1. Thực trạng hệ thống SCADA
Sau 07 năm đi vào vận hành (2009-2016), hệ thống SCADA/DMS của PCTTH đã phát triển lên 108 điểm nút, bao gồm 46 Recloser đường dây; 19 LBS; 11 trạm cắt và trạm trung gian; 19 trạm kios; 10 trạm truyền tải, 3 NM Thuỷ Điện. Các thao tác điều khiển xa trên hệ thống SCADA đã chiếm khoảng 35% thao tác trên lưới điện, giúp giảm nhân lực điều động, hạn chế thời gian mất điện, đồng thời cung cấp thông tin phục vụ công tác phân tích sự cố và vận hành lưới điện tối ưu.
Từ ngày 1/1/2016 Trung tâm điều khiển tại PCTTH được đưa vào vận hành, thực hiện việc theo dõi, giám sát điều khiển cho 5 TBA 110kV trên địa bàn và dự kiến cuối năm 2016, sẽ có 9 TBA 110kV không người trực được giám sát điều khiển xa từ Trung tâm. Với yêu cầu đó, khối lượng dữ liệu thu thập từ các TBA là rất lớn, việc tổng hợp thông số vận hành tập trung cho 9 TBA để thực hiện các báo cáo theo định kỳ sẽ rất khó khăn, ảnh hưởng đến chất lượng của công tác vận hành của TTĐK.
Hệ thống SCADA đòi hỏi yêu cầu bảo mật cao, toàn bộ hệ thống mạng được quy hoạch trong một mạng LAN riêng biệt. Cách duy nhất để có thể trích xuất cơ sở dữ liệu của hệ thống SCADA theo thời gian thực là sử dụng giao thức OPC (OLE for Process Control), là một loạt các tiêu chuẩn và thông số kĩ thuật về viễn thông công nghiệp. Vì vậy, cần lựa chọn sử dụng framework mở là OPC Framework 3.0 để tích hợp trong ứng dụng ODMS. Khi đó, hệ thống SCADA đóng vai trò là 01 OPC server và cho phép các OPC client kết nối để đọc/ghi dữ liệu, trong trường hợp này là ứng dụng ODMS.
2. Giải pháp xây dựng ứng dụng Tổng hợp thông số vận hành lưới điện ODMS
a. Thiết lập server và xây dựng CSDL
Giải pháp tận dụng máy tính hiện có của Phòng Điều Độ để cấu hình, cài đặt các thành phần cần thiết phục vụ cho giải pháp: NET framwork 4.5, IIS component, OPC 3.0 framework,... Sau đó, cài đặt và cấu hình SQL Server 2012 Express, là phiên bản miễn phí, đáp ứng tối thiểu yêu cầu của giải pháp.
Mô hình tổng quan của ứng dụng được thiết lập như sau:
Trong đó, cần lưu ý hai tác vụ quan trọng là đọc dữ liệu của hệ thống SCADA thông qua giao thức OPC và đọc/ghi dữ liệu từ CSDL và hiển thị kết quả trên website.
b. Phát triển tiện ích thu thập thông số thông vận hành
Tiện ích thu thập thông số vận hành và các tiện ích được phát triển trên .NET Framework 4.5 với ngôn ngữ lập trình C#, LINQ, sử dụng OPC Framework 3.0 để định kỳ đọc các thông số vận hành từ hệ thống SCADA.
Tiện ích có khả năng tự động lựa chọn server chính đang chạy (HOT) để định kì kết nối và tự động độc và thu thập các giá trị đo lường từ hệ thống SCADA dựa trên danh sách các thông số đã được người sử dụng khai báo quản lý.
Tiện ích cung cấp chế độ xử lý song song để khởi tạo đa luồng song song, nhằm tối ưu hóa tài nguyên máy tính và giảm tối đa thời gian thu thập thông số. Qua đó, hạn chế tối đa ảnh hưởng đến hiệu năng xử lý của hệ thống SCADA.
c. Phát triển website Báo cáo thông số vận hành ODMS
Website ODMS được phát triển trên .NET Framework 4.5, sử dụng mẫu kiến trúc ASP.NET MVC 5 với ngôn ngữ lập trình C#, Entiy Framework 6.0.
Website cung cấp giao diện hiển thị báo cáo chi tiết giá trị đo lường của các thông số vận hành theo TBA, ngăn lộ, thông số bất kì trong một khoảng thời gian nhất định (ngày, tuần, tháng hoặc tùy chọn).
Website cung cấp báo cáo nhanh công suất max của khung giờ cao điểm ngày và cao điểm tối với dữ liệu được thu thập từ hệ thống SCADA, cụ thể như sau: Mỗi ngày có hai khung giờ cao điểm. Khung giờ cao điểm sáng từ 9:00 – 12:00 và khung giờ cao điểm tối từ 18:00-21:00. Tại mỗi khung giờ cao điểm, ứng dụng ODMS lọc ra các thông số có loại thông số là công suất tác dụng. Sau đó, tính tổng giá trị của các thông số này. Cuối cùng, ứng dụng tính toán công suất cực đại bằng cách tìm giá trị lớn nhất theo từng giờ của các tổng giá trị này.
Website hỗ trợ trích xuất dữ liệu của các báo cáo ra định dạng file Excel.
Website hỗ trợ quản lý người dùng, cho phép phân quyền và chức năng cho các đối tượng khác nhau: Điều Độ Viên (B34), nhân viên vận hành (TTĐK), quản trị viên.
d. Phát triển đồ thị phụ tải
Đồ thị phụ tải lấy dữ liệu từ CSDL và hiển thị phụ tải được thu thập trên hệ thống SCADA dưới dạng đồ thị. Thông số phụ tải được tách làm ba nhóm: phụ tải nhóm các trạm 110kV của CPC, phụ tải nhóm các trạm 110kV của PC Thừa Thiên Huế và phụ tải toàn tỉnh Thừa Thiên Huế.
Đồ thị phụ tải được tùy biến giao diện để hiển thị tối ưu cho màn hình TV để giúp Điều Độ viên nhận định được tình hình phụ tải trong ngày, sớm dự đoán và phát hiện tình trạng quá tải, có biện pháp xử lý kịp thời.
3. Một số kết quả
Tính từ thời điểm TTĐK đi vào hoạt động (từ ngày 01/01/2016), sau 06 tháng triển khai thực tế, ứng dụng đã khai thác trên hạ tầng các thiết bị hiện có (server, hệ thống mạng), không đầu tư mua sắm mới, giúp tối ưu hóa chi phí. Qua đó, giúp Điều Độ viên nắm thông số vận hành của các thiết bị trên lưới phân phối một cách trực quan và đơn giản nhất. Đồng thời, cho phép nhân viên vận hành thu thập đầy đủ các thông số vận hành của các TBA 110kV thuộc TTĐK, trích xuất dữ liệu phục vụ công tác báo cáo cho các đơn vị liên quan (A3, CGC, B34), giảm thời gian và nhân lực để thu thập thông số vận hành và thực hiện các báo cáo theo quy định.
Việc xây dựng và triển khai thành công ứng dụng Tổng hợp thông số vận hành ODMS đã góp phần đáng kể chất lượng công tác vận hành, nâng cao năng suất lao động. Đây là một kết quả đáng ghi nhận và nên được quan tâm phát triển trong thời gian tới.
2. Giải pháp xây dựng ứng dụng Tổng hợp thông số vận hành lưới điện ODMS
a. Thiết lập server và xây dựng CSDL
Giải pháp tận dụng máy tính hiện có của Phòng Điều Độ để cấu hình, cài đặt các thành phần cần thiết phục vụ cho giải pháp: NET framwork 4.5, IIS component, OPC 3.0 framework,... Sau đó, cài đặt và cấu hình SQL Server 2012 Express, là phiên bản miễn phí, đáp ứng tối thiểu yêu cầu của giải pháp.
Mô hình tổng quan của ứng dụng được thiết lập như sau: