Tổng quan về hệ thống SCADA trong hệ thống thông tin điện lực (đồ án thực tập)

50 2.2K 31
Tổng quan về hệ thống SCADA trong hệ thống thông tin điện lực (đồ án thực tập)

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

LỜI CẢM ƠN Trong trình thực tập này, chúng em nhận hướng dẫn, bảo tận tình Th.S Lê Thị Trang Linh, giảng viên khoa công nghệ thông tin trường Đại học Điện lực, thầy giành nhiều thời gian hướng dẫn, giúp đỡ tận tình chúng em trình thực tập Chúng em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy cô giáo trường Đại học Điện Lực đặc biệt thầy cô khoa Công Nghệ Thông Tin, giảng viên tận tình giảng dạy truyền đạt cho chúng em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt năm học tập rèn luyện trường Đại học Điện Lực Hà Nội, ngày 13 tháng 05 năm 2014 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Chu Nguyễn Đức Long MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN LỰC 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Giới thiệu tổng quan hệ thống thông tin điện lực 1.3 Cấu trúc sở hạ tầng hệ thống thông tin điện lực 11 1.3.1 Mạng đường trục (bachbone) 11 1.3.2 Mạng đường khu vực 14 1.3.3 Mạng nhánh 19 1.4 Kết luận chương 20 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA 21 2.1 Giới thiệu chương 21 2.2 Khái niệm SCADA 21 2.3 Phân loại hệ thống SCADA 21 2.3.1 Hệ thống SCADA mờ (Blind) 21 2.3.2 Hệ thống SCADA xử lý đồ hoạ thông tin thời gian thực 22 2.3.3 Hệ thống SCADA độc lập 22 2.3.4 Hệ thống SCADA mạng 22 2.4 Các thành phần hệ thống SCADA 22 2.4.1 Giao diện trình 23 2.4.2 Thiết bị điều khiển tự động 24 2.4.3 Hệ thống điều khiển giám sát 24 2.5 Hệ thống truyền thông 24 2.5.1 Hệ thống bảo vệ 24 2.6 Cấu trúc hệ thống SCADA 2.6.1 MTU ( Master Terminal Unit) Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 24 24 2.6.2 RTU (Remote Terminal Unit) 24 2.6.3 Khối truyền thông 25 2.7 Phần cứng hệ thống SCADA 25 2.7.1 Các máy tính chủ 26 2.7.2 Các bàn điều khiển ( Consol) 26 2.7.3 Truyền thơng máy tính chủ RTU 26 2.7.4 Các đơn vị đầu cuối xa 27 2.7.5 Truyền thông trung tâm điều khiển 28 2.8 Các chức phần mềm SCADA 28 2.8.1 Thu thập liệu 29 2.8.2 Giám sát điều khiển 29 2.8.3 Kiểm soát hệ thống 30 2.9 Giao diện người dùng SCADA 30 2.10.Cách thức thu thập xử lý liệu SCADA 31 2.10.1 Các nguồn gốc liệu 31 2.10.2 Dữ liệu đo lường số ( Analog ) 32 2.10.3 Dữ liệu đo lường trạng thái ( Status) 33 2.10.4 Dữ liệu đếm tích luỹ ( Count ) 33 2.10.5 Các khả quét SCADA 34 2.11.Những chuẩn đánh giá hệ SCADA 35 2.12.Ứng dụng hệ thống SCADA 35 2.13.Kết luận chương 35 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG SCADA TRONG HTTT ĐIỆN LỰC 37 3.1 Giới thiệu chương 37 3.2 Hệ thống SCADA nhà máy điện 37 3.3 Hệ thống SCADA truyền tải điện 40 3.3.1 Các dạng truyền thông truyền tải điện Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 40 3.3.2 Phương thức truyền thông 42 3.4 Hệ thống SCADA trạm biến áp 42 3.5 Kết luận chương 44 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 4.1 Kết luận Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 44 45 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các loại tổng đài thiết bị truyền dẫn đường trục thông tin B-N 12 Bảng 1.2 Các nút thông tin, kênh truyền dẫn mạng đường trục miền Nam 16 Bảng 1.3 Các nút thông tin kênh truyền dẫn mạng đường trục miền Trung 17 Bảng 1.4 Các nút thông tin kênh truyền đẫn mạng đường trục miền