Hệ thống điều khiển bảo vệ tích hợp trạm biến áp của người Việt

Trong buổi đi khi khảo sát thực tế sản phẩm, Tiến sỹ Nguyễn Long đã đánh giá, đây là sản phẩm rất có ý nghĩa khi chúng ta đang nỗ lực giảm nhập khẩu, phụ thuộc công nghệ của nước ngoài, từng bước tự chủ công nghệ của Việt Nam. Vấn đề đặt ra là người bên ngoài khó đánh giá hệ thống điều khiển bảo vệ tích hợp trạm biến áp @Station™, do vậy vấn đề quan trọng cho tác giả phải làm sao để nhìn nhận thành công của sản phẩm.

Đại diện nhóm tác giả, anh Trần Anh Thái cho biết, với mục đích nâng cao độ tin cậy, an toàn trong việc vận hành Trạm biến áp điện để đáp ứng mọi nhu cầu của khách hàng và mong muốn tạo ra các sản phẩm nội địa do Việt Nam sản xuất có chất lượng cao nhưng giá cả cạnh tranh, Công ty TNHH Hệ thống Kỹ thuật Ứng dụng – ATS đã nghiên cứ chế tạo thành công Hệ thống điều khiển bảo vệ tích hợp Trạm biến áp @Station™, từng bước thay thế các sản phẩm nhập khẩu tương đương như PACiS của Areva/Alstom, WinCC Siemens, MicroSCADA của ABB.

Sản phẩm được sử dụng hệ điều hành phổ biến là Windows™ của Microsoft. Các phần mềm cơ bản sử dụng trong các ứng dụng và giao tiếp với thiết bị phần cứng được ATS tự nghiên cứu và phát triển trong 15 năm hoạt động của mình. Tùy thuộc vào yêu cầu và độ phức tạp của từng trạm biến áp cụ thể ATS đã thiết kế, phát triển và tích hợp các phần mềm ứng dụng cùng với các thiết bị phần cứng để tạo nên hệ thống @Station™.

Đặc điểm nổi bật của các hệ thống này là đáp ứng hoàn toàn các qui trình vận hành hệ thống điện của Việt Nam trong điều kiện vận hành bình thường cũng như sự cố. Cấu trúc hệ thống dựa trên mô hình hai lớp cơ bản là Client/Server cũng như ba lớp là Client/DataServer/AppServer. Việc giao tiếp lớp mạng sử dụng TCP/IP và trao đổi dữ liệu trong hệ thống sử dụng OPC, DDE, ODBC và webservice.

Để cho phép người sử dụng có thể được truy cập vào các vùng dữ liệu được phép ATS đã phát triển các ứng dụng dựa trên Web. Các ứng dụng này tạo khả năng cung cấp đầy đủ thông tin theo yêu cầu của người sử dụng ở mọi lúc mọi nơi. Kết nối Thông tin Hệ thống có khả năng tương thích với nhiều loại đường truyền khác nhau của nhiều loại nhà cung cấp dịch vụ khác nhau đang có trên thị trường. Điều này cho phép người sử dụng có thể có nhiều lựa chọn và tối ưu được chi phí vận hành.

Hệ thống giám sát điều khiển và bảo vệ tích hợp @Station™ do ATS Co.,Ltd. thiết kế và phát triển, có các đặc điểm chính như hệ điều hành dùng cho HMI và các ứng dụng khác trên Engineering, HIS server & Gateway là Windows 2003/2008; Tất cả các thiết bị được kết nối bằng mạng LAN Ethernet 10/100Mbps kép bằng cáp quang. Cấu trúc kép của mạng LAN đảm bảo hệ thống hoạt động liên tục ngay cả trong trường hợp có bất kỳ một phần tử đơn lẻ nào của hệ thống mạng bị sự cố. Mạng LAN hỗ trợ các thủ tục TCP /IP, FTP và Telnet. Thiết kế của hệ thống @Station™ đảm bảo rằng bất kỳ hư hỏng của một phần tử đơn lẻ nào cũng không gây ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của hệ thống.

Các giao thức IEC61850, DNP, Modbus TCP được lựa chọn làm giao thức truyền tin của mạng LAN giữa các máy tính chủ và các thiết bị điện tử thông minh (IEDs). Giao thức IEC870-5-101 được thiết kế cho việc truyền tải các dữ liệu thời gian thực từ cơ sở dữ liệu trạm lên hệ thống SCADA hiện hữu. Ngoài ra căn cứ vào yêu cầu của người sử dụng, ATS có thể cung cấp hệ thống tương thích với các giao thức khác.

Các chức năng điều khiển, giám sát và bảo vệ của hệ thống được thực hiện bởi các rơ le kỹ thuật số, bộ điều khiển mức ngăn và/hoặc các khối vào ra. Các thiết bị này được gọi chung là IED, ngoài việc làm các nhiệm vụ điều khiển, bảo vệ và liên động theo thiết kế sẽ chịu trách nhiệm thu thập dữ liệu vận hành của thiết bị nhất thứ và trao đổi dữ liệu điều khiển với hệ thống máy tính. Tất cả các thiết bị điều khiển, bảo vệ, đo lường và máy tính chủ được đồng bộ với nguồn tín hiệu thời gian của vệ tinh GPS bằng giao thức IRIG-B.

Hệ thống giám sát và điều khiển bao gồm: – Hệ thống giám sát và điều khiển chính; Hệ thống giám sát và điều khiển dự phòng; Hệ thống điều khiển tại mức ngăn với các logic đi dây cứng; Các chức năng điều khiển, giám sát và hiển thị số liệu được thực hiện bởi máy tính chủ HMI có dự phòng.

Chức năng điều khiển và giám sát tại trạm không chỉ dựa vào máy tính giao diện, toàn bộ các chức năng điều khiển và giám sát vẫn có thể thực hiện được thông qua các bộ vi xử lý, các rơ le kỹ thuật số và/hoặc các bộ vào ra và thông qua hệ thống điều khiển kiểu đi dây truyền thống dùng khoá chuyển mạch, nút ấn và đèn chỉ thị trạng thái.

Trong quá trình điều khiển, giao diện người-máy được thiết kế theo nguyên tắc “LOOK-AND-FEEL/POINT-ANDCLICK”. Phần mềm HMI hiển thị các cửa sổ thông tin để nhân viên vận hành sử dụng trong vận hành trạm biến áp. Các cửa sổ thông tin được phân thành lớp, càng vào sâu thông tin cung cấp càng chi tiết đáp ứng nhu cầu vận hành tại trạm. Sơ đồ mạng LAN trạm và trạng thái kết nối của các thành phần mạng (Ethernet Connector, Ethernet Switch, network PCI card, SEL-2702, …) cũng như kết nối giữa chúng được giám sát bởi Communication Link Manager.

Hệ thống lưu trữ dữ liệu quá khứ (HIS) với công nghệ client-server cung cấp khả năng phát triển các ứng dụng đa dạng và đa người sử dụng thông qua việc truy cập bằng ODBC hay Webservice; Việc kết nối với các hệ thống và người dùng bên ngoài được giám sát bằng Router với Firewall. Thiết kế của hệ thống đảm bảo @Station™ vẫn vận hành liên tục nếu xảy ra lỗi trên đường LAN 1 của hệ thống tích hợp, khi đó vận hành hệ thống được thực hiện trên đường LAN 2 đang làm việc song song. Hệ thống đảm bảo bất kỳ lỗi mạng LAN đơn lẻ nào cũng không thể gây ra sự mất liên tục trong vận hành trạm biến áp.

Giao diện của hệ thống tích hợp độc lập với giao diện SCADA, nếu xảy ra lỗi với màn hình điều khiển SCADA, việc giám sát điều khiển vẫn có thể thực hiện trên giao diện của hệ thống HMI. Kết nối giữa các máy tính chủ và các thành phần khác của hệ thống tích hợp được cách ly về điện bằng cáp quang. Vì vậy nó làm giảm khả năng gây lỗi vận hành do các nhiễu, sự cố điện từ trường thường xảy ra đối với cáp đồng.