Trang Chính
Bảo Hân
Hệ thống HMI - SCADA là một tập hợp của cả các thành phần phần mềm và phần cứng cho phép giám sát và kiểm soát các nhà máy, cả cục bộ và từ xa.
Những công việc của hệ thống SCADA hiện nay
Trong việc quản lý và điều hành hệ thống điện, hệ thống SCADA/EMS đóng vai trò rất quan trọng, giúp cho Kỹ sư điều hành HTĐ nắm bắt và sử lý chính xác, theo sát mọi diễn biến trong hệ thống điện. Trong hệ thống SCADA/EMS, thiết bị đầu cuối RTU, Gateway là phần tử rất quan trọng có nhiệm vụ thu thập và phản ánh tình trạng của các thiết bị đang tham gia hoạt động trong HTĐ. Nó là công đoạn đầu tiên trong toàn bộ quá trình sử lý thông tin của hệ thống SCADA/EMS.
Chất lượng của hệ thống SCADA/EMS phụ thuộc rất nhiều vào khả năng hoạt động liên tục, ổn định và tính chính xác của thiết bị đầu cuối. SCADA/EMS là hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu/quản lý hệ thống điện, xây dựng trên cơ sở hệ thống đo lường xa. Nguyên tắc làm việc của hệ thống SCADA như sau:
Thu thập dữ liệu
Dữ liệu từ các trạm biến áp và các nhà máy điện được chia làm ba loại chính:
‒ Dữ liệu trạng thái: trạng thái các máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, trạng thái vị trí các khóa điều khiển từ xa/ tại chỗ v.v... Cảnh báo của các bảo vệ .
‒ Dữ liệu tương tự: Công suất tác dụng MW, phản kháng MVAr, điện áp, dòng điện, vị trí nấc biến áp, tần số v.v...
‒ Dữ liệu tích lũy theo thời gian: Điện năng kWh, kVArh v.v...
Các dữ liệu trạng thái (Digital) từ các rơ le trung gian được đưa vào các đầu vào số của RTU. Các dữ liệu tương tự (analog) từ cuộn thứ cấp của máy biến dòng điện và điện áp được đưa vào các bộ biến đổi (transducer). Đầu ra của bộ biến đổi được đưa vào các vỉ đầu vào tương tự của RTU. Tại RTU dữ liệu được số hóa và thông qua kênh truyền (giao thức) gửi về trung tâm điều độ.
Điều khiển
Lệnh điều khiển từ hệ thống SCADA của trung tâm điều độ thông qua kênh truyền gửi đến RTU (hoặc SAS), các lệnh điều khiển có thể là:
‒ Lệnh đóng cắt máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa (open/close).
‒ Lệnh điều khiển tăng giảm (Raise/Lower)
‒ Lệnh điều khiển thay đổi giá trị đặt (Setpoint)
Giám sát
Dữ liệu thu thập từ các trạm về trung tâm điều khiển sẽ được máy tính xử lý:
‒ Hiển thị trên các sơ đồ, bảng biểu và các dạng đồ thị xu hướng.
‒ Đối với dữ liệu trạng thái (máy cắt, dao cách ly, cảnh báo v.v...) khi phát hiện ra có sự thay đổi trạng thái hệ thống SCADA sẽ phát cảnh báo bằng âm thanh và dòng thông báo để lôi kéo sự chú ý của người vận hành.
‒ Đối với dữ liệu giá trị đo xa, dữ liệu nhận được sẽ được kiểm tra so sánh với các ngưỡng dưới và ngưỡng trên (đã được định trước), nếu giá trị đo được bị vi phạm thì hệ thống sẽ phát cảnh báo cho người vận hành.
Các phần mềm SCADA được sử dụng phổ biến trên thị trường
Các phần mềm được nhóm vào 4 nhóm: Thu nhận dữ liệu, Giao tiếp người máy, Quản lý SCADA và ứng dụng SCADA.
Thu nhận dữ liệu
Hệ thống thu nhận dữ liệu tập hợp dữ liệu gửi lệnh điều khiển và duy trì các đường kết nối tới RTU và các hệ SCADA khác
‒ Thu nhận dữ liệu RTU - RTU Data Acquisition (RDA)
‒ Thu nhận dữ liệu từ hệ thống khác- Computer-to-Computer Remote (CCR)
‒ Giám sát điều khiển - Supervisory Control (SCS)
‒ Tính toán - Calculations (CAL)
Giao tiếp người máy
Hệ thống giao tiếp người máy cung cấp các thao tác hệ thống cùng với thể hiện dữ liệu và điều khiển các thiết bị. Các giao tiếp thực hiện qua màn hình, bàn phím và các thiết bị in. Hệ thống này cũng cung cấp console dể cấu hình và bảo trì hệ thống.
‒ Giao tiếp Console - Console Interface (CIS)
‒ Hiển thị - Display Retrieval and Update (DRU)
‒ Dữ liệu vào - Data Entry (DES)
‒ Ghi - Logging (LOG)
‒ Biểu đồ xu thế - Trending (TRN)
‒ Chuyển đổi Console - Console Switching (CCS)
Quản lý SCADA
Hệ thống quản lý SCADA bao gồm một số hệ thống con hỗn hợp dùng bởi các hệ thống khác. Đó là khởi động, khởi động lại, cảnh báo, kiểm soát lỗi, và các chức năng quản lý khác
‒ Startup/Restart Initialization (INI)
‒ Cảnh báo - Alarms (ALL)
‒ Hệ thống tính toán lỗi - System Error Accounting (SEA)
‒ Quản lý - Executive (EXC)
Các ứng dụng SCADA
Hệ thống các ứng dụng SCADA bao gồm các hàm thực hiện trình bày dữ liệu ở mức cao
‒ Tính toán thời gian thực - RAS Real-Time Calculations (RTC)
‒ Mapboard (MBD)
‒ Load Shed Restore (LSR)
‒ Meter Error Monitor (MEM)
Những công việc của hệ thống SCADA hiện nay
Trong việc quản lý và điều hành hệ thống điện, hệ thống SCADA/EMS đóng vai trò rất quan trọng, giúp cho Kỹ sư điều hành HTĐ nắm bắt và sử lý chính xác, theo sát mọi diễn biến trong hệ thống điện. Trong hệ thống SCADA/EMS, thiết bị đầu cuối RTU, Gateway là phần tử rất quan trọng có nhiệm vụ thu thập và phản ánh tình trạng của các thiết bị đang tham gia hoạt động trong HTĐ. Nó là công đoạn đầu tiên trong toàn bộ quá trình sử lý thông tin của hệ thống SCADA/EMS.
Chất lượng của hệ thống SCADA/EMS phụ thuộc rất nhiều vào khả năng hoạt động liên tục, ổn định và tính chính xác của thiết bị đầu cuối. SCADA/EMS là hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu/quản lý hệ thống điện, xây dựng trên cơ sở hệ thống đo lường xa. Nguyên tắc làm việc của hệ thống SCADA như sau:
Thu thập dữ liệu
Dữ liệu từ các trạm biến áp và các nhà máy điện được chia làm ba loại chính:
‒ Dữ liệu trạng thái: trạng thái các máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, trạng thái vị trí các khóa điều khiển từ xa/ tại chỗ v.v... Cảnh báo của các bảo vệ .
‒ Dữ liệu tương tự: Công suất tác dụng MW, phản kháng MVAr, điện áp, dòng điện, vị trí nấc biến áp, tần số v.v...
‒ Dữ liệu tích lũy theo thời gian: Điện năng kWh, kVArh v.v...
Các dữ liệu trạng thái (Digital) từ các rơ le trung gian được đưa vào các đầu vào số của RTU. Các dữ liệu tương tự (analog) từ cuộn thứ cấp của máy biến dòng điện và điện áp được đưa vào các bộ biến đổi (transducer). Đầu ra của bộ biến đổi được đưa vào các vỉ đầu vào tương tự của RTU. Tại RTU dữ liệu được số hóa và thông qua kênh truyền (giao thức) gửi về trung tâm điều độ.
Điều khiển
Lệnh điều khiển từ hệ thống SCADA của trung tâm điều độ thông qua kênh truyền gửi đến RTU (hoặc SAS), các lệnh điều khiển có thể là:
‒ Lệnh đóng cắt máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa (open/close).
‒ Lệnh điều khiển tăng giảm (Raise/Lower)
‒ Lệnh điều khiển thay đổi giá trị đặt (Setpoint)
Giám sát
Dữ liệu thu thập từ các trạm về trung tâm điều khiển sẽ được máy tính xử lý:
‒ Hiển thị trên các sơ đồ, bảng biểu và các dạng đồ thị xu hướng.
‒ Đối với dữ liệu trạng thái (máy cắt, dao cách ly, cảnh báo v.v...) khi phát hiện ra có sự thay đổi trạng thái hệ thống SCADA sẽ phát cảnh báo bằng âm thanh và dòng thông báo để lôi kéo sự chú ý của người vận hành.
‒ Đối với dữ liệu giá trị đo xa, dữ liệu nhận được sẽ được kiểm tra so sánh với các ngưỡng dưới và ngưỡng trên (đã được định trước), nếu giá trị đo được bị vi phạm thì hệ thống sẽ phát cảnh báo cho người vận hành.
Các phần mềm SCADA được sử dụng phổ biến trên thị trường
Các phần mềm được nhóm vào 4 nhóm: Thu nhận dữ liệu, Giao tiếp người máy, Quản lý SCADA và ứng dụng SCADA.
Thu nhận dữ liệu
Hệ thống thu nhận dữ liệu tập hợp dữ liệu gửi lệnh điều khiển và duy trì các đường kết nối tới RTU và các hệ SCADA khác
‒ Thu nhận dữ liệu RTU - RTU Data Acquisition (RDA)
‒ Thu nhận dữ liệu từ hệ thống khác- Computer-to-Computer Remote (CCR)
‒ Giám sát điều khiển - Supervisory Control (SCS)
‒ Tính toán - Calculations (CAL)
Giao tiếp người máy
Hệ thống giao tiếp người máy cung cấp các thao tác hệ thống cùng với thể hiện dữ liệu và điều khiển các thiết bị. Các giao tiếp thực hiện qua màn hình, bàn phím và các thiết bị in. Hệ thống này cũng cung cấp console dể cấu hình và bảo trì hệ thống.
‒ Giao tiếp Console - Console Interface (CIS)
‒ Hiển thị - Display Retrieval and Update (DRU)
‒ Dữ liệu vào - Data Entry (DES)
‒ Ghi - Logging (LOG)
‒ Biểu đồ xu thế - Trending (TRN)
‒ Chuyển đổi Console - Console Switching (CCS)
Quản lý SCADA
Hệ thống quản lý SCADA bao gồm một số hệ thống con hỗn hợp dùng bởi các hệ thống khác. Đó là khởi động, khởi động lại, cảnh báo, kiểm soát lỗi, và các chức năng quản lý khác
‒ Startup/Restart Initialization (INI)
‒ Cảnh báo - Alarms (ALL)
‒ Hệ thống tính toán lỗi - System Error Accounting (SEA)
‒ Quản lý - Executive (EXC)
Các ứng dụng SCADA
Hệ thống các ứng dụng SCADA bao gồm các hàm thực hiện trình bày dữ liệu ở mức cao
‒ Tính toán thời gian thực - RAS Real-Time Calculations (RTC)
‒ Mapboard (MBD)
‒ Load Shed Restore (LSR)
‒ Meter Error Monitor (MEM)