Kinh nghiệm vận hành hệ thống mini scada trong việc nâng cao độ ổn định cung cấp điện

PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 611 
KINH NGHIỆM VẬN HÀNH HỆ THỐNG MINI SCADA 
 TRONG VIỆC NÂNG CAO ĐỘ ỔN ĐỊNH CUNG CẤP ĐIỆN 
Công ty Điện lực Bắc Ninh 
1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MINI SCADA BẮC NINH 
1.1. Quy mô hệ thống dự án ban đầu 
 Hệ thống mini SCADA Bắc Ninh được đầu tư xây dựng và đưa vào vận hành thí 
điểm từ tháng 10 năm 2011 với khối lượng các nút giám sát bao gồm: 
 08 TBA 110 kV/tổng 11 TBA: Truyền dẫn qua hệ thống cáp quang ngành điện. 
 05 TBA Trung gian/14 TBA: Truyền dẫn qua hệ thống cáp quang ngành điện. 
 05 MC Recloser/10 MC Recloser: Truyền dẫn bằng MODEM 3G. 
 30 điểm công tơ khách hàng chuyên dùng và 5 điểm đo đếm ranh giới giữa các 
Điện lực. Giải pháp truyền dẫn bằng MODEM 3G. 
1.2. Mô hình phần cứng và khối lượng dữ liệu thu thập tại các nút giám sát 
như sau 
1.2.1. Tại các TBA 110 kV 
Cấu trúc kết nối của TBA 110 kV về trung tâm Điều độ 
612 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
 Sử dụng BCU SEL 2440 làm nhiệm vụ tập trung các I/O (In/Out) để giám sát 
trạng thái và điều khiển máy cắt qua tiếp điểm phụ của máy cắt. 
 Sử dụng BCU Sell 3354 hoạt động như một máy tính công nghiệp hoạt động 
trên hệ điều hành WINDOWS 2008 SERVER có cài đặt phần mềm tập trung dữ liệu tại 
trạm bao gồm các dữ liệu từ công tơ điện tử cũng như đồng bộ với Rơle SELL 2440 và 
được kết nối với hệ thống cáp quang để truyền dữ liệu về trung tâm dữ liệu tại Phòng 
điều độ. 
 Số lượng tín hiệu lấy tại 1 TBA 110 kV bao gồm: Tín hiệu đo lường được lấy 
qua công tơ điện tử các ngăn lộ trung áp, tín hiệu trạng thái của máy cắt và tín hiệu điều 
khiển (đóng/cắt) máy cắt qua tiếp điểm phụ. 
1.2.2. Tại 5 TBA trung gian cấp điện cho phụ tải dân sinh 
 Sử dụng Rơle SELL 751A để giám sát trạng thái thiết bị có tích hợp chức năng 
bảo vệ quá dòng, quá dòng chạm đất, tự động sa thải phụ tải theo tần số thấp, bảo vệ 
kém áp đấu nối tiếp với hệ thống rơle bảo vệ hiện hữu cũ không có tính năng truyền 
thông. 
 Sử dụng BCU SELL 3354 hoạt động như một máy tính công nghiệp hoạt động 
trên hệ điều hành WINDOWS 2008 SERVER để tổng hợp dữ liệu của các công tơ điện 
tử cũng như đồng bộ với rơle SELL 751A được kết nối Internet truyền dữ liệu về trung 
tâm dữ liệu tại Phòng điều độ qua hệ thống mạng LAN của PC Bắc Ninh. 
 Số lượng tín hiệu lấy về trung tâm bao gồm: Tín hiệu đo lường lấy từ rơle SELL 
751A của các ngăn lộ, tín hiệu đo đếm lấy từ công tơ điện tử, tín hiệu Event (bản ghi sự 
kiện của rơle), các tín hiệu cảnh báo bảo vệ từ rơle, tín hiệu trạng thái, điều khiển 
máy cắt. 
1.2.3. Tại các trạm cắt Recloser 
 Các Recloser có tủ điều khiển tích hợp đầy đủ các giao thức truyền thông phổ 
biến như IEC 68070 5 101, Modbus sẽ được kết nối về trung tâm điều độ bằng giao 
thức Modbus. 
 Các Recloser hiện hữu cũ không có khả năng kết nối với hệ thống MiniSCADA 
do tủ điều khiển không tích hợp các giao thức truyền thông thì thực hiện giải pháp thay 
thế bằng rơle SELL 351R hoặc rơle SELL 751A để kết nối với trung tâm bằng giao 
thức Sell Fast message. 
 Số lượng tín hiệu lấy tại các vị trí Recloser bao gồm: Tín hiệu trạng thái, tín 
hiện điều khiển, tín hiệu đo lường, tín hiệu cảnh báo bảo vệ, Event (bản ghi sự cố rơle). 
Tất cả các Recloser được kết nối với trung tâm điều độ bằng hình thức truyền tin 
qua modem GPRS/3G hoặc cáp quang. 
PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 613 
 Sơ đồ cấu trúc kết nối Recloser 
1.2.4. Tại các công tơ khách hàng thuộc TBA phụ tải của khách hàng 
Sử dụng Modem kết nối với công tơ điện tử A1700 và truyền tin dữ liệu đo đếm 
của công tơ về phòng trung tâm qua Modem GPRS phục vụ công tác quản lý kinh 
doanh điện năng. 
614 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
1.3. Hệ thống máy tính Server và hệ thống phần mềm cài đặt tại trung tâm 
Mô tả thiết bị tại phòng trung tâm 
1.3.1. Hệ thống máy tính tại trung tâm 
 02 Máy tính chủ SCADA/DMS làm việc song song với nhau, kết nối tới các bộ 
tập trung dữ liệu tại các trạm 110 kV thông qua đường truyền cáp quang, kết nối với các 
Recloser và công tơ điện tử thông qua thiết bị Modem truyền tín hiệu GPRS để thu thập 
dữ liệu về máy chủ. Dữ liệu tức thời của tất cả các điểm đo được tập trung ở 02 máy này 
và cung cấp dữ liệu tức thời liên tục cho các máy Server History và các phần mềm hiển 
thị tại 02 máy HMI, cấp số liệu tức thời cho máy Web Server và máy GIS & Overview. 
 02 máy chủ SERVER HISTORY (HIS Sever) hoạt động song song sao lưu dữ 
liệu từ 02 máy chủ SCADA đọc được thành dữ liệu quá khứ cung cấp dữ liệu cho các 
phần mềm báo cáo ở máy báo cáo thông số vận hành, cho 02 máy HMI, 01 máy DAS, 
01 máy Web Server. 
 01 máy tính chủ GIS cung cấp số liệu lưới điện trên bản đồ lưới điện và sơ đồ 
lưới điện 1 sợi. Quản lý số liệu tài sản trên nền bản đồ địa lý (GIS), cung cấp số liệu và 
phần mềm dự báo phụ tải (Load forecast). 
 01 máy tính chủ quản lý tự động lưới phân phối (DMS). Cung cấp số liệu và 
phần mềm tối ưu hóa vận hành lưới điện DMS 
 01 máy tính chủ WEB SERVER, cung cấp dịch vụ theo dõi thông số hiện tại và 
quá khứ các TBA 110 kV, các Recloser, các công tơ khách hàng qua WEB. 
 02 máy tính (HMI) đặt tại bàn điều khiển, cung cấp phần mềm hiển thị phục vụ 
công tác vận hành, khai thác thông số cho điều độ viên. Tại 02 máy HMI điều độ viên 
có thể theo dõi thông số các điểm đo, điều khiển đóng cắt thiết bị, lấy thông số sự cố tại 
các TBA trung gian, các Recloser, đặt các cảnh báo âm thanh cho hệ thống như quá tải, 
PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 615 
cảnh báo MC nhảy, kém áp, có thể truy cập và cài đặt các rơle tại TBA Trung gian, các 
rơle tại các Recloser từ xa. 
 01 máy tính báo cáo thông số vận hành đặt tại bàn điều khiển, cung cấp các 
phần mềm báo cáo thông số vận hành, bao gồm phần mềm báo cáo vận hành ngày, phần 
mềm báo cáo máy cắt nhảy trong tháng, phần mềm báo cáo thông số lấy theo điều kiện, 
phần mềm báo cáo thông số vận hành TBA và đường dây. Máy thông số cũng là máy 
dùng để truy cập vào các máy DMS và phần mềm dự báo phụ tải. 
 01 máy tính đặt tại phòng Điều độ với màn hình lớn dùng cho việc hiển thị sơ 
đồ lưới điện, bản đồ lưới điện trên màn hình lớn (OVERVIEW). Cung cấp phần mềm 
GL để hiển thị thông số các điểm đo trên sơ đồ lưới điện 1 sợi và bản đồ lưới điện. Trên 
máy tính này Điều độ viên có thể quan sát lưới điện một cách tổng quan, có thể đặt biển 
báo, cảnh báo theo từng đường dây khi có đội công tác làm việc, theo dõi được cảnh 
báo mất điện và các cảnh báo quá tải trên sơ đồ lưới điện. 
1.3.2. Hệ thống phần mềm 
Hệ thống máy tính Sever chạy trên hệ điều hành Windows 2008 Server được sử 
dụng cho hệ thống MiniSCADA của Trung tâm Điều độ Bắc Ninh. 
 Các phần mềm ứng dụng bao gồm nhiều phần mềm riêng biệt để thực hiện các 
chức năng khác nhau như sau: 
 Phần mềm thu thập dữ liệu SCADA Incontrol: 
Phần mềm tập trung dữ liệu tức thời và xây dựng đối tượng giám sát Scada. 
 Phần mềm thu thập dữ liệu quá khứ PI: 
Sao lưu dữ liệu từ phần mềm SCADA tạo dữ liệu quá khứ để cung cấp cho các 
phần mềm báo cáo cũng như các bài toán khác liên quan đến số liệu quá khứ. 
 Phần mềm hiển thị HMI Intouch: 
 Cung cấp giao diện giám sát và hiển thị đối tượng giám sát như TBA 110 kV, 
TBA trung gian 
 Giám sát, hiển thị thông số trạng thái MC tại các TBA 110 kV, TBA trung gian, 
các Recloser và có cảnh báo âm thanh, hiển thị màu khi có thay đổi trạng thái, quá tải, 
kém áp. 
 Truy xuất được thông số sự cố tại các ngăn lộ TBA trung gian và các Recloser 
ngoài đường dây. 
 Phần mềm GL cài đặt trên máy Overview giúp điều độ viên quan sát tổng quan 
lưới điện có hiển thị thông số tại các điểm giám sát trên màn hình lớn. 
 Phần mềm báo cáo thông số sản lượng vận hành ngày, tháng, năm. 
616 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
 Phần mềm lấy thông số theo điều kiện (Max, Min, Trung bình) tại thời điểm bất 
kỳ trong quá khứ. 
 Phần mềm báo cáo công tơ dành cho Phòng kinh doanh thông qua Web. 
1.4. Đánh giá hiệu quả của hệ thống Mini SCADA trong công tác vận hành 
lưới điện nói riêng và công tác sản xuất kinh doanh điện lực nói chung 
Do đặc thù hệ thống là thí điểm đầu tiên của Tổng Công ty Điện lực miền Bắc vào 
thời điểm năm 2010, 2011, vì thế quy mô dự án chưa đồng bộ cũng như giải pháp kết 
nối tại các TBA 110 kV còn nhiều hạn chế, tuy nhiên sau khi PC Bắc Ninh tiếp nhận hệ 
thống đưa vào vận hành đã tích cực nghiên cứu mở rộng, khai thác sử dụng hệ thống 
trong công tác vận hành lưới điện và nâng cao độ ổn định cung cấp điện. 
1.4.1. Ưu điểm của hệ thống Mini SCADA 
 Người điều hành lưới điện có thể nắm bắt được thông tin cảnh báo sự cố, cảnh 
báo quá tải nhanh nhất, khai thác được các thông số sự cố tại các Recloser để phục vụ 
phân tích điều hành. 
 Thao tác đóng/cắt từ xa, đặc biệt hiệu quả đối với các Recloser, giảm thiểu được 
thời gian mất điện và nhân lực thao tác trong quá trình xử lý sự cố. Giảm thiểu thời gian 
mất điện của khách hàng. 
 Việc thao tác điều khiển từ xa góp phần giảm chi phí sản xuất, nâng cao năng 
suất lao động, giảm nguy cơ tai nạn lao động cho công nhân khi thao tác trực tiếp, rút 
ngắn thời gian mất điện. 
 Duy trì được điện áp vận hành tối ưu tại đầu nguồn các TBA 110 kV: Giám sát 
được điện áp tại các thanh cái trung thế tại các TBA 110 kV và đưa ra cảnh báo điện áp 
thấp hoặc cao vì thế PC Bắc Ninh luôn chủ động trong việc điều chỉnh điện áp đầu 
nguồn trong dải vận hành tối ưu qua đó giảm tổn thất điện năng. 
 Các thông số giám sát từ các điểm đo tại đầu nguồn và đường dây phục vụ hiệu 
quả trong việc nghiên cứu lưới điện và đánh giá phụ tải chính xác tại các thời điểm. 
1.4.2. Nhược điểm của hệ thống Mini SCADA Bắc Ninh đang vận hành 
 Số lượng tín hiệu lấy tại 8 TBA 110 kV còn ít, chỉ lấy các tín hiệu trạng thái 
điều khiển MC qua tiếp điểm phụ và tín hiệu đo lường lấy từ công tơ điện tử. Các rơle 
điều khiển không được kết nối vì thế không có các tín hiệu cảnh báo bảo vệ, cũng như 
các bản ghi sự cố. 
 Hệ thống Mini SCADA Bắc Ninh sử dụng giải pháp phần mềm chưa đồng bộ 
tại trung tâm cũng như tại trạm, có quá nhiều phần mềm riêng biệt (7 phần mềm) vì thế 
rất khó khăn trong việc quản lý vận hành cũng như xây dựng mới các đối tượng Scada 
PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 617 
(ví dụ: Khi có một phần tử trên lưới thay đổi, thì bắt buộc phải sửa trên tất cả các phần 
mềm). 
 Mô hình sử dụng phần mềm tại trung tâm Server và tại trạm là riêng biệt của 
nhà thầu (ATS), không theo các chuẩn giao thức IEC vì thế PC Bắc Ninh gặp rất nhiều 
khó khăn trong việc phát triển mở rộng hệ thống đến các trạm 110 kV chưa có giám sát 
cũng như các Recloser trên lưới. 
 Nhà thầu đã không đào tạo chuyển giao công nghệ để PC Bắc Ninh có thể làm 
chủ được công nghệ khi nhận bàn giao, vận hành hệ thống, công việc này rất quan 
trọng. Vì vậy PC Bắc Ninh gặp rất nhiều khó khăn trong công tác quản lý vận hành và 
phát triển mở rộng hệ thống SCADA. 
 Hệ thống chưa thực hiện được chức năng quản lý dữ liệu lưới điện trên nền bản 
đồ địa lý số. 
 Hệ thống chưa khai thác được đầy đủ các tính năng của phần mềm tối ưu hóa 
lưới điện trong hệ thống phần mềm SCADA hiện đại như: 
+ Phân tích lưới điện. 
+ Cách ly điểm sự cố. 
+ Chức năng định vị sự cố. 
+ Quản lý mất điện. 
2. NHỮNG YÊU CẦU TRONG VIỆC NÂNG CAO ĐỘ ỔN ĐỊNH CUNG CẤP ĐIỆN 
Nhiệm vụ cung cấp điện ổn định, an toàn và kinh tế cho khách hàng sử dụng điện 
được toàn ngành điện đặc biệt quan tâm. Để thực hiện tốt nhiệm vụ này Công ty điện 
lực Bắc Ninh thực hiện nhiều giải pháp đồng bộ trong đó đẩy mạnh việc áp dụng công 
nghệ SCADA lưới điện để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho năm hiện tại và giai 
đoạn 5 năm tiếp theo, hướng đến mục tiêu: 
 Đảm bảo cung cấp điện an toàn, ổn định và kinh tế cho phát triển kinh tế xã 
hội của tỉnh và đời sống của nhân dân. 
 Phấn đấu chỉ số độ tin cậy cung cấp điện SAIDI toàn Công ty Điện lực Bắc 
Ninh đến năm 2020 đạt 505 phút. 
 Nâng cao mức độ hài lòng của khách hàng, nâng cao uy tín của ngành điện đối 
với khách hàng. 
Phấn đấu đạt các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện đã được Tổng Công ty Điện lực 
miền Bắc giao cụ thể theo từng năm như sau: 
618 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Các chỉ tiêu Đơn vị 2017 2018 2019 2020 
Chỉ số độ tin cậy lưới điện 
phần tổng hợp chung 
MAIFI lần/KH 0,87 0,85 0,83 0,8 
SAIDI phút/KH 1388 958,46 676,00 505,52 
SAIFI lần/KH 14,38 12,62 10,96 8,97 
3. KINH NGHIỆM VẬN HÀNH HỆ THỐNG MINI SCADA TRONG VIỆC NÂNG CAO 
ĐỘ ỔN ĐỊNH CUNG CẤP ĐIỆN 
 Từ những tính năng ưu điểm của hệ thống Mini SCADA như: 
 Người điều hành lưới điện có thể nắm bắt được thông tin cảnh báo sự cố, cảnh 
báo quá tải nhanh nhất, khai thác được các thông số sự cố tại các Recloser để phục vụ 
phân tích điều hành. 
 Thao tác đóng/cắt từ xa, đặc biệt hiệu quả đối với các Recloser, giảm thiểu được 
thời gian mất điện và nhân lực thao tác trong quá trình xử lý sự cố. Giảm thiểu thời gian 
mất điện của khách hàng. 
 Duy trì được điện áp vận hành tối ưu tại đầu nguồn các TBA 110 kV: Giám sát 
được điện áp tại các thanh cái trung thế tại các TBA 110 kV và đưa ra cảnh báo điện áp 
thấp hoặc cao vì thế PC Bắc Ninh luôn chủ động trong việc điều chỉnh điện áp đầu 
nguồn trong dải vận hành tối ưu qua đó giảm tổn thất điện năng. 
 Để nâng cao công tác áp dụng hệ thống Mini SCADA trong vệc nâng cao độ ổn 
định cung cấp điện, nâng cao chất lượng điện cung cấp cho khách hàng đòi hỏi thực 
hiện nhiều giải pháp đồng bộ từ nhân lực sẵn sàng xử lý công việc cũng như việc phát 
hiện ngay và nhanh nhất khu vực mất điện, phân tích sự cố xong đóng lại điện nhanh 
nhất cho khách hàng, Công ty Điện lực Bắc Ninh thực hiện: 
 Đối với các TBA 110 kV có kết nối SCADA: Thực hiện đặt các ngưỡng cảnh 
báo ngay tức thì bằng âm thanh khi có hiện tượng thấp áp, quá áp cũng như quá dòng để 
duy trì điện áp đầu nguồn tối ưu. 
 Triển khai đầu tư lắp đặt nhiều các vị trí máy cắt Recloser phân đoạn trên đường 
dây (dự kiến hết năm 2017, 2018 có khoảng 100 vị trí máy cắt Recloser trên lưới), tất cả 
các vị trí máy cắt này đều được kết nối SCADA về phòng điều độ bằng cáp quang 
và Modem 3G dự phòng. Tại phòng Điều độ Công ty Điện lực Bắc Ninh, điều độ viên 
có thể: 
 Nắm bắt ngay được thông tin cảnh báo sự cố, cảnh báo quá tải nhanh nhất, khai 
thác được các thông số sự cố tại các Recloser để phục vụ phân tích điều hành. 
PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 619 
 Các thông số giám sát từ các điểm đo tại đầu nguồn và đường dây phục vụ hiệu 
quả trong việc nghiên cứu lưới điện và đánh giá phụ tải chính xác tại các thời điểm. 
 Qua việc áp dụng hệ thống mini SCADA trong việc vận hành hệ thống lưới 
điện, Công ty Điện lực Bắc Ninh đã hoàn thành các chỉ tiêu độ ổn định cung cấp điện 
Tổng công ty giao: 
KẾT QUẢ THỰC HIỆN CÁC CHỈ TIÊU ĐỘ ỔN ĐỊNH CUNG CẤP ĐIỆN 
Các chỉ tiêu Đơn vị 2013 2014 2015 2016 
MAIFI lần/KH 3,43 1,77 1,28 0,526 
SAIDI phút/KH 6188,1 4353,4 2626,66 2094,491 
SAIFI lần/KH 33,63 27,98 21,74 17,553