Thiết kế hệ thống quản lý giám sát trạm biến áp mặt bẳng mỏ công ty cổ phần than hà lâm qua hệ thống gprs

Vấn đề đ t ra là cần nghiên cứu thiết kế hệ thống quản lý giảm sát Trạm biến áp m t bằng Mỏ phù hợp với xu thế hiện đại hóa hệ thống phân phối điện năng Mỏ trong điều kiện sử d ng điện n

Bộ giáo dục và đào tạo Tr-ờng đại học mỏ - địa chất

Bộ giáo dục và đào tạo Tr-ờng đại học mỏ - địa chất

LỜI CAM ĐOAN

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

đề tài này hoàn toàn là do sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ nhiệt tình của các Thầy cô Các số liệu và kết quả trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào trước đó

Hà nội, ngày tháng năm 2013

Tác giả

Phạm Thanh Liêm

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7

M Đ 10

TH C T NG C NG TÁC Q ẢN LÝ T M BIẾN ÁP CHƯƠNG 1: TRONG CÔNG TY CP THAN HÀ L M 13

1.1 Tình hình tiêu th điện tại Công ty than Hà Lầm 2 13

1.2 Hiện trạng công tác quản lý TBA tại công ty CP than Hà Lầm 2 14

NGHIÊN CỨ CÁC HỆ THỐNG Q ẢN LÝ GIÁM SÁT CHƯƠNG 2: T M BIẾN ÁP T ÊN THẾ GIỚI & L A CHỌN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 16 2.1 Nghiên cứu một số hệ thống quản lý điện năng trên thế giới 16

2.1.1 Hệ thống giám sát, quản lý TBA của hãng Schneider – Pháp[4][5] 16

2.1.2 Hệ thống giám sát, quản lý TBA của hãng Rockwell – Mỹ[4][5] 21 2.1.3 Hệ thống giám sát, quản lý TBA của hãng Siemens - Đức[4][5] 27 2.1.4 Hệ thống giám sát, quản lý TBA cho hộ khai thác than KJ284 - Trung Quốc [4][5] 30

2.2 Nghiên cứu một số công nghệ kết nối hệ thống quản lý TBA 33

2.2.1 Truyền số liệu qua đường dây điện thoại [4][5] 33

2.2.2 Truyền số liệu qua đường dây Internet [4][5] 34

2.2.3 Truyền số liệu qua đường dây cáp quang [4][5] 34

2.2.4 Truyền số liệu qua mạng không dây GPRS [4][5] 35

2.2.5 Truyền số liệu qua đường dây điện lực [4][5] 36

2.3 Kết luận 38

ĐỀ X ẤT XÂY D NG CẤ T ÚC HỆ THỐNG Q ẢN LÝ CHƯƠNG 3:

GIÁM SÁT T M BIẾN ÁP 40

3.1 Thiết kế xây dựng phần cứng hệ thống giám sát quản lý TBA trên m t bằng mỏ 2 41

3.1.1 Ph ng giám sát trung tâm 43

3.1.2 Thi t ph c quản lý giám sát TBA tr n m t ng m 44

3.2 Đề xuất xây dựng phần mềm quản lý TBA 2 45

3.2.1 ây dựng ph n mềm giám sát quản lý điện n ng ng ngôn ng l p tr nh tr n nền tảng T 47

3.2.2 ấu trúc cơ sở d liệu 50

3.2.3 Quản lý cơ sở d liệu 53

TH C HIỆN KẾT NỐI T YỀN TH NG T ÊN HỆ CHƯƠNG 4: THỐNG Q ẢN LÝ GIÁM SÁT T M BIẾN ÁP 63

4.1 Mô hình truyền dữ liệu trong hệ thống 63

2 Kết nối máy trạm đến thiết bị đo lường 5 65

4.2.1 ấu trúc khung d liệu 67

4.2.2 Đọc d liệu l n đ u từ đ a chỉ ô nhớ 0280H đ n 0297H 67

4.2.3 Đọc d liệu l n thứ 2 từ ô nhớ 0298H đ n 02AFH 67

4.2.4 Đọc d liệu l n thứ 3 từ ô nhớ 02B0H đ n ô nhớ 02BFH 68

3 Kết nối máy trạm đến host lưu dữ liệu 69

Kết nối máy chủ đến host dữ liệu 70

5 Quản lý, cài đ t máy trạm bằng tin nhắn SMS 6 70

4.5.1 Thay đổi đ a chỉ FTP ser er 71

4.5.2 Đọc thông tin cấu h nh thi t 71

4.5.3 Thay đổi chu kỳ gửi d liệu 72

4.5.4 Thay đổi m t khẩu 72

4.5.5 ấu h nh đồng hồ 72

4.5.6 Khởi động lại thi t 73

4.5.7 ài đ t thời gian cho thi t 73

4.5.8 Kiểm tra các thông số hoạt động 73

4.5.9 Kiểm tra tài khoản SIM 74

4.5.10 ạp tiền cho SIM 75

THIẾT KẾ PH N MỀM Q ẢN LÝ, CÀI ĐẶT MÁY T M CHƯƠNG 5: Q A TIN NHẮN SMS 76

5.1 Mô tả phần cứng 5 76

5.1.1 Thông số kỹ thu t của thi t 76

5.1.2 Thi t l p k t nối modul GPRS ào máy tính 78

5.2 Một số tính năng phải xây dựng trên phần mềm quản lý, cài đ t máy trạm 80

5.2.1 ung cấp giao diện trực quan ng ti ng Việt 81

5.2.2 Quản lý danh ạ trạm 81

5.2.3 Quản lý tài khoản sim 81

5.2.4 Gửi tin nhắn SMS à đợi tin nhắn 81

5.2.5 ung cấp GPRS cho máy tính trong trường hợp c n thi t 82

5.3 Xây dựng phần mềm quản lý, cài đ t máy trạm 82

5.3.1 Giám sát k t nối ới GPRS modem à quản lý toàn ộ các trang giao diện 82

5.3.2 Quản lý danh ạ 83

5.3.3 Tự động mã hóa câu lệnh gửi đi 84

5.3.4 Gửi à quản lý tín nhắn thủ công 94

KẾT L N VÀ KIẾN NGH 95

DANH MỤC C NG T ÌNH C NG BỐ CỦA TÁC GIẢ 97

DANH MỤC TÀI LIỆ THAM KHẢO 98

PHỤ LỤC 99

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết

Mạng thông tin di động toàn cầu

GPRS General packet radio service Gói dịch v vô tuyến tổng hợp SMS Short Message Service Tin nhắn ngắn

VT Voltage transformer Biến áp

CT Current transformer Biến dòng

LCD Liquid-crystal display Màn hình tinh thể lỏng

THD Total harmonic distortion Tổng méo hài

PLC Program logic controler Thiết bị logic khả trình

LAN Local area network Mạng máy tính c c bộ

WAN Wide area network Mạng diện rộng

TCP Transmission Control

Protocol

Giao thức điều khiển truyền thông

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của thành phần trong hệ thống 18

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của đồng hồ đo của h ng ock ll 22

Bảng 3.1 Thiết bị trong phòng giám sát trung tâm 44

Bảng 3.2 Thiết bị hệ thống giám sát điện năng trên m t bằng 44

Bảng 1 Thời gian yêu cầu và phản hồi dữ liệu 66

Bảng 2 Ví d và giải thích dữ liệu ô nhớ 0280H đến 0297H 67

Bảng 3 Ví d và giải thích dữ liệu ô nhớ 0298H đến 02AFH 68

Bảng Ví d và giải thích dữ liệu ô nhớ 02B0H đến ô nhớ 02BFH 68

Bảng 5 Dữ liệu trong một fil gửi lên host 70

Bảng 6 Thông tin trả về khi yêu cầu đọc cấu hình thiết bị 71

Bảng 7 Thông số hoạt động của thiết bị 74

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Biểu đồ tỷ lệ điện năng tiêu th các khâu công nghệ 13

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống giám sát quản lý điện năng po r vi 16

Hình 2.2 Cấu trúc hệ thống Scada có tích hợp giám sát quản lý TBA 18

Hình 2.3 Giao diện phần mềm Po rVi 20

Hình 2.4 Giao diện phần mềm Po rLogic SCADA 21

Hình 2.5 Sơ đồ cấu trúc hệ thống quản lý điện năng của h ng ock ll 23

Hình 2.6 Đồ thị mô tả quá trình tiêu th năng lượng th o thời gian thực 25

Hình 2.7 Mô hình dự báo tình hình sử d ng năng lượng 26

Hình 2.8 Đồng hồ và sơ đồ cấu trúc hệ thống quản lý TBA h ng Si m ns 28

Hình 2.9 Giao diện đồ thị sóng hài và đồ thị giám sát tải 29

Hình 2.10 Giao diện cấu hình thiết bị đo và tổng hợp báo cáo 30

Hình 2.11 Công tơ đo lường đa năng vỏ phòng nổ 31

Hình 2.12 Máy trạm KJJ172 thu thập dữ liệu phòng nổ 31

Hình 2.13 Hệ thống giám sát quản lý điện năng KJ28 cho mỏ than 32

Hình 2.1 Truyền số liệu qua đường dây điện thoại 34

Hình 2.15 Truyền số liệu qua đường dây Int rn t 34

Hình 2.16 Truyền số liệu qua đường dây cáp quang 35

Hình 2.17 Truyền số liệu qua mạng không dây GP S 35

Hình 2.18 Sơ đồ khối Mast r truyền nhận số liệu qua đường dây điện lực 36

Hình 2.19 Sơ đồ khối Slav truyền nhật số liệu qua đường dây điện lực 36

Hình 3.1 Công nghệ kết nối hệ thống quản lý trạm biến áp 40

Hình 3.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống giám sát quản lý TBA m t bằng mỏ 42

Hình 3.3 Sơ đồ kết nối hệ thống trong phòng giám sát trung tâm 43

Hình 3.4 Đồng hồ đo lường đa năng 45

Hình 3.5 Bộ truyền tín hiệu GP S 45

Hình 3.6 Sơ đồ mô tả cơ chế xử lý dữ liệu thể hiện trên hình 46

Hình 3.7 Các bộ phận chính của Microsoft.NET fram ork 47

Hình 3.8 Giao diện Common Languag untim 48

Hình 3.9 Lựa chọn Winfrom 50

Hình 3.10 Cấu trúc cơ sở dữ liệu 51

Hình 3.11 Sơ đồ quản trị dữ liệu 52

Hình 3.12 Trang cơ sở dữ liệu 53

Hình 3.13 Lựa chọn khóa chính 57

Hình 3.1 àng buộc Uniqu 57

Hình 3.15 Tạo bảng mới và các trường nội dung trong bảng 58

Hình 3.16 Nhập dữ liệu vào bảng 58

Hình 3.17 Export dữ liệu 59

Hình 3.18 Chiến lược back up dữ liệu 62

Hình 1 Mô hình truyền dữ liệu trong hệ thống 63

Hình 2 Hình ảnh thực tế máy trạm và 2 cổng truyển thông 65

Hình 3 Thuật toán thực hiện yêu cầu và đợi trả lời dữ liệu 65

Hình Thời gian truyền nhận dữ liệu th o sơ đồ kết nối truyền thông dây (trên) 2 dây (dưới) 66

Hình 5 Thuật toán thực hiện gửi dữ liệu lên host 69

Hình 5.1 Toàn bộ linh kiện của modul GP S 76

Hình 5.2 Hình giắc DB15 (a) và DB9 (b) 79

Hình 5.3 Hình kết nối cổng DB15 tới modul GP S 79

Hình 5 Lắp sim vào modul 79

Hình 5.5 Lắp ant nna vào modul 80

Hình 5.6 Giao diện màn hình chính giám sát kết nối và quản lý các trang giao diện khác 83

Hình 5.7 Quản lý danh bạ trong modul GP S 83

Hình 5.8 Tự động m hóa gửi thông tin và hiển thị kết quả 84

Hình 5.9 Lưu đồ thuật toán gửi tin nhắn SMS bằng cách gửi và nhận chuỗi

dữ liệu qua cổng RS232 85Hình 5.10 Lưu đồ thuật toán thực hiện đọc tin nhắn SMS nhận được bằng cách đọc chuỗi dữ liệu qua cổng S232 87Hình 5.11 Gửi và quản lý tin nhắn thủ công 94

M Đ

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Các trạm biến áp trên m t bằng mỏ do yêu cầu cung cấp điện được đ t ngày càng tiến gần ph tải nên khoảng cách từ trạm về đơn vị quản lý ngày càng xa, vấn đề quản lý thông số tiêu th điện của trạm và tình hình cung cấp điện g p nhiều khó khăn Ngày nay do công nghệ viễn thông ngày càng phát triển, để nâng cao hiệu quả quản lý cũng như tăng năng suất thiết bị vấn đề xây dựng hệ thống quản lý giám sát trạm biến áp là rất cần thiết

Vấn đề đ t ra là cần nghiên cứu thiết kế hệ thống quản lý giảm sát Trạm biến áp m t bằng Mỏ phù hợp với xu thế hiện đại hóa hệ thống phân phối điện năng Mỏ trong điều kiện sử d ng điện năng tiết kiệm và hiệu quả,

do đó trong điều kiện năng lượng khan hiếm hiện nay vấn đề “Thiết kế hệ

thống quản lý giám sát trạm biến áp mặt bằng mỏ Công ty CP than Hà Lầm qua hệ thống GPRS” của đề tài là hết sức cấp thiết và hợp lý

2 M c ti u của đề tài:

Thiết kế hệ thống quản lý giám sát trạm biến áp m t bằng mỏ Công ty

CP than Hà Lầm phù hợp với xu thế sử d ng điện năng tiết kiệm và hiệu quả

Từ đó đưa ra khả năng ứng d ng cho các trạm biến áp của các ngành công nghiệp khác

3 Đối tượng và phạm vi nghi n cứu:

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống quản lý giám sát trạm trạm biến áp trên m t bằng mỏ

Phạm vi nghiên cứu: là hoạt động quản lý giám sát của Công ty CP than Hà Lầm đến các trạm biến áp đ t trên m t bằng mỏ Tìm hiều các hệ thống quản lý giám sát trạm biến áp đang có trên thế giới Xây dựng truyền thông giữa các thiết bị trong hệ thống

4 Nhiệm v nghi n cứu:

Nghiên cứu thực trạng công tác quản lý trạm biến áp đang được áp

d ng trên m t bằng mỏ đơn vị sản xuất than

Nghiên cứu tổng quan lý luận và thực tiễn hệ thống quản lý giám sát trạm biến áp trên thế giới đang áp d ng Lựa chọn phương thức kết nối, thiết

bị đo lường, thiết bị quản lý phù hợp

Đề xuất xây dựng hệ thống giám sát quản lý trạm biến áp phù hợp với môi trường khai thác của mỏ than tại Việt nam

5 Nội d ng nghi n cứu:

Nghiên cứu phân tích đánh giá các giải pháp quản lý giám sát trạm biến

áp và đề xuất lựa chọn giải phù hợp

Nghiên cứu đề xuất lựa chọn thiết bị ph c v cho hệ thống quản lý điện năng phù hợp với hệ thống GPRS

Nghiên cứu xây dựng phần mềm quản lý điện năng cho một trạm biến

áp Công ty CP than Hà Lầm

6 Phư ng ph p nghi n cứu:

Phương pháp tra cứu, tổng hợp tài liệu, số liệu, biên tập, lược dịch (trong trường hợp cần thiết) các tài liệu số liệu nhằm kế thừa các kết quả của các công trình nghiên cứu đ được triển khai, ph c v đánh giá thực trạng tình hình quản lý điện năng tại các mỏ than, các hệ thống quản lý điện năng của các h ng nổi tiếng trên thế giới

Phương pháp chuyên gia nghiên cứu, phân tích, thống kê, nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, xây dựng mô hình hóa kết nối hệ thống trong phòng thí nghiệm sau khi lựa chọn giải pháp

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Tiến hành đo đạc, phân tích, thu thập số liệu cài đ t phần mềm thử nghiệm tại hiện trường sản xuất Sử d ng các thiết bị đo kiểm chuyên d ng đánh giá so sánh độ chính xác của hệ thống

Phương pháp hội nghị khoa học nhằm thu nhận các ý kiến đóng góp của các chuyên gia, nhà quản lý, nhà khoa học trong việc chỉnh sửa, bổ sung và hoàn thiện các kết quả trung gian cũng như các kết quả, sản phẩm cuối cùng của đề tài

Để thực hiện đề tài được giao tôi đ tiến hành điều tra khảo sát, thu thập phân tích các số liệu nhằm đánh giá các chỉ tiêu cung cấp và sử d ng điện năng của các thiết bị, hiện trạng quản lý điện năng tại các mỏ than Nghiên cứu các hệ thống giám sát quản lý điện năng của một số h ng trên thế giới, các loại ngôn ngữ lập trình xây dựng phần mềm có thể áp d ng Trên cơ sở đó

đề ra giải pháp xây dựng hệ thống giám sát quản lý điện năng tự động nhằm nâng cao hiệu quả sử d ng và quản lý trạm biến áp trong các đơn vị sản xuất than

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài :

Ý nghĩa khoa học : Đề tài đ hệ thống hóa và góp phần làm sáng tỏ thêm các vấn đề liên quan đến hệ thống quản lý giám sát trạm biến áp đang được áp d ng trên thế giới, từ đó đưa ra được lựa chọn các thành phần của hệ thống quản lý giám sát trạm biến áp cũng như xây dựng được hệ thống tương thích với các điều kiện của trạm biến áp trong đơn vị sản xuất than tại Việt Nam

Ý nghĩa thực tiễn : Các kết quả nghiên cứu hệ thống giám sát quản lý trạm biến áp có ý nghĩa thực tiễn đối với Công ty CP than Hà Lầm và trên thực tế Công ty đ triển khai một hệ thống quán lý giám sát, sau một thời gian vận hành đ đ m lại hiệu quả cao cho công tác quản lý Từ hệ thống này có thể tiến hành nhân rộng cho không những chỉ các công ty hoạt động sản xuất than mà còn có thể nhân rộng áp d ng cho các đơn vị hoạt động công nghiệp khác trên m t bằng

TH C T NG C NG TÁC Q ẢN LÝ TR M BIẾN ÁP CHƯƠNG 1:

TRONG CÔNG TY CP THAN HÀ L M

1.1 T nh h nh ti u th điện tại C ng t than Hà L m [2][4]

Hàng năm điện năng tiêu th ph c v cho sản xuất của Công ty chiếm một tỷ trọng lớn trong giá thành sản phẩm, nhu cầu sử d ng điện của Công ty ngày càng gia tăng Điện năng tiêu th của Công ty năm 2011 là 19.575 28 kWh, suất tiêu th điện trên 1 tấn than năm 2011 của công ty là 11,23

Hình 1.1 Biểu đồ tỷ lệ điện năng tiêu thụ các khâu công nghệ

Trên biều đồ hình 1.1 cho thấy điện năng tiêu th của Công ty phần lớn

là ph c v cho sản xuất than chiếm 63,3 , điện năng cho sản xuất than lộ thiên chiếm 17,15 chủ yếu ph c v cho các thiết bị như các bơm nước moong, máy xúc và máy khoan Các khâu công nghệ còn lại như sàng tuyển,

cơ khí chiếm khoảng từ -8%

Qua khảo sát th o d i thấy thiết bị trong khâu sàng tuyển như hệ thống

băng tải đang vận hành non tải và không tải trong thời gian sản xuất, “hệ số

công suất cos thấp gây tổn thất n ng lượng”[3]

Tổn thất 4,35%

Sản xuất than 63,3%

Sàng tuyển

than

7,07%

Lộ thiên 17,15%

Cơ khí-Cơ điện 2,02%

Ph trợ 6,06%

Đối với khâu vận tải như băng tải, máng cào thì thường xuyên dừng/khởi động (70-80 lần/ca), thiết bị này thường xuyên chạy non tải, nguyên nhân:

- Nhiều băng tải, th o công suất thiết kế định mức của động cơ với chiều dài băng L=80m, nhưng do điều kiện thực tế đường lò chỉ dài có 0m nên người ta cắt ngắn chiều dài băng đi 0m nhưng vẫn giữ nguyên động cơ chạy với công suất P=Pđm gây ra tổn hao về công suất sử d ng lớn

- Khi khai thác các đoạn máng thường bị cắt ngắn dần th o diện khai thác khấu dật M t khác, điều kiện vận hành khó khăn đường lò vận chuyển gấp khúc khiến cho công suất tiêu th của động cơ máng cào khi chạy không tải tăng cao gây tổn thất điện năng lớn

Các máy móc và thiết bị trong các dây chuyền sản xuất của Công ty nhìn chung chưa thật đồng bộ, nhiều chủng loại khác nhau, được trang bị dần trong quá trình phát triển, mở rộng sản xuất dẫn đến hiệu suất sử d ng chưa được phát huy tối đa Đ c biệt hệ thống kiểm soát năng lượng chưa được trang bị gây khó khăn cho giám sát, quản lý tiêu th năng lượng

1.2 Hiện trạng c ng t c quản lý TBA tại c ng t CP than Hà L m [2][4]

Công tác quản lý điện năng vẫn còn mang tính thủ công (các thông số vận hành, đo lường của trạm được ghi chép th o d i bằng sổ sách), chưa đủ công tơ th o d i cho từng lộ, khu vực sản xuất dẫn đến khó khăn trong kiểm soát tình hình tiêu th năng lượng

Một số thiết bị điện (máy công c , sàng tuyển ) làm việc chưa được kiểm soát ch t chẽ th o d i số giờ làm việc, dẫn đến quá trình bảo dưỡng của các thiết bị đó chưa được đúng định kỳ làm tổn thất một phần điện năng do

ma sát cơ khí và ảnh hưởng sản xuất khi xảy ra sự cố

Nhu cầu về sử d ng năng lượng của các hộ khai thác than ngày càng tăng do sản xuất ngày càng xuống sâu, điều kiện sản xuất ngày càng khắc

nghiệt Với m c tiêu giảm điện năng tiêu th trong khâu sản xuất thì việc ứng

d ng giải pháp kỹ thuật tiên tiến quản lý điện năng là rất cần thiết nhằm quản

lý các ph tải điện để kịp thời san tải hợp lý vào các giờ cao điểm thấp điểm

để giảm chi phí tiền điện, góp phần tiết kiệm điện trong sản xuất, tăng tuổi thọ thiết bị, nâng hệ số cos của mạng điện cung cấp

NGHIÊN CỨU CÁC HỆ THỐNG QUẢN LÝ GIÁM SÁT CHƯƠNG 2:

TR M BIẾN ÁP TRÊN THẾ GIỚI & L A CHỌN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG

2.1 Nghi n cứu một số hệ thống quản lý điện năng tr n thế giới

Các nước công nghiệp trên thế giới đ áp d ng hệ thống quản lý giám sát trạm biến áp cho các đơn vị sản xuất từ khá lâu Tuy nhiên để đưa hệ thống quản lý điện năng vào áp d ng phù hợp với điều kiện của Việt Nam đ c biệt là những môi trường khắc nghiệt như mỏ Việt Nam thì g p rất nhiều khó khăn Chính vì vậy tác giả thực hiện đề tài đ tiến hành nghiên cứu công nghệ của các nước để áp d ng xây dựng một hệ thống quản lý điện năng phù hợp với điều kiện của Việt Nam

2.1.1 Hệ thống giám sát, quản lý TBA của hãng Schneider – Pháp[4][5].

Schn id r là một trong những h ng lớn về tích hợp hệ thống và thiết bị điều khiển trên thế giới Hiện h ng đang cung cấp 03 loại hình hệ thống giám sát quản lý TBA cho các đơn vị sản xuất, các nhà máy như: Po r logic PowerView, Power logic ION Enterprise, Power logic Scada

2.1.1.1 ấu trúc hệ thống

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống giám sát quản lý điện năng power view

Hệ thống giám sát quản lý TBA của h ng Schn id r trong hình 2.1 bao gồm các đồng hồ PM, các bộ vào ra phân tán I/ , bộ chuyển đổi Modbus/quang Ethernet/quang, gat ay, cáp truyền tín hiệu cho hệ thống

Po r logic Po rVi và Po r logic I N Ent rpris Đối với Po r logic Scada hệ thống tích hợp thêm các bộ điều khiển lập trình PLC, các I/ điều khiển từ xa, các bộ đếm thời gian

Thi t đo lường: Hệ thống sử d ng các loại đồng hồ PM (PM600,

PM700, PM750) của h ng, đồng hồ cho phép đo các thông số điện năng: P,

U, I, cos, S, Q, f, sóng hài với độ chính xác cao, sai số 0,5 , có các chức năng truyền thông, cho phép trao đổi dữ liệu tới các đồng hồ khác và truyền

về hệ thống trung tâm Ngoài ra tại trạm 35/6 kV hệ thống còn dùng các bộ vào ra phân tán (distribut d I/ ) cho phép th o d i các trạng thái đóng mở của máy cắt, các lỗi của hệ thống điện, máy biến áp (quá dòng, quá áp, quá nhiệt ) Các đồng hồ và các bộ vào ra phân tán sẽ được nối mạng về máy tính tại trung tâm điều khiển, thực hiện việc giám sát, th o d i quản lý từ xa cũng như thực hiện lưu trữ dữ liệu, thực hiện báo cáo tổng hợp, phân tích Chuẩn truyền thông sử d ng trong hệ thống là giao thức Modbus S- 22, khi nối đến trung tâm điều khiển hệ thống sử d ng bộ chuyển đổi Modbus/Eth rn t

để kết nối hệ thống vào mạng Eth rn t/Lan nhằm m c đích cho người quản lý truy cập linh hoạt hơn (qua LAN/WAN, Int rn t, Wifi ) và tận d ng các chức năng (Email, SMS ) Để đảm bảo cho truyền dữ liệu từ trạm biến áp đến phòng quản lý trung tâm với khoảng cách xa hệ thống sử d ng đường cáp quang để đảm bảo chất lượng truyền thông Ở đây hệ thống sử d ng 2 bộ chuyển đổi S 22/quang Máy tính trung tâm sẽ được cài phần mềm quản lý chuyên d ng về quản lý TBA Po r logic Po rVi ho c Po r logic I N Enterprise

Bàn điều khiển t p trung: Được đ t tại phòng quản lý điện năng Bao

gồm 01 máy tính công nghiệp và các thiết bị ph trợ làm nhiệm v thu thập

dữ liệu từ các bộ đo đa năng, phân tích dữ liệu, lập báo cáo Thông số kỹ thuật các thiết bị trong hệ thống giám sát quản lý điện năng của h ng Schn id r được mô tả như trong bảng 2.1

Hình 2.2 Cấu trúc hệ thống Scada có tích hợp giám sát quản lý TBA Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của thành phần trong hệ thống

Đồng hồ số PM 750

Đồng hồ số PM

750 Sản xuất:

Schneider

Kiểu: PM 750, màn hình LCD 96x96 Kết nối: S-422 Đo: P,U,I,cosφ,S, Q,f, sóng hài, cảnh báo

Máy chủ S rv r

Hiển thị toàn

bộ thông tin của hệ thống giám sát

Pentium 4 2.0 GHz, Ram 1 Ghz

Ổ cứng: 0 Ghz CD-RW :52 X

th o quyết định của người sử d ng

Các gói phần mềm Po rLogic được cung cấp tùy th o quy mô sử d ng, cấu trúc hệ thống c thể gồm 2 gói phần mềm sau:

a) Phần mềm PowerLogic PowerView:

Cung cấp giải pháp giám sát năng lượng cho các ứng d ng nhỏ và trung bình, giám sát chi phí hiệu quả, dễ sử d ng Phần mềm có các tính năng như sau:

Hình 2.3 Giao diện phần mềm PowerView

Giám sát thời gian thực: Hiển thị thời gian thực cho thấy dữ liệu từ các

thiết bị giám sát các điểm phân phối quan trọng trong hệ thống điện Các tham

số đượcđo đạc và giám sát liên t c bao gồm dòng điện, điện áp, nhu cầu công suất, dòng điện nhu cầu và sóng hài (THD)

Báo cáo: Kết quả đo lường, phân tích và so sánh, xu hướng sử d ng

năng lượng, th o giờ/ ngày/tháng/năm Xuất báo cáo dưới dạng Exc l

Quản lý d liệu:Sao lưu, ph c hồi, tìm kiếm dữ liệu quá khứ bằng

Microsoft SQL

b) Phần mềm PowerLogic Scada:

Giải pháp giám sát năng lượng và điều khiển với độ tin cậy cao và hiệu suất tốt nhất, giúp giảm thiểu nguy cơ tổn thất năng lượng, tăng hiệu quả mạng lưới phân phối điện rộng khắp Phần mềm hệ thống có các tính năng sau:

Thu th p d liệu à tích hợp điều khiển: Tích hợp các thiết bị phân phối

điện với PLC, TUs, SEPAM và các thiết bị điều khiển thông minh khác Cho phép truy cập vào dữ liệu đo đạc, điều khiển rơl bảo vệ và khai báo từ

xa Tích hợp với hệ thống quản lý TBA và các hệ thống tự động hóa khác thông qua Modbus TCP / IP

Giám sát thời gian thực: Phần mềm hiển thị th o thời gian thực các giá

trị đo lường năng lượng, xu hướng lịch sử và các bản ghi dữ liệu, điều kiện báo động, tình trạng thiết bị (on / off, nhiệt độ, áp suất), điều khiển khởi động

ảnh áo à sự kiện: Po r logic scada cho phép có các cảnh báo có

tốc độ nhanh và chính xác nhất Dễ dàng cấu hình để lựa chọn các loại cảnh báo

Phân tích:Đưa ra xu hướng năng lượng tiêu th và phân tích các thông

số đo được dưới dạng đồ thị, cho phép các nhà khai thác dễ nhận ra mô hình

có thể dẫn đến ảnh hưởng xấu cho hệ thống Hiển thị phần nghìn giây, chính xác lịch sử báo động và xu hướng để giúp xác định trình tự các sự kiện hay

phân tích nguyên nhân gốc rễ

Quản lý d liệu: Sao lưu, ph c hồi, tìm kiếm dữ liệu bằng Microsoft

- Bàn điều khiển t p trung: Được đ t tại phòng quản lý TBA Bao gồm

01 máy tính công nghiệp và các thiết bị ph trợ làm nhiệm v thu thập dữ liệu

từ các bộ đo đa năng, phân tích dữ liệu lập báo cáo

- ác ộ đo đa n ng: Hệ thống sử d ng các đồng hồ số PM3000,

PM1000 của h ng ock ll được đ t tại các trạm biến áp, các phân xưởng để

đo, thu thập các tham số điện năng, các số liệu này được truyền về máy tính trung tâm đ t tại phòng quản lý TBA Đồng hồ PM cho phép đo các thông số điện năng: P, U, I, cosφ, S, Q, f, sóng hài với độ chính xác cao, sai số 0,5 Đồng hồ PM còn có các chức năng truyền thông, cho phép trao đổi dữ liệu tới các đồng hồ khác và truyền về hệ thống trung tâm Hệ thống cáp truyền dẫn

sử d ng cáp quang và cáp xoắn c p dùng để kết nối các bộ đo đa năng với máy tính trung tâm Kiểu giao tiếp: Hệ thống giao tiếp bằng chuẩn truyền thông S 22, giao tiếp Modbus TU/TCP, giao tiếp Eth rn t/IP Máy tính trung tâm sẽ được cài phần mềm quản lý chuyên d ng về quản lý TBA SEn rgy M trix Sơ đồ cấu trúc mạng hệ thống giám sát và quản lý điện năng h ng ock ll được minh họa trên hình 2.5 và thông số kỹ thuật của

- Năng lượng tiêu th

- Cài đ t bảo vệ

- Đo lường điện năng th o thời gian (cao điểm, bình thường, thấp điểm)

Đo lường các thông số điện:

- Dòng, áp, tần số, cosφ, sóng hài

- Năng lượng tiêu th

- Cài đ t bảo vệ

- - Đo lường điện năng th o

thời gian (cao điểm, bình thường, thấp điểm)

Phần mềm SEn rgy M trix giám sát thông tin về năng lượng dựa trên

công c trình duyệt W b Các dữ liệu thu thập từ các thiết bị đo đa năng được chuyển qua các thiết trung gian, qua hệ thống máy chủ S rv r, hiển thị dữ liệu trên nền tảng W b trực tuyến Bộ phần mềm SEn rgy M trix kết hợp truyền thông dữ liệu, các ứng d ng S rv r-cli nt, và nền tảng công nghệ b cao cấp Microsoft.N t nhằm cung cấp cho người sử d ng giải pháp quản lý TBA đầy

đủ và tối ưu

Hình 2.5 S đồ cấu trúc hệ thống quản lý điện năng của hãng Rockwell

Phần mềm SEn rgy M trix nắm bắt, phân tích, lưu trữ và chia sẻ dữ liệu năng lượng trong nội bộ doanh nghiệp, nhà máy, khu sản xuất Sử d ng nền tảng kiến trúc W b, thông tin năng lượng của doanh nghiệp có sẵn trên

mạng LAN hay WAN của công ty, hiển thị cho l nh đạo sự hiểu biết cần thiết

để tối ưu hóa mức tiêu th năng lượng cho toàn doanh nghiệp Kết quả là giảm chi phi năng lượng, cải thiện, nâng cao năng suất

Phần mềm RSEnergy Metrix giúp người quản lý giải quyết những vấn

đề về những thách thức năng lượng ngày càng phát triển Hệ thống có các tính năng như sau:

- Chỉ ra tương quan chi phí tiêu hao nănglượng và chi phi sản xuất

- Cung cấp kế toán chi phí chính xác dựa trên mức tiêu th

- Xuất báo cáo năng lượng và biểu đồ tiêu th cho quá trình sản xuất, cho phòng ban, phân xưởng hay toàn doanh nghiệp

- Tối ưu cung ứng năng lượng và đàm phán với mức giá tốt hơn

- a quyết định công suất điện

- Tránh đột xuất tắt máy

- Cung ứng và phân tích thông tin năng lượng với vốn đầu tư tối thiểu

- Khả năng mở rộng thông các gói phần mềm tùy chọn

- Đưa ra mô hình sử d ng năng lượng và xác định tường minh các cơ hội tiết kiệm chi phí

- Các modul chính của hệ thống:

RSEnergyMetrix Manager:Quản lý dư liệu gốc, báo cáo, biểu đồ và gói

thanh toán hóa đơn Quản lý dựa trên ứng d ng máy chủ công nghệ W b chạy trên nền Windo 2000 S rv r Trình duyện IE được sử d ng để truy cập và cấu hình SEn rgy M trix Manag r

RSEnergyMetrix RT (RealTime): Thông tin liên lạc thời gian thực, cấu

hình và hiển thị dữ liệu dạng gói

RSEnergyMetrix ReportsPlus :Tạo báo cáo tùy chỉnh dựa trên báo cáo

tiêu chuẩn bao gồm các tùy chỉnh, báo cáo kịch bản điều khiển đa m c đích

RSEnergyMetrix ChartsPlus: Tạo khả năng vẽ biểu đồ tùy biến dựa

trên bảng biểu th o tiêu chuẩn bao gồm với trình Manag r

Khả năng kết nối qua SLink Classic : S-232, RS-422, Ethernet, DeviceNet, cáp quang và modem

