- Thông tin liên lạc giữa các nhà máy, các trạm điện khác nhau; - Trao đổi cơ sở dữ liệu giữa các trung tâm điều khiển; - Chỉnh định thông số của hệ thống rơle bảo vệ - Điều khiển các th
Trang 1SCADA Câu 1: SCADA là gì? Ứng dụng của nó đối với hệ thống điện?
SCADA (supervisory control and data acquisition): Hệ thống điều khiển giám sát và thu nhập
dữ liệu
Ứng dụng của SCADA với hệ thống điện:
- Thu nhập số liệu của các nhà máy điện, thông số của các đường dây truyền tải, các hộ tiêu thụ
- Thông tin liên lạc giữa các nhà máy, các trạm điện khác nhau;
- Trao đổi cơ sở dữ liệu giữa các trung tâm điều khiển;
- Chỉnh định thông số của hệ thống rơle bảo vệ
- Điều khiển các thiết bị, thường là FACTS
Câu 2: Trình bày về sự phân cấp quản lý của hệ thống SCADA?
Hệ thông SCADA cho hệ thống hợp nhất, với một công ty điện lực chịu trách nhiệm quản lý, thông thường được chia thành ba cấp cơ bản sau:
Cấp thứ nhất: các phần tử có chức năng giám sát các thông số vận hành của lưới, điều khiển
ra lệnh cho các phần tử đóng cắt, ghi chụp phân tích các sự cố xảy ra trên lưới, đó là role bảo vệ
kỹ thuật số DR, bộ ghi sự cố FR, các bộ biện đổi công suất , dòng điện, điện áp, tần số… Khi xảy
ra sự cố các role tính toán và tác động theo thông số đã được cài đặt mà không cần liên lạc với hệthống cấp trên Ngoài ra các phần tử thuộc cấp này còn có chức năng thu thập số liệu, thông số vận hành ở các chế độ bình thường của HTĐ để gửi lên máy tính điều khiển mức trạm hoặc các thiết bị đầu cuối RTU
Cấp thứ hai: là các điều khiển trạm SS và RTU có chức năng chủ yếu là thu nhập số liệu từ các IED do nó quản lý, lưu lại trong cơ sở dữ liệu, phục vụ các nhu cầu đọc dữ liệu, phục vụ các nhu cầu đọc dữ tại chỗ qua các giao diện người máy HMI và truyền dữ liệu thu nhập được lên cập quản lý cao hơn theo các chuẩn truyền thông tin
Cấp thứ ba: là trung tâm điều khiển của toàn hệ thống, nơi thực hiện việc thu nhập số liệu từ các Điều khiển trạm SS và RTU, thực hiện các chức năng tính toán đánh giá trạng thái của hệ thống, dự báo nhu cầu phụ tải và thực hiện các chức năng điều khiển quan trọng như việc phân phối lại công suất giữa các nhà máy, lên kế hoạch vận hành của toàn hệ thống
Câu 3: trình bày các yêu cầu chung của 1 hệ thống SCADA
1 Chức năng giám sát
- Giám sát và đảm bảo được tính chính xác toàn bộ các thông số vận hành của hệ thống như
dòng điện, điện áp, công suất, tần số, vị trí nấc của máy biến áp,…
- Giám sát được các trạng thái của các phần tử đóng cắt trong hệ thống Đó là trạng thái
đóng/mở của máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa,…
2 Chức năng điều khiển
- Quá trình điều khiển phải chính xác, tin cậy.
Trang 2Trong quá trình thực hiện các thao tác đóng/mở máy cắt, dao cách ly các thao tác phải đượcgiám sát chặt chẽ về tính liên động phối hợp giữa máy cắt, dao cách ly và các thiết bị liên quantuân theo quy trình quy phạm vận hành của hệ thống.
- Cài đặt thông số từ xa.
Khi có sự thay đổi về cấu trúc của lưới hoặc nâng cao công suất chống quá tải thì các thông
số vận hành của lưới và thiết bị sẽ thay đổi, vì vậy ta cần phải đặt lại các thông số chỉnh địnhbảo vệ rơ le hoặc thay đổi tỷ số biến đổi trong các thiết bị đo đếm như đồng hồ và công tơ chophù hợp với thực tế Việc cài đặt này có thể được thực hiện từ xa tại các Trung tâm điều độvung/miền hoặc quốc gia
3 Quản lý và lưu trữ dữ liệu
Giám sát được các sự cố xảy ra trên lưới cũng như của các thiết bị, cảnh báo sự cố bằng âm
thanh, màu sắc hoặc thông báo trên màn hình hiển thị, ghi lại được các chuỗi sự kiện, sự cố xảy
ra và xác định chuẩn đoán sự cố
Tất cả các chức năng trên của hệ thống phải được bảo mật ở mức cao nhất và tuyệt đối tincây
4 Tính năng thời gian thực
SCADA là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu trong thời gian thực, do đó
tính năng thời gian của hệ thống là rất cần thiết và quan trọng Một hệ thống có tính năng thờigian thực không nhất thiết phải có phản ứng thật nhanh mà quan trọng hơn phải có phản ứng kịpthời đối với các yêu cầu, tác động bên ngoài Như vậy một hệ thống truyền tin có tính năng thờigian thực phải có khả năng truyền tải thông tin một cách tin cậy và kịp thời với yêu cầu của cácđối tác truyền thông Do đó tính năng thời gian thực một hệ thống giám sát, điều khiển phụ thuộcvào rất nhiều hệ thống thông tin sử dụng trong hệ thống đó, ví dụ như hệ thống Bus trường
Để đảm bảo tính năng thời gian thực, một hệ thống Bus phải có những đặc điểm sau :
1) Độ nhạy nhanh: Tốc độ truyền thông tin hữu ích phải đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu trao
đổi dữ liệu trong một giải pháp cụ thể
2) Tính tiền định: Dự đoán trước được về thời gian phản ứng tiêu biểu và thời gian phản ứng
chậm nhất với yêu cầu của từng trạm
3) Độ tin cậy, kịp thời: Đảm bảo tổng thời gian cần cho việc vận chuyển dữ liệu một cách tin
cậy giữa các trạm nằm trong một khoảng xác định
4) Tính bền vững: Có khả năng xử lý sự cố một cách thích hợp để không gây thiệt hại thêm
cho toàn bộ hệ thống
Câu 4: Trình bày cơ cấu cơ bản của hệ thống SCADA
• Trạm thu thập dữ liệu trung gian: Là các khối thiết bị vào ra đầu cuối từ xa RTU
(Remota Terminal Units) hoặc là các khối (bộ) vi điều khiển logic lập trình PLC (ProgrammaleLogic Controllers) có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp hành (cảm biến cấp trường, cáchộp điều khiển đóng cắt và các van chấp hành…)
• Trạm điều khiển giám sát trung tâm: là một hay nhiều máy chủ trung tâm (central host
computer server)
Trang 3• Hệ thống truyền thông: bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết bị viễn
thông và các thiết bị chuyển đổi dồng kênh có chức năng truyền dữ liệu cấp trường đến các khốiđiều khiển và máy chủ
• Giao diện người - máy HMI (Human - Machine Interface): Là các thiết bị hiển thị quá trình
xử lý dữ liệu để người vận hành điều khiển các quá trình hoạt động của hệ thống
Theo các thành phần có một cơ chế thu thập dữ liệu như sau :
• Trong hệ SCADA, quá trình thu thập dữ liệu được thực hiện trước tiên ở quá trình cácRTU quét thông tin có được từ các thiết bị chấp hành nối với chúng Thời gian để thực thinhiệm vụ này được gọi là thời gian quét bên trong Các máy chủ quét các RTU (với tốc độchậm hơn) để thu thập dữ liệu từ các RTU này
• Để điều khiển, các máy chủ sẽ gửi tín hiệu yêu cầu xuống các RTU, từ đó cho phép cácRTU gửi tín hiệu điều khiển trực tiếp xuống các thiết bị chấp hành thực thi nhiệm vụ
• Trong quá trình truyền tải dữ liệu, dữ liêu có thể là dạng liên tục (anlog), dạng số (digital)hay dạng xung (pulse)
• Giao diện cơ sở để vận hành tại các thiết bị đầu cuối là một màn hình giao diện đồ họaGUI (Graphical User Interface) dùng để hiển thị toàn bộ hệ thống điều khiển giám sát hoặccác thiết bị trong hệ thống Tại một thời điểm, dữ liệu được hiện thị dưới dạng hình ảnh tĩnh,khi dữ liệu thay đổi thì hình ảnh này cũng thay đổi theo
