ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN ĐỨC THÁI

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN XA
CHO CÁC TRẠM BIẾN ÁP 110 kV KHÔNG NGƯỜI TRỰC
TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC BẮC KẠN

Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã ngành: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN HIỀN TRUNG

Thái Nguyên - 2019
http://lrc.tnu.edu.vn


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan, luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi,
được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu tham
khảo khác nhau. Qua số liệu thu thập thực tế, tổng hợp tại Công ty Điện lực Bắc Kạn nơi tôi làm việc, không sao chép bất kỳ luận văn nào trước đó và dưới sự hướng dẫn
khoa học của TS. Nguyễn Hiền Trung - giảng viên trường Đại học Kỹ thuật Công
nghiệp – Đại học Thái Nguyên.
Các số liệu và những kết quả trong luận văn là trung thực, các đánh giá, kiến
nghị đưa ra xuất phát từ thực tiễn và kinh nghiệm làm việc trong công ty Điện lực Bắc
Kạn; kết quả nghiên cứu này chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào trước
khi trình, bảo vệ và công nhận bởi “Hội Đồng đánh giá luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ kỹ

chương trình cao học, đã dành thời gian đọc, đóng góp, chỉnh sửa cho luận văn thạc sĩ
này hoàn thiện tốt hơn;
Bố, Mẹ, Vợ và những người thân trong gia đình, bạn bè của tác giả đã giúp đỡ,
tạo điều kiện về thời gian, động viên tác giả trong quá trình thực hiện và hoàn
thành luận văn này;
Tác giả mong muốn tiếp tục nhận được sự chia sẻ, hỗ trợ và tạo điều kiện của
Hội đồng Chấm luận văn thạc sĩ, các bạn bè, đồng nghiệp, gia đình và người thân để
bản luận văn này hoàn thiện hơn.
Xin trân trọng cám ơn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.................................................................................................................... 1
1. Lý do thực hiện đề tài .................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 2
4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 3
5. Cấu trúc của luận văn..................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG MÔ HÌNH TỔ CHỨC ĐIỀU ĐỘ VÀ HẠ TẦNG
KỸ THUẬT CÁC TBA 110 kV KHU VỰC BẮC KẠN ....................................... 4
1.1. Khái quát mô hình chỉ huy điều độ tại Công ty.......................................... 4
1.1.1. Mô hình tổ chức công tác chỉ huy điều độ............................................... 4
1.1.2. Mô hình quản lý Đội QLVH lưới điện cao thế Bắc Kạn......................... 6
1.2. Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật các TBA 110 kV phân phối trên địa bàn........ 6
1.2.1. Hiện trạng TBA 110 kV Bắc Kạn (E26.1) .............................................. 7
1.2.2. Hiện trạng TBA 110 kV Chợ Đồn (E26.2)............................................ 11

2.6. Giải pháp phần cứng trung tâm điều khiển............................................... 25
2.6.1. Yêu cầu chung ....................................................................................... 25
2.6.2 Yêu cầu phần cứng tại trung tâm điều khiển .......................................... 25
2.7. Giải pháp phần mềm ................................................................................. 29
2.7.1. Các đặc tính kỹ thuật yêu cầu ................................................................ 29
2.7.2. Truyền thông và khả năng kết nối ......................................................... 30
2.7.3. Tính bảo mật .......................................................................................... 31
2.7.4. Tính sẵn sàng của hệ thống (System Availability) ................................ 32
2.7.5. Khu vực chuyên trách trong hệ thống.................................................... 32
2.7.6. Yêu cầu về chức năng của hệ thống phần mềm SCADA ...................... 32
2.8. Giải pháp bổ sung thiết bị SCADA và CNTT, sử dụng RTU hiện hữu để bổ
sung tín hiệu SCADA còn thiếu ...................................................................... 37
2.8.1 Giải pháp chung ...................................................................................... 38
2.8.2. Giải pháp kỹ thuật đối với từng TBA trong công ty.............................. 39
2.9. Giải pháp kết nối và thu thập bản ghi sự cố ............................................. 45
2.10. Danh sách dữ liệu SCADA kết nối với TTĐK sau cải tạo nâng cấp...... 45
2.11. Hiệu chỉnh tín hiệu, Kiểm tra test End to end và Point to Point............. 46
2.12. Phương án đảm bảo an ninh, PCCC tại TTĐK....................................... 46
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ................................................................................ 47
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG, CẢI TẠO, NÂNG CẤP CÁC TBA 110 kV THÀNH
TBA KHÔNG NGƯỜI TRỰC .............................................................................. 48
3.1. Đề xuất giải pháp ...................................................................................... 48
3.2. Hệ thống truyền dẫn, viễn thông, thiết bị phụ trợ..................................... 51
3.2.1. Mục tiêu ................................................................................................. 51
3.2.2. Quy mô đầu tư ....................................................................................... 51
3.3. Yêu cầu giải pháp kỹ thuật ....................................................................... 52
3.3.1. Yêu cầu chung ....................................................................................... 52
3.3.2. Tính an toàn, hiệu quả ........................................................................... 53
3.3.3. Độ tin cậy............................................................................................... 53
3.3.4. Quy chuẩn và tiêu chuẩn áp dụng.......................................................... 53


: Tập đoàn Điện lực Việt Nam;

EVNNPT

: Tổng Công ty truyền tải điện Quốc gia;

EVNNPC

: Tổng Công ty Điện lực Miền Bắc;

EVNICT

: Trung tâm Viễn thông và Công nghệ thông tin;

PCBK

: Công ty Điện lực Bắc Kạn;

LĐTM

: Lưới điện thông minh;

TTĐK

: Trung tâm điều khiển;

TTĐKX

: Trung tâm điều khiển xa;


: Nhà máy điện;

B26

: Phòng Điều độ - Công ty Điện lực Bắc Kạn;

VTDR

: Viễn thông dùng riêng;

CBPT

: Cán bộ phương thức;

ĐĐV

: Điều độ viên;

ĐĐV-TrK

: Điều độ viên – Trưởng kíp;

PTT

: Phiếu thao tác;

TTĐĐ

: Trung tâm điều độ;

Interruption Frequency Index)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 1.4
Bảng 1.5
Bảng 2.1
Bảng 2.2
Bảng 2.3

Nội dung các bảng
Khoảng cách địa lý giữa các trạm 110kV
Bảng dữ liệu thu thập đến A1 tại trạm 110kV Bắc Kạn
Thiết bị bảo vệ và đo lường tại trạm 110kV Bắc Kạn
Bảng dữ liệu thu thập đến A1 tại trạm 110kV Chợ Đồn
Thiết bị bảo vệ và đo lường tại trạm 110kV Chợ Đồn
Danh mục vật tư thiết bị tại trung tâm điều khiển xa
Các phần mềm bản quyền chính sử dụng tại TTĐKX
Thống kê phương thức lấy các tín hiệu cần bổ sung trạm
110kV Bắc Kạn

Trang

52

http://lrc.tnu.edu.vn


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3

Nội dung các hình vẽ, đồ thị
Sơ đồ tổ chức điều độ HTĐ
Mô hình phòng Điều độ hiện tại PCBK
Mô hình quản lý Đội QLVH lưới điện cao thế Bắc
Kạn

Hình 2.1

Mô hình tổ chức TTĐKX cho Công ty Điện lực Bắc
Kạn

15

Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4

Mô hình tổ chức bố trí thao tác
Mô hình Đội QLVH lưới điện cao thế Bắc Kạn


Hình 3.1
Hình 3.2

Sơ đồ khối phân cấp điều khiển TBAKNT
Sơ đồ hệ thống điều khiển TBA 110 kV

48
55

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

Trang
4
4
6

http://lrc.tnu.edu.vn


MỞ ĐẦU
1. Lý do thực hiện đề tài

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn


Ngành điện là một ngành công nghiệp hoạt động mang tính hệ thống và đồng
bộ cao, luôn được coi là một ngành kinh tế mũi nhọn và là ngành phải luôn đi trước

lỗi thao tác do con người gây ra.
TTĐKX đóng vai trò như một hệ thống điều khiển trung tâm điều khiển các
trạm biến áp được thiết kế và lắp đặt theo mô hình không có người điều hành viên trực
vận hành tại trạm. TTĐKX sẽ điều khiển thao tác đóng mở thiết bị điện tại các trung
tâm điều khiển từ xa.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn


TBAKNT đóng vai trò là các điểm kết nối cơ sở đến các TTĐKX, TBAKNT
được trang bị các thiết bị điều khiển và bảo vệ có tính tự động hóa cao như hệ thống
điều khiển máy tính tự chuẩn đoán, khả năng thao tác đóng mở thiết bị một ngăn lộ
hoặc toàn trạm trên một lệnh duy nhất, các hệ thống giám sát hình ảnh và giám sát an
ninh liên tục, hệ thống quan sát nhiệt cho các thiết bị, cảm biến nhiệt cho đóng mở
chiếu sáng tự dùng. Các TBAKNT và các TTĐKX hình thành một hệ thống vận hành
hệ thống điện tập trung và thống nhất.
Bước đi đột phát trong lộ trình phát triển LĐTM chính là việc xây dựng các
TTĐKX cho các TBA 110 kV, tiếp đến sẽ xây dựng và hoàn thiện các TTĐKX để vận
hành toàn bộ lưới điện truyền tải từ 110 kV đến 500kV bao gồm cả TBA và lưới
truyền tải, hình thành liên kết giữa các TTĐKX với nhau và giữa TTĐKX với trung
tâm điều độ khu vực như điều độ của EVNNPT, các Tổng Công ty Điện lực và Điều
độ miền, Quốc gia (A0, A1, A2, A3).
Thực hiện lộ trình xây dựng LĐTM của EVN và của EVNNPC, việc đâu tư xây
dựng TTĐKX và TBAKNT là nhiệm vụ cấp bách trong giai đoạn hiện tại.
Để từng bước hiện đại hóa lưới điện, nâng cao năng suất và nâng cao hiệu quả
sản xuất kinh doanh điện. Từng bước áp dụng các ứng dụng CNTT tiên tiến trên thế
giới vào quản lý vận hành và thao tác lưới điện truyền tải phân phối 110 kV từ xa
thông qua hạ tầng viễn thông CNTT trong công tác QLVH hệ thống điện trong

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Hiện trạng mô hình tổ chức Điều độ và hạ tầng kỹ thuật các TBA
110 kV khu vực Bắc Kạn.
Chương 2: Trung tâm điều khiển xa và các TBA không người trực.
Chương 3: Xây dưng, cải tạo, nâng cấp các TBA 110 kV thành TBA không
người trực.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn


CHƯƠNG 1
HIỆN TRẠNG MÔ HÌNH TỔ CHỨC ĐIỀU ĐỘ VÀ HẠ TẦNG KỸ
THUẬT CÁC TBA 110 kV KHU VỰC BẮC KẠN
1.1. Khái quát mô hình chỉ huy điều độ tại Công ty
1.1.1. Mô hình tổ chức công tác chỉ huy điều độ
Công tác điều độ lưới điện thực hiện các chức năng, nhiệm vụ được Quy định
tại các thông tư gồm Thông tư quy định Quy trình điều độ hệ thống điện Quốc gia ban
hành ngày 5/11/2014 kèm theo quyết định số 40/2014/TT – BCT [5]; Thông tư quy
định Quy trình xử lý sự cố hệ thống điện quốc gia ban hành ngày 15/09/2014 kèm theo
quyết định số 28/2014/TT – BCT [5]; Thông tư quy định Quy trình thao tác hệ thống
điện quốc gia ban hành ngày 28/11/2014 kèm theo quyết định số 44/2014/TT – BCT
[5]. Với sơ đồ tổ chức:
A0

A1

ĐIỀU ĐỘ TỈNH


+ Kỹ sư phương thức: 01 người (viết phiếu và duyệt PTT, lập phương thức cắt
điện, tính toán chỉnh định rơ le bảo vệ lưới điện thuộc quyền điều khiển).
+ Bộ phận trực điều độ: Đi ca theo chế độ 3 ca - 5 kíp, nhiệm vụ chỉ huy điều
độ lưới điện thuộc quyền điều khiển và theo dõi tính toán các chỉ số độ tin cậy lưới
điện.
- Tổng số lao động hiện tại tại phòng Điều độ PCBK: 11 người (01 trưởng
phòng, 01 phó phòng, 08 điều độ viên, 01 học kèm cặp điều độ viên).
- Hiện nay, phòng Điều độ của PCBK phương tiện hỗ trợ công tác điều độ còn
lạc hậu, điều độ viên đến nay chủ yếu vẫn phải dùng điện thoại liên lạc để nắm bắt
thông số vận hành hệ thống điện và ghi chép vào sổ. Khi xảy ra sự cố một trạm điện,
điều độ viên thường chỉ biết được thông tin chi tiết qua phương thức liên hệ trực tiếp
với trực ca TBA qua điện thoại. Để ra những mệnh lệnh điều độ nhằm sớm nhất đưa
hệ thống điện trở lại vận hành an toàn, điều độ viên lại phải gọi điện thoại đến những
TBA, NMĐ khác để nắm thông tin. Việc chậm trễ trong công tác điều độ tiềm ẩn
nhiều nguy cơ gây sự cố lan tràn dẫn đến tan rã hệ thống cũng như việc khôi phục hệ
thống điện sau sự cố kéo dài. Công tác điều độ lưới điện ở cấp điều độ phân phối hàng
chục năm qua gần như không có gì thay đổi. Điều độ viên không giám sát được lưới
điện theo thời gian thực nên chậm trễ trong việc phát hiện các trương hợp mất điện,
phụ thuộc vào trực vận hành các đơn vị hoặc khách hàng thông báo.
- Sau các sự cố lớn việc xác định đúng nguyên nhân để củng cố các yếu điểm,
rút kinh nghiệm vận hành không thực hiện được do thiếu dữ liệu để phân tích.
* Phân cấp quyền điều khiển, quyền kiểm tra của các cấp điều độ:
- Tuân thủ theo quy định tại thông tư 40/TT-BCT do Bộ Công thương ban hành
ngày 05/11/2015 và tại công văn 342/EVN-ĐĐQG-KTSX của Tập đoàn Điện lực Việt
Nam [5].
- Phân cấp quyền điều khiển cụ thể như sau: Các thiết bị từ máy cắt tổng trung
áp và thiết bị đóng cắt đi kèm đến cấp 110 kV thuộc quyền của A1; thiết bị bù, các
thiết bị đóng cắt phía hạ áp của các MBA cấp điện cho khu vực địa phương thuộc
quyền điều khiển của Điều độ lưới điện phân phối.
- Chỉ huy thao tác:

Tổ đường dây

Trạm truyền thống

Đội QLVH

Hình 1.3. Mô hình quản lý Đội QLVH lưới điện cao thế Bắc Kạn
Tổ chức tại Đội QLVH lưới điện cao thế Bắc Kạn như hình 1.3, gồm Đội
trưởng, đội phó, khối văn phòng; tổ đường dây và các trạm 110 kV.
1.2. Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật các TBA 110 kV phân phối trên địa bàn
Các TBA 110 kV khu vực Bắc Kạn do PCBK quản lý gồm 03 TBA: Trong đó
có 02 TBA đang vận hành là TBA 110 kV Bắc Kạn (E26.1), TBA 110 kV Chợ Đồn
(E26.2) và TBA 110 kV Ngọc Linh đang đầu tư xây dựng. Khoảng cách địa lý giữa
các trạm như bảng 1.1.


Bảng 1.1. Khoảng cách địa lý giữa các trạm 110kV
Mã trạm

Tên trạm

Bắc Kạn

Chợ Đồn

E26.1

Bắc Kạn

0

Cẩm Giàng

B.Kạn-C.Giàng: 3,5km

2021

Thanh Bình

N.rẽ: 1,5km

2023

Na Rì

B.Kạn-N.Rì: 38km

2025

Ba Bể

N.Phặc-B.Bể: 30km

1.2.1. Hiện trạng TBA 110 kV Bắc Kạn (E26.1)
1.2.1.1. Hệ thống SCADA
- Hệ thống thu thập dữ liệu SCADA sử dụng thiết bị IO và RTU560 của hãng
ABB. Hệ thống kết nối tín hiệu với trung tâm điều độ hệ thống điện A1 theo giao thức
IEC60870-5-101.
- Hệ thống SCADA chưa kết nối thu thập tín hiệu các ngăn xuất tuyến trung



