PHÒNG CÔNG NGHỆ

HUỲNH PHÚC DƯƠNG

Phone: 0987 26 36 01
mail:


Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc Gia
Trung tâm Điều độ HTĐ Miền Trung

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ
HỆ THỐNG SCADA

Đà Nẵng, 01/2015


TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA
 Cấu trúc hệ thống SCADA
 Danh sách dữ liệu (Datalist) kết nối với trung tâm
 Nguyên tắc thu thập và xử lý tín hiệu từ các TBA/NMĐ
 Hệ thống thông tin
 Hệ thống tại trung tâm


Các thành phần chính của hệ thống
SCADA/EMS:
Hệ

thống các RTU/GW tại
các TBA, NMĐ

Hệ thống viễn thông
truyền số liệu:
Hệ thống các máy tính
chủ tại Trung tâm điều
độ.



Hệ thống tại Trung tâm


Một số thuật ngữ viết tắt
thường gặp trong hệ thống
SCADA (Supervisory, Control and Data Acquisition): Hệ
SCADA:
thống điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu
EMS (Energy Management System): hệ thống quản lý các











EMS (Energy Management System): hệ thống quản lý các
ứng dụng năng lượng

DMS (Distribution Management System): Hệ thống quản lý
lưới điện phân phối
DTS (Dispatcher Training Simulator): hệ thống mô phỏng,
đào tạo Kỹ sư điều hành/Điều độ viên
RTU (Remote Terminal Unit): Thiết bị đầu cuối đo xa
IED (Intelligent Electronic Device): Thiết bị điện tử thông
minh
CFE (Communication Front – End): máy tính tiền xử lý viễn
thông
HIS (Historical Information System): Hệ thống thông tin dữ
liệu quá khứ
GPS (Global Positioning System): Hệ thống định vị toàn cầu
SOE (Sequence of Event): Bản ghi tuần tự các sự kiện

7


SCADA là gì:
Một hệ thống có chức năng thu thập dữ liệu, giám
sát và điều khiển các thiết bị.
Thu

thập số liệu đo lường, đo đếm, trạng thái các
thiết bị, các thông tin thời tiết, v.v… phục vụ cho
công tác vận hành các thiết bị điện trên lưới điện,
Giám

sát mọi thay đổi trạng thái của các thiết bị
đóng cắt hay các thông tin về sự tác động của
bảo vệ rơle,

Điều khiển các thiết bị (đóng/cắt máy cắt/dao
cách ly, nâng/hạ nấc phân áp máy biến áp, tăng /
giảm công suất phát của máy phát v.v…).


8


THU THẬP DỮ LIỆU SCADA
 Danh sách tín hiệu SCADA (Datalist)
 Tín hiệu đo lường
 Tín hiệu chỉ thị trạng thái
 Tín hiệu cảnh báo, bảo vệ
 Tín hiệu điều khiển


Chuyển đổi tín hiệu và xử lý sai số tín hiệu từ RTU
Tín hiệu đo lường (TM, ATM):


Chuyển đổi tín hiệu và xử lý sai số tín hiệu từ RTU
Tín hiệu chỉ thị trạng thái (DI, TSD) và tín hiệu (SI, TSS):


Chuyển đổi tín hiệu và xử lý sai số tín hiệu từ RTU
Tín hiệu Tín hiệu điều khiển (RC, RCD)


Một số đặc tính chung của hệ
thống SCADA/EMS:



Tính tin cậy: đặc tính quan trọng nhất
của các hệ thống SCADA/EMS nói chung
là tính tin cậy. Hệ thống được thiết kế để
đảm bảo làm việc liên tục, thông tin
chính xác, không xảy ra mất mát thông
tin và thực hiện lệnh thao tác nhanh
chóng.



Tính sẵn sàng: hệ thống được thiết kế
để đảm bảo sự làm việc liên tục không bị
ảnh hưởng bởi sự hư hỏng của một phần
tử phần cứng / phần mềm nào đó.
13


Một số đặc tính chung của hệ
thống SCADA/EMS (tt):


Tính thời gian thực: hệ thống được thiết kế để
đảm bảo việc thu nhận, xử lý thông tin, đáp
ứng lại các sự kiện xảy ra trên hệ thống điện
trong một khoảng thời gian đủ nhỏ (ví dụ: thời
gian từ lúc một sự kiện từ lúc xảy ra cho đến
khi người sử dụng nhận được thông tin không
quá 2 giây).




Tính “mở”: Tính mở đảm bảo cho hệ thống
SCADA có thể mở rộng dễ dàng đáp ứng với sự
phát triển của hệ thống điện, dễ dàng nâng
cấp phần cứng, dễ dàng bổ sung thiết bị khi có
yêu cầu v.v… Để có được điều này, hệ thống
phải được thiết kế tuân theo các chuẩn giao
tiếp thông dụng trong công nghiệp (IEC, ANSI,
X-Windows, OSF-Motif, SQL, ODBC v.v...)
14


Một số đặc tính chung của hệ
thống SCADA/EMS (tt):
 Tính

trực quan: hệ thống phải được
thiết kế sao cho người sử dụng dễ
dùng, dễ hiểu, dễ tìm kiếm thông tin
và không gây nhầm lẫn
– Sử dụng giao diện đồ họa (GUI)
– Nhiều cách hiển thị thông tin
– Phân lớp thông tin


Khái niệm “Dự phòng”
Để


đảm bảo tính sẵn sàng của hệ
thống, nghĩa là hệ thống vẫn tiếp tục
làm việc khi có bất kỳ hư hỏng đối với
một thành phần phần cứng/phần mềm
quan trọng nào đó, các hệ thống
SCADA thường có cấu hình dự phòng.
Cấu hình dự phòng được hiểu là đối
với các thành phần quan trọng, hệ
thống có nhiều hơn một thiết bị đảm
nhiệm cùng một chức năng. Phổ biến
nhất là cấu hình dự phòng 1+1. Ví dụ,
hệ thống có hai máy tính, một ở chế
độ làm việc, một ở chế độ dự phòng.
16


Các cơ chế dự phòng
Có

nhiều cơ chế dự phòng:

– thụ động
– song song độc lập
– load-sharing
– hot-standby.

Đối

với các hệ thống SCADA, do
yêu cầu về tính sẵn sàng rất cao

(thường từ 0.98 trở lên) nên đối
với các thiết bị quan trọng thường
sử dụng cơ chế Hot-standby.
17




Cơ chế dự phòng Hotstandby
Một thiết bị ở trạng
thái làm việc (Hot), một thiết bị ở
trạng thái dự phòng (Standby). Hai thiết bị H và S liên

tục gửi cho nhau một tín hiệu quy ước nào đó để giám
sát lẫn nhau thông qua một kênh đặc biệt, thường
được goi là Watch-dog.
 Định kỳ một khoảng thời gian nào đó (60s), hai thiết
bị thực hiện thao tác đồng bộ dữ liệu
(Synchronization): dữ liệu từ H được cập nhật sang S,
sau khi cập nhật hai thiết bị có cùng trạng thái làm
việc.
 Nếu có sự cố hư hỏng, H ngừng làm việc. Tất nhiên là
H sẽ không gửi tín hiệu qua kênh Watch-dog, và do đó
S sẽ biết là H bị sự cố.
 Sau khi S chờ một khoảng thời gian quy ước trước
(30s) mà H vẫn không làm việc, S sẽ tự động nâng cấp
lên thành H’, kích hoạt đầy đủ các chức năng, kết nối
tới các thiết bị khác và khôi phục sự làm việc bình
thường của hệ thống, đồng thời liên tục phát tín hiệu
qua kếnh Watch-dog để báo cho thiết bị kia về trạng

thái hiện tại.
 Sau khi phục hồi lại trạng thái làm việc, H cũ sẽ trở
thành S’ và hệ thống lại quay về trạng thái ban đầu.

18


Cơ chế dự phòng Hotstandby
Hệ thống
SCADA
Server A
Hot

Server B
Standby

DB

DB

Watch-dog

Watch-dog


Hệ thống SCADA quản lý
những thông tin gì?
Thông

tin đo lường (P, Q, U, I, F, …); trạng thái

thiết bị (MC, DCL, MBA, MFĐ, …); tín hiệu chỉ
thị, cảnh báo (rơ le bảo vệ, tủ thiết bị)
Thông tin trao đổi với các trung tâm điều độ
khác
Thông tin trao đổi với các chương trình ứng
dụng khác
Thông tin do người sử dụng nhập trực tiếp
Thông tin là kết quả của chương trình EMS

20


Hệ thống
SCADA/EMS

Các Trung tâm
Điều độ khác
Các chương trình
SCADA/EMS

Hệ
Hệthống
thống
viễn
viễnthông
thông
DB

RTU


Thiết bị hoặc TBA

RTU

Thiết bị hoặc TBA

IED

IED
21


Tổ chức CSDL trong hệ thống
SCADA/EMS
 CSDL

thời gian thực (Realtime Database): là
CSDL chính, thông tin cập nhật liên tục, phản
ánh trạng thái mới nhất của hệ thống điện
được giám sát, gồm hai phần:
– Dữ liệu SCADA: dữ liệu thu nhận thực tế từ hệ thống điện
– Dữ liệu EMS: là dữ liệu được các chương trình EMS tính toán và kết xuất ra.

 CSDL

mô phỏng (Simulation Database): có thể
là trạng thái thực của hệ thống (lấy từ CSDL
thời gian thực) hoặc là một trạng thái giả định
bất kỳ, dùng để mô phỏng, nghiên cứu, đào
tạo, tập huấn.

 CSDL quá khứ (Historical Database): thông tin
lưu trữ lâu dài (có thể lên đến vài năm).
22


RTU

Thu thập
dữ liệu

Hệ thống
SCADA/EMS
Các chương trình SCADA

RTU

Điều khiển
Các chương trình EMS

Nhập dữ liệu
Người
dùng
Chương trình

Market Share
80
60
40
20
0


Thiết bị
IED

TT
Điều
khiển

Thu thập
dữ liệu

Trao đổi
thông tin

1st Qtr

2nd Qt r

Cơ sở dữ liệu

Quản lý
thông tin
quá khứ

Chương trình
mô phỏng

Cơ sở dữ liệu
quá khứ


Cơ sở dữ liệu
mô phỏng

Giao diện
người - máy

23


Một số chức năng chủ yếu
của hệ thống SCADA (tt)
 Hiển

thị thông tin trực quan: thông tin được
trình bày sao cho người sử dụng nhanh
chóng nhận biết thông tin, nghĩa là được thể
hiện dưới dạng đồ họa, dưới các màu khác
nhau, dưới các khối hình thể khác nhau, v.v…

 Hiển

thị sơ đồ nhất thứ: thể hiện sơ đồ nhất
thứ của một TBA hay của một vùng lưới điện
hoặc toàn bộ lưới điện. Lưới điện có thể được
hiển thị kèm với hệ thống thông tin địa lý
(GIS).

24