Giải pháp thu thập dữ liệu và điều khiển trạm không người trực 

Tổng quan của hệ thống thông tin vận hành:
Hệ thống điều khiển trạm và các trung tâm quản lý vận hành
Để đáp ứng nhu cầu quản lý vận hành hệ thống cao áp (110/220/500kV), các công ty truyền tải điện và công ty điện lực cần được trang bị một hệ thống thu thập và xử lý thông tin vận hành từ mức thấp nhất của hệ thống là các trạm biến áp cho đến mức quản lý của công ty, Xí nghiệp thậm chí đến tận các điện lực được phân cấp điều khiển phối hợp với lưới điện trung thế của mình.

Kiến trúc tổng thể bao gồm:
• Hệ thống trạm tự động sẽ thu thập thông tin về bảo vệ, điều khiển và đo lường thiết bị và hệ thống điện tại các trạm biến áp cao áp. Thông tin sẽ được thu thập thông qua việc kết nối trực tiếp với các thiết bị điều khiển, bảo vệ và đo lường thông minh (IEDs) bằng các loại giao thức protocol khác nhau. Giải pháp này sẽ cho phép loại bỏ được RTU tạo sự thuận tiện cho việc mở rộng và nâng cấp sau này do không cần phải nâng cấp RTU, giảm chi phí và thời gian cho công tác đấu nối và thí nghiệm. Trong giai đoạn trước mắt chúng ta có thể tận dụng thông tin của các RTU đã lắp đặt bằng cách kết nối với RTU bằng phương thức “nghe” (listen mode) hoặc “chủ động” (master mode).
• Trạm trung tâm và Trung tâm quản lý vận hành của Đội QL110kV cũng như MiniSCADA tại các điều độ điện lực khu vực.
• Hệ thống truyền tin chính qua mạng WAN trên cơ sở cáp quang điện lực và các thiêt bị truyền tin phù hợp với yêu cầu IEC61850 đảm bảo việc truyền dữ liệu bảo vệ và điều khiển. Ngoài ra để dự phòng cho mạng chính thì mạng SDH của EVN được sử dụng trong các trường hợp mạng chính có sự cố. Ngoài việc truyền dữ liệu vận hành thì dữ liệu của camera quan sát, thông tin thoại, fax… cũng được truyền thông qua các mạng truyền tin này. Chi tiết xem ở phần sau.
Trao đổi dữ liệu của @Station trong kiến trúc tổng thể:

Các khối chính của hệ thống phần mềm bao gồm:
o Khối thu thập dữ liệu
o Khối SCADA/DMS
o Khối điều khiển trạm
o Khối quản lý thông tin đo đếm
o Khối quản trị dữ liệu quá khứ
o Khối các ứng dụng cho người dùng ở các bộ phận chức năng
o Khối cung cấp dịch vụ thông tin trên Web
o Khối giao diện (HMI) cho các trạm làm việc
Với cấu trúc bus dữ liệu chung cho toàn công ty cũng như để phục vụ cho nhu cầu của người dùng có đăng ký bên ngoài, hệ thống phần mềm này có thể được phát triển để kết nối vào hệ thống một cách dễ dàng. Việc trao đổi dữ liệu có thể thực hiện thông qua các giao diện hoặc file như sau:
o DDE
o OPC
o .CSV
o .XML
o CIM
Khối điều khiển trạm là một phần của toàn bộ hệ thống tích hợp trung tâm. Khối này có thể trao đổi và chia sẻ dữ liệu với các khối khác trong các ứng dụng và xử lý dữ liệu cụ thể. Cấu trúc tích hợp sẽ giúp cho người sử dụng có thể dễ dàng truy cập vào các loại dữ liệu khác nhau phục vụ cho nhiệm vụ của mình. Ngoài ra với một hệ thống được thiết kế như vậy dữ liệu có thể thay thế và bổ sung cho nhau trong các trường hợp có sự cố về thiết bị đầu cuối hay đường truyền.

Hệ thống thu thập và xử lý thông tin mức trạm

Kiến trúc hệ thống mức trạm:
Để có thể tận dụng được các thiết bị đã được trang bị từ trước và xét đến khả năng kết nối với các hệ thống trung tâm cho việc điều khiển từ xa các trạm biến áp ở chế độ không người trực, cấu trúc tổng quan của hệ thống giám sát, điều khiển tích hợp @Station do ATS chế tạo được mô tả ở hình dưới đây.

Hệ thống đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:
• Hệ thống mở – Cấu trúc Hệ thống @Station sẽ cho phép các tùy chọn khác nhau đối với các phân đoạn để triển khai ứng dụng trên các yêu cầu cụ thể một cách linh hoạt trong phạm vi cấu trúc đó.
• Khả năng bảo dưỡng – Cấu trúc Hệ thống @Station sẽ hỗ trợ bảo dưỡng tại chỗ các thành phần, mà không cần sự hỗ trợ của nhà cấp hàng đối với hoạt động vận hành và bảo dưỡng hàng ngày.
• Nền tảng phát triển ứng dụng – Cấu trúc Hệ thống @Station sẽ cung cấp một nền tảng mạnh để phát triển các ứng dụng điều khiển giám sát và quản lý vận hành thiết bị, trao đổi thông tin dữ liệu với các hệ thống nội bộ và bên ngoài. Ngoài ra hệ thống có khả năng cung cấp dịch vụ số liệu cho nội bộ và người dùng bên ngoài qua dịch vụ Web.
• Chiến lược sẵn sàng cho tương lai – Cấu trúc Hệ thống @Station được thiết kế có xét đến xu hướng công nghệ và ứng dụng tương lai.
• Khả năng tích hợp – Hệ thống có khả năng tích hợp một cách linh hoạt các thành phần mới, các giải pháp và ứng dụng nâng cao khác (như SCADA/EMS/DMS/AMI..), và sẵn sàng làm nền tảng cho các ứng dụng SmartGrid trong tương lai.
Các chức năng cơ bản của hệ thống @Station
Các chức năng tiêu biểu được hệ thống @Station quản lý có thể được triển khai tại trạm và tại Trung tâm bao gồm:
• Hệ quản trị CSDL thời gian thực – Realtime database management
• Hệ thống quản lý cảnh báo – Alarm Processing
• Hệ thống quản lý sự kiện – Event History
• Hệ quản trị CSDL quá khứ – Historical Data management
• Hệ thống IP camera giám sát
• Hệ thống giao diện người – máy – HMI
• Hệ thống quản lý biển báo – Tagging management
• Dịch vụ Web
Đặc điểm ưu việt của hệ thống này là tính đồng nhất do ATS đã sử dụng cấu trúc 3 lớp về xử lý dữ liệu và ứng dụng đối với người sử dụng trên nền tảng của hệ thống truyền tin tốc độ cao (100/1000Mb/s), do đó việc điều khiển ở mức trạm hay mức Trung tâm là hoàn toàn như nhau. Như vậy nhân viên vận hành hệ thống tùy vào phân cấp sẽ có đầy đủ thông tin và quyền điều khiển như ngồi trong phòng điều khiển tại trạm.

Kiến trúc hệ thống truyền tin
 
Sử dụng các công nghệ mới nhất trong kỹ thuật truyền tin và trên cơ sở đánh giá năng lực của mạng cáp quang hiện tại của các đơn vị trong EVN, ATS đề xuất một giải pháp kỹ thuật cho mạng truyền tin phục vụ mục đích quản lý vận hành và kinh doanh hệ thống điện như trong hình III-1 dưới đây.

Hình III 1: Kiến trúc tổng hệ thống truyền tin

Trong hệ thống truyền tin này, các trạm biến áp, các trạm trung tâm và Trung tâm điều khiển cũng như hệ thống SCADA/EMS/DMS/AMI của các công ty và Trung tâm điều độ được kết nối vào mạng WAN (1000/100Mb/s) trên hệ thống cáp quang và hoạt động như mạng kết nối chính. Tất cả các thiết bị, trạm làm việc và máy tính người dùng nối trên mạng này theo hệ thống địa chỉ IP. Ngoài ra các dịch vụ như thoại, hot-line và giao tiếp E1 cũng được truyền theo TDMoIP.
Thiết bị bị chính được đề xuất là thiết bị chuyên dùng cho việc truyền tin trong trạm biến áp và hệ thống điện. Các thiết bị này được chế tạo tuân thủ IEC61850, IEC 255 và có độ bền theo tiêu chuẩn công nghiệp với nhiệt độ môi trường làm việc lên đến +700C.
Cấu trúc ứng dụng tiêu biểu của dòng thiết bị JumboSwitch được trình bày ở hình sau.

Đây là kết cấu mạng WAN/LAN đa mục tiêu và đa dịch vụ trên nền IP với các thiết bị theo tiêu chuẩn công nghiệp phù hợp với môi trường làm việc trong hệ thống điện.

Tác giả: Trần Anh Thái, Phó Tổng Giám đốc ATS
Email: thaita@ats.com.vn
Cell : 091 320 1168
Website: www.ats.com.vn