Tài liệu Analysis, evaluation and solutions to improve the reliability of scada system at 110220kv substations in ho chi minh city

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ---------- TRẦN VĂN ANH DŨNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG SCADA TRẠM 110/220KV KHU VỰC TP.HCM (ANALYSIS, EVALUATION AND SOLUTIONS TO IMPROVE THE RELIABILITY OF SCADA SYSTEM AT 110/220KV SUBSTATIONS IN HO CHI MINH CITY ) Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện Mã số : 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2019 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Huỳnh Quang Minh (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS Nguyễn Phúc Khải (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 : PGS. TS Nguyễn Thanh Phương (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 31 tháng 8 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. PGS.TS Nguyễn Văn Liêm 2. PGS.TS Võ Ngọc Điều 3. TS Nguyễn Phúc Khải 4. PGS. TS Nguyễn Thanh Phương 5. TS Hồ Văn Hiến Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Văn Anh Dũng MSHV: 1670799 Ngày, tháng, năm sinh: 11/11/1973 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số : 60520202 I. TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích, đánh giá và giải pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống SCADA trạm 110/220kV khu vực TP.HCM II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Phân tích, đánh giá thiết bị nhất thứ, nhị thứ, relay bảo vệ và hệ thống SCADA truyền thống sử dụng RTU trong các trạm 110/220kV do EVN HCMC quản lý . - Phân tích, đánh giá hệ thống điều khiển tích hợp hiện hữu. Đặc biệt là đánh giá quá trình sử dụng của thiết bị và các phần mềm đang được sử dụng hiện nay tại các trạm trung gian . - Nghiên cứu tài liệu liên quan liên quan đến việc sử dụng SCADA từ đó đưa ra giải pháp kỹ thuật tối ưu để nâng cấp hệ thống SCADA hiện hữu đảm bảo vận hành an toàn, liên tục, tin cậy và có thể áp dụng giải pháp đó cho các trạm chuẩn bị đưa vào không người trực vận hành . III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 08/04/2019 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/07/2019 V. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : TS Huỳnh Quang Minh Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 20.... CÁN BỘ HƢỚNG DẪN (Họ tên và chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) TRƢỞNG KHOA (Họ tên và chữ ký) LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các Thầy Cô giáo, các Nhà khoa học cùng với Khoa Đào tạo Sau Đại học và Khoa Điện - Điện Tử - Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn giúp đỡ Tôi trong trình học tập và nghiên cứu tại Trường. Bên cạnh đó, Tôi xin được gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Tổng Công ty Điện lực TP.HCM và Ban Giám Đốc Công ty Lưới Điện Cao Thế TP.HCM cùng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ Tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu chuyên đề luận văn. Đặc biệt Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS. Huỳnh Quang Minh - Khoa Điện – Điện tử đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ Tôi trong quá trình nghiên cứu để Tôi hoàn thành luận văn. Trong quá trình thực hiện làm luận văn Tôi đã cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu để hoàn thành mục tiêu đề ra của luận văn. Nhưng do thời gian và trình độ chuyên môn còn hạn chế, nên bài luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự góp ý chân thành của các Thầy Cô giáo, các Nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp để bài luận văn được hoàn thiện hơn và được bổ sung trong quá trình nghiên cứu tiếp các nội dung liên quan đến vấn đề này. Xin trân trọng cám ơn! Tp.HCM, tháng 08 năm 2019 Tác giả TRẦN VĂN ANH DŨNG TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ Luận văn đã giới thiệu tổng quan về qui mô quản lý lưới điện 110/220kV của Công ty Lưới điện Cao Thế thuộc Tổng Công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh . Luận văn nêu ra các khái niệm, định nghĩa và cho chúng ta cái nhìn bao quát về các thiết bị chính trong trạm biến áp trung gian 110/220kV. Trong đó thống kê hiện trạng vận hành và phân tích đánh giá chi tiết về thiết bị nhất thứ, mạch nhị thứ, hệ thống rơ le bảo vệ, trạm không người trực, hệ thống SCADA tại các trạm trung gian 110/220kV khu vực thành phố Hồ Chí Minh . Giới thiệu chi tiết về hệ thống điều khiển sử dụng RTU, qui định về cấu hình hệ thống điều khiển cho trạm biến áp truyền thống, hiện trạng vận hành hệ thống RTU và đánh giá ưu, khuyết điểm của hệ thống sử dụng RTU tại các trạm hiện nay . Giới thiệu chi tiết về hệ thống điều khiển tích hợp, các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển tích hợp, giới thiệu và đáng giá ưu, khuyết điểm của hệ thống điều khiển tích hợp sử dụng phần mềm SURVALENT, AREVA (SCHNEIDER), SIEMENS, SEL, TOSHIBA, Mai Phương và đánh giá chung ưu, khuyết điểm của hệ thống điều khiển tích hợp . Từ những phân tích, đánh giá tình trạng vận hành của các phần tử chính trong hệ thống SCADA luận văn đưa ra những đề xuất giải pháp, chuẩn hóa để nâng cao độ tin cậy hệ thống SCADA bằng cách đề xuất các giải pháp chi tiết cho từng phần tử chính trong hệ thống như : Đối với thiết bị nhất thứ, mạch nhị thứ, các IED, RTU, hệ thống điều khiển tích hợp . Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho Công ty Lưới điện Cao Thế và tổng công ty Điện lực thành phố Hồ Chí Minh trong việc cải tạo, nâng cấp, chuẩn hóa các thiết bị và hệ thống SCADA trong trạm hiện hữu và các trạm có kế hoạch xây dựng mới, đặc biệt là áp dụng để nâng cao tỉ lệ thao tác xa thành công theo mong muốn của tổng công ty Điện Lực TP.HCM và EVN . SUMMARY OF DOCTORAL DOCUMENTS The thesis has introduced an overview of the scale of managing 110 / 220kV power grid of High Voltage Grid Company under Ho Chi Minh City Electricity Corporation. The thesis outlines the concepts and definitions and gives us an overview of the main equipment in the 110 / 220kV intermediate substation. In which, statistics of operating status and detailed analysis and evaluation of secondary equipment, secondary circuit, protection relay system, unmanaged station, SCADA system at regional 110 / 220kV intermediate stations Ho Chi Minh City . Introduce details about the control system using RTU, regulate the configuration of the control system for traditional substations, the status of operation of the RTU system and evaluate the pros and cons of the system using RTU at the current station. Introducing in detail the integrated control system, requirements for integrated control system, introduction and value of advantages and disadvantages of integrated control system using software SURVALENT, AREVA (SCHNEIDER) , SIEMENS, SEL, TOSHIBA, Mai Phuong and general evaluation of the pros and cons of the integrated control system. From the analysis and evaluation of the operation status of the main components in the SCADA system, the dissertation proposes solutions and standardization to improve the reliability of SCADA system by proposing detailed solutions. for each main element in the system such as: For second-order equipment, secondary circuit, IEDs, RTUs, integrated control systems. The results of the thesis can be used as a reference for Cao The Power Grid Company and Ho Chi Minh City Power Corporation in improving, upgrading and standardizing equipment and systems. SCADA in existing stations and stations has new construction plans, especially applied to improve the success rate of remote operations as desired by HCMC Power Corporation and EVN. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bài luận văn là công trình nghiên cứu của riêng Tôi dưới sự hướng dẫn của TS.Huỳnh Quang Minh. Các số liệu, kết quả tính toán nêu trên trong bài luận văn là trung thực và chưa từng công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện bài luận văn này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong bài luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tp.HCM, tháng 08 năm 2019 Tác giả TRẦN VĂN ANH DŨNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MC Máy cắt DCL Dao cách ly PT Máy biến điện áp CT Máy biến dòng điện OLTC Bộ điều nấc dưới tải SCTX Sửa chữa thường xuyên SCL Sửa chữa lớn ĐTXD Đầu tư xây dựng BCU Bộ điều khiển mức ngăn (Bay Control Unit) ĐK-BV Điều khiển-bảo vệ EVN Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam GIS Thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí SF6 HTĐ Hệ thống điện IED Thiết bị điện tử thông minh KNT Không người trực LAN Mạng kết nối cục bộ(Local Area Network) MBA Máy biến áp ODF Giá phân phối cáp quang(Optical Distribution Frame) OSC Trung tâm giám sát vận hành (Operations System Center RTU Thiết bị đầu cuối (Remote Terminal Unit) SCADA Hệ thống giám sát và thu thập thông tin(Supervisory Control and Data Acquisition System) TBA Trạm biến áp TTĐĐ Trung tâm điều độ TTĐĐ TP.HCM Trung tâm điều độ Thành phố hồ chí minh HMI Giao diện người –máy (Human Machine Interface) DAS/DMS Tự động hóa lưới điện trung thế EVN HCMC Tổng công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang Hình 2.1 Trạm Biến áp 110kV ngoài trời 7 Hình 2.2 Trạm Biến áp GIS 110kV trong nhà 7 Hình 2.3 Máy biến thế 250MVA – 220kV/110kV/22kV 8 Hình 2.4 Máy biến thế 63MVA –110kV/22kV 9 Hình 2.5 Máy cắt khí SF6 - 110kV 9 Hình 2.6 Máy cắt hợp bộ 22kV 10 Hình 2.7 Máy cắt hợp bộ Compact 10 Hình 2.8 Dao cách ly 11 Hình 2.9 Máy biến dòng và máy biến điện áp 12 Hình 2.10 Thanh cái 12 Hình 2.11 Tủ trung gian ngoài trời 16 Hình 2.12 Tủ điều khiển bảo vệ ngoài trời 17 Hình 2.13 Tủ trung gian trong nhà bay 18 Hình 2.14 Tủ trung gian trong nhà GIS 19 Hình 2.15 Tủ hợp bộ và máy cắt ngoài trời 22kV22kV 20 Hình 2.16 Cấu trúc hệ thống giám sát điều khiển trạm biến áp 30 Hình 2.17 Sơ đồ cấu trúc vận hành hệ thống giám tại trạm 110kV 32 Hình 3.1 Thiết bị RTU 33 Hình 3.2 Subrack 560CSR01 34 Hình 3.3 Mạng Fieldnet 34 Hình 3.4 Card vi xử lý 560CMU05 35 Số hình Tên hình Trang Hình 3.5 Card DI 23BE23 36 Hình 3.6 Card Didital Output 23BA20 37 Hình 3.7 Card Didital Output 38 Hình 3.8 Card truyền thông 560CMU 39 Hình 3.9 Sơ đồ truyền thông của RTU560 39 Hình 3.10 Sơ đồ mạch truyền tín hiệu đến RTU560 40 Hình 3.11 Sơ đồ mạch điều khiển thiết bị từ RTU 41 Hình 3.12 Sơ đồ cấu trúc hệ thống SCADA sử dụng RTU 45 Hình 3.13 Tủ transducer 46 Hình 3.14 Tủ thông tin quang 47 Hình 4.1 Sơ đồ giao diện hệ thống điều khiển tích hợp 51 Hình 4.2 Cấu hình cơ bản của hệ thống trạm tích hợp IEC 61850 55 Hình 4.3 Sơ đồ cấu trúa hệ thống điều khiển tích hợp của SURVALENT 57 Hình 4.4 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích hợp của AREVA 58 Hình 4.5 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích hợp của SIEMENS 60 Hình 4.6 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích hợp của SEL 63 Hình 4.7 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích hợp của TOSHIBA 64 Hình 4.8 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tích hợp của Mai Phương 66 Hình 5.1 Mô hình chuẩn hóa mạch nhị thứ 85 Hình 5.2 Sơ đồ truyền tín hiệu về 2 trung tâm điều độ và OSC 92 Hình 5.3 Sơ đồ thay thế hệ thống điều khiển ATS bằng SURVALENT 100 Hình 5.4 Sơ đồ cấu trúc trạm truyền thống sử dụng RTU XCEL 101 Hình 5.5 Sơ đồ thay thế hệ thống điều khiển truyền thống bằng Gateway Survalent 101 MỤC LỤC Trang phụ bìa Nhận xét của cán bộ Tờ nhiệm vụ luận văn thạc sĩ Lời cảm ơn Tóm tắt luận văn thạc sĩ (Tiếng Việt và Tiếng Anh) Lời cam đoan của tác giả LV Mục lục Danh mục các từ viết tắt Danh mục các hình Trang CHƢƠNG I : MỞ ĐẦU .............................................................................................1 1. Giới thiệu khái quát và tính cấp thiết của đề tài .............................................. 