SCADA trong hệ thống điện

Về SCADA chắc em cũng không hơn gì bác đâu nhưng em hiểu thế này:
Theo phân cấp các trạm 220kV trở xuống đến các thanh cái hạ áp của MBA 110kV (kể cả MC phân đoạn) thuộc quyền QLVH của điều độ miền. Trên cấp này là thuộc quyền QLVH của Điều độ Quốc gia. Dưới thuộc quyền QLVH của Điều độ điện lực.
Tín hiệu SCADA của thiết bị nhất thứ nào thì được ưu tiên chuyển về trung tâm điều độ chịu trách nhiệm QLVH tương ứng với cấp đó (ta tạm gọi là trung tâm chính nhé). Thông thường, có 2 đường truyền về 1 trung tâm chính, 1 đường truyền làm việc chính, 1 đường truyền làm việc dự phòng. Khi đường chính bị rớt thì đường dự phòng tự động nhảy vào thay thế, để đảm bảo không mất liên lạc). Đó là lý do tại sao phải có 2 đường truyền.
Còn về 2 thiết bị đo thì thichtamca tôi chưa hiểu ý của bác là gì, mong bác giải thích thêm.
Tuy rằng tín hiệu SCADA chủ yếu là được chuyển về TT chính nhưng các trung tâm ở các cấp khác cũng cần biết các dữ liệu đó (ví dụ giá trị P,Q,KV phục vụ cho các bài toán trào lưu công suất..). Chính vì vậy tín hiệu SCADA cũng được chuyển về các trung tâm ở các cấp khác bằng đường ICCP nối giữa các TT hoặc bằng IEC (IEC 870-5-101)nối trực tiếp bằng RTU.
Bác sẽ thường thấy rằng trong 1 trạm có 2 hoặc 3 RTU, nhưng các RTU này thuộc quyền quản lý của các TT khác nhau. Sẽ có 1 số tín hiệu bị trùng giữa các trung tâm và tín hiệu trùng này có thể không được chuyển bằng ICCP nữa.
Bác cũng nên nhớ rằng truyền bằng ICCP thực chất không realtime bằng IEC vì thực chất tín hiệu từ RTU -> Server TT chính -> server TT khác. Như vậy đã qua 1 lần chuyển tiếp và xử lý như thế tính realtime và bảo mật liệu còn đảm bảo như truyền trực tiếp từ RTU -> TT không?
thichtamca nghĩ không có gì là không cần thiết, mà chỉ nghĩ rằng cần thiết khi nào thôi.
Mong các bạn đóng góp thêm cho thiển ý của tôi.

Lần đầu tiên tôi vào cái topic này cũng là ngành tôi đang làm, hôm nay hơi bận nên chưa đọc hết các bài post trong topic này, trước đây tôi làm cho Control Data Corp. EMS division, lúc đó EMS system phải chạy trên mainframe loại mạnh nhất, bây giờ thì tôi làm cho Siemens PT&D, EMA (Energy Management and Automation) , tôi đã làm trong ngành này hơn 20 năm, lúc nào rảnh tôi sẽ post bài trên này . Ngành kiểm soát điện thì chia làm 3 systems : EMS (bao gồm SCADA, Power Application, Network Control), DMS (Distribution Manager System) và OTS (Operation Training System). Không biết hiên nay Vietnam đang sài system của nước nào, vì Siemens đã thua contract ở VN.
Tôi sẽ đọc bài post trên topic này và sẽ update thêm.

RTU (Remote Terminal Unit) hãy nghĩ đơn giản RTU là một máy tính nhỏ hay là 1 cái tủ đen dùng để thâu nhập nhiều dữ kiện tại chỗ rồi sau đó chuyển tất cả những dữ kiện này đi một chỗ khác, đó là lý do người ta gọi là RTU . Bạn quynhnn nên tìm hiểu chỗ trạm biến áp đó dùng loại RTU nào và có còn chỗ đế thu nhập thêm dữ kiện không ? vì tùy hãng chế tạo, tùy loại RTU, có loại có thể thu nhận 500 dữ kiện có loại có thể thu nhận 1000 dữ kiện . Không phải chỉ có ngành điện lực mới có RTU hay là SCADA, ngành dệt, sản xuất thép, hóa hoc ...v...v...
trong những ngành khác (không phải điện lực) thì RTU cũng thâu nhận những dữ kiện như là nhiệt độ, số chỉ trong máy dệt ..v..v.. rồi chuyển những dữ kiện này về SCADA system. Bạn vào trong google.com rồi search chữ SCADA RTU thì sẽ thấy có rất nhiều loại RTU lắm.
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) chia làm 2 phần, Data Acquisition là phần mềm dùng để thâu nhận tất cả những dữ kiện từ các RTU về và biến chuyễn những dữ kiện (enginer unit) thành những đơn vị đọc đươc. Tùy theo loại RTU mình phải thay đổi phần mềm này để phù hợp cho các loại RTU . Supervisory Control, thì kiểm soát những dữ kiện để báo động nếu có gì thay đổi ngoài ý muốn, thí dụ trong ngành điện, nếu cầu giao ở trạm biến áp mở thì Supervisory Control sẽ báo động, và người điều khiển có thể ra lệnh đóng cầu giao lại , ra lệnh đó cầu giao sẽ bắt đầu Supervisory Control ----> Data Acquisition ----> RTU .
Đây là 1 website để bạn nghiên cứu thêm
http://ref.web.cern.ch/ref/CERN/CNL/2000/003/scada/
"Bác cũng nên nhớ rằng truyền bằng ICCP thực chất không realtime bằng IEC vì thực chất tín hiệu từ RTU -> Server TT chính -> server TT khác"
Realtime vẫn có thể dùng bằng ICCP, thí dụ Tổng Công ty Điện lực VN có 3 công ty nhỏ là Điện lực VN I, Điện lực VN 2 và Điện Lực VN 3, mỗi 1 công ty nhỏ sẽ trực tiếp kiểm soát 1 số RTUs của vùng mình, rồi dùng ICCP chuyển dữ kiện tới Tổng Công Ty,
nếu như Tổng Công Ty muốn mở cầu giao của 1 trạm biến áp thì họ có thể ra lệnh từ system của Tổng Công ty tới công ty nhỏ qqua ICCP và từ công ty nhỏ tới RTU qua đường cáp IEC hay optical cáp hay qua dây điện thoại hay qua WiFi tùy vào RTU
Chữ reatime ở đây có nghĩa là điều hành những dữ kiện ĐANG XẨY RA . Vậy dùng lệnh qua ICCP vẫn được coi là realtime .

Sau khi post bài xong, thì tôi gặp thằng bạn làm chung để hỏi 1 RTU có thể thu nhập bao nhiêu dữ kiện thì mới biết
mình sai, 1 RTU có thể thu nhập được khoảng 100 tới 150 dữ kiện (points), thường thì từ 100 đến 120 digital points
(dữ kiện theo 0 và 1) và khoảng 50 analog points. Tôi hỏi hắn tại sao trong system tôi thấy có đến 500 points thuộc về
1 RTU thì hắn nói là dùng gateway hay là pseudo RTU nên tôi có thể thấy được là 500 points cho 1 RTU. Có nhiều
cách để thu nhập dữ kiện chẳng hạn như bên Tây Ban Nha họ dùng RFE (Remote Front End) tức là 1 RFE có thể
thâu nhận được nhiều dữ kiện từ nhiều RTUs sau đó RFE chuyển những dữ kiện này tới Data Acquisition Server do đó Data Acquisition coi RFE như là 1 RTU, như vậy thì 1 Data Acquisition Server có thể thâu nhận khoảng 20 tới 50 RFE,
mỗi RFE có thể thâu nhận dữ kiện của 5 tới 10 RTU . Làm như thế thì 1 Data Acquisition có thể kiểm soát được nhiều
điểm. Như vậy mình sẽ thấy hiệu quả của RFE, vì RFE đã làm 1 phần công việc của Data Acquisition, RFE chỉ báo về
Data Acquisition server khi mà có sự thay đổi của dữ kiện (data) . Nói 1 cách dễ hiểu là cứ 2 giây, hay 4 giây hay 8 giây
(tùy theo sự quan trọng của dữ kiện mình muốn kiểm soát) thì RFE sẽ request data từ RTU, RFE sẽ xem dữ kiện từ
RTU về có gì thay đổi so với dữ kiện mà RFE đã có trong data base, lúc đó thì RFE mới gởi về Data Acquisition.
Một thí dụ dễ hiểu là mỗi thành phố có 1 trạm biến áp, vậy 1 tỉnh chỉ cần có 1 RFE để coi nhiều thành phố, và Viet Nam
chỉ cần số RFE bằng số tỉnh . Vậy mình cũng chỉ cần 1 system SCADA là có thể kiểm soát điện trên toàn quốc .

Tôi thực sự thấy mình cần phải học hỏi nhiều ở bác Tu_Hu vì 2 lý do:
1. Bác Tu_Hu đã có nhiều kinh nghiệm ở lĩnh vực SCADA, 20 năm kinh nghiệm (như bài trước bác đã nói) thật là đáng quý.
2. Ý tưởng dùng RFE như là 1 SCADA Server của bác thực sự mới mẻ đối với tôi.
Chính vì thế xin bác Tu_hu giải thích giúp cho một số điều tôi chư rõ như sau:
1) Giao thức truyền tin từ RTU->RFE và từ RFE -> Server là gì?
2) Dữ liệu (data) qua RFE có được xử lý và được lưu trữ hay không?
Bác nói : "1 RTU có thể thu nhập được khoảng 100 tới 150 dữ kiện (points)". Tôi nghĩ RTU bác đang sử dụng quá yếu, chắc là vì nó được sản xuất lâu rồi bởi vì hiện nay ở VIệt Nam đã sử dụng RTU có thể thu thập hơn 1000 tín hiệu. Và, chu kỳ quét có thể là 1s (class 1) hoặc 2s (class 2) mà vẫn làm việc bình thường.
Xin cảm ơn bác tu_hu trước.

Bác quynhnn thân mến! Về những thắc mắc của bác, thichtamca xin mạo muội góp mấy ý kiến sau:
1. Theo hướng dẫn chung các trạm 220kV trở lên mới được xây dựng hệ thống tự động trạm dùng computer. Với thiết kế này tín hiệu vận hành từ hệ thống điện được thu thập bằng các thiết bị phân tán và đưa vào máy tính. Lúc đó, nhân viên vận hành trạm có thể dùng máy tính chứ không cần dùng tủ bảng (Control Panel) nữa. Và tín hiệu SCADA được đưa về Trung tâm Điều độ qua máy tính này. Và như thế người ta sẽ không dùng RTU nữa.. Đối với các trạm 110kV thì chưa được thống nhất dùng mô hình này nên phải dùng RTU để thu thập dữ liệu.
2. Bác nói: "Tôi xin nói qua hệ thống của họ là chỉ đặt 1 tủ RTU trong trạm để thu thập các tín hiệu rồi truyền về trung tâm điều độ, không có thiết kế chi tiết và chỉ dẫn cụ thể cách thực hiện". Người ta làm như thế là đúng rồi nhưng chưa đầy đủ và nhiệm vụ của bác (với vai trò đơn vị tư vấn) bác phải cụ thể hoá thành bản vẽ thi công chứ. Tôi nói như thế bới vì đối với thiết kế SCADA cái khó là sự kết nối giữa các thiết bị với nhau: giữa thiết bị điện và RTU, RTU với Trung tâm. Chính vì vậy người thiết kế cần phải hiểu rõ nhiều loại thiết bị như rơle bảo vệ, đồng hồ đo lường, transducer.... Ai có thể làm được như thế ngoài Bác tư vấn ra. Trong hệ thống tự động trạm nói chung cái khó nhất hiện nay, theo tôi biết, là sự phối hợp đồng bộ giưaqx các thiết bị từ thiết bị nhất thứ đến rơle bảo vệ, hệ thống tự động trạm, RTU, thiết bị thông tin, và cuối cùng là Trung tâm Điều độ.
3. "tại sao khi xây dựng thì trong trạm đã có tủ thiết bị thông tin RTU rồi, vậy mà không dặt thêm 02 máy tính để thu thập dữ liệu luôn rồi gửi lên điều độ của điện lực". Vì RTU hiện hữu không hổ trợ đầy đủ các tính năng để bác làm việc đó. Nếu làm như bác nói sẽ nổi lên các vấn đề lớn sau: một là rất khó phân cấp quyền điều khiển đối với các thiết bị. Một thiết bị có thể cùng một lúc được điều khiển bởi 2 người: 1 ở điều độ điện lực và 1 ở trung tâm điều độ miền, như thế là không cho phép. thứ hai là, bác phải tìm được 1 công cụ phần mềm (hoặc bác tự viết) để kết nối giữ máy tính và RTU để có thể giải mã những tín hiệu từ RTU qua 1 loại tín hiệu nào đó mà máy tính có thể hiểu được. Tôi được biết hiện nay ở VN chưa có phần mềm nào có thể làm được việc này. Nếu bác biết, ở đâu có vui lòng cho thichtamca này biết với vì tôi cũng đang quan tâm đến nó.
4. "Ai đọc được dữ liệu từ rơle số của Siemens, Schneider và từ côngtơ số của ABB, SEEN thông qua PLC thì coi như đã hoàn tất SCADA." Làm được như thế chưa thể gọi là hoàn tất SCADA được. Bác cứ suy nghĩ về điều này đi! Mai mốt khi bác đã biết nhiều nơi, ở VN, người ta làm được nhiều hơn thế nữa đối với SCADA trong HTĐ, thì bác sẽ biết là tôi nói đúng.
Thân chào!

Việt Nam hiện nay xài đủ thứ, từ ATS (SEL) đến ABB rồi VATECH (bị Siemens T&D mua rồi), MT T&D (Misubishi & Toshiba), AREVA và Siemens. Trong miền nam Siemens trúng nhiều trạm tích hợp lém mà.
Theo tui thì thèng nèo bi giờ không chịu hỗ trợ IEC61850 thì thèng đó sẽ chết sớm.

============================================================================================
Hi bác thichtamca, tớ là dân tin học và cũng không làm trong bộ phận RTU của hãng nhưng tớ sẽ thu thập thêm về tài
liệu RTU và sẽ post cho các bác xem, tớ làm về phần mềm cho EMS system (Supervisory Control chỉ là 1 phần của EMS) . Từ từ tớ sẽ post thêm bài về SCADA của hãng Siemens

Tùy theo nhà cung cấp SCADA system có thể chạy trên mainframe, hay server hay PC dùng Window và cũng tùy theo
số dữ liệu để process, thường thì những SCADA system khoảng dưới 150,000 points thì sài PC cho rẻ tiền, loại trung và loại lớn từ 200,000 points trở lên. Siemens có TG 8000 Scada chạy trên PC dùng Window NT, loại trung và lớn gọi là
Spectrum. Tớ không làm về TG 8000 nhưng có thấy demo vài lần, tớ làm cho Spectrum system và chạy trên IBM server,
hoặc SUN server hoặc COMPAQ server hoặc HP server dùng UNIX hay LINUX.
Spectrum SCADA system gồm có 2 phần : Supervisory Control và Data Acquisition để tránh chuyện làm việc quá tải của
system, nên Spectrum Scada dùng 1 servers cho Data Acquisition, và 2 server cho Supervisory Control. Supervisory
Control được chia ra làm 2 phần, processing và MMI (Man Machine Interface từ ngữ MMI có khoảng vài chục năm bây
giờ thì còn gọi là Graphic Servers).
- Data Acquisition server dùng để thu nhập những dữ kiện từ RTUs, sau đó nó sẽ so sánh nếu có sự thay đổi từ RTU
và dữ kiện có trong data base thì nó mới chuyển dữ kiện này tới Supervisory Control system. Như vậy sẽ tránh một
phần làm việc cho Supervisory Control. Siemens có 4 loại phần mền để làm chuyện này đó là RTDS (Realtime Data
Acquisition System), TCI (Telecontrol interface), CFE (Control Front End) và DAS (Data Acquisition System) tùy theo
protocol của RTUs và tùy theo khách hàng muốn dùng loại nào, riêng phần mền CFE có thể chạy trên Window NT,
Unix và Linux. Nhưng đa số khách hàng của Siemens không thích CFE chạy trên Window vì sợ hacker.
- Supervisory Control dùng 2 servers, 1 server gọi là ADM (admistration server) đế giữ dữ kiện database và bạn có thể
thay đổi database in realtime, 1 server gọi là COM (Communicator server) dùng để các phần mềm processing những
dữ kiện từ Data Acquisition gởi đến như là processing digital points, processing analog points, alarming, control (đóng
hay mở cầu giao), đánh giấu (Tagging) cầu giao đang tu sửa hay bị là bị hư hay là không được control (tùy theo mỗi
khách hàng gọi) , sau khi processing những dữ kiện thì nó sẽ chuyển tới MMIs.
- Man Machine Inteface servers, dùng cho người xử dụng xem những cơ cấu của mạch điện (xin lỗi tớ không rành tiếng
Việt về chuyên môn này) nói tóm tắt là display one-line diagram và để người xử dụng ra lệnh đến RTU (Network
Control). Một SCADA system có thể có nhiều MMIs servers.
Tất cả server trên nối với nhau bằng mạng LAN, và mỗi server đều có 1 server phụ dùng để thay thế server chính nếu
server chính bị trục trặc. Như vậy 1 RTU đều được nối tới 2 servers của Data Acquisition.
Ngoài những server trên, Siemens còn có 1 server nữa gọi là Web User Interface dùng để dữ những dữ kiện để người
dùng ngoài system (không có nối với LAN) có thể dùng Explore Interface hay NetScape để coi one-line diagram.
Nếu là system lớn thì Siemens dùng thêm 1 server nữa cho ICCP, server này chuyên để thâu nhập những dữ kiện qua
đường ICCP (TCP/IP) còn gọi là data link server.
Sau khi có Scada system thì họ sẽ gắn thêm một số phần mềm như là Load Forcast, Network Analyst, Load Shed
..v ..v ..v thì gọi làm EMS . Siemens có riêng 1 server dùng cho Network Applications gọi NA server.
Sau ngày Sept .11, Siemens có thêm 1 hệ thống nữa gọi là Multi-site, tức là có 2 hệ thống SCADA / EMS một cái là
chính và 1 cái là phụ (back up) chay song song với nhau và 2 hệ thống này đặt khác chỗ nhau để phòng khủng bố phá
hoại hay thiên tai thì hệ thống phụ (back up) có thể thay thế hệ thống chính .
thichtamca: vì lý do tài chính nên bên Tây Ban Nha họ mua 1 server gọi là CFE, nó cũng làm việc như là Data Acq. thôi
có nghĩa là CFE thâu nhập những dữ kiện từ RTU về rồi so sanh những dữ kiện này với data base ở CFE nếu có sự
thay đổi thì nó chuyển tới Data Acquisition server, và ở Data Acq. thì nó cũng làm chuyện tương đương như vậy, vì tiền
mua CFE rẻ hơn là 1 Data Acq. của Siemens.

thichtamca : tại sao họ không đặt 1 máy tính trong trạm đế thu thập những dữ liệu rồi gởi lên trung tâm, là vì nếu họ làm như vậy thì trong máy tính đó phải có phần mềm để điều khiển RTU nữa, thí dụ ở trên trung tâm họ muốn đóng cầu giao
thì họ ra lệnh và Data Acquistion sẽ truyền lệnh này tới RTU nếu 1 máy tính đặt ớ trạm thì nó phải hiểu được lệnh từ
trung tâm sau đó nó lại ra lệnh tới RTU vì lẽ đó mà Spain họ dùng CFE, CFE họ đặt ở trung tâm và nối nhiều RTU vào,
sau đó nhiều CFE họ nối vào Data Acquisition. Tôi đã làm nhiều system từ China, Taipei, Thailand, Spain, Venezuela,
và rất nhiều system ở Mỹ chỉ có Spain họ sài CFE vì tổng số RTU cho REE (RED ELÉCTRICA DE ESPA'A) là 650
RTU và có trên 1,000,000 points nhưng mà chỉ có khoảng dưới 60 CFE .