Ứng dụng phần mềm SCADA DMS để nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống điện tỉnh quảng nam

Với việc đầu tư trang bị hệ thống SCADA/DMS tại Công ty Điện lực Quảng Nam, tìm hiểu hệ thống SCADA/DMS, làm chủ công nghệ là rất quan trọng, đặc biệt tập trung vào việc khai thác các ch

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN ĐÌNH ĐIỆP

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SCADA/DMS

ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH

HỆ THỐNG ĐIỆN TỈNH QUẢNG NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2022

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN ĐÌNH ĐIỆP

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SCADA/DMS

ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH

HỆ THỐNG ĐIỆN TỈNH QUẢNG NAM

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU HIẾU

Đà Nẵng - Năm 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai

công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Trần Đình Điệp

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SCADA/DMS ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN

HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN TỈNH QUẢNG NAM

Học viên: Trần Đình Điệp Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

Mã số: 60.52.02.02 Khóa: K39 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt – Chính phủ ban hành quyết định số 1670/QĐ-TTg ngày 08 tháng 11 năm 2012 với mục tiêu

tổng quát là Phát triển lưới điện thông minh ứng dụng công nghệ hiện đại để nâng cao chất lượng lưới điện, phát triển kinh tế Một trong những giải pháp được đưa ra trong lộ trình Phát triển lưới điện minh

là ứng dụng hệ thống SCADA/DMS tại các Công ty Điện lực

Với việc đầu tư trang bị hệ thống SCADA/DMS tại Công ty Điện lực Quảng Nam, tìm hiểu hệ thống SCADA/DMS, làm chủ công nghệ là rất quan trọng, đặc biệt tập trung vào việc khai thác các chức năng của DMS để tính toán, phân tích lưới điện để nâng cao năng lực quản lý vận hành, xây dựng cấu trúc lưới điện hợp lý, nâng cao ĐTTCCĐ cho lưới điện Công ty Điện lực Quảng Nam là một việc rất cần thiết Nghiên cứu này với mục đích tìm hiểu, sử dụng phần mềm SCADA/DMS vào việc giám sát, phân tích lưới điện để có cái nhìn tổng quan về lưới điện thực tế tại Công ty Điện lực Quảng Nam, để nâng cao hơn nữa hiệu quả vận hành LĐPP tại Công ty

Từ khóa - SCADA/DMS, Lưới điện thông minh, Công ty Điện lực Quảng Nam, Dự báo phụ tải, phân

tích lưới điện

USE SCADA/DMS TO IMPROVE THE OPERATION EFFICIENCY OF

QUANG NAM PROVINCE

Abstract - The Government issued Decision No 1670/QD-TTg on November 8, 2012 with the

overall goal of developing a smart grid using modern technology to improve the quality of the power grid and develop the economy One of the solutions given in the Smart Grid Development roadmap is the application of SCADA/DMS system at Power Companies

With the investment in equipping SCADA/DMS system at Quang Nam Electricity Company, learning about SCADA/DMS system, mastering technology is very important, especially focusing on exploiting DMS functions to Calculating and analyzing the power grid to improve management and operation capacity, building a reasonable grid structure, improving public investment for electricity grid Quang Nam Power Company is a very necessary thing This study aims to learn and use SCADA/DMS software to monitor and analyze the power grid to get an overview of the actual power grid at Quang Nam Power Company, to further improve efficiency performance of distribution grid at the Company

Keywords - SCADA/DMS, Smart Grid, Quang Nam Power Company, Load forecast, Network

Analysis

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do lựa chọn đề tài 1

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

3 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 1

4 Đặt tên đề tài 2

5 Bố cục của đề tài 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VÀ ĐÁNH GIÁ VỀ HỆ THỐNG SCADA/DMS TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG NAM 3

1.1 Tổng quan về hệ thống SCADA/DMS tại công ty điện lực Quảng Nam 3

1.1.1 Phương thức truyền thông 4

1.1.2 Giao thức truyền thông 5

1.1.3 Thiết bị đầu cuối từ xa – RTU (Remote Terminal Unit) 5

1.1.4 Thiết bị chính tại Phòng điều khiển trung tâm 6

1.1.5 Các phần mềm của hệ thống 7

1.1.6 Chức năng chính của hệ thống Trung tâm điều khiển 8

1.1.7 Khả năng mở rộng của hệ thống SCADA 10

1.2 Đánh giá việc khai thác hệ thống SCADA/DMS tại Công ty Điện Lực Quảng Nam 10

1.3 Kết luận chương 11

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SCADA/DMS VÀ TÌM HIỂU CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA DMS 12

2.1 Phần mềm SCADA 12

2.2 Phần mềm DMS 23

2.2.1 Giao diện vận hành 24

2.2.2 Các chức năng chính 25

2.3 Kết luận chương 36

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SCADA/DMS ĐỂ NÂNG CAO HIỆU

3.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu cho phần mềm DMS 37

3.2 Phát triển module liên kết dữ liệu để cung cấp số liệu phụ tải cho phần mềm DMS600 từ DSPM/CMIS 47

3.2.1 Mô tả dữ liệu phụ tải và cách thức đưa vào CSDL của phần mềm DMS600 47

3.2.2 Phát triển module 51

3.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu lưới điện thực tế vào DMS 53

3.4 Ứng dụng các chức năng DMS phục vụ tính toán, phân tích lưới điện tỉnh Quảng Nam 60

3.4.1 Quản lý cấu trúc lưới điện 61

3.4.2 Tính toán và phân tích lưới điện 62

3.4.3 Quản lý sự cố 66

3.4.4 Đánh giá, đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành 67

3.5 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối trên toàn hệ thống 68

3.5.1 Hiệu quả áp dụng DMS 68

3.5.2 Các giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành LĐPP thời gian đến 68

3.6 Kết luận chương 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BCU - Bay Control Unit

CB - Circuit Breaker/ Máy cắt, aptomat

DCL/DTĐ - Dao cách ly/Dao tiếp đất

DMS - Distribution Management System, Hệ thống quản lý LĐPP

ĐTCCCĐ - Độ tin cậy cung cấp điện

HMI - Human Machine Interface, giao diện Người - Máy

HV/MV - High Voltage/Medium Voltatge, Cao thế/Trung thế (MBA)

LBS - Load break Switch, dao cắt có tải

LĐPP - Lưới điện phân phối

MV/LV - Medium Voltage/ Low Voltage, Trung thế/Hạ thế (MBA)

NIT - Network Import Tool, công cụ import dữ liệu vào DMS

OLTE - Optical line Terminal, thiết bị đầu cuối cáp quang

PCM - Pulse code Module, thiết bị mã hoá xung

PCTTH - Công ty Điện lực Quảng Nam

RMU - Ring Main Unit, thiết bị đóng cắt mạch vòng

RTU - Remote terminal Unit, thiết bị đầu cuối

SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition, hệ thống điều khiển

giám sát và thu thập dữ liệu

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

3.3: Mô tả dữ liệu thông số ngắn mạch đầu nguồn 43

3.5: Thông số đường dây xây dựng trên file Excel và đưa vào

3.6: Thư viện FCO xây dựng trên file Excel đưa vào SQL 56 3.7: Dữ liệu phụ tải xây dựng trên file Excel đưa vào SQL 57 3.8: Kết quả tính toán công suất các xuất tuyến TBA 110kV E157 63

1.6: Giao diện thao tác thiết bị trên MicroSCADA SYS600 8

2.7: Giao diện giám sát ngăn xuất tuyến đường dây 18

2.13: Giao diện giám sát cảnh báo cháy, cảnh báo chống xâm nhập 22

Yêu cầu bắt điểm trên lưới

Số hiệu

3.5: Mô tả việc cập nhật dữ liệu lưới điện vào DMS 39 3.6: Mô tả liên kết CSDL SQL và dữ liệu đầu vào 40

3.14: Dữ liệu thuộc tính MBA lưu vào CSDL của DMS 60 3.15: Dữ liệu thuộc tính dây dẫn lưu vào CSDL của DMS 60

MỞ ĐẦU

1 Lý do lựa chọn đề tài

Đề án phát triển lưới điện thông minh (Smart Grid) tại Việt Nam theo quyết định 1670/QĐ-TTg ngày 08 tháng 11 năm 2012 với mục tiêu tổng quát là Phát triển lưới điện thông minh với công nghệ hiện đại nhằm nâng cao chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện; góp phần trong công tác quản lý nhu cầu điện, khuyến khích sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; tạo điều kiện nâng cao năng suất lao động, giảm nhu cầu đầu tư vào phát triển nguồn và lưới điện; tăng cường khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên năng lượng, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, góp phần bảo

vệ môi trường và phát triển kinh tế - xã hội bền vững [3] Để đáp ứng mục tiêu trên, một trong những giải pháp được đưa ra trong lộ trình Phát triển lưới điện thông minh

là triển khai hoàn chỉnh hệ thống SCADA/DMS tại các đơn vị

Hệ thống SCADA/DMS là công cụ hỗ trợ đắc lực cho công tác quản lý, vận hành cũng như phân tích, đánh giá lưới điện phân phối (LĐPP) Được đưa vào vận hành năm 2018, hệ thống SCADA/DMS tại Công ty Điện lực Quảng Nam đã góp phần nâng cao năng lực vận hành lưới điện tại Công ty Việc giám sát các thông số lưới điện theo thời gian thực (trạng thái thiết bị, dòng điện, điện áp v.v.) cũng như điều khiển thao tác thiết bị từ xa giúp cho Điều độ viên đánh giá được tình hình và linh hoạt trong việc thay đổi kết cấu lưới phù hợp với tình hình Tuy nhiên, việc ứng dụng

hệ thống SCADA/DMS tại Công ty Điện lực Quảng Nam chỉ mới tập trung vào việc giám sát, thao tác các thiết bị trên lưới điện mà chưa khai thác hết tính năng DMS vào việc phân tích và tự động hóa lưới điện

Để khai thác tính năng DMS của hệ thống, tìm hiểu hệ thống SCADA/DMS là rất quan trọng, đặc biệt tập trung vào các chức năng DMS để tính toán, phân tích lưới điện để nâng cao năng lực quản lý vận hành, xây dựng cấu trúc lưới điện hợp lý, nâng cao ĐTTCCĐ cho lưới điện Công ty Điện lực Quảng Nam

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống SCADA/DMS - Công ty Điện lực Quảng Nam

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài là ứng dụng các chức năng của hệ thống SCADA/DMS để tính toán và phân tích lưới điện tỉnh Quảng Nam

3 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu:

- Nắm vững việc ứng dụng phần mềm SCADA/DMS và các module hỗ trợ để tính toán, phân tích và nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện tỉnh Quảng Nam

Nhiệm vụ nghiên cứu:

- Tìm hiểu về cấu trúc hệ thống SCADA/DMS tại Công ty Điện Quảng Nam

- Nhận xét đánh giá về phần mềm SCADA/DMS và xây dựng CSDL cho lưới điện tỉnh Quảng Nam

- Tính toán phân tích lưới điện tỉnh Quảng Nam

4 Đặt tên đề tài:

Căn cứ vào mục tiêu và nhiệm vụ nêu trên đề tài được đặt tên: ‘Ứng dụng

phần mềm SCADA/DMS để nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống điện tỉnh Quảng Nam’

5 Bố cục của đề tài:

Ngoài chương mở đầu và kết luận, luận văn được bố trí thành 3 phần chính sau: Chương 1: Tổng quan và đánh giá về hệ thống SCADA/DMS tại Công ty Điện lực Quảng Nam

Chương 2: Giới thiệu phần mềm SCADA/DMS và tìm hiểu các chức năng chính của DMS

Chương 3: Ứng dụng phần mềm SCADA/DMS để nâng cao hiệu quả vận hành

hệ thống điện tỉnh Quảng Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VÀ ĐÁNH GIÁ VỀ HỆ THỐNG SCADA/DMS TẠI

CÔNG TY ĐIỆN LỰC QUẢNG NAM

1.1 Tổng quan về hệ thống SCADA/DMS tại công ty điện lực Quảng Nam

Hệ thống SCADA/DMS tại Công ty Điện lực Quảng Nam (QNaPC) được Tổng công ty đầu tư và nghiệm thu chính thức đưa vào vận hành 5/2018 Hệ thống được triển khai trên phạm vi toàn địa bàn tỉnh Quảng Nam, sử dụng công nghệ phần mềm SCADA/DMS của hãng ABB Oy - Phần Lan (nay là Hitachi ABB) Đến nay, hệ thống

đã kết nối toàn bộ các trạm biến áp, các thiết bị thuộc quyền quản lý, vận hành và điều khiển với khối lượng bao gồm:

+ Trung tâm điều khiển đặt tại Phòng Điều độ - Công ty Điện lực Quảng Nam - thành phố Tam Kỳ - tỉnh Quảng Nam;

+ Số lượng datapoint: 52.000 point;

+ Kết nối SCADA và vận hành hành 13 TBA 110kV KNT với 85 xuất tuyến và

19 MBA, 02 trạm 220kV với 08 xuất tuyến và 09 TTG 35kV với 20 xuất tuyến;

+ Kết nối 271 TBPĐ gồm: 127 Recloser, 134 LBS và 10 tủ RMU;

+ Kết nối với 07 NMTĐ

Với mô hình cấu trúc hệ thống SCADA/DMS tại TTĐK Quảng Nam như sau:

Năm 2018, sau khi các nhà thầu thực hiện phần dự án miniSCADA (04 TBA 110kV phần trung thế, 09 TTG 35kV, 38 TBPĐ) và dự án mở rộng kết nối xa lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam (06 TBA 110kV chuyển KNT gồm: Tam Kỳ, Hội An, Thăng Bình, Duy Xuyên, Kỳ Hà và Điện Bàn), QNaPC đã tiếp tục thực hiện kết nối mới với thêm: 08 trạm 110kV là Tam Thăng, Thăng Bình 2, Tam Anh, Đại Đồng, Đại Lộc, Điện Nam-Điện Ngọc, Phước Sơn, Khe Diên (không tính Gateway ngăn 174 NMTĐ Đakmi 4B), 02 TTG 35kV (Tắk Po và NCS Duy Hòa T91), gần 250 TBPĐ và

07 NMTĐ

Hệ thống bao gồm 02 máy tính Server hoạt động theo chế độ Hot-Standby, dự phòng nóng (Hot server và Standby server) để chạy phần mềm SCADA/DMS Tín hiệu truyền thông từ các trạm và thiết bị thông qua các đường truyền như 3G, Radio, 4W, hoặc E1 được tập trung tại 02 máy tính FE (Hot-Standby) từ đó kết nối với hệ thống Ngoài ra, còn có 02 máy vận hành (operator 1, operator 2) dùng cho nhân viên vận hành theo dõi, kiểm tra, giám sát hệ thống điện trên màn hình HMI

1.1.1 Phương thức truyền thông

Hệ thống SCADA sử dụng các phương thức truyền thông sau:

- Phương thức truyền thông hữu tuyến: phương thức này được sử dụng cho các trạm 220kV, 110KV Trên cơ sở chia sẻ mạng cáp quang của Viettel và FPT, các thiết

bị truyền dẫn quang (OLTE) loại STM1, ghép kênh (PCM) của Công ty

- Phương thức truyền thông vô tuyến: Phương thức này được sử dụng cho các điểm nút Recloser, LBS và các các trạm trung gian 35 kV trên lưới điện (hệ thống mạng 3G/4G)

+ Hệ thống 3G/4G sử dụng dịch vụ 3G/4G Office Wan của nhà cung cấp dịch vụ

di động với IP tĩnh được cấp cho các điểm đầu cuối Thiết lập kênh VPN với cơ chế bảo mật OpenVPN từ các modem đầu cuối đến thiết bị Router tại Phòng Điều Độ

Hình 1.2: Mô hình kết nối truyền thông tại OCC Quảng Nam

1.1.2 Giao thức truyền thông

- Giao thức truyền thông từ các thiết bị đầu cuối (RTU) đến hệ thống SCADA được sử dụng là IEC 60870-5-104 (IEC 104)

- Tại các TBA, giao thức DNP3 hoặc Modbus RTU Master được sử dụng để thu thập tín hiệu trạng thái, các giá trị đo lường của các máy cắt, recloser, các tín hiệu này được được RTU biên dịch thành giao thức IEC104 để chuyển đến hệ thống SCADA

- Ngoài ra các RTU đều hỗ trợ giao thức IEC 60870-5-104 Giao thức IEC104 là phần mở rộng của giao thức IEC101 với một số thay đổi trong các dịch vụ truyền thông (lớp vật lý - physical layer và lớp liên kết - link layer) IEC104 chạy trên nền tảng giao thức TCP/IP kết nối vào mạng LAN với bộ định tuyến (Router) và các thiết

bị mạng khác nhau (ISDN, X.25, Frame Rơ-le ), đồng thời có thể được sử dụng để kết nối với mạng WAN (Wide Area mạng) Lớp ứng dụng (application layer) của giao thức IEC104 được định nghĩa giống IEC101 với các ứng dụng lớn hơn do băng thông truyền dẫn được đảm bảo Phương thức truyền dữ liệu qua mạng Ethernet có thể sử dụng theo hình thức (Point-to-Point) hoặc (Point to MultiPoint), địa chỉ các đối tượng được xác định theo địa chỉ mạng (Ip) của các thiết bị đầu cuối Với các đặc điểm trên, giao thức IEC104 dễ dàng được triển khai cho các giải pháp truyền thông SCADA của lưới điện phân phối, trên cơ sở hạ tầng Internet công cộng với cơ chế bảo mật hiệu quả

- Các recloser thế hệ mới (ADVC2 – Schneider, NOJA), LBS (FTU-P200) cũng

đã hỗ trợ đồng thời hai giao thức truyền thông IEC101/104, đây là điều kiện thuận lợi cho các giải pháp kết nối truyền thông mở rộng các điểm Recloser trên lưới

1.1.3 Thiết bị đầu cuối từ xa – RTU (Remote Terminal Unit)

- Tại các trạm TG 35/22kV, hệ thống SCADA sử dụng RTU loại RTU560CMU04 của ABB kết hợp với các card mở rộng (Binary Input, Binary Output) Đây là giải pháp RTU tập trung phù hợp với các TBA có hệ thống điều khiển bảo vệ chưa tích hợp, thiết bị của nhiều hãng khác nhau

- Đối với các Recloser, LBS hỗ trợ giao thức truyền thông IEC 60870-5-101/104,

hệ thống SCADA thực hiện phương thức kết nối trực tiếp qua cổng truyền thông của thiết bị, không qua RTU trung gian

Mô hình kết nối RTU với hệ thống SCADA được thể hiện theo hình sau:

Hình 1.3: Mô hình kết nối RTU với hệ thống SCADA

RTU thu thập các tín hiệu từ các tủ RMU, các thiết bị TBA, thiết bị IED bằng mạch nhị thứ hoặc giao thức truyền thông RTU được thiết lập mạng nội bộ từ Modem 3G được kết nối với thẳng về trung tâm điều khiển và giao tiếp với hệ thống SCADA qua giao thức IEC-104

1.1.4 Thiết bị chính tại Phòng điều khiển trung tâm

Hệ thống máy tính, thiết bị truyền thông và thiết bị mạng:

- Thiết bị truyền thông: PCM, Hit 7025

- Máy tính tiền xử lý (FrontEnd Computer): FE1, FE2

- Server chính của hệ thống chạy ở chế độ Hot-Standby: SYS1, SYS2

- Server lưu trữ dữ liệu quá khứ (History Server): HIS1

- Máy tính quản trị (Administrator Computer): WSA1

- Máy tính cho điều độ viên vận hành: WS1, WS2, WS3

- Máy tính kèm theo hệ thống phóng hình (Projector)

- Thiết bị M2M Gateway: thiết lập VPN tunnels cho các nodes IEC104

- Thiết bị đồng bộ thời gian (GPS clock): GPS

- Thiết bị cảnh báo sự cố (SACO): ALARM

- Hệ thống máy in laser A4, A3 và A3 màu

- Hệ thống mạng LAN vòng với 02 Switch: SW1, SW2

Hệ thống nguồn Backup:

- Nguồn hệ thống SCADA được thiết kế có dự phòng, toàn bộ thiết bị hệ thống

sử dụng qua 02 dàn UPS (2x15 kVA) kết hợp với máy phát dự phòng 20 kVA có chức năng ATS trong vòng từ 5-30 phút

- Hệ thống tủ phân phối (distribution board - MDB, DB1, DB2): được thiết kế với các CB riêng biệt cho từng thiết bị trong hệ thống, và được giám sát chung qua hệ thống SCADA

1.1.5 Các phần mềm của hệ thống

- Hệ thống SCADA sử dụng phần mềm của ABB, phần mềm được cài đặt trên các SYS Server và máy tính FE, hỗ trợ biên dịch tất cả các tiêu chuẩn truyền thông công nghiệp hiện có Phần mềm thực hiện nhiệm vụ thu thập và trao đổi dữ liệu với các RTU/GateWay Trạng thái thiết bị, các giá trị đo lường đều được thể hiện dưới giao diện đồ hoạ giúp người vận hành dễ dàng thao tác với thiết bị, đồng thời tất cả thông tin sự kiện từ thiết bị đến hệ thống đều được đồng bộ theo đồng hồ chuẩn GPS

và được lưu trữ theo trình tự thời gian

Hình 1.4: Các phần mềm của hệ thống

- Chương trình quản lý lưới điện phân phối (DMS600) với hệ thống cơ sở dữ liệu SQL Server liên kết với dữ liệu của SCADA theo phương thức OPC (OLE for process control) Trong đó toàn bộ dữ liệu lưới điện được thể hiện dưới dạng bản đồ địa lý (GIS) Trên cơ sở dữ liệu thu thập từ SCADA kết hợp với dữ liệu tĩnh được nhập vào chương trình thực hiện các tính toán phân tích chế độ làm việc của lưới như: tính toán trào lưu công suất, tính toán điểm mở tối ưu, tính toán ngắn mạch, định vị sự cố, dự báo phụ tải, lập kế hoạch vận hành

Hình 1.5: Mô hình kết nối dữ liệu

1.1.6 Chức năng chính của hệ thống Trung tâm điều khiển

*Điều khiển:

- Thao tác toàn bộ các thiết bị nhất thứ từ xa:

+ Điều khiển máy cắt

+ Điều khiển dao cách ly

+ Điều khiển recloser, LBS

+ Điều khiển máy biến áp: chuyển nấc phân áp MBA, bật tắt các nhóm quạt làm mát

+ Điều khiển hệ thống tự dùng, chiếu sáng

- Thao tác các thiết bị nhị thứ bên trong trạm:

+ Tái lập (reset) rơle từ xa

+ Điều khiển bật/tắt các chức năng bảo vệ, chuyển nhóm bảo vệ

Hình 1.6: Giao diện thao tác thiết bị trên MicroSCADA SYS600

*Giám sát và thu thập dữ liệu trạng thái, cảnh báo

- Đối với máy cắt và dao cách ly:

+ Trạng thái tại chỗ/từ xa (Local/Remote)

+ Giám sát cuộn cắt của MC

+ Trạng thái các Aptomat…

- Đối với recloser, LBS:

+ Trạng thái Đóng/Cắt của recloser, LBS

- Đối với các Aptomat:

+ Giám sát trạng thái cầu dao

+ Cảnh báo cầu dao không bình thường

- Đối với máy biến áp giám sát các trạng thái như:

+ Nhiệt độ cuộn dây

+ Nhiệt độ dầu

+ Nấc phân áp

+ Chế độ làm việc của bộ điều áp dưới tải (Auto/Manual)

+ Chế độ làm việc của quạt làm mát (Auto/Manual)

+ Trạng thái điều khiển bộ điều áp dưới tải (Local/Remote)

+ Trạng thái điều khiển quạt làm mát (Local/Remote)

+ Bảo vệ rơle tác động/cảnh báo

- Đối với hệ thống bảo vệ:

+ Trạng thái của các đèn tín hiệu bảo vệ

+ Trạng thái của toàn bộ các tín hiệu Input/Output bảo vệ

+ Trạng thái của các chức năng bảo vệ

+ Cảnh báo cháy nổ trong TBA

*Giám sát và thu thập dữ liệu đo lường từ rơle, BCU:

- Dòng điện 3 pha, dòng trung tính

1.1.7 Khả năng mở rộng của hệ thống SCADA

Hiện trạng bản quyền CSDL (process I/O) chưa dùng ở phần mềm MicroSCADA SYS600 Pro 9.4 trên máy chủ SCADA SYS1&SYS2 thuộc TTĐK Quảng Nam như hình ảnh sau:

- Bản quyền CSDL (process I/O): 14,615/51,000 tín hiệu

Hình 1.7: Hiện trạng bản quyền CSDL

Dự kiến đến hết năm 2022, theo tiến độ đầu tư xây dựng công trình mới, cải tạo

bổ sung rơ le F87L, F87B, dự án điện mặt trời…CSDL tại phần mềm MicroSCADA Pro SYS600 9.4 tại TTĐK Quảng Nam sẽ chiếm khoảng 10,574 process I/O, không đảm bảo dự phòng và tính sẵn sàng cho việc kết nối tín hiệu khi có công trình ĐTXD mới vào, cần thiết phải có kế hoạch đầu tư mua sắm bổ sung

1.2 Đánh giá việc khai thác hệ thống SCADA/DMS tại Công ty Điện Lực Quảng Nam

Hệ thống SCADA/DMS tại QNaPC có cấu trúc linh hoạt, có tính dự phòng cao, hoạt động ổn định Các phần mềm của hệ thống khá thân thiện, tùy biến và có tính mở cao, dễ dàng kết nối mở rộng với các hệ thống điều khiển được cung cấp từ các nhà sản xuất khác

Sau thời gian khai thác vận hành, dung lượng dữ liệu trên hệ thống liên tục được

mở rộng, hệ thống SCADA/DMS đang tồn tại nhiều vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng vận hành cũng như khả năng nâng cấp mở rộng, cụ thể như sau:

+Hệ thống SCADA tại QNaPC đang được khai thác với số điểm dữ liệu trên hệ thống đã lên đến 36400 I/O, 22 line truyền thông IEC101/104, kèm theo một dung lượng khá lớn dữ liệu giao diện vận hành, dữ liệu sự kiện và dữ liệu đo lường quá khứ (trên 16,5 triệu dòng sự kiện), nên khả năng xử lý của server cũng như phần mềm khá nặng, trong một số trường hợp thực hiện nhiều tác vụ trên hệ thống dẫn đến tình trạng treo hệ thống Đến cuối năm 2022 dự kiến dung lượng dữ liệu hệ thống sẽ mở rộng lên

đến trên 50.000 process I/O nên sẽ khó khăn việc bổ sung thêm các TBA mới Bên cạnh đó một số chức năng trong các ứng dụng tự động hóa trạm chưa được hỗ trợ, nên không đáp ứng yêu cầu xây dựng cơ sở dữ liệu vận hành cho hệ thống điều khiển xa TBA 110kV

+Phần mềm DMS quản lý dữ liệu lưới điện khá lớn, việc kiểm soát cập nhật dữ liệu rất phức tạp Phần mềm chỉ hỗ trợ trao đổi dữ liệu với hệ thống SCADA nên hạn chế trong việc thiết lập các cơ chế liên kết với các CSDL chức năng khác Không có công cụ cập nhật dữ liệu hỗ trợ nên việc nhập liệu lưới điện hoàn toàn thủ công trên DMS NE, dữ liệu lỗi thời nhanh dẫn đến các chức năng tính toán phân tích lưới điện trong phần mềm DMS không chuẩn, rất khó khăn trong việc nghiên cứu khai thác và đưa vào vận hành thực tế

1.3 Kết luận chương

Trong chương này, tác giả đã tìm hiểu, nghiên cứu cấu trúc của hệ thống SCADA/DMS thực tế tại Công ty Điện lực Quảng Nam Qua nghiên cứu thấy được một số ưu nhược điểm của hệ thống SCADA/DMS Đa số các chức năng của DMS chưa được sử dụng đến mà lý do chính là khó khăn trong việc cập nhật dữ liệu lưới điện Trong chương tiếp theo, tác giả nghiên cứu cụ thể hơn về phần mềm SCADA/DMS và đặc biệt chú trọng đến chức năng của DMS

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SCADA/DMS VÀ TÌM HIỂU CÁC

CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA DMS

2.1 Phần mềm SCADA

Hình 2.1: Cấu trúc phần mềm SCADA

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống Giám sát,

điều khiển và thu thập dữ liệu Một hệ thống có chức năng thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển các thiết bị cụ thể là:

- Thu thập số liệu đo lường, đo đếm, trạng thái các thiết bị, các thông tin thời tiết , v.v phục vụ cho công tác vận hành các thiết bị điện trên lưới điện

- Giám sát mọi thay đổi trạng thái của các thiết bị đóng cắt hay các thông tin về

sự tác động của bảo vệ rơle

- Điều khiển các thiết bị (đóng/cắt máy cắt/dao cách ly, nâng/hạ nấc phân áp máy biến áp) từ xa một cách nhanh chóng và tin cậy

- Hệ thống SCADA cho lưới điện được phân biệt với hệ thống SCADA cho công nghiệp, còn gọi là SCADA Process

- Tính tin cậy: đặc tính quan trọng nhất của hệ thống SCADA/DMS nói chung

là tính tin cậy Hệ thống được thiết kế để đảm bảo làm việc liên tục, thông tin chính xác, không xảy ra mất mát thông tin và thực hiện lệnh thao tác nhanh chóng

- Tính sẵn sàng: hệ thống được thiết kế để đảm bảo làm việc liên tục không có

hư hỏng trong một khoảng thời gian nào đó

- Tính thời gian thực: hệ thống được thiết kế để đảm bảo việc thu nhận, xử lý thông tin, đáp ứng lại các sự kiện xảy ra trên hệ thống điện trong một khoảng thời gian

đủ nhỏ Điều này đảm bảo cho việc vận hành hiệu quả hệ thống điện (ví dụ: thời gian

từ lúc một sự kiện từ lúc xảy ra cho đến khi người sử dụng nhận được thông tin không quá 5 giây)

- Tính “mở”: Tính mở đảm bảo cho hệ thống có thể mở rộng dễ dàng đáp ứng với sự phát triển của hệ thống, dễ dàng nâng cấp phần cứng, dễ dàng bổ sung thiết bị khi có yêu cầu, có khả năng làm việc với nhiều thiết bị của nhiều hãng khác nhau v.v Phần mềm SCADA có một số chức năng chính như sau:

- Chức năng điều khiển quá trình (Process controlling):

+Hiển thị các đối tượng trong quá trình vận hành như: tín hiệu trạng thái thiết

bị, tín hiệu đo lường được hiển thị lên màn hình trong quá trình vận hành theo thời gian thực

+ Điều khiển các đối tượng trong quá trình vận hành: thao tác MC, LBS, DCL, thay đổi chức năng bảo vệ trên giao diện điều khiển

+ Mô phỏng trạng thái thiết bị: trạng thái thiết bị như MC, DCL sẽ được mô phỏng (đóng, mở v.v.) mà không ảnh hưởng đến chế độ vận hành

- Đo lường (Measurement): giám sát một cách nhanh chóng, dễ dàng, tường minh giá

trị đo lường của các đối tượng trong hệ thống (dòng điện, điện áp, nhiệt độ v.v.)

+ Hiển thị các giá trị dưới dạng số hoặc đồ họa

+ Giới hạn các ngưỡng để cảnh bảo: high alarm, high warning, low alarm, low warning Giúp nhân viên vận hành kiểm soát tình hình

- Chức năng tô màu thanh cái ( Busbar coloring): hiển thị màu thanh cái, đường dây

theo một số đặc tính nhất định theo điện áp, theo nguồn cấp v.v

+ Chế độ one-color: hiển thị màu đường dây theo một màu theo trạng thái nhất định Ứng với mỗi trạng thái có một màu khác nhau như: ĐZ không xác định trạng thái, không có nguồn cấp, mạch vòng, đóng tiếp địa, lỗi v.v

+ Chế độ voltage level: hiển thị màu sắc theo cấp điện áp

+ Chế độ voltage source color: hiển thị màu sắc đường dây theo nguồn cấp

- Chức năng hiển thị danh sách sự kiện (Event list):

+ Hiển thị danh sách sự kiện với các tiêu chí khác nhau (Thời gian, vị trí sự cố, xuất tuyến v.v.)

+ Sắp xếp sự kiện theo các tiêu chí khác nhau (thời gian, vị trí sự cố, xuất tuyến )

+ Tìm kiếm sự kiện

- Hiển thị danh sách cảnh báo (Alarm Display):

+ Sắp xếp theo cột theo các tiêu chí khác nhau

- Danh sách khoá (Blocking List): lập danh sách các đối tượng cần kiểm soát phân

quyền trong việc thao tác vận hành Bao gồm một số kiểu như sau:

+ Control: không cho phép điều khiển, gửi lệnh xuống thiết bị

+ Alarm: không gửi các cảnh báo

+ Event: không tạo và ghi các dữ liệu vào event list

- Chức năng giám sát hệ thống (System Self Supervision):giám sát trạng thái của

phần cứng và phần mềm của hệ thống, dựa vào các biến trạng thái của chương trình Các trạng thái được giám sát bao gồm:

+ Giám sát tín hiệu của các thiết bị (application object)

+ Giám sát đăng nhập vào hệ thống

+ Thông tin về trạng thái giám sát hệ thống được hiển thị trong danh mục sự kiện và cảnh báo

Màn hình tổng quan của giao diện HMI

Mỗi màn hình vận hành hiển thị các cửa sổ HMI độc lập nhau Với 02 máy tính thao tác hệ thống SCADA, nhân viên vận hành có thể theo dõi và thao tác trên 04 màn hình hiển thị giao diện HMI

Hình 2.2: Màn hình tổng quan giao diện HMI

Các khu vực trên màn hình

a Lựa chọn cửa sổ hiển thị

Chỉ một cửa sổ HMI là cửa sổ hiện hành ở một máy tính thao tác hệ thống SCADA Nhân viên vận hành có thể chọn cửa sổ hiện hành bằng cách chuyển con trỏ chuột vào cửa sổ đó và ấn thả phím chuột trái

Có nhiều loại cửa sổ HMI khác nhau, như: Process display, Trend display, Event list, Alarm list, … Mỗi loại cửa sổ HMI này sẽ có cấu trúc các thành phần hiển thị khác nhau

Hình 2.3: Các loại cửa sổ HMI

d Khu vực hiển thị thông tin cảnh báo

Một danh sách xổ xuống nằm ở phía dưới thanh menu có chức năng hiển thị các cảnh báo của hệ thống Bên cạnh là nút “Ack.” Cho phép xác nhận/giải trừ nhanh một tín hiệu cảnh báo

Hình 2.5: Khu vực hiển thị thông báo HMI

Thu thập dữ liệu và giám sát

a Hệ thống menu

Hệ thống menu luôn hiển thị ở phần dưới của mỗi giao diện HMI Trong đó:

- Logo EVN: Hiển thị màn hình giám sát tổng quan truyền thông các trạm 110kV

- Hình chữ nhật chứa tên trạm: Hiển thị màn hình giám sát sơ đồ 1 sợi của trạm tương ứng

- Trạng thái kết nối thông tin của mỗi trạm được thể hiện bởi các màu sắc khác nhau:

+ Màu xanh: Tín hiệu truyền thông tốt + Màu đỏ: Mất kết nối truyền thông + Màu hồng: Đối tượng chưa xác định

b Giám sát tổng quan truyền thông các trạm 110kV

Màn hình giám sát tổng quan truyền thông các trạm 110kV thể hiện sơ đồ kết nối thông tin và trạng thái kết nối của các trạm 110kV với TTĐK, trong đó:

- Màu xanh: Tín hiệu truyền thông tốt

- Màu đỏ: Mất kết nối truyền thông

- Màu hồng: Đối tượng chưa xác định

Ở trung tâm DCC, màu nền của 02 máy chủ SYS_1 và SYS_2 tương ứng với trạng thái của hệ thống SCADA:

+ Màu xanh: thể hiện máy chủ đang đóng vai trò chính

+ Màu vàng: thể hiện máy chủ đang đóng vai trò dự phòng

+ Màu đỏ: thể hiện tình trạng máy chủ đang có sự cố

+ Màu nhấp nháy: thể hiện trạng thái máy chủ đang đồng bộ cơ sở dữ liệu với nhau

c Giám sát sơ đồ 1 sợi của trạm

Hình 2.6: Giao diện sơ đồ 1 sợi của trạm

Màn hình thể hiện sơ đồ 1 sợi của trạm 110kV và một số thông tin cơ bản của từng ngăn lộ, bao gồm trạng thái thiết bị, các tín hiệu cảnh báo (nếu có) và các tín hiệu

đó, người vận hành nhấn chuột trái vào mục tương ứng trên menu đứng

Trong màn hình giám sát sơ đồ 1 sợi của trạm, người vận hành có thể theo dõi trạng thái thiết bị thể hiện thông tin qua các hình dạng và màu sắc khác nhau

d Giám sát ngăn xuất tuyến đường dây

Hình 2.7: Giao diện giám sát ngăn xuất tuyến đường dây

Các thông tin thể hiện trên màn hình giám sát bao gồm:

- Thông tin giám sát thiết bị (MC, DCL, DTD): vị trí khóa Remote/Local của ngăn xuất tuyến, trạng thái đóng cắt của thiết bị

- Thông tin đo lường, giám sát trạng thái ngăn: công suất tác dụng (MW), công suất phản kháng (MVAr), dòng điện (A), giá trị điện áp (kV) thanh cái và đường dây

- Các tín hiệu cảnh báo:

+ Tín hiệu bảo vệ Rơ-le: F21 zone 1/2/3 (bảo vệ khoảng cách vùng 1/2/3), F50/51 (bảo vệ quá dòng pha), F50N/51N (bảo vệ quá dòng đất), F67 (bảo vệ có hướng), F67N (bảo vệ chạm đất có hướng), 50BF (hư hỏng MC), F79 (tự động đóng lặp lại)

- Tín hiệu trạng thái MCB (ngăn lộ đường dây)

- Các tín hiệu liên động

e Giám sát máy cắt tổng

Hình 2.8: Giao diện giám sát máy cắt tổng

Các thông tin thể hiện trên màn hình giám sát bao gồm:

- Thông tin giám sát thiết bị (MC, DCL, DTD): vị trí khóa Remote/Local của ngăn xuất tuyến, vị trí khóa Remote/Local của các thiết bị, trạng thái đóng cắt của thiết bị

- Thông tin đo lường, giám sát trạng thái ngăn: công suất tác dụng (MW), công suất phản kháng (MVAr), dòng điện (A), giá trị điện áp (kV) thanh cái và đường dây

- Thông số sự cố: dòng lỗi pha (kA), điện áp lỗi pha (kV)

- Số lần thao tác đóng/cắt MC

Các tín hiệu cảnh báo:

+ Trạng thái của các MCB

+ Tín hiệu báo lỗi của các Rơ-le: F50, F67, F87, Rơ-le 22kV, …

+ Tín hiệu liên động: F74-1 fail, F74-2 fail (giám sát mạch cắt), SF6 alarm, SF6 lockout, CB spring discharge, CB interlock, DS interlock, ES interlock

Tại màn hình giám sát máy cắt tổng, người vận hành có thể xác nhận/giải trừ các tín hiệu cảnh báo bằng cách nhấn nút “Reset”

f Giám sát máy biến áp

Hình 2.9: Giao diện giám sát máy biến áp

Các thông tin thể hiện trên màn hình giám sát bao gồm:

- Thông tin về trạng thái quạt làm mát

- Thông tin đo lường: nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây phía hạ áp, phía cao áp

- Các biểu tượng liên kết Rơ-le bảo vệ: F50, F67, F87

- Các tín hiệu cảnh báo của máy biến áp:

+ OLTC OIL LEVEL ALARM: Cảnh báo mức dầu OLTC

+ OLTC IN PROGRESS: Điều áp dưới tải đang chuyển nấc

+ OLTC IN LOWER LIMIT: Cảnh báo nấc OLTC ở giới hạn thấp

+ OTLC IN UPPER LIMIT: Cảnh báo nấc OLTC ở giới hạn cao

+ OLTC FAULT: Cảnh báo OLTC lỗi

+ OLTC POWER FAULT: Cảnh báo nguồn OLTC bị lỗi

+ Các tín hiệu khác

Tại màn hình giám sát máy biến áp, người vận hành có thể chỉnh nấc phân áp của MBA thông qua nút “Tap changer” hoặc ngừng khẩn cấp OLTC bằng nút “Stop emergency” Người vận hành có thể truy cập nhanh thông tin của các Rơ-le bảo vệ bằng cách nhấn chuột trái lên biểu tượng liên kết Rơ-le bảo vệ tương ứng

g Giám sát Rơ-le bảo vệ

Tùy từng loại Rơ-le bảo vệ sẽ có các thông tin giám sát khác nhau, bao gồm các thông tin cơ bản sau:

- Thông tin đo lường

- Thông số sự cố

- Các tín hiệu cảnh báo

Ví dụ: Giám sát Rơ-le bảo vệ F87 của trạm 110kV bao gồm các thông tin sau:

Hình 2.10: Giao diện giám sát Rơle bảo vệ

- Thông tin đo lường: dòng điện (A), công suất tác dụng (kW), công suất phản kháng (kVAr), công suất biểu kiến (kVA), hệ số cos, tần số (Hz) phía cao và phía hạ của MBA (side 1, side 2)

- Thông số sự cố: dòng lỗi (kA) từng pha, điện áp lỗi (kV) từng pha

- Các tín hiệu cảnh báo

h Giám sát hệ thống nguồn AC

Hình 2.11: Giao diện giám sát hệ thống nguồn AC

Người vận hành có thể giám sát trạng thái các Áp tô mát trong tủ AC và một số tín hiệu cảnh báo thông qua màn hình giám sát hệ thống nguồn A

Trên màn hình giám sát hệ thống AC, các aptomat sẽ có dạng hình vuông đặc khi đóng và hình vuông rỗng khi cắt Một số aptomat không xác định được trạng thái đóng hay mở sẽ có màu hồng (và/hoặc kèm dấu ?) Bên cạnh mỗi biểu tượng aptomat

là phần tên của nó Tên này có thể thay đổi bởi người sử dụng có phân quyền cao hơn Màu của dây thể hiện trạng thái mang điện Màu xanh thể hiện trạng thái mang điện, màu trắng thể hiện trạng thái mất điện

Ngoài ra, một số thông tin khác có thể giám sát như là các thông tin đo lường (dòng điện, điện áp)

l Giám sát cảnh báo cháy, cảnh báo chống xâm nhập

Hình 2.13: Giao diện giám sát cảnh báo cháy, cảnh báo chống xâm nhập

Màn hình giám sát cảnh báo cháy, cảnh báo xâm nhập được hiển thị dưới dạng

sơ đồ mặt bằng nhà điều khiển của trạm Trên đó, các vị trí cảnh báo cháy, cảnh báo xâm nhập được thể hiện bằng các biểu tượng đèn LED, chuông cảnh báo khác nhau

Các cảnh báo cháy, cảnh báo xâm nhập hoạt động như các cảnh báo khác của

hệ thống SCADA Mỗi khi có cảnh báo, đèn cảnh báo sẽ có màu đỏ, nhấp nháy và chuông cảnh báo sẽ phát liên tục cho đến khi người vận hành xác nhận / giải trừ tín hiệu cảnh báo

2.2 Phần mềm DMS

Hình 2.14: Giao diện phần mềm DMS

DMS là hệ thống quản lý LĐPP trên nền bản đồ địa lý Phần mềm mở rộng khả năng quản lý vận hành cho hệ thống SCADA bằng hệ thống thông tin địa lý của lưới điện DMS dựa vào dữ liệu về thông tin địa lý (geographical data) và cấu trúc lưới điện (topology) và các module chức năng để tính toán các bài toán về lưới điện DMS

có thể sử dụng với hệ thống SCADA, với hệ thống SCADA khác thông qua giao diện OPC Data hoặc có thể sử dụng độc lập

DMS bao gồm một số chức năng chính như sau:

- Quản lý lưới điện

- Phân tích lưới điện và phân tích bảo vệ RL

- Phân tích lưới điện phức tạp với nhiều cấp điện áp

- Phân tích phân bổ công suất với tải không cân bằng

- Quản lý và phân tích sự cố

- Tích hợp hệ thống đo đếm tự động (ARM) vào quản lý lưới điện hạ thế

- Lập kế hoạch vận hành

Cửa sổ làm việc: cửa sổ làm việc của DMS600 NE và WS hiển thị lưới điện phân phối thành hai phần Phần cửa sổ phụ hiển thị toàn bộ lưới điện và cửa sổ chính hiển thị phần lưới điện cần theo dõi với nhiều chi tiết cụ thể Tại cửa sổ làm việc ta có thể phóng to, thu nhỏ và di chuyển sơ đồ lưới điện một cách dễ dàng

Dữ liệu lưới điện được xây dựng theo cấu trúc bảng dataform dạng hộp thoại v.v giúp người dùng dễ dàng xây dựng, biên tập dữ liệu

Sơ đồ một sợi: DMS600NE và WS còn có hiển thị sơ đồ một sợi của phần lưới điện được chọn, phần trạm biến áp được chọn

Hình 2.16: Giao diện khi chọn 1 xuất tuyến

- Data Edit mode

- Temporary Network mode

Ở chế độ DataView Mode chỉ hiển thị những phần lưới điện có sẵn Biên tập và chỉnh sửa dữ liệu ở chế độ Data Edit Mode Duyệt, và cập nhật bổ sung lưới điện ở chế độ Temporary Network Mode

DMS600WS hoạt động ở năm chế độ:

- State Monitoring Mode

- Simulation Mode

- Switching Planning Mode

- Automatic Fault and Restoration Mode

- Optimization Mode

Chức năng cảnh báo (Alarming):

Các cảnh báo từ DMS600WS dựa trên các chức năng Network topology, Network and protection analysis và Fault management Các sự kiện được cảnh báo trong cửa sổ danh sách sự kiện (Event list) và được lưu vào database của DMS

Chức năng quản lý cấu trúc lưới điện (Network topology management):

Chức năng quản lý cấu trúc lưới điện trong DMS để thay thế cho sơ đồ MIMICS truyền thống Cấu trúc lưới được thiết lập dựa vào trạng thái của các thiết bị đóng cắt trên lưới Trạng thái của các thiết bị đóng cắt, thiết bị phân đoạn đều được đưa vào DMS600WS Trạng thái thiết bị được cập nhật tự động (đối với thiết bị có kết nối SCADA) và cập nhật thủ công (thiết bị không có kết nối)

Tô màu lưới điện dùng để phân biệt các xuất tuyến với nhau, thể hiện nguồn cấp cho đường dây trên lưới điện Việc phân định xuất tuyến, dựa vào trạng thái của thiết bị đóng cắt và việc tô màu lưới điện sẽ được thực hiện

Ngoài ra có một số màu đặc trưng cho trạng thái của lưới điện trong các trường hợp như:

- Mạch vòng

- Đường dây và trạm không điện

- Đường dây và thiết bị nối đất

- Trạng thái không xác định

Chức năng tìm hướng đi từ nguồn đến tải hoặc từ tải đến nguồn: là công cụ hỗ trợ

trong việc quản lý lưới điện, kiểm tra liên kết của lưới điện

Chức năng phân tích lưới điện và tính toán bảo vệ (Network and protection analysis):

Chức năng phân tích lưới điện và tính toán bảo vệ của DMS600WS thay thế cho cách tính truyền thống bằng cách tính toán dựa vào trạng thái thiết bị và thông số theo thời gian thực

Chức năng phân tích lưới điện và tính toán ngắn mạch để đánh giá trạng thái lưới điện, tính toán các thông số lưới điện như trào lưu công suất, điện áp, dòng điện, dòng ngắn mạch trong cả trường hợp lưới hình tia và mạch vòng Khi có thay đổi trạng thái của thiết bị trên lưới được cập nhật và tính toán ngay sau đó Việc tính toán theo thời gian thực hỗ trợ và nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện

Biểu đồ phụ tải điển hình:

Hình 2.17: Giao diện khi chọn phân tích phụ tải

Biểu đồ phụ tải điển hình dùng để tính toán công suất tiêu thụ của từng phụ tải (P,Q) dựa trên biểu đồ phụ tải cho trước phục vụ cho việc tính toán trào lưu công suất

lưới điện Phụ tải dựa vào được tính dựa vào công thức Velander hoặc dự vào đồ thị phụ tải được lấy từ dữ liệu quá khứ của các điểm đo

Công thức thực nghiệm Venlader dựa vào điện năng tiêu thụ hằng năm trung bình của hộ gia đình để ước tính công suất max của phụ tải.[7]

Trong đó:

k1, k2: hệ số thực nghiệm

E: điện năng tiêu thụ hằng năm của hộ phụ tải

n: số lượng hộ phụ tải cần tính toán

Trạm MV/LV, tải khách hàng trung/hạ áp và ảnh hưởng của các tụ bù được tính trong mô hình tải trong quá trình phân tích mạng Mô hình tải sử dụng sơ đồ một sợi có khả năng phân tích các mạng trung áp cân bằng (tất cả đường dây trung thế có 3 pha và tải được phân phối gần như đều cho cả 3 pha) Tải trong trạm biến áp không được mô hình hóa

Dữ liệu tải được chèn vào trạm MV/LV hoặc khách hàng MV nếu chỉ sử dụng mạng trung thế trong DMS600 Nếu sử dụng mạng hạ áp, dữ liệu tải được đưa vào khách hàng hạ áp Dữ liệu tải của trạm MV/LV được thêm vào cơ sở dữ liệu mạng trong DMS600 NE Một hoặc một vài phép đo hoặc ước lượng tải có thể được đưa ra cho mỗi điểm tải Nếu nhiều máy biến áp được đặt trong cùng một trạm biến áp MV/LV, tải được phân bổ cho máy biến áp đầu tiên Phép đo hoặc ước lượng có thể được cung cấp dưới dạng công suất thực hoặc công suất hàng năm Ngoài ra hệ số tải (cosⱷ) có thể được cung cấp cho mỗi lần đo tải Nếu tải được cung cấp dưới dạng công suất hàng năm, các yếu tố thực nghiệm (yếu tố Velander) được sử dụng để chuyển đổi công suất hàng năm thành công suất cực đại Các yếu tố Velander có thể được điều chỉnh trong DMS600 WS

Có thể liên kết một phép đo từ cơ sở dữ liệu của chương trình SCADA để tự động cập nhập giá trị P, Q thời gian thực của động cơ và máy phát Loại đo lường được sử dụng là P, Q và dòng điện Nếu chỉ có phép đo dòng điện, nó được sử dụng để điện áp trong điểm đo được sử dụng để ước lượng tổng công suất S Công suất này được chia cho phần công suất tác dụng và phản kháng bằng cách sử dụng tỷ lệ P và Q được cung cấp tĩnh Sự thay đổi dữ liệu đo động cơ ảnh hưởng đến kết quả tính toán trào lưu công suất của WS và sự thay đổi dữ liệu đo máy phát ảnh hưởng đến kết quả tính toán trào lưu công suất của mạng được kết nối trong tính toán mạch vòng của WS Trong chế độ mô phỏng, một hộp thoại xuất hiện để người dùng thay đổi giá trị P và Q

của các điểm đo động cơ và máy phát Khi trở về trạng thái giám sát, giá trị đo lường thời gian thực được phục hồi

Các cài đặt của DMS600 WS xác định xem công suất được phân tích là công suất thực không đổi, hoặc nếu hệ số Velander, cùng với công suất hàng năm, được sử dụng Hệ số Velander tính đến việc công suất tác dụng của điểm tải không có khả năng xảy ra cùng một lúc Theo cách này, tổng tải (ví dụ của 1 xuất tuyến) không thể lớn tổng của công suất tác dụng điểm tải

Nó cũng có khả năng sử dụng hệ số cài đặt không đổi, với tất cả tải trong một

cơ sở dữ liệu mạng được nhân lên trong tính toán mạng Điều này được đưa ra như một cài đặt cụ thể của hệ thống nhưng có thể thay đổi tạm thời cho mỗi máy trạm trong quá trình mô phỏng Hằng số cài đặt có thể được sử dụng, ví dụ, để phân tích trường hợp xấu nhất với tải lớn hơn Ngoài ra, các hiệu ứng tăng áp ở thanh cái của trạm biến áp nguồn có thể được nghiên cứu trong mô phỏng

Cập nhập thủ công, các điểm tải riêng biệt được kết nối với bất kỳ nút nào của mạng phân phối có thể dùng để mô hình hóa điểm tải riêng, tải của thiết bị đóng cắt viền hoặc xuất tuyến Điểm tải riêng biệt được tính đến trong quá trình tính toán mạng bằng cách thêm vào công suất tác dụng của điểm tải vào công suất tác dụng của điểm nút Cập nhập thủ công, điểm tải riêng biệt được kết nối với một dao cách ly (hoặc LBS), thứ làm điểm kết thúc của một nhánh, để mô hình hóa một tải hoặc cung cấp bổ sung từ một mạng lân cận trong cơ sở dữ liệu Nếu trạng thái của thiết bị này cắt, thiết

bị xử lý một cách thông thường trong tính toán Nếu trạng thái đóng và giá trị đo lường âm, nút thiết bị cung cấp điện cho mạng Mạng này không được tính toán trong quá trình tính toán trào lưu công suất Nếu phép đo công suất tác dụng được đưa vào thiết bị đóng cắt, lượng công suất tác dụng được thêm vào công suất của nút như trong trường hợp các điểm tải riêng biệt

DMS600 có thể sử dụng các mô hình tải (đồ thị tải) khi dữ liệu công suất thực khách hàng có thể được nhập từ cơ sở dữ liệu khách hàng bên ngoài, hoặc được chèn trực tiếp vào bảng cơ sở dữ liệu mạng

Dự báo và ước lượng phụ tải: dự báo tải là tính toán dự báo tải cho các trạm MV/LV

và phần đường dây cho 0-168 giờ sau đó Dự báo được dựa trên dữ liệu tải của các trạm MV/LV hoặc khách hàng mạng MV và LV phụ thuộc vào phương pháp mô hình hóa tải đã chọn [4]

Ước lượng tải là hiệu chỉnh tải được cung cấp đến các trạm MV/LV sao cho tổng tải tính toán của các nguồn cấp dữ liệu gần đúng với các phép đo của bộ nạp trong các mạng hoạt động hình tia Các thuật toán có thể sử dụng phép đo có sẵn để các điểm đo

bổ sung dọc theo xuất tuyến tạo vùng ước lượng mới Chương trình ước lượng tải hỗ

trợ phép đo dòng nhưng cũng sử dụng các phép đo P và Q Đối với P và Q phải có một cặp có cả 2 phép đo trong cùng 1 nút mạng, có thể nút phân tuyến hoặc bất kỳ nút nào thuộc xuất tuyến Khi có sẵn cặp công suất phản kháng có thể ước lượng một cách độc lập từ công suất tác dụng

Khi sử dụng kết quả ước lượng trạng thái điện của mạng có thể được tính toán một cách chính xác nhất có thể Nó có thể gọi là ước lượng trạng thái mạng phân phối Khi không có ước lượng tải có sẵn, tải dự báo được tạo trực tiếp từ dữ liệu tải trạm MV/LV đã được cho

DMS600 SA tự động tính toán ước tính tải và dự báo tải cho các trạm MV/LV hàng giờ Các tính toán sử dụng dữ liệu đo từ SCADA mới nhất (điện áp thanh cái, dòng nạp và dòng 1 pha) Sau khi cơ sở dữ liệu dự báo tải được cập nhập, nó được tải

để sử dụng trong máy trạm DMS600 WS

DMS600 WS chứa các lệnh để hiển thị dự báo và ước tính tải cho phần đường dây, trạm MV/LV và điểm nút phân tuyến cho tuần tiếp theo với sự trợ giúp của đồ thị phụ tải Cửa sổ cũng chứa công suất lớn nhất và nhỏ nhất và khoảng thời gian kể từ thời điểm thời điểm hiện tại Thông tin đồ thị phụ tải đã chọn có thể được sử dụng để tìm khoảng thời gian thuận tiện, ví dụ như việc ngừng bảo trì

DMS600 SA bắt đầu quá trình ước lượng riêng biệt 5 phút mỗi giờ theo mặc định Nên cập nhập giá trị ước lượng tải theo thời gian thực ngay sau khi các giá trị mới đưa vào sử dụng từ các đồ thị phụ tải

Ngoài ra, DMS600 SA đọc các giá trị đo 2 phút trước phút ước lượng để đảm bảo rằng các giá trị ước lượng gần đó đã có sẵn Thông thường, giá trị đo được cập nhập liên tục vào cơ sở dữ liệu DMS600 ngay sau khi thay đổi

Chương trình ước lượng duy trì kết quả tính toán trào lưu công suất trong cơ sở

dữ liệu cho mỗi xuất tuyến MV cho hàng giờ cho hiện tại (for current) và tháng trước

đó Mỗi giờ ước lượng tải được chạy, chương trình cũng cập nhập kết quả xuất tuyến cho mọi xuất tuyến Điều này bao gồm mọi xuất tuyến ngay cả khi giá trị đo cho ước lượng tải không được xác định

Tính toán tổn thất:

Hình 2.18: Giao diện tính toán tổn thất

Chương trình ước lượng phụ tải lưu trữ những thông tin về dòng điện, trào lưu công suất trên các xuất tuyến theo thời gian Dữ liệu đó được dùng để tính toán các giá trị công suất(P,Q,S) và tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên lưới điện [4]

Sử dụng các giá trị đo lường từ SCADA trong phân tích lưới điện: các định nghĩa

về kết nối giữa các phép đo SCADA và cơ sở dữ liệu DMS600 được thực hiện ở DMS600 NE

Nếu dữ liệu đo được kết nối với nút của mạng, dữ liệu đo lường sẽ đóng vai trò

là dữ liệu đầu vào cho phân tích mạng của DMS600 WS theo các cách sau:

- Phép đo tức thời được kết nối với một nút của xuất tuyến hoặc với nút giới hạn trạm MV/LV và xuất tuyến (Node type feeder) được sử dụng trong ước lượng tải để làm cho dữ liệu tải của xuất tuyến và trạm MV/LV chính xác hơn bằng cách sử dụng ước lượng tải Phép đo hiện tại được kết nối với một nút thuộc xuất tuyến của TBA HV/MV không thể sử dụng trong ước lượng tải

- Đo điện áp sơ cấp TBA được sử dụng làm điện áp cung cấp cho các xuất tuyến trong tính toán trào lưu công suất Việc đo điện áp luôn được sử dụng thay cho điện áp định mức sơ cấp của MBA để cài đặt điện áp thanh cái mặc định khi có sẵn Phép đo điện áp phải được kết nối với một nút thuộc TBA HV/MV được sử dụng để tính toán Một phép đo điện áp kết nối với điểm nút xuất tuyến không thể sử dụng để tính toán

- Điểm tải riêng biệt kết nối với bất kỳ điểm nút nào của mạng trung áp có thể được sử dụng trong việc tính toán mạng Điểm tải riêng biệt được tính đến trong tính toán mạng bằng cách cộng thêm công suất tác dụng vào phép đo công suất tác dụng của điểm nút