2

Single Input

Tín hiệu

72

3

Double Input

Tín hiệu

39

4

Double Output

Tín hiệu

19


1.2.1.2. Thiết bị bảo vệ và đo lường tại trạm
Bảng 1.3. Thiết bị bảo vệ và đo lường tại trạm 110kV Bắc Kạn
TT

Ngăn

MÁY USSR

NĐ cuộn dây
35kV
NĐ cuộn dây
22kV

2

131

F87

SEL-387-604X13XX5XX

SEL

RS232

F50

SEL-551-006X131X

SEL

RS232

Multimeter

PD561E-9SY


5

6
7

7VH6002-0EA20-0AA0/BB SIEMENS

RS485

F50

7SJ6105-5EB01-1FA0

SIEMENS

RS232

Multimeter

PECA300

ARDETEM

Modbus

F21

SEL - 311C - 00324215XX


F67

7SJ6221-6EB21-1FE1

SIEMENS

RS232

Multimeter

EMA 96n

Contrel

Modbus

F21

SEL - 311C - 00324215XX

SEL

RS232

132

171

172
173

RS233

Elite 440

CEWE
Selec

Modbus

Multimeter

MV2307

F87BB1

không

F87BB2

không

F50

7SJ6221-6EB21-1FE1

Multimeter

Không

F50


F50

7SJ6005-5EA00-0DA0/BB

SIEMENS

RS485

Multimeter

MFM384

SELEC

Không

F50

HBVBBTADNBA1ANN11
G

ABB

IEC61850

Multimeter

PE977


F50

REV615
12

301

13

TUC31

14

TD31

15

312

16

332

17

372

18

374


SIEMENS

RS485

F81

7RW6000-5EA000DA0/BB

SIEMENS

RS485

Multimeter

PECA300

ARDETEM

Modbus

F50

SEL-551-006X131X

SEL

RS232

Multimeter

Multimeter

MFM384

Không

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

SELEC

http://lrc.tnu.edu.vn


F81

P923 0ASM311

AREVA

RS232

Multimeter

cơ

F50

không

Multimeter


REF610

Multimeter

EMM-4E

F50

Không có

Multimeter

CƠ

F81

Không có

Multimeter

Cơ khí

F50

SPAJ 140C

Multimeter

EMM 4E


412

29

432

REF615

ABB

IEC61850

30

472

REF615

ABB

IEC61850

31

474

REF615

ABB


ABB

1.2.1.3. Hệ thống tự dùng xoay chiều (AC)
Máy biến áp tự dùng:
Sử dụng 02 máy biến áp tự dùng bao gồm: 232x2,5%/0,4 kV-100 kVA và
352x2,5%/0,4 kV-100 kVA
Nguồn tự dùng xoay chiều 380/220 V
Nguồn tự dùng xoay chiều 380/220 V-AC: Nguồn này được cấp từ 02 máy biến
áp tự dùng 232x2,5%/0,4 kV-100 kVA và 352x2,5%/0,4 kV-100 kVA. Đầu ra 0,4
kV được đưa đến tủ phân phối AC đặt ở phòng điều khiển để cấp điện cho máy bơm,
quạt hút gió, các động cơ làm mát máy biến áp, điều chỉnh điện áp dưới tải của máy
biến áp, động cơ của các bộ truyền động các máy cắt, tủ chỉnh lưu nạp acqui, chiếu
sáng trong nhà điều khiển và ngoài trời v.v... Hệ thống điện tự dùng xoay chiều được
bảo vệ bằng các Aptomat đặt trong tủ xoay chiều.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn


1.2.1.4. Hệ thống tự dùng một chiều (DC)
Nguồn tự dùng 1 chiều 220 V-DC: Được cấp từ hệ thống ắc quy kiềm, kiểu kín.
Hệ thống ắc quy làm việc theo chế độ nạp và phụ nạp thường xuyên nhờ 2 bộ chỉnh
lưu, bộ chỉnh lưu có dòng điện nạp lớn nhất là 100 A, điện áp nạp 380/220 V, dòng
phụ nạp 50/100 A. Nguồn 1 chiều dùng để cấp điện cho mạch điều khiển, tự động, bảo
vệ và báo tín hiệu, chiếu sáng sự cố, thông tin liên lạc và điều khiển v.v...
1.2.2. Hiện trạng TBA 110 kV Chợ Đồn (E26.2)
1.2.2.1. Hệ thống SCADA
- Hệ thống thu thập dữ liệu SCADA sử dụng thiết bị IO và Gateway TM1703


Tín hiệu

18

2

Single Input

Tín hiệu

35

3

Double Input

Tín hiệu

19

4

Double Output

Tín hiệu

12

1.2.2.2. Thiết bị bảo vệ và đo lường tại trạm


Không

NĐ cuộn dây
110 kV

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn


NĐ cuộn dây
35kV

TERMAN

OPM

Không

TERMAN

OPM

Không

NĐ cuộn dây
22kV

SEL387-

tính 22kV

SEL551-006X131X

SEL

RS232

Multimeter

PD561E-9SY

CSQ

Modbus

F21

Không

F67

Không

Multimeter

Không

F50



SIEMENS

RS232

Multimeter

PD561E-9SY

CSQ

Modbus

7SJ6021-5EB206

373

7

375

F50

1FA1/CC

SIEMENS

RS232

Multimeter


SIEMENS

RS232

Multimeter

RISH 3430

RISH

Modbus

7SJ6021-5EB209

379

10
11

TUC31
TD31

F50

1FA1/CC

SIEMENS

RS232


http://lrc.tnu.edu.vn