A. H th ng SCADA/EMS trong h th ng i n

I. T ng quan:- Trong vi c qu n l v i u hnh h th ng i n, h th ng SCADA/EMS ng vai tr r t quan tr ng, gip cho K s i u hnh HT n m b t v s l chnh xc, theo st m i di n bi n trong h th ng i n. - Trong h th ng SCADA/EMS, thi t b u cu i RTU, Gateway l ph n t r t quan tr ng c nhi m v thu th p v ph n nh tnh tr ng c a cc thi t b ang tham gia ho t ng trong HT. N l cng o n u tin trong ton b qu trnh s l thng tin c a h th ng SCADA/EMS. - Ch t l ng c a h th ng SCADA/EMS ph thu c r t nhi u vo kh nng ho t ng lin t c, n nh v tnh chnh xc c a thi t b u cu i. - SCADA/EMS l h th ng i u khi n gim st v thu th p d li u/qu n l h th ng i n, xy d ng trn c s h th ng o l ng xa Nguyn t c lm vi c c a h th ng SCADA nh sau: + Thu th p d li u:

D li u t cc tr m bi n p v cc nh my i n c chia lm ba lo i chnh: - D li u tr ng thi: tr ng thi cc my c t, dao cch ly, dao ti p a, tr ng thi

v tr cc kho i u khi n t xa/ t i ch v.v... C nh bo c a cc b o v . - D li u t ng t : Cng su t tc d ng MW, ph n khng MVAr, i n p, dng

i n, v tr n c bi n p, t n s v.v... - D li u tch lu theo th i gian: i n nng kWh, kVArh v.v... Cc d li u tr ng thi (Digital) t cc r le trung gian c a vo cc u vo

s c a RTU. Cc d li u t ng t (analog) t cu n th c p c a my bi n dng i n v i n p c a vo cc b bi n i (transducer). u ra c a b bi n i c a vo cc v u vo t ng t c a RTU. T i RTU d li u c s ho v thng qua knh truy n (giao th c) g i v trung tm i u . + i u khi n:

L nh i u khi n t h th ng SCADA c a trung tm i u thng qua knh truy n g i n RTU (ho c SAS), cc l nh i u khi n c th l:

- L nh ng c t my c t, dao cch ly, dao ti p a (open/close). - L nh i u khi n tng gi m (Raise/Lower) - L nh i u khi n thay i gi tr t (Setpoint)

+ Gim st:

D li u thu th p t cc tr m v trung tm i u khi n s c my tnh x l: - Hi n th trn cc s , b ng bi u v cc d ng th xu h ng. - i v i d li u tr ng thi (my c t, dao cch ly, c nh bo v.v...) khi pht hi n

ra c s thay i tr ng thi h th ng SCADA s pht c nh bo b ng m thanh v dng thng bo li ko s ch c a ng i v n hnh.

- i v i d li u gi tr o xa, d li u nh n c s c ki m tra so snh v i cc ng ng d i v ng ng trn ( c nh tr c), n u gi tr o c b vi ph m th h th ng s pht c nh bo cho ng i v n hnh.

II. Cc thi t b :

H th ng bao g m nhi u kh i cho php tu bi n trong h th ng khi b o tr cc b ph n h p thnh. B t c ph n t no c a h th ng cng c th t c u hnh c. Hnh 1 l s chung c a ton b c u hnh h th ng

Hnh 1 C u hnh c tr ng c a h th ng SCADA/EMS

II.1 Cc RTU, Gateway

Cc thi t b RTU c c u trc m-un kh linh ho t, thu n l i cho m r ng tr m, tng s l ng tn hi u n i n RTU, m i moun c kh i x l v cc kh i tn hi u vo/ra, m i kh i x l c h i u hnh a nhi m th i gian th c cho php c th lm vi c c l p, nn cc moun c th b tr phn tn t i cc t thi t b trong tr m ho c nhi u mun c th c lin k t v i nhau tch h p thnh 1 RTU t p trung. Vi c ci t c u hnh c a RTU c th th c hi n b ng cng c ch y trn mi tr ng Windows.

Cc lo i tn hi u vo ra :- Cc tn hi u tr ng thi: Cc tn hi u c a my c t, dao cch ly cc l ng

dy v my bi n p, cc tn hi u c a dao n i t, cc tn hi u c nh bo, cc tn hi u c a r le b o v cc l ng dy, my bi n p, cc tn hi u tc ng c a h th ng r le b o v cc t my pht

- Tn hi u o l ng:

i v i my bi n p: Cng su t tc d ng (MW), cng su t ph n khng (MVAR), i n p (KV), c ng dng i n (A) cc c p i n p khc nhau c a my bi n p, n c c a my bi n p. i v i l ng dy: Cng su t tc d ng (MW), cng su t ph n khng (MVAR), i n p (KV), c ng dng i n (A). i v i t my: Cng su t tc d ng (MW), cng su t ph n khng (MVAR), i n p u c c (KV), t ng cng su t tc d ng c a nh my (MW), t ng cng su t ph n khng c a nh my (MVAR). i v i thanh ci: i n p (KV). Tn hi u o l ng t n s Gi tr lu k : s n l ng trao i (MWH, MVARH)

- Tn hi u c a i u khi n: i u khi n t my (AGC)

+ Ph ng th c i u khi n RAISE/LOWER hay SETPOINT. + Gi i h n i u ch nh cao c a t my + Gi i h n i u ch nh th p c a t my + Auto control

+ Startup

+ Shutdown

i u khi n n c my bi n p, my c t, dao cch ly

II.1.1 Server ng d ng

Applications Server (AS) l tri tim c a h th ng. N h tr cc ng d ng m ng v cc ch c nng SCADA, qu n l cc trung tm x l phn tn v duy tr c s d li u quan h . AS c th ho t ng trong c u hnh "failsafe" v i c s d li u c u hnh kp m b o khng b m t d li u trong tr ng h p s c . AS trao i v i cc thnh ph n khc c a h th ng qua TCP/IP .

II.1.2 Server thu nh n d li u

C nhi m v nh b ti n x l cung c p giao di n v t l, t p h p v ki m tra cc d li u nh n c t u cu i r i x l s b AS s d ng. Ngoi ra cn truy n cc l nh gim st v nh n cc ph n h i, theo di v i u khi n ng truy n gi a EMS v cc u cu i.

II.1.3 Giao ti p ng i my MMC

MMC l tr m lm vi c d a cng v i mn hnh mu ho . M i MMC c th c n 3 mn hnh hi n th , m i MMC l m t h th ng my tnh y v i h i u hnh, h th ng nh , cc c ng truy n tin, a c ng v card giao ti p m ng. i u vin a ra cc l nh thng qua bn phm, chu t, v d a trn menu trn mn hnh.

III. Cc ph n m m SCADA :Cc ph n m m c nhm vo 4 nhm: Thu nh n d li u, Giao ti p ng i my,

Qu n l SCADA v ng d ng SCADA. 1 Thu nh n d li u - H th ng thu nh n d li u t p h p d li u g i l nh i u khi n v duy tr cc ng k t n i t i RTU v cc h SCADA khc

o Thu nh n d li u RTU - RTU Data Acquisitio n (RDA) o Thu nh n d li u t h th ng khc- Computer-to-Computer Remote

(CCR)

o Gim st i u khi n - Supervisory Control (SCS) o Tnh ton - Calculations (CAL)

2 Giao ti p ng i my - H th ng giao ti p ng i my cung c p cc thao tc h th ng cng v i th hi n d li u v i u khi n cc thi t b . Cc giao ti p th c hi n qua mn hnh, bn phm v cc thi t b in. H th ng ny cng cung c p console d c u hnh v b o tr h th ng.

o Giao ti p Console - Console Interface (CIS) o Hi n th - Display Retrieval and Update (DRU) o D li u vo - Data Entry (DES) o Ghi - Logging (LOG)

o Bi u xu th - Trending (TRN) o Chuy n i Console - Console Switching (CCS)

3 Qu n l SCADA - H th ng qu n l SCADA bao g m m t s h th ng con h n h p dng b i cc h th ng khc. l kh i ng, kh i ng l i, c nh bo, ki m sot l i, v cc ch c nng qu n l khc

o Startup/Restart Initialization (INI)

o C nh bo - Alarms (ALL) o H th ng tnh ton l i - System Error Accounting (SEA) o Qu n l - Executive (EXC)

4 Cc ng d ng SCADA - H th ng cc ng d ng SCADA bao g m cc hm th c hi n trnh by d li u m c cao

o Tnh ton th i gian th c - RAS Real-Time Calculations (RTC) o Mapboard (MBD)

o Load Shed Restore (LSR)

o Meter Error Monitor (MEM)

IV. o l ng xa cc thng s h th ng i n (HT) IV.1. o l ng xa

Gi tr o l ng v tn hi u tr ng thi:

- Cc gi tr o l ng trong HT bao g m cc i l ng v t l nh i n p, dng i n, cng su t h u cng, v cng, i n nng tiu th , n c my bi n p,... - Tn hi u tr ng thi trong HT cho bi t tr ng thi ng ho c m c a cc thi t b nh my c t, dao cch ly v cc c nh bo. - G i chung cc gi tr o l ng v tn hi u tr ng thi l d li u HT- o l ng xa cc thng s HT l t ch c h th ng thu th p d li u HT t i cc thi t b u cu i (RTU-Remote Terminal Unit) v g i v trung tm i u khi n (CC-Control Centre). - Cc knh vi n thng khc nhau m b o lin k t gi a cc RTU v CC.

chnh xc cc gi tr o l ng - Vi c o l ng cc i l ng v t l bao gi cng i km sai s - chnh xc ch p nh n c trong o l ng d li u HT l 1 (ph n nghn). - Vi c o l ng ph n l n d li u HT c th c hi n qua b chuy n i t ng t - s (ADC - Analog Digital Convertor) nn sai s

y ch y u xc nh b ng bi u th c: =1/2^n.

- Trong l sai s , n l s bit m ADC dng bi u di n d li u- y chnh xc chnh l phn gi i c a ADC. - V d ADC 8 bit c chnh xc 1/2^8=1/256 - Trong th c t cc b chuy n i ADC trong RTU c n>12 do :

min=1/2^12=1/5096 chnh xc th i gian cc tn hi u tr ng thi

- Cc tn hi u tr ng thi trong HT c thu th p v i chnh xc c th ch p nh n c v th i gian l c 2ms. - T c l c th phn bi t c s thay i tr ng thi c a thi t b trong 2ms.

Tn hi u tr ng thi n v tn hi u tr ng thi kp - Cc thi t b nh my c t, dao cch ly, dao ti p a,... c t nh t 3 tr ng thi lm vi c:

Tr ng thi ng Tr ng thi m Tr ng thi khng xc nh - Invalid (l i)

- C 2 cch m ho tr ng thi: 1 bit v 2 bit.- Cch m ho 1 bit dng 2 tr ng thi:

0 Tr ng thi ng 1 Tr ng thi m

- Cch m ho 2 bit dng 4 tr ng thi:00 Invalid 01 Tr ng thi ng10 Tr ng thi m 11 Invalid

- Cch m ho 1 bit khng th hi n c h t cc tr ng thi lm vi c c a thi t b . - Vi c s d ng 1 ho c 2 bit m ho tu thu c vo t m quan tr ng c a thi t b . - My c t v dao cch ly th ng s d ng m ha 2 bit - Dao cch ti p a v c nh bo th ng s d ng m ha 1 bit - Thng th ng cch m ha c n th ng nh t t pha thi t b n h th ng o l ng. - Tr ng h p o l ng s d ng m ho 2 bit v thi t b s d ng m ho 1 bit, c n chuy n i (b ng R le trung gian 2 ti p i m) t ng thch 2 h th ng. - Tuy nhin cch lm ny khng ph n nh ng th c t khi s d ng (v d tr ng h p m t ngu n nui R le trung gian,...).

Chu k o l ng c a RTU v chu k qut c a CC - M i RTU c th thu th p hng trm gi tr o l ng v tn hi u tr ng thi v d li u li u thu th p c c th c l u tr trong b nh . - i v i cc h SCADA/EMS trn HT chu k o l ng khng i h i qu nhanh nh trong o l ng v t l - Tuy nhin chu k o l ng c xc nh sao cho khng qu ch m khng b st di n bi n v cng khng qu nhanh khng qu t i RTU- Thng th ng o l ng trn RTU c t ch c o v ghi nh n d li u khi gi tr v t qua ng ng no . - Thng th ng d li u t RTU c g i v CC khi c yu c u (t CC)- Chu k yu c u d li u, g i l chu k qut, c xc nh sao cho khng qu ch m d li u khng l i th i v khng qu nhanh CC khng qu t i.- i v i cc h SCADA/EMS chu k qut ch p nh n c l vi giy i v i RTU khng c ch c nng i u khi n cng su t t my. - Ng c l i chu k qut c th nh h n v c th l bao nhiu th do thu t ton i u khi n quy nh.

Gn nhn th i gian cho cc gi tr o l ng v tn hi u tr ng thi - Cc gi tr o l ng, tn hi u tr ng thi v d li u li u thu th p c c th c l u tr trong b nh RTU. - C n gn nhn th i gian cho cc gi tr ny. - Thng th ng RTU c ng b th i gian t CC v CC l i c ng b t ng h GPS. - Do vi c gn nhn th i gian c ng b trong ton h th ng v i chnh xc cao.

Cch ly Galvalnic- m b o an ton, vi c ghp n i RTU v i HT v knh vi n thng i h i ph i c cch ly Galvalnic - Ghp n i RTU v i knh vi n thng th ng thng qua Modem, vi c cch ly c th c hi n qua bi n p m t n c a Modem - i v i ghp n i thu th p tr ng thi vi c cch ly c th c hi n qua R le trung gian v ghp n i quang i n

- i v i ghp n i thu th p gi tr o l ng vi c cch ly c th c hi n b ng k thu t "t bay" ho c qua ghp n i quang i n c chnh xc cao.- K thu t "t bay" cho php d li u t ng t ( chuy n i thnh dng ho c p 1 chi u) n p vo t i n C giai o n trch m u (Sampling) v sau t C n i vo m ch o l ng. - T i n C t i 1 th i i m ch c n i v i HT ho c m ch o l ng (qua R le ho c quang i n) do m RTU c cch ly v i HT.

Giao th c truy n tin D li u HT c trao i gi a cc bn tham gia truy n tin (gi a RTU & CC ho c CC&CC) qua i u khi n c a giao th c truy n tin (Communication Protocol).

- Giao th c truy n tin l ph n m m c ci t c 2 bn tham gia truy n tin.- Giao th c truy n tin m b o m i lo i d li u c truy n t RTU n CC v ng c l i (khi i u khi n t xa) m t cch an ton v chnh xc.- Giao th c truy n tin s d ng t p h p cc cu l nh v d li u c khun m u chu n 2 pha trao i thng tin cho nhau. - Giao th c truy n tin c c ch pht hi n l i v yu c u pht l i s a l i. - C nhi u d ng giao th c truy n tin chu n c s d ng trong thu th p d li u HT - Khi c thi t k v ci t chnh xc, giao th c truy n tin khng gy sai s .

* Bi n dng v bi n p (CT v VT) CT v VT c s d ng r ng ri trong h th ng i n. - Chng cho php bi n i dng i n v i n p nh t th sang dng i n v i n p nh th , ph c v cng tc o l ng, H s bi n i c a CT v VT c thi t k v chu n ho theo c p i n p v dng i n. - CT v VT cho php cch ly nh t th v nh th b ng 2 cu n dy c l p.

* B chuy n i - Transducer - Transducer l cc thi t b chuy n i cc i l ng l i ra CT v VT sang dng i n c thang chu n ha: 0-10mA, -5mA- 5mA,...t ng ng v i i l ng c n o - T n t i cc Transducer dng, p, cng su t v cng, h u cng,...- Cc dng i n l i ra cc Transducer c d n t i l i vo o l ng c a RTU v i t ng tr dy d n t 0-vi k tu theo nh ch t o. - Vi c s d ng ngu n dng cho php n i l i ra Transducer v i l i vo o l ng RTU v i di cp khc nhau m v n khng nh h ng t i chnh xc

- Vi c s d ng ngu n dng cng lm tng kh nng ch ng nhi u.

* B chuy n i t ng t - s (ADC- Analog Digital Converter)

- ADC cho php s ho cc i n p vo thnh cc gi tr nh phn - Vi c t o ra i n p l i vo ADC t l i ra dng i n c a Transducer

c th c hi n b ng cch m c n i ti p v i 1 i n tr , - Gi tr c a i n tr ny c tnh trn thang dng c a l i ra Transducer

v thanh p vo c a ADC. Xem hnh v . - V d : Dng ra c a Transducer bi n thin t 0-10mA, ng v i i n p

vo c a ADC bi n thin t 0-5V. Ta c: 5V

R= --------- =500 10mA

0-10mA Cp d n

IV.2. Thi t b thu th p d li u 1. Cng ngh RTU t p trung - Thi t b RTU c xy d ng trn c s k thu t vi x l. Cc b vi x l ngy nay c s d ng thu c lo i t 16 bit tr ln. - M i RTU c kh nng ti p nh n hng trm l i vo o l ng v tr ng thi- Trn RTU c nhi u v ch c nng: CPU, b nh , ngo i vi c s , l i vo t ng t (AI-Analog Input), l i vo tr ng thi (DI_digital Input)- Tu theo dung l ng RTU m cc v AI, DI c s d ng v i s l ng khc nhau. - Cc thi t b RTU c t ch c thnh 3 nhm, m i nhm g m cc thi t b l p t trong 1 t (c th nhi u h n). - T tr m v nh my, cc tn hi u c gom vo m t t g i l t tr m. - T t tr m cc tn hi u c d n sang t trung gian, t i y l p t cc r le trung gian, cc Transducer v cc thi t b l khc. - T RTU ch a cc thi t b i n t (CPU, b nh , ngo i v , vo ra t ng t , s ,...) - Thng th ng RTU c nhi u c a vo ra n i ti p (RS232) ph c v giao ti p v i CC v giao ti p v i my tnh Laptop khi thay i c u hnh RTU.- Ph n m m c s d li u cho php thay i thng s trn RTU trong qu trnh s d ng:

S l ng cc tn hi u vo ra

0-5V

R 500

T RTU

ADC T CT,VT

T tr m

Transducer

Cc thng s c a d li u Cch m ho tr ng thi (1 ho c 2 bit) T c truy n tin Ch n giao th c truy n tin ...

- RTU th ng c s d ng c l p v i cc h th ng o l ng v gim st cc tr m v nh my i n. l cc tr m v nh my i n s d ng cng ngh c. - Thng th ng t n t i vnh v gi tr (sai s ) gi a 2 h th ng o l ng ni trn.

2. Cng ngh RTU phn tn:- Cng ngh ny khng gom tn hi u vo t tr m, - RTU chia nh thnh cc ph n nh l p t phn tn trong tr m v nh my,- M i ph n nh c a RTU m nhi m ch c nng nh c a m t RTU nh- Cc ph n nh ni trn c lin k t v i nhau b ng cp thng tin v c h th ng lm vi c th ng nh t nh trn 1 RTU. - Cng ngh RTU phn tn cho php:

n gi n ho thi t k RTU n gi n ho thi t k h th ng, c bi t cc tr m v nh my c cc thi t

b l p t qu xa nhau. n gi n ho vi c l p t thi t b Gi m thi u kh i l ng cp so v i RTU t p trung. Ph h p xu h ng pht tri n cng ngh

3. Cng ngh GateWay:- Cc tr m v nh my m i hi n nay u s d ng cc thi t b cng ngh s , - Cng c th s d ng thm cc b thu th p d li u, i u khi n gim st v n nng (PLC-Programmable Logic Control),- B ng cng ngh m ng, t t c c tch h p vo 1 h th ng g i l H th ng t ng ho tr m & nh my. - Nh v y cc thi t b i n v h th ng thu th p d li u, gim st, i u khi n c thi t k trong th th ng nh t. - Vi c cung c p thng tin cho cc trung tm i u khi n c p trn (CC) ch l 1 ph n nh c a h th ng t ng ho tr m & nh my. - Sai s c a CC chnh l sai s c a h th ng t ng ho tr m & nh my.- k t n i v i CC ch c n knh truy n, thi t b ghp n i truy n tin ph h p v th ng nh t khai bo d li u trao i thng tin.

IV.2. i u khi n t xa 1. T ng quan:

- i u khi n t xa hi n nay c tri n khai trn c s cng ngh truy n s li u.

- D i gc truy n s li u b n ch t i u khi n t xa l truy n 2 lo i d li u:

D li u v n i dung i u khi n (i u khi n ci g) D li u v b n thn l nh i u khi n (hnh ng i u khi n)

- N u coi i u khi n g m 2 b c: b c 1 l d l nh v b c 2 l l nh, ta c th hi u "i u khi n ci g" l b c 1 v "hnh ng i u khi n" l b c 2. - B n thn c c u nh n l nh i u khi n t xa c a thi t b c thi t k theo tri t l i u khi n ni trn. - Giao th c truy n tin cho php cc lo i d li u c truy n i an ton v chnh xc gi a 2 thi t b . - Giao di n ng i my c a cc l nh i u khi n c thi t k thn thi n v m b o an ton v k thu t v v trch nhi m php l c a ng i i u khi n (m t kh u, n i dung l nh v l nh,...)

2. i u khi n ng/m (on/off): - i u khi n ng/m p d ng cho cc thi t b c 2 tr ng thi nh my c t v dao cch ly. - y l d ng i u khi n n gi n nh t

2. i u khi n tng/ gi m: - i u khi n tng/gi m p d ng cho cc thi t b c nhi u tr ng thi nh thi t b chuy n i n c bi n p, tng gi m cng su t t my,...- i u khi n tng gi m gi tr no c a thi t b th b n thn thi t b cng c thi t k tng gi m gi tr t ng b c (step by step) m ph ng php i u khi n s yu c u.

B. Ph n c ng thi t b u cu i RTU, GateWay. 1.1 C u t o chung

Trong h th ng SCADA, RTU, Gateway l thi t b u cu i thu th p d li u, m ha theo giao th c chu n v truy n d li u v trung tm. RTU bao g m c ng truy n thng tin v trung tm i u khi n, cc knh vo ra (IO) nh : o l ng, c m bi n, ch th tr ng thi, i u khi n. RTU cng c th thu th p tn hi u t cc thi t b thng minh khc (IED). - RTU l thi t b chuyn d ng c c u trc modun kh linh ho t, m i modun c m t kh i x l v cc kh i tn hi u vo/ra, thu n l i cho vi c thu th p cc tn hi u hi n c v tn hi u m r ng. M i kh i x l c h i u hnh a nhi m th i gian th c cho php c th lm vi c c l p nn cc modun c th c b tr phn tn t i cc t thi t b trong tr m (RTU phn tn) ho c nhi u modun c th c lin k t v i nhau tch h p thnh 1 RTU t p trung. Vi c ci t c u hnh c a RTU c th th c hi n b ng cng c ch y trn mi tr ng Windows. Cng v i s pht tri n c a cng ngh v ti t ki m chi ph u t , i v i cc tr m/nh my m i xy d ng cng ngh s d ng c ng Gateway cung c p s li u SCADA v cc trung tm i u c p d ng. y l cng ngh s d ng vi c ghp n i h th ng i u khi n tr m/nh my (SAS/DCS) c cc giao th c truy n tin