Tài liệu Xây dựng hệ thống cảnh báo lỗi của nhà máy thủy điện đồng nai 3 từ hệ thống điều khiển ac800xa của abb

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN CẢNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO LỖI CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3 TỪ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN AC800xA CỦA ABB Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. LÊ THỊ TỊNH MINH Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu, xây dựng của riêng tôi. Các số liệu, kết quả chương trình xây dựng trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Nguyễn Văn Cảnh TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH, TIẾNG VIỆT XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO LỖI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3 DỰA TRÊN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN AC800xA CỦA ABB Học viên: NGUYỄN VĂN CẢNH Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 6052020 Khoá: K33 Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN. Tóm tắt –Thủy điện chiếm tỉ lệ rất lớn trong tổng sản xuất điện ở nƣớc ta trong đó hệ thống điều khiển nhà máy điện quyết định lớn đến việc vận hành và phát điện hiệu quả. Theo đó, nhà máy Thuỷ điện Đồng Nai 3 đƣợc thiết kế hệ điều khiển AC800xA của ABB và đƣợc đƣa vào vận hành từ năm 2010. Tuy nhiên trong quá trình vận hành còn bộc lộ những hạn chế về thời gian khởi động tổ máy và chƣa đảm bảo tính linh hoạt trong thị trƣờng điện hiện nay. Luận văn đề xuất xây dựng chƣơng trình cảnh báo lỗi cho chu trình khởi động tổ máy nhà máy thủy điện. Cụ thể tiến hành xây dựng các giao diện giám sát các lỗi xuất hiện trong quá trình khởi động tổ máy. Nhờ đó, ngƣời vận hành có thể can thiệp và điều khiển giám sát chu trình, mà hệ thống hiện tại chƣa có, và giảm thời gian xử lý lỗi trong chu trình. Abstract - Hydroelectricity takes a large proportion of the total electricity production in Vietnam. Distributed Control Systems (DCS) in power plant have decided for efficient operation and generation in which DCS of the Dong Nai 3 Plant has used AC800xA of ABB since 2010. However, with the developpement of electricity market currentely, the process of DCS operation has some limitations on starting time and unflexibility in fault eliminations. This thesis proposes fault warning interfaces for the starting generation program at Dong Nai 3 hydropower plant. In detailed, interfaces would be shown faults’ position as occurring during the startup program well as provided a fast robustic way overcoming unreal faults. As a result, the operators can intervene and control the startup program of generations more efficient and economic. MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH, TIẾNG VIỆT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 1 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 1 4. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................... 1 5. Tên đề tài ................................................................................................................. 2 6. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài ......................................................... 2 7. Bố cục đề tài. ........................................................................................................... 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3 .........................3 1.1. Vị trí nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 ................................................................. 3 1.2. Chức năng nhiệm vụ ............................................................................................ 3 1.3. Các hạng mục công trình chính ............................................................................ 3 1.4. Thông số cơ bản hệ thống thiết bị nhà máy ......................................................... 3 1.5. Tổng quan hệ thống điều khiển nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 ........................ 3 1.5.1. Giới thiệu hệ thống điều khiển mở AC800xA PGP ......................................4 1.5.2. Mục tiêu điều khiển chính .............................................................................5 1.5.3. Các đối tượng điều khiển chính trong nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 .......5 1.5.4. Các thông số hệ thống hệ thống ...................................................................5 1.5.5. Cấu trúc hệ thống điều khiển ........................................................................5 1.6. Các chế độ vận hành ............................................................................................ 7 TÓM TẮT CHƢƠNG 1 .................................................................................................. 9 CHƢƠNG 2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỔ MÁY CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3 ..........................................................................................10 2.1. Giới thiệu về phần cứng hệ thống điều khiển tổ máy nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 .......................................................................................................................... 10 2.2. Giới thiệu các phần mềm hệ thống điều khiển ................................................... 11 2.2.1. Giới thiệu về phần mềm điều khiển logic Compact Control Builder 5.0 (CBM) ............................................................................................................................11 2.2.2. Cấu trúc phần mềm giám sát Power Generation Portal PGP ...................17 2.2.3. Phần mềm PGP Display Buider .................................................................18 2.2.4. Phần mềm ứng dụng cài đặt hệ thống System Setup ..................................19 2.2.5. Phần mềm ứng dụng Start Power Generation Portal ................................20 TÓM TẮT CHƢƠNG 2 ................................................................................................ 21 CHƢƠNG 3. CHU TRÌNH KHỞI ĐỘNG TỔ MÁY TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI....................................................................................................................22 3.1. Giới thiệu về chu trình khởi động tổ máy trong nhà máy thủy điện Đồng Nai . 22 3.2. Giới thiệu chu trình từ dừng sang phát công suất (STOP to GEN) ................... 22 3.3. Đánh giá chu trình khởi động hiện tại ................................................................ 25 3.4. Đề xuất xây dựng chƣơng trình cảnh báo lỗi bổ sung cho chu trình khởi động tổ máy ............................................................................................................................ 26 3.5. Các bƣớc tiến hành xây dựng chƣơng trình cảnh báo lỗi .................................. 27 TÓM TẮT CHƢƠNG 3 ................................................................................................ 31 CHƢƠNG 4. XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH CẢNH BÁO LỖI CHO CHU TRÌNH KHỞI ĐỘNG TỔ MÁY ................................................................................................32 4.1. Chƣơng trình khởi động van chính .................................................................... 32 4.1.1. Tầm quan trọng của bước khởi động van chính .........................................32 4.1.2. Các lỗi hệ thống ảnh hưởng đến chu trình. ................................................33 4.1.3. Xây dựng giao diện chương trình cảnh báo lỗi van chính .........................34 4.1.4. Chương trình điều khiển logic ....................................................................36 4.1.5. Cài đặt hệ thống. .........................................................................................37 4.2. Chƣơng trình cảnh báo lỗi mở chốt khóa cánh hƣớng (lock sevor)................... 37 4.2.1. Tầm quang trọng của chu trình mở chốt khóa cánh hướng .......................37 4.2.2. Các lỗi xuất hiện tronng chu trình mở khóa sorvo chốt cánh hướng .........39 4.2.3. Xây dựng giao điện điều khiển cảnh báo chu trình mở khóa secvor cánh hướng .............................................................................................................................40 4.2.4. Viết chương trình điều khiển cho hệ thống mở chốt khóa secvor cánh hướng .............................................................................................................................41 4.2.5. Cài đặt hệ thống ..........................................................................................42 4.3. Xây dựng chƣơng trình khởi động hệ thống điều tốc ........................................ 43 4.3.1. Chức năng nhiệm vụ hệ thống điều tốc, và chương trình khởi động ..........43 4.3.2. Các lỗi hệ thống ảnh hưởng đến chu trình .................................................43 4.3.3. Xây dựng chương trình cảnh báo lỗi chu trình khởi động hệ thống điều tốc .......................................................................................................................................44 4.3.4. Chương trình logic sử dụng chương trình CMB ........................................45 4.3.5. Cài đặt hệ thống ..........................................................................................46 4.4. Kết quả thực tế kết nối chƣơng trình lên hệ thống điều khiển khởi động tổ máy47 TÓM TẮT CHƢƠNG 4 ................................................................................................ 49 KẾT LUẬN ...................................................................................................................50 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................51 PHỤ LỤC QUYẾT Đ NH 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 SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT CBM DEC DN DS LCU LD ES FBD GW PGP SFC ST OS : Control Buider Module : Dong Fang Electric Company : Đồng Nai : Data Base Historian Station : Local Control Unit : Ladder Diagram : Engineer Workstation : Function Block Diagram : Getway : Power Generation Portal : Sequential Function Chart : Stration Text : Operation Station DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang 3.1. Khởi tạo file cơ sở dự liệu 30 4.1. Bảng tên biến và miêu tả các biến 37 4.2. Biến của 02 FC bƣớc mơt khóa chốt servor cánh hƣớng 42 4.3. Biến chƣơng trình khởi động điều tốc 46 4.4. Điều kiện logic cho bƣớc mở van chính 48 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 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. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7. 4.8. 4.9. Tên hình Trang Cấu trúc cơ bản hệ thống một hệ thống điều khiển AC800M Sơ đồ điều cấu trúc hệ thống điều khiển Nhà máy Đồng Nai 3 Sơ đồ các cấp điều khiển Cấu trúc điều khiển trạm LCU Các phần chính của một chƣơng trình điều khiển trong phần mềm Compact Control Builder Phần thƣ viện trong phần mềm Compact Control Builder Chƣơng trình điều khiển trong phần mềm Compact Control Builder Các ngôn ngữ chính trong chƣơng trình Ví dụ về mục khai báo biến cho chƣơng trình lập trình Phần lập trình Code pane (FBD pane) Phần thiết bị điều khiển Controller Thanh công cụ chứa lệnh cắt dán Thanh công cụ chứa đối tƣơng Thanh công cụ chứa các thƣ viện Một giao diện chƣơng trình đƣợc khởi tạo trên phần mềm Display builder Phần mềm cài đặt hệ thống System setup 10 bƣớc trong chu trình từ Stop to Gen Chƣơng trình thuật toán hiện tại của bƣớc mở van chính 02 bƣớc ngƣời vận hành can thiệp vào chƣơng trình Các bƣớc cơ bản thực hiện xây dựng chƣơng trình Trang giao diện alarm minh họa Thuộc tính Dynamics Cách tạo thuộc tính mới cho nút điều khiển theo mục script Cách khởi tạo một hàm chức năng và khai báo biến của hàm hàm chức năng đó Cập nhật lại cơ sở dữ liệu Hình minh họa van chính cấp nƣớc áp lực Lƣu đồ bƣớc 02 mở van chính Giao diện giám sát chƣơng trình mở van chính a. Biểu tƣợng điều khiển; b. Biểu tƣợng cảnh báo; c. Biểu tƣợng cảnh báo Giao diện phần điều khiện Giao diện phần cảnh báo lỗi FC pVave2p FC sigbool FC sigbolIOin 4 6 7 10 13 14 15 15 16 16 17 18 18 18 19 19 23 25 26 27 27 28 28 29 30 32 33 34 34 35 35 36 36 36 Số hiệu 4.10. 4.11. 4.12. 4.13. 4.14. 4.15. 4.16. 4.17. 4.18. 4.19. 4.20. Tên hình Servo điều khiển cánh hƣớng nƣớc. Khóa servo điều khiểu khiển cánh hƣớng Lƣu đồ thực hiện mở khóa servo cánh hƣớng Chƣơng trình cảnh bảo mở khóa sorvo cánh hƣớng Sơ đồ thuật toán mở khóa servo cánh hƣớng Function Block sử dụng trong chƣơng trình Sơ đồ thuật toán điều khiển chƣơng trình khởi động điều tốc hiện tại Chƣơng trình cảnh báo khởi đồng hệ thống điều tốc Sơ đồ thuật toán chƣơng trình khở động điều tốc Hình function điều khiển trong chƣơng trình. Chƣơng trình chạy trên hệ thống điều khiển tổ máy số 1 Trang 38 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 1 MỞ ĐẦU Ngày nay với xu thế phát triển của lƣới điện thông minh, việc điều khiển giám sát vận hành từ xa các tổ máy nhà máy thủy điện là không thể thiếu và đƣợc ví nhƣ bộ não của tổ máy (con ngƣời). Trong đó, hệ thống điều khiển Distributed Control System (DCS) của hãng ABB - là một trong những hệ thống điều khiển DCS lớn cả về quy mô lẫn chƣơng trình và đƣợc thiết kế cho rất nhiều nhà máy thủy điện ở nƣớc ta. Theo đó, nhà máy Thuỷ điện Đồng Nai 3 đƣợc thiết kế hệ điều khiển DCS loại AC800 xA và đƣợc đƣa vào vận hành từ năm 2010 tới nay. Nhờ đó việc vận hành nhà máy đƣợc tin cậy và linh hoạt hơn. Tuy nhiên, việc tiếp cận hệ thống điều khiển trên cũng là một vấn đề hết sức khó khăn vì trong suốt quá trình thiết kế, lắp đặt đều phụ thuộc vào các chuyên gia nƣớc ngoài. Đặc biệt, sau nhiều năm vận hành thì hệ thống lại bộc lộ nhiều vấn đề chƣa tối ƣu, trong rất nhiều khâu, nhƣ chƣơng trình chạy máy đang còn chƣa sát với thực tế, tính ổn định chƣa cao, hệ thống cảnh báo, giao điện giám sát chƣa đầy đủ và rõ ràng.v.v… 1. Lý do chọn đề tài Nhằm khắc phục những nhƣợc điểm trong việc giám sát, điều khiển khởi động tổ máy, việc xây dựng chƣơng trình cảnh báo lỗi trong quá trình vận hành các tổ máy là một trong những vấn đề cần đƣợc nghiên cứu và thực hiện. Đề tài góp phần giải quyết đƣợc khó khăn về khởi động và dừng tổ máy liên tục trong một ngày, phù hợp với giai đoạn phát điện cạnh tranh hiện nay. Đề tài tập trung nghiên cứu về xây dựng hệ thống cảnh báo lỗi nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 dựa trên hệ thống điều khiển AC800xA, giúp ngƣời vận hành dễ dàng hơn trong việc khắc phục sự cố một cách nhanh nhất, đáp ứng kịp thời trong chu trình khởi động và dừng các tổ máy. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu về hệ thống điều khiển AC800xA của ABB. - Xây dựng chƣơng trình cảnh báo lỗi khi vận hành tổ máy. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Hệ thống điều khiển giám sát nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3. - Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Chƣơng trình điều khiển khởi động và dừng tổ máy của nhà máy thủy điện. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu về cấu trúc hệ thống điều khiển giám sát nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3. 2 - Nghiên cứu phần mềm CBM 5.0, PGP 4.1 của hệ thống AC800 xA –ABB. - Nghiên cứu thuật toán điều khiển, chu trình khởi động và dừng tổ máy phát thủy điện. - Xây dựng, thiết kế chƣơng trình cảnh báo lỗi. 5. Tên đề tài Tên đề tài: Xây dựng hệ thống cảnh báo lỗi nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 dựa trên hệ thống điều khiển AC800xA của ABB. 6. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa thực tiễn: Nhằm mục đích giúp cho nhân viên vận hành giám sát, xử lý nhanh các lỗi liên quan đến quá trình chạy và dừng tổ máy thủy điện, từ đó nâng cao khả năng cung cấp điện đối với hệ thống lƣới điện quốc gia. Xây dựng các cảnh báo trong chƣơng trình khởi động và dừng tổ máy nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 một cách rõ ràng, chính xác. - Ý nghĩa khoa học: Làm tài liệu học tập cho các kỹ sƣ, công nhân nhà máy. 7. Bố cục đề tài MỞ ĐÂU: CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3 CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỔ MÁY CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3 CHƢƠNG 3: CHU TRÌNH KHỞI ĐỘNG TỔ MÁY TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH CẢNH BÁO LỖI CHO CHU TRÌNH KHỞI ĐỘNG TỔ MÁY. 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3 1.1. Vị trí nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 Nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 trên sông Đồng Nai, đƣợc khởi công ngày 26/12/2004. Nằm trên địa phận 2 tỉnh Lâm Đồng và Đăk Nông. Nhà máy gồm 2 tổ máy với tổng công suất 180MW. Diện tích lƣu vực là 2441km2 với mực nƣớc dâng bình thƣờng là ở cao trình 590m, mực nƣớc chết là ở cao trình 570m. Lƣu lƣợng xả định mức qua tuabin là 104,3m3/s; chiều dài đƣờng hầm là 640m với đƣờng kính trong là 8m; chiều dài đƣờng ống áp lực là 300m với đƣờng kính trong là 7m, đầu ra van chính có đƣờng kính trong là 4m; điện áp định mức đầu cực máy phát là 15,75KV; dòng điện định mức đầu cực máy phát là 3881,3A 1.2. Chức năng nhiệm vụ Chức năng nhiệm vụ chính của nhà máy là: - Cung cấp phát điện cho Hệ thống điện Quốc gia với điện lƣợng trung bình hàng năm 1.109 triệu KWh - Cung cấp nƣớc cho hồ chứa Thủy điện Đồng Nai 4, phục vụ phát triển kinh tế xã hội, đồng thời giúp chủ động điều tiết lũ và cung cấp nƣớc tƣới tiêu cho vùng hạ du. Tính đến tháng 10/2017 sau hơn 6 năm vân hành nhà máy đạt sản lƣợng 3,7 tỉ KWh. 1.3. Các hạng mục công trình chính - Đập chính trên sông Đồng Nai. - Đập tràn xả lũ có 5 cửa tràn. - Cửa nhận nƣớc và hệ thống đƣờng hầm dẫn nƣớc. - Nhà máy thủy điện đƣợc thiết kế lắp đặt 2 máy phát điện có tổng công suất là 2x90 MW bao gồm các thành phần cơ bản nhƣ phụ lục 1. - Kênh xả hạ lƣu. - Trạm phân phối điện 220kV ngoài trời nằm cách nhà máy khoảng 120m theo đƣờng dây truyền tải. - Đƣờng dây truyền tải điện 220kV bao gồm 2 xuất tuyến đƣợc đấu nối với Hệ thống điện Quốc gia qua trạm 500kV Đăk Nông. 1.4. Thông số cơ bản hệ thống thiết bị nhà máy Các thông số cơ bản của hệ thống thiết bị trong nhà máy đƣợc thiết kế nhƣ trong phụ lục 2. 1.5. Tổng quan hệ thống điều khiển nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 Hệ thống điều khiển của nhà máy đƣợc cung cấp bới hãng ABB Bailey Beijng Controls Co., Ltd, Bắc Kinh Trung Quốc, với nhà thầu thiết bị DONG FANG ELECTRIC COMPANY (DEC). Là hệ thống điều khiển mở AC800xA của ABB. 4 1.5.1. Giới thiệu hệ thống điều khiển mở AC800xA PGP ABB cung cấp phần mềm hệ thống AC800 xA Power Generation Portal là phần mềm điều khiển cơ bản trên hệ thống ABB Industrial IT, với tiêu chuẩn mở và đƣợc thiết kế điều khiển phân tán, hệ thống đặc biệt phát triển để giám sát và điều khiển các nhà máy điện, dựa trên công nghệ Server/Client với những kinh nghiệm về điều khiển nhà máy thủy điện. Trong 800xA PGP, định dạng cơ sơ dữ liệu chuẩn hoặc định dạng file excel đƣợc sử dụng để quản lý dữ liệu lịch sử trong 800xA PGP. Tích hợp các tính năng của máy tính, hệ thống DCS, PLC, với số lƣợng các I/O ngày môt một tăng lên, nó là cần thiết để đáp ứng các ứng đụng dụng đa dạng hơn. AC800xA đƣợc vận hành trền 800 nhà máy toàn thế giới tính tới năm 2006. Hệ thống điều khiển nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 là hệ thống điều khiển DCS (Distributed Control System). Hệ thống điều khiển phân tán sử dụng nền tảng là các bộ điều khiển logic AC 800M của ABB. Đƣơc bố trí phân tán trên 7 trạm điều khiển tại chổ chỗ LCU (Local Control Unit) với các bộ xử lý trung tâm PM864A, màn hình điều khiển HMI PP800, cùng với hệ thống máy tính giám sát, thu thập dữ liệu, hệ thống đồng bộ thời gian GPS clock. Cấu trúc dự phòng nóng (Redundency) tại tất cả các trạm, cùng với 2 vòng điều khiển cáp quang kết nối với chuẩn Erthernet (TCP/IP) tốc độ 100Mbs. AC 800M bao gồm các đơn vị phần cứng riêng lẻ có thể đƣợc cấu hình và lập trình để thực hiện nhiều chức năng khác nhau của quá trình điều khiển. Một hệ thống điều khiển AC800M đƣợc thiết lập khi các cấu trúc phần cứng riêng lẻ của AC 800M đƣợc lựa chọn. Thông thƣờng cấu trúc một hệ thống điều khiển AC800M bao gồm các phần tử sau: Hình 1.1. Cấu trúc cơ bản hệ thống một hệ thống điều khiển AC800M 5 - Bộ xử lý: Processor units (PM851/PM856/PM860/PM861/PM864/PM865). - Modul truyền thông: Communication interfaces (CI851/CI852/CI853/CI854/ CI854A/CI855/CI856/CI857/CI858/CI860/CI862/CI865/CI867). - Cáp kết nối: CEX-Bus Interconnection Unit (BC810)/ RCU Link - Bộ nguồn với các đầu vào khác nhau: Power supply units (SD821/ SD822/ SD823/ SS822/SS823) gắn trực tiếp trên đế bộ xử lý trung tâm. - Pin dự phòng Battery gắn trên bộ xử lý. - Các module bus optical cable /Profibus các cáp kết nối truyên thông. - Modulebus Solution là các module (I/O) vào ra số, tƣơng tự vào ra module. 1.5.2. Mục tiêu điều khiển chính Mục tiêu chính của hệ thống giám sát điều khiển là: - Đơn giản, an toàn, tin cậy, điều khiển linh hoạt các quá trình nhà máy. - Giao diện ngƣời dùng thân thiện. - Điều khiển tại chỗ hoặc từ xa. - Bảo vệ các trạm thiết bị cho các chế độ điều kiện bình thƣờng hoặc nguy hiểm. - Thiết kế mở dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế thông thƣờng và không độc quyền. 1.5.3. Các đối tượng điều khiển chính trong nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 - Hai turbine - máy phát và các hệ thống thiết bị phụ. - Hệ thống trạm phân phối 220KV. - Hai máy biến áp và các máy biến áp tự dung. - Các thiết bi điện trong trạm phân phối 220KV. - Hệ thống phân phối điện tự dung AC và DC. - Hệ thống thiết bị đập tràn. - Hệ thống thiết bị của nhận nƣớc. - Hệ thống phụ khác trong nhà máy. 1.5.4. Các thông số hệ thống hệ thống - Phần cứng hệ thống điều khiển giám sát: nhƣ xem trong phụ lục 3. - Phần mềm: thông số nhƣ cho trong phụ lục 4. 1.5.5. Cấu trúc hệ thống điều khiển Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3. Bao gồm 7 trạm điều khiển tại chổ chỗ LCU (Local Contron Unit), từ LCU1 đến LCU7 6 Hình 1.2. Sơ đồ điều cấu trúc hệ thống điều khiển Nhà máy Đồng Nai 3 Trong đó 02 trạm điều khiển thiết bị tổ máy, LCU1 điều khiển tổ máy phát điện số 1, LCU2 điều khiển tổ máy phát điện số 2, và 05 trạm điều khiển các thiết bị nhƣ hệ thống thiết bị trạm 220KV, hệ thống tự dùng, hệ thống thiết bị phụ, hệ thống điều khiển giám sát thiết bị đập tràn, hệ thống thiết bị của nhận nƣớc. Các máy tính giám sát, điều khiển bao gồm 02 máy tính OS1, OS2 cho ngƣời vận hành, máy tính ghi sự kiện lịch sử vận hành. Các máy tính dành cho kỹ sƣ lập trình, máy tính điều khiển gián sát trạm, máy giao tiếp A0, A3. Hệ thống mạng cáp quang đƣợc bố trí 02 vòng song song với nhau, kết nối hệ thống điều khiển với hệ thống máy tính giám sát, và kết nối với nhau. Ngoài ra còn có các thiết bị khác nhƣ hệ thống máy in, hệ thống thời gian GPS, và các thiết bị khác chuyển đổi quang điện khác. Chức năng chính các phần tử chính trong hệ thống: Hệ thống LCU1, LCU2: là trạm điều khiển tổ máy H1, tổ máy H2, bao gồm các thiết bị là 02 bộ điều khiển PM864M, có chức năng dự phòng nóng và đƣợc kết nối với các thiết bị ngoài vi thông qua các module I/O, các tín hiệu vào ra tƣơng tự số, tín hiệu truyền thống, tín hiệu là giám sát nhiệt độ. Cùng với màn hình giám sát điều khiển tại chỗ. Tƣơng tự các LCU còn lại với cấu trúc phần cứng tƣơng tự kết hợp với hệ thống thống máy tính giám sát giúp nhà máy điều khiển và giám sát thiết bị tổ máy một các chính xác, lịnh hoạt, tin cậy. Tại các trạm LCU có khóa chọn lựa cho phép ngƣời vận 7 hành có thể chọn lựa các chế độ Off/Local/Auto/Remote để vận hành thiết bị. Hệ thống máy tính và thiết bị điều khiển: nhằm đáp ứng nhu cầu vận hành, điều khiển giám sát các thiết bị nhà máy, và thiết bị điều khiển tổ máy nhà máy thủy điện bao gồm các máy tính với các chức năng khác nhau: - Máy tính ES (Engineer Workstation) là máy tính làm việc của kỹ sƣ, dùng để lập trình, giám sát kiểm tra sự cố, Download – Upload chƣơng trình giao diện, chỉnh sửa chƣơng trình giao diện. Máy tính ES sẽ đƣợc cài đặt đầy đủ chƣơng trình, phần mềm điều khiển: phần mềm giao diện giám sát điều khiển PGP, phần mềm lập trình Logic điều khiển Compact Control Builder AC 800M, và một số phần mềm ứng dụng khác. Ngoài ra Máy tính DS (Data base Historian Station): có chức năng lƣu trữ lịch sử, sự kiện hệ thống, lƣu giữ cơ sở dữ liệu trong suất quá trình vận hành, ngƣời vận hành giám sát các thiết bị, truy xuất lịch sử vận hành thiết bị. - Máy tính OS1 và OS2: Máy tính OPERATOR STATION là máy tính Vận hành, chức năng chính là điều khiển giám sát, điều khiển các thiết bị tổ máy, và thiết bi nhà máy tại phòng điều khiển trung tâm -Máy tính LIC: LARGE SCREEN INTERFACE COMPUTER là máy tính giám sát với màn hình lớn 80 inchs theo dõi thông số 1 cách rõ ràng, trực quan nhất. - Máy tính GW1 và GW2: là 2 máy tính GETWAY thông qua Modem kết nối hệ SCADA của nhà máy với hệ thống giám sát A0 và A3 chuẩn WAN. Trên máy cài đặt các chức năng hỗ trợ phƣơng thức truyền thông IEC60870-5-101. Ngoài ra còn các thiết bị module quang điện liên kết 7 trạm LCU với hệ thống máy tính, thiết bị đồng bộ thời gian GPS clock, hệ thống máy in sự kiện hoặc báo cáo. 1.6. Các chế độ vận hành Nhà máy đƣợc thiết kế 4 cấp vận hành. Hình 1.3. Sơ đồ các cấp điều khiển Cấp 1. Chế độ điều khiển tại trung tâm hệ thống điện A0, A3. Cấp 2. Tại phòng điều khiển trung Tâm RCC nhà máy Đồng Nai 3. Cấp 3. Tại các trạm điều khiển tổ máy LCU1, LCU2...LCU7. 8 Cấp 4. Điều khiển tại các thiết bị tại chổ, hệ thống điều tốc, hệ thống kích từ, hệ thống nƣớc, hệ thống van chính, hệ thống khí nén, và hệ thống phụ dich.v.v. Chế độ vận hành bình thƣờng là chế độ vận hành tại phòng điều khiển trung tâm RCC. 9 TÓM TẮT CHƢƠNG 1 Nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 trên sông Đồng Nai, đƣợc khởi công ngày 26/12/2004. Nằm trên địa phận 2 tỉnh Lâm Đồng và Đăk Nông. Nhà máy gồm 2 tổ máy với tổng công suất 180MW. Hệ thống điều khiển của nhà máy thủy điện đóng vai trò vô cùng quan trọng quyết định đến việc vận hành an toàn hiệu quả đối với các tổ máy phát điện. Hệ thống điều khiển của nhà máy đƣợc cung cấp bới hãng ABB Bailey Beijng Controls Co., Ltd, Bắc Kinh Trung Quốc, với nhà thầu thiết bị DONG FANG ELECTRIC COMPANY (DEC). Là hệ thống điều khiển mở của AC800xA. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3. Bao gồm 7 trạm điều khiển tại chổ chỗ LCU (local Contron Unit), từ LCU1 đến LCU7. Cùng hệ thống máy tính điều khiển giám sát. 10 CHƢƠNG 2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỔ MÁY CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 3 Hệ thống điều khiển tổ máy nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 đƣợc giới thiệu và mô tả trong chƣơng này, hệ thống điều khiển tổ máy đƣợc cấu tạo gồm 2 phần: Phần cứng, Phần mềm. 2.1. Giới thiệu về phần cứng hệ thống điều khiển tổ máy nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 Trạm điều khiển điều khiển tổ máy H1, và H2 là các hệ thống LCU1, LCU2 (Local Control Unit #1, Local Control Unit #2). Hệ thống điều khiển tổ máy với cấu trúc bao gồm các thành phần chính sau: Hình 2.1. Cấu trúc điều khiển trạm LCU  Bộ xử lý: 2 bộ xử lý trung tâm PM864M chức năng điều khiển chính và là nơi lƣu trữ và xử lý tín hiệu. Bộ xử lý có dung lƣợng bộ nhớ 32MB, tần số xử lý 96 MHz và còn có chức năng dự phòng (redundant). Các bộ điều khiển PM864M đƣợc kết nối với nhau thông qua cáp kết nối CEX-Bus.  Hệ thống module thế hệ S800 bao gồm các module xử lý tín hiệu vào/ ra số, bao gồm các module DI830, DI810, DO810, các module vào ra tƣơng tự AI 810. AO810, các module tƣơng tự AI 830 RTD (đo lƣờng nhiệt độ) - Module DI 810, DI830 có 16 kênh input dùng điện áp 24 VDC,0.5A