Hệ thống SCADA cho RMU – Các yêu cầu kỹ thuật

Hệ thống SCADA cho RMU – Các yêu cầu kỹ thuật

Trong bối cảnh tự động hóa lưới điện ngày càng phát triển, việc tích hợp hệ thống SCADA vào các thiết bị trung thế như tủ RMU đóng vai trò then chốt trong việc giám sát, điều khiển và nâng cao độ tin cậy vận hành. Bài viết hệ thống SCADA cho RMU – Các yêu cầu kỹ thuật sẽ giúp bạn nắm rõ các tiêu chuẩn áp dụng, yêu cầu phần cứng, cấu hình thiết bị RTU, các tín hiệu SCADA cần thiết cũng như những tiêu chí thử nghiệm – từ đó hỗ trợ quá trình thiết kế và triển khai hiệu quả hệ thống SCADA trong thực tế.

Cần tư vấn và báo giá tủ RMU thương hiệu Schneider, ABB, Siemens, Eaton Cooper, Trường Giang,… hay các dòng tủ trung thế RMU 1 ngăn, 2 ngăn, 3 ngăn, 4 ngăn, 5 ngăn, liên hệ chúng tôi theo thông tin bên dưới:

Đối tượng áp dụng và phạm vi triển khai

Hệ thống SCADA trong bài viết này được thiết kế dành riêng cho tủ RMU 24kV, áp dụng trong các dự án điện trung thế có yêu cầu điều khiển và giám sát từ xa, đảm bảo đồng bộ với hệ thống điều độ điện lực khu vực.

Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế áp dụng

Các tiêu chuẩn áp dụng không chỉ giúp đảm bảo tính tương thích và an toàn cho hệ thống SCADA mà còn giúp việc phê duyệt thiết kế và nghiệm thu công trình thuận lợi hơn.

Tiêu chuẩn	Nội dung áp dụng
IEC 60870-5-104	Giao thức SCADA sử dụng trong truyền thông TCP/IP giữa RTU và Trung tâm Điều độ.
IEC 60870-5-103	Giao tiếp giữa RTU và các thiết bị rơle bảo vệ, đo lường trung thế.
IEC 61850	Chuẩn truyền thông hiện đại cho trạm biến áp thông minh (Smart Substation).
IEC 60255-5	Kiểm tra cách điện và xung điện áp (Dielectric test) cho RTU và thiết bị điều khiển.
IEC 60255-27	Tiêu chuẩn an toàn thiết bị bảo vệ và điều khiển điện.
IEC 61000-4-x	Nhóm tiêu chuẩn EMC kiểm tra khả năng miễn nhiễm với xung sét, nhiễu công nghiệp.
IEC 60068-2-x	Thử nghiệm rung, sốc, nhiệt độ cao/thấp, độ ẩm trong môi trường lắp đặt.

Lưu ý: Các tiêu chuẩn trên thường được yêu cầu trong hồ sơ mời thầu của EVN, PECC, hoặc tư vấn thiết kế hạ tầng điện trung thế.

Cấu hình phần cứng và yêu cầu lắp đặt

Cấu trúc tủ RMU tích hợp SCADA

Ngăn máy cắt (circuit breaker compartment):

• Được lắp mô tơ đóng/cắt từ xa, cảm biến dòng/áp.
• Trang bị tiếp điểm trạng thái, chỉ báo sự cố, thiết bị đóng cắt SF6 hoặc chân không.

Ngăn dao cắt tải / dao phân đoạn:

• Lắp mô tơ quay tay tự động hoặc thủy lực.
• Tích hợp tiếp điểm trạng thái ON/OFF, cảm biến phát hiện sự cố.

Ngăn cầu chì (fuse switch) hoặc ngăn đấu nối: Không điều khiển từ xa nhưng vẫn trang bị chỉ báo sự cố, giám sát điện áp.

Ngăn thiết bị SCADA: Đặt bộ RTU, bộ sạc, ắc quy, modem truyền thông (3G/4G/Router), thiết bị chống sét lan truyền.

Bố trí hệ thống tủ SCADA

Hạng mục	Cấu hình
Nguồn cấp RTU	DC 24/48V từ bộ sạc – ắc quy riêng, tách biệt với mạch điều khiển chính.
Bộ sạc – ắc quy	1 bộ/1 cụm tủ, cho phép tối thiểu 10 lần đóng/cắt thiết bị khi mất nguồn lưới.
Cáp truyền thông	RS485 hoặc cáp Ethernet shielded kéo từ từng ngăn về RTU.
Vị trí RTU	Bên trong ngăn riêng (tủ ngoài trời) hoặc trong tủ viễn thông (trong nhà).
Thiết bị bảo vệ	Aptomat DC, chống sét lan truyền (SPD), lọc nhiễu nguồn.

Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị RTU

Yêu cầu phần cứng RTU

CPU & bộ nhớ:

• Vi xử lý công nghiệp đa lõi, bộ nhớ flash ≥ 16MB, RAM ≥ 32MB.
• Dung lượng lưu trữ sự kiện ít nhất 1000 bản ghi.

I/O:

• DI (Digital Input): ≥ 16 kênh (trạng thái đóng/cắt, sự cố…).
• DO (Digital Output): ≥ 8 kênh (lệnh điều khiển).
• AI (Analog Input): nếu giám sát dòng/áp analog – cần thêm mô-đun mở rộng.

Giao tiếp:

• RS232/485: 2–4 cổng.
• Ethernet: 2 cổng (một uplink, một dự phòng hoặc SCADA phụ).
• USB: 1 cổng dùng cấu hình hoặc log dữ liệu.

Tính năng và phần mềm RTU

Phần mềm lập trình PLC:

• Cho phép cấu hình logic bảo vệ đơn giản, liên động điều khiển (interlock).
• Miễn phí bản quyền và hỗ trợ kỹ thuật đầy đủ.

Cấu hình điều khiển linh hoạt:

• Tự động reset relay lockout, chống thao tác lặp lại (anti-bounce).
• Tự động chuyển trạng thái Local/Remote.

Web interface: Giám sát trạng thái hoạt động, địa chỉ IP, log sự kiện, tải firmware từ xa.

Thiết bị chỉ báo sự cố (Fault Indicator)

Chức năng cơ bản:

Phát hiện ngắn mạch pha-pha, pha đất dựa trên dòng đỉnh và dòng thứ tự không.

Cài đặt ngưỡng ngắn mạch: 100–1000A.

Cài đặt ngưỡng chạm đất: 5–100A.

Độ chính xác phát hiện > 95%, sai số thời gian phát hiện < 1 giây.

Tính năng nâng cao:

Tính năng	Mô tả
Tích hợp giao thức truyền thông	Modbus RTU/TCP, IEC 103 hoặc IEC 61850.
Tự động reset	Sau 1h – 24h hoặc theo lệnh từ RTU.
LED chỉ thị	Phân biệt trạng thái bình thường, lỗi chạm đất, lỗi ngắn mạch.
Chống rung – độ bền	Hoạt động ổn định trong tủ ngoài trời, chịu nhiệt độ -25°C đến +70°C.
Sai số dòng điện phát hiện	<5% so với thực tế.

Thử nghiệm và chứng nhận

Thử nghiệm RTU:

Cách điện: IEC 60255-5.

Điện từ: IEC 61000-4.

Môi trường: IEC 60068-2.

An toàn sản phẩm: IEC 60255-27.

Chứng nhận giao thức: RTU phải có giấy chứng nhận tương thích IEC 60870-5-104.

Danh sách tín hiệu SCADA cần thu thập và điều khiển

Để đảm bảo hệ thống SCADA hoạt động đầy đủ chức năng giám sát và điều khiển từ xa, cần thiết lập một danh sách tín hiệu chi tiết theo từng ngăn tủ, từng chức năng cụ thể.

Tín hiệu thu thập từ tủ RMU – Tín hiệu chung

Đây là các tín hiệu phục vụ cho việc giám sát toàn bộ tình trạng hoạt động và an toàn của cả tủ RMU:

Trạng thái cửa tủ: Phát hiện khi cửa tủ RMU bị mở bất thường (cửa tủ chính, cửa ngăn thấp áp, ngăn ắc quy).

Cảnh báo mất nguồn AC: Thông báo khi mất nguồn lưới cấp cho bộ sạc, đảm bảo vận hành trong điều kiện bất thường.

Tín hiệu lỗi bộ sạc – ắc quy: Giám sát tình trạng hư hỏng sạc, sụt áp ắc quy, hoặc lỗi sạc dòng thấp.

Trạng thái khóa Local/Remote: Giám sát chế độ vận hành, chống thao tác điều khiển từ xa nếu đang ở chế độ Local.

Tín hiệu can thiệp cưỡng bức (Override): Báo về khi có thao tác khẩn cấp tại chỗ làm mất quyền điều khiển SCADA.

Tín hiệu của từng ngăn có điều khiển từ xa (ngăn máy cắt, dao tải có motor)

Đối với các ngăn có khả năng đóng cắt từ xa, cần thu thập và điều khiển một nhóm tín hiệu sau:

Tín hiệu giám sát (Digital Input):

• Trạng thái dao đóng/cắt: Biết được trạng thái hiện tại của dao (ON – OFF).
• Trạng thái dao tiếp địa: Giúp đảm bảo an toàn khi thực hiện thao tác, tránh đóng dao khi tiếp địa đang bật.
• Báo dòng sự cố (pickup): Tín hiệu từ chỉ báo sự cố hoặc từ cảm biến dòng cho biết có sự kiện ngắn mạch hoặc chạm đất.
• Mất áp / mất pha: Tín hiệu mất điện từng pha (L1, L2, L3) được giám sát để xử lý tình huống mất cân bằng tải hoặc lỗi nguồn.
• Áp suất khí SF6 thấp (nếu có): Cảnh báo khi khí cách điện không đủ áp suất yêu cầu, ảnh hưởng đến khả năng cắt.

Tín hiệu điều khiển (Digital Output):

• Lệnh đóng dao tải: Cho phép điều khiển đóng điện từ xa.
• Lệnh cắt dao tải: Tương tự như trên, điều khiển ngắt mạch điện từ trung tâm.
• Lệnh đóng/cắt dao tiếp địa (nếu motor hóa): Đảm bảo thao tác an toàn, thường dùng khi bảo trì.
• Lệnh reset chỉ báo sự cố: Sau khi xử lý sự cố, cần tín hiệu điều khiển để reset các chỉ thị.
• Lệnh reset relay bảo vệ: Xóa tín hiệu cảnh báo hoặc khởi động lại các relay đã lockout.

Tín hiệu tương tự (Analog Input – nếu có):

• Dòng điện 3 pha (Ia, Ib, Ic): Đo đạc liên tục để giám sát tải.
• Điện áp 3 pha (Ua, Ub, Uc): Giám sát chất lượng điện áp của lưới.
• Công suất P/Q, hệ số công suất (cosφ): Cần cho việc tính toán phụ tải, phát hiện bất thường.

Tín hiệu của ngăn không điều khiển từ xa (dao phụ tải thủ công)

Đối với những ngăn không có motor điều khiển, SCADA vẫn cần giám sát các tín hiệu cơ bản:

• Trạng thái đóng/mở dao: Mặc dù thao tác bằng tay, nhưng trạng thái vẫn được truyền về trung tâm để theo dõi.
• Trạng thái chỉ báo sự cố (Fault Indicator): Phát hiện ngắn mạch hoặc chạm đất trên nhánh, cực kỳ quan trọng khi cần xác định vị trí sự cố để khoanh vùng cách ly.
• Tín hiệu reset chỉ báo sự cố: Trong trường hợp bộ chỉ báo có khả năng reset từ xa (qua RTU).
• Giám sát áp suất khí SF6 (nếu ngăn có thiết bị SF6): Truyền cảnh báo khi áp suất giảm dưới ngưỡng an toàn.

Hệ thống SCADA cho RMU không chỉ cần đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt mà còn cần đảm bảo khả năng mở rộng, bảo mật và vận hành ổn định. Việc tuân thủ các yêu cầu nêu trên là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả trong vận hành, giám sát và điều khiển lưới điện trung thế hiện đại.

Cần hỗ trợ tư vấn và báo giá tủ RMU hay các sản phẩm thuộc dòng lưới điện thông minh – SCADA, liên hệ chúng tôi qua thông tin bên dưới để được hỗ trợ tốt nhất: