Đây là trang bị không thể thiếu tại các nhà máy thủy điện. Đây là một hệ thống điều khiển phân tán – DCS (Distributed Control System) có vai trò điều khiển, giám sát tại chỗ.

Đặc điểm của hệ thống

DCS tích hợp toàn bộ thông tin từ thiết bị điện, thiết bị công nghệ, trạm biến áp đầu ra năng lượng, hệ thống phụ trợ của nhà máy. Hệ thống được thiết kế đóng bằng phương thức trao đổi, truyền dữ liệu riêng biệt của nhà sản xuất.

Cấu trúc hệ thống

Cấu trúc của hệ thống điều khiển phân tán DCS được sử dụng tại nhà máy thủy điện gồm nhiều trang bị. Đó là máy tính server, máy tính vận hành, máy tính kỹ thuật, máy in, bộ PLC, màn hình HMI.

Máy tính server chứa toàn bộ cơ sở dữ liệu của hệ thống. Tại các nhà máy lớn, máy chủ được trang bị chế độ dự phòng redundant server để đảm bảo yêu cầu cao về độ an toàn.

Các máy tính vận hành thường có số lượng tùy thuộc nhu cầu và quy mô của nhà máy. Thiết bị này hỗ trợ tối ưu cho người vận hành tiến hành công tác giám sát và điều khiển hoạt động từ xa. Lệnh remote control có thể tiến hành với từng hệ thống hoặc toàn bộ nhà máy.

Máy tính kỹ thuật có thể kết hợp vào máy chủ hoặc dùng laptop riêng có cài đặt phần mềm và kết nối với hệ thống điều khiển. Thiết bị giúp bảo trì hệ thống điều khiển một cách hiệu quả.

Các bộ PLC có vai trò nhận tín hiệu, xử lý và đưa lệnh điều khiển đến tất cả các thiết bị trong nhà máy. Trang bị PLC gồm bộ điều khiển(CPU) ở dạng đơn hoặc dự phòng và module vào ra(I/O) loại phân tán hay tập trung.

Màn hình HMI giúp người vận hành giám sát các thiết bị để đưa lệnh điều khiển tại chỗ. Ngoài ra, toàn bộ thiết bị của hệ thống được đồng bộ hóa nhờ hệ thống thời gian thức kết nối GPS và máy in sự cố.

Hệ thống điều khiển của máy chủ tại nhà máy thủy điện

Cách vận hành

Mỗi nhóm nhà máy thủy điện với quy mô khác nhau sẽ sử dụng hệ thống điều khiển DCS riêng. Nhà máy công suất lớn hơn 100MW nên sử dụng hệ DCS mạnh mẽ là 800xA 5.1(hãng ABB) hay Foxboro A2 9.5(hãng Invensys). 

Những nhà máy có công suất vừa và nhỏ ở mức 3MW tới 30MW thích hợp dùng hệ thống điều khiển SCADA + PLC gọn nhẹ, linh hoạt. Chẳng hạn như WinCC 7.2 (hãng Siemens) hay Vijeo Citect (hãng Schneider).

Khi đưa vào vận hành, hệ thống điều khiển máy chủ của nhà máy thủy điện vừa và nhỏ cần kết nối với hệ thống SCADA. Điều này giúp đảm bảo yêu cầu về dữ liệu, thông tin  đáp ứng công tác giám sát, quản lý, kinh doanh điện.

Việc kết nối với hệ thống SCADA có thể gặp khó khăn do hệ thống DCS thiết kế đóng. Tuy nhiên, theo Quyết định 37 của Bộ Công Thương, yêu cầu kết nối bắt buộc phải thực hiện đối với nhà máy điện. Việc này nhằm đảm bảo lưu trữ dữ liệu, đo đếm điện năng để tính toán lượng phát thải CDM.

Kết nối hệ thống SCADA với DCS để quản lý và giám sát tại nhà máy thủy điện