ấu h nh: Cấu hình các nguồn dữ liệu do người dùng khai báo Cấu

hình linh hoạt cho phép đ t tên thiết bị, tên tác giả, tạo tác giả ph , chia sẻ đồng hồ giữa các tác giả để phân bổ chi phí Cho phép thiết lập và thay đổi giá trị cấu hình máy đo từ xa Bảo vệ mật khẩu đa cấp và đ c quyền

Hình 2.6 Đồ thị mô tả quá trình tiêu thụ năng lượng theo thời gian thực

RSEnergy Metrix Monitor and Analysis: công c giám sát và phân tích

cung cấp cơ sở dữ liệu đầy đủ, gồm công c phân bổ chi phí, phân tích chi tiết hóa đơn.Bao gồm:

- Đăng nhập, quyền x m dữ liệu thời gian thực, chất lượng điện năng, chi phí

- Tạo đồ thị, biểu đô báo cáo lịch sử

- Quan sát xu hướng của đồng hồ và tác giả, lưa trữ dữ liệu dạng bảng cho phép xử lý, phân tích sau này

- Thiết lập đường cơ sở tiêu th

- Tạo và in chi phí hàng ngày ho c hàng tháng, xuất hóa đơn bằng đồng

hồ, tác giả kinh doanh, phòng ban, trang Web

- Tạo ngân sách sử d ng năng lượng và dự báo

- In và lưu trữ tất cả các biểu đồ

RSEnergy Metrix Power quality analysis: Cung cấp công c phân tích

chất lượng điện năng, gồm:

- Dạng sóng chồng xác định mối tương quan pha – pha

- Hiển thị sóng hài THD, hệ số K, tạo biểu đồ công suất v cto

- Xuất biểu đồ và báo cáo chất lượng điện năng

RSEnergy Metrix Alarming: Cung cấp công c cảnh báo được kích hoạt

bởi sự bất thường của hệ thống, sự kiện liên quan đến chất lượng điện năng hay phản hồi/đáp ứng với điều kiện người vận hành tự định nghĩa cảnh báo.Chế độ báo động qua mail, tin nhắn SMS

Hình 2.7 Mô hình dự báo tình hình sử dụng năng lượng

2.1.3 Hệ thống giám sát, quản lý TBA của hãng Siemens - Đức [4][5]

2.1.3.1 ấu trúc hệ thống

Hệ thống giám sát quản lý điện năng của h ng Si m ns gồm các thành phần sau:

Bàn điều khiển t p trung: Được đ t tại phòng quản lý TBA Bao gồm 01

máy tính công nghiệp và các thiết bị ph trợ làm nhiệm v thu thập dữ liệu từ các bộ đo đa năng, phân tích dữ liệu lập báo cáo

ác ộ đo đa n ng: Hệ thống sử d ng các đồng hồ số S ntron PAC 3200

của h ng Si m ns được đ t tại các trạm biến áp, các phân xưởng để đo, thu thập các tham số điện năng, các số liệu này được truyền về máy tính trung tâm đ t tại phòng quản lý TBA

Th ng số kỹ thuật chính của Đồng hồ Sentron PAC3200:

 Cấp chính xác: kW class 1 , kVA class 1%, kVAr class 3%

 Đo lường và hiển thị 30 đại lượng điện (U, I, P, Q, Pf, F )

 Nguồn cấp 110 2 0V AC +/ 10 Fr qu ncy 50/60Hz, 110 250V

DC +/ 10%

 Cổng giao tiếp S 22 với chuẩn Modbus TU

 Đồng hồ còn có các chức năng truyền thông, cho phép trao đổi dữ liệu tới các đồng hồ khác và truyền về hệ thống trung tâm Cáp truyền dẫn

sử d ng cáp quang và cáp xoắn c p dùng để kết nối các bộ đo đa năng với máy tính trung tâm

- Ph n mềm quản lý: Phần mềm quản lý TBA SENTRON

powermanager

- Sơ đồ hệ thống:Sơ đồ cấu trúc mạng hệ thống giám sát và quản lý điện

năng của h ng Si m ns thể hiện trên hình 2.8

Hình 2.8 Đồng hồ và s đồ cấu trúc hệ thống quản lý TBA hãng Siemens

2.1.3.2 Ph n mềm hệ thống

Phần mềm quản lý TBA S ntron Po rmanag r ứng d ng cho lĩnh vực quản lý TBA công nghiệp và cơ sở hạ tầng S ntron Po rmanag r cung cấp nhiều biểu mẫu báo cáo, các phương án quản lý TBA, các cấu hình tích hợp

và trạm đo lường ảo nhằm tính toán biệu đồ ph tải đ c thù cho từng loại doanh nghiệp cũng như cải thiện quy mô hệ thống

S ntron Po rmanag r với chức năng giám sát và điều khiển ph tải được sử d ng để ấn định mức giới hạn tiêu th năng lượng trong thời gian nhất định Nếu phát hiện tiêu th năng lượng vượt mức giới hạn, hệ thống xuất ra các cảnh báo và cho phép thực hiện thao tác đóng cắt thiết bị từ xa

Khi kết nối với các điện kế đa chức năng và thiết bị đóng cắt có tích hợp truyền thông Modbus (TCP hoăc TU), hệ thống SCADA/Quản lý TBA giám sát và lưu trữ các đại lượng điện như dòng, áp, công suất, điện năng tiêu

th và tần số Ngoài ra các thiết bị đo khác có truyền thông Modbus đều có thể kết nối vào hệ thống này

Ở chế độ đồ họa, giá trị trung bình của các giá trị đo lường được hiển thị thay đổi th o thời gian, nhiều biểu đồ ph tải khác cho từng dây chuyền sản xuất hoăc của các hộ tiêu th điện khác có thể so sánh với nhau Màn hình hiển thị cũng chỉ ra các sự cố đ xảy ra (nếu có) và cho phép lập trình các phương án đối phó với các sự cố này Các báo cáo thực hiện xuất ra nhờ vào các biễu mẫu lập sẵn và người sử d ng có thể thiết kế tùy ý các biểu mẫu này

Phần mềm quản lý TBA có khả năng mở rộng từ một hệ thống đơn giản với 10 thiết bị đo cho đến một giải pháp phức tạp lên đến 1000 thiết bị đo bao gồm cả hệ thống kết nối kiểu cầu trúc phân tán

SENT ON powermanager cung cấp c c chức năng sau:

 Thu thập dữ liệu, lưu trữ thường xuyên dữ liệu được thu thập th o thời gian Các dữ liệu này cung cấp bởi các thiết bị đo và thiết bị đóng cắt

có tích hợp truyền thông Modbus hình 2.9

Hình 2.9 Giao diện đồ thị sóng hài và đồ thị giám sát tải

 Nhận dạng các tải đỉnh và tiềm năng tiết kiệm năng lượng

 Đánh giá hộ tiêu th điện dựa vào các báo cáo, giám sát ph tải

 Hệ thống cảnh báo

 Quản trị người sử d ng

 Báo cáo phân bổ chi phí nội bộ doanh nghiệp

 Lựa chọn truy cập thông qua W b

Hình 2.10 Giao diện cấu hình thiết bị đo và tổng hợp báo cáo

2.1.4 Hệ thống giám sát, quản lý TBA cho hộ khai thác than KJ284 - Trung Quốc [4][5]

Hệ thống giám sát điện năng KJ28 giám sát thời gian thực, kiểm soát

và chuẩn đoán lỗi lưới điện, quản lý các điều kiện phân phối thiết bị hoạt động trên m t đất 35kV bao gồm trạm biến áp, trạm biến áp trung tâm và trạm biến áp khu vực khai thác mỏ Hệ thống ứng d ng mạng máy tính truyền thông công nghê tiên tiến nhằm m c đích kiểm soát, th o d i, đo lường, bảo vệ các thiết bị trong mạng lưới điện mỏ Độ ổn định hệ thống điện

và độ tin cậy được cải thiện đáng kể, và hiệu quả trong việc giảm sự cố mất điện đột xuất không có trong kế hoạch sản xuất Các thiết bị trong hệ thống đều có kết cấu vỏ phòng nổ, an toàn tia lửa th o tiêu chuẩn quy phạm khai thác than

2.1.4.1 ấu trúc hệ thống

Hệ thống giám sát điện năng trong mỏ than KJ28 bao gồm các thiết bị chính sau:

- Thiết bị đo đa năng có vỏ phòng nổ: Đo lường các thông số về điện,

truyền thông chuẩn S-422

Hình 2.11 Công t đo lường đa năng vỏ phòng nổ

- Bộ m trạm chính KJJ172: thu thập dữ liệu có vỏ phòng nổ tiêu

chuẩn Exd ib , an toàn trong môi trường khí nổ Cho phép chuyển đổi giao diện truyền thông S- 22, tích hợp chuẩn Eth rn t vòng ing có chức năng

Cung cấp truyền thông RS422

Hình 2.12 Máy trạm KJJ172 thu thập dữ liệu phòng nổ

C c chỉ số kỹ thuật chính của hệ thống gi m s t điện năng trong

- Khoảng cách truyền thông: Từ trạm trung gian đến trạm trung tâm 10km (mạng Eth rn t công nghiệp cho phép khoảng cách đạt được 0kM) Trạm ph 5km

- Tốc độ truyền thông: Từ 1200bps đến 2 00 bps (Mạng Eth rn t công nghiệp cho phép tối đa lên đến 100Mbps)

2.1.4.2 Ph n mềm hệ thống

- Phần mềm hệ thống giám sát thời gian thực các thông số hiện hành, trình tự vận hành hiện tại, hệ số công suất, điện năng điểm chuyển đổi trạng thái đóng/mở, giám sát dòng quá tải, ngắn mạch, mất pha, sự cố rò điện, điện trở cách điện và chuẩn đoán lỗi khác

Hình 2.13 Hệ thống giám sát quản lý điện năng KJ284 cho mỏ than

- Hệ thống bao gồm linh hoạt cả hai giao tiếp nối tiếp S- 22 vàchuẩn kết nối công nghiệp mạng vòng Eth rn t Hệ thống truyền thông đồng thời bus multi-master

- Chế độ cấu hình phần mềm trạm giám sát trung tâm: Giao diện thân thiện, mạnh mẽ, có khả năng thích ứng với nhu cầu thường xuyên thay đổi đường dây trạm biến áp trong mỏ Thông qua mạng Int rn t, có thể thay đổi

từ xa sơ đồ cấu trúc của hệ thống

- Giám sát, điều khiển không những trang thiết bị trên trạm biến áp 35kV, mà còn th o d i chế độ vận hành của các loại thiết bị nói chung và các thiết bị trong trạm biến áp phòng nổ dưới

- Tích hợp hệ thống giám sát bằng Vid o công nghiệp có thể thể th o

d i trực tiếp các vị trí trạm biến áptrên màn hình

- Có khả năng tích hợp với hệ thống KJ90NB (hệ thống giám sát tự động quá trình khai thác mỏ than )

- Với khả năng duyệt b, và trực tuyến tất cả các người dùng có thể sử

d ng trong phạm vị hoạt động của hệ thống giám sát trực tuyến, cho phép truy vấnthông tin của tất cả các loại dữ liệu

- Đối với thiết bị hoạt động đ quá hạn sử d ng, cho phép chuyển đổi tổng thể để nâng cấp giải pháp, giám sát an toàn mỏ của lưới điện, nhưng cũng để tiết kiệm tiền, có lợi ích x hội và kinh tế

2.2 Nghi n cứu một số c ng nghệ kết nối hệ thống quản lý TBA

Kết nối các thiết bị trong hệ thống quản lý trạm biến áp phải sử d ng thống nhất một số phương thức truyền thống, trong đó phải đảm bảo tính tương thích của thiết bị và tính phù hợp với hệ thống và điều kiện thực tế Từ những mô hình hệ thống quản lý trạm biến áp trên ta giả tìm được một số phương thức truyền thông được áp d ng như sau:

2.2.1 Truyền số liệu qua đường dây điện thoại [4][5]

Với công nghệ truyền thông qua đường điện thoại này có những ưu điểm như không giới hạn khoảng cách, kết nối rễ ràng, chi phí lắp đ t ít Tuy nhiên nơi thu thập và nơi quản l‎ý số liệu phải có đầu thuê bao điện thoại đường dài ho c điện thoại nội bộ và mất cước phí bưu điện (nếu sử d ng đường dây điện thoại thuê bao).Phương pháp phù hợp với truyền số liệu có

khoảng cách xa th o thời gian định kỳ(hàng ngày, hàng tháng, ).Sơ đồ khối kết nối thể hiện trên hình 2.14

Hình 2.14 Truyền số liệu qua đường dây điện thoại 2.2.2 Truyền số liệu qua đường dây Internet [4][5]

Với công nghệ truyền thông qua đường int rn t sẽ không giới hạn khoảng cách, kết nối rễ ràng, chi phí lắp đ t ít Tuy nhiên ph thuộc vào mạng internet, nơi thu thập và nơi quản l ‎ý số liệu phải có kết nối Int rn t

Phương pháp phù hợp với truyền số liệu có khoảng cách xa, yêu cầu dữ liệu trực tuyến Sơ đồ khối kết nối như hình 2.15

Hình 2.15 Truyền số liệu qua đường dây Internet

2.2.3 Truyền số liệu qua đường dây cáp quang [4][5]

Truyền qua đường cáp quang có những ưu nhược điểm như sau:

- Khoảng cách kết nối từ vài cây số đến vài tr c cây số, kết nối dễ dàng, tốc độ truyền số liệu cao, ổn định và ít bị ảnh hưởng của sét

Bộ thu

thập số

liệu

Modem internet

Modem internet

Phần mềm quản lý số liệu trên Máy tính

DIs

AIs

Mạng Internet Phần mềm

quản lý và truyền số liệu trên Máy tính

Bộ thu thập và

truyền số

liệu

Phần mềm quản lý số liệu trên Máy tính

DIs

AIs

Tổng đài điện thoại

RS485

- Yêu cầu xây dựng đường cáp quang nối giữa 2 điểm truyền số liệu, do

đó chi phí lắt đ t cao hơn các phương pháp khác

Hình 2.16 Truyền số liệu qua đường dây cáp quang 2.2.4 Truyền số liệu qua mạng không dây GPRS [4][5]

Công nghệ truyền thông qua mạng không dây GPRS/GSM với ưu điểm nổi trội: linh hoạt cao, có tính chất tương tác cao, thuận lợi cho việc hình thành hệ thống mở, giá thành hạ đang được nghiên cứu và ứng d ng trong nhiều lĩnh vực

Sơ đồ khối mô tả đơn giản cách thức truyền số liệu qua đường GP S thể hiện trên hình 2.17

Hình 2.17 Truyền số liệu qua mạng không dây GPRS

- Yêu cầu nơi thu thập và nơi quản lý số liệu phải có kết nối GP S

- Phương pháp này phù hợp với truyền số liệu có khoảng cách xa về địa

lý, tại những nơi hiểm trở, hẻo lánh Chi phí lắp đ t cao, giá thành cao

Bộ thu

thập số

liệu

Bộ chuyển đổi quang/điện, điện/quang

Phần mềm quản lý số liệu trên Máy tính

DIs

AIs

Bộ chuyển đổi

quang/điện, điện/quang Đường

Modem GPRS

Phần mềm quản lý số liệu trên Máy tính

DIs

AIs

2.2.5 Truyền số liệu qua đường dây điện lực [4][5]

Giao tiếp với PC

Tín hiệu vào ra

Hồng ngoại Khối điều khiển 1

Bộ phát m và chuyển mức tín hiệu Khối trộn Khuếch đại công suất Biến áp cách ly Mạch giao tiếp

Dao động tạo sóng mang

Hiển thị báo hiệu Giải m 1

Khuếch đại tín hiệu và tách sóng mang

Sừa dạng xung và phối hợp trở kháng Biến áp cách ly Mạch giao tiếp Môi trường truyền (mạng lưới điện 380VAC/50Hz)

Hình 2.18 S đồ khối Master truyền nhận số liệu qua đường dây điện lực

Giao tiếp với thiết

bị điện Khối điều khiển 2

Bộ phát m và chuyển mức tín hiệu Khối trộn Khuếch đại công suất Biến áp cách ly

Mạch giao tiếp Dao

động tạo sóng mang

Giải m 2

Khuếch đại tín hiệu và tách sóng mang

Sừa dạng xung và phối hợp trở kháng Biến áp cách ly Mạch giao tiếp Môi trường truyền (mạng lưới điện 380VAC/50Hz)

Hình 2.19 S đồ khối Slave truyền nhật số liệu qua đường dây điện lực

Tín hiệu cần truyền được m hóa và qua bộ khuếch đại đưa trực tiếp lên đường điện lực thông qua bộ Mast r Các thiết bị điện thông qua bộ giải m lấy thông tin về và gửi dữ liệu lên máy tính thông qua bộ Slav

Thực tế đường dây điện lực là một môi trường truyền thông rất nhạy cảm, các đ c tính của kênh thay đổi th o thời gian tuỳ thuộc vào tải và vị trí,

mọi hệ thống truyền thông luôn cố gắng để đạt được phối hợp trở kháng tốt Một số trở kháng không phối hợp khác có thể xuất hiện trên đường dây điện lực (ví d do các hộp cáp không phối hợp trở kháng với cáp), và vì vậy suy giảm tín hiệu càng lớn hơn Một tham số quan trọng để đánh giá hiệu năng của hệ thống truyền thông đó là SN (công suất thu được /công suất nhiễu) Cho đến nay các đ c tính c thể của kênh vẫn là những vấn đề được nghiên cứu nhằm đưa ra các giải pháp xử lý hiệu quả

Trên cơ sở công nghệ truyền tín hiệu trên đường dây điện lực trong và ngoài nước cho thấy khi truyền tín hiệu trên đường dây điện lực, đường dây giống như một ant n lớn nhận các nhiễu và phát xạ tín hiệu và khi tín hiệu được truyền từ máy phát đến máy thu, công suất tín hiệu sẽ bị suy hao, nếu suy hao quá lớn thì công suất thu sẽ rất nhỏ và máy thu không tách ra được Những giải pháp khắc ph c được đưa ra như là sử d ng các bộ lọc ch n tín hiệu truyền thông hay sử d ng các bộ l p đ t tại các hộp cáp để tăng chiều dài truyền thông

Hiện tại công nghệ truyền dữ liệu trên đường dây điện lực PLC (Po r Lin Communication) đang được ứng d ng rộng r i tại nhiều nước trên thế giới và ở nhiều lĩnh vực khác nhau như: Hệ thống giám sát và điều khiển, SCADA, hệ thống đo đếm điện năng từ xa, dịch v int rn t trên PLC, Hom Automation

Ưu điểm:

- Thiết bị được kết nối truyền thông qua nguồn cung cấp cho thiết bị

- Không cần duy tu sửa chữa hệ thống cáp truyền thông

Nhược điểm:

- Khó có khả năng ứng d ng đối với lưới điện áp cao do sử d ng biến

áp cách ly

- Do lắp cùng trên đường điện lực nên việc lọc nhiễu và xử lý nhiễu có nhiều phức tạp và bị ảnh hưởng của sét

- Phương pháp này chỉ thích hợp với thiết bị phát và nhận nằm trên cùng một cấp điện áp

- Khoảng cách truyền thông không xa, khoảng cách này ph thuộc vào công suất phát thiết bị thu nhận, khoảng cách thông thường đạt khoảng 500m-2000m

2.3 Kết luận [4]

Ưu điểm: - Hệ thống quản lý và giám sát điện năng của các h ng trên

đồng bộ hóa từ cấp đo lường, thu thập dữ liệu đến cấp quản lý giám sát,điều này giúp cho hệ thống vận hành tin cậy, an toàn cao, quản lý và sử d ng năng lượng hợp lý

Nhược điểm: - Do hệ thống sử d ng đồng bộ hóa thiết bị nên giá thành

đầu tư cao, khi xảy ra sự cố, cần thay thế thiết bị thì hệ thống chỉ hoạt động với thiết bị cùng h ng Hạn chế chức năng người vận hành tự mở rộng, nâng cấp do hệ thống có tính bảo mật cao

- Giao diện tiếng nước ngoài gây khó khăn cho người vận hành

- Một số thiết bị đo lường không phù hợp với môi trường đ c thù trong

mỏ (b i bẩn, nhiệt độ, độ ẩm cao, đảm bảo an toàn tia lửa, phải được qua kiểm định phòng nổ) Trong các hệ thống nêu trên chỉ có hệ thống giám sát năng lượng KJ28 của Trung Quốc có các thiết bị đảm bảo tiêu chuẩn phòng

nổ, tuy nhiên hệ thống yêu cầu tính đồng bộ hóa cao, giao diện tiếng Trung rất khó theo dõi

- Các thiết bị trong những hệ thống đồng bộ nàykhông chịu được sự dao động điện áp lớn và liện t c trong điều kiện mỏ Điều này sẽ gây sai số lớn ho c cháy hỏng thiết bị