Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay, các thiết bị liên hợp có khoá liên động và điều khiển theo trình tự yêu cầu, đã được sử dụng trong nhiều trạm biến áp khác nhau tuỳ theo mức độ quan trọng của nó để ứng dụng tự động hoá. Những yêu cầu này có thể được thể hiện trong thuật toán logic và một phần của thuật toán này thích ứng tốt với máy tính và phần mềm kết hợp. Máy tính được dùng để điều khiển mạng lưới điện, ví dụ chúng được sử dụng để điều khiển trạm biến áp, sự tự động hoá chỉ mới bắt đầu từ đầu năm 1970. Ứng dụng đầu tiên trong lĩnh vực truyền tải điện năng là rất lớn, như là một quá trình tự nhiên của một xu hướng tập trung vào phòng điều khiển. Sự đầu tư vốn lớn vào những hệ thống đó và không sử dụng hệ thống cũ đã chứng minh được tầm quan trọng của kế hoạch đó. Khoảng 10 năm sau hoặc hơn, trước yêu cầu của thực tế và những thuận lợi trong sức mạnh tính toán và phần mềm đến ứng dụng của máy tính vào điều khiển tự động hoá trạm biến áp trên một diện rộng hơn nhiều. Vì vậy ngày nay, yêu cầu vận hành và theo dõi các thiết bị bảo vệ và điều khiển từ xa ngày càng trở nên cấp thiết nhằm giảm chi phí nhân công và giải quyết nhanh chóng các vấn đề phát sinh
Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm Mục lục 2.Chức cấu trúc( topology) mạng 2.1Các phần tử hệ thống : 2.2Các yêu cầu hệ thống: 3.Phần cứng thi hành .9 3.1.HMI - Topology sở: 3.2.RTU/ PLC - Topology sở: 10 3.3.Topology phân phối: .11 4.1 Giao thức truyền thông định dạng: .13 4.1.1Giao thức RS232: 14 4.1.2Giao thức RS485: 14 15 Kết nối chuỗi cánh hoa RS485 15 4.1.3Các giao thức IEC 870-5: 15 4.2.1Mơ hình ISO-7 lớp: .17 4.2.2 Giao thức UCA (Utility Comunications Architecture): 17 4.3Ngôn ngữ: 19 5Chức tự động trạm biến áp 20 21 Hình Cấu trúc phân cấp chung 21 6Hướng phát triển tương lai: 23 1.Giới thiệu hệ thống điều khiển tích hợp: 25 2.Qui mơ hệ thống điều khiển tích hợp trạm: 27 2.1Bộ xử lý chủ (trung tâm) trạm : 28 2.2Mạng cục trạm( LAN): .28 2.3Giao diện người- máy HMΙ: .29 2.4Các giao diện hệ thống liên lạc: 29 3.Chức 29 3.1Thu thập liệu .29 3.1.1Các liệu tương tự: .30 3.1.2Dữ liệu trạng thái: 30 3.1.3Thông tin trình tự kiện: 31 3.1.4Các liệu dạng sóng: 31 3.1.5Các thông tin cố& chất lượng điện .31 3.1.6Khả truy nhập vào thiết bị IED 31 3.2Điều khiển: .31 3.2.1Từ trung tâm điều độ: 31 3.2.2Từ phòng điều khiển trạm : 31 3.2.3Tại tủ điều khiển, bảo vệ ngăn lộ : 31 3.2.4Tại thiết bị: 32 3.3Đo lường giám sát: 33 SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang -1- Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm 3.4Lưu trữ, xử lý liệu: 34 3.5Xử lý tín hiệu cảnh báo: 34 5.Giao diện người sử dụng: 36 4.1 Màn hình hiển thị sơ đồ sợi trạm: 38 4.2 Màn hình hiển thị giá trị đo: 38 4.3 Màn hình cảnh báo: 38 4.4 Bảng báo hiệu cảnh báo: 39 4.5 Nhật ký trạm: 39 Thủ tục truyền tin giao diện truyền tin 39 5.1 Thiết bị IED thủ tục truyền tin .39 5.2 Giao diện EMS 40 5.3 Khả truy nhập từ xa qua modem: 40 1.Đặc điểm trạm biến áp nước ta nay: 42 Ứng dụng hệ thống điều khiển tích hợp: 42 2.1 Đối với trạm cũ: 42 2.2 Đối với trạm mới: 42 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm biến áp:42 3.1 Cấu hình hệ thống: 42 3.2 Thiết bị phần cứng: 43 3.2.1 Máy tính chủ (SYS500): .43 3.2.2 Máy tính lưu trữ liệu khứ: 43 3.2.3 Khối xử lý chính: 44 3.2.4 Các rơle: .46 3.3 Phần mềm: .47 3.3.1 Phần mềm giao diện người-máy: 47 3.3.2Phần mềm quản lý rơle: 57 3.3.3 Phần mềm cài đặt cho khối xử lý chính: 57 3.3.4 Phần mềm hiển thị báo cáo kiện 58 3.4 Đánh giá: 61 Sơ đồ trạm biến áp 110 kv: 71 Tổng quan hệ thống điều khiển giám sát trạm GIS hầm Hải Vân: 73 3.1 Sơ đồ hệ thống MicroSCADA: .73 3.2 Nguyên lý hệ thống MicroSCADA: 74 3.3Tổng quan hệ thống SCADA: 75 Mơ hình hệ thống điều khiển, giám sát thay đổi nấc phân áp máy biến áp: 79 4.1 Phần cứng: 79 4.1.1Vi điều khiển AT89C51: .79 4.1.2Max 232: 82 4.1.3 Sơ đồ khối thiết kế phần cứng: .83 4.2 Phần giao tiếp máy tính- card: 83 SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang -2- Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm 4.2.1 Giao diện máy tính: .83 Kết luận Tài liệu tham khảo Lời mở đầu Tự động hoá xu hướng phát triển tránh khỏi ngành kinh tế quốc dân, nhằm nâng cao suất, tiết kiệm chi phí tạo sản phẩm chất lượng cao cho xã hội có khả cạnh tranh mạnh mẽ thị trường Do đó, tự động hoá ngành mũi nhọn quan trọng phục vụ cho nghiệp cơng nghiệp hố, đại hoá đất nước Hiện nay, sử dụng điện nhu cầu tất yếu sống, cần phải nâng cấp hệ thống điện cũ với thiết bị bảo vệ điều khiển lạc hậu, thiếu đồng tồn tại, vận hành với độ tin cậy khơng cao Vì vậy, việc áp dụng cơng nghệ tự động hố trạm biến áp góp phần làm giảm thời gian điện phụ tải nhờ vào làm việc tin cậy thiết bị bảo vệ, khả chẩn đốn tình trạng làm việc thiết bị vận hành, giảm chi phí vận hành bảo dưỡng thiết bị, tích hợp thơng tin trạm toàn hệ thống Tuy nhiên, vốn đầu tư cho việc cải tạo nâng cấp hay xây dựng trạm tự động lớn, tất thiết bị phần cứng phần mềm phải mua công ty nước Như vậy, việc ứng dụng số thành tựu lĩnh vực tự động hoá trạm biến áp để giảm thiểu thời gian điện phụ tải giảm chi phí vận hành, bảo dưỡng thiết bị vấn đề xúc, Tổng công ty điện lực Việt Nam quan tâm Trong đồ án phân tích chức hệ thống điều khiển tích hợp trạm, đưa sơ đồ nguyên lý chung cho trạm điều khiển tích hợp, rút ưu điểm bật so với trạm cũ Trên sở đó, đưa mơ hình vận hành máy tính thực chức điều khiển, giám sát thay đổi nấc phân áp máy biến áp Đồ án hồn thành, bước đầu tìm hiểu, nghiên cứu, em chắn không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận dẫn thầy đóng góp phê bình bạn sinh viên Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn Lâm Tăng Đức anh Trung Tâm điều khiển hầm Hải Vân tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hồn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 01 tháng 06 năm 2006 SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang -3- Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm Sinh viên thực Nguyễn Nhật Ánh SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang -4- Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm CHƯƠNG TỔNG QUAN TỰ ĐỘNG HOÁ TRẠM BIẾN ÁP SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang -5- Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm Giới thiệu chung: Ngày nay, thiết bị liên hợp có khố liên động điều khiển theo trình tự yêu cầu, sử dụng nhiều trạm biến áp khác tuỳ theo mức độ quan trọng để ứng dụng tự động hố Những yêu cầu thể thuật tốn logic phần thuật tốn thích ứng tốt với máy tính phần mềm kết hợp Máy tính dùng để điều khiển mạng lưới điện, ví dụ chúng sử dụng để điều khiển trạm biến áp, tự động hoá đầu năm 1970 Ứng dụng lĩnh vực truyền tải điện lớn, trình tự nhiên xu hướng tập trung vào phòng điều khiển Sự đầu tư vốn lớn vào hệ thống khơng sử dụng hệ thống cũ chứng minh tầm quan trọng kế hoạch Khoảng 10 năm sau hơn, trước yêu cầu thực tế thuận lợi sức mạnh tính tốn phần mềm đến ứng dụng máy tính vào điều khiển tự động hố trạm biến áp diện rộng nhiều Vì ngày nay, yêu cầu vận hành theo dõi thiết bị bảo vệ điều khiển từ xa ngày trở nên cấp thiết nhằm giảm chi phí nhân cơng giải nhanh chóng vấn đề phát sinh Thống vận hành nhờ trình duyệt Bảo dưỡng từ xa, thu thập thơng tin bảo dưỡng Phân tích thời gian cố Quản trị sở liệu tích hợp Quản trị sơ đồ, tư liệu WAN (Intranet) Trảm biãún ạp Cổng thu thập Bộ điều khiển trạm Điều khiển theo dõi nhà trình duyệt Phân chia Thích ứng với nhiều phía Đơn giản hóa hệ thống Giảm chi phí LAN Bộ điều khiển thời gian Rồ le Váûn hnh v bo dỉåỵng SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang -6- Bộ theo dõi khí cụ điện RTU/P LC Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm Chức cấu trúc( topology) mạng Cấu trúc liên kết hệ thống điều khiển trạm kiểu cấu trúc ứng dụng hệ thống máy tính Chức hệ thống thiết bị hồn thiện chức bổ sung hệ thống điều khiển, lưu ý trạm cụ thể sử dụng phần chức Tất máy tính điều khiển hệ thống sử dụng hai cấu trúc liên kết sau : a) Tập trung b) Phân tán Và khái niệm loại nêu rõ hình Đây ví dụ việc tự động hố trạm sử dụng khái niệm tập trung, hạn chế cơng nghệ, vi xử lý kỹ thuật thông tin Control centre LAN IEDs Khèi Xö Lý ChÝnh Non- IEDs Máy dự phòng Máy tính chủ RƠLE Trạng thái vµo/ra, tÝn hiƯu SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang -7- Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm Ví dụ việc sử dụng cấu trúc phântrungIED's - vi xử lý a) Topology tập phối rơle - nối qua liên kết nối tiếp đa nhánh đến xử lý Bộ xử lý kết nối với HMI, đến hệ thống điều khiển giám sát từ xa SCADA Outstation Control centre Outstation Control centre Outstation Outstation Control centre Outstation Outstation b) Topology phân tán 2.1 Các phần tử hệ thống : Các phần tử hệ thống điều khiển trạm biến áp là: a)Các thiết bị điện thông minh (IED's): thực nhiều chức cụ thể mạch điện trạm Ví dụ phổ biến IED's vi xử lý dùng rơle bảo vệ, xử lý dùng để đo thiết bị, giao diện rơle điều khiển b) Bay Module ( điều khiển ): Thiết bị thường gồm tất phần mềm cần thiết cho điều khiển, khoá liên động vùng (đầu ra,…) trạm, đầu vào/ra (I/O) đến tất thiết bị dược yêu cầu cho việc đo lường, bảo vệ, điều khiển vùng I/O gồm có I/O số I/O tương tự (giao diện thiết bị đóng cắt máy cắt, dao cách ly) đường truyền thông tin (nối tiếp song song) đến IED's c) Giao diện người - máy( HMI) : Đây giao diện dùng để điều khiển giám sát thiết bị đóng, cắt, giám sát mạch đo lường d) Một nhiều bus truyền thông liên kết với thiết bị khác Ở trạm mới, tất phần tử hệ thống tự động hoá thường sử dụng bus giống nhau, nhiều hai bus, để thu hiệu cao Nơi mà hệ thống tự động hoá trạng bị thêm để trở thành trạm tại, cần thiết sử dụng SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang -8- Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm bus thông tin để liên lạc với thiết bị Như có vơ số bus thông tin phạm vi hệ thống tự động hoá e) Liên kết (link) đến hệ thống điều khiển giám sát SCADA Giao diện riêng phần máy tính HMI phần IED's Có lẽ khơng cung cấp đầy đủ, phần có ích cho việc tự động hố trạm, khả điều khiển, kiểm tra ý Nó sử dụng suốt q trình tiến hành việc phối hợp tự động lúc thao tác vùng tự động trạm điều khiển tay thiết bị điều khiển đa chức 2.2 Các yêu cầu hệ thống: Một trạm điều khiển tự động hố thường có đặc điểm sau: - Điều khiển tất phần tử thiết bị điện trạm từ phòng điều khiển trung tâm - Giám sát tất phần tử thiết bị điện trạm từ phòng điều khiển trung tâm - Giao diện đến hệ thống điều khiển SCADA - Điều khiển phần tử thiết bị điện vùng - Giám sát phần tử thiết bị điện vùng - Việc giám sát tất phần tử tự động trạm phối hợp với - Hệ thống quản lý liệu - Năng lực quản lý Hệ thống địi hỏi khả chịu cố, có nghĩa thiết bị đường dẫn thơng tin phải dự phịng Phạm vi chịu cố phụ thuộc vào mức độ quan trọng trạm Nhiều thiết bị nhiều trạm khác điều khiển từ vị trí gọi hệ thống điều khiển trung tâm Chắc chắn chức hỗ trợ phần mềm ứng dụng Tuy nhiên, lựa chọn việc hoàn thiện tất chức yêu cầu cho phần mềm ứng dụng riêng biệt Việc xây dựng khối chức phần mềm thiết kế, thêm vào chức cần thiết loại bỏ khối chức không cần thiết Điều thường xảy người điều khiển phát triển lưới điện Tính tương thích sở liệu mạng lưới liệu phải ý, bảo đảm truy cập liệu khứ Phần cứng thi hành 3.1 HMI - Topology sở: Công nghệ HMI phần mềm thiếu thiết kế hệ thống đo lường, điều khiển công nghiệp đặc biệt quan trọng mức độ tự động hóa hệ thống ngày cao Công nghệ HMI công nghệ giao tiếp chủ yếu dựa sở giao tiếp người (người điều hành) với hệ thống máy hay công cụ sử dụng (hệ thống điều khiển, PLC, CNC ) thơng qua đồ hình, đồ họa người can thiệp vào q trình (qua phím thao tác) Thơng qua HMI giúp người vận hành dễ dàng, thuận tiện công tác vận hành nhanh chóng xử SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang -9- Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm lí cố, giám sát, bảo dưỡng, theo dõi trình hoạt động thiết bị đầu cuối, trạm thao tác Để đánh giá chất lượng sử dụng sản phẩm công nghệ HMI, chuẩn ISO 9241 định thành phần sau: ∗ Tính hiệu quả, tính suất, tính thỏa mãn Tuy nhiên, để đưa sản phẩm HMI thích hợp, cần phải dựa nguyên lí chung cần phải nhận biết yêu cầu người sử dụng Trên sở phạm vi sử dụng qua nhiều năm phát triển công nghệ người ta phân chia mức ứng dụng sau: ∗ Giao diện HMI mức máy (machine level): Giao tiếp xây dựng cho ứng dụng chỗ giao tiếp trực tiếp bàn điều khiển thiết bị Hãng Siemens đưa công nghệ sau: + Cơng nghệ OP (Operator Panels): Đưa sản phẩm cho phép nối trực tiếp với PLC giúp giao tiếp với hệ thống máy qua hình phím thao tác + Cơng nghệ CP (Communication Processor): Sản phẩm công nghệ dạng module cho phép ghép nối dễ dàng với PLC nhằm tăng cường chức giao diện HMI cho PLC Công nghệ sử dụng CPU mạnh kết hợp với xử lý đồ họa có nhiệm vụ giao tiếp với PLC, tạo tín hiệu điều khiển hình màu thực số chức mở rộng khác giao tiếp truyền thông điều khiển máy in, nối ghép bàn phím + Cơng nghệ MP (Monitor Panel): Là thao tác hình cơng nghiệp MP lắp ghép nơi vận hành sản xuất, đảm nhận chức giao tiếp người vận hành với máy móc ∗ Giao diện mức máy cục bộ: + SIMATIC WIN CC: Hệ thống phần mềm chạy hệ điều hành Win 9X, Windows NT với nhiều chức mở cho phép truy cập nhiều người lúc + COROS LC-B: Cho phép xây dựng giao diện sở phần cứng phần mềm 3.2 RTU/ PLC - Topology sở: Topology nâng cao topology HMI Một vi xử lý - sở RTU/PLC sử dụng để dẫn phần mềm tự động hố, giải phóng máy tính HMI người điều khiển bổn phận Máy tính HMI có chức khơng thường dược sử dụng trạm, nhân viên giám sát sử dụng máy tính xách tay RTU/PLC nhằm mục đích thiết kế sử dụng nhiều chức vi xử lý Một số lượng lớn I/O điểm tương thích so với topology HMI, khả có máy chủ đa dạng với giao thức truyền thông IED kết nối với hệ thống điều khiển SCADA Bay Module không yêu cầu, phần mềm kết hợp cho khoá liên động điều khiển liên tục phần phần mềm RTU/PLC SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 10 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 76 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm • Hệ thống máy chủ SYS500: 1) Nhiệm vụ: + Hệ thống máy chủ SYS500 chạy - hệ điều hành Windows NT - phần mềm MicroSCADA + SYS500 bao gồm phần cứng phần mềm cần thiết cho trình truyền thong + Hệ thống máy chủ SYS500 xem máy tính chủ SYS500 SYS500 with integrated MMI 2)Thành phần: 2.1 Phần cứng: - xử lý Pentium 200 MHz - RAM 128 MB - Dùng lượng đĩa GB - thiết bị CD-ROM cần thiết cho trình cài đặt … 2.2 Phần mềm: - Windows NT 4.0 - hệ thống phần mềm - dụng cụ - phần mềm ứng dụng … Cấu trúc phần mềm chính: - phần mềm ứng dụng - phần mềm hệ thống - hệ điều hành Windows NT Hệ thống máy chủ SYS500: 3.1 Hệ thống bản: - Nhiệm vụ hệ thống thu thập toàn liệu lien quan từ khối trình qua khối truyền thong NET vào sở liệu SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 77 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm - Cơ sở liệu phản hồi hình ảnh thời gian thực q trình - Thơng tin thu thập phân bố đến giao diện MMI, hệ thống lưu trữ dự phịng, hệ thống tính tốn, hệ thống in hệ thống khác - Trong trường hợp, lệnh điều khiển ( đưa người điều khiển từ MMI, chức tự động hay hệ thống khác) đưa đến khối xử lý từ sở liệu 3.2 Phần mềm ứng dụng: Phần mềm ứng dụng bao gồm: + hình ảnh hộp thoại + sở liệu báo cáo + chương trình điều khiển + cấu hình tập tin… -Ứng dụng MicroSCADA cho người sử dụng gọi kỹ thuật ứng dụng - Kỹ thuật ứng dụng tạo nên từ thư viện ứng dụng tiêu chuẩn, LIB 500, hay từ chương trình viết ngơn ngữ SCIL • Thiết bị truyền thơng NET: Nhiệm vụ: + Nhiệm vụ thiết bị truyền thong NET truyền liệu từ thiết bị xử lý đến thiết bị giám sát, điều khiển ngược lại + Nó bao gồm giao thức sử dụng cho thiết bị truyền thong Thành phần: - Mạch truyền thông (DCP board) với xử lý phần mềm thiết bị truyền thông ( DCP-NET) + gọi thiết bị DCP-NET -Phần mềm thiết bị truyền thong( PC-NET) chạy Windows NT + gọi thiết bị PC-NET • MMI, giao diện người- máy: Nhiệm vụ: - Giao diện người-máy MicroSCADA bao gồm hình MicroSCADA lien kết đến mộ hệ thống - Thơng qua hình người điều khiển giám sát điều khiển đối tượng tận dụng liệu xử lý - loại hình Visual SCIL- hay X-monitor - hình chạy : + hình máy tính SYS500 + từ xa trạm chủ hay máy tính chủ qua mạng LAN + từ xa nhà hay trạm di động qua mạng điện thoại hay lien kết qua mạng GSM Thành phần MMI: - Màn hình: + độ phân giải yêu cầu tối thiểu 1024x768, xách tay 800x600 + chắn độ refresh cho man hình tối thiểu 70Hz + hình chuột phải thực cho hình VS - chế độ đồ hoạ tương thích tối thiểu 256 - bàn phím chuột SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 78 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm - hình VS-/X chạy từ xa hình X cục yêu cầu Hummingbird exceed( Windows NT) phiên 5.1.3 - tốc độ xử lý tối thiểu 90 MHz RAM 32 MB cho trạm chủ • Thiết bị xử lý: Nhiệm vụ: + truyền thông với thiết bị truyền thông NET khối thực + bảo vệ + điều khiển + đo lường… Thành phần: - liệu có liên quan Mơ hình hệ thống điều khiển, giám sát thay đổi nấc phân áp máy biến áp: Như ta biết tải máy biến áp luôn thay đổi Khi tải thay đổi, điện áp máy biến áp thay đổi theo Để trì điện áp ổn định, cần phải thiết kế đầu dây điều chỉnh điện áp để thay đổi số vòng dây cho thích hợp Các đầu dây điều chỉnh( hay cịn gọi đầu phân áp) thường đựơc bố trí cuộn cao áp than cuộn cao áp gồm nhiều vịng dây để điều chỉnh xác, mặt khác dịng điện lại nhỏ nên làm đối nối nhỏ, gọn Ở máy biến áp giảm áp, muốn tăng hay giảm điện áp cuộn hạ áp HA phải tăng ↑ hay giảm ↓ số vòng dây cuộn cao áp CA, máy biến áp tăng áp muốn tăng hay giảm điện áp cuộn cao áp phải tăng hay giảm số vòng than cuộn cao áp Việc điều chỉnh điện áp nói tiến hành tay máy biến áp cắt khỏi lưới điện- gọi điều chỉnh điện áp khơng kích thích( ĐKT) Muốn điều chỉnh tự động khơng cắt tải- gọi máy biến áp điều chỉnh điện áp tải( DDT) 4.1 Phần cứng: 4.1.1Vi điều khiển AT89C51: AT89C51 phiên 8051 có ROM chip nhớ Flash Phiên thích hợp cho ứng dụng nhanh nhớ Flash xoá vài giây Dĩ nhiên để dung AT89C51 cần phải có đốt ROM hỗ trợ nhớ Flash, song lại khơng cần xố ROM nhớ Flash xố đốt PROM AT89C51 có đặc trưng chuẩn sau: • 4KB nhớ ROM • 128 byte RAM • port xuất nhập( I/O port) 8-bit • định thời 16-bit • Mạch giao tiếp nối tiếp • Không gian nhớ chương trình (mã) ngồi 64K • Khơng gian nhớ liệu ngồi 64K • Bộ xử lý bit( thao tác bit riêng rẽ) • 210 vị trí nhớ định địa chỉ, vị trí 1bit SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 79 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tớch hp cho trm ã Nhõn/ chia às Sơ đồ chân AT89C51 thể hiện: • Chức chân: AT89C51 có tất 40 chân, có 32 chân dành cho cổng P0, P1, P2 P3, cổng có chân Các chân lại dành cho nguồn V CC , đất GND, chân dao động XTAL1 XTAL2, khởi động lại RST, cho phép chốt địa ALE, truy cập địa EA , cho phép cất chương trình PSEN - VCC : Chân số 40, cung cấp điện áp nguồn +5V cho chip - GND: Chân số 20 chân đất - XTAL1 XTAL2: AT89C51 có dao động chip cần có đồng hồ bên ngồi để kích hoạt Bộ dao động thạch anh thường nối tới chân vào XTAL1( chân 19) XTAL2( chân 18) - RST: khởi động lại( RESET) Đó chân vào, số 9, mức tích cực cao, bình thường mức thấp SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 80 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV - - - Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm EA : truy cập nhớ ngoài( External Access) chân vào, số 31 vỏ kiểu DIP Chân EA nối với nguồn VCC với đất GND khơng để hở PSEN : Tín hiệu cho phép nhớ chương trình PSEN (program store enable) tín hiệu xuất chân 29 Đây tín hiệu điều khiển cho phép ta truy xuất nhớ chương trình ngồi Chân thường nối với chân cho phép xuất OE ( output enable) EPROM( ROM) phép đọc byte lệnh ALE: chân 30, chân xuất tín hiệu cho phép chốt địa ALE( address latch enable) để giải đa hợp( demultiplexing) bus liệu bus địa Nhóm chân cổng vào, ra: o Cổng P0: cổng P0 có chân( từ chân 32 đến 39) Bình thường cổng Để vừa làm đầu ra, vừa làm đầu vào chân phải nối tới điện trở kéo 10KΩ bên ngồi Khi có điện trở nối tới cổng P0, để tạo thành cổng vào cần phải lập trình cách ghi tới tất bit cổng o Cổng P1: cổng P1 có chân( từ chân đến chân 8), sử dụng làm đầu vào Khác với cổng P0, cổng P1 không cần đến điện trở kéo có điện trở kéo bên Khi Reset, cổng P1 cấu hình làm cổng Để chuyển cổng P1 thành đầu vào cần lập trình cách ghi đến tất bit cổng o Cổng P2: cổng P2 có chân( chân 21 đến chân 28), sử dụng làm đầu vào Cũng giống cổng P1, cổng P2 khơng cần đến điện trở kéo có điện trở kéo bên Khi Reset, cổng P2 cấu hình làm cổng ra.Để chuyển cổng P2 thành đầu vào cần lập trình cách ghi đến tất bit cổng o Cổng P3: cổng P3 có chân( chân 10 đến chân 17), sử dụng làm đầu vào Cũng giống cổng P1, P2 cổng P3 không cần đến điện trở kéo có điện trở kéo bên Khi Reset, cổng P3 cấu hình làm cổng ra, nhiên khơng phải ứng dụng chủ yếu Cổng P3 có thêm chức quan trọng khác cung cấp số tín hiệu đặc biệt, chẳng hạn ngắt Bit P3.0 P3.1 dùng để thu phát liệu truyền thông nối tiếp Bit P3.2 P3.3 dành cho ngắt Bit P3.4 P3.5 dùng cho định thời 0& Bit P3.6 P3.7 dùng để ghi, đọc nhớ SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 81 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm 4.1.2Max 232: AT89C51 có hai chân dung chuyên cho truyền nhận liệu nối tiếp Hai chân RxD TxD phần cổng P3( P3.0 P3.1 tương ứng) P3.0 chân số 10 AT89C51, P3.1 chân số 11 Các chân tương thích với mức logic TTL Do cần có thêm điều khiển đường truyền để chúng tương thích với RS232 Bộ MAX232 chuyển đổi từ mức điện áp RS232 mức TTL ngược lại Một điểm mạnh khác chip MAX232 dùng điện áp nguồn +5V, với điện áp nguồn AT89C51 Tín hiệu mức cao( -12V chuẩn RS232) qua MAX232 cho mức cao( +5V chuẩn TTL) Tín hiệu mức thấp( +12V chuẩn RS232) qua MAX232 cho mức thấp( 0V chuẩn TTL) Tương tự theo hướng ngược lại Ngoài chân 1,2,3,4,5,6 cần phải nối tụ điện để MAX232 đủ khả tăng gấp đôi điện áp chuyển tín hiệu từ TTL sang RS232 MAX232 có hai điều khiển đường truyền nhận truyền liệu Các điều khiển đường truyền dùng cho TxD gọi T1 T2 Trong nhiều ứng dụng có cặp dùng Ví dụ T1 R1 dùng với cho trường hợp TxD RxD AT89C51, cịn cặp R2 T2 khơng dùng đến Để ý rằng, điều khiển T1 MAX232 có gán T1 IN T1OUT chân số 11 14 tương ứng Chân T1 IN phía TTL nối tới chân RxD vi điều khiển, cịn T1 OUT phía RS232 nối tới chân RxD đầu nối DB RS232 Bộ điều khiển đường truyền R1 có gán SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 82 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm R1IN R1OUT chân số 13 12 tương ứng Chân R1IN( chân số 13) phía RS232 nối tới chân TxD đầu nối DB RS232 chân R1OUT( chân số 12) phía TTL nối tới chân RxD vi điều khiển MAX232 cần có tụ điện giá trị từ đến 22µF Giá trị thường dùng 22µF 4.1.3 Sơ đồ khối thiết kế phần cứng: Sơ đồ khối thiết kế phần cứng thể hình: Máy Tính Max232 card AT89C51 thiết bị mạch động lực • Máy tính: hiển thị máy biến áp ngăn lộ Trên sơ đồ thực việc điều khiển giám sát việc gửi tín hiệu đến card điều khiển • Card điều khiển: nhận xử lý tín hiệu từ máy tính • Mạch động lực: nhận tín hiệu điều khiển cho nấc phân áp đèn Led tương ứng sang lên 4.2 Phần giao tiếp máy tính- card: 4.2.1 Giao diện máy tính: Trên hình máy tính vẽ sơ đồ máy biến áp Khi muốn thao tác ta click chuột vào thiết bị, lúc có xung gởi thực thao tác chuyển nấc phân áp, đồng thời thị nấc phân áp thiết bị hình thay đổi SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 83 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 84 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm 4.2.2 Chuơng trình: Option Explicit Dim tam1 As Integer Dim tam As Integer Dim data As Integer Dim bl As Integer Private Sub cmdClose_Click() Dim message, title As String Dim dialogType, response As Integer message = "ban chac chan la ban muon thoat khoi chuong trinh??" title = "thong bao" dialogType = + 32 response = MsgBox(message, dialogType, title) If response = Then End Unload frmForm1 Unload frmForm2 End If End Sub SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 85 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm Private Sub Form_Load() frmimage.Caption = Space(100) & "chuong trinh dieu khien thay doi nac phan ap may bien ap " End Sub Private Sub imgmay1_Click() frmForm1.Show End Sub Private Sub Timer1_Timer() frmimage.Caption = Right(frmimage.Caption, Len(frmimage.Caption) - 1) If frmimage.Caption = " " Then frmimage.Caption = Space(100) & "chuong trinh dieu khien va giam sat thay doi nac phan ap may bien ap " End If End Sub Private Sub cmdClose_Click() frmimage.Show End Sub Private Sub cmdOK_Click() frmForm2.Show End Sub Private Sub cmdClose_Click() Unload Me End Sub Private Sub Form_Load() tam = MSComm1.CommPort = 'DUNG COM MSComm1.Settings = "9600,n,8,1" 'SETTING COM MSComm1.OutBufferSize = MSComm1.PortOpen = True 'MO CONG COM MSComm1.RThreshold = MSComm1.InputLen = End Sub Private Sub hsbtang_Change() txt2.Text = CStr(hsbtang.Value) 'gia tri ban dau cho cuon End Sub Private Sub hsbtang_Scroll() txt2.Text = CStr(hsbtang.Value) End Sub SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 86 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm Private Sub txt2_Change() If txt2.Text = CStr(hsbtang.Value) Then Dim message, title As String Dim dialogType, response As Integer If (hsbtang.Value > tam) Then tam = hsbtang.Value message = "ban co chac chan la tang nac phan ap khong?" End If If (hsbtang.Value < tam) Then tam = hsbtang.Value message = "ban co chac chan la giam nac phan ap khong?" End If title = "thong bao" dialogType = + 32 response = MsgBox(message, dialogType, title) If response = Then data = txt2.Text MSComm1.Output = Chr(data) Else Unload Me End If End If End Sub Kết Luận Áp dụng cơng nghệ tự động hố trạm biến áp nước ta công việc cần thiết để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm thiệt hại điện, giảm chi phí vận hành, bảo dưỡng thiết bị, tạo tiền đề cho việc liên kết trạm thành hệ thống Đây lĩnh vực mẻ, đòi hỏi cần phải nghiên cứu ứng dụng việc lắp đặt lám vốn đầu tư giảm đến mức thấp có thể, đồng thời phải tạo thuận lợi cho công tác vận hành, sửa chửa sau Với nội dùng đề tài đưa đặc điểm chung nguyên lý hệ thống bảo vệ điều khiển tích hợp trạm biến áp, sở nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị thực yêu cầu điều khiển giám sát Mơ hình điều khiển thay đổi nấc phân áp máy biến áp phần hình dùng điều khiển máy biến áp máy tính SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 87 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm Mặc dù cố gắng tránh khỏi thiếu sót trình độ lực có hạn than Rất mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô tất bạn để em nhìn nhận vấn đề sâu Đà Nẵng ngày tháng năm 2006 Sinh viên thực Nguyễn Nhật Ánh Tài Liệu Tham Khảo Mạng Truyền Thơng Cơng Nghiệp_Hồng Minh Sơn Nhà xuất khoa học kỹ thuật _2001 Hệ Thống Điều Khiển Tích Hợp cho Trạm Biến Áp Tài Liệu Kỹ Thuật Số ICS03-04 Lập Trình Ghép Nối Máy Tính Trong Window_Ngơ Diên Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Kỹ thuật lập trình Visua Basic_Nguyễn Tiến,Ngơ Quốc Việt,Phạm Nguyễn Tuấn Kỳ Nhà xuất giáo dục Tạp chí tự động hố ngày số năm 2004,2005,2006 SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 88 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm Họ vi điều khiển 8051_Tống Văn On,Hoàng Đức Hải Nhà xuất Lao động- Xã hội Hà Nội_2001 Các trang Web: SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 89 - Đồ án tốt nghiệp biến áp110KV Nghiên cứu hệ thống điều khiển tích hợp cho trạm SVTH : Nguyễn Nhật Ánh- 01Đ2A Trang - 90 - ... vực tự động hoá trạm 4.1.1 Giao thức RS232: Giao thức RS232C cho phép truyền hai chiều tồn phần (full- duplex) hai thiết bị (có thể thu phát tín hiệu lúc) Đặc điểm kĩ thuật cho bảng 1.1 Phần cứng