖc ®iÒu tiÕt c«ng suÊt t¶i vµ ®iÒu khiÓn hÖ thèng.
SCADA tr¹m
§©y lµ mét trung t©m m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn mµ t¸c ®éng trùc tiÕp ®Õn chÊt lîng trong líi ®iÖn v× ®©y lµ mét n¬i mµ c¸c t¸c ®éng ®iÒu khiÓn trùc tiÕp t¸c ®éng vµo hÖ thèng ®iÖn. Líi ®iÖn cã thÓ æn ®Þnh vµ bÒn v÷ng hay kh«ng phô thuéc rÊt nhiÒu c¸c trung t©m SCADA tr¹m nµy. VËy nhiÖm vô cña SCADA tr¹m lµ ph¶i trùc tiÕp:
Thao t¸c ®iÒu khiÓn lªn c¸c thiÕt bÞ cña hÖ thèng, c¸c m¸y biÕn ¸p…
Thu thËp vµ gi¸m s¸t c¸c th«ng sè vÒ hÖ thèng.
§iÒu khiÓn ®ãng/c¾t nh»m b¶o vÖ hÖ thèng trong trêng hîp líi gÆp sù cè nh qu¸ t¶i, ch¹m chËp…
§a c¸c d÷ liÖu vÒ b¸o c¸o víi SCADA cÊp trªn phôc vô cho viÖc ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ hÖ thèng khi cÇn kh¾c phôc sù cè hay n©ng cÊp hÖ thèng.
M¹ch thu thËp sè liÖu vµ ®iÒu khiÓn ®îc thiÕt kÕ b»ng:
Mét PLC vµ c¸c module AI/AO, DI/DO.
Mét bé RTU víi c¸c transmitter analog.
Mét bé c¸c transmitter sè th«ng minh.
SCADA tr¹m ®îc thiÕt kÕ cßn cã c¸c bus truyÒn tin phôc vô cho c¸c t¸c vô truyÒn th«ng sau:
Mét bus truyÒn sè liÖu, truyÒn lÖnh hiÖn trêng kiÓu RS-485 nèi c¸c PLC, c¸c RTU vµ c¸c transmitter sè th«ng minh víi trung t©m ®iÒu khiÓn lµ c¸c m¸y tÝnh PC.
Mét bus truyÒn tin theo kiÓu RS-323 ®Ó giao tiÕp truyÒn th«ng víi SCADA ®iÒu ®é cÊp trªn.
Trung t©m ®iÒu khiÓn lµ c¸c m¸y tÝnh PC, tuú theo quy m« cña tr¹m mµ sè lîng m¸y cã thÓ lµ nhiÒu hay Ýt. Víi mçi tr¹m tuú vµo møc ®é ®ßi hái vÒ ®é tin cËy cña viÖc ®iÒu khiÓn mµ ta cã thÓ l¾p c¸c m¸y dù phßng. C¸c tr¹m víi quy m« nhá ta cã thÓ chØ cÇn dïng mét m¸y tÝnh PC tèc ®é cao, kh¶ n¨ng xö lý nhanh vµ cã dung lîng bé nhí lín lµ cã thÓ ®¶m nhËn viÖc cña mét trung t©m ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t. Cßn ®èi víi c¸c tr¹m lín vµ ®ßi hái tÝnh an toµn cao th× ta nªn dïng mét m¸y chuyªn lµm nhiÖm vô ®iÒu khiÓn, mét m¸y PC kh¸c th× lµm nhiÖm vô thu thËp vµ gi¸m s¸t nÕu cÇn thiÕt cã thÓ dïng thªm mét m¸y chuyªn thùc hiÖn c¸c t¸c vô vÒ truyÒn th«ng.
Ph¬ng ¸n kÕt cÊu hîp lý cho SCADA tr¹m ®iÖn
Môc tiªu kÕt cÊu chung
Qua viÖc t×m hiÓu vÒ hÖ SCADA tr¹m t¹i mét sè n¬i ®· l¾p ®Æt vµ qua c¸c tµi liÖu híng dÉn vÒ l¾p ®Æt SCADA tr¹m, t«i viÖc SCADA cho tr¹m ®iÖn ph¶i ®¹t mét sè tiªu chÝ sau:
VÒ hÖ phÇn mÒm SCADA:
HÖ phÇn mÒm SCADA ph¶i lµ mét hÖ phÇn mÒm ®a n¨ng, ®a nhiÖm, cã nh÷ng kªnh truyÒn th«ng t¬ng thÝch víi c¸c giao thøc truyÒn th«ng phæ dông vµ phôc vô tèt c¸c dÞch vô cÇn cã cña tr¹m nh: in b¸o c¸o, vÏ ®å thÞ, biÓu ®å phô t¶i.
HÖ phÇn mÒm lËp tr×nh SCADA ph¶i dÔ dµng lËp tr×nh, cã tÝnh thuyÕt minh râ rµng vµ dÔ häc còng nh thuËn tiÖn trong viÖc n©ng cÊp tr¹m.
HÖ ®iÒu hµnh dïng trong c¸c m¸y tÝnh chñ ph¶i lµ hÖ ®iÒu hµnh ®a nhiÖm, ®a n¨ng, cã kh¶ n¨ng giao tiÕp th©n thiÖn víi ngêi dïng vµ ®Æc biÖt lµ ph¶i hç trî tèt hÖ phÇn mÒm SCADA mµ ta ®ang dïng ®Ó x©y dùng SCADA cho tr¹m.
VÒ phÇn cøng:
C¸c thiÕt bÞ phôc vô trong viÖc xö lý sè liÖu còng nh thu thËp d÷ liÖu ph¶i lµ c¸c thiÕt bÞ phæ th«ngcã thÓ dÔ dµng thay thÕ khi háng hãc còng nh khi cã nhu cÇu n©ng cÊp më réng quy m« tr¹m.
M¸y chñ ph¶i lµ m¸y cã kh¶ n¨ng chÞu ®îc m«i trêng lµm viÖc kh¾c nghiÖt cña tr¹m ®iÖn nh: tiÕng ån, bôi, nhiÔu t¹p ©m, nhiÔu ®iÖn trêng…
VÒ dÞch vô cña SCADA cÇn ph¶i lµm:
Thu thËp vµ lu tr÷ ®Ó dïng trong trêng hîp cã sù cè, thêi gian lu tr÷ tèi thiÓu ph¶i lµ mét n¨m.
Cung cÊp giao tiÕp th©n thiÖn vµ dÔ dµng cho ngêi ®iÒu khiÓn tr¹m nh viÖc in b¸o c¸o víi cÊp trªn, ®Æc biÖt lµ c¸c c¶nh b¸o, b¸o ®éng khi cã sù cè…
Gióp thao t¸c ®iÒu khiÓn ®îc dÔ dµng nh ®ãng c¾t m¸y c¾t, t¨ng gi¶m nÊc ph©n ¸p m¸y biÕn ¸p… nh÷ng vÉn ®¶m b¶o thao t¸c ®iÒu khiÓn ®ãng c¾t b»ng tay.
VÒ chi phÝ: HÖ gi¸ thµnh khi l¾p ®Æt hÖ SCADA cho tr¹m kh«ng ®îc qu¸ ®¾t g©y tèn kÐm vµ ®Æc biÖt hÖ phÇn mÒm SCADA ph¶i lµ phÇn mÒm phæ dông, s½n cã trªn thÞ trêng kh«ng ®îc lµ cña mét h·ng ®éc quyÒn nµo. H¬n n÷a, trong t¬ng lai khi n©ng cÊp tr¹m ph¶i dÔ dµng trong viÖc t×m kiÕm thiÕt bÞ còng nh phÇn mÒm thay thÕ.
Ph¬ng ¸n cho hÖ SCADA tr¹m ®iÖn
SCADA tr¹m ®iÖn cã nhiÖm vô t¬ng ®èi ®¬n gi¶n:
Gi¸m s¸t-®iÒu khiÓn.
Thu thËp d÷ liÖu vÒ c¸c th«ng sè cña tr¹m nh: I, P, Q trªn c¸c m¸y c¾t, tr¹ng th¸i cña m¸y c¾t vµ ®iÖn ¸p trªn c¸c thanh c¸i.
ChuyÓn c¸c sè liÖu lªn cho SCADA ®iÒu ®é cÊp trªn khi cã yªu cÇu.
V× vËy ta nªn thiÕt kÕ mét SCADA tr¹m ®iÖn víi kÕt cÊu nh sau:
VÒ thiÕt bÞ phÇn cøng:
M¸y chñ lµ mét m¸y tÝnh PC Pentum 4 tèc®é kho¶ng 2.8 GHz, ®Üa cøng kho¶ng 40Gb, mµn h×nh réng Ýt nhÊt lµ mµn h×nh 17inch, sö dông hÖ ®iÒu hµnh Windows 2000 hay Win XP.
ThiÕt bÞ phôc vô cho c«ng t¸c ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn lµ c¸c PLC víi c¸c module vµo ra sè DI/DO vµ c¸c module vµo ra t¬ng tù AI/AO, cïng víi bé c¸c transmitter sè th«ng minh phôc vô cho viÖc lÊy c¸c th«ng sè P, I, Q.
TruyÒn tin c«ng nghiÖp gi÷a m¸y tÝnh PC master víi c¸c PLC/transmitter slave theo chuÈn RS-485 tèc ®é19.2kbps trë lªn vµ cã trang bÞ ®ñ c¸c protocol th«ng dông.
TruyÒn tin gi÷a m¸y PC tr¹m víi cÊp trªn th«ng qua cæng COM víi chuÈn truyÒn th«ng RS-232, tèc ®é ph¶i ®¹t tíi 9.6kbps.
VÒ phÇn mÒm:
PhÇn mÒm SCADA c«ng nghiÖp ph¶i cã tÝnh ®a nhiÖm, cã nhiÒu tÝnh n¨ng dÞch vô vµ ®Æc biÖt lµ ph¶i dÔ sö dông, th©n thiÖn ®èi víi ngêi dïng vµ t¬ng thÝch víi c¸c hÖ ®iÒu hµnh th«ng dông hiÖn nay nh Windows, Linux...
C¸c dÞch vô cung cÊp ph¶i ch¾c ch¾n, th©n thiÖn vµ dÔ häc còng nh dÔ sö dông bao gåm:
+ Thu thËp, qu¶n lý, lu tr÷ c¸c lo¹i sè liÖu ®ñ l©u vµ dÔ khai th¸c còng nh dÔ tra cøu khi cÇn.
+ HiÓn thÞ sè liÖu trªn c¸c trang mµn h×nh, c¸c trang cöa sæ, ®å thÞ, biÓu ®å phôc vô viÖc in b¸o c¸o, ph¸t c¸c b¸o ®éng.
+ Thao t¸c ®iÒu khiÓn tõ xa dÔ dµng, an toµn.
WinCC Mét chuÈn mùc x©y dùng HMI cho hÖ thèng SCADA
T¹i sao phÇn mÒm c«ng nghiÖp WinCC l¹i ®îc øng dông nhiÒu trong c¸c hÖ thèng phøc t¹p, nhiÒu chñng lo¹i thiÕt bÞ nh trong c¸c hÖ thèng SCADA?
Mét trong nh÷ng ®Æc trng næi bËt cña c¸c s¶n phÈm phÇn mÒm c«ng nghiÖp cña SIEMENS lµ cã thÓ kÕt nèi æn ®Þnh víi hÇu hÕt c¸c bé ®iÒu khiÓn, c¸c RTU vµ c¸c thiÕt bÞ truyÒn th«ng kh¸c. C¬ së d÷ liÖu më, dÔ lËp tr×nh vµ lu«n lu«n cËp nhËt, ®iÒu ®ã nãi lªn r»ng nhµ thiÕt kÕ, ngêi dïng sÏ ®éc lËp hoµn toµn víi thiÕt bÞ, thuËn lîi cho viÖc n©ng cÊp vµ triÓn khai dù ¸n. Díi ®©y lµ c¸c th«ng tin c¬ b¶n vÒ phÇn mÒm c«ng nghiÖp cña SIEMENS.
Tæng qu¸t
Giao diÖn ngêi m¸y cña WinCC ®îc thiÕt kÕ díi d¹ng kÐo th¶ rÊt dÔ dµng ®Ó m« t¶ c¸c biÓu tîng vµ ®èi tîng ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp. Nã cung cÊp cho c¸c kü s lËp tr×nh mét m«i trêng khai triÓn dÔ dµng sö dông vµ mét chøc n¨ng bao qu¸t ®Ó cã thÓ t¹o ra c¸c thÝ nghiÖm kiÓm tra vµ triÓn khai mét c¸ch nhanh chãng nh÷ng øng dông tù ®éng ho¸ m¹nh mÏ.
PhÇn mÒm WinCC lµ phÇn mÒm øng dông cho c¸c SCADA víi mét giao diÖn ngêi m¸y (HMI: Humman machine Interface) më vµ linh ho¹t ®¶m b¶o tÝnh linh ®éng trong thiÕt kÕ øng dông cña kh¸ch hµng khi kÕt nèi ®Õn phæ chøc n¨ng réng nhÊt cña c¸c thiÕt bÞ tù ®éng ho¸ trong c«ng nghiÖp.
