TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010

255
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP MỞ RỘNG HỆ THỐNG MINISCADA
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI – KHU VỰC MIỀN TRUNG
A STUDY ON THE SOLUTIONS FOR THE EXPANSION OF
MINISCADA ON DISTRIBUTION NETWORKS IN CENTRAL REGIONS

Trần Vinh Tịnh
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
Nguyễn Thành, Nguyễn Văn Ngà
Tổng Công ty Điện lực miền Trung

TÓM TẮT
Hàng năm, lưới điện phân phối được đầu tư phát triển không ngừng để đáp ứng nhu
cầu cung cấp điện cho khách hàng. Vì vậy, hệ thống miniSCADA/DMS phải được đầu tư mở
rộng đồng bộ với sự phát triển của lưới điện để đáp ứng các yêu cầu về điều khiển, giám sát và
thu thập dữ liệu trên lưới
điện cũng như khả năng khai thác các ứng dụng của hệ thống
miniSCADA/DMS.
Bài báo phân tích, đánh giá giải pháp kỹ thuật kết nối SCADA tại các trạm biến áp
(TBA) 110kV, các thiết bị trên lưới điện phân phối (LĐPP) như: Recloser, LBS và hệ thống
thông tin truyền thông giữa Trung tâm điều khiển với các TBA 110kV, Recloser, LBS của hệ
thống miniSCADA tại 4 thành phố: Huế, Đà Nẵng, Qui Nhơn và Buôn Ma Thuột, khu vực mi
ền
Trung. Từ đó, đề xuất các giải pháp mở rộng hệ thống thông tin truyền thông và kết nối SCADA
tại các TBA 110kV, Recloser, LBS và mô hình kết nối SCADA LĐPP khu vực miền Trung phù
hợp trong công tác quản lý vận hành, điều độ lưới điện để định hướng cho việc đầu tư xây
dựng mới và kết nối mở rộng hệ thống miniSCADA trong tương lai.
ABSTRACT
Every year the distribution network is continuously developed to meet the demand of

đường dây điện thoại công cộng (PSTN) để truyền số liệu. Với giải pháp sử dụng đường
truyền này chi phí đầu tư thấp do sử dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của lưới điện; đây là
đường truyền có băng thông rộng, sử dụng nhiều dịch vụ đồng thời và độ tin cậy cao. Vì
vậy, tiếp tục tận dụng cơ sở hạ tầng cáp quang hiện có để kết nối mở rộng SCADA
trong tương lai là giải pháp hợp lý.
- Hệ thống thông tin liên lạc giữa trung tâm điều khiển và các Recloser, LBS
được sử dụng hệ thống thông tin UHF, gồm 2 kênh truyền: UHF1 là kênh truyền chính
và UHF2 là kênh dự phòng. Dải tần số hoạt động từ 400 MHz – 470 MHz. Giải pháp
kết nối và truyền tin như hình 2.1: Tại Trung tâm điều khiển lắp đặt modem UHF
master và anten. Tại các Recloser, LBS lắp đặt modem UHF slave và anten. Các modem
master và slave hoạt động trên nguyên tắc điểm – đa điểm. Hệ thống thông tin UHF có
chi phí đầu tư thấp hơn so với các hệ thống thông tin khác như: GSM/GPRS, cáp quang,
ADSL….có kết cấu đơn giản, dễ dàng lắp đặt và thiết lập kênh truyền. Tuy nhiên, hệ
thống UHF hoạt động theo nguyên tắc light-of-sight (tầm nhìn thẳng) và dải tần số thấp
nên phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết và địa hình, do vậy tín hiệu truyền tin
thường bị chập chờn hoặc nhiễu…Để khắc phục các nhược điểm nêu trên, nhóm tác giả
đề xuất mô hình giải pháp mở rộng hệ thống thông tin UHF như sau:
H

có rất nhiều nhược điểm như: Khi mở rộng RTU phụ thuộc hoàn toàn vào công nghệ
của nhà sản xuất; lắp đặt quá nhiều các thiết bị phụ như: rơle trung gian, hàng kẹp,
contact, cáp tín hiệu đấu nối…dẫn đến độ tin cậy thấp, khó khăn trong quản lý vận
hành, tốn nhiều thời gian và chi phí trong việc đấu nối, thí nghiệm; sai số đo lường lớn.
Ngoài ra, giải pháp này không khai thác được nhiều chức năng như: truy cập và cài đặt
các thông số rơle từ Trung tâm điều khiển; đọc xa các thông số đo lường từ công tơ
(meter) hoặc rơle (IEDs); không ghi nhận được dòng sự cố thông qua rơle từ Trung tâm
điều khiển.
- Giải pháp mở rộng:
+ Đối với các TBA 110kV đã lắp đặt RTU 560: Khi đầu tư mở rộng lưu ý các
card tín hiệu vào/ra phải có cùng thông số kỹ thuật, mã hiệu và nhà sản xuất với các card
vào/ra hiện hữu. Số lượng card vào/ra phụ thuộc vào số lượng các tín hiệu cần thu thập.
+ Đối với các TBA 110kV đầu tư xây dựng mới: Theo đị
nh hướng, ngành điện
Việt Nam đang nổ lực chuyển từ TBA 110kV có người trực sang trạm không người trực
nhằm nâng cao năng suất lao động, vì vậy cần lựa chọn các giải pháp kỹ thuật và công
nghệ phù hợp với yêu cầu về quản lý vận hành và điều độ lưới điện. Đề xuất mô hình
giải pháp đầu tư TBA 110kV theo giải pháp tự động hoá TBA 110kV trên nền tảng giao
thức truyền thông IEC 61850.
Trước đây, các giao thức truyền thông được sử dụng trong việc giám sát điều
khiển xa TBA phổ biến như: Modbus, DNP3, UCA và IEC 60870-5-103 Khi xây
dựng và phát triển về tự động hoá TBA gặp nhiều khó khăn do các thiết bị được cung
cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau thì thiết bị không thể trao đổi, sử dụng thông tin lẫn
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010

258
nhau, đồng thời hạn chế về tốc độ xử lý thông tin. Xuất phát từ những hạn chế đó, từ
năm 1994 các chuyên gia của các nước châu Âu và Bắc Mỹ trong hiệp hội tiêu chuẩn kỹ
thuật điện quốc tế IEC và ANSI đã phối hợp xây dựng phát triển và cho ra đời giao thức
truyền thông IEC 61850 trên cơ sở sự kết hợp của tiêu chuẩn UCA2.0 và IEC 60870-5-

Các LBS hiện có trên lưới điện
được trang bị nhiều mã hiệu của nhiều
nhà sản xuất khác nhau và chỉ có bộ phận
đóng cắt cơ khí không có tủ điều khiển.
Để thực hiện kết nối SCADA các LBS
hiện có trên lưới điện phải mua sắm bổ
sung tủ điều khiển gồm: môtơ và thanh
truyền động từ tủ điều khiển đến bộ phận
đóng cắt cơ khí phải cùng mã hiệu và nhà
sản xuất với phần đóng cắt cơ khí của
LBS hiện hữu trên lưới điện để đảm bảo
tương thích về hành trình truyền động cơ
khí, nhưng do một số mã hiệu LBS của
các nhà sản xuất không còn sản xuất hoặc
có sản xuất thì giá thành khá cao.
Giải pháp mở rộng: Để thực hiện
kết nối SCADA tại các LBS và khắc
phục các hạn chế nêu trên, cần đầu tư mới LBS trọn bộ gồm: cơ cấu đóng cắt, tủ điều
khiển, động cơ và thanh truyền động, máy biến áp cấp nguồn,
RTU, modem UHF slave. RTU được cài đặt giao thức truyền thông IEC60870-5-101
slave đáp ứng theo chuẩn giao thức truyền thông IEC60870-5-101 master hiện có tại
Trung tâm điều khiển (tuân thủ bảng Interoperability Checklist for IEC60870-5-101).
Ngoài ra, trang bị thêm modem UHF master và anten lắp đặt tại Trung tâm điều khiển
(hoặc tại các trạm BTS) cùng nhà sản xuất LBS trọn bộ được trang bị. Sơ đồ của một
LBS trọn bộ như hình 3.2.
3.3. Tại các Recloser
- Giải pháp kết nối SCADA tại các Recloser hiện tại: Lắp đặt thiết bị REC 523
như là một RTU thu thập các tín hiệu điều khiển, giám sát và đo lường tại các Recloser.
Các tín hiệu điều khiển, giám sát được trích từ card vào/ra hoặc tiếp điểm phụ của mạch
điều khiển, giám sát tại tủ điều khiển của Recloser đưa vào REC 523. Lắp đặt TU, TI để

UHF master và anten thu phát
lắp đặt tại Trung tâm điều khiển
(hoặc tại trạm BTS) của cùng
nhà sản xuất Recloser trọn bộ
được trang bị. Sơ đồ khối của
một Recloser trọn bộ như hình
3.3.
4. Mô hình giải pháp kết nối mở rộng SCADA LĐPP khu vực miền Trung
Để định hướng cho việc đầu tư mở rộng kết nối SCADA LĐPP khu vực miền
Trung đáp ứng các yêu cầu về quản lý vận hành và điều độ lưới điện theo định hướng
của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, mô hình và giải pháp kết nối SCADA như hình 4.1:
- Thiết lập Trung tâm giám sát, điều hành sản xuất tập trung để giám sát điều
hành các hoạt động quản lý vận hành, điều độ, sản xuất và kinh doanh điện năng LĐPP
khu vực miền Trung. Thực hiện kết nối chia sẻ thông tin vận hành SCADA qua mạng
máy tính với Trung tâm Điều độ hệ thống điện miền Trung (A3), Điều độ LĐPP và
Trung tâm thao tác đóng cắt - Công ty Lưới điện Cao thế miền Trung.
- Thiết lập một trung tâm thao tác đóng cắt các TBA 110kV không người trực
theo địa bàn Tỉnh, thành phố hoặc khu vực trực thuộc Công ty Lưới điện Cao thế miền
Trung có nhiệm vụ quản lý vận hành và thao tác đóng cắt theo lệnh của các cấp điều độ
Hình 3.3. Sơ đồ khối của một Recloser trọn bộ.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010

261
có quyền điều khiển. Thực hiện kết nối SCADA về Trung tâm thao tác đóng cắt từ các
TBA 110kV được đầu tư theo giải pháp tự động hoá TBA không người trực.
- Thực hiện kết nối SCADA tại các TBA 110kV (các thiết bị thuộc quyền điều
khiển của A3), các nhà máy điện có tổng công suất lắp đặt > 30MW về Trung tâm điều
khiển A3.
- Thực hiện kết nối SCADA tại các TBA 110kV (các thiết bị thuộc quyền điều
khiển của Điều độ LĐPP), các nhà máy điện có tổng công suất lắp đặt ≤ 30MW và các

[6] James Northcote – Green, Robert Wilson: “Control and Automation of Electrical
Power Distribution System”.