SG Gateway - IEC60870-5-104
Đặt vấn đề
Trước năm 2010, các thiết bị đầu cuối RTU (ví dụ RTU560 của ABB, XCELL của Microsol,...) đặt tại trạm biến áp (TBA) 110kV/220kV/500kV hoặc nhà máy điện ở Việt Nam nhằm phục vụ mục đích thu thập và truyền dữ liệu về hệ thống SCADA (Trung tâm Điều độ Điện lực -B41, Trung tâm điều khiển - TTĐK, hoặc Điều độ Miền A1, A2, A3) thông qua giao thức IEC60870-5-101 (IEC101) như Hình 1.
Loại RTU này sử dụng nguồn nuôi 48Vdc. Các tín hiệu điều khiển, giám sát được lấy từ các tiếp điểm phụ của rơle trung gian trong mạch điều khiển, giám sát DCL, DTĐ, MC, MBA, role bảo vệ (RLBV) tại TBA để đưa vào các card I/O của RTU. Các tín hiệu đo lường được lấy từ TU, TI đưa vào transducer và kết nối đến RTU thông qua cổng giao tiếp RS485 với giao thức truyền thông Modbus. Sau đó, RTU đưa ra các thông số như P, Q, F, OLTC, và CosƟ. Giải pháp kết nối này có ưu điểm là thu thập được các tín hiệu điều khiển, giám sát không phụ thuộc vào RLBV của các hãng sản xuất khác nhau. Tuy nhiên, nó có rất nhiều nhược điểm:
- Vào thời điểm hiện nay, khi mở rộng thêm ngăn lộ mới và RTU, người dùng sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào công nghệ của nhà sản xuất để nâng cấp lên giao thức IEC60870-5-104 (IEC104), IEC61850, mua license để tăng số lượng datapoints, bổ sung thêm card I/O và transducer.
- Lắp đặt quá nhiều thiết bị phụ trợ như: rơle trung gian, hàng kẹp, contact, cáp tín hiệu đấu nối (có số nhận dạng theo quy định gồm tên cáp, số sợi cáp phù hợp với bản vẽ của nhà cung cấp)… dẫn đến cần có không gian lớn để đi dây, làm cho độ tin cậy thấp, khó khăn cho quản lý vận hành, tốn nhiều thời gian và chi phí trong việc đấu nối, thí nghiệm; sai số đo lường lớn.
- Giải pháp này không khai thác được nhiều chức năng tại TTĐK như: truy cập, cài đặt thông số chỉnh định và đọc thông tin sự cố của RLBV từ xa (Remote), đọc từ xa các thông số đo lường từ công tơ hoặc RLBV.
Tuy nhiên, IEC101 vẫn còn có nhiều hạn chế trong việc thiết lập các kênh truyền thông vật lý và có băng thông hẹp. Do đó, IEC104 đã được đưa vào sử dụng để truyền dữ liệu qua mạng LAN, WAN với băng thông rộng, dựa trên nền tảng giao tiếp TCP/IP tại các TBA 110kV lắp mới như Huế 3, Nhơn Tân, Quảng Phú... Kết quả bước đầu của giải pháp đã mang lại nhiều ưu điểm trong việc triển khai cũng như khả năng ổn định cao trong các phương thức truyền dẫn.
Mô hình kết nối theo giao thức truyền thông theo IEC60870-5-101 (IEC101)
Mô hình dưới đây là phương thức truyền thông cơ bản của hệ thống SCADA của các trạm truyền tải được thực hiện trong dự án 4 thành phố. Tín hiệu truyền thông IEC101 từ RTU tại trạm kết nối với hệ thống SCADA của hai đường vật lý:
- Main line: Đường truyền thông chính sử dụng kết nối qua hạ tầng cáp quang với các thiết bị ghép kênh (PCM) và truyền dẫn (STM1, STM4).
- Backup line: Sử dụng phương thức truyền thông PSTN qua mạng điện thoại có dây của các nhà cung cấp dịch vụ.
Mô hình kết nối theo giao thức truyền thông theo IEC60870-5-104 (IEC104)
