Vận hành và đưa ra quyết định nhanh hơn tại trung tâm phân phối điện (DOC) với giải pháp của Elipse
Elipse Power và Elipse Plant Manager là các công cụ chính hỗ trợ một trong những công ty phân phối điện lớn nhất Brazil đáp ứng nhu cầu của 6 triệu khách hàng ở São Paulo một cách nhanh chóng, an toàn và hiệu quả.
Nhu cầu
Elektro có trụ sở tại Campinas, bang São Paulo, là một trong những công ty phân phối điện lớn nhất với hơn 6 triệu khách hàng trên khắp 2 bang (228 đô thị ở São Paulo và 5 đô thị ở Mato Grosso do Sul). Luôn hướng tới việc cung cấp điện an toàn, tiết kiệm năng lượng, công ty đã lựa chọn các giải pháp của Elipse Software từ những năm 1990.
Việc nâng cấp hệ thống từ Elipse E3 sang Elipse Power đã hiện đại hóa hệ thống phân phối tự động của Elektro và các hệ thống truyền tải điện cho phép công ty phát triển mô hình điện ứng dụng và chuẩn hóa cấu trúc dữ liệu. Điều này giúp tăng cường tính bảo mật trong quá trình hoạt động và tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo trì hệ thống, cho phép bổ sung thêm các module thông minh và OTS (Operator Training System), cũng như thêm các ứng dụng hệ thống lưới điện (GIS/OMS).
Giải pháp
Cấu trúc của hệ thống
Hệ thống của Elektro bao gồm sáu máy chủ. Máy đầu tiên giữ vai trò là một máy chủ Front-End kết nối với các trạm và ứng dụng Elipse Power (cmpscada02), và cũng là máy chủ sao lưu (cmpscada01). Máy chủ thứ hai có nhiệm vụ kết nối với các thiết bị đóng lặp lại (recloser).
Máy chủ thứ ba được nối với các bộ điều khiển, các switch cảm biến và thiết bị mạng dự phòng. Máy chủ thứ tư có vai trò xác nhận. Máy chủ thứ năm làm nhiệm vụ triển khai. Máy chủ thứ sáu - máy chủ cuối cùng kết nối với Elipse Plant Manager có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu sử dụng cho việc phân tích bằng cách tổng hợp các chỉ số phát sinh, cũng như các báo cáo từ các khu vực công ty quản lý trong thời gian dài.
Vận hành và bảo trìTại trung tâm vận hành phân phối (DOC - Distribution Operational Center) của công ty, các nhà điều hành có thể ra lệnh điều khiển và giám sát từ xa tất cả các trạm điện, thiết bị phân phối và hệ thống trạm truyền tải (thuộc hệ thống truyền tải tích hợp của Elektro - EITS)
Liên lạc giữa DOC và các thiết bị được thực hiện qua vệ tinh và GPRS, phần lớn là thông qua giao thức DNP 3.0. Dữ liệu này cũng đồng thời được gửi đến người điều hành hệ thống điện quốc gia (Electrical System National Operator - ESNO) thông qua giao thức ICCP.
Trung tâm điều hành phân phối điện Elektro
Mạng lưới phân phối của Elektro có thể được vận hành và giám sát thông qua các màn hình tùy chỉnh. Mỗi trạm điện hoặc thiết bị trường được quy định chịu trách nhiệm trong hoạt động của một trạm vận hành nhất định, nó chỉ xử lý các cảnh báo và các sự cố liên quan đến trạm điện hay hệ thống thiết bị của mình. Quá trình quy định này rất linh hoạt và có thể thay đổi tùy theo số lượng người vận hành trong hệ thống hay trong các tình huống khẩn cấp.
Màn hình khởi động của ứng dụng:
Khu vực trong bang São Paulo sử dụng dịch vụ của Elektro
Phần mềm hoạt động ở các Domain, bao gồm cấu hình cơ sở dữ liệu khác nhau được thực hiện trên máy chủ, trong một môi trường riêng biệt. Vài quá trình có thể được thực hiện trong cùng một domain, các quá trình có thể được bổ sung thêm, loại bỏ bớt đi hoặc sửa đổi trong thời gian hoạt động mà không làm ảnh hưởng đến domain của chúng.
Với Elektro, điều này có nghĩa mỗi trạm điện là một đối tượng độc lập trong trạm vận hành cục bộ (trong trường hợp khẩn cấp) và trong trung tâm điều khiển giúp tiết kiệm thời gian thiết kế và thời gian vận hành, không giống như các hệ thống SCADA khác, mỗi công việc chỉ được thực hiện một lần cho cả hai hệ thống.
Sơ đồ 1 sợi của trạm Guarujá
Quản lý thông tin
Để tập hợp, chuẩn hóa và quản lý tốt hơn số lượng lớn dữ liệu khác nhau được thu thập bởi hệ thống phân phối năng lượng, Elecktro đã lựa chọn bổ sung thêm nền tảng quản lý thông tin thời gian thực của Elipse Software cho giải pháp trong hệ thống giám sát điều khiển.
Elipse Plant Manager cho phép đội ngũ bảo trì, trước - trong và sau khi thao tác điều khiển - vận hành hệ thống, thiết bị giám sát, đánh giá và quản lý nhanh chóng và trong phạm vi này quá trình phân phối và các trạng thái của hệ thống tự động hóa thông qua việc phân tích thông tin hoạt động.
Ví dụ, với chức năng báo cáo thể hiện giao diện tương tác của EPM, vận hành viên hoàn toàn có thể chủ động phân tích lượng tải tiêu thụ trên các ngăn lộ vào bất kỳ thời điểm nào, do đó có thể cho phép phát hiện các điểm quá tải kịp thời. Và dựa trên các thông tin này, vận hành viên có thể chuyển tải giữa các ngăn lộ để có thể phân phối hợp lý hơn trên hệ.
Nền tảng đồng thời cho phép nhà vận hành giám sát khoảng thời gian các bