Ứng dụng công nghệ thông tin trong tự động hóa các TBA 110kV

- Để triển khai xây dựng tự động hóa các trạm biến áp 110kV, việc ứng dụng công nghệ thông tin có vai trò rất quan trọng trong quá trình thực hiện. Các ứng dụng này sẽ áp dụng trong tự động hóa trạm thay thế cho các quản lý truyền thống dần tiến đến trạm không người trực trong tương lai.

Cấu trúc phần mềm hệ thống trong ứng dụng tự động hóa trạm.

Các ứng dụng của tự động hóa các trạm 110kV được thực hiện bằng các phần mềm với nhiều chức năng như:

- Quản lý thu thập dữ liệu;

- Quản lý xử lý dữ liệu thời gian thực;

- Quản lý giao diện người máy;

- Quản lý báo cáo, sự kiện;

1. Ứng dụng thu thập dữ liệu (Data Acquisition - DA): Là khối làm nhiệm vụ quản lý các kênh thông tin thời gian thực và trao đổi dữ liệu với các thiết bị và hệ thống khác. Đây là một phần không thể thiếu của bất kỳ hệ thống thu thập xử lý dữ liệu và giám sát điều khiển nào.

Ứng dụng thực hiện toàn bộ quá trình từ quản lý các kênh thông tin, chuyển đổi giao thức truyền dữ liệu và xử lý thông tin để đảm bảo cho các nhiệm vụ chức năng quan trọng, không làm thay đổi thông tin dữ liệu, nó giám sát từng kênh kết nối và cung cấp các I/O Driver đảm bảo sự trao đổi dữ liệu theo từng giao thức cụ thể như: Kết nối với thiết bị thu thập dữ liệu của các trạm và giám sát kết nối theo IEC-60870-5-101(104), kết nối với máy tính chủ của trung tâm điều khiển và giám sát các kết nối này theo ICCP/TASE.2, kết nối với các modem GPRS thu thập dữ liệu đo đếm từ công tơ (IEC-62056/DLMS/...), giám sát điều khiển Recloser theo giao thức Modbus/DNP...

2. Ứng dụng xử lý dữ liệu thời gian thực (Real time Data Base - RTDB): Là thành phần trung tâm trong hệ thống giám sát vận hành, kết nối giữa ứng dụng DA và các ứng dụng khác (HMI, HIS,...), làm nhiệm vụ quản lý và xử lý toàn bộ dữ liệu thời gian thực của hệ thống. Được thiết kế theo mô hình khách/chủ (Client/Server) cung cấp số lượng lớn các kết nối vào nó để lấy dữ liệu phục vụ các ứng dụng khác nhau trong cũng như ngoài hệ thống giám sát vận hành.

3. Ứng dụng cơ sở dữ liệu CIM (CIM Data Base - CIMDB): Là cơ sở dữ liệu theo mô hình chuẩn CIM, phục vụ công tác quản lý dữ liệu Hệ thống điện một cách nhất quán. Mô hình CIM là một mô hình thông tin mang tính khái niệm, nó đưa ra các định nghĩa và cấu trúc thống nhất đối với dữ liệu, theo kiểu hướng đối tượng (Object - Oriented).

Thông qua mô hình CIM, Hệ thống điện sẽ đảm bảo được cấu trúc vật lý của nó, đồng thời với việc phân chia dữ liệu hệ thống điện thành các lớp, các nhóm, các gói dữ liệu có đặc đính giống nhau cho phép người dùng dễ dàng truy xuất phục vụ các mục đích công việc khác nhau.

CIMDB được kết nối dữ liệu thời gian thực với DA, và nhận thêm dữ liệu từ hệ thống khác cũng như được nhập liệu từ người dùng.

CIMDB nhận dữ liệu thời gian thực qua thuật toán lọc, đảm bảo tính đúng đắn của thông số đo lường và trạng thái thiết bị trong hệ thống. Dữ liệu thời gian thực cùng với dữ liệu khác của hệ thống tạo nên một chỉnh thể dữ liệu của cả hệ thống điện theo thời gian thực theo tiêu chuẩn, phục vụ những mục đích khác nhau.

Kho dữ liệu CIMDB cung cấp dữ liệu cho các ứng dụng khác nhau như: bài toán trào lưu công suất, điện áp hệ thống; các bài toán phân tích on-line hoặc off-line (Topology-Analysis; Outage-Ranking; Contigency;...).

4. Ứng dụng giao diện người máy (Human Machine Interface - HMI): Là ứng dụng trực quan, tạo sự kết nối thân thiện giữa người dùng và các chương trình giám sát, điều khiển hệ thống, cũng như các trình ứng dụng khác. HMI cho phép giám sát và điều khiển hệ thống, truy xuất đến các thông tin lưu trữ trong cơ sở dữ liệu một cách đơn giản và dễ tiếp cận. Các đặc tính chung của HMI bao gồm: khả năng kết nối I/O, khả năng xử lý số lượng tín dữ liệu, khả năng bảo mật, khả năng đồ họa...

Tổng quan ứng dụng HMI trong tự động hóa trạm.

