Tài liệu Nghiên cứu xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển xa các thiết bị đóng cắt trên lưới trung áp thuộc công ty cổ phần điện lực khánh hòa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DUY MẠNH TÂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN XA CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT TRÊN LƯỚI TRUNG ÁP THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DUY MẠNH TÂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN XA CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT TRÊN LƯỚI TRUNG ÁP THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGÔ VĂN DƯỠNG Đà Nẵng - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Duy Mạnh Tân TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN XA CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT TRÊN LƯỚI TRUNG ÁP THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA Học viên : Duy Mạnh Tân Mã số: 60520202 Khóa: K33 Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa đã và đang đầu tư hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu lưới điện 110kV, tuy nhiên phần lưới điện trung áp vẫn chưa được đầu tư triển khai công nghệ này. Do vậy, tác giả đã nghiên cứu xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển xa các thiết bị đóng cắt trên lưới trung áp thuộc Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa, cụ thể là các Recloser và LBS nhằm mục đích áp dụng vào thực tế để rút ngắn thời gian thao tác cũng như thời gian xử lý sự cố trên lưới trung áp, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, đồng thời giúp cho công tác quản lý vận hành lưới điện cũng như khả năng khai thác các tiện ích của hệ thống giám sát, điều khiển xa trên lưới điện ngày một tốt hơn, tạo điều kiện để tăng năng suất lao động. Nội dung nghiên cứu bao gồm nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu và giao diện người – máy bằng phần mềm Survalent; nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu bằng giao thức IEC 60870-5-104 cho các thiết bị Recloser, LBS và nghiên cứu đề xuất xây dựng đường truyền 3G APN từ thiết bị đóng cắt về Trung tâm điều khiển. Từ khóa – Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa; Survalent; Recloser; LBS; giám sát điều khiển xa. RESEARCHING ON BUILDING SCADA SYSTEM FOR SWITCHGEAR ON MEDIUM VOLTAGE GRID IN KHANH HOA POWER JOINT STOCK COMPANY Abstract - Khanh Hoa Power Joint Stock Company has been investing in Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) system of 110kV grid, while the medium voltage grid has not yet been implemented that technology. Therefore, the author researched on building SCADA system of switchgear on medium voltage grid of Khanh Hoa Power Joint Stock Company, namely the Recloser and LBS, for practical purposes to shorten the operation time to shorten operation time as well as troubleshooting time on the medium voltage grid, improve the reliability of power supply, and help management and operation of the grid as well as the ability to exploit the benefits of SCADA on the grid better and better, enabling conditions to increase labor productivity. Research contents include database research and human-machine interface with Survalent software; database research using IEC 60870-5-104 protocol for Recloser, LBS ; research and propose building 3G APN communication line from switchgears to Control center. Key words - Khanh Hoa Power Joint Stock Company; Survalent; Recloser; LBS; SCADA. MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................... 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 2 4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 2 5. Bố cục ............................................................................................................... 2 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN LƯỚI ĐIỆN THUỘC ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA ................................................................................. 3 1.1. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA .. 3 1.1.1. Lịch sử hình thành, lĩnh vực kinh doanh và cơ cấu tổ chức ............................. 3 1.1.2. Quản lý vận hành .............................................................................................. 6 1.1.2.1. Nguồn điện ..................................................................................................... 6 1.1.2.2. Lưới điện ........................................................................................................ 7 1.2. TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA ............................................................................................ 9 1.2.1. Các khối chức năng ........................................................................................... 9 1.2.2. Các giao thức được sử dụng để kết nối SCADA trên lưới điện KHPC ......... 10 1.3. HIỆN TRẠNG CÁC TRẠM BIẾN ÁP 110KV KHÔNG NGƯỜI TRỰC VÀ CÁC THIẾT BỊ ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN XA .................................................................. 11 1.4. KẾT LUẬN ............................................................................................................ 11 CHƯƠNG 2 - NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT ĐỂ THỰC HIỆN VIỆC GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT TỪ XA ....................... 13 2.1. TỔNG QUAN ........................................................................................................ 13 2.2. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP PHẦN MỀM SURVALENT .................................. 13 2.2.1. Tổng quan ........................................................................................................ 13 2.2.2. Trình bày lý thuyết và giải pháp cấu hình cơ sở dữ liệu qua STC Explorer ... 14 2.2.2.1. Giới thiệu những thành phần cơ bản để xây dựng cơ sở dữ liệu ................. 14 2.2.2.2. Các bước tạo biến cơ bản ............................................................................ 14 2.2.2.3. Chức năng bảo mật (Security Function) ...................................................... 21 2.2.3. Lý thuyết và giải pháp về xây dựng HMI bằng SmartVU .............................. 23 2.2.3.1. Giới thiệu SmartVU ...................................................................................... 23 2.2.3.2. Tạo các phần tử chính của Map ................................................................... 24 2.2.3.3. Vẽ Map ......................................................................................................... 30 2.3. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẤU HÌNH GIAO THỨC IEC 60870-5-104 CHO RTU CÁC RECLOSER NULEC, LBS JINKWANG HIỆN CÓ TRÊN LƯỚI ĐIỆN KHÁNH HÒA ............................................................................................................. 31 2.3.1. Recloser Nulec ............................................................................................... 31 2.3.1.1. Sơ lược về Recloser Nulec............................................................................ 31 2.3.1.2. Phần mềm WSOS cấu hình giao thức IEC 60870-5-104 cho tủ điều khiển ADVC .................................................................................................................... 31 2.3.2. LBS Jinkwang ................................................................................................. 33 2.3.2.1. Sơ lược về LBS Jinkwang ............................................................................. 33 2.3.2.2. Phần mềm FTU Man cấu hình giao thức IEC 60870-5-104 cho tủ điều khiển FTU-P200 ................................................................................................... 33 2.4. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG TIN CHO HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN XA ..................................................................... 35 2.4.1. Hệ thống thông tin sóng vô tuyến........................................................................ 35 2.4.2. Hệ thống thông tin sóng vi ba.......................................................................... 35 2.4.3. Hệ thống thông tin tải ba ................................................................................. 36 2.4.4. Hệ thống cáp quang điện lực ........................................................................... 36 2.4.5. Hệ thống leased – line thuê bao riêng ............................................................. 36 2.4.6. Hệ thống Internet ADSL/IP ............................................................................. 36 2.4.7. Hệ thống di động 2G, GPRS, 3G .................................................................... 36 2.4.7.1. Mô hình thu thập công tơ qua 2G ................................................................ 37 2.4.7.2. Mô hình điều khiển và thu thập dữ liệu các thiết bị đóng cắt qua 3G/GPRS… ............................................................................................................... 37 2.4.8. HỆ THỐNG DI ĐỘNG 3G CÓ SỬ DỤNG APN (ĐIỂM TRUY CẬP) RIÊNG .......................................................................................................................... 38 2.4.8.1. Mô hình giải pháp ........................................................................................ 38 2.4.8.2. Đánh giá ....................................................................................................... 39 2.5. KẾT LUẬN ............................................................................................................ 39 CHƯƠNG 3 - ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG ĐỘ TIN CẬY, THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP KHÁNH HÒA VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY BẰNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN XA....................................................... 40 3.1. HIỆN TRẠNG ........................................................................................................ 40 3.1.1. Chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện SAIDI ........................................................ 40 3.1.2. Các thiết bị có khả năng kết nối SCADA nhưng chưa được kết nối .............. 43 3.2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY BẰNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN XA .................................................................................................................... 47 3.2.1. Tại TTĐK-KHPC ............................................................................................ 48 3.2.2. Tại vị trí thiết bị đóng cắt trên lưới điện trung áp ........................................... 50 3.2.3. Xây dựng kênh truyền kết nối từ thiết bị đóng cắt đến TTĐK ....................... 50 3.3. KẾT LUẬN ............................................................................................................ 52 CHƯƠNG 4 - XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN XA CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP THUỘC ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA ............................................................................................................. 53 4.1. XÂY DỰNG HỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU TRÊN PHẦN MỀM SURVALENT ............ 53 4.2. MÔ PHỎNG GIAO DIỆN HMI TRÊN PHẦN MỀM SURVALENT .................. 65 4.3. XÂY DỰNG TẬP TIN CƠ SỞ DỮ LIỆU THEO GIAO THỨC IEC 60870-5-104 CHO RECLOSER NULEC VÀ LBS JINKWANG...................................................... 68 4.3.1. Xây dựng tập tin cơ sở dữ liệu theo giao thức IEC 60870-5-104 cho tủ điều khiển ADVC ......................................................................................................... 68 4.3.2. Xây dựng tập tin cơ sở dữ liệu theo giao thức IEC 60870-5-104 cho tủ điều khiển FTU-P200 ................................................................................................... 71 4.4. CÁC CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN XA CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP ........................................... 74 4.5. HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG .............................................................................. 76 4.6. KẾT LUẬN ............................................................................................................ 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 80 QUYẾT 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. DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng 1.1 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Tên bảng Trang Chi tiết khối lượng thiết bị, đường dây do các Điện lực quản lý Mô tả thanh Editor Window Toolbar Mô tả thanh Edit Parts Toolbar Mô tả thanh Draw Item Toolbar Số khách hàng KHPC tăng trưởng trong năm 2016 Thời gian trung bình thực hiện thao tác thiết bị để bảo trì bảo dưỡng Thời gian trung bình thực hiện thao tác thiết bị để xử lý sự cố Bảng tính SAIDI giảm do BTBD và XLSC dự kiến ở năm áp dụng hệ thống Số lượng thiết bị Recloser, LBS có khả năng kết nối SCADA tại các Điện lực Bảng chi tiết vị trí các thiết bị Danh sách dữ liệu của Recloser và LBS 7 24 26 27 40 41 41 43 43 44 49 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 2.26 2.27 2.28 2.29 2.30 2.31 2.32 Tên hình Trang Sơ đồ cơ cấu tổ chức Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa Sơ đồ hệ thống điện phân phối Khánh Hòa Mô hình hệ thống SCADA tại KHPC trên nền tảng phần mềm Survalent .Giao diện STC Explorer Tập hợp các Station Cửa sổ New Station Tạo mới Communication Line Cửa sổ New Communication Line Tạo mới RTU Cửa sổ RTU Tạo mới Status Point Cửa sổ New Status Point Tab Telemetry Tab Alarms Tạo mới analog point Cửa sổ analog point Cửa sổTelemetry analog point Cửa sổ Alarm analog point Cửa sổ Zone Cửa sổ Zone Group Cửa sổ User Rights Cửa sổ User Giao diện Smart VU Tạo màu cố định Mô phỏng máy cắt đang cắt Mặt trước của RTU Recloser Nulec Giao diện phần mềm WSOS Giao diện Tool Configurable Protocol Mặt trước của RTU LBS Jinkwang Giao diện phần mềm FTU Man Giao diện Tool cấu hình dữ liệu giao thức IEC 60870-5-104 Truyền dẫn điểm tới điểm Truyền dẫn nhiều điểm Mô hình thu thập công tơ qua 2G Mô hình thu thập dữ liệu qua 3G/GPRS 5 8 9 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 20 21 21 22 22 23 23 28 29 31 32 32 33 34 34 35 35 37 37 Số hiệu hình 2.33 3.1 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 4.25 4.26 4.27 4.28 4.29 4.30 4.31 4.32 4.33 4.34 4.35 4.36 4.37 Tên hình Trang Mô hình thu thập dữ liệu qua 3G sử dụng APN riêng Mô hình giải pháp VPN Tạo các Zone tương ứng với các Điện lực trực thuộc Tạo các Zone Group tương ứng với các Điện lực trực thuộc Tạo các Station tương ứng với các Điện lực trực thuộc Tạo các Station chủng loại thiết bị Recloser, LBS Tạo các Station Recloser Tạo các Station LBS Tạo biến Commline Status cho từng Recloser Tạo biến RTU Status cho từng Recloser Tạo biến Commline Status cho từng LBS Tạo biến RTU Status cho từng LBS Tạo Commline cho từng thiết bị Recloser Tạo RTU cho từng thiết bị Recloser Tạo Commline cho từng thiết bị LBS Tạo RTU cho từng thiết bị LBS Tạo các biến Status cho Recloser Tab General trong cửa sổ Status Point Recloser Tab Telemetry trong cửa sổ Status Point Recloser Tab Alarm trong cửa sổ Status Point Recloser Tạo các biến Status LBS Tab General trong cửa sổ Status Point LBS Tab Telemetry trong cửa sổ Status Point LBS Tab Alarm trong cửa sổ Status Point LBS Tạo các biến Analog Recloser Tab General trong cửa sổ Analog Point Recloser Tab Telemetry trong cửa sổ Analog Point Recloser Tab Alarm trong cửa sổ Analog Point Recloser Tạo các biến Analog LBS Tab General trong cửa sổ Analog Point LBS Tab Telemetry trong cửa sổ Analog Point LBS Tab Alarm trong cửa sổ Analog Point LBS dựng thư viện Color cho hệ thống Xây dựng thư viện Symbol cho hệ thống Xây dựng thư viện PMacro cho hệ thống Giao diện sơ đồ hệ thống điện trung áp KHPC Giao diện sơ đồ điện phân phối khu vực E27-EBT-EBD-E28 Giao diện HMI của 1 Recloser Giao diện HMI của 1 LBS 38 51 53 53 55 55 56 56 57 57 57 58 58 58 59 59 60 60 60 61 61 61 62 62 62 63 63 63 64 64 64 65 65 66 66 67 67 68 68 Số hiệu hình 4.38 4.39 4.40 4.41 4.42 4.43 4.44 4.45 4.46 4.47 4.48 4.49 4.50 4.51 4.52 4.53 4.54 4.55 4.56 4.57 Tên hình Cấu hình các thông số cơ bản giao thức IEC 60870-5-104 cho Recloser Mở Tool cấu hình giao thức IEC 60870-5-104 Cấu hình các tín hiệu trạng thái 1 bit Cấu hình tín hiệu trạng thái 2 bit Cấu hình tín hiệu đo lường Analog Cấu hình tín hiệu điều khiển 1 bit Cấu hình tín hiệu điều khiển 2 bit Lựa chọn giao thức IEC 60870-5-104 Cấu hình các địa chỉ tín hiệu cơ bản cho giao thức IEC 608705-104 Mở Tool cấu hình dữ liệu giao thức IEC 60870-5-104 Cấu hình các tín hiệu trạng thái 1 bit Cấu hình các tín hiệu trạng thái 2 bit Cấu hình các tín hiệu đo lường Cấu hình các tín hiệu điều khiển 1 bit Cấu hình các tín hiệu điều khiển 2 bit Sơ đồ 1 sợi và cách truy xuất 1 thiết bị Recloser/LBS Mô tả các vùng chức năng trên giao diện HMI Recloser Các dòng cảnh báo xuất hiện khi có thay đổi trên hệ thống Cài đặt âm thanh cảnh báo cho hệ thống Cửa sổ điều khiển đóng cắt của Recloser Trang 69 69 70 70 70 71 71 71 72 72 72 73 73 73 74 74 75 75 76 76 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Lưới điện phân phối của cả nước nói chung và của tỉnh Khánh Hòa nói riêng ngày càng trở nên phức tạp do số lượng phụ tải và công suất phụ tải ngày càng tăng, số xuất tuyến và các các trạm biến áp ngày càng nhiều, phạm vi cấp điện ngày càng mở rộng.... Do đó công tác vận hành lưới phân phối sẽ phải đối mặt với nhiều khó khăn nếu như không có sự hỗ trợ của hệ thống giám sát và điều khiển từ xa. Bên cạnh đó, nền kinh tế tỉnh Khánh Hòa đã có những bước chuyển biến đáng kể. Cụ thể là các khu du lịch, khu dịch vụ, khu công nghiệp khu dân cư... đã và đang phát triển với tốc độ nhanh. Do vậy, bên cạnh việc phải đáp ứng nhu cầu về công suất ngày càng tăng thì chất lượng điện năng là vấn đề cần được đặc biệt chú trọng. Chính vì vậy mà việc ứng dụng hệ thống giám sát và điều khiển từ xa nhằm nâng cao chất lượng điện năng, chất lượng cung cấp điện trở thành nhu cầu cấp thiết. Đứng trước thực tế đó, Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa (KHPC) đã hợp tác với các nhà thầu cung cấp giải pháp phần mềm Trung tâm Survalent và các trang thiết bị hiện đại đồng bộ giữa Trung tâm điều khiển (TTĐK) KHPC với các trạm biến áp 110kV để triển khai việc điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu (Supervisory Control And Data Acquisition – SCADA) các trạm Biến áp 110kV và đã nhận được những thành quả nhất định. Tuy nhiên đối với các thiết bị đóng cắt trên lưới trung thế như Recloser, LBS (Load Break Switch) thì vẫn chưa có giải pháp thu thập tín hiệu SCADA để đưa về TTĐK-KHPC. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, áp dụng các công nghệ mới để thu thập dữ liệu từ xa các thiết bị này về TTĐK-KHPC là cấp thiết để rút ngắn thời gian thao tác cũng như thời gian xử lý sự cố trên lưới trung áp, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, đồng thời giúp cho công tác quản lý vận hành lưới điện cũng như khả năng khai thác các tiện ích của hệ thống SCADA trên lưới điện ngày một tốt hơn, tạo điều kiện để tăng năng suất lao động. Với những lý do nêu trên thì việc nghiên cứu xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển xa các thiết bị đóng cắt trên lưới trung áp thuộc KHPC là thực sự rất cần thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển từ xa các thiết bị đóng cắt thuộc lưới điện trung áp Khánh Hòa nhằm mục đích: - Rút ngắn thời gian thao tác thiết bị, thời gian xử lý sự cố, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. - Nâng cao năng suất lao động. - Tự làm chủ được công nghệ. 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu và xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển xa các thiết bị đóng cắt thuộc lưới điện trung áp Khánh Hòa trên nền tảng phần mềm Survalent. - Nghiên cứu và sử dụng phần mềm FTUMan để cấu hình giao thức IEC608705-104 cho RTU (Remote Terminal Unit) LBS Jinkwang và phần mềm WSOS để cấu hình giao thức IEC60870-5-104 cho RTU Recloser Nulec. - Nghiên cứu ứng dụng giải pháp truyền thông tin 3G sử dụng APN riêng. - Nghiên cứu khả năng kết nối SCADA của các thiết bị Recloser Nulec và LBS Jinkwang. 4. Phương pháp nghiên cứu Để giải quyết các mục tiêu nêu trên, luận văn đưa ra phương pháp nghiên cứu như sau: - Nghiên cứu, phân tích các tài liệu, sách báo viết về phần mềm Survalent. - Nghiên cứu, phân tích các tài liệu, sách báo viết về RTU của các thiết bị Recloser Nulec và LBS Jinkwang, phần mềm FTU Man, phần mềm WSOS. - Nghiên cứu, phân tích các tài liệu, sách báo viết về giải pháp truyền thông tin 3G sử dụng APN riêng . - Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu và mô phỏng giao diện hệ thống giám sát và điều khiển xa các thiết bị đóng cắt trên lưới điện trung áp thuộc KHPC. 5. Bố cục MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1 : Tổng quan về hệ thống giám sát, điều khiển lưới điện thuộc Điện lực Khánh Hòa. CHƯƠNG 2 : Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật để thực hiện việc giám sát và điều khiển các thiết bị đóng cắt từ xa. CHƯƠNG 3 : Đánh giá hiện trạng độ tin cậy, thiết bị đóng cắt trên lưới điện trung áp Khánh Hòa và giải pháp nâng cao độ tin cậy bằng giám sát, điều khiển xa. CHƯƠNG 4: Xây dựng hệ thống giám sát, điều khiển xa các thiết bị đóng cắt trên lưới điện trung áp thuộc Điện lực Khánh Hòa. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN LƯỚI ĐIỆN THUỘC ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA 1.1. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA 1.1.1. Lịch sử hình thành, lĩnh vực kinh doanh và cơ cấu tổ chức a. Lịch sử Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa hay còn gọi tắt là Điện lực Khánh Hòa, là doanh nghiệp Cổ phần trực thuộc Tổng Công ty Điện lực Miền Trung, lĩnh vực kinh doanh chính là hoạt động sản xuất, kinh doanh điện năng trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa. Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa chính thức đi vào hoạt động từ ngày 01/7/2005 trên cơ sở được thành lập theo quyết định số 161/2004/QĐ-BCN ngày 06/12/2004 của Bộ Công nghiệp về việc chuyển Điện lực Khánh Hòa thuộc Công ty Điện lực Miền Trung thành Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa. b. Lĩnh vực sản xuất, kinh doanh của công ty Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa sản xuất, kinh doanh các lĩnh vực sau : - Sản xuất và kinh doanh điện năng; quản lý, vận hành lưới điện phân phối có cấp điện áp đến 110 KV; xây dựng, lắp đặt, quản lý, vận hành và sửa chữa nhà máy thủy điện, nhiệt điện nhỏ, các nhà máy điện diesel, máy phát điện diesel. - Xây lắp các công trình điện, lưới và trạm điện có cấp điện áp đến 110 KV, các công trình viễn thông công cộng, các công trình công nghiệp và dân dụng; - Sửa chữa thiết bị điện; - Lắp đặt hệ thống điện; - Cho thuê máy móc, thiết bị điện; - Kinh doanh xuất nhập khẩu vật tư, thiết bị điện; - Đại lý bán hàng vật tư, thiết bị điện; - Sản xuất, kinh doanh các sản phẩm bê tông ly tâm; - Gia công chế tạo các sản phẩm cơ khí (trừ máy móc, thiết bị); - Kinh doanh thương mại, thiết bị và phần mềm máy vi tính; - Lập trình máy vi tính; hoạt động dịch vụ công nghệ thông tin và dịch vụ khác liên quan đến máy vi tính; - Sửa chữa máy vi tính và thiết bị ngoại vi; - Tư vấn máy vi tính và quản trị hệ thống máy vi tính; - Thí nghiệm thiết bị điện đến cấp điện áp 110KV; - Hoạt động kiến trúc và tư vấn kỹ thuật có liên quan: Thiết kế các công trình đường dây và trạm biến áp có cấp điện áp đến 110KV, nhà máy điện cấp 4; giám sát 4 thi công xây dựng công trình đường dây và trạm biến áp có cấp điện áp đến 110KV; tư vấn lập dự án đầu tư, quản lý dự án nhà máy nhiệt điện nhỏ, đường dây và trạm biến áp có cấp điện áp đến 110KV và các công trình viễn thông; tư vấn thẩm tra dự án đầu tư công trình điện đến cấp điện áp 110KV; - Lắp đặt hệ thống cấp, thoát nước, lò sưởi và điều hòa không khí; - Kho bãi và lưu giữ hàng hóa; - Vận tải hàng hóa bằng đường bộ; - Dạy nghề; - Kinh doanh khách sạn; kinh doanh bất động sản; cho thuê văn phòng; - Quảng cáo; đại lý bảo hiểm. c. Cơ cấu tổ chức Cơ cấu tổ chức của Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa bao gồm : - Hội đồng quản trị; - 01 Tổng Giám đốc công ty; - 03 Phó Tổng Giám đốc công ty; - 01 Kế toán trưởng công ty; - 12 phòng chức năng (Văn phòng; Kế hoạch; Tổ chức- Nhân sự; Kỹ thuật; An toàn; Tài chính- Kế toán; Vật tư; Đầu tư xây dựng; Điều độ; Kinh doanh; Công nghệ thông tin; Kiểm tra, giám sát mua bán điện); - 08 Điện lực (Vĩnh Hải, Vĩnh Nguyên, Trung tâm Nha Trang, Cam RanhKhánh Sơn, Diên Khánh- Khánh Vĩnh, Ninh Hòa, Vạn Ninh, Cam Lâm); - 01 Xí nghiệp Lưới điện cao thế; - 01 Xí nghiệp Cơ điện- thí nghiệm; - 01 Xí nghiệp Xây lắp công nghiệp; - 01 Trung tâm Tư vấn xây dựng điện; - 01 Ban Quản lý dự án. Sơ đồ cơ cấu tổ chức của Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa được trình bày như hình 1.1. 5 ĐẠI HỘI ĐỒNG CỔ ĐÔNG HỘI ĐỒNG QUẢN TRỊ BAN KIỂM SOÁT TỔNG GIÁM ĐỐC PHÓ TGĐ KT (GĐCLCT) PHÓ TGĐ KINH DOANH PHÓ TGĐ ĐTXD KẾ TOÁN TRƯỞNG KHỐI ĐIỆN LỰC KHỐI PHÒNG BAN CHỨC NĂNG KHỐI CÁC ĐƠN VỊ PHỤ TRỢ Điện lực Cam Ranh – Khánh Sơn P1. Văn phòng Công ty Xí nghiệp Xây lắp Công nghiệp Điện lực Cam Lâm Điện lực Diên Khánh – Khánh Vĩnh P2. Phòng Kế hoạch P3. Phòng Tổ chức – Nhân sự Xí nghiệp Cơ điện – Thí nghiệm Xí nghiệp Lưới điện Cao thế P4. Phòng Kỹ thuật Điện lực Vĩnh Nguyên Điện lực Trung tâm Nha Trang Điện lực Vĩnh Hải Điện lực Ninh Hòa Điện lực Vạn Ninh Trung tâm Tư vấn xây dựng điện P5. Phòng Tài chính – Kế toán P6. Phòng Vật tư P7. Phòng Đầu tư P8. Phòng Điều độ sản xuất P9. Phòng Kinh doanh P10. Phòng Công nghệ thông tin P11. Phòng Kiểm tra, giám sát mua bán điện P12. Phòng An toàn Ban Quản lý dự án Hình 1.1. Sơ đồ cơ cấu tổ chức Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa 6 1.1.2. Quản lý vận hành 1.1.2.1. Nguồn điện Trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa có 01 TBA 220/110/22kV Nha Trang (T1-125 + T2-250 MVA) đặt tại xã Vĩnh Phương – TP. Nha Trang là nguồn cung cấp điện chủ yếu cho các hộ tiêu thụ điện của tỉnh Khánh Hoà. Trạm nhận điện từ TBA 500/220kV Pleiku, NMTĐ Đa nhim và TBA 220kV Tuy Hòa qua các đường dây 220kV “PleikuKrôngBuk-Nha Trang”, đường dây 220kV “Đa Nhim-Nha Trang”, đường dây 220kV “Tuy Hòa-Nha Trang”. Ngoài nguồn từ trạm 220kV Nha Trang, lưới điện 110kV tỉnh Khánh Hòa còn được cấp điện từ các đường dây 110kV từ các tỉnh lân cận như: - Tuyến 110kV Tuy Hòa – Nha Trang dây dẫn ACSR185, chiều dài tuyến 128,7km. Đi từ thanh cái 110kV trạm 220kV Tuy Hòa đến thanh cái 110kV trạm 220kV Nha Trang. Tuyến 110kV Tuy Hòa – Nha Trang hiện nay là mạch 2 của tuyến 220kV Tuy Hòa – Nha Trang, tuy nhiên đang vận hành tạm ở điện áp 110kV, có nhiệm vụ hỗ trợ cấp điện cho lưới điện 110kV sau trạm. - Tuyến 110kV NMTĐ Sông Hinh – Tuy Hòa 2 – Hòa Hiệp – Vạn Giã, dây dẫn ACK -185, chiều dài tuyến 69,91km. Đi từ NMTĐ Sông Hinh cấp cho các TBA 110kV Tuy Hòa 2, Hòa Hiệp, sau đó hỗ trợ cấp điện cho tỉnh Khánh Hòa qua tuyến 110kV Hòa Hiệp – Vạn Giã. Chiều dài tuyến Hòa Hiệp – Vạn Giã là 36,57km. - Tuyến 110kV Tháp Chàm – Cam Ranh, gồm 02 đoạn: ACSR-336,4MCM có chiều dài tuyến 4,84km; ACK -150/29 có chiều dài tuyến 86,04km cấp nguồn cho 03 TBA 110kV phía nam tỉnh Khánh Hòa. - Tuyến 110kV Ninh Hải – Nam Cam Ranh: năm 2016 tuyến mang tải với Pmax đạt 30MW (theo phương thức không cơ bản). Trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa hiện nay có các nguồn phát như sau: - Nguồn thủy điện: + Ea Krong Rou: công suất 28MW phát lên lưới thông qua đường dây 35kV. + Sông Giang: công suất 37MW phát lên lưới thông qua đường dây 110kV. - Nguồn nhiệt điện: + Nhà máy nhiệt điện bã mía tại Ninh Hòa, công suất 30MW phát lên lưới thông qua đường dây 110kV. + Nhà máy nhiệt điện bã mía tại Cam Ranh, công suất 60MW phát lên lưới thông qua đường dây 35kV. Các nhà máy thủy điện với công suất hạn chế nên chủ yếu được huy động nhiều vào giờ cao điểm để cải thiện chất lượng điện áp các nút 110kV. Các nhà máy nhiệt điện bã mía đường sau khi sử dụng cho bản thân nhà máy 7 còn có khả năng cung cấp tối đa khoảng 36MW cho lưới điện 110kV vào mùa khô từ tháng 12 năm trước đến tháng 4 năm sau. 1.1.2.2. Lưới điện a. Lưới điện 110kV Công ty đang quản lý hệ thống lưới điện 110kV với tổng chiều dài tổng cộng là 345,43km và 11 TBA với tổng công suất 502MVA gồm: Vạn Giã, Ninh Hòa, Đồng Đế, Mã Vòng, Diên Khánh, Suối Dầu, Bán đảo, Cam Ranh, Ninh Thủy, Bình Tân, Nam Cam Ranh. Có 02 trạm thuộc tài sản của khách hàng là Vinashin và Dệt Nha Trang với tổng công suất 66MVA. b. Lưới điện trung, hạ áp Hệ thống lưới điện trung hạ áp hiện được giao cho 08 điện lực quản lý, gồm 102 xuất tuyến trung thế, công suất trung bình khoảng 300 MW, sản lượng trung bình ngày trên 6 triệu kWh, tổng số khách hàng sử dụng điện trên 346.000 khách hàng. Chi tiết khối lượng thiết bị, đường dây do các Điện lực quản lý như bảng 1.1 ( số liệu được thống kê đến 02/2017 ). Bảng 1.1. Chi tiết khối lượng thiết bị, đường dây do các Điện lực quản lý STT Tên khu vực 1 Điện lực Vạn Ninh 2 Đường dây trung áp (km) Đường dây hạ áp (km) Dung Trạm biến áp lượng Rec LBS Tổng dung bù Số (máy) (máy) lượng (MVAr) Trạm (kVA) 224,1 370,374 28,4 7 17 399 71.105 Điện lực Ninh Hòa 560,842 776,264 41,9 8 25 639 103.998,5 3 Điện lực Vĩnh Hải 125,308 152,56 37,3 7 22 327 110.300 4 Điện lực Trung tâm Nha Trang 164,963 247,338 85,9 9 34 606 246.980 5 Điện lực Vĩnh Nguyên 128,4 135,962 42,8 4 19 370 138.535 6 Điện lực Cam Lâm 297,691 312,516 43,4 8 12 436 125.355 7 Điện lực Cam Ranh - Khánh Sơn 465,742 309,766 51,1 8 14 562 174.305 8 Điện lực Diên Khánh - Khánh Vĩnh 386,212 437,38 40,5 13 26 546 115.015 3.353,26 2742,16 371,3 64 169 Toàn Công ty Sơ đồ lưới điện phân phối được thể hiện trên hình 1.2. 3.885 1.085.595,5 8 Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống điện phân phối Khánh Hòa 9 1.2. TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA Trung tâm điều khiển KHPC được đưa vào vận hành chính thức tháng 08/2015. Tiền thân là Trung tâm thao tác xa với 5 nhân viên thao tác xa đi chế độ 3 ca 5 kíp, vận hành từ xa 3 trạm biến áp 110kV là E Bình Tân, E Nam Cam Ranh, E Ninh Thủy bằng giải pháp phần mềm @SCADA do Công ty ATS xây dựng. Năm 2016, Trung tâm được đầu tư giải pháp phần mềm Survalent (Canada), điều khiển từ xa trạm 110kV E Bán Đảo. Mô hình hệ thống SCADA tại KHPC trên nền tảng phần mềm Survalent được mô tả như Hình 1.3. Hình 1.3. Mô hình hệ thống SCADA tại KHPC trên nền tảng phần mềm Survalent 1.2.1. Các khối chức năng a) Máy chủ SCADA Server Main là máy chủ chính có các chức năng và nhiệm vụ sau: - Chức năng thu thập, trao đổi dữ liệu với RTU/Gateway tại các trạm biến áp 110kV và các thiết bị trên lưới Recloser/LBS bằng giao thức IEC60870-5-104/101, DNP, trao đổi dữ liệu với các thiết bị mạng như Router/Switch/Server theo giao thức SNMP. - Được trang bị giao thức IEC60870-5-104 slave để truyền dữ liệu về Trung tâm điều độ Miền. - Khai báo cấu hình toàn bộ dữ liệu (datapoint), tổ chức cơ sở dữ liệu SCADA, tính toán và logic phục vụ cho khai thác dữ liệu trên hệ thống vận hành lưới điện.