HỆ THỐNG THÔNG TIN VIỄN THÔNG - SCADA – ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP TRONG TRẠM BIẾN ÁP
I. Hệ thống điều khiển tích hợp trong trạm biến áp
1. Các thành phần và chức năng:
- Các thiết bị IEDs (Relay, BCU, Devices ..)
- Máy tính kỹ sư: cài đặt các phần mềm phục vụ cho cấu hình hệ thống điều khiển.
- Máy tính Server: Cài đặt các phần mềm để kết nối các IEDs, xử lý dữ liệu đo lường, giám sát, điều khiển thiết bị.
- Máy tính History: lưu trữ các sự kiện trong quá trình vận hành hệ thống điều khiển.
- Máy tính HMI: chạy các chương trình để hiển thị sơ đồ hệ thống, trạng thái của các tín hiệu: đo lường, giám sát, điều khiển…
- Thiết bị GPS: để đồng bộ thời gian cho các thiết bị trong hệ thống điều khiển tại trạm.
- Máy tính Gateway: thực hiện truyền, trao đổi, xử lý các tín hiệu SCADA với trung tâm điều độ.
- Máy in: in các sự kiện.
2. Các giao thức kết nối:
- Giao thức IEC 60870-5-101, IEC 60870-5-104: thực hiện trao đổi tín hiệu giữa máy tính Gateway và trung tâm điều độ.
- Giao thức: IEC61850, TCP/IP, IEC60870-5-103, MODBUS, DNP …: sử dụng để thiết lập các phương thức trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị trong trạm.
3. Phương tiện kết nối:
Cáp đồng, cáp quang.
4. Nguyên lý hoạt động:
- Các BCU, Relays kết nối trực tiếp với thiết bị để thu thập tín hiệu: đo lường, trạng thái, điều khiển…
- Phần mềm điều khiển cài đặt trên Server kết nối trực tiếp đến các BCU/Relay để xử lý, lưu trữ, điều khiển.
- Máy tính History kết nối vào CSDL để hiển thị và lưu trữ các sự kiện.
- Máy tính HMI hiển thị sơ đồ, tín hiệu đo lường, trạng thái, điều khiển của mỗi thiết bị.
- Máy tính Gateway cài đặt các phần mềm để thu thập dữ liệu của thiết bị kết nối thông qua BCU/Relay và trao đổi các tín hiệu đo lường, trạng thái, điều khiển với trung tâm điều độ.
II. Hệ thống viễn thông kết nối kênh truyền Scada và Hotline
1. Các thành phần và chức năng:
a. Khối truyền dẫn quang:
- Tập hợp, ghép các luồng thông tin số tốc độ E1/2Mbps cơ bản vào trong một khung tín hiệu có cấu trúc, dung lượng lớn để truyền đi với cự ly hàng trăm, hàng ngàn kilomet.
b. Khối ghép kênh PCM30:
- Tách/ghép các kênh thông tin lẻ có tốc độ 64kbps từ/vào các luồng tín hiệu số tốc độ E1/2Mbps. Các kênh thông tin lẻ có thể là các kênh dịch vụ như: Scada, hotline, thuê bao và thuê bao xa, các kênh 64kbps..
- Card FXS (Foreign Exchange Subscriber ) là một cổng kết nối bộ định tuyến hoặc máy chủ truy cập với thiết bị của người dùng cuối như điện thoại Hotline, máy fax…
2. Nguyên lý hoạt động:
- Tín hiệu từ điện thoại đưa đến card FXS của PCM30 là dạng kênh lẻ được ghép nối vào luồng E1 và đưa tới truyền dẫn quang.
- Tín hiệu thông tin từ RTU/Gateway đưa trực tiếp tới PCM30 qua giao diện V.24. Tại PCM30 tín hiệu SCADA là dạng kênh lẻ có thể được ghép nối chung vào luồng E1 với tín hiệu hotline hoặc ghép nối vào một luồng E1 khác để đưa tới truyền dẫn quang.
- Thiết bị truyền dẫn xử lý, ghép các luồng số E1 vào trong các luồng số tốc độ cao hơn như STM-1 (gồm 63 E1), STM-4 (gồm 4 x STM-1), STM-16 (gồm 16 x STM-1)…và truyền đến thiết bị truyền dẫn khác tại phía đầu đối diện qua mạng truyền dẫn quang.
- Tại phía đầu đối diện tín hiệu sẽ được xử lý lần lượt theo quá trình ngược lại, tách dần các tín hiệu từ: truyền dẫn à ghép kênh à điện thoại hotline (đối với hotline) và truyền dẫn à ghép kênh à RTU/Gateway (đối với SCADA).
3. Một số thiết bị ghép kênh:
- MXS19/Siemens
- LOOP AM3440/Loop Telecom
- Alcatel 1511BA/Alcatel
- FMX12/Sagem
- Alcatel 1511MAX/Alcatel
- AMX1344/Olencom
III. Sơ đồ kênh truyền rơ le bảo vệ
1. Các thành phần và chức năng
a. Khối truyền dẫn quang (HIT 7025):
- Tập hợp, ghép các luồng thông tin số tốc độ E1/2Mbps cơ bản vào trong một khung tín hiệu có cấu trúc, dung lượng lớn để truyền đi với cự ly hàng trăm, hàng ngàn kilomet.
b. Khối chuyển đổi quang điện (7XV5662)
- Chuyển đổi tín hiệu quang (Optical) thành tín hiệu điện (Electrical) để đưa vào khối truyền dẫn
c. Các RLBV :
- Rơ le bảo vệ so lệch dọc đường dây (F87L), Rơ le bảo vệ khoảng cách (F21)…
d. Hệ thống cáp quang
- Hộp đấu nối cáp quang (ODF-Optical distribution Frame) và tuyến cáp quang (OPGW- Optical ground wire)
2. Nguyên lý làm việc
- Tín hiệu từ các RLBV đưa đến bộ chuyển đổi quang điện để biến đổi luồng tín hiệu quang thành luồng tín hiệu điện E1.
- Thiết bị truyền dẫn xử lý, ghép các luồng số E1 vào các kênh truyền phù hợp và truyền đến hộp đấu nối quang trước khi truyền đến thiết bị truyền dẫn khác tại phía đầu đối diện qua mạng truyền dẫn quang.
- Tại phía đầu đối diện tín hiệu sẽ được xử lý lần lượt theo quá trình ngược lại: Hộp đấu nối quang → khối truyền dẫn → bộ chuyển đổi quang điện → Kết nối vào cổng quang của các RLBV.
3. Đặc điểm của kênh truyền BVRL
- Hệ thống kênh truyền RLBV có khả năng truyền và nhận đồng thời tín hiệu của RLBV 2 đầu đường dây (Đối với các chức năng F87L, POTT, DTT) với thời gian truyền ngắn nhằm giảm thiểu tối đa thời gian cô lập sự cố trên đường dây.
- Tín hiệu đo lường của bảo vệ so lệch F87L được truyền qua kênh truyền cáp quang với thời gian truyền xấp xỉ bằng 0 để rơ le 2 đầu có thể phối hợp làm việc tốt.
- Trong quá trình làm việc, rơ le có thể giám sát tín hiệu kênh truyền. Nếu kênh truyền bị lỗi hoặc hư hỏng thì rơ le sẽ xuất cảnh báo và khoá chức năng F87L.