1 1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................... 1 1.2 Tính cấp bách của đề tài .............................................................................. 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................... 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................... 2 3.1 Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 2 3.2 Phạm vi nghiên cứu..................................................................................... 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................... 3 5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 3 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ........................................................ 4 6.1 Ý nghĩa khoa học ........................................................................................ 4 6.2 Ý nghĩa thực tiễn ....................................................................................... 4 CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.........................................................................5 2.1. Tổng quan về Công ty Lưới điện cao thế TP Hồ Chí Minh ............................5 2.2 Tổng quan thiết bị nhất thứ ..............................................................................5 2.2.1 Giới thiệu tổng quan về TBA ..................................................................5 2.2.2. Giới thiệu về các thiết bị Nhất thứ.........................................................8 2.2.3 Hiện trạng thiết bị nhất thứ do công ty Lưới Điện Cao Thế thành phố Hồ Chí Minh quản lý .................................................................................13 2.3 Tổng quan về mạch nhị thứ ...............................................................................14 2.3.1 Chức năng mạch điện nhị thứ ..................................................................14 2.3.2 Hiện trạng thiết bị nhị thứ trong các trạm trung gian do công ty Lưới Điện Cao Thế thành phố Hồ Chí Minh quản lý . .....................................15 2.3.2.1 Hệ thống mạch nhị thứ thiết bị 220kV, 110kV .....................................15 2.3.2.2 Hệ thống mạch nhị thứ thiết bị 22kV ....................................................20 2.4 Tổng quan về hệ thống relay bảo vệ ................................................................21 2.4.1 Khái niệm ...............................................................................................21 2.4.2 Các yêu cầu đối với rơle bảo vệ ...........................................................22 2.4.3 Cấu hình hệ thống rơle bảo vệ cho hệ thống điện 110/220kV………. 22 2.4.4 Hiện trạng hệ thống rơle bảo vệ trong các trạm trung gian do công ty Lưới Điện Cao Thế thành phố Hồ Chí Minh quản lý ..................... .26 2.5 Tổng quan về trạm không người trực và hệ thống SCADA tại các trạm trung gian khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh ...................................... …....29 2.5.1 Tổng quan về trạm không người trực ................................................. .29 2.5.2 Tổng quan về hệ thống SCADA ........................................................... .31 CHƢƠNG 3 : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG RTU ............................. .33 3.1 Hệ thống SCADA sử dụng RTU (Remote Terminal Unit) .......................... .33 3.1.1 Khái niệm ............................................................................................. .33 3.1.2. Cấu hình RTU 560 gồm các khối sau : ............................................... .33 3.1.3 Khả năng truyền thông, giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu của RTU .............................................................................................. .38 3. 2 . Quy định về chức năng hệ thống điều khiển trạm biến áp ............................ .42 3.2.1 Chức năng điều khiển .......................................................................... .42 3.2.2 Chức năng giám sát và xử lý thông tin .......................... ..................... .42 3.2.3 Quy định về cấu hình hệ thống điều khiến cho TBA truyền thống ....... .43 3.3 Hiện trạng hệ thống SCADA sử dụng RTU trong các trạm trung gian do công ty Lưới Điện Cao Thế thành phố Hồ Chí Minh quản lý ............................... .44 CHƢƠNG IV: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP .......... .49 4.1 Các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển tích hợp ......................................... .49 4.2 Hệ thống điều khiển tích hợp trạm của SURVALENT .................................. .56 4.3 Hệ thống điều khiển tích hợp trạm của AREVA (SCHNEIDER) .................. .58 4.4. Hệ thống điều khiển tích hợp trạm của SIEMENS ......................................... .59 4.5 Hệ thống điều khiển tích hợp trạm của SEL .................................................... .61 4.6 Hệ thống điều khiển tích hợp trạm của Toshiba ................................................................ .64 4.7 Hệ thống điều khiển tích hợp trạm của Mai Phương ....................................... .65 4.8 Ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển tích hợp ....................................... .67 4.8.1 Ưu điểm ................................................................................................ .67 4.8.2 Nhược điểm.......................................................................................... .68 CHƢƠNG V: GIẢI PHÁP TỐI ƢU ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG SCADA ...................................................................................................... .69 5.1 Tổng quan sự hình thành và phát triển hệ thống SCADA tại Tổng công ty điện lực TP.HCM ............................................................................................. .69 5.2 Tổng quan độ tin cậy hệ thống SCADA ........................................................ .71 5.2.1 Khái niệm độ tin cậy ................................................................................... .71 5.2.2 Dữ liệu độ tin cậy ....................................................................................... .72 5.3 Đề xuất giải pháp thiết bị nhất thứ . ............................................................... .81 5.3.1 Thiết bị nhất thứ ngoài trời và hộp bộ ................................................... .81 5.3.2 Thiết bị GIS ............................................................................................ .83 5.4 Đề xuất giải pháp đối với mạch nhị thứ ........................................................ .83 5.4.1 Chuẩn hóa mô hình hệ thống mạch nhị thứ thiết bị 220kV, 110kV ngoài trời ........................................................................................................ .83 5.4.2 Chuẩn hóa mô hình hệ thống mạch nhị thứ thiết bị 220kV, 110kV trong nhà GIS ................................................................................................. .85 5.4.3 Hệ thống nhị thứ thiết bị 220kV, 110kV thuộc nhóm 1 ......................... .85 5.4.4 Hệ thống nhị thứ thiết bị 220kV, 110kV thuộc nhóm 2 ......................... .86 5.4.5 Hệ thống nhị thứ thiết bị 220kV, 110kV thuộc nhóm 3 ......................... .87 5.4.6 Hệ thống nhị thứ thiết bị 220kV, 110kV thuộc nhóm 4 ......................... .87 5.4.7 Hệ thống mạch nhị thứ thiết bị 22kV .................................................. .88 5.5 Đề xuất giải pháp đối với IED ...................................................................... .89 5.5.1 Chuẩn hóa thiết bị điện tử thông minh IED ......................................... .89 5.5.2 Đề xuất giải pháp đối với IED đang sử dụng tại các trạm 110/220kV...................................................................................................... .89 5.6 Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng SCADA trạm sử dụng RTU hiện hữu ....................................................................................................... .91 5.7 Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng SCADA trạm sử dụng hệ thống điều khiển tích hợp hiện hữu .............................................................. .98 CHƢƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƢỜNG PHÁT TRIỂN ....................... 103 6.1. Kết luận ...................................................................................................... 103 6.2. Định hướng phát triển................................................................................. 104 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tổng Công Ty Điện Lực TP.HCM, Tiêu chuẩn xây dựng lưới điện thông minh [2] Tổng Công Ty Điện Lực TP.HCM-7249/EVNHCMC-KT(28/10/2014), Tiêu chuẩn xây dựng trạm biến áp 110kV điều khiển từ xa. [3] Tổng Công Ty Điện Lực TP.HCM, Thiết kế định hình trạm biến áp 110kV phần điện. [4] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam, Quy định nghiệm thu hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp. [5] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam-năm (2003), Quy định cấu hình hệ thống bảo vệ quy cách kỹ thuật của relay bảo vệ. [6] Công Ty Lưới Điện Cao Thế TP.HCM, Báo cáo tham luận trạm không người trực. [7] Tài liệu hướng dẫn sử dụng hệ thống điều khiển tích hợp SURVALENT. [8] Tài liệu hướng dẫn sử dụng hệ thống điều khiển tích hợp SEL. [9] Tài liệu hướng dẫn sử dụng hệ thống điều khiển tích hợp AREVA. [10] Tài liệu hướng dẫn sử dụng hệ thống điều khiển tích hợp TOSHIBA. [11] Tài liệu hướng dẫn sử dụng hệ thống điều khiển tích hợp Mai Phương. [12] Tài liệu hướng dẫn sử dụng hệ thống điều khiển tích hợp SIEMENS [13] Tài liệu kỹ thuật của RTU 560 ABB . [14] Số liệu thống kê tình trạng thao tác xa qua hệ thống SCADA của trực ban vận hành Công ty Lưới Điện Cao Thế. [15] Số liệu thống kê tình hình tái lập ca trực tại các trạm của trực ban vận hành Công ty Lưới Điện Cao Thế. [16] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam – Quyết định 176/QĐ-EVN năm 2016, Quy định hệ thống điều khiển trạm biến áp 500kV, 220kV, 110kV trong tập đoàn Điện lực quốc gia Việt Nam. [17] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam – năm 2015, Định hướng phát triển Trung tâm điều khiển xa và TBA không người trực . [18] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam – Năm 2017, Quy định 55 về yêu cầu kỹ thuật và quản lý vận hành hệ thống SCADA . [19] Báo cáo kết quả tham quan tổng công ty Điện lực Miền Trung . LUẬN VĂN THẠC SỸ CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU 1. Giới thiệu khái quát và tính cấp thiết của đề tài 1.1. Đặt vấn đề Hệ thống SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition ) là một hệ thống kiểm soát, điều khiển và thu thập dữ liệu trên cơ sở sử dụng máy tính chuyên dùng cho công tác điều độ lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh. Mục tiêu là trang bị cho công tác điều độ một phương tiện chỉ huy vận hành hiện đại, để điều độ viên có thể thực hiện kiểm soát được tình hình vận hành lưới điện, thiết bị điện từ xa. Hệ thống SCADA ứng dụng trong vận hành hệ thống điện được áp dụng rộng rãi từ lâu tại nhiều nước trên thế giới. Cùng với xu hướng đó, ngành điện nước ta đã và đang từng bước ứng dụng công nghệ điều khiển tích hợp trạm biến áp truyền tải và phân phối vào quá trình quản lý vận hành hệ thống điện và kinh doanh điện năng. Từ năm 2008, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã chỉ đạo các đơn vị thành viên triển khai đầu tư trạm biến áp tích hợp tiến tới thực hiện mô hình vận hành trạm biến áp (TBA) không người trực nhằm giảm chi phí quản lý và vận hành trạm có người trực như hiện nay, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, đáp ứng bài toán tối ưu hóa cho hệ thống điện. Thực hiện chỉ đạo của EVN và với mục tiêu từng bước chuyển đổi quá trình quản lý và vận hành TBA 110kV có người trực truyền thống sang mô hình vận hành trạm biến áp không người trực. Tổng Công ty Điện lực Thành Phố Hồ Chí Minh (EVN HCMC) đã cải tạo, nâng cấp hệ thống SCADA 40/60 trạm đáp ứng yêu cầu không người trực và các trạm còn lại sẽ thực hiện trong các năm tới . 1. 2. Tính cấp thiết của đề tài Nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng của toàn xã hội nói chung và của khu vực Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng, EVN HCMC đã có những chiến lược cụ thể để hiện đại hóa lưới điện, hiện đại hóa công tác quản lý nhằm đáp ứng nhu cầu cung cấp điện an toàn, hiệu quả và kinh tế. HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 1 LUẬN VĂN THẠC SỸ Xây dựng hệ thống SCADA cho trạm biến áp (110kV, 220kV, 500kV) là một trong những giải pháp tự động hóa đang được Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) quan tâm và chỉ đạo các đơn vị thành viên trong Tập đoàn thực hiện. Hệ thống SCADA nâng cao chất lượng công nghệ trong công tác vận hành, giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện, giảm chi phí đầu tư và chi phí vận hành, góp phần làm tăng khả năng cạnh tranh của ngành Điện cũng như nền kinh tế Việt Nam đối với các nước trong khu vực và trên thế giới. Trong giai đoạn hiện nay, việc đầu tư hệ thống SCADA để ứng dụng công nghệ điều khiển xa trong trạm biến áp trung gian hướng đến trạm vận hành không người trực đang được EVN HCMC tiến hành tích cực theo chỉ đạo của EVN. Tuy hệ thống SCADA đã được áp dụng tại các trạm trung gian 110/220kV thuộc EVN HCMC quản lý nhưng hiện nay vẫn còn nhiều vấn đề khó khăn cần thiết để giải quyết như : việc nghiện cứu làm chủ công nghệ, nhiều nhà sản xuất, hệ thống hoạt động chưa tin cậy nên thường xuyên phải tái lập ca trực vận hành, thiết bị nhất thứ lâu năm, relay bảo vệ không đáp ứng yêu cầu, phần mềm lạc hậu... Từ những phân tích trên, việc nghiên cứu đề tài : “ Phân tích, đánh giá và giải pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống SCADA trạm 110/220kV khu vực TP HCM ” là phù hợp và rất cần thiết cho EVN HCMC đối với việc vận hành các trạm 110/220kV không người trực hiện nay và tương lai. 2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu của đề tài là hết sức quan trọng vì nó nghiên cứu, phân tích, đánh giá hệ thống SCADA hiện hữu tại các trạm 110/220kV do Tổng công ty Điện Lực TP.HCM quản lý từ đó đưa ra giải pháp kỹ thuật hiệu quả nhất để nâng cao độ tin cậy của hệ thống SCADA đảm bảo trạm vận hành ổn định, tin cậy ở chế độ không người trực vận hành . 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 2 LUẬN VĂN THẠC SỸ - Hệ thống SCADA các trạm 110/220kV khu vực thành phố Hồ Chí Minh . 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu hiện trạng, thu thập số liệu từ xa các trạm biến áp 110kV, 220kV do EVN HCMC quản lý. - Nghiên cứu hiện trạng đang vận hành hệ thống điều khiển xa tại các trạm biến áp do Tổng Công Ty Điện Lực thành phố Hồ Chí Minh quản lý . - Nghiên cứu lý thuyết một số vấn về về hệ thống tự động hóa TBA 110, 220kV và mạng truyền thông công nghiệp. - Nghiên cứu tiêu chí xây dựng trạm điều khiển xa của EVN HCMC. - Phân tích đưa ra một số giải pháp kỹ thuật nâng cấp hệ thống SCADA, hệ thống điều khiển tích hợp . 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Phân tích, đánh giá thiết bị nhất thứ, nhị thứ, relay bảo vệ và hệ thống SCADA truyền thống sử dụng RTU trong các trạm 110/220kV do EVN HCMC quản lý . - Phân tích, đánh giá hệ thống điều khiển tích hợp hiện hữu. Đặc biệt là đánh giá quá trình sử dụng của thiết bị và các phần mềm đang được sử dụng hiện nay tại các trạm trung gian . - Nghiên cứu tài liệu liên quan liên quan đến việc sử dụng SCADA từ đó đưa ra giải pháp kỹ thuật tối ưu để nâng cấp hệ thống SCADA hiện hữu đảm bảo vận hành an toàn, liên tục, tin cậy và có thể áp dụng giải pháp đó cho các trạm chuẩn bị đưa vào không người trực vận hành . 5. Phương pháp nghiên cứu : - Tìm hiểu hiện trạng vận hành thiết bị nhất thứ, nhị thứ và relay bảo vệ liên quan đến việc thu thập tín hiệu từ xa các trạm biến áp 110kV, 220kV do EVN HCMC quản lý. HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 3 LUẬN VĂN THẠC SỸ - Tìm hiểu, thống kê, đánh giá hiện trạng vận hành và thu thập số liệu từ xa của hệ thống SCADA truyền thống các trạm biến áp 110kV, 220kV do EVN HCMC quản lý. - Tìm hiểu, thống kê, đánh giá hiện trạng vận hành và thu thập số liệu từ xa của hệ thống điều khiển tích hợp của các nhà thầu trong các trạm biến áp 110kV, 220kV do EVN HCMC quản lý. - Nghiên cứu bộ thiết kế định hình trạm biến áp của Tập Đoàn điện lực Việt Nam . - Nghiên cứu tiêu chí xây dựng trạm điều khiển xa của Tổng Công Ty Điện Lực thành phố Hồ Chí Minh . - Đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống SCADA các trạm 110/220kV khu vực TP.HCM . 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 6.1 Ý nghĩa khoa học - Nghiên cứu xây dựng hệ thống SCADA cho trạm biến truyền thống tại Tổng Công Ty Điện Lực Thành Phố Hồ Chí Minh (EVN HCMC), có ý nghĩa quan trọng trong việc đưa các trạm vào vận hành chế độ không người trực trong tương lai đúng theo tiêu chí của Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam (EVN). - Đề tài nghiên cứu là cơ sở khoa học cho việc xây dựng bộ tiêu chí chuẩn về hệ thống SCADA trong các dự án đầu tư mới trạm biến áp 110/220kV . - Đề tài nghiên cứu phù hợp với chiến lược phát triển kinh tế hiện nay của đất nước, cũng như phù hợp với chiến lược phát triển lưới điện hiện nay của Tổng Công Ty Điện Lực Thành Phố Hồ Chí Minh (EVN HCMC). Và phù hợp với các yêu cầu của vận hành thị trường điện hiện nay. 6.2 Ý nghĩa thực tiễn Đề tài nghiên cứu được đặt ra từ thực tiễn công tác quản lý vận hành các trạm 110, 220kV đã được ứng dụng hệ t hống SCADA , hệ thống điều khiển tích hợp để hiện đại HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 4 LUẬN VĂN THẠC SỸ hóa công tác quản lý vận hành TBA 110, 220kV tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh. Hiện nay hệ thống SCADA, hệ thống điều khiển tích hợp tại các trạm trung gian 110, 220kV do Tổng công ty Điện Lực TP.HCM quản lý sử dụng nhiều thiết bị, phần mềm của nhiều nhà sản xuất khác nhau, do đó việc cấu hình, thay thế, sửa chữa thiết bị, phần mềm liên quan đến hệ thống điều khiển tích hợp gặp rất nhiều khó khăn vì phải liên hệ nhà sản xuất và tốn nhiều chi phí. Độ tin cậy của hệ thống SCADA, hệ thống điều khiển tích hợp chưa cao, thường xuyên mất kết nối, mất tín hiệu dẫn đến phải tái lập ca trực vận hành lâu dài làm giảm nâng suất lao động. Từ thực tế vận hành hệ thống SCADA, mục tiêu đề tài là phân tích, đánh giá lại hệ thống đang vận hành và nghiên cứu tìm ra một giải pháp để đảm bảo hệ thống vận hành an toàn, ổn định, tin cậy, ít bảo trì, bảo dưỡng, đáp ứng trạm vận hành không người trực theo yêu cầu của Tổng công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh . HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG MSHV: 1670799 Trang 5