Thông qua các chức năng của HMI người dùng hoàn toàn có thể quản lý toàn bộ hoạt động của trạm biến áp như:

- Chức năng truy nhập hệ thống: Tất cả các lệnh đưa vào hoặc các truy xuất dữ liệu đều được kiểm tra thông qua mức người dùng và mã hoạt động tương ứng để đảm bảo an toàn bao gồm: Username và Password, mức truy nhập cho phép tương ứng với từng Username, gắn Username cho tất cả các thao tác sau khi truy cập. Với tính năng này đảm bảo được an ninh trạm, giúp cấp quản lý đễ dàng theo dõi, quản lý đảm bảo an toàn.

- Chức năng giám sát hệ thống: Từng thông số vận hành như công suất, dòng, áp, trạng thái và tình trạng hoạt động của thiết bị đều được hiển thị trên sơ đồ chi tiết trạm hoặc sơ đồ toàn hệ thống. Thông số vận hành cũng được giám sát theo đồ thị, bao gồm đồ thị thời gian thực và đồ thị quá khứ.

- Chức năng điều khiển hệ thống: Việc điều khiển máy cắt, dao cách ly, nấc phân áp,...sẽ được điều khiển thao tác trên máy tính thông qua ứng dụng các phần mềm. Lệnh điều khiển được thiết kế theo khái niệm 'select and check before operate', các bước thao tác sai sẽ được cảnh báo bằng 'error message' và lệnh sẽ không được thực hiện. Nhờ đó giảm được thời gian khi thao tác trực tiếp trên thiết bị, đảm bảo được an toàn cho người vận hành nhờ các logic, liên động được kiểm tra cảnh báo trên máy tính. Trong quá trình điều khiển, tất cả các thông tin liên quan đến thiết bị được hiển thị đầy đủ, tổng quát giúp người vận hành kiểm soát vận hành tốt.

- Chức năng quản lý biển báo: Việc đặt, gỡ bỏ, thể hiện trên màn hình biển báo với các mức khác nhau cho từng thiết bị, quản lý nội dung và thao tác của nhân viên truy nhập giúp người vận hành dễ dàng theo dõi, cung cấp thông tin, cảnh báo khi công tác trong trạm hoặc hệ thống.

- Chức năng giám sát mạng thông tin: Một cửa sổ màn hình thông tin sẽ cho phép vận hành nhìn được toàn cảnh mạng thông tin trong hệ thống đang hoạt động, cung cấp cảnh báo khi có sự cố mất kết nối hoặc trục trặc của thiết bị được kết nối về mặt truyền tin.

Ứng dụng màn hình giám sát mạng thông tin trong tự động hóa trạm.

- Chức năng tích hợp camera giám sát từ xa: Hệ thống IP Camera giúp cho người vận hành có cái nhìn trực quan trong quá trình thao tác mà không cần đến gần thiết bị nhất thứ. Hệ thống Camera có khả năng Zoom hoặc thay đổi góc quan sát trong phạm vi rộng.

Ứng dụng giám sát từ camera trong tự động hóa trạm.

- Chức năng vẽ đồ thị

- Chức năng cảnh báo, quản lý cảnh báo...

4. Ứng dụng Báo cáo (Report - RP): Là một phần ứng dụng không thể thiếu của bất kỳ hệ thống thu thập, xử lý dữ liệu và giám sát điều khiển tập trung nào. Do đó, các yêu cầu về phần mềm báo cáo được tách riêng như vai trò quan trọng của nó trong hệ thống Trung tâm điều khiển.

Tổng hợp các loại báo cáo ứng dụng trong hệ thống tự động hóa trạm.

Hệ thống báo cáo được quản lý theo danh sách báo cáo và có thể truy cập từ Web thông qua máy tính, Ipad, Smart phone. Các loại báo cáo của ứng dụng này được cung cấp cho hệ thống như sau:

Báo cáo định kỳ: Thông số vận hành (U, I, P, Q, kW, kVAr,...), thông số đo đếm (Chỉ số điện năng, sản lượng điện,...), tổn thất điện năng, thiết bị (MBA, Tụ bù, Kháng điện, Máy cắt,...), đường dây (ĐD trên không, Cáp ngầm,...), tổng hợp sự cố (Sự cố thiết bị, Sự cố đường dây,...), chỉ số độ tin cậy lưới điện (SAIDI, SAIFI, CAIDI, MAIFI) và tổng hợp theo yêu cầu của lãnh đạo.
Báo cáo đột xuất: Sự cố thiết bị (MBA, Tụ điện, Kháng điện, Máy cắt,...), sự cố đường dây (ĐD trên không, Cáp ngầm,...), sự cố rơle (Rơle hỏng, đóng lại lỗi, cắt lỗi,...), sự cố hệ thống điều khiển (Lỗi mạch điều khiển, lỗi mạng, hỏng thiết bị,...) và báo cáo theo yêu cầu đột xuất của lãnh đạo.
Với vai trò của ứng dụng công nghệ thông tin trong tự động hóa trạm, để hướng đến trạm không người trực trong tương lai, tiết kiệm chi phí, làm chủ được công nghệ thông tin thì việc đầu tư xây dựng các phần mềm cơ sở với đầy đủ các chức năng, đáp ứng việc cải tạo, xây dựng mới cho các trạm là vấn đề cấp bách cần được quan tâm.

Nguồn: CPC