by Khách vi Sun May 09, 2010 12:55 amNhư ta đã biết, hệ thống Giám sát Điều khiển và Thu thập dữ liệu (Supervisory Control and Data Acquisition - SCADA) đã và đang được sử dụng rộng rãi trong ngành điều độ hệ thống điện. Tại các nhà máy điện, trạm biến áp đều được lắp đặt các thiết bị đầu cuối - điều khiển từ xa (Remote Terminal Unit - RTU). Các RTU được kết nối với trung tâm điều khiển (Control Center - CC) thông qua mạng liên lạc viễn thông.
•Nhìn chung, các RTU có các chức năng sau :
- Thu thập các thông tin về hệ thống điện và gửi về trung tâm điều khiển CC (Control Center) qua kênh truyền theo yêu cầu từ CC.
- Nhận các thông tin điều khiển, đồng bộ thời gian từ CC, thực hiện chúng và gửi kết quả về CC.
• Các thông tin chủ yếu mà các RTU liên tục truyền về trung tâm điều khiển là:
- Các tín hiệu rời rạc từ xa RS (Remote Signalling)
- Các giá trị đo lường từ xa RM (Remote Measuring)
- Các cảnh báo (Alams)
• Các lệnh điều khiển từ xa mà RTU có thể thực hiện là:
- Các lệnh điều khiển đóng - mở máy cắt, dao cách ly, lệnh chuyển nấc của máy biến áp từ xa (Digital Remote Control).
- Các lệnh điều khiển liên tục từ xa (Analog Remote Control).
- Các lệnh đặt chế độ từ xa (Remote Setting).
Như ta đã thấy, tất cả các hệ SCADA đều được thiết kế để có thể thực hiện được việc điều khiển từ xa, nghĩa là Điều độ viên có thể từ bàn phím của máy tính chủ tại Trung tâm Điều khiển thực hiện lệnh điều khiển xa thông qua RTU tại Trạm điện để đóng/mở tự động các máy cắt, dao cách ly v.v. Điều này một mặt phản ánh tính ưu việt của hệ thống ở mức tự động hóa cao, mặt khác nảy sinh những đòi hỏi khắt khe cả về mặt thiết kế lẫn vận hành trên quan điểm tin cậy và an toàn của hệ thống thiết bị.
• Quá trìnhgiám sát và thu thập dữ liệu trạng thái đóng/mở RS:
Trong khi hoạt động, RTU luôn luôn quét hỏi các trạng thái đóng/mở theo chu kỳ 10 - 20 ms. Mỗi khi có một tiếp điểm của máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa v.v. tại trạm điện chuyển trạng thái từ CLOSE sang OPEN hoặc ngược lại, hoặc bị INVALID thì tín hiệu lập tức được nhận biết và một tin báo “Change of state” kèm theo địa chỉ thiết bị, trạng thái hiện tại và thời điểm xảy ra được gửi qua MODEM đến trung tâm điều khiển CC.
Trên màn hình console của điều độ viên và trên máy in sẽ hiện ra tin báo dạng: “8BS572 OPEN “và trên sơ đồ nhất thứ của màn hình console, ký hoạ tại vị trí tương ứng của máy cắt 572 sẽ chuyển sang trạng thái “mở”.
• Điều khiển máy cắt từ xa thông qua RTU của hệ thống SCADA:
Để tăng cường tính bảo mật và độ an toàn của thao tác điều khiển máy cắt từ xa, trước khi đang nhập được vào chế độ này máy tính chủ đòi hỏi điều độ viên phải nhập mật khẩu vào máy, sau đó mới thực hiện được lệnh yêu cầu điều khiển máy cắt từ xa.
[You must be registered and logged in to see this image.]
Khi nhận được yêu cầu điều khiển xa từ máy tính chủ của Trung tâm điều khiển (CC- Control Center), RTU sẽ trả lời CC rằng có chấp nhận hay không sau khi thực hiện một số bước kiểm tra độ sẵn sàng của các trạng thái sau:
+ Trạng thái của thiết bị phải là VALID và đang là OPEN (nếu muốn điều khiển CLOSE) hoặc phải là CLOSE (nếu muốn điều khiển OPEN).
+ Trạng thái LOCAL/REMOTE (của khóa trong tủ RTU) phải ở vị trí REMOTE.
+ Trong hệ thống không được xuất hiện một cảnh báo nghiêm trọng nào dạng
UNCERTAIN STATE hoặc 48VDC FAULT.
Nếu có bất cứ một trong những điều kiện kể trên là không thỏa mãn như:
- Trạng thái thiết bị đang bị INVALID;
- Lệnh điều khiển mâu thuẫn với trạng thái hiện tại của thiết bị ( ví dụ máy cắt đang mở mà lại ra lệnh OPEN hoặc đang đóng mà lại ra lệnh CLOSE;
- Khóa LOCAL/REMOTE trong tủ RTU đang ở vị trí LOCAL - cấm điều khiển xa;
- Trước thời điểm đó RTU đã ghi nhận lỗi cảnh báo về nguồn 48VDC nuôi rơle trung gian trong RTU phục vụ việc điều khiển xa hoặc các cảnh báo lỗi khác của vùng thiết bị máy cắt mà chưa được giải trừ v.v.Thì RTU sẽ trả lời CC rằng nó không sẵn sàng thực hiện chế độ điều khiển từ xa và máy tính chủ sẽ cách ly thiết
bị ra khỏi chế độ sẵn sàng cho phép điều khiển từ xa.
Nếu RTU trả lời CC rằng đã sẵn sàng thì điều độ viên gõ lệnh điều khiển tiếp theo là tên (địa chỉ) máy cắt và trạng thái cần đạt tới (OPEN hoặc CLOSE), trung tâm điều khiển sẽ phát ra lệnh điều khiển xa, gửi qua MODEM tới RTU và qua Digital Output Module sẽ có xung điều khiển gửi tới rơ le trung gian (Rơ le - mở hoặc
Rơ le - đóng) và để tới máy cắt . Sau thời gian trễ nhất định tương ứng với thời gian tác động của máy cắt (ví dụ 300 ms), RTU thực hiện thu thập dữ liệu thông qua vỉ Digital Input Module nhằm kiểm tra trạng thái mới của máy cắt là Đóng (CLOSE)hay Mở (OPEN) hoặc Không xác định (INVALID) sau khi thực hiện lệnh điều khiển xa. Nếu quá trình thực hiện thành công, RTU sẽ gửi tín hiệu phản hồi RS-OPEN hoặc RS-CLOSE về trung tâm điều khiển để khẳng định điều này và trên sơ đồ nhất thứ của màn hình đồ hoạ sẽ thay đổi ký hoạ trạng thái (“mở” hoặc “đóng”). Nếu quá trình điều khiển xa không thực hiện được (tín hiệu phản hồi bị là INVALID) thì sẽ có cảnh báo và chấm dứt luôn việc điều khiển xa đối với thiết bị đó.
•Nhìn chung, các RTU có các chức năng sau :
- Thu thập các thông tin về hệ thống điện và gửi về trung tâm điều khiển CC (Control Center) qua kênh truyền theo yêu cầu từ CC.
- Nhận các thông tin điều khiển, đồng bộ thời gian từ CC, thực hiện chúng và gửi kết quả về CC.
• Các thông tin chủ yếu mà các RTU liên tục truyền về trung tâm điều khiển là:
- Các tín hiệu rời rạc từ xa RS (Remote Signalling)
- Các giá trị đo lường từ xa RM (Remote Measuring)
- Các cảnh báo (Alams)
• Các lệnh điều khiển từ xa mà RTU có thể thực hiện là:
- Các lệnh điều khiển đóng - mở máy cắt, dao cách ly, lệnh chuyển nấc của máy biến áp từ xa (Digital Remote Control).
- Các lệnh điều khiển liên tục từ xa (Analog Remote Control).
- Các lệnh đặt chế độ từ xa (Remote Setting).
Như ta đã thấy, tất cả các hệ SCADA đều được thiết kế để có thể thực hiện được việc điều khiển từ xa, nghĩa là Điều độ viên có thể từ bàn phím của máy tính chủ tại Trung tâm Điều khiển thực hiện lệnh điều khiển xa thông qua RTU tại Trạm điện để đóng/mở tự động các máy cắt, dao cách ly v.v. Điều này một mặt phản ánh tính ưu việt của hệ thống ở mức tự động hóa cao, mặt khác nảy sinh những đòi hỏi khắt khe cả về mặt thiết kế lẫn vận hành trên quan điểm tin cậy và an toàn của hệ thống thiết bị.
[You must be registered and logged in to see this image.]
