đồ án kỹ thuật điện điện tử Nghiên cứu ứng dụng các chuẩn truyền thông công nghiệp trong ĐKGS Hệ Thống Điện

sự phát triển của công nghệ thông tin nói chung và truyền thông trong hệthống điện nói riêng đã làm cho vấn đề được trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.Các thiết bị ở cấp dưới chấp hành được k

sự phát triển của công nghệ thông tin nói chung và truyền thông trong hệthống điện nói riêng đã làm cho vấn đề được trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.Các thiết bị ở cấp dưới (chấp hành) được kết nối với cấp trên như máy tínhđiều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và các máy tínhcấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty Chuẩn truyền thông là qui ướcchung cho việc ghép nối các thiết bị với nhau giúp cho việc giao tiếp đượctrở nên dễ dàng và thuận tiện hơn

Ngoài các chuẩn thường dùng như RS-232, RS-485 thì trong hệ thốngđiện còn dùng các chuẩn khác như IEC 60870, 61850…

Đề tài này nghiên cứu các chuẩn truyền thông công nghiệp trong điều khiểngiám sát hệ thống điện, mục đích là làm rõ khả năng ứng dụng của các chuẩntruyền thông quốc tế, sự phù hợp và các ưu nhược điểm của chúng trong các

hệ điều khiển và giám sát hệ thống điện Làm rõ thực trạng của các giải pháptruyền thông trong hệ thống điện Việt Nam

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU NHU CẦU TRUYỀN THÔNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

2.1 Mạng thông tin trong HTĐ

Sự phát triển hệ thống điện năng hiện đại nằm trong xu thế chung của

sự phát triển khoa học kỹ thuật và kinh tế, nhằm thỏa mãn đòi hỏi ngày càngtăng của xã hội phản ánh những bước tiến vượt bậc của khoa học kỹ thuật,đáp ứng nhiều nhu cầu đa dạng của cuộc sống

Hệ thống điện Việt Nam cũng như của nhiều nước đang phát triển trên thếgiới đang trong thời kỳ phát triển mạnh mẽ Có lợi thế là được áp dụngnhững thành tựu công nghệ mới, tiên tiến nhất để xây dựng cũng như vậnhành bỏ qua những chi phí áp dụng cho việc nghiên cứu ứng dụng thửnghiệm mà các nước phát triển đã trải qua

Việc áp dụng truyền thông tin trong HTĐ đã giải quyết được các vấn

đề trong điều khiển, giám sát, thu thập số liệu …… tạo điều kiện thuận lợicho việc HTĐ có thể được mở rộng cũng như quản lý ngày một tốt hơn

Để nghiên cứu hệ thống điều khiển trong HTĐ hiện đại ta chia thành các cấutrúc đã tạo nên hệ thống đó là:

+ Cấu trúc mạng thông tin

+ Cấu trúc hệ thống bảo vệ, điều khiển, giám sát, quản lý

Thông tin là một trong những khái niệm quan trọng nhất trông KHKTcũng giống như vật chất hay năng lượng

Vật chất Vật chất

Năng lượng Năng lượng

Thông tin Thông tin

Hệ Thống

Kỹ Thuật

Việc biểu diễn thông tin phụ thuộc vào mục đích tính chất của ứngdụng thông tin có thể được mô tả hay được số hóa bằng dữ liệu có thể đượclữu trữ và xử lý trên máy tính.

Mạng thông tin được hiểu như là một sự hòa nhập, giao tiếp trao đổi

dữ liệu giữa hai đối tượng với nhau hay của một đối tượng và một hệ thốnglớn Với những thành tựu đạt được trong công nghệ thông tin khái niệm đốitượng và hệ thống đã được mở rộng ra Không giới hạn các đối tượng nhưmột phần tử, một thiết bị với một hệ thống lớn như một trạm điện, nhà máyđiện……

Và có thể thực hiện trong một môi trường thông tin riêng (mạng cụcbộ) đang ngày càng được phổ biến, hoặc trong môi trường thông tin chung,trong phạm vi một trạm biến áp …… thậm chí có tính chất toàn cầu baogồm cả khái niệm không gian thực và thời gian thực

Việc áp dụng thông tin trong HTĐ trước đây được khai thác trong mộtphạm vi hẹp như mạng điện thoại cục bộ của ngành, thực hiện chức năngbảo vệ, điều khiển, cần sử dụng kênh thông tin cũng khá ít: bảo vệ cao tần,bảo vệ cắt liên động, và bảo vệ so lệch dọc đường dây…

Những tiến bộ vượt bậc của công nghệ thông tin cuối thế kỷ 20, cộngvới những đòi hỏi ứng dụng ngày càng cao của người sử dụng làm cho nhucầu truyền thông trong HTĐ ngày càng mở rộng và đa dạng Các đường điệnthoại viễn thông, cáp quang, kênh cao tần PLC, mạng sóng vô tuyến FM.Những thành tựu đạt được (thông tin trong trạm, từ cấp trạm đến cấp điều độmiền, trên cơ sở khai thác các ứng dụng SCADA, EMS, DSM, hoặc các ứngdụng văn phòng như truy nhập lấy số liệu từ INTERNET,… phụ thuộc khảnăng khai thác của người dùng Đã mở rộng phạm vi về không gian, vàphạm vi quản lý khi có ngày càng nhiều đối tượng tham gia vào mạng lướithông tin Do vậy, một trong các yêu cầu chính đặt ra là phải có một cách

giao tiếp chung cho tất cả các đối tượng tham gia thông tin Đó là phải cómột hệ thống thông tin chuẩn hóa và thống nhất.

IEC (international electrotechnical committee) và TC57 (technicalcommittee) đã được thành lập năm 1964 do đòi hỏi phải có một tiêu chuẩnquốc tế trong lĩnh vực thông tin giữa các thiết bị và hệ thống trong lĩnh vựcthông tin điện lực: Telecontrol- điều khiển từ xa, Teleprotection- bảo vệ từ

xa, và các úng dụng của công nghệ thông tin trong hệ thống điện như giámsát, điều khiển và thu thập dữ liệu (SCADA), quản lý hệ thống nănglượng(EMS), quản lý nhu cầu điện năng(DSM), tự động hệ thống phânphối(DA),…

Các nhà chuyên môn của 22 nước thành viên đã thừa nhận rằng tínhcạnh tranh càng cao với số lượng các nhà sản xuất thiết bị ngày càng tăng.Việc nối ghép giữa các thiết bị điều khiển để tích hợp thành hệ thống đòi hỏithiết bị và hệ thống phải có khả năng kết hợp với nhau, các ghép nối, cácgiao thức và định dạng dữ liệu cần thiết phải tương thích để đáp ứng cácmục tiêu trên

Viện công nghệ thông tin Bắc Mỹ (UCATM ) cũng hoạt động trong lĩnhvực này và đã bổ sung các chuẩn nối ghép, chuẩn giao thức và dạng dữ liệu

nó hoàn thiện những yêu cầu và IEC TC 57 đã chấp nhận chúng như là mộttập con của chuẩn IEC-61850 hiện đang phát triển

Viện nghiên cứu điện lực (EPRI- Electric Power Research Institute)

đã đưa ra vấn đề này từ năm 1970 để phát triển công nghệ thông tin trongngành điện Từ những năm 80, EPRI đã nhận thấy lợi ích khi thống nhấtphương pháp thông tin của tất cả các nhà sản xuất hiện tại Họ đã thảo luận

để tạo điều kiện dễ dàng khi kết hợp một số lớn chủng loại thiết bị và hệthống, tư vấn cho các mục đích quản lý và điều khiển thông tin tới tất cả các

tổ chức làm việc trên cùng lĩnh vực EPRI đã ủy quyền dự án cho UCA

Nhiều chương trình dự án được tiến hành và hầu hết thiết bị bảo vệ,IEDs (là các thiết bị thu thập thông tin, dữ liệu) được sản xuất theo tiêuchuẩn của UCA đều tỏ ra rất có hiệu quả khi chúng nối mạng thông tin.

