Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp và giải pháp điều khiển xa cho trạm biến áp 110kv sông gianh

Tự động hóa trạm biến áp theo giao thức IEC 61850 là xu thế tất yếu hiện nay và cũng là yêu cầu của ngành điện đối với các trạm biến áp truyền tải điện. Hiện nay, trong hệ thống điện Việt Nam nói chung cũng như hệ thống điện khu vực miền Trung và Tây Nguyên nói riêng đang tồn tại rất nhiều trạm biến áp truyền tải điện điều khiển truyền thống với nhiều chủng loại thiết bị cũ và nhiều giao thức truyền thông khác nhau. Để nâng cấp các trạm biến áp này thành trạm biến áp tự động hóa với tiêu chí sử dụng các thiết bị hiện có cần phải có các giải pháp phù hợp với chi phí chấp nhận được trong điều kiện Việt Nam.

Đối với trạm 110 kV Sông Gianh việc chuyển từ trạm vận hành theo kiểu truyền thống thành trạm biến áp điều khiển xa là hoàn toàn hợp lý, phù hợp với yêu cầu phát triển của Tập đoàn Điện lực Việt Nam trong việc xây dựng lưới điện thông minh. Để chuyển trạm này thành không người trực cần thiết phải đầu tư cải tạo hệ thống điều khiển bảo vệ nhằm đáp ứng tiêu chí trạm điều khiển tích hợp ứng dụng tiêu chuẩn IEC61850. Ngoài việc sử dụng các BCU điều khiển, cần thiết thay thế hệ thống cáp điều khiển đã lạc hậu, đồng thời lắp đặt thêm hệ thống phụ trợ như: Hệ thống báo cháy tự động, hệ thống camera giám sát và hệ tống chống đột nhập.

Việc đầu tư này phải phủ hợp với hiện trạng hệ thống SCADA đã được đầu tư tại Trung tâm điều khiển Hệ thống điện Quảng Bình.

Từ khóa: Trung tâm điều khiển,

NỘI DUNG:

MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1

1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................. 1

2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................ 2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 2

4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 2

5. Đặt tên đề tài ........................................................................................................ 3

6. Cấu trúc của luận văn ........................................................................................... 3

CHƯƠNG 1. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP TBA VÀ GIAO THỨC

IEC61850 ......................................................................................................................... 4

1.1. ĐẶC ĐIỂM CÁC TBA 110 KV KHU VỰC QUẢNG BÌNH ............................... 4

1.2. KHÁI NIỆM TBA ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP ...................................................... 5

1.3. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÁC CHỨC NĂNG TỰ ĐỘNG VÀ BẢO VỆ

CỦA TBA TRÊN NỀN TẢNG GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG IEC61850 ............ 8

1.3.1 Giới thiệu một số giao thức truyền thông ....................................................... 8

1.3.1.1. Giao thức truyền thông MODBUS .......................................................... 8

1.3.1.2. Tiêu chuẩn IEC60870 (Tiêu chuẩn về giao thức truyền thông hỗ

trợ cho điều từ xa) ................................................................................................ 8

1.3.2. Tiêu chuẩn IEC61850 .................................................................................... 9

1.3.2.1. Nền tảng IEC61850 ................................................................................. 9

1.3.2.2. Tiện ích của IEC61850 .......................................................................... 10

1.3.2.3. Nội dung tiêu chuẩn IEC 61850 ............................................................ 10

1.3.2.4. Cấu trúc trạm biến áp tự động hóa theo tiêu chuẩn IEC61850 ............. 10

1.4. ĐÁNH GIÁ VIỆC TRIỂN KHAI GIAO THỨC IEC61850 CHO LƯỚI

ĐIỆN TỈNH QUẢNG BÌNH ...................................................................................... 15

1.5. KẾT LUẬN ......................................................................................................... 16

CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG SCADA VÀ TBA KHÔNG NGƯỜI TRỰC ĐÃ TRIỂN

KHAI TẠI KHU VỰC TỈNH QUẢNG BÌNH ............................................................. 18

2.1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SCADA .............................................................. 18

2.1.1. Định nghĩa Hệ thống SCADA ...................................................................... 18

2.1.2. Nguyên lý hoạt động của SCADA ............................................................... 19

2.1.2.1. Cơ chế thu thập dữ liệu.......................................................................... 19

2.1.2.2. Xử lý dữ liệu .......................................................................................... 19

2.1.2.3. Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 20

2.1.3. Thành phần hệ thống SCADA ..................................................................... 20

2.1.3.1. Phần cứng .............................................................................................. 20

2.1.3.2. Phần mềm .............................................................................................. 20

2.1.3.3. Hệ thống truyền thông ........................................................................... 21

2.1.4. Các yêu cầu chung của hệ thống SCADA ................................................... 21

2.1.4.1. Chức năng giám sát ............................................................................... 21

2.1.4.2. Chức năng điều khiển ............................................................................ 21

2.1.4.3. Quản lý và lưu trữ dữ liệu ..................................................................... 22

2.1.4.4. Tính năng thời gian thực ....................................................................... 22

2.1.5. SCADA trạm ................................................................................................ 23

2.2. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG SCADA ................... 24

2.2.1. Thành phần cơ bản hệ thống SCADA trong hệ thống điện ......................... 24

2.2.2. Cấu hình của hệ thống SCADA trung tâm ................................................... 25

2.2.3. Chức năng của hệ thống SCADA trung tâm ................................................ 26

2.2.4. Yêu cầu về kết nối, chia sẻ dữ liệu và an ninh mạng ................................... 26

2.2.5. Yêu cầu kỹ thuật Hệ thống kênh truyền và giao thức truyền tin ................. 27

2.2.5.1. Yêu cầu chung ....................................................................................... 27

2.2.5.2. Tốc độ kênh truyền dữ liệu .................................................................... 27

2.2.5.3. Giao thức truyền tin ............................................................................... 27

2.2.6. Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị đầu cuối RTU/GATEWAY ..................... 28

2.2.6.1. Yêu cầu kỹ thuật chung ......................................................................... 28

2.2.6.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị RTU .................................................. 28

2.2.6.3. Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị Gateway ............................................ 28

2.2.6.4. Yêu cầu kỹ thuật đối với bộ biến đổi .................................................... 28

2.3. QUY ĐỊNH DATALIST ĐỐI VỚI TBA 110 KV ĐIỀU KHIỂN XA................ 29

2.3.1. Nội dung kiểm tra nghiệm thu Point to Pont và End to End ........................ 29

2.3.1.1. Nội dung kiểm tra nghiệm thu Point-to-Point từ RTU đến thiết bị

điện ..................................................................................................................... 29

2.3.1.2. Nội dung kiểm tra nghiệm thu End-to-End ........................................... 29

2.3.2. Danh sách dữ liệu SCADA .......................................................................... 31

2.3.3. Danh sách datalist tín hiệu SCADA của một số đối tượng .......................... 31

2.4. HỆ THỐNG SCADA VÀ TBA KHÔNG NGƯỜI TRỰC ĐÃ TRIỂN

KHAI TẠI QUẢNG BÌNH ........................................................................................ 31

2.4.1. Hệ thống SCADA Quảng Bình .................................................................... 31

2.4.2. Hiệu quả TBA không người trực đã thực hiện tại Quảng Bình ................... 36

2.5. KẾT LUẬN ......................................................................................................... 37

CHƯƠNG 3. GIẢI PHÁP CHUYỂN TBA 110KV SÔNG GIANH THÀNH TBA

ĐIỀU KHIỂN XA ......................................................................................................... 38

3.1. VAI TRÒ VÀ SỰ CẦN THIẾT CHUYỂN TBA SÔNG GIANH THÀNH

TRẠM ĐIỀU KHIỂN XA .......................................................................................... 38

3.1.1. Vai trò của TBA Sông Gianh đối với Hệ thống điện Quảng Bình .............. 38

3.1.2. Sự cần thiết phải chuyển TBA Sông Gianh thành trạm điều khiển xa ........ 39

3.1.3. Sự khác biệt giữa TBA Sông Gianh với các TBA 110 kV trong khu

vực đã được cải tạo thành trạm điều khiển xa ........................................................ 39

3.2. ĐẶC ĐIỂM HIỆN TRẠNG CỦA TBA 110 KV SÔNG GIANH ....................... 40

3.2.1. Đặc điểm về thiết bị nhất thứ ....................................................................... 40