• Quá trìnhgiám sát và thu thập dữ liệu trạng thái đóng/mở RS:
Trong khi hoạt động, RTU luôn luôn quét hỏi các trạng thái đóng/mở theo chu kỳ 10 - 20 ms. Mỗi khi có một tiếp điểm của máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa v.v. tại trạm điện chuyển trạng thái từ CLOSE sang OPEN hoặc ngược lại, hoặc bị INVALID thì tín hiệu lập tức được nhận biết và một tin báo “Change of state” kèm theo địa chỉ thiết bị, trạng thái hiện tại và thời điểm xảy ra được gửi qua MODEM đến trung tâm điều khiển CC.
Trên màn hình console của điều độ viên và trên máy in sẽ hiện ra tin báo dạng: “8BS572 OPEN “và trên sơ đồ nhất thứ của màn hình console, ký hoạ tại vị trí tương ứng của máy cắt 572 sẽ chuyển sang trạng thái “mở”.
• Điều khiển máy cắt từ xa thông qua RTU của hệ thống SCADA:
Để tăng cường tính bảo mật và độ an toàn của thao tác điều khiển máy cắt từ xa, trước khi đang nhập được vào chế độ này máy tính chủ đòi hỏi điều độ viên phải nhập mật khẩu vào máy, sau đó mới thực hiện được lệnh yêu cầu điều khiển máy cắt từ xa.
[You must be registered and logged in to see this image.]
Khi nhận được yêu cầu điều khiển xa từ máy tính chủ của Trung tâm điều khiển (CC- Control Center), RTU sẽ trả lời CC rằng có chấp nhận hay không sau khi thực hiện một số bước kiểm tra độ sẵn sàng của các trạng thái sau:
+ Trạng thái của thiết bị phải là VALID và đang là OPEN (nếu muốn điều khiển CLOSE) hoặc phải là CLOSE (nếu muốn điều khiển OPEN).
+ Trạng thái LOCAL/REMOTE (của khóa trong tủ RTU) phải ở vị trí REMOTE.
+ Trong hệ thống không được xuất hiện một cảnh báo nghiêm trọng nào dạng
UNCERTAIN STATE hoặc 48VDC FAULT.
Nếu có bất cứ một trong những điều kiện kể trên là không thỏa mãn như:
- Trạng thái thiết bị đang bị INVALID;
- Lệnh điều khiển mâu thuẫn với trạng thái hiện tại của thiết bị ( ví dụ máy cắt đang mở mà lại ra lệnh OPEN hoặc đang đóng mà lại ra lệnh CLOSE;
- Khóa LOCAL/REMOTE trong tủ RTU đang ở vị trí LOCAL - cấm điều khiển xa;
- Trước thời điểm đó RTU đã ghi nhận lỗi cảnh báo về nguồn 48VDC nuôi rơle trung gian trong RTU phục vụ việc điều khiển xa hoặc các cảnh báo lỗi khác của vùng thiết bị máy cắt mà chưa được giải trừ v.v.Thì RTU sẽ trả lời CC rằng nó không sẵn sàng thực hiện chế độ điều khiển từ xa và máy tính chủ sẽ cách ly thiết
bị ra khỏi chế độ sẵn sàng cho phép điều khiển từ xa.
Nếu RTU trả lời CC rằng đã sẵn sàng thì điều độ viên gõ lệnh điều khiển tiếp theo là tên (địa chỉ) máy cắt và trạng thái cần đạt tới (OPEN hoặc CLOSE), trung tâm điều khiển sẽ phát ra lệnh điều khiển xa, gửi qua MODEM tới RTU và qua Digital Output Module sẽ có xung điều khiển gửi tới rơ le trung gian (Rơ le - mở hoặc
Rơ le - đóng) và để tới máy cắt . Sau thời gian trễ nhất định tương ứng với thời gian tác động của máy cắt (ví dụ 300 ms), RTU thực hiện thu thập dữ liệu thông qua vỉ Digital Input Module nhằm kiểm tra trạng thái mới của máy cắt là Đóng (CLOSE)hay Mở (OPEN) hoặc Không xác định (INVALID) sau khi thực hiện lệnh điều khiển xa. Nếu quá trình thực hiện thành công, RTU sẽ gửi tín hiệu phản hồi RS-OPEN hoặc RS-CLOSE về trung tâm điều khiển để khẳng định điều này và trên sơ đồ nhất thứ của màn hình đồ hoạ sẽ thay đổi ký hoạ trạng thái (“mở” hoặc “đóng”). Nếu quá trình điều khiển xa không thực hiện được (tín hiệu phản hồi bị là INVALID) thì sẽ có cảnh báo và chấm dứt luôn việc điều khiển xa đối với thiết bị đó.