ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------  ------

TRẦN VĂN ANH DŨNG

PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ
TIN CẬY HỆ THỐNG SCADA TRẠM 110/220KV KHU
VỰC TP.HCM
(ANALYSIS, EVALUATION AND SOLUTIONS TO IMPROVE THE RELIABILITY OF
SCADA SYSTEM AT 110/220KV SUBSTATIONS IN HO CHI MINH CITY )

Chuyên ngành

: Kỹ Thuật Điện

Mã số

: 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2019


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA -ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Huỳnh Quang Minh
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS Nguyễn Phúc Khải
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Họ tên học viên: Trần Văn Anh Dũng

MSHV: 1670799

Ngày, tháng, năm sinh: 11/11/1973

Nơi sinh: TP.HCM

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

Mã số : 60520202

I. TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích, đánh giá và giải pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống SCADA
trạm 110/220kV khu vực TP.HCM
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Phân tích, đánh giá thiết bị nhất thứ, nhị thứ, relay bảo vệ và hệ thống SCADA truyền
thống sử dụng RTU trong các trạm 110/220kV do EVN HCMC quản lý .
- Phân tích, đánh giá hệ thống điều khiển tích hợp hiện hữu. Đặc biệt là đánh giá quá
trình sử dụng của thiết bị và các phần mềm đang được sử dụng hiện nay tại các trạm trung
gian .
- Nghiên cứu tài liệu liên quan liên quan đến việc sử dụng SCADA từ đó đưa ra giải pháp
kỹ thuật tối ưu để nâng cấp hệ thống SCADA hiện hữu đảm bảo vận hành an toàn, liên
tục, tin cậy và có thể áp dụng giải pháp đó cho các trạm chuẩn bị đưa vào không người
trực vận hành .
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 08/04/2019
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/07/2019
V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Huỳnh Quang Minh
Tp. HCM, ngày

Xin trân trọng cám ơn!

Tp.HCM, tháng 08 năm 2019
Tác giả

TRẦN VĂN ANH DŨNG


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ
••

Luận văn đã giới thiệu tổng quan về qui mô quản lý lưới điện 110/220kV của Công
ty Lưới điện Cao Thế thuộc Tổng Công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh .
Luận văn nêu ra các khái niệm, định nghĩa và cho chúng ta cái nhìn bao quát về các
thiết bị chính trong trạm biến áp trung gian 110/220kV. Trong đó thống kê hiện trạng vận
hành và phân tích đánh giá chi tiết về thiết bị nhất thứ, mạch nhị thứ, hệ thống rơ le bảo vệ,
trạm không người trực, hệ thống SCADA tại các trạm trung gian 110/220kV khu vực thành
phố Hồ Chí Minh .
Giới thiệu chi tiết về hệ thống điều khiển sử dụng RTU, qui định về cấu hình hệ thống
điều khiển cho trạm biến áp truyền thống, hiện trạng vận hành hệ thống RTU và đánh giá ưu,
khuyết điểm của hệ thống sử dụng RTU tại các trạm hiện nay .
Giới thiệu chi tiết về hệ thống điều khiển tích hợp, các yêu cầu đối với hệ thống điều
khiển tích hợp, giới thiệu và đáng giá ưu, khuyết điểm của hệ thống điều khiển tích hợp sử
dụng phần mềm SURVALENT, ARE VA (SCHNEIDER), SIEMENS, SEL, TOSHIBA, Mai
Phương và đánh giá chung ưu, khuyết điểm của hệ thống điều khiển tích họp .
Từ những phân tích, đánh giá tình trạng vận hành của các phần tử chính trong hệ
thống SCADA luận văn đưa ra những đề xuất giải pháp, chuẩn hóa để nâng cao độ tin cậy
hệ thống SCADA bằng cách đề xuất các giải pháp chi tiết cho từng phần tử chính trong hệ
thống như : Đối với thiết bị nhất thứ, mạch nhị thứ, các IED, RTU, hệ thống điều khiển tích
họp .

system such as: For second-order equipment, secondary circuit, IEDs, RTUs, integrated
control systems.
The results of the thesis can be used as a reference for Cao The Power Grid
Company and Ho Chi Minh City Power Corporation in improving, upgrading and
standardizing equipment and systems. SCADA in existing stations and stations has new
construction plans, especially applied to improve the success rate of remote operations as
desired by HCMC Power Corporation and EVN.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bài luận vãn là công trình nghiên cứu của riêng Tôi dưới sự
hướng dẫn của TS.Huỳnh Quang Minh. Các số liệu, kết quả tỉnh toán nêu trên trong
bài luận vãn là trung thực và chưa từng công bo trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi
cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện bài luận vãn này đã được
cám ơn và các thông tin trích dẫn trong bài luận vãn này đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Tp.HCM, tháng 08 năm 2019
Tác giả

TRẰN VĂN ANH DŨNG


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
MC

Máy cắt

DCL

Dao cách ly


Điều khiển-bảo vệ

EVN

Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam

GIS

Thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí SF6

HTĐ

Hệ thống điện

IED

Thiết bị điện tử thông minh

KNT

Không người trực

LAN

Mạng kết nối cục bộ(Local Area Network)

MBA

Máy biến áp

HMI

Giao diên neười -máv (Human Machine Interface)

DAS/DMS

Tự động hóa lưới điện trung thế

EVN HCMC

Tổng công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh


DANH MỤC CAC HINH
Số hình

Tên hình

Trang

Hình 2.1 Trạm Biến áp 1 lOkV ngoài tròi

7

Hình 2.2 Trạm Biến áp GIS 1 lOkV trong nhà

7

Hình 2.3
Hình 2.4

17

Hình 2.13 Tủ trung gian trong nhà bay

18

Tủ trung gian trong nhà GIS
Hình 2.14

19

Hình 2.15 Tủ họp bộ và máy cắt ngoài tròi 22kV22kV

20

Hình 2.16 Cấu trúc hệ thống giám sát điều khiển trạm biến áp

30

Hình 2.17 Sơ đồ cấu trúc vận hành hệ thống giám tại trạm 1 lOkV

32

Hình 3.1

Thiết bị RTU

33

Hình 3.2 Subrack 560CSR01

Hình 3.8 Card truyền thông 560CMU

39

Hình 3.9 Sơ đồ truyền thông của RTU560

39

Hình 3.10 Sơ đồ mạch truyền tín hiệu đến RTU560

40

Hình 3.11 Sơ đồ mạch điều khiển thiết bị từ RTU

41

Hình 3.12 Sơ đồ cấu trúc hệ thống SCADA sử dụng RTU

45

Hình 3.13 Tủ transducer

46

Hình 3.14 Tủ thông tin quang

47

Hình 4.1 Sơ đồ giao diện hệ thống điều khiển tích họp



Hình 5.1 Mô hình chuấn hóa mạch nhị thứ

85

Hình 5.2 Sơ đồ truyền tín hiệu về 2 trung tâm điều độ và osc

92

Hình 5.3 Sơ đồ thay thế hệ thống điều khiển ATS bằng SURVALENT
Hình 5.4
Hình 5.5

Sơ đồ cấu trúc trạm truyền thống sử dụng RTU XCEL
Sơ đồ thay thế hệ thống điều khiển truyền thống bằng Gateway
Survalent

100
101
101


MỤC LỤC

Trang phụ bìa Nhận xét của cán bộ Tờ nhiệm vụ
luận văn thạc sĩ Lời cảm ơn
Tóm tắt luận văn thạc sĩ (Tiếng Việt và Tiếng Anh)
Lời cam đoan của tác giả LV Mục lục
Danh mục các từ viết tắt
Danh mục các hình


2.4 Tổng quan về hệ thống relay bảo vệ ............................................................... 21
2.4.1 Khái niệm .............................................................................................. 21
2.4.2 Các yêu cầu đoi với rơle bảo vệ ........................................................... 22
2.4.3 Cấu hình hệ thống rơle bảo vệ cho hệ thống điện ỈỈO/220kV .............. 22
2.4.4 Hiện trạng hệ thống rơle bảo vệ trong các trạm trung gian do
công ty Lưới Điện Cao Thế thành pho Ho Chí Minh quản lý .......................... 26
2.5 Tổng quan về trạm không người trực và hệ thống SCADA tại các
trạm trung gian khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh ................................................. 29
2.5.1 .....................................................................................................
Tong quan về trạm không người trực .............................................................. 29
2.5.2 .....................................................................................................
Tong quan về hệ thong SCAD A ...................................................................... 31
CHƯƠNG 3 : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIÊN sử DỤNG RTU ................................ 33
3.1 Hệ thống SCADA sử dụng RTU (Remote Terminal Unit) ............................. 33
3.1.1 Khải niệm .............................................................................................. 33
3.1.2. Cấu hình RTU 560 gom các khối sau : .................................................. 33
3.1.3 Khả năng truyền thông, giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu
của RTU. ............................................................................................... 38
3 . 2 . Quy định về chức năng hệ thống điều khiển trạm biến áp ............................. 42
3.2.1 Chức năng điều khiển ............................................................................ 42
3.2.2 Chức năng giám sát và xử lý thông tin .................................................. 42
3.2.3 Quy định về cấu hình hệ thống điều khiến cho TBA truyền thống ......... 43
3.3 Hiện trạng hệ thống SCADA sử dụng RTU trong các trạm trung gian do
công ty Lưới Điện Cao Thế thành phố Hồ Chí Minh quản lý................................... 44
CHƯƠNG IV: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIÊN TÍCH HỢP ............... 49
4.1 ..............................................................................................................
Các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển tích hợp .................................................. 49
4.2 Hệ thống điều khiển tích hợp trạm của SURVALENT .................................. 56
4.3 Hệ thống điều khiển tích hợp trạm của ARE VA (SCHNEIDER) ................. 58

5.5 Đề xuất giải pháp đối với IED ..................................................................... 89
5.5.1 Chuấn hóa thiết bị điện tử thông minh IED ........................................... 89
5.5.2 Đe xuất giải pháp đối với IED đang sử dụng tại các trạm
110/220W. ................................................................................................
89
5.6 Đe xuất giải pháp nâng cao chất luợng SCADA trạm sử dụng RTU
hiện hữu ........................................................................................................... 91
5.7 Đe xuất giải pháp nâng cao chất luợng SCADA trạm sử dụng hệ
thống điều khiển tích hợp hiện hữu ................................................................. 98
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỜNG PHÁT TRIỂN
...................................................................................................................................... 10
3
6.1. Kết luận ........... '...... ........ '
103
6.2. Định huớng phát triển ................................................................................ 104


DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Tống Công Ty Điện Lực TP.HCM, Tiêu chuấn xây dựng lưới điện thông minh
[2] Tổng Công Ty Điện Lực TP.HCM-7249/EVNHCMC-KT(28/10/2014), Tiêu chuẩn
xây dựng trạm biến áp llOkVđiều khiển từ xa.
[3] Tổng Công Ty Điện Lực TP.HCM, Thiết kể định hình trạm biến áp ỈỈOkVphần điện.
[4] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam, Quy định nghiệm thu hệ thống điều khiển tích hợp
trạm biến áp.
[5] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam-năm (2003), Quy định cẩu hình hệ thống bảo vệ quy
cách kỹ thuật của relay bảo vệ.
[6] Công Ty Lưới Điện Cao Thế TP.HCM, Báo cáo tham luận trạm không người trực.
[7] Tài liệu hướng dẫnsử dụng hệ thống điều khiểntích hợp SURVALENT.
[8] Tài liệu hướng dẫnsử dụng hệ thống điều khiểntích hợp SEL.
[9] Tài liệu hướng dẫnsử dụng hệ thống điều khiểntích hợp AREVA.

công tác điều độ luới điện Thành phố Hồ Chí Minh. Mục tiêu là trang bị cho công tác
điều độ một phuơng tiện chỉ huy vận hành hiện đại, để điều độ viên có thể thực hiện kiểm
soát đuợc tình hĩnh vận hành luới điện, thiết bị điện từ xa.
Hệ thống SCADA ứng dụng trong vận hành hệ thống điện đuợc áp dụng rộng rãi
từ lâu tại nhiều nuớc trên thế giới. Cùng với xu huớng đó, ngành điện nuớc ta đã và đang
từng buớc ứng dụng công nghệ điều khiển tích hợp trạm biến áp truyền tải và phân phối
vào quá trĩnh quản lý vận hành hệ thống điện và kinh doanh điện năng. Từ năm 2008,
Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã chỉ đạo các đơn vị thành viên triển khai đầu tu
trạm biến áp tích hợp tiến tới thực hiện mô hĩnh vận hành trạm biến áp (TBA) không
nguời trực nhằm giảm chi phí quản lý và vận hành trạm có nguời trực nhu hiện nay, nâng
cao độ tin cậy cung cấp điện, đáp ứng bài toán tối uu hóa cho hệ thống điện.
Thực hiện chỉ đạo của EVN và với mục tiêu từng buớc chuyển đổi quá trình quản
lý và vận hành TBA 11 OkV có nguời trực truyền thống sang mô hình vận hành trạm
biến áp không nguời trực. Tống Công ty Điện lục Thảnh Phố Hồ Chí Minh (EVN HCMC)
đã cải tạo, nâng cấp hệ thống SCADA 40/60 trạm đáp ứng yêu cầu không nguời trực và
các trạm còn lại sẽ thục hiện trong các năm tới.
1. 2. Tính cấp thiết của đề tài
Nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng của toàn xã hội nói chung
và của khu vục Thảnh phố Hồ Chí Minh nói riêng, EVN HCMC đã có những chiến luợc
cụ thế đế hiện đại hóa luới điện, hiện đại hóa công tác quản lý nhằm đáp ứng nhu cầu
cung cấp điện an toàn, hiệu quả và kinh tế.

HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG

MSHV: 1670799

Trang 1


LUẬN VĂN THẠC SỸ

MSHV: 1670799

Trang 2


LUẬN VĂN THẠC SỸ

- Hệ thống SCADA các trạm 110/220kV khu vực thành phố Hồ Chí Minh .
3.2 Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu hiện trạng, thu thập số liệu từ xa các trạm biến áp llOkV, 220kV
do EVN HCMC quản lý.
- Nghiên cứu hiện trạng đang vận hành hệ thống điều khiển xa tại các trạm biến
áp do Tổng Công Ty Điện Lực thành phố Hồ Chí Minh quản lý .
- Nghiên cứu lý thuyết một số vấn về về hệ thống tự động hóa TBA 110,
220kV và mạng truyền thông công nghiệp.
- Nghiên cứu tiêu chí xây dựng trạm điều khiển xa của EVN HCMC.
- Phân tích đua ra một số giải pháp kỹ thuật nâng cấp hệ thống SCADA, hệ thống
điều khiển tích hợp .
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Phân tích, đánh giá thiết bị nhất thứ, nhị thứ, relay bảo vệ và hệ thống SCADA
truyền thống sử dụng RTU trong các trạm 110/220kV do EVN HCMC quản
lý.
- Phân tích, đánh giá hệ thống điều khiển tích hợp hiện hữu. Đặc biệt là đánh giá
quá trĩnh sử dụng của thiết bị và các phần mềm đang đuợc sử dụng hiện nay tại các trạm
trung gian .
- Nghiên cứu tài liệu liên quan liên quan đến việc sử dụng SCADA từ đó đua ra
giải pháp kỹ thuật tối ưu đế nâng cấp hệ thống SCADA hiện hữu đảm bảo vận hành an
toàn, liên tục, tin cậy và có thế áp dụng giải pháp đó cho các trạm chuẩn bị đưa vào
không người trực vận hành .
5. Phương pháp nghiên cửu :

chí của Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam (EVN).
- Đe tài nghiên cứu là cơ sở khoa học cho việc xây dụng bộ tiêu chí chuẩn về hệ
thống SCADA trong các dụ án đầu tu mới trạm biến áp 110/220kV .
- Đe tài nghiên cứu phù hợp với chiến luợc phát triển kinh tế hiện nay của đất
nuớc, cũng nhu phù hợp với chiến luợc phát triển luới điện hiện nay của Tống Công Ty
Điện Lục Thảnh Phố Hồ Chí Minh (EVN HCMC). Và phù hợp với các yêu cầu của vận
hành thị truờng điện hiện nay.
6.2 Ỷ nghĩa thực tiễn
Đe tài nghiên cứu đuợc đặt ra từ thục tiễn công tác quản lý vận hành các trạm
110, 220kV đã đuợc ứng dụng hệ thống SCADA,hệ thống điều khiển tích hợp đe hiện
đại

HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG

MSHV: 1670799

Trang 4


LUẬN VĂN THẠC SỸ

hóa công tác quản lý vận hành TBA 110, 220kV tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh.
Hiện nay hệ thống SCADA, hệ thống điều khiển tích hợp tại các trạm trung gian
110, 220kV do Tổng công ty Điện Lực TP.HCM quản lý sử dụng nhiều thiết bị, phần
mềm của nhiều nhà sản xuất khác nhau, do đó việc cấu hĩnh, thay thế, sửa chữa thiết bị,
phần mềm liên quan đến hệ thống điều khiển tích hợp gặp rất nhiều khó khăn vĩ phải
liên hệ nhà sản xuất và tốn nhiều chi phí. Độ tin cậy của hệ thống SCADA, hệ thống
điều khiển tích hợp chua cao, thuờng xuyên mất kết nối, mất tín hiệu dẫn đến phải tái
lập ca trực vận hành lâu dài làm giảm nâng suất lao động. Từ thực tế vận hành hệ thống
SCADA, mục tiêu đề tài là phân tích, đánh giá lại hệ thống đang vận hành và nghiên cứu

2
3
4

Đường dây 220kV

Km

98,824

Cáp ngầm 220kV

Km

u

Đường dây llOkV

Km

Cáp ngầm 11 OkV

Km

623,429
53,48

b. Trạm biến thế:
Số trạm biến áp 220/110 kv


117

1
2
3

2.2 Tổng quan thiết bị nhất thử
2.2.1 Giới thiệu tổng quan về TBA
Trạm biến điện giữ vai trò quan trọng trong dây chuyền chuyến tải điện năng từ
các nhà máy phát đến nơi tiêu thụ.

HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG

MSHV: 1670799

Trang 6


LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 2.1. Trạm Biến áp HOkV ngoài trời

Hình 2.2. Trạm Biến ảp GIS HOkV trong nhà

HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG

MSHV: 1670799

Trang 7


Máy cắt: Dùng để đóng cắt mạch điện cao thế với dòng điện phụ tải định mức
hoặc cắt mạch khi có xảy ra ngắn mạch trên hệ thống.

Hình 2.5. Mảy cắt khí SFô - liokv

HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG

MSHV: 1670799

Trang 9


LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 2.6. Máy cẳt hợp bộ 22kV

Hình 2.7. Mảy cắt hợp bộ Compact

HVTH: TRẦN VĂN ANH DŨNG

MSHV: 1670799

Trang 10