Luận Văn Hệ thống SCADA

MỤC LỤC


1. YÊU CẦU CHUNG CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 3
2. MÔ TẢ VÀ YÊU CẦU CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 6
3. CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN 6
4. YÊU CẦU KỸ THUẬT 7
4.1 Các yêu cầu thực hiện 7
4.2 Nhiệm vụ của hệ thống tích hợp 8
4.3 Cấu trúc logic hệ thống tích hợp 9
4.4 Yêu cầu về hệ thống 9
4.5 Yêu cầu về chức năng 10
4.5.1 Thu thập dữ liệu 10
4.5.2 Điều khiển 13
4.5.3 Mặt bằng ứng dụng 15
4.5.4 Xử lý tín hiệu cảnh báo 16
4.5.5 Xử lý dữ liệu 18
4.5.6 Cơ sở dữ liệu 19
4.5.6.1 Cơ sở dữ liệu logic 19
4.5.6.2 Kho dữ liệu chung từ xa 20
4.5.7 Đồng bộ thời gian 20
4.5.8 Gắn biển báo thiết bị 21
4.5.9 Giao diện người sử dụng 22
4.5.9.1 Hiển thị sơ đồ một sợi nhà máy điện 23
4.5.9.2 Hiển thị giá trị đo 23
4.5.9.3 Các màn hình cảnh báo 24
4.5.9.4 Bảng báo hiệu cảnh báo 24
4.5.9.5 Nhật ký trạm 24
4.5.10 Thủ tục truyền tin và các giao diện truyền tin 25
4.5.10.1 Thiết bị IED và các thủ tục truyền tin 25
4.5.10.2 Giao diện EMS 25
4.5.10.3 Giao diện với hệ thống quản lý phân phối 25
4.5.10.4 Khả năng truy nhập từ xa qua modem 26
4.5.11 An ninh truy nhập 26
4.5.12 Các công cụ bảo dưỡng hệ thống 26
4.5.13 Quản lý và đặt cấu hình hệ thống tích hợp 27
4.5.14 quản trị và đặt cấu hình mạng thông tin liên lạc 28
4.5.15 Độ tin cậy, mức dự phòng, chuyển đổi khi hư hỏng, dự phòng thiết bị 28
4.5.16 Duy trì và tạo lập màn hiển thị 30
4.5.17 Tạo lập, duy trì và truy nhập cơ sở dữ liệu 30
4.5.18 Tạo lập và duy trì các bản báo cáo 30
4.5.19 Khả năng bảo dưỡng 30
5. YÊU CẦU PHẦN MỀM HỆ THỐNG TÍCH HỢP 32
5.1 Các yêu cầu đối với phần mềm hệ thống tích hợp 32
5.1.1 Hệ điều hành 32
5.1.2 Các dịch vụ và các tiện ích lập trình 32
5.1.3 Chương trình nguồn và cập nhật của phần mềm thực hiện 33
5.1.4 Tạo lập và duy trì màn hiển thị 33
5.1.5 Tạo lập, duy trì và truy cập cơ sở dữ liệu 34
5.1.5.1 Tạo lập cơ sở dữ liệu 34
5.1.5.2 Bảo dưỡng cơ sở dữ liệu 35
5.1.5.3 Truy cập cơ sở dữ liệu 35
5.1.6 Duy trì và tạo lập báo cáo 35
5.2 Yêu cầu phần cứng 36
5.2.1 Nguồn cung cấp 36
5.2.2 Thiết kế đảm bảo an toàn cho nhân viên vận hành 36
5.2.3 Đóng gói phần cứng 37
5.2.4 Các bộ phận cấu thành 37
5.2.5 Các yêu cầu về đi cáp 37
6. YÊU CẦU VỀ DỮ LIỆU SCADA VÀ KÊNH THÔNG TIN 39
6.1 Data List 39
6.2 Kênh thông tin cho công tác vận hành điều độ 40
7. PHẠM VI CUNG CẤP 41
8. Phụ lục - Interoperability parameters 42





1. YÊU CẦU CHUNG CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
Hệ thống điều khiển nhà máy nhiệt điện Quảng Trạch là hệ thống điều khiển tích hợp. Hệ thống phải có các yêu cầu chính như sau:
- Hệ điều hành áp dụng phải là hệ điều hành Windows XP/Vista hoặc phiên bản mới nhất, hoặc Linux.
- Tất cả các thiết bị phải được liên kết vận hành bằng mạng cáp quang kép Ethernet 100Mbps, một mạng là mạng chính, một mạng làm dự phòng để đảm bảo hệ thống mạng 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 phải trợ giúp các thủ tục TCP /IP, FTP và Telnet.
- Thiết kế của hệ thống điều khiển phải đảm bảo rằng bất kỳ hư hỏng của một phần tử đơn lẻ nào cũng không được làm ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của hệ thống.
- Hệ thống điều khiển phải kết nối với hệ thống DCS của nhà máy thông qua giao thức IEC60870-5-104 hoặc TCP/IP hoặc IEC61850.
- Các giao thức IEC61850/UCA2, Modbus TCP, DNP TCP, và IEC870 -5-104 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) và hệ thống DSC của nhà máy điện .
- Giao thức IEC870-5-101 được sử dụng để làm giao diện cho việc kết nối hệ thống điều khiển của nhà máy nhiệt điện Quảng Trạch 1 với hệ thống SCADA của Trung tâm Điều độ HTĐ miền Trung CRLDC và hệ thống RANGER của Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia nhằm mục đích giám sát, thu thập và điều khiển. Các tham số truyền tin của giao thức IEC60870-5-101 theo nguyên tắc được trình bày chi tiết ở phần phụ lục.
- Thiết bị Gateway có 2 bộ, mỗi bộ có ít nhất 2 cổng. Để tăng cường tính dự phòng, cả hai bộ Gateway sẽ kết nối trực tiếp và đồng thời với NLDC và CRLDC thông qua thiết bị RS232 Fall Back Switch. Khi một trong hai Gateway bị lỗi hệ thống sẽ tự động chuyển đổi sang thiết bị Gateway còn lại.
- Để mở rộng ở giai đoạn sau, mạng LAN và các giao diện của hệ thống điều khiển phải có khả năng giao tiếp với các thiết bị IEDs của các hãng khác nhau.
- Các chức năng điều khiển và giám sát của hệ thống phải được thực hiện bởi các rơ le kỹ thuật số và/hoặc các khối vào ra được lắp đặt tại nhà máy điện. Các rơ le kỹ thuật số và/hoặc các khối vào ra chịu trách nhiệm chấp hành lệnh điều khiển đóng, cắt máy cắt tự động, tại chỗ hoặc từ xa. Các rơ le và/hoặc các khối vào ra gửi trả lại trạng thái máy cắt cùng với các dữ liệu bảo dưỡng và vận hành của các thiết bị trong nhà máy điện.
- Với mục đích giảm đáng kể số lượng cáp đồng điều khiển, tất cả các tủ điều khiển và bảo vệ phải được lắp đặt ngoài trời tại các ngăn lộ tương ứng do chúng bảo vệ và điều khiển. Tủ ngoài trời phải có thiết kế phù hợp để tạo ra một môi trường làm việc thích hợp đối với loại rơ le và/hoặc khối vào ra được sử dụng (ví dụ: được trang bị quạt, máy điều hoà, các điện trở sấy, thiết kế phù hợp, sử dụng vật liệu và sơn phủ đặc biệt .). Giải pháp nhóm các thiết bị điều khiển bảo vệ của từ 2 đến 3 ngăn lộ để chung trong các container để ngoài trời (tại vị trí các ngăn lộ) có trang bị các thiết bị thông gió và điều hoà nhiệt độ phù hợp có thể được áp dụng như một giải pháp thay thế.
- Các bộ vi xử lý làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu, truy xuất các thiết bị từ xa thông qua các cổng. Các bộ vi xử lý này liên kết các rơ le và/hoặc khối vào ra với máy tính chủ tại nhà máy điện.
- Các dữ liệu tương tự từ các ngăn lộ phải được đo bởi các rơ le kỹ thuật số và/hoặc khối vào ra. Các dữ liệu này bao gồm điện năng, điện áp, dòng điện, và các giá trị công suất tác dụng, công suất phản kháng tức thời, tần số
- Chức năng giám sát điều kiện làm việc của máy cắt phải được thực hiện bởi các rơ le kỹ thuật số. Nó bao gồm bộ đếm số lần làm việc của máy cắt, dòng điện sự cố trung bình và cực đại tích luỹ, phần trăm hao mòn tiếp điểm.
- Bộ ghi trình tự diễn biến các sự kiện (SER) phải được thực hiện bởi các rơ le kỹ thuật số. Các bản ghi trình tự diễn biến các sự kiện được tự động gửi về máy tính chủ, nơi chúng được lưu trữ, phân loại và thể hiện lên màn hình. Một phần mềm tìm kiếm trên Web được sử dụng để hiển thị các bản ghi SER từ xa.
- Các bản ghi sự cố phải được tự động tạo ra bởi các rơ le. Bất cứ khi nào sự cố xảy ra, rơ le đi cắt máy cắt, một bản ghi sự cố phải được tạo ra và ghi lại.
- Việc định vị sự cố và cường độ phải được tính toán bởi rơ le, các giá trị này sau đó sẽ được lấy về máy tính chủ để hiển thị lên trên màn hình giao diện.
- Rơ le và/hoặc khối vào ra thực hiện chức năng thu thập các tín hiệu cảnh báo trong nhà máy điện. Các tín hiệu cảnh báo phải được thu thập về máy tính chủ để lưu trữ và hiển thị. Các dữ liệu cảnh báo đồng thời được chuyển sang máy tính lưu trữ cơ sở dữ liệu quá khứ tại nhà máy điện để phục vụ việc truy xuất từ xa.
- Việc treo biển đối với các thiết bị (Đỏ, vàng, đỏ tía và xanh) được thể hiện trên màn hình rơ le và trên màn hình máy tính giao diện của trạm. Bản ghi các lần treo biển phải được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu quá khứ.
- Hệ thống điều khiển và giám sát bao gồm:
- Hệ thống máy tính điều khiển chính và dự phòng tại phòng điều khiển trung tâm
- Hệ thống điều khiển và bảo vệ ở mức ngăn lộ.
- Điều khiển tại chỗ ở tất cả các thiết bị.
- Hệ thống điều khiển tại mức ngăn với các logic đi dây cứng.
- Việc điều khiển và giám sát tại nhà máy điện 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.
- Tất cả các thiết bị bảo vệ và máy tính chủ phải được đồng bộ với nguồn tín hiệu thời gian bởi đồng hồ vệ tinh.GPS nhằm đảm bảo các dữ liệu SOE được gán nhãn thời gian với độ phân giải 1ms.
- Giao diện người -máy phải được thiết kế theo cấu trúc trong hình vẽ dưới đây. Phần mềm hiển thị các cửa sổ thông tin mà nhờ đó các kỹ thuật viên có thể sử dụng để vận hành hệ thống. 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.