Một đòi hỏi cụ thể là thực hiện chuyển những thông báo nhanh giữacác IEDs với đơn vị thời gian (ms) khi phát hiện có sự cố trong hệ thốngđiện vì nó liên quan đến tính điều khiển tức thời (tính tác động nhanh) trong

hệ thống truyền dữ liệu Do vậy, mạng LAN đã được sử dụng trong trạmđiện thay cho một khối lượng đấu dây lớn giữa các IEDs và các thiết bị sơcấp

Một đặc điểm khác khi áp dụng quản lý theo các lớp thông tin nhằmđáp ứng những yêu cầu rong hơn cho điều khiển trạm

Trong đó, những lớp thấp hơn của hệ thống các dự án khảo sát đã đề xuất rấtnhiều giải pháp Bus công nghiệp, như công nghệ LAN văn phòng với cáclớp giao thức ETHENET và INTERNET

Giữa năm 1996, sau quá trình nghiên cứu chi tiết được tiến hành dưới

sự đỡ đầu của EPRI và lần đầu tiên công bố việc phân chọn ra những lớp cụthể và tạo ra những luận chứng có tính hệ thống

Dự án này đã xác định ra những chuẩn để các hệ độc lập và cạnh tranhnhư những thế hệ Rơ Le, đồng hồ đo lường, điều khiển, giao tiếp với người

sử dụng và các hệ IEDs khác nhau có thể liên kết thông tin khi sử dụngmạng LAN cho tất cả các hoạt động điều khiển

Với sự liên tục hỗ trợ của EPRI, đã có một bảng danh sách dài củaRelay, Metter, IEDs của các nhà sản xuất tuân thủ theo tiêu chuẩn sản phẩmUCA Cũng nhắc lại rằng các nhà sản xuất đã nhận thức ra tầm quan trọngcủa việc liên kết và thống nhất trong thông tin, nhưng sản phẩm và thiết kếcủa từng nhà sản xuất vẫn mang đặc thù riêng, đó chính là cốt lõi của tínhcạnh tranh

Đề cập lại tiêu chuẩn IEC 61870-5 do yêu cầu của người dùng nhữngnăm 80, IEC của Châu Âu đã tạo ra bộ chuẩn thông tin IEC 60870-5

Năm 1995, IEC đưa ra một dự án mới, dùng 61850 để xác định thế hệ tươnglai của thông tin trong bảo vệ và điều khiển trạm tốc độ cao Mục tiêu chínhcũng giống như EPRI là sẽ có nhiều nhà cấp hàng và cùng các tiện ích trongứng dụng để xác định một cơ sở hạ tầng thông tin trong điều khiển và giámsát trạm điện Thế hệ chuẩn này sẽ đảm bảo tính mở khi kết hợp được nhiềuthế hệ IEDs của nhiều nhà sản xuất, tránh xây dựng những hệ thống đóngtrọn gói không tương thích Tổ chức dự án IEC với nhiệm vụ tạo ra bộ chuẩnthông tin, tập trung dưới TC57, Teleprotection và Power System Control.Các tổ công tác của nó bao gồm (WG- Working Group) 10,11,12 đã đượctrao từng phần nhiệm vụ của IEC 61850 như:

WG10 – Trong lĩnh vực chức năng, cấu trúc thông tin và các yêu cầu chung.WG11 – Trong lĩnh vực thông tin trong và giữa các khối (Unit) và mức trạm(Substation Levels)

WG12 – Trong lĩnh vực thông tin trong và giữa Xử lý (Process) và các mứckhối (Unit Levels)

Đến năm 1996, cả hai nhóm EPRI UCA2.0 và IEC61850 đều làm việc trêncác chuẩn của mình để đánh địa chỉ và kết nối IEDs trong ứng dụng tự độngđiều khiển trạm

Tháng 10/1997, Edinburgh TC 57 WG10-12 đã nhóm họp lại đưa rathỏa thuận chỉ phát triển một bộ chuẩn cho tự động trạm và thông tin để tiếntới hợp nhất Bắc Mỹ và Châu Âu Một phương án khả thi nhất là xây dựng

và hoàn thiện theo tiêu chuẩn UCA, dĩ nhiên 61850 chiếm phần lớn(Superset) của UCA và sẽ được tiếp tục viết, cải tiến và trao đổi để tạo ramột bộ chuẩn có phương hướng và tham số bao quát được UCA và ChâuÂu

Khả năng thu thập dữ liệu và điều khiển trong cấu trúc của thông tin

có thể tạo được từ mỗi IED trong trạm điện Phát triển công nghệ thông tinđang mang lại hiệu quả to lớn về khả năng, quy mô và giá thành Các sảnphẩm đã được đưa vào và đang được cải tiến tạo ra mạng LANs trong trạmđiện

Một chú ý quan trọng, chuẩn đang dựa vào công nghệ IT có tínhthương mại văn phòng, mà giữa văn phòng và trạm điện hay hệ thống điện

có khá nhiều điểm khác nhau Môi trường IT văn phòng hỗ trợ ít dữ liệuSERVER và nhiều dữ liệu CLIENT với ít hoặc không có thông tin kiểuPEER to PEER Một trạm LAN đòi hỏi rất nhiều đấu nối PEER to PEER vàđược hỗ trợ rất nhiều từ dữ liệu trạm chủ và một ít dữ liệu trạm tớ Thêm vào

đó môi trường làm việc trong trạm điện đòi hỏi những thành phần ở các mức

độ cao nhất và thiết bị phải có khả năng mạnh Như vậy công việc vẫn là tiếptục nâng cao công nghệ thông tin (IT) văn phòng theo tính bảo vệ, tính quyếtđịnh, độ tin cậy, và tính duy trì sử dụng trong trạm điện

2.2 Liên kết thông tin giữa các IED

Khả năng thu thập dữ liệu và điều khiển trong cấu trúc của thông tin

có thể tạo được từ mỗi IED trong trạm điện Do vậy đòi hỏi việc chuyển cácthông báo nhanh giữa các IEDs để đảm bảo các yêu cầu trong giám sát, điềukhiển và thu thập dữ liệu

Khái niệm các dạng liên kết:

Liên kết là mối quan hệ vật lý hoặc logic giữa 2 hoặc nhiều đối táctruyền thông Có các loại liên kết: điểm- điểm, điểm với nhiều điểm, hoặcliên kết nhiều điểm

Topology – cấu trúc liên kết của mạng, nói cách khác chính là tổng hợp cácliên kết Topology có thể hiểu là cách sắp xếp, tổ chức về mặt vật lý của

mạng, nhưng cũng có thể là cách sắp xếp logic của các nút mạng, và mốiliên kết giữa các nút mạng Cấu trúc mạng thông tin trong hệ thống điện cóthể được chia ra 3 loại cơ bản:

- Star Topology – mạng liên kết hình sao

- Bus Topology – mạng liên kết BUS

- Ring Topology – mạng liên kết vòng

Mạng cấu trúc liên kết hình sao: Được thiết kế trợ giúp cho những hệ

thống có nhiều loại IEDs Những rơle có khả năng thông tin tốc độ chậm lắpđặt cùng với những rơle hiện đại có tốc độ nhanh hơn Trong mạng hình sao,thiết bị có xuất xứ từ nhiều nhà sản xuất với các protocol khác nhau có thểcùng nối trực tiếp tới bộ xử lý trung tâm Tính mở ở đây được thể hiện khimạng có khả năng giao tiếp giữa phần cứng và phầm mềm của nhiều hãngsản xuất với nhiều giao thức (protocols), nhiều tỉ số truyền (baud rate), vànhiều hình thức giao tiếp mạng Thế hệ rơ le số có cổng giao tiếp đơn giảnthường được dùng là loại cổng nối tiếp EIA -232

Mạng cấu trúc liên kết nhiều điểm: Đây là mạng liên kết BUS và vòng

với nhiều điểm, trong đó các thiết bị được nối theo luật truyền và nhận thốngnhất, như minh họa các hình vẽ ở dưới đây Đặc điểm của hai liên kết này làtrong một khoảng thời gian nào đó chỉ có một thết bị liên lạc Trong mạngcấu trúc này mỗi trạm, mỗi thiết bị, hoặc rơle trong mạng phải được đánh địachỉ và sẽ sử dụng cổng song song EIA - 485 Ngoài cổng EIA-232 cũng cóthể biến đổi sang EIA-485 khi được sử dụng cho một số mạng liên kết nhiềuđiểm đặc biệt

Mạng cấu trúc BUS:

Hình 2.1: Mạng cấu trúc BUS

Tất cả các thiết bị trong mạng đều được nối trực tiếp với một đườngdẫn chung Như vậy, đặc điểm cơ bản của cấu trúc này là việc sử dụngchung một đường dây duy nhất cho tất cả các thiết bị trong trạm (hoặcmạng) vì thế tiết kiệm được cáp dẫn và công lắp đặt Nếu một trạm hay phần

tử, rơle không làm việc (hư hỏng, mất nguồn) gây ảnh hưởng đến các phần

tử còn lại

Mạng cấu trúc mạch vòng (tích cực)

- Mỗi nút đồng thời là một bộ khuếch đại, do vậy khi thiết kế mạngtheo

kiến trúc này có thể thực hiện với khoảng cách và số lượng trạm lớn

- Mỗi trạm có khả năng vừa nhận và phát tín hiệu cùng một lúc Vì mỗithành viên ngăn cách mạch vòng làm hai phần và tín hiệu chỉ truyền theomột chiều nên biện pháp tránh xung đột tín hiệu thực hiện đơn giản hơn

- Cấu trúc mạch vòng thực chất thực hiện dựa trên cơ sở điểm- điểmthích hợp cho việc phát triển ứng dụng các phương tiện truyền thông hiệnđại như cáp quang, hồng ngoại……

- Việc gán địa chỉ cho các thành viên trong mạng cũng có thể do mộttrạm chủ thực hiện hoàn toàn tự động, căn cứ vào thứ tựu sắp xếp vật lý củacác trạm trong mạch vòng

- Một ưu điểm là khả năng xác định vị trí xảy ra sự cố (trong mạngthông tin) như đứt dây, mất nguồn… Tuy nhiên để có độ tin cậy cao thìmạng này cần phải được thiết kế với một đường dây dự phòng

Mạng cấu trúc hỗn hợp (Hybrid network): Trong mạng bao gồm

các hình thức kết nối trên, với phạm vi là mạng xử lý thông tin thực tế trongtrạm biến áp, hoặc hệ thống lớn hơn Nó sẽ thực hiện được nhiều tác vụ nhưđiều khiển, hiển thị, tự động, bảo vệ, phân tích, kiểm tra, bảo dưỡng, trong

hệ thống điện Cho phép các ứng dụng khai thác, truy nhập dữ liệu theo mộtcách đơn giản, thống nhất

.Hỗ trợ truy nhập dữ liệu theo cơ chế hỏi tuần tự(polling) hoặc theo sựkiện (event-driven)

.được tối ưu cho việc sử dụng trong mạng công nghiệp

.Kiến trúc không phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị

.Linh hoạt và hiệu suất cao

.Sử dụng được từ hầu hết các công cụ phần mềm SCADA thông dụng, hoặcbằng một ngôn ngữ bậc cao(C++, Visual Basic, Delpdhi….)

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG SCADA VÀ

CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN

Nội dung chính của chương là làm rõ chức năng và tính năng của hệthống điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu trong hệ thống điện, việc giaotiếp giữa các thiết bị thu thập thông tin với trung tâm điều khiển Giới thiệucác hệ thống cấp cao hơn như EMS, DMS, BMS

Theo mức độ chi tiết thông tin có thể khác nhau:

- Dữ liệu vận hành: Điện áp các nút chính; dòng điện trên các phần tửchính, công suất tác dụng, phản kháng, tần số

- Trạng thái thiết bị: Máy cắt, dao cách ly, tiếp địa, đường dây, thiết bịđiều chỉnh và điều khiển

- Lý lịch của từng thiết bị trong hệ thống điện: Ngày đưa vào vận hành,lịch đại tu, sửa chữa, lần sửa chữa cuối cùng…

Nhân viên điều hành: Trực tiếp theo dõi và đưa ra các dữ liệu cần xử lývào hệ thống máy tính và từ đó theo kết quả nhận được nhân viên điều hànhtrực tiếp ra lệnh điều khiển

Thế giới: Từ năm 1960 phát triển hệ thống SCADA kỹ thuật số

Việt Nam: Từ năm 1980

SWITCHES V24

PROCETT2 HP486 HPRC33

MONITOR KEYBOARD MOUSE P.PRINTER

1200

3*4800 1200b/s

Hình3.1: Hệ SCADA trung tâm điều độ Hệ Thống Điện

RTU: Các thiết bị thu thập số liệu là thiết bị đo xa đặt tại các trạm220kV, 500kV và các nhà máy điện

ITE: Nối với 15 RTU qua MODEMS, là vi điều khiển

Hệ thống máy chủ trung tâm Procett 1,2,3 làm nhiệm vụ thu thập số liệucủa toàn bộ các RTU, xử lý thông tin và sau đó ra lệnh điều khiển tươngứng các trạm và các nhà máy

EMS: (Energy Management System) Hệ thống điều hành quá trình năng

lượng

Các thông tin thu thập được truyền trực tiếp vào hệ thống máy tính điềukhiển Hệ thống máy tính được trang bị các chu trình chuyên dùng để giảiquyết hai bài toán chính: Bài toán giải tích lưới điện và bài toán tối ưu hóacác chế độ làm việc

3.1.1 Bài toán giải tích lưới điện

Tính phân bố ( trào lưu ) công suất trên lưới → điện áp các nút, tổn thấtcông suất tác dụng, phản kháng, tổn thất điện năng……

Tính toán ngắn mạch → cập nhật trong quá trình phát triển và thay đổi cấuhình hệ thống điện

Tính dòng và áp trên các phần tử, nút chủ yếu của hệ thống điện và kiểm trakhả năng chịu được dòng ngắn mạch của thiết bị và các phần tử trong hệthống điện → đề xuất nhu cầu thay thế

Tính ổn định của hệ thống điện: Xác định giới hạn → độ dự trữ về ổn định

→ đề xuất các giải pháp để năng cao ổn định cho hệ thống điện

3.1.2 Tối ưu hóa chế độ vận hành

- Chế độ phát và phân bố công suất giữa các tổ máy (NMĐ) trong hệ thốngđiện → phương thức huy động nguồn

Dự báo phụ tải (Ngắn hạn, trung hạn)

Ngắn hạn: 15 phút, giờ, ngày, tuần → phục vụ điều hành trong thời gianthực

Trung hạn: Tháng, quý, năm → phục vụ cho các kế hoạch chuẩn bị nhiênliệu, kế hoạch sửa chữa đại tu thiết bị → dự báo kết hợp thông tin về thời tiếtkhí hậu, thị trường

- V/h tối ưu lưới điện Min (Loss)

Tổn thất công suất tác dụng nhỏ nhất, tổn thất điện năng nhỏ nhất

Min(cost) → Độ tin cậy: Thiết hụt điện năng do lưới điện kém tin cậy

- Chỉ tiêu chất lượng điện năng

Thế giới → cuối thế kỷ 20 hoàn tất EMS

EMS bao gồm: Thu nhận thông tin, tính toán, ra quyết định → trực tiếp điềukhiển thiết bị ( đối tượng) trong hệ thống điện Tất cả 4 quá trình trên domáy tính điều khiển

Nhân viên điều hành có nhiệm vụ theo dõi, giám sát và chỉ can thiệp khi cầnthiết

EMS → tương thích giữa hệ điều hành ↔ hệ thực hiện

Phần cứng: Các thiết bị được chuẩn hóa

Phần mềm: phải có tiếng nói chung trong hệ thống điều khiển

DMS: (Distribution Management System) hệ thống phân phối và quản lý

Quá trình quản lý dữ liệu phân tán

Dữ liệu hệ thống điện: Nhiều lĩnh vực ít liên quan nhau

- Khảo sát: Địa chất, khí tượng, thủy văn

- Thiết kế: Tiêu chuẩn, định mức, thông số, tính năng…

- Xây dựng…

- Vận hành…

- DMS → quản lý nhu cầu

BMS: (Business Management System) hệ thống quản lý kinh doanh

Quản lý sản xuất kinh doanh

Các yêu cầu chung đối với RTU được nêu ra trong mục này

RTU sẽ liên lạc với trạm chủ (NRLDC) bằng giao thức IEC60 870-5-101.Khả năng ghi nhận chuỗi sự kiện (SOE) sẽ được thực hiện trong RTU RTU

sẽ liên lạc với hệ thống SCADA/EMS thông qua một tổ hợp các đườngthông tin tải ba (PLC), viba (MW) và cáp quang (FO) RTU sử dụng bộ vi

xử lý 32 bít như một thiết bị logic cơ sở, cung cấp các giao diện với kênhthông tin và cung cấp một giao diện điện theo đúng chuẩn công nghiệp vớicác thiết bị điện tại trạm Chương trình trong RTU sẽ được lưu vĩnh cửutrong bộ nhớ Flash-RAM Các chương trình này không đòi hỏi phải nạp lại

do sự cố mất điện Có khả năng thay đổi firmware khi nâng cấp hoặc thayđổi giao thức bằng cách nạp giao thức mới hoặc sửa lại firmware Để chophép cấu hình đường truyền mở rộng trong tương lai, RTU phải có địa chỉphần cứng có thể chọn lựa trong dải từ 1 đến 255 RTU được thiết kế theocác tiêu chuẩn IEC, nếu không thì sẽ được chỉ ra trong đặc tính kỹ thuật.Ngoài tiêu chuẩn IEC, thiết bị RTU sẽ phải đáp ứng các tiêu chuẩn khác nhưIEEE, ANSI, NEMA Các đầu vào và đầu ra RTU bao gồm các đường thôngtin và đường cấp nguồn sẽ được cung cấp với sự bảo vệ đáp ứng được hoặcvượt quá các yêu cầu kiểm tra thí nghiệm đã được xác định đối với thiết bịloại II và B, như đã đưa ra trong tiêu chuẩn IEC-255-4 RTU sẽ được trang

bị một hệ thống cấp nguồn Hệ thống này lấy nguồn từ ắc qui 48VDC tạitrạm cung cấp chung cho thiết bị thông tin và SCADA

3.2 Thiết bị xử lý

RTU sẽ dựa trên cơ sở thiết bị xử lý Bộ xử lý của RTU nhận các lệnhnhận được từ trạm chủ, thực hiện công việc nhận diện địa chỉ, chuẩn bị cácthông điệp trả lời đúng với các thông điệp lệnh đã nhận được và gửi cácthông điệp này đến trạm chủ Bộ xử lý thực hiện việc thu thập dữ liệu và tiếnhành thực hiện các yêu cầu điều khiển

Bộ xử lý sẽ đồng thời gửi thông tin chuẩn đoán trong cấu trúc thôngđiệp, máy tính tại trạm chủ sẽ giám sát cấu trúc thông điệp này Khi RTUthực hiện thao tác khởi động vì bất kỳ lý do gì kể cả hỏng hóc về nguồn điệnthì một cờ hiệu sẽ được đặt ra.

Việc tắt RTU để bảo dưỡng sẽ được xem như là mất điện

Tất cả dữ liệu cấu hình của RTU có thể tải xuống từ trạm chủ Mọi dữ liệucần thiết đối với RTU sẽ được đưa vào cơ sở dữ liệu của trạm chủ thông quacác công cụ công nghệ dữ liệu thông thường

3.3 Giao diện kết nối

Việc kết nối giữa các thiết bị thu thập dữ liệu với trung tâm điều khiển,với các thiết bị điện tử thông tin, cấu tạo các đầu vào đầu ra và các yêu cầucủa RTU được trình bày dưới đây

3.3.1 Kết nối với trung tâm điều khiển

RTU sẽ cung cấp một modem bên ngoài và các giao diện dành cho dữliệu thông tin tốc độ từ 1200bps Modem đồng bộ hoặc với RS232, RS422hoặc giao diện trực tiếp TTL Thời gian quay vòng thông điệp yêu cầu gửi,làm rõ khi gửi không vượt quá 12ms Modem được lắp đặt trong tủ RTU vàđược cấp nguồn từ bộ sạc ắc qui 48VDC bằng một áp tô mát riêng biệt vớinguồn của RTU

Modem làm việc theo chế độ thuê bao Đường thuê bao là loại 4 dây, cómột cặp truyền và một cặp nhận Modem tại trạm được chỉ định như là mộtmodem hồi đáp hoặc một Modem tớ trong lúc Modem tại NRLDC được chỉđịnh như là một Modem chủ

Hoặc Modem nguồn

Hai kiểu giao thức được sử dụng để thực hiện việc thông tin giữa haiModem: Sửa lỗi (MNP4 hoặc V42), nén dữ liệu (MNP5 hoặc V42 bis)

RTU có hai cổng thông tin và cả hai cổng sẽ hỗ trợ giao thức IEC60 5-101 Ngoài ra, RTU sẽ có một cổng nối tiếp RS-232 dùng cho mục đíchduy trì bảo dưỡng.

870-3.3.2 Kết nối với trung thiết bị IEDs

RTU có khả năng hỗ trợ cổng giao tiếp kết nối với thiết bị điện tử thôngtin như bộ đo đếm điện năng, rơ le, các bộ đồng hồ đa năng thông qua cácgiao thức truyền tin IEC60870-5-103, Modbus, IEC61850

3.3.3 Đầu vào/ Đầu ra

Nhà thầu sẽ cung cấp tất cả phần cứng cần thiết đáp ứng các yêu cầu banđầu, bao gồm các rơ le đầu ra, các card trạng thái (digital), card tương tự(analog), và các card tích lũy xung RTU được chừa ra một khoảng khônggian đủ để dành cho giá và đế và để hỗ trợ cho các yêu cầu mở rộng tối đa.Các RTU sẽ được đấu nối trước đối với các cấu hình cơ sở và các điểm trongtương lai không được cấp từ đầu có thể thực hiện được một cách đơn giảnchỉ bằng cách đơn thuần bổ sung các card và các đầu cuối

Các phương tiện xử lý vào/ ra chứa trong RTU sẽ bao gồm:

1 Đầu vào analog

2 Đầu vào số- trạng thái

3 Đầu vào số- Bộ tích lũy xung

4 Đầu vào số- SOE

5 Đầu vào số - điều khiển thiết bị trạng thái

6 Đầu vào số - jog control

7 Chuyển mạch tại chỗ/ từ xa

8 Các cổng vào/ ra nối tiếp

9 RTU bao gồm các thiết bị chuyển đổi từ tương tự sang số cần thiết đểđáp ứng tốc độ chuyển đổi tương tự cần thiết thỏa mãn các yêu cầu quét củatrạm chủ

10.Bộ chuyển đổi tương tự - số phải có độ phân giải tín hiệu số tối thiểu+11 bit cộng dấu Dải dòng điện đầu vào là ± 20mA, mức mở rộng là 5%dung lượng dải Độ chính xác sẽ là 0,1% trên toàn dải Đầu vào đối với hệthống chuyển từ analog sang số có các đặc tính loại trừ tạp âm ở chế độ bìnhthường tối thiểu 100dB từ 0 đến 50Hz Sự loại trừ tạp âm ở chế độ bìnhthường tối thiểu là 60dB ở tần số 50Hz Toàn bộ các đặc tính loại trừ vàdung sai độ chính xác sẽ bao gồm tất cả những ảnh hưởng của các bộ biếntrở, bộ khuếch đại, và các thiết bị chuyển đổi tín hiệu được sử dụng giữa giátrị tại các đầu cuối đầu vào và giá trị được chuyển đổi cuối cùng.

11 Các kỹ thuật chuyển đổi dữ liệu và thiết bị biến đổi được sử dụng sẽkhông làm giảm sự chính xác và các đặc tính miễn giảm tạp âm Bộ khuếchđại đầu vào của thiết bị chuyển đổi tương tự - số sẽ được bảo vệ để chống lạinhững thay đổi liên tục của sự tăng vọt điện cảm biến Sự miễn giảm tạp âm

về điện phải đáp ứng hoặc vượt quá các yêu cầu sau:

- Sự chịu đựng ứng suất về điện ( theo tiêu chuẩn IEC 255-4): Tối đa 5kV, 1.2/50s

- Điện áp quá độ( theo tiêu chuẩn IEC 801-4): 2kV

- Nhiễu cao tần( theo tiêu chuẩn IEC 255-22-1): Đầu vào 2.5 kV đối với

vở, 1kV qua đầu vào

- Điện áp tĩnh điện( theo tiêu chuẩn IEC 801-2): 15kV

- Nhạy cảm với RFI( theo tiêu chuẩn IEC801-3): 10v/mét, 50kHz đến1000kHz

12.Bộ chuyển đổi tương tự - số điện áp 12V là loại mạch tích hợp caocấp

kiểu số Mỗi board có một thiết bị xử lý có nhiệm vụ giám sát các chức năngcủa board Cờ hiển thị chất lượng sẽ được chuyển đến trạm chủ đối với mỗikênh được đấu nối vào board

Các yêu cầu đối với đầu vào số

Tất cả các mạch đầu vào của các module đầu vào số sẽ được cách ly vềđiện với tín hiệu bên ngoài Các kỹ thuật cách ly kiểu quang học sẽ được sửdụng thông qua RTU để bảo vệ mạch đầu vào số Mỗi mạch đầu vào sẽ baogồm một chỉ báo LED hiển thị trạng thái của các công tắc đầu vào Mỗi chỉbáo sẽ được bố trí gần chỗ đấu dây của đầu vào tương ứng

Điện áp điều khiển vào đến các công tắc phụ của máy cắt và các thiết bịkhác sẽ được cấp nguồn từ nguồn điện áp cách ly của RTU Điện áp làmviệc của RTU sẽ là 48Vdc Việc bảo vệ mạch điện để hạn chế khả năng bịảnh hưởng bởi tác hại trầm trọng do ngắn mạch gây ra trên các công tắc thiết

bị và trên các mạch đầu vào sẽ được bao gồm trong RTU

Có hai loại điểm trạng thái sẽ được hỗ trợ:

1 Điểm trạng thái 2 bít

2 Điểm trạng thái 1 bít

RTU phải có khả năng phát hiện và thông báo về trạm chủ rằng có hai hoặcnhiều thay đổi trạng thái đã diễn ra trong thời gian lấy mẫu cuối cùng khôngliên quan đến trạng thái hện tại của thiết bị Các ví dụ về những chuỗi thayđổi trạng thái phải được bao gồm liên quan:

1 Đóng, cắt – đóng

2 Cắt, đóng – cắt

3 Đóng, cắt – đóng – cắt

4 Cắt, đóng – cắt – đóng

Đầu vào số trạng thái hai bít

Các đầu vào trạng thái hai bít sẽ được sử dụng để giám sát trạng thái thiết

bị Các đầu vào trạng thái sẽ được lọc một cách phù hợp để việc chỉ báo hiệntại thực luôn được truy xuất theo yêu cầu Trạng thái của những thiết bị đó

sẽ sẵn sàng hữu dụng thông qua việc sử dụng một cặp công tắc dưới dạngcủa một công tắc a và b Các công tắc này hoạt động như sau:

Đầu vào số - trạng thai 1 bít

Các đầu vào trạng thái một bít sẽ được sử dụng để giám sát trạng tháicủa các thiết bị khác và những cảnh báo Tuy nhiên, chỉ có một công tắcđược sử dụng đối với đầu vào trạng thái

Đầu vào số - các yêu cầu tích lũy xung

Xung từ các công tắc của đồng hồ sản lượng sẽ được xử lý để lưu trữdưới dạng số các xung đã được tích lũy giữa các giai đoạn thu thập tiêuchuẩn Đầu vào các bộ tích lũy sẽ được đóng một cách có chọn lựa, công tắc

2 dây hoặc 3 dây đi ra từ thiết bị của chủ đầu tư – một vòng 2 nhịp

Các bộ tích lũy sẽ được cung cấp với dung lượng đăng ký 16 bit Vận tốc tối

đa xung đầu vào sẽ là 10 nhịp trên giây Các kỹ thuật lọc và các kỹ thuậtkhác sẽ được thực hiện để tránh các nhịp sai do nhảy công tắc đầu vào

RTU sẽ hồi đáp lệnh đóng băng từ trạm chủ Khi nhận lệnh này, các bộ tíchlũy sẽ chuyển nội dung vào trong thanh ghi và tiếp tục tích lũy các xung đo

mà không cài đặt lại Dữ liệu được lưu trữ trong các thanh ghi sẽ được giữlại để chuyển vào máy tính Các yêu cầu đọc sẽ không cài đặt lại thanh ghi.Khả năng phát và nhận tín hiệu đóng băng bên ngoài thông qua đầu ra điềukhiển và đầu vào trạng thái tương ứng sẽ được cung cấp

Các bộ tích lũy xung sẽ cuốn từ nhịp tối đa đến 0 và tiếp tục đếm.Trạm chủ sẽ tính vòng tròn của nhịp.

Đầu vào số - chuỗi sự kiện SOE

RTU được thiết kế và cấu hình hỗ trợ cho SOE

RTU có một đồng hồ bên trong có khả năng duy trì độ chính xác của thờigian lên đến ±1 micro giây trong khoảng thời gian 15 phút Đồng hồ củaRTU được cài đặt định kỳ thông qua nguồn đồng bộ thời gian bên ngoài sauđây, như mã thời gian nhận được từ trạm chủ

RTU cho phép SOE được kích hoạt và loại bỏ kích hoạt trên cơ sở RTU sửdụng thông điệp lệnh

RTU có bộ đệm để lưu trữ các đầu vào SOE Kích cỡ bộ đệm tối thiểutương đương số các điểm SOE có thể có trong RTU nhưng không ít hơn con

số 256 sự kiện RTU sẽ đặt một cờ hiệu trong thông điệp hồi đáp của bất kỳmột thông tin nào từ trạm chủ chỉ báo có dữ liệu SOE Trạm chủ sau đó yêucầu dữ liệu SOE Dữ liệu SOE sẽ không bị hủy bỏ trừ phi được hủy bỏ trựctiếp từ trạm chủ Dữ liệu SOE, nếu không được hủy bỏ một cách đặc biệt sẽđược ghi đè lên khi bộ đệm đầy những dữ liệu cũ nhất đang được ghi đè.RTU có khả năng tải lại tất cả dữ liệu SOE hiện có trong bộ nhớ nếu cần.Tất cả đầu vào sẽ là những tiếp điểm do chủ đầu tư cung cấp và có thể aogồm một số đầu vào không được quét như là một phần của sự quét trạng tháithông thường ( một số điểm chỉ là những điểm trạng thái, một số điểm làSOE, và một số điểm vừa là trạng thái vừa là SOE

3.3.4 Đầu ra số

Đầu ra số - điều khiển thiết bị hai trạng thái

RTU có khả năng đưa ra những điều khiển giám sát hai trạng thái RTUđược thiết kế sao cho chỉ một đầu ra được kích hoạt tại một thời điểm.Phương pháp chọn lựa trước khi thao tác được sử dụng Thời gian tối đa

RTU chờ đợi giữa nhận một lệnh chọn lựa điều khiển và lệnh kích hoạt sẽ là0,1 và 5 giây trong sự gia tăng 0,1 giây Nếu lệnh kích hoạt không nhậnđược trong khoảng thời gian cài đặt sẵn, thì thao tác sẽ phải kết thúc Việccài đặt tại xưởng sẽ là 1 giây.

RTU sẽ cung cấp nguồn để vận hành các rơ le đầu ra có công suấtthấp; các rơ le đầu ra được sử dụng để vận hành các rơ le trung gian bênngoài do chủ đầu tư cung cấp, các rơ le này được cấp điện từ nguồn 48VDC Sự an toàn cho đầu ra số sẽ đáp ứng các yêu cầu như đã nêu trongthông số

Rơ le đầu ra điều khiển được yêu cầu cho mỗi hướng điều khiển đốivới một thiết bị Mỗi rơ le đầu ra như vậy sẽ cung cấp công tắc cho một chu

kỳ có thể cấu hình Thời gian đóng sẽ là từ 0,1 đế 5 giây gia tăng mỗi lần 0,1giây, có thể cài đặt bởi tham số phần mềm được tải xuống từ trạm chủ

Mỗi Rơ le đầu ra có tối thiểu 2 dạng công tắc a và hai dạng công tắc b hoặctối thiểu hai dạng công tắc

Đầu ra số- jog control

Đầu ra jog control sẽ được cung cấp để điều khiển vị trí nấc phân ápmáy biến áp và các thiết bị tương tự khác Đầu ra Jog-control sẽ cung cấpcác đầu ra công tắc cao và thấp hơn đối với mỗi điểm đã được điều khiển và

sẽ có các công tắc có thể điều chỉnh một cách riêng lẻ Thời gian đóng có thểđiều chỉnh từ 0,1 và 5 giây với mức gia tăng 0,1 giây Các công tắc sẽ đượcphân loại như đã xác định cho các đầu ra số hai trạng thái

Đầu ra số- chuyển mạch tại chỗ/từ xa

Một khóa chuyển mạch tại chỗ/ từ xa sẽ được cung cấp trong RTU Khichuyển mạch ở vị trí từ xa, trạm chủ phải có sự điều khiển của các đầu rađiều khiển số Khi chuyển mạch ở vị trí tại chỗ, các đầu ra điều khiển sốkhông thể xảy ra Chuyển mạch sẽ gián đoạn điện áp thanh cái ở đầu cao

nguồn điện để tránh cuộn rơ le khỏi bắt điện Công tắc đầu vào trạng thái sẽsẵn sàng hữu dụng để giám sát vị trí chuyển mạch này.

3.3.5 Nguồn điện cho RTU

RTU sẽ được trang bị nguồn điện lấy từ ắc quy tại trạm Nguồn điện cấpcho RTU sẽ cung cấp điện cần thiết đễ hỗ trợ cho việc thông tin của RTU,

xử lý logic, và điện cách ly cho các lõi rơ le trung gian và các đầu vào cảmbiến bên ngoài

Nguồn điện sẽ được thiết kế sao cho không bị phát xạ và dẫn điện donhiễu mà nguyên nhân tạo ra là do suy thoái nguồn điện khi RTU hoạt độnghoặc bị phản xạ trở lại nguồn điện

Việc bảo vệ chống quá tải và thấp tải sẽ được thực hiện trên các đầu vào

để ngăn chặn logic bên trong RTU khỏi bị phá hại do kết quả của hỏng hócmột bộ phận nào đó trong nguồn điện và tránh cho logic bên trong RTUkhông trở nên bất ổn và gây ra những vận hành giả do dao động điện áp

3.3.6 Sự an toàn cho RTU

RTU sẽ được bảo vệ để chống lại các dòng điện từ, tĩnh điện, hiện tượngcảm biến thoáng qua, có thể xảy ra tại các trạm biến áp và các trạm điện.Tất

cả các mạch đầu ra/ đầu vào sẽ được mạ cách ly với các phần khác cũng nhưcách ly với đất.Tất cả những đấu nối vào ra từ RTU sẽ được mạ cách ly từlogic bên trong RTU

Nguồn điện và các mạch đầu ra/ đầu vào sẽ được bảo vệ chống lại điện

áp cảm biến theo đúng phiên bản mới nhất của tiêu chuẩn IEE về sự cốthoáng qua nhanh SWCIEE C37.90.1( 5kV) và bảo vệ xung lực ( 5kV) theotiêu chuẩn IEC255.4.Việc bảo vệ chống nhiễu điện sẽ đáp ứng các tiêuchuẩn đã nêu trong:

1 IEC-255-5 về cách ly

2 IEC-255-22-1 về nhiễu cao tần

3 IEC-801-4 về hiện tượng quá điện áp quá độ

4 IEC-801-2 về điện áp tĩnh điện

Logic mã hóa và giải mã của RTU được thiết kế để tránh được các lệnhsai đang được thực hiện và dữ liệu bị lỗi khi chúng đang truyền được đi dolỗi của kênh thông tin Tất cả các đặc tính an toàn trong thông tin sẽ baogồm kiểm tra, điều khiển lỗi theo tiêu chuẩn IEC 60870-5-1 lớp định dạngcấp 1,2

RTU sẽ an toàn về lỗi rong thiết kê Tiêu chí thiết kế dưới đây sẽ đượcphối hợp trong logic Jog-control và đầu ra số:

1 Chuỗi chọn lựa- kiểm tra- thao tác đối với đầu ra điều khiển Thôngđiệp xác định đối với các chuỗi điều khiển kiểm tra trước khi thao tác sẽđược thu thập bằng việc mã hóa lại thông điệp xác định trực tiếp từ cácđường chọn lựa điểm điều khiển Do đó, sự phản hồi đơn giản của thôngđiệp đã nhận không được chấp nhận

2 Sẽ không có nhiều hơn một điểm điều khiển được chọn ở bất kỳ mộtthời điểm nào đã đưa ra Sơ đồ bố trí phần sụn (firmware) cũng sẽ được cungcấp để ngăn chặn thao tác điều khiển nếu có nhiều hơn một điểm điều khiểnđược chọn hoặc bới phần cứng hoặc bởi lệnh xuất phát từ trạm chủ

3 Từ một điểm sai sót trong RTU sẽ không cho ra một đầu ra sai

4 Việc dòng điện tăng hoặc giảm sẽ không dẫn đến kết quả một đầu ra sai

5 Khi cài một card mới vào không đúng khe, sẽ không cho ra một đầu rasai

6 Chọn lựa điều khiển sẽ không tự động bị hủy bỏ nếu sau khi nhận thôngđiệp chọn lựa, lệnh thao tác không phải thông điệp tiếp theo đã nhận và/ hoặckhông nhận được trong vòng thời gian có thể điều chỉnh

7 Chuyển mạch tại chỗ / từ xa phải ở vị trí từ xa đối với các đầu ra điềukhiển để nạp điện cho rơ le

3.3.7 Lắp đặt thiết bị phụ trợ trong tủ

Các khối phân phối điện VAC và VDC được đặt ở bên phải tủ Bộ sấyđược đặt bên phải dưới đáy tủ dọc theo ổ cắm (outlet socket) VAC Bộ sấyđược điều khiển bởi thiết bị điều khiển ẩm đặt ở trên tủ phía bên phải Mộtcông tắc dùng để cắt khi nhiệt độ tăng cao được cố định để bảo vệ thiết biXcell, Thiết bị này có một công tắc thông thường đóng lại và chỉ mở khinhiệt độ lên đến 70 độ C và tự động đóng lại khi nhiệt độ còn 55 độ C Côngtắc được đặt cạnh thiết bị điều ẩm Các giá đỡ sẽ được cung cấp để gắn vàokhung tủ khi có thiết bị gắn vào

3.3.8 Các yêu cầu về môi trường

Thiết bị RTU được thiết kế để thao tác liên tục trong dải nhiệt độ xungquanh từ

làm mát không khí

CHƯƠNG 4: CHUẨN TRUYỀN THÔNG ÁP DỤNG

- Không bị ảnh hưởng của nhiễu Radio và điện trường

- Sử dụng tốt với khoảng cách lớn và tốc độ cao

Cấu trúc hình sao sử dụng EIA-232

Cấu trúc BUS sử dụng EIA-485

Chuyển từ EIA-232 sang EIA-485 dùng giao thức multidrop

A1

Công trình, nhà máy

Đường dây, lộ cấp điện

Phân cấp HTĐ theo mức độ quản lý

Luồng dữ liệu

Luồng dữ liệu điều khiển

- A0: SCADA, DSM,……

- A1: Quản lý miền với cấp điện áp lớn nhất là 220kV

- Công trình: Cung cấp các thông tin liên quan đến (U,I,f,… Cosφ))

- Đường dây: Các thông tin về rơ le, RTU,PLC……

4.2 Các dạng truyền tin thường dùng

Chế độ truyền tải được hiểu là phương thức các bít dữ liệu được chuyển giữacác đối tác truyền thông Từ các góc độ khác nhau ta có thể phân biệt cácchế độ truyền tải như sau:

- Truyền bít song song hoặc bít nối tiếp

- Truyền đồng bộ hoặc không đồng bộ

- Truyền một chiều hay đơn công (simplex), hai chiều toàn phần, haichiều đồng thời hay song công (duplex), hoặc hai chiều gián đoạn hay bánsong công (half-duplex)

- Truyền tải dải cơ sở, truyền tải dải mang và truyền tải dải rộng

Ta có bảng các dạng truyền tin thường dùng sau:

Truyền tin máy chủ với

IED

kiểu truyền không đồng

bộ (kiểu multidrop)

T/c thường dùng RS-485

PLC thu thập với IED Không đồng bộ kiểu

Đồng bộ kiểu multidrop Ethernet TCP/IP

Máy chủ với SCADA

cấp trên

Không đồng bộ kiểusingle drop

RS-232 + bộ đếm hayradio 450 Mhz

SCADA với các ứng

dụng khác

bản tin qua bộ nhớ DDE ( Dynamic link

exchange )SCADA với các thư

viện

đọc viết library DDL( Dynamic link

library )SCADA với hệ điều

hành (Windows)

Quản lý các cửa sổ WindowsSCADA với máy in Song song, nối tiếp RS-232, ASCII

4.3 Chuẩn truyền thông dùng trong hệ thống điện

Chuẩn truyền thông dùng trong hệ thống điện phục vụ để liên kết cácthông tin giữa các phần tử trong hệ thống hiện nay sử dụng chuẩn IEC 870-5-x

giao diện truyền thông IEC 870-5-101 được định rõ trong tài liệu về60870-5-101, được xuất bản bởi hội đồng kỹ thuật điện quốc tế

4.3.1 Giới thiệu về chuẩn IEC 870-5-X

4.3.1.1 Tổng quát về chức năng

Giao diện truyền thông IEC 870-5-101 là chuẩn quốc tế cho việc điều khiển từ

xa các thiết bị và hệ thống, giao diện truyền thông này được minh họa dưới đây

S.P.I.D.E.R AS

PCU

RTU

Hình4.1: Giao diện truyền thông 60870-5-101

PCU: Process communication server

RCS: Remote communication Server

RTU: Remote terminal unit

AS: Application Server (central system)

Tốc độ truyền của IEC 870-5-101 trong điều khiển giống như là mộtphần điều khiển quan trọng mặc dù chuẩn này cho phép các tốc độ khácnhau trong các chế độ truyền khác nhau

Giao diện chuẩn IEC 870-5-101 được xây dựng từ chuẩn IEC 870-5-1 đếnIEC 870-5-5

IEC 870 bao gồm hệ thống và thiết bị điều khiển từ xa và các giao diệntruyền thông

4.3.1.2 Chuẩn 870-5-1

Các khung được định dạng của 870-5-1 dựa trên lớp vật lý và lớp liên kết.IEC 870-5-1 (link service classes provided) xác định theo ba lớp dùng ở bamức khác nhau Ta có hình minh hoạ sau:

( send/confirm)

Các loại dữ liệu tổnghợp đến trạm được điềukhiển ( miscellaneousdata to the controlledstation)

( request/respond)

chủ yếu dùng cho dữliệu thu được (mainlyfor poll of data)

Bảng 4.1 Phương thức truyền dẫn không đối xứngPhương thức truyền dẫn chênh lệch đối xứng: Sử dụng điện áp giữahai dây dẫn (A và B hay dây – và +) để biểu hiện trạng thái logic (1 và 0)của tín hiệu Không phụ thuộc vào đất

( send/confirm)

Các loại dữ liệu tổng hợp đến/từ trạm được điều khiển

(miscellaneous data to/ from the controlled station)

( request/respond)

được dùng trong suốt việc thiết lập đường truyền (used during the link establishment)Bảng 4.2 Phương thức truyền dẫn chênh lệch đối xứng

Có 4 loại khung định dạng truyền thông là : FT1.1, FT1.2, FT2 vàFT3 Chuẩn IEC870-5-101 chỉ sử dụng khung định dạng FT1.2 với khoảngcách hamming là 4

Chuẩn 870-5-101 dùng 3 loại khung FT1.2

- Khung với độ dài được định vị

- Khung với các độ dài khác nhau

- Khung với một đặc tính điều chỉnh đơn

Khung với độ dài được định vị (Frames with fixed length) bao gồm hai

trường dữ liệu sử dụng là các trường điều khiển và trường địa chỉ Cáckhung này được sử dụng cho các phương pháp truyền tải thông tin thôngthường giống như việc cài đặt lại đường dẫn hoặc phương pháp hỏi tuần tự

(polling) đối với dữ liệu sử dụng Trường điều khiển và trường địa chỉ cóquan hệ mật thiết với chức năng liên kết và vì vậy nó không được xem là dữliệu sử dụng.

Byte với vùng màu xám là tuỳ ý (không bắt buộc)

Khung với chiều dài thay đổi: Được sử dụng cho việc truyền các dữ liệu sử

Hình4.4: Khung với chiều dài thay đổi

khung với một chức năng điều khiển đơn(Frames with a single control

character)

Chỉ loại điểu khiển đặc trưng I được sử dụng trong IEC 870- 5-101

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 E5h

Hình4.5: Khung với một chức năng điều khiển đơn 4.3.1.3 Chuẩn IEC 870-5-2

Phương thức liên kết đường truyền (link transmission procedures)

các dịch vụ ban đầu được miêu tả như sau:

- REQ: Yêu cầu ban đầu

- CON: Xác lập ban đầu

-IND: Biểu thị ban đầu

- RESP: Đáp ứng ban đầu

Những trạng thái ban đầu được sử dụng trong giao diện đối với lớpliên kết

các phương thức liên kết đường truyền hay liên kết dịch vụ được đề cập đếnnhư sau:

- Gửi/ không phản hồi

Cấu trúc chung của dữ liệu ứng dụng

IEC 870-5-3 định rõ cấu trúc chung chuẩn cho ứng dụng trường dữliệu trong việc điều khiển từ xa các khung truyễn dẫn Nó mô tả điều lệ cơbản để định rõ việc ứng dụng khối dữ liệu

Hình 4.5: Mối quan hệ giữa các khối dữ liệu

4.3.1.5 IEC 870-5-4

Định dạng và mã hóa các thành phần thông tin ứng dụng

IEC 870-5-4 định dạng phương thức chuẩn đối với dữ liệu ứng dụng và đưa

ra một thiết lập của các thành phần thông tin như loại dữ liệu , kích thước dữliệu

4.3.1.6 IEC 870-5-5

chức năng ứng dụng cơ bản

Chuẩn này được dùng trong hệ thống điều khiển từ xa Một vài phương thứctạo thành chuỗi tiếp nối được môt tả như việc chuyển đổi khối dữ liệu giữatrạm điều khiển và trạm được điều khiển Ví dụ các chức năng sau:

- Thu thập dữ liệu bằng phương pháp tuần hoàn

- Đường truyền Điều hành

- Khoá điều chỉnh

4.3.1.7 IEC 870-5-101

Chuẩn kết hợp cho nhiệm vụ điều khiển từ xa

Đây là một chuẩn kết hợp bao gồm các chuẩn cơ bản được định rõ từ phần870-5-1 870-5-5 Bảng tiếp theo đây chỉ rõ sự kết nôí giữa các lớp thông tin

và các chuẩn

Lựa chọn các chức năng ứng dụng

IEC 870-5-5

Quá trình sử dụng(User process)

Lựa chọn các thành phần thông tin

ứng dụng (IEC 870-5-4)

lớp ứng dụng (7) Application layerLựa chọn các khối dữ liệu dịch vụ

ứng dụng (IEC 870-5-3)

Lựa chọn các phương thức liên kết

đường truyền( IEC 807-5-2)

lớp liên kết (2)Link layerLựa chọn các khung định dạng

đường truyền (IEC 870-5-1

Lựa chọn các yêu cầu ITU-T lớp vật lý (1)

Physical layerBảng 4.3 Sự kết nôí giữa các lớp thông tin và các chuẩn

4.3.2 Chức năng của IEC 870-5-101

4.3.2.1 Giới thiệu

Cách thức thực hiện giao thức thông tin IEC 870-5-101 RTU đượcthực hiện bởi RCS 210/PCU 400 thiết bị PCU này được kết nối với IEC870-5-101 ở phía dưới và RSP ở phía trên Điều này được phản ảnh ở hìnhdưới đây

Hình 4.6: Tổng quan về cách thu thập dữ liệu

4.3.2.2 Địa chỉ của các trạm