3.2.1.1. Quy mô .................................................................................................. 40

3.2.1.2. Sơ đồ nối điện ........................................................................................ 40

3.2.1.3. Các thiết bị điện chính ........................................................................... 41

3.2.1.4. Hệ thống điện tự dùng ........................................................................... 43

3.2.2. Kết cấu xây dựng, thông tin liên lạc............................................................. 43

3.2.2.1. Kết cấu xây dựng ................................................................................... 43

3.2.2.2. Thông tin liên lạc - SCADA .................................................................. 44

3.2.3. Đặc điểm Hệ thống bảo vệ, điều khiển TBA 110 kV Sông Gianh .............. 44

3.2.3.1. Phần điều khiển ..................................................................................... 44

3.2.3.2. Phần đo lường ........................................................................................ 45

3.2.3.3. Phần bảo vệ............................................................................................ 45

3.2.3.4. Hệ thống tủ bảng điều khiển, bảo vệ hiện trạng .................................... 47

3.2.4. Hệ thống PCCC, chống đột nhật và camera giám sát .................................. 48

3.2.4.1. Hệ thống PCCC ..................................................................................... 48

3.2.4.2. Hệ thống chống đột nhập và camera giám sát: ...................................... 48

3.3. CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHUYỂN TBA 110 KV SÔNG GIANH

THÀNH TRẠM KHÔNG NGƯỜI TRỰC ................................................................ 48

3.3.1. Hệ thống thiết bị nhất thứ ............................................................................. 48

3.3.2. Hệ thống bảo vệ và điều khiển ..................................................................... 48

3.3.2.1. Giải pháp kỹ thuật chung đối với hệ thống ĐKBV ............................... 48

3.3.2.2. Giải pháp cụ thể ..................................................................................... 50

3.3.3. Hệ thống truyền thông .................................................................................. 51

3.3.4. Hệ thống báo cháy tự động, camera giám sát và chống đột nhập ................ 52

3.3.4.1. Báo cháy tự động ................................................................................... 52

3.3.4.2. Hệ thống camera giám sát ..................................................................... 52

3.3.4.3. Hệ thống giám sát an ninh (Access control) ......................................... 53

3.3.5. Giải pháp xây dựng ...................................................................................... 53

3.3.6. Yêu cầu kỹ thuật chi tiết của các thiết bị chính ........................................... 53

3.3.6.1. RTU/Gateway ........................................................................................ 53

3.3.6.2. Tủ ĐK-BV ngăn đường dây 110kV ...................................................... 54

3.3.6.3. Tủ ĐK-BV ngăn MBA 110kV .............................................................. 54

3.3.6.4. BCU tủ điều khiển bảo vệ ngăn ĐZ 110kV .......................................... 54

3.3.6.5. BCU tủ điều khiển, bảo vệ máy biến áp ................................................ 55

3.3.6.6. Rơle bảo vệ quá dòng ngăn 35, 6kV ..................................................... 55

3.3.6.7. Hệ thống camera .................................................................................... 55

3.3.6.8. Hệ thống Access control ........................................................................ 55

3.3.6.9. Ethernet switch ...................................................................................... 56

3.3.6.10. Camera & Access controlh Server ...................................................... 56

3.3.6.11. BCU tủ AC/DC ................................................................................... 56

3.3.6.12. Cáp điều khiển ..................................................................................... 56

3.3.7. Liệt kê vật tư thiết bị .................................................................................... 57

3.3.7.1. Phần điện, camera, chống đột nhập và báo cháy ................................... 57

3.3.7.2. Phần xây dựng ....................................................................................... 58

3.3.8. Dự kiến chi phí và đánh giá hiệu quả ........................................................... 58

3.3.8.1. Tổng mức đầu tư ................................................................................... 58

3.3.8.2. Phân tích hiệu quả tài chính, kinh tế xã hội .......................................... 60

3.3.8.3. Vấn đề người lao động khi chuyển trạm thành không người trực ........ 61

3.3.9. Mô phỏng, giả lập điều khiển xa ngăn lộ 671 .............................................. 62

3.3.9.1. Lựa chọn thiết bị, thiết kế bản vẽ chi tiết: ............................................. 62

3.3.9.2. Cấu hình rơle và phần mềm Survalent ADMS Manager ngăn 671: ..... 67

3.3.10. Một số bản vẽ liên quan đến logic điều khiển bảo vệ các ngăn thiết bị

điển hình ................................................................................................................. 72

3.4. KẾT LUẬN ......................................................................................................... 72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 73

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................... 75

PHỤ LỤC

QUYÊT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC

PHẢN BIỆN.

LINK 1 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 2 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 3 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 4 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK DOWNLOAD