• Trong trường hợp dữ liệu của hệ thống biến đổi liên tục theo thời gian, hệ SCADAthường hiện thị quá trình thay đổi dữ liệu này trên màn hình giao diện đồ họa GUI dưới dạng
đồ thị
• Một ưu điểm lớn của hệ SCADA là khả năng xử lý lỗi rất thành công khi hệ thống xảy ra
sự cố Nhìn chung, khi có sự cố hệ SCADA có thể lựa chọn một trong các cách xử lí sau:
• • Sử dụng dữ liệu cất giữ trong các RTU: trong các hệ SCADA có các RTU có dung
lượng bộ nhớ lớn, khi hệ thống hoạt động ổn định dữ liệu sẽ được sao lưu vào trong bộ nhớcủa RTU Do đó, khi hệ thống xảy ra lỗi thì các RTU sẽ sử dụng tạm dữ liệu này cho đến khi
hệ thống hoạt động trở lại bình thường
• • Sử dụng các phần cứng dự phòng của hệ thống: hầu hết các hệ SCADA đều được thiết
kế thêm các bộ phận dự phòng, ví dụ như hệ thống truyền thông hai đường truyền, các RTUđôi hoặc hai máy chủ…do vậy, các bộ phận dự phòng này sẽ được đưa vào sử dụng khi hệSCADA có sự cố hoặc hoạt động offline (có thể cho mục đích bảo dưỡng, sửa chữa, kiểmtra…)
Câu 5: Trình bày khái quát về thành phần hệ thống SCADA
1 Phần cứng
Một hệ thống SCADA bao gồm một số các thiết bị đầu cuối RTUs (Remote Terminal Unit)làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu và gửi dữ liệu quay trở lại trạm chủ thông qua một hệ thống truyềnthông Trạm chủ hiển thị các dữ liệu thu được và cho phép người vận hành thực hiện các nhiệm
vụ điều khiển từ xa
Các dữ liệu chính xác và kịp thời cho phép tối ưu hoá các hoạt động nhà máy và quá trình Lợi ích khác của hệ thống SCADA là hiệu quả hơn, độ tin cậy cao, chi phí vận hành thấp và quan trọng nhất là an toàn hơn trong hoạt động
Một hệ thống SCADA phức tạp có năm cấp độ cơ bản sau:
Trang 4• Thiết bị đo và thiết bị điều khiển;
• Trạm đầu cuối và thiết bị đầu cuối RTU;
• Hệ thống truyền thông;
• Các trạm thu thập dữ liệu;
• Hệ thống xử lý dữ liệu
Các RTU cung cấp một giao diện đến các cảm biến số và tương tự tại hiện trường
Hệ thống truyền thông cung cấp đường cho giao tiếp giữa các trạm chủ và các thiết bị từ xa
Hệ thống này có thể được truyền qua đường dây điện, cáp quang, phát thanh, điện thoại, và thậmchí có thể vệ tinh Việc truyền dữ liệu được thực hiện bằng giao thức thức cụ thể và phát hiện lỗihiệu quả và tối ưu dữ liệu
Trạm chủ (hoặc các trạm con) thu thập dữ liệu từ RTUs khác nhau và thường cung cấp mộtgiao diện điều hành cho hiển thị các thông tin và kiểm soát các thiết bị trường từ xa Trong các
hệ thống từ xa lớn, các trạm con tại công trường thu thập thông tin từ các thiết bị từ xa và gửithông tin trở lại trạm chủ để kiểm soát tổng thể
Citect và WonderWare chỉ là hai trong số những gói phần mềm mở sẵn trên thị trường chocác hệ thống SCADA Một số gói phần mềm hiện nay bao gồm cả quản lý tài sản tích hợp trong
hệ thống SCADA
Phần mềm SCADA sẽ bao gồm những phần chính sau:
• Giao diện người sử dụng;
Có rất nhiều loại cáp truyền thông được sử dụng trong hệ thống SCADA
Thông tin trong ngành Điện lực được truyền tải thông qua các hình thức sau:
1 Các kênh cao tần theo tuyến đường dây tải điện PLC (Poweer Line Carrier).
Sử dụng các đường dây điện lực, dây chống sét hoặc các đường cáp đặt cách ly trong chúng
để tạo kênh cao tần truyền tin Việc sử dụng đường dây điện lực để truyền thông tin cao tần đượcthực hiện theo các sơ đồ: Dây phát – Dây nhận, Dây pha – Dây đất, Dây pha – Dây pha, Dây phacủa lộ này – Dây pha của lộ khác Việc sử Việc sử dụng đường dây chống sét (DCS) truyền tinđược thực hiện theo các sơ đồ: DCS – DCS, DCS – Dây đất, hai DCS – Dây đất
Trang 5Các đường cáp đặt cách ly trong đường dây điện lực hoặc trong dây chông sét cũng được thựchiện theo các sơ đồ tương tự.
2 Các kênh theo đường cáp ngầm dưới đất hoặc dây hữu tuyến trên không, thường sử dụng loại cáp đối xứng hoặc cáp đồng trục.
3 Các kênh liên lạc sử dụng vô tuyến chuyển tiếp hay vi ba với bước sóng 1÷10cm.
4 Các kênh vô tuyến sóng ngắn, bước sóng từ 10 – 50cm.
5 Các kênh cáp quang chôn ngầm dưới đất hoặc đặt theo đường dây truyền tải điện.
6 Các kênh thuê của ngành bưu điện.
Hiện nay trong ngành Điện lực hình thức truyền tin cao tần theo đường dây tải điện, vô tuyển
chuyển tiếp, và kênh cáp quang được sử dụng rộng rãi hơn cả Trong các kênh truyền thông dùngcáp quang có nhiều ưu việt hơn cả Hình 1.7 giới thiệu sơ đồ cáp quang sợi thủy tinh Một số đặcđiểm chung của các loại cáp cần chú ý đó là nhiễu tín hiệu điện và nhiễu sóng radio
Các loại nhiễu này là nhân tố quan trọng hàng đầu cần được chú ý khi thiết kế và lắp đặt một
hệ thống truyền thông Các loại nhiễu này được sinh ra một cách ngẫu nhiên từ các tin hiệu không mong muốn trong thiết kế Nó có thể xâm nhập vào đường cáp hoặc đường dây bằng nhiều cách Điều này phụ thuộc rất nhiều vào người thiết kế ban đầu phải có những biện pháp đểgiảm tối thiểu nhất các tín hiệu nhiễu Bởi vậy các hệ thống SCADA thường sử dụng đườngtruyền có điện áp bé là đường truyền có thể chịu đựng được các tín hiệu nhiễu
Việc sử dụng các cáp xoắn đôi là một yêu cầu tối thiểu của các hệ thống điều khiển nóichung và hệ thống SCADA nói riêng Sử dụng một cặp dây dẫn tốt cộng việc lắp đặt theo đúngyêu cầu kỹ thuật sẽ giảm được tối đa các tín hiệu nhiễu
Cáp quang cũng là một trong những loại cáp được sử dụng phổ biến bởi vì khả năng chốngnhiễu của nó Hiện tại hầu hết các hệ thống đều sử dụng cáp quang sợi thủy tinh nhưng trong một
số lĩnh vực công nghiệp, các cáp quang sợi nhựa được sử dụng nhiều hơn
Trong tương lai, các hệ thống truyền thông dữ liệu sẽ được tách ra thành hệ thống radio, hệthống cáp quang, và hệ thống tia hồng ngoại các hệ thống truyền thông có yêu cầu sử dụng đếnnăng lượng sẽ bị xóa bỏ
4 Tổng quan về mạng cục bộ LAN
Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) được dùng để chia sẻ toàn bộ tài nguyên thông tin
Do vậy, có thể sử dụng mạng LAN để các trạm nằm trong mạng SCADA có thể chia sẻ thông tinđược với nhau khi chúng được kết nối qua các phương tiện truyền thông Phương thức kết nối làtôpô (topology) mạng Tôpô mạng là sự sắp xếp hình học của các nút và cáp nối trong mạng cục
bộ Các tôpô mạng đều thuộc hai loại: tập trung và phân tán Trong tôpô mạng tập trung, nhưmạng hình sao chẳng hạn, có một máy tính trung tâm điều khiển việc thâm nhập mạng Kiểuthiết kế này đảm bảo an toàn dữ liệu và sự quản lý trung tâm đối với các nội dung và các hoạtđộng của toàn mạng Trong tôpô phân tán như mạng Bus hoặc mạng vòng tròn chẳng hạn, không
có máy trung tâm, mà từng trạm công tác có thể thâm nhập vào mạng một cách độc lập và tựthiết lập các ghép nối riêng của mình với các trạm công tác khác
Trong mạng LAN, các máy tính cá nhân và các máy tính khác trong phạm vi một khu vực hạnchế được nối với nhau bằng các dây cáp chất lượng tốt, sao cho những người sử dụng có thể traođổi thông tin, dùng chung các thiết bị ngoại vi, và sử dụng các chương trình cũng như các dữ liệu
đã được lưu trữ trong một máy tính dành riêng gọi là máy dịch vụ tệp Khác nhau khác nhiều vềquy mô và mức độ phức tạp, mạng cục LAN có thể chỉ liên kết vài ba máy tính cá nhân và mộtthiết bị ngoại vi dùng chung đắt tiền, như máy in laser chẳng hạn Các hệ thống phức tạp hơn thì
có các máy tính trung tâm (máy dịch vụ tệp) và cho phép những người dùng tiến hành thông tin
Trang 6với nhau thông qua thư điện tử để phân phối các chương trình nhiều người sử dụng, và để thâmnhập vào các cơ sở dữ liệu dùng chung.
Ethernet là phần cứng, định ước, và tiêu chuẩn ghép nối của một loại mạng cục bộ, do hãngXerox Corporation đưa ra đầu tiên, có khả năng liên kết đến 1024 nút trong một mạng Bus (hình1.8) Do sử dụng tốc độ cao trong kỹ thuật truyền tin dải tần cơ bản (kênh đơn) Ethernet chophép truyền dữ liệu dạng dãy với tốc độ 10 megabit mỗi giây, với thông lượng thực tế từ 2 đến 3megabit mỗi giây Ethernet dùng kỹ thuật thâm nhập nhiều mối bằng cảm nhận sóng mang có dòxung đột CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect) để đề phòng trục trặccho mạng khi có hai thiết bị đồng thời cùng cố thâm nhập vào mạng
5 Thiết bị MODEM
MODEM (Modulator/Demodulator) là một thiết bị biến đổi các tín hiệu số do cổng nối tiếpcủa máy tính phát ra thành các tín hiệu dạng tương tự được điều biến, cần thiết để truyền quađường điện thoại, và ngược lại nó cũng biến những tín hiệu tương tự nhận được thành ra các tínhiệu số tương đương Trong điện toán cá nhân, người ta thường dùng MODEM để trao đổi cácchương trình và dữ liệu với những máy tính khác và để truy cập các dịch vụ thông tin trực tuyếnnhư Dow Jones News/Retrieval Service
Hình 1.9 giới thiệu sự kết nối máy tính PC với RTU bằng MODEM
MODEM là danh từ rút gọn của Modulator/Demodulator (điều biến/giải điều biến) Việcđiều biến này là cần thiết vì các đường dây điện thoại được thiết kết để xử lý tiếng nói con người,
có tần số thay đổi trong khoảng từ 300 Hz đến 3000 Hz trong những cuộc nói chuyện điện thoạibình thường (từ giọng trầm đến giọng thanh) Tốc độ truyền dữ liệu của một MODEM được tínhbằng đơn vị bit mỗi giây hay là bps (về kỹ thuật), không phải là baut, mặc dù hai thuật ngữ nàyđược dùng lẫn lộn)
Chọn dùng MODEM tương đối đơn giản: chọn loại tốc độ chậm ( 300 hoặc 1200 bps) hoặcloại tốc độ nhanh ( 2400 bps) Tuy nhiên, hiện nay có nhiều khả năng chọn MODEM hơn
Các giao thức về điều biến chi phối tốc độ phát và thu dữ liệu Trong nước Mỹ, hầu như tất
cả các modem 2400 bps đều dùng giao thức CCITT V 22 bis Tuy nhiên, các modem tốc độ caonhất (từ 9600 bps trở lên) thì sử dụng các giao thức điều biến sở hữu riêng, cho nên bạn phảidùng các modem cùng nhãn hiệu cho cả hai đầu đường truyền Hiện nay loại MODEM 9600 bps
sử dụng giao thức CCITT V 32, còn loại modem 14 400 bps thì dùng tiêu chuẩn CCITT V 32bis Cả hai đều tương thích ngược với mọi loại MODEM bất kỳ nào, ngay cả trường hợp nó đượcchế tạo bởi một hãng sản xuất khác
Có hai loại tiêu chuẩn thông dụng đối với các giao thức kiểm lỗi nhằm hạn chế các sai lỗi dotạp âm và các can nhiễu khác trong hệ thống điện thoại: đó là MNP- 4 và CCITT V 42 Đối vớiloại giao thức nén dữ liệu, thì có hai tiêu chuẩn hàng đầu là V 42 bis và MNP- 5 Vì việc nén dữliệu yêu cầu phải có kiểm lỗi, cho nên các MODEM nén dữ liệu bao giờ cũng có các tiêu chuẩnkiểm lỗi; nói chung, một MODEM phải có đủ bốn giao thức kiểm lỗi và nén dữ liệu ( MNP- 4,MNP- 5, V 42 và V 42 bis) hoặc không có gì cả
Thông thường trong hệ thống SCADA các thiết bị đầu cuối RTU được đặt ở vị trí xa so vớitrung tâm điều khiển từ 10m đến hàng nghìn Km Một trong những cách tiết kiệm chi phí nhất đểliên kết PC với RTU với một khoảng cách dài là sử dụng cách kết nối điện thoại dialup thôngqua thiết bị MODEM
Các MODEM được đặt tại các-chế độ tự động trả lời và RTU có thể quay số vào máy tính hoặc máy PC có thể quay RTU Các phần mềm để làm điều này là có sẵn từ nhà sản xuất RTU Các MODEM có thể được mua bất ký ở cửa hàng máy tính tại địa phương
6 Yêu cầu về máy tính trong hệ thống SCADA
Trang 7Các máy vi tính sử dụng trong hệ thống SCADA phải đạt tiêu chuẩn cao cả về cấu hình vàchất lượng, là máy tính đặc chủng được sản xuất dùng riêng trong công nghiệp Hiện nay máytính thường được sử dụng nhiều nhất là các dòng máy tính công nghiệp của Dell và HP
Đối với các máy trạm thường sử dụng máy Workstation mới nhất của HP là Z600 có cấuhình tối thiểu như sau:
HP z600 WORKSTATION CPU Intel Xeon E5504 2.00 4MB/800 QC CPU-1
RAM HP 2GB (2x1GB) DDR3-1333 ECC 1-CPU RAM
OS
Genuine Windows Vista® Business 32-bit withdowngrade to Windows® XP Professional 32-bit
custom installed**
Hard Drive HP 160GB SATA 7200 1st HDD
Video Card NVIDIA Quadro FX380 256MB Graphics
Câu 6:Trình bày về cấu trúc cơ bản của hệ thống SCADA?
Bắt đầu từ cấp thấp nhất của hệ thống SCADA này là các thiết bị điện tử thông minh IEDs(Intelligent Electronic Devices), cấp trên nó là các Điều khiển trạm SS (Substation Server) vàthiết bị đầu cuối RTU (Remote Terminal Unit) và tại đây có thể đọc dữ liệu qua các giao diệnngười – máy HMI (Human Machin Interface) Cấp cao hơn nữa là Trung tâm điều khiển của toàn
hệ thống, nơi thu thập dữ liệu từ SS (Substation Server) và RTU, thực hiện các tính toán để rồi từ
đó điều khiển toàn hệ thống Tại trạm điều khiển giám sát trung tâm có thể sử dụng khối điềukhiển logic lập trình PLC (Programmale Logic Controllers) có chức năng giao tiếp với các thiết
bị chấp hành như: cảm biến cấp trường, các hộp điều khiển đóng cắt và các van chấp hành
Câu 7 IED là gì ? Chức năng và nhiệm vụ của nó trong hệ thống SCADA ?
Các IDEs là các thiết bị như rơle kỹ thuật số DR (Digital Relay), đồng hồ kỹ thuật đa chứcnăng DMM (Digital Multifunctional Meter), công tơ điện tử nhiều biểu giá, các bộ biến đổi T(Transducer), ….có những chức năng, nhiệm vụ sau:
- Bảo vệ tác động khi xảy ra sự cố;
- Biểu thị trạng thái của các phần tử đóng cắt của lưới, ví dụ như trạng thái đóng/mở của máycắt và dao cách ly, vị nấc phân áp của máy biến áp,…;
Trang 8- Điều khiển các thiết bị đóng cắt của lưới;
- Ghi lại các sự cố, sự kiện xảy ra trên lưới;
- Kiểm tra tình trạng hoạt động của bản thân chúng
Ngày nay các IEDs hiện đại được trang bị cổng truyền tin nối tiếp hoặc cổng truyền thông tin quang Thông qua đường truyền thông tin chúng được nối tới hệ thống trạm chủ và các dữ liệu của chúng được kiểm soát, xử lý
Câu 8 RTU là gì ? Cấu trúc phần cứng cơ bản của một RTU ?
Thiết bị đầu cuối RTU ( Remote Terminal Unit) là một thiết bị thu thập thông tin từ các IEDs
do nó quản lý, lưu vào cơ sở dữ liệu và gửi thông tin tới trạm chủ hoặc cấp quản lý cao hơn qua các đường truyền tin Thông thường, RTU là thiết bị xử lý thông minh có thể giám sát và điều khiển các thiết bị đặt ở xa trung tâm điều khiển và truyền các tín hiệu thu thập được đến trung tâm điều khiển
Cấu trúc phần cứng cơ bản của một RTU gồm những phần sau:
- Bộ xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit)
- Các đầu vào tương tự AI ( Analog Input)
- Các đầu ra tương tự AO ( Analog Output)
- Các đầu vào đếm
- Các đầu vào số DI ( Digital Input)
- Các đầu ra số DO ( Digital Output)
- Giao diện truyền thông
- Nguồn cấp
Câu 9: Trạm chủ có vai trò như thế nào trong một hệ thống SCADA? Trình bày khái quát phần cứng của trạm chủ?
a.Vai trò của trạm chủ trong hệ thống scada
Trạm chủ có vai trò rất quan trọng trong hệ thống SCADA, nó có thể được mô tả như là một hoặc nhiều trạm vận hành hệ thống SCADA, được liên kết với nhau bằng mạng cục bộ LAN, liên kết với hệ thống truyền thông như MODEM và các thiết bị thu phát Radio Trạm chủ có các chức năng :
+ Thu thập dữ liệu từ các RTU và các trạm con
+ Điều khiển các thiết bị trường thông qua các trạm vận hành
b.Trình bầy khái quát cấu trúc phần mềm của trạm chủ
+ Hệ điều chỉnh
+ Phần mềm scada
+ Các phần mềm ứng dụng khác
Trang 9Câu 10: Tại sao nói hệ thống SCADA có độ tin cậy và săn sàng được tuyệt đối khi làm việc Trình bày các cấu trình dự phòng phần cứng của hệ thống SCADA
a.Nói hệ thống SCADA có độ tin cậy và săn sàng được tuyệt đối khi làm việc vì:
Từng thành phần của hệ thống SCADA phải đảm bảo độ tin cậy khi nằm trong hệ thống Ví dụ
hệ thống trung tâm điều khiển là phần tối quan trọng của hệ thống SCADA, việc mất liên lạc vớiRTU cũng có thể ảnh hưởng rất lớn đến những hoat động tiếp theo của hệ thống Vì vậy khi lựachọn máy tính cho trung tâm điều khiển, cần chú ý lựa chọn các thành phần then chốt như: + Bộ xử lý trung tâm
+ Bộ nhớ RAM
+ Ổ cứng HDD
+ Các giao diện truyền thông
b.Trình bày các cấu trình dự phòng phần cứng của hệ thống SCADA
1 Hệ thống dự phòng lạnh
Hình vẽ trang 52 Giáo trình SCADA
Trong cấu hình dự phòng lạnh, Khi CPU chính đang làm việc mà gặp sự cố thì lập tức sẽ đượcchuyển sang CPU phụ bằng hệ thống chuyển mạch Switch
2.Hệ thống dự phòng nóng
Hình vẽ trang 53 Giáo trình SCADA
Hệ thống làm việc luôn có 2 CPU và các CPU có thể thế chỗ cho nhau bất cứ lúc nào bằng phầnmêm điều khiển
Câu 11: Giao diện Người – Máy (HMI) là gì? Trình bày các chức năng của chúng?
+ Khái niệm về giao diện Người – Máy (HMI):
HMI chỉ về mối liên hệ qua lại giữa người vận hành và các thiết bị, máy móc xung quanhtrong quá trình điều phối vận hành hệ thống, nhằm tạo ra sự tương thích hoàn toàn giữa conngười và thiết bị Điều này đặc biệt quan trọng trong các chế độ sự cố, chỉ trong thời gian rấtngắn người điều hành phải nhận thức được tình huống đã xảy ra bằng cách chắt lọc được thôngtin quan trọng nhất trong rất nhiều thông tin được gửi về bàn điều khiển và đồng thời dễ dàngthao tác để khắc phục sự cố đó
Với sự phát triển khoa học và công nghệ, đặc biệt là công nghệ kỹ thuật số, mạng thôngtin số,… đã xuất hiện nhiều công nghệ lưu trữ, xử lý, sắp xếp truy xuất và hiển thị thông tin đãgóp phần hoàn thiện hơn về giao diện Người – Máy
+ Các chức năng của giao diện Người – Máy
a Chức năng định hướng:
Cung cấp các khả năng định hướng bằng cách đưa ra được sơ đồ toàn cảnh của lưới:
Trang 10- Con trỏ lên xuống: một phần của sơ đồ giới hạn bởi phạm vi các chiều ngang và dọc, gọi làcửa sổ được thay đổi theo ý muốn của người sử dụng.
- Thay đổi toàn cảnh: sự thay hình được thực hiện trên toàn bộ màn hình điều khiển một cáchtức thời theo cả hai chiều;
- Cửa số định hướng: thực chất là nhìn tổng quan về lưới điện, cho phép định vị các phần củalưới hiển thị trong các cửa sổ trên màn hình Có thể truy nhập đến cửa sổ định hướng tùy theoyêu cầu của người điều hành Sự thay đổi hình ảnh trên cửa sổ định hướng dẫn đến sự thay đổitrên các cửa sổ liên quan
- Cửa số thu phóng: phóng to, thu nhỏ các phần của sơ đồ
b Chức năn phân tầng thông tin (decluttering)
Các sơ đồ lưới điện được chia thành các tầng, trên đó sắp xếp các phần tử tĩnh và động, chúng
được cập nhật liên tục Có thể hiện thị hoặc không hiển thị một tầng hoặc một nhóm tầng tùytheo yêu cầu truy nhập đến các thông tin liên quan Có bốn cấp phân tầng thông tin:
- Cấp thứ nhất là mạng hệ thống điện hợp nhất;
- Cấp thứ hai là lưới điện nhỏ của khu vực;
- Cấp thứ ba là cấu hình của trạm phân phối;
- Cấp thứ tư là sơ đồ của một đường dây xuất tuyến nào đó
c Chức năng tô màu các động thái của lưới
Sự kết nối của lưới được mô tả chính xác bằng các màu sắc tương ứng với các động thái cóthể cho phép tổng hợp được trạng thái thực tế của lưới điện Các hình ảnh trên màn hình khi đó
có thể cho phép hiển thị:
- Các phần của lưới không được cung cấp nguồn;
- Các nút giới hạn bởi hai xuất tuyến;
- Vùng của lưới cung cấp bởi một máy biến áp hay một trạm đầu nguồn;
- Sự tồn tại của một chuỗi xích trên lưới nếu nó được phân cấp theo sơ đồ hình cây;
- Trạng thái của các máy cắt hoặc dao cách ly
d Chức năng cảnh báo khi có sự kiện
Khi có biến động nào đó trong lưới cần gây chú ý, cảnh báo cho người vận hành thường sử
dụng cảnh báo bằng ánh sáng và âm thanh Cảnh báo bằng ánh sáng có thể là sự đổi màu củanhững phần tử trong lưới, sự chớp nháy trong khoảng thời gian nào đó kèm theo thông báo sựkiện xảy ra Cảnh báo bằng âm thanh thường dùng các âm thanh ngắt quãng có tần số cao trongdải tần nghe thấy dễ gây chú ý hơn cho người vận hành
Trang 11Câu 12: Trình bày các phương pháp chính để thiết kế phần mềm cho hệ thống SCADA?
Có hai phương pháp chính là phương pháp tập trung và phương pháp phân tán
+ Phương pháp tập trung: một máy tính
thực hiện toàn bộ việc giám sát và thu thập dữ
liệu dựa trên cơ sở dữ liệu bên trong máy tính
đó Trên hình 3.2 giới thiệu hệ thống tập trung
Những hạn chế của phương pháp này:
-Giá thành đầu tư ban đầu rất lớn đối với các
hệ thống nhỏ;
-Khả năng mở rộng nhà máy bị hạn chế;
-Hệ thống dự phòng rất tốn kém bởi vì toàn bộ
hệ thống phải được nhân đôi;
-Nhân viên bảo dưỡng, bảo trì phải yêu cầu có
Những lưu ý đối với pp này:
-Truyền thông giữa các máy tính là không phải
đơn giản;
-Truyền dữ liệu và cơ sở dữ liệu phải được
nhân đôi đối với toàn bộ các máy tính;
-Không có cách tiếp cận để thu thập dữ liệu
trực tiếp từ các thiết bị trường
Hình 3.3 Hệ thống phân tán
Câu 13 Phần mềm SCADA phải có những chương trình cơ bản nào? Trình bày các
phương pháp xây dựng hệ thống dự phòng phần mềm cho hệ thống SCADA?
Phần mềm SCADA phải có những chương trình cơ bản nào?
- Phần mềm SCADA sẽ bao gồm những phần chính sau:
• Giao diện người sử dụng;
• Đồ họa;
• Các cảnh báo (Alarms);