Bắc 19 Bảng 2.1 Các thành phần hệ thống SCADA Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 23 DANH MỤC BẢNG Hình 1.1 Biểu diễn mối liên hệ thành phần hệ thống thơng tin Hình 1.2 Sơ đồ kết cấu mạng 12 Hình 1.3 Các ring đường trục 13 Hình 1.4 Tồn mạng đường trục khu vực nút thông tin quan trọng 15 Hình 1.5 Tồn mạng đường trục khu vực nút thơng tin quan trọng 16 Hình 1.6 Các tuyến thông tin nút đường trục khu vực miền Bắc 18 Hình 1.7 Mạng nhánh HTTT điện lực khu vực miền Bắc 20 Hình 3.1 Sơ đồ mô tả hệ thống SCADA cho nhà máy 38 Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt HTĐ HTTT SCADA MTU RTU EMP EMS TPS MIS DSS EIS B-N Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long Mô tả Hệ thống điện Hệ thống thông tin Supervisory Control And Data Acquisition Master Terminal Unit Remote Terminal Unit Energy Management Platform Energy Management System Hệ thống xử lý giao dịch - Transaction processing system Hệ thống thông tin quản lý - Management information system Hệ thống hỗ trợ định - Decision support system Hệ thống thông tin điều hành - Excutive information system Bắc - Nam LỜI MỞ ĐẦU Khác với ngành công nghiệp khác, việc sản xuất, truyền tải sử dụng điện xảy cách đồng thời Hệ thống điện (HTĐ) thể thống nhất, trải dài bao trùm vùng rộng lớn, có nhiều phần tử Bất thay đổi hay cố xảy phần tử ảnh hưởng nhiều toàn hệ thống Tuy vậy, phần tử HTĐ thường nằm phân tán Các nhà máy thường xây dựng nơi có nguồn lượng sơ cấp dồi dào, phụ tải thường tập trung vùng đô thị, khu công nghiệp Từ đặc điểm trên, yêu cầu đặt làm đảm bảo mục tiêu: sản xuất cung cấp điện liên tục, ổn định, an toàn, giá thành thấp Trong xã hội đại với phát triển vũ bão việc tự động hóa việc trở nên cần thiết, so sánh với việc phải tận tay tiếp xúc chương trình hệ thống người điều hành đơn giản việc ngồi bấm nút thực thao tác từ xa mà đảm bảo tốc độ độ xác cần thiết Hơn hệ thống điều khiển từ xa người giảm thiểu độ nguy hiểm công việc Cũng tương tự ngành khác ngành điện lại cần hệ thống điều khiển từ xa với độ xác cao nhanh chóng Trước nhu cầu thiết hệ thống SCADA đời Hệ thống SCADA nhanh chóng áp dụng rộng rãi thể ưu Trong này, nhóm em trình bày tổng quan hệ thống SCADA hệ thống thông tin điện lực Chúng em hy vọng nhận ủng hộ, đóng góp chân thành từ phía thầy bạn Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN LỰC Giới thiệu chương Chương cho ta nhìn tổng quan hệ thống thơng tin điện lực, hiểu thành phần cấu trúc hệ thống thông tin điện lực Giới thiệu tổng quan hệ thống thông tin điện lực Khái niệm hệ thống: Trong hoạt động người, thuật ngữ hệ thống triết học, hệ thống pháp luật, hệ thống kinh tế, hệ thống thông tin trở nên quen thuộc Một cách đơn giản vấn tắt, ta hiểu: Hệ thống tập hợp vật chất phi vật chất người, máy móc, thơng tin, liệu, phương pháp xử lý, qui tắc, quy trình xử lý, gọi phần tử hệ thống Trong hệ thống, phần tử tương tác với hoạt động để hướng tới mục đích chung Khái niệm thơng tin loại tài nguyên tổ chức, phải quản lý chu đáo giống tài nguyên khác Việc xử lý thơng tin địi hỏi chi phí thời gian, tiền bạc nhân lực Việc xử lý thông tin phải hướng tới khai thác tối đa tiềm Khái niệm hệ thống thơng tin (HTTT) Hệ thống thông tin (Information System - IS) hệ thống mà mục tiêu tồn cung cấp thông tin phục vụ cho hoạt động người tổ chức Ta hiểu hệ thống thông tin hệ thống mà mối liên hệ thành phần mối liên hệ với hệ thống khác trao đổi thông tin Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long Hình 1.1 Biểu diễn mối liên hệ thành phần hệ thống thông tin Hệ thống thông tin hệ thống bao gồm người, liệu, quy trình cơng nghệ thơng tin tương tác với để thu thập, xử lý, lưu trữ cung cấp thông tin cần thiết đầu nhằm hỗ trợ cho hệ thống Hệ thống thông tin hữu hình dạng quy mơ Hệ thống thơng tin tổ chức có chức thu nhận quản lý liệu để cung cấp thơng tin hữu ích nhằm hỗ trợ cho tổ chức nhân viên, khách hàng, nhà cung cấp hay đối tác Ngày nay, nhiều tổ chức xem hệ thống thông tin yếu tố thiết yếu giúp họ có đủ lực cạnh tranh đạt bước tiến lớn hoạt động Hầu hết tổ chức nhận thấy tất nhân viên cần phải tham gia vào trình phát triển hệ thống thông tin Do vậy, phát triển hệ thống thơng tin chủ đề nhiều có liên quan tới bạn cho dù bạn có ý định học tập để trở nên chuyên nghiệp lĩnh vực hay khơng Các HTTT phân loại theo chức chúng phục vụ: • Hệ thống xử lý giao dịch (Transaction processing system - TPS) hệ thống thơng tin có chức thu thập xử lý liệu giao dịch nghiệp vụ • Hệ thống thơng tin quản lý (Management information system MIS) hệ thống thông tin cung cấp thông tin cho việc báo cáo hướng quản lý dựa việc xử lý giao dịch hoạt động tổ chức • Hệ thống hỗ trợ định (Decision support system - DSS) hệ thống thơng tin vừa trợ giúp xác định thời Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 10 ( MCD- Momentery change detection ) Với MCD, SCADA phát thay đổi xuất lần quét Các RTU gắn nhãn thời gian cho t hay đổi trạng thái để thời gian mà thiết bị thay đổi trạng thái xác định cách xác Thơng tin gọi trình tự diễn biến cố ( SOE – Sequence of events ), tích luỹ SCADA quan sát Display đặc biệt 26 Dữ liệu đếm tích luỹ ( Count ) Một giá trị đếm tích luỹ đến từ tích luỹ xung ( Pulse accumulator) Bộ tích luỹ xung thường sử dụng để đo lường, lượng điện năng,(chất lỏng, khí đốt ) truyền qua vị trí xác định hệ thống giám sát Thiết bị phát luân phiên đóng mở công tắc lần đơn vị đại lượng đo di chuyển qua Bộ đếm tích luỹ đếm số lần thay đổi công tắc chuyển số đếm cho SCADA, nơi chứa tổng tích luỹ số đếm tính từ lần reset gần Tương tự giá trị Analog giá trị đếm lưu trữ số thực hiệu chỉnh để thể giá trị đo vật lý theo đơn vị đo kỹ thuật Mêgawoát-giờ (MWH ) hay mét khối, Ở dạng giá trị dùng để hiển thị hay tính toán 27 Các khả quét SCADA SCADA nhận liệu hệ thống giám sát cách quét RTU đấu dây để thu thập đo lường analog, trạng thái đếm tích luỹ, liệu qt theo nhóm ( cịn gọi địa ) SCADA quét hệ thống giám sát theo cách sau: − Quét toàn ( Interity scan ): Tất RTU nhóm quét ( địa ) quét để thu thập liệu cho tất thiết bị giám sát Qt tồn ln thực SCADA khởi động lần hay sau hỏng hóc máy tính chủ hệ thống truyền thơng lần điều kiện bìnnh thường − Quét định kỳ ( Periodic scan ): Mỗi nhóm quét RTU quét tốc độ tính đơn vị giây định sẵn sở liệu Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 36 SCADA SCADA thu nhận từ CFE liệu mà nhóm quét thu thập, liệu có thay đổi so với lần quét trước Các nhóm quét điểm đo trạng thái điểm đo Analog quan trọng quét thường xuyên để thay đổi thấy sớm − Quét riêng biệt ( Individual scan ): Một số nhóm quét định sẳn quét chọn lọc tốc độ định sẵn sở liệu SCADA Điều cho phép vài loại điểm đo đếm tích luỹ thu thập theo nhóm tốc độ quét Quét riêng biệt cho phép điểm đo xác định thu thập tốc độ chậm bình thường thời gian dài, hay tốc độ nhanh bình thường thời khoảng ngắn ( quét tăng tốc ) − Quét theo yêu cầu ( Demand scan ): Một hay nhiều nhóm quét có t hể quét theo yêu cầu điều hành viên Quét theo yêu cầu thực thường xuyên muốn 15 Những chuẩn đánh giá hệ SCADA Để đánh giá hệ thống điều khiển giám sát SCADA ta cần phải phân tích đặc điểm hệ thống theo số tiêu chuẩn sau Khả hỗ trợ công cụ phần mềm việc thực xây dựng hình giao diện Số lượng chất lượng thành phần đồ hoạ có sẵn, khả truy cập cách kết nối liệu từ trình kỹ thuật (trực tiếp từ cấu chấp hành, sensor, module vào/ra qua PLC hay hệ thống bus trường) Tính mở hệ thống, chuẩn hố giao diện trình, khả hỗ trợ xây dựng chức trao đổi tin tức (Messaging), xử lý kiện cố (Event and Alarm), lưu trữ thông tin (Archive and History) lập báo cáo (Reporting) Tính thời gian thực hiệu suất trao đổi thông tin, Windows: hỗ trợ sử dụng mơ hình phần mềm ActiveX-Control OPC 16 Ứng dụng hệ thống SCADA − Hệ thống xử lý nước phân phối nước Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 37 − Hệ thống quản lý thu gom xử lý nước thài − Hệ thống quản lý đường ống dẫn dầu khí đốt − Hệ thống điện − Hệ thống báo động, sưởi, thơng gió, điều hịa khơng khí tòa nhà − Hệ thống xử lý trạm không gian − Hệ thống sản xuất nhà máy bia, nhà máy oto 17 Kết luận chương Sau chương hiểu hệ thống SCADA, hiểu hệ thống SCADA gồm bốn loại, biết cấu trúc thành phần bản, từ hiểu thành phần hệ thống phần cứng SCADA hệ thống phần mềm SCADA cách hoạt động hệ thống SCADA thực tế, từ biết hệ thống SCADA quan trọng áp dụng nhiều thực tế Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 38 3: HỆ THỐNG SCADA TRONG HTTT ĐIỆN LỰC 18 Giới thiệu chương Sau hai chương trước có nhìn tống quan hệ thống thông tin điện lực hệ thống SCADA, từ chương tìm hiểu xem hệ thống SCADA áp dụng thực tế thé hệ thống thông tin điện lực 19 Hệ thống SCADA nhà máy điện Đối với nhà máy điện, việc tự động hóa tồn dây truyền sản xuất điện năng, nhà quản lý cần cung cấp thông tin tình hình sản xuất, tình trạng máy móc thiết bị, thông số sản phẩm điện nhà máy, vấn đề liên quan đến sản xuất truyền tải xa,…Tuy nhiên mức độ thông tin cấp khác khác Thông thường chia làm cấp: − Cấp vận hành (Cấp trường): Là cấp độ để kỹ sư, công nhân vận hành, theo dõi hoạt động thiết bị, thơng số theo quy trình cơng nghệ đặt − Cấp điều khiển (Tại phòng điều khiển): Là cấp độ kỹ sư điều khiển tự động giám sát, điều khiển thơng số, tình trạng thiết bị toàn dây truyền sản xuất theo quy trình đặt thao tác, theo dõi bảng thơng số, hình hiển thị điều khiển qua giao diện phần mềm (HMI-Human Machine Interface) hay bàn điều khiển (Operator Panel) − Cấp giám sát, quản lý : Có hình thức tương đương + Giám sát nhà máy (Tại nhà vận hành): Nhà quản lý theo dõi thơng số, tình trạng thiết bị toàn hoạt động dây truyền sản xuất theo yêu cầu qua giao diện máy tính kết nối trực tiếp với phịng điều khiển qua nắm tình hình sản xuất, tình trạng vật tư thiết bị, lên kế hoạch sản xuất truyền tải,… Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 39 + Giám sát từ xa (Tại trung tâm): Tại trung tâm tổng công ty, nhà quản lý theo dõi, giám sát họat động nhà máy thông qua máy tính kết nối từ xa qua mạng Từ có kế hoạch sản xuất, điều độ, bán hàng nhập hàng Hình 3.1 Sơ đồ mơ tả hệ thống SCADA cho nhà máy Thông tin hệ thống SCADA để giám sát điều khiển thơng thường bao gồm: • Cơng suất P, Q, S • Sản lượng điện luỹ kế • Tần số, điện áp • Tình trạng đóng cắt máy cắt • Số lần dừng máy • Những tuabin hoạt động • Tình hình cố (nếu có) • Dự trữ dầu, lượng tiêu thụ dầu ngày Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 40 • Sản lượng, chất lượng khí than tiêu thụ, v.v… Các thông số cung cấp từ thiết bị đo cấp trường, chúng tích hợp vào điều khiển thông tin chúng dùng làm đầu vào để điều khiển thiết bị thơng số khác Chúng cịn truyền lên máy tính giám sát điều khiển hiển thị hình giao diện điều khiển (tại phịng điều khiển), lưu trữ sở liệu để tạo báo cáo cần thiết gửi trung tâm qua đường internet Tại trung tâm, thông số hiển thị giao diện đồ họa lưu trữ sở liệu máy tính để lập báo cáo Thiết bị hệ thống SCADA: − Phần cứng: Để xây dựng hệ thống SCADA cho nhà máy cần phần cứng sau + Máy tính cơng nghiệp (IPC) + Bộ tích hợp thiết bị (Kết nối thu thập liệu lên máy tính) + Thiết bị mạng (Switch, Router,…) − Phần mềm: + Phần mềm cho giám sát điều khiển: Tạo giao diện hiển thị thông số, điều khiển qua giao diện hiển thị, lưu trữ liệu vào sở liệu (Mỗi máy có license theo số điểm tích hợp điều khiển I/O point) + Phần mềm giám sát, quản lý: Hiển thị thông số, lưu trữ liệu vào sở liệu (Giao diện web navigator) + Các phần mềm phụ trợ: Kết nối mạng, kết nối PLC —IPC … − Mạng kết nối: Các hình thức sử dụng: + Đường truyền lease-line: Là kênh thuê bao riêng của bưu điện cho phép truyền liệu với tốc độ cao thiết bị đầu cuối modem truyền thống, tốc độ tối đa cho phép 19.2 kb/s (của riêng nhà máy-private line) + Đường truyền cáp quang: Dùng cáp quang để truyền liệu từ nhà máy trung tâm (có thể thuê bưu điện tự kéo cáp khoảng cách gần) Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 41 với khoảng cách xa, băng thông rộng, tin cậy, tốc độ cao Tại đầu phải có thiết bị chuyển đổi quang để kết nối với máy tính + Đường truyền ADSL: Là đường truyền internet băng thông rộng, cho phép liệu với tốc độ cao, dễ kết nối (Là mạng cơng cộng) − Khả tích hợp vào hệ thống trung tâm: Tại trung tâm, nhà quản lý không thu nhận giám sát thông tin liên quan đến nhà máy điện từ xa qua mạng mà giám sát quản lý nhiều hệ thống khác: trung tâm liệu (thu thập toàn liệu chuyên nghành tích hợp vào hệ thống tầng liệu, truyền hình hội nghị (tele conference), tổng đài điện thoại (PABX), bán hàng & thương mại điện tử (ecommerce), tư vấn dịch vụ điện tử sử dụng nội cho thuê, …Tất dịch vụ không túy kỹ thuật cịn liên quan đến vấn đề thơng tin, quản lý, bán hàng, định hướng, phát triển dịch vụ giá trị gia tăng Hệ thống SCADA xây dựng hồn tồn tích hợp để giám sát từ xa máy tính trung tâm, luồng liệu thu thập từ nhà máy lưu giữ sở liệu nên hoàn toàn dùng để tạo báo họat động có liên quan Tuy nhiên hệ thống điều khiển giám sát SCADA hoạt động độc lập mà không bị phụ thuộc hay cản trở từ hệ thống khác kể hệ thống khác gặp cố, hệ thống SCADA hoạt động bình thường − Các vấn đề cần làm rõ: Tại nhà máy: + Bộ điều khiển, dây truyền tòan hệ thống gì? Cho phép kết nối từ xa qua điều khiển hay qua máy tính + Có phịng điều khiển, giám sát nhà máy chưa? Đã xây dựng hệ thống SCADA chưa? Từ xây dựng chi tiết thiết kế cho hệ thống SCADA cho nhà máy để thu thập thông tin liệu từ nhà máy trung tâm 20 Hệ thống SCADA truyền tải điện 28 Các dạng truyền thông truyền tải điện Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 42 Trong hệ thống thông tin kỹ thuật truyền tải điện người ta phân làm hai kiểu truyền thông: song song nối tiếp − Truyền song song Trong truyền thơng dạng song song, nhóm tín hiệu ví dụ 16 bit thơng tin ( Word ) truyền lúc, loại truyền thông tốc độ cao, nhiên giá thành cao truyền cự ly ngắn, thông thường dùng làm Internal Bus PC hay để kết nối số thiết bị truyền thơng chun dụng − Truyền nối tiếp Để truyền tín hiệu qua khoảng cách đáng kể, hay dùng nối tiếp thiết bị truyền thông với người ta thường dùng kiểu truyền thơng nối tiếp Điều có nghĩa bit liệu gửi từ đầu gửi đến đầu nhận bit nối đuôi theo dạng Frame qui định Truyền nối tiếp phức tạp chậm truyền song song nhiều qua nhiều bước xếp thơng tin theo qui lu ật chung để đầu nhận hiểu đầu phát, qui luật xếp thông tin gọi giao thức ( Protocol ) − Truyền đồng ( Synchronous ) Là phương pháp loại bỏ bit Srart, Stop khỏi Frame trình truyền, phải thêm thiết bị khác để đồng hoá đồng hồ thu phát, đồng thực theo hai cách: • Truyền tín hiệu đồng với liệu Cách mã hoá liệu đặt biệt nhằm đảm bảo chuyển tiếp tín hiệu bit truyền đi, thường có đồng hồ tự kích hoạt Bằng cách đầu gửi ln ln giữ nhiệm vụ Clock Master • Dùng kênh truyền giao tiếp riêng biệt để mang tín hiệu đồng hồ, tín hiệu đồng hồ gửi từ Clock Master chung cho toàn hệ thống theo tín hiệu GPS Các tín hiệu đồng thường dùng kiểu bit đặc biệt để không nhầm với liệu Trong kiểu truyền đồng bộ, chuỗi bit dài truyền Frame đơn Khi truyền đồng người ta dùng kiểu kiểm tra lỗi Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 43 khác mà không ph ải kiểm tra tín chẳn lẻ Phương pháp dị lỗi thông dụng cho truyền đồng CRC ( Cyclic Redundancy Check ) Kỹ thuật CRC nhờ thiết bị đầu gửi tính giá trị tổng bit liệu Tại đầu nhận Frame kiểm tra lại giá trị CRC đầu gửi, hai giá trị Frame truyền khơng có lỗi Cơ chế truyền đồng có hiệu băng thông tốt so với truyền bất đồng bộ, tổng bit (đồng CRC, End ) chiếm tỉ trọng nhỏ so với độ dài Frame liệu Do tốc độ truyền tăng cao hơn, dung lượng truyền nhiều hơn, thích hợp cho việc truyền tín hiệu tốc độ cao, dung lượng lớn.Nhờ đặt tính mà thiết bị hoạt động trở nên phức tạp giá thành đầu tư cao − Truyền bất đồng ( Asynchronous ) :Truyền bất đồng nghĩa phía phát phía thu có đ ồng hồ khác khơng đồng với Thay vào kiểu truyền sử dụng cách đồng hoá theo bit ( Đồng để giữ đồng cho Frame truyền ) Trong chế Frame bắt đầu với bit khởi động/ Start bit giúp đầu thu điều chỉnh đồng hồ để biết xác việc truyền tín hiệu Khi đầu thu đầu phát đồng thời gian với Kiểu truyền bất đồng thường dùng để truyền liệu dạng ký tự, lý tưởng truyền liệu ký tự thu thập với thời gian không xác định 29 Phương thức truyền thông Trong hệ thống viễn thông hướng thông tin mạng truyền thông khái niệm sau: − Dạng truyền thông đơn công/ Simplex liệu theo chiều nhất,khi liệu từ A đến B khơng có chiều ngược lại − Dạng truyền thông bán song công/Hafl Duplex cho phép liệu truyền theo hai hướng nhiên thời điểm có hướng truyền mà thơi Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 44 − Một dạng truyền thông cho phép liệu truyền hai hướng thời điểm gọi song cơng tồn phần / Full-duplex 21 Hệ thống SCADA trạm biến áp Để xây dựng hệ thống Scada cho trạm, người ta phải thu thập số liệu nhiều nơi cái, biến áp, lộ phụ tải Các đại lượng cần thu thập giá trị hiệu dụng điện áp Urms, dịng điện Irms cơng suất tác dụng P, công suất phản kháng Q, lượng E, tần số f, hệ số cosφ trạng thái máy cắt, dao cách ly rơle bảo vệ Trước đây, để lấy 12 số liệu cần phải sử dụng 12 số liệu riêng rẽ gồm tối thiểu ADC tốc độ cao, 12 lưu giữ vi xử lý điều khiển với phần mềm phức tạp mà chất lượng không cao Thiết bị đầu cuối trạm thiết bị RTU hệ thống tư động hóa trạm máy tính cơng nghiệp thu thập liệu điều khiển n thông số vận hành trạm Trong trường hợp sử dụng thiết bị đầu cuố i RTU, Tại trạm gồm thiết bị sau: − Tủ thiết bị đầu cuối RTU (Remote Terminal Unit), chứa đầu vào số, đầu số, đầu vào tín hiệu tương tự, cổng giao diện tín hiệu nối tiế p để kết nối đến IED (rơ le số thiết bị điện tử thông minh khác cảnh báo-annunciator, PLC, ) − Tủ giao diện giám sát SIC (Supervisory Interface Cubicle), chủ yếu lắp đặ t biến đổi trung gian (các transducer để biến đổi giá trị điện áp, dòng từ biến điện áp, biến dịng, báo vị trí nấc phân áp thành tín hiệu dịngcó trị số phù hợp với tiêu kỹ thuật đầu vào tín iệu tương tự) v rơ le trung gian để lặp lại trạng thái thiết bị điện (cho mục đích giám sát), rơ le trung gian để điều khiển thiết bị điện − Các modem V.24/V.28, V35 để kết nối RTU Hệ thống tự độ Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 45 ng hóa đến đường truyền viễn thơng (có thể đường truyền sử dụng hệ thốn g thông tin quang, hệ thống thông tin vi ba, hệ thống thông tin tải ba) thiết bị ngoại vi khác RTU thu nhận thông tin từ xa, thường đặt nơi làm việc để thu nhận li ệu thông tin từ thiết bị trường valve, cảm biến, đồng hồ đo … gửiđến MTU để xử lý thông báo cho người điều hành biết trạng thái hoạt động thiết bị trường Mặt khác, nhận lệnh hay tín hiệu từ MTU đ ể điều khiển hoạt động thiết bị theo yêu cầu Thông thường RTU lưu giữ thông tin thu thập nhớ đợi yêu cầu từ MTU truyền liệu Tuy nhiê n, ngàynay RTU đại có máy tính PLC thực điều khiể n trực tiếp qua địa điểm từ xa mà không cần định hướng MTU RTU Không thực chức chỗ thông tin lên trung tâm giám sát điều khiển từ trung tâm Ở trạm, RTU thiết bị giao tiếp hệ thống quản lý mạng v thiết bị đóng cắt RTU bao gồm nhiều đầu vào/ra,gần khơng thực h iện chỗ mà thông tin đến trung tâm điều khiển xa RT U trung tâmđiều khiển tạo nên hệ thống SCADA, để giám sát, điều khiển quản lý hệ thống điện can thiệp người.Nó cung cấp thơng tin theo thời gian thực (thơng tin tínhiệu tương tự tín hiệu số) thơng tin khứ cho người vậ n hành hỗ trợ người vận hành định việc điều khiển giám sát hiệu Ví dụ: Trạm có máy biến áp T1 16MVA − Phía 110kV gồm: + Máy cắt + Dao cách ly + Chống sét van Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 46 + Dây dẫn − Máy biến áp lực Để điều khiển đóng cắt máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, điề u khiển nấc phân áp hệ thống SAS sử dụng hai giải pháp: − Sử dụng giải pháp cổ điển thiết bị RTU sử dụng đầu số (Digi tal Output) thiết bị tập trung liệu, kết nối đến rơ le trung gian lệnh có tiế p điểm song song với tiếp điểm điều khiển thiết bị Thiết bị SCADA cụ t hể RTU coi thiết bị nhị thứ, thu thập tín hiệu từ hệ thống đo lường, bả o vệ, điều khiển tác động nên HT điều khiển trạm Các liệu trạng thái từ rơ le trung gian đưa vào đầu vào số RTU, liệu tương tự từ cuộn thứ cấp máy biến dòng ện điện áp đưa vào biến đổi (tranducer), đầu biến đổi đ ược đưa vào cổng đầu vào tương tự RTU Tại RTU liệu số hố thơng qua kênh truyền (giao thức) gửi trung tâm điều độ 22 Kết luận chương Sau trình tìm hiểu thực tế tìm hiểu chế hoạt động, cách áp dụng hệ thống SCADA vào ba thành phần hệ thống thông tin điện lực nhà máy điện, đường dây tài điện, trạm biến áp, từ tháy tầm quan trọng hệ thống SCADA hệ thống thông tin điện lực Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 47 Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 48 4: KẾT LUẬN 23 Kết luận Hệ thống SCADA có ý nghĩa vơ cung to lớn ngành điện, giúp hệ thống hoạt động cách đồng với lợi ích sau: − Giảm thời gian, chi phí nhân cơng để ghi lại liệu từ đồng hồ cơ, nhập vào file excell tạo báo cáo tháng − Giảm sơ sót trình thu thập liệu tay, tăng độ xác lường − Kiểm sốt liệu điện liên tục 24 /7 ngày trạm làm việc − Khả đáp ứng nhanh với cố điện thông qua cảnh báo, giảm thời gian dừng máy − Giảm thời gian xử lý cố liệu thu thập đầy đủ, chụp dạng sóng nguồn điện cố xảy − Ngăn ngừa khả bị điện lực phạt cos phi thấp nhờ báo động − Theo dõi toàn tải nhà xưởng theo thời gian thực, hữu ích cho việc lên kế hoạch tiết kiệm − Có khả tạo báo cáo điện tiêu thụ dạng bảng, dạng đồ thị, xuất file Excell − Kiểm tra hóa đơn điện lực thơng qua báo cáo lượng sử dụng − Xác định nhiễu, sóng hài nguồn điện lực xơng vào hay thiết bị nàh máy gây Giảm thời gian xác định nguyên nhân − Xác định loại nhiễu nào: Tăng/ giảm điện áp; sóng hài, xung điện áp… − Duy trì mức tải cho thiết bị hợp lý, tránh trường hợp non hay tải − Đưa định đầu tư cho thết bị cấp nguồn xác cần mở rộng nhà máy Đề tài “Trình bày hệ thống SCADA hệ thống thơng tin điện lực Là đề tài khó rộng chúng em cố gắng tìm hiểu để hiểu rõ hệ thống Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 49 Tuy nhiên kiến thức chuyên ngành mẻ chúng em nên trình tìm hiểu dù cố gắng khơng khỏi mắc phải sai sót, chúng em mong nhận nhận xét góp ý từ phía thầy bạn Sinh Viên Thực Hiện : - Nguyễn Hữu Chu - Nguyễn Đức Long 50 ... trúc hệ thống thông tin điện lực Giới thiệu tổng quan hệ thống thông tin điện lực Khái niệm hệ thống: Trong hoạt động người, thuật ngữ hệ thống triết học, hệ thống pháp luật, hệ thống kinh tế, hệ. .. LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN LỰC 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Giới thiệu tổng quan hệ thống thông tin điện lực 1.3 Cấu trúc sở hạ tầng hệ thống thông tin điện lực 11 1.3.1 Mạng... Động Phả Lại Kết luận chương Sau chương hiểu hệ thống thông tin điện lực, loại hệ thống hệ thống thông tin điện lực cấu trúc hệ thống thông tin điện lực gơm ba mạng mạng đường trục chính, mạng

Ngày đăng: 01/01/2015, 19:01

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • 1. Giới thiệu chương

  • 2. Giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin điện lực.

  • 3. Cấu trúc và cơ sở hạ tầng hệ thống thông tin điện lực.

  • 4. Kết luận chương.

  • 5. Giới thiệu chương.

  • 6. Khái niệm SCADA

  • 7. Phân loại hệ thống SCADA

  • 8. Các thành phần chính của hệ thống SCADA.

  • 9. Hệ thống truyền thông.

  • 10. Cấu trúc cơ bản của một hệ thống SCADA

  • 11. Phần cứng hệ thống SCADA.

  • 12. Các chức năng phần mềm SCADA.

  • 13. Giao diện người dùng SCADA 

  • 14. Cách thức thu thập và xử lý dữ liệu SCADA.

  • 15. Những chuẩn đánh giá một hệ SCADA

  • 16. Ứng dụng của hệ thống SCADA.

  • 17. Kết luận chương

  • 18. Giới thiệu chương.

  • 19. Hệ thống SCADA trong các nhà máy điện.

  • 20. Hệ thống SCADA trong truyền tải điện.

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan