Tự động hoá trạm biến áp dựa trên nền tảng giao thức IEC61850

IEC 61850 img2

1. Tự động hoá trạm biến áp là gì ?

Tự động hoá TBA (Substation Automation – SA) là hệ thống cho phép các chức năng về điện của trạm được giám sát, điều khiển phối hợp bởi các thiết bị phân tán lắp đặt trong trạm.

IEC 61850 img1

Hình 1: Các cấp điều khiển trong trạm biến áp

Các chức năng được thực hiện bởi hệ thống SA dựa trên cơ sở là các bộ xử lý tốc độ cao được biết đến như là RTU (Remote terminal units) hoặc các IED (Intelligent electronic devices). Xây dựng hệ thống SA sẽ quyết định mô hình thu thập, xử lý và trao đổi tín hiệu giữa các IED. Do đó vấn đề truyền thông giữa các IED và giữa các IED với trung tâm điều khiển rất quan trọng.

2. Sự ra đời của giao thức IEC 61850

Các giao thức phổ biến trước đây như Modbus, DNP3 và IEC60870-5 không có sự tương đồng hoàn toàn khi được cung cấp bởi các hãng khác nhau, đồng thời hạn chế về tốc độ xử lý nên việc xây dựng các ứng dụng tự động hoá trạm trên nền tảng các giao thức truyền thống khá khó khăn.

Trên nền tảng kiến trúc truyền thông đa dụng UCA 2.0, năm 2003 tổ chức kỹ thuật điện quốc tế IEC (International Electrotechnical Commission) đã phát hành phiên bản đầu tiên của tiêu chuẩn truyền thông IEC 61850.

IEC 61850 là tiêu chuẩn truyền thông quốc tế mới cho các ứng dụng tự động hoá trạm. Tiêu chuẩn này cho phép tích hợp tất cả các chức năng bảo vệ, điều khiển, đo lường và giám sát truyền thống của TBA, đồng thời nó có khả năng cung cấp các ứng dụng bảo vệ và điều khiển phân tán, chức năng liên động và giảm sát phức tạp. Với ưu điểm của chuẩn truyền thông TCP/IP, giao thức IEC 61850 có hiệu năng làm việc cao, xử lý thông tin đạt tốc độ 100Mbps và đơn giản trong việc thực hiện kết nối trên mạng LAN nội bộ.

3. Các tiêu chuẩn của giao thức IEC 61850

Hiện nay giao thức IEC 61850 có hai ấn bản: Edition 1, Edition 2. Với Edition 1, phạm vi ứng dụng của IEC 61850 là cho trạm biến áp, tuy nhiên khi sang phiên bản mở rộng Edition 2 thì IEC 61850 có phạm vi ứng dụng rộng hơn cho cả tự động hóa ngành điện.

Tiêu chuẩn IEC 61850 bao gồm 10 chủ đề chính. Để đảm bảo cho tất cả các ứng dụng về tự động hoá trạm hiện tại và tương lai đều có khả năng được hỗ trợ bởi tiêu chuẩn, IEC 61850 xây dựng mô hình dữ liệu trên cơ sở các mô hình đối tượng và thiết bị trong hệ thống, qua đó hệ thống được mô tả trên cơ sở tập hợp các quy tức trao đổi giữ liệu giữa các đối tượng trên một cơ chế truyền thông linh hoạt. Các chủ đề chính của tiêu chuẩn:

  • IEC61850-1: Giới thiệu và tổng quan về tiêu chuẩn.
  • IEC61850-2: Giải thích các thuật ngữ, từ viết tắt được dùng trong tiêu chuẩn.
  • IEC61850-3: Xác định rõ yêu cầu của hệ thống với sự nhấn mạnh yêu cầu về kết nối truyền
  • IEC61850-4: Xác định hệ thống và quản lý dự án đối với quá trình kỹ thuật. thông trong trạm.
  • IEC61850-5: Mô tả về thiết bị và các yêu cầu về chức năng để xác định những yêu cầu truyền thông giữa các dịch vụ trong trạm biến áp. Mục tiêu chính là đạt được sự tương thích cho tất cả kết nối giữa các IED.
  • IEC61850-6: Mô tả ngôn ngữ để cấu hình trạm, thông tin liên lạc liên quan đến cấu hình IED và thông số IED để cấu hình trạm.
  • IEC61850-7: Cấu trúc truyền thông cơ bản và thiết bị trung gian trong trạm biển áp.
  • IEC61850-8: Cách xác định các dữ liệu cần đáp ứng nhanh về thời gian để có thể trao đổi thông qua mạng cục bộ bằng các ánh xạ ACSI qua phương tiện MMS.
  • IEC61850-9. Những đặc điểm của dịch vụ SCSM.
  • IEC61850-10: Các thủ nghiệm để kiểm tra xác định thiết bị/ứng dụng cho tự động hóa trạm được theo tiêu chuẩn IEC 61850.

4. Ưu điểm của giao thức IEC61850

  • Tăng khả năng và tính linh hoạt của thiết bị, tăng khả năng tương đồng giữa các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau.
  • Giảm thời gian cho việc thiết lập và cấu hình thiết bị, hệ thống.
  • Giảm lỗi và can thiệp bằng tay
  • Tiêu chuẩn hóa mô hình thiết bị và đối tượng
  • Kỹ thuật truyền thông hiện đại dựa trên nền Ethernet, tốc độ cao tới 100Mbps.
  • Tiêu chuẩn hóa ngôn ngữ cấu hình.
  • Quy định việc đặt tên đối tượng.
  • Truyền thông theo cả phương dọc và phương ngang, đảm bảo yêu cầu cho các chức năng bảo vệ, liên động cần tốc độ cao.

Trên đây là bài viết về giới thiệu về giao thức IEC61850, các ưu điểm và lịch sử ra đời của giao thức. Cảm ơn Quý bạn đọc đã theo dõi.

Quý khách hàng có nhu cầu về sản phẩm tự động hoá trạm biến áp, cấu hình SCADA, cấu hình truyền thông vui lòng liên hệ.

Xem thêm