TÝnh m¹nh mÏ vµ linh ho¹t
PhÇn mÒm WinCC HMI t¹o cho ngêi sö dông kh¶ n¨ng vµ tÝnh linh ho¹t cao mµ giao diÖn ngßi vµ c¸c tr×nh øng dông ngµy nay cÇn ®Õn. SIEMENS ®· ®Çu t nhiÒu cho nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn ®Ó ®¶m b¶o t¹o ra c¸c s¶n phÈm míi, m¹nh mÏ vµ s¸ng t¹o. KÕt qu¶ lµ: c¸c doanh nghiÖp cã thÓ tËp trung vµo tiÕn hµnh c«ng viÖc s¶n xuÊt kinh doanh cña m×nh trong khi ®ã c¸c kü s vÉn cã thÓ tiÕn hµnh thiÕt kÕ, n©ng cÊp hay söa ch÷a. PhÇn mÒm WinCC cung cÊp cho ngêi sö dông mét m«i trêng ph¸t triÓn linh ho¹t vµ cÊu tróc ®a n¨ng cho phÐp t¹o ra c¸c øng dông nhanh co bÊt kú kÞch b¶n tù ®éng ho¸ nµo. PhÇn mÒm WinCC triÓn khai thuËn lîi trªn c¸c m¸y tÝnh c¸ nh©n PC(Personal Computer) hay c¸c m¸y tÝnh c¸ nh©n c«ng nghiÖp IPC(Industry Personal Computer) trªn mét cÊu tróc Server/Client ph©n t¸n.
TÝnh dÔ sö dông
WinCC cho phÐp ngêi dïng sö dông nhanh chãng t¹o ra vµ triÓn khai biÓu diÔn b»ng ®å ho¹ c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp theo tÝnh thêi gian thùc.
Giao diÖn ®å ho¹
Ngêi sö dông cã thÓ ph¸t triÓn c¸c ®å ho¹ trong m«i trêng Windows, rÊt nhiÒu c«ng cô bao gåm: c¸c thµnh phÇn ®å thÞ chuÈn, c¸c biÓu tîng, c¸c h×nh ¶nh d¹ng bitmap vµ ActiveX controls. Mét th viÖn ®å ho¹ cao cÊp cã chøa hµng ngµn c¸c h×nh ¶nh c¸c thiÕt bÞ c«ng nghiÖp ®· ®îc cÊu h×nh tríc, ®iÒu nµy khiÕn cho ngêi sö dông rÊt ®¬n gi¶n trong viÖc ®a c¸c h×nh ¶nh vao trong giao diÖn cña m×nh.
Tr×nh soan th¶o m¹nh
Ngêi sö dông cã thÓ nhanh chãng triÓn khai c¸c tr×nh so¹n th¶o nh lËp tr×nh b¸o c¸o, thiÕt kÕ c¸c b¸o ®éng, c¶nh b¸o ng¨n ngõa c¸c lçi khi ®ang ch¹y(Runtime errors).
Kh¶ n¨ng kÕt nèi cao
WinCC cho phÐp ngêi dïng sö dông liªn kÕt thùc víi bÊt kú thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn, tù ®éng ho¸ c«ng nghiÖp nµo mµ th«ng qua c¸c I/O Server. Kh¶ n¨ng giao tiÕp víi h·ng s¶n phÈm thø 3 lµ rÊt dÔ dµng ch¼ng h¹n nh c¸c ®iÒu khiÓn th«ng dông cña c¸c h·ng lín nh: Wonderware, Modicon, Alley-Bradley, Square D…
CÊu tróc-ph¸t triÓn hÖ thèng vµ b¶o dìng dÔ dµng
TÝnh ®éc lËp
C¸c øng dông cña WinCC cã thÓ ®îc cµi ®Æt trong mét m«i trêng ®éc lËp_ mét may tÝnh PC. §iÒu nµy lµ rÊt h÷u Ých ®èi víi c¸c doanh nghiÖp, ®¬n vÞ s¶n xuÊt kinh doanh nhá kh«ng cÇn ®Õn nhiÒu tr¹m ®iÒu hµnh kh¸c nhau ®Ó xem xÐt vµ ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp mµ chØ cÇn víi mét m¸y PC lµ cã thÓ lµm ®îc ®iÒu nµy.
Server/Client
C¸c óng dông cña WinCC cã thÓ ®îc cµi ®Æt vµo mét m«i trêng chñ kh¸ch. Ph¬ng ph¸p nµy tiÕt kiÖm ®îc thêi gian vµ tiÒn b¹c cho doanh nghiÖp trong viÖc b¶o dìng vµ qu¶n lý phÇn mÒm.
C¸c ®Æc ®iÓm vµ lîi Ých
§îc thiÕt kÕ cho Windows 2000 vµ Win XP
TÝnh b¶o mËt cao: Nã cho phÐp ngêi qu¶n lý hÖ thèng cã thÓ chØ cho c¸c User chØ cã thÓ truy cËp vµ tham gia vµo c¸c module cô thÓ nhÊt ®Þnh cña hÖ thèng. ChÝnh viÖc nay sÏ han chÕ c¸c User trong ph¹m vi tr¸ch nhiÖm vµ th¶m quyÒn cña m×nh.
C¸c tuú chän quan s¸t b¸o ®éng, c¸c ®Æc ®iÓm phô vµ c¸c lîi Ých: HiÓu biÕt vÒ c¸c b¸o ®éng cña hÖ thèng vµ kh¶ n¨ng ®Ó nhËn biÕt chóng mét c¸ch kÞp thêi cã thÓ tiÕt kiÖm thêi ngõng s¶n xuÊt, vËn hµnh quý gi¸ cña doanh nghiÖp. Ngßi vËn hµnh cÇn ph¶i xem xÐt c¸c b¸o ®éng vµ theo dâi nh÷ng g× xuÊt hiÖn trong thêi gian toµn bé qu¸ tr×nh vËn hµnh ®Ó gi¶m thiÓu vµ gi¶i thÝch c¸c tæn thÊt. H¬n thÕ n÷a, ta kh«ng nh÷ng chØ biÕt ®îc c¸c b¸o ®éng, c¶nh b¸o hiÖn thêi mµ cßn thÓ truy lôc vµo th«ng tin vÒ lÞch sö c¸c b¸o ®éng n÷a.§iÒu nµy gióp Ých rÊt nhiÒu trong viÖc kh¾c phôc c¸c sù cè.
C¸c c¶i thiÖn cña b¸o ®éng:
- Thõa nhËn c¸c b¸o ®éng: Chóng ta cã thÓ thiÕt kÕ hÖ thèng b¸o ®éng theo d¹ng cã ®iÒu kiÖn hay b¸o ®éng cã ®Þnh híng tríc.
- TÝnh linh ho¹t cña b¸o ®éng: C¸c b¸o ®éng cã thÓ ®îc phÐp hay bÞ cÊm trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp b»ng c¸ch sö dông c¸c tag cÊm b¸o ®éng díi sù ®iÒu khiÓn toµn bé cña c¸c ch¬ng tr×nh øng dông. CÊm b¸o ®éng cã thÓ ®îc ¸p dông víi c¸c lo¹i b¸o ®éng ®¬n, c¸c tags hoÆc c¸c nhãm ®Ó cÊm hiÓn thÞ th«ng tin b¸o ®éng trªn mét nót quan s¸t cô thÓ. Sù cÊm toµn bé hÖ thèng cã thÓ ng¨n chÆn c¸c ho¹t ®éng b¸o ®éng t¹i nguån.
Thêi gian ph¸t b¸o ®éng: Tõ khi sù cè thËt x¶y ra cho ®Õn khi ph¸t b¸o ®éng thëi gian chØ tÝnh b»ng miligi©y.
C¬ së d÷ liÖu cña b¸o ®éng: Dïng hÖ qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu cña Microsoft SQL ®Ó lu tr÷ c¸c th«ng tin vÒ hÖ thèng nh thao t¸c vËn hµnh trong hÖ, b¸o c¸o. sù cè…
Nh÷ng yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng khi sö dông phÇn mÒm WinCC 6.0
M¸y tÝnh Pen III 733 Mhz
128 Mb of RAM
5 Kb tags
2 Gb free hard disk space
Tuy nhiªn tèt nhÊt nªn sö dông m¸y tÝnh víi cÊu h×nh sau:
M¸y tÝnh Pen IV 1.8Ghz trë lªn.
256 Mb of RAM trë lªn.
HÖ ®iÒu hµnh cña Microsoft Windows 2000 professional hoÆc Microsoft Windows XP SP1 hay SP2.
HÖ qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu SQL 2000.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Tổng quan và cấu trúc của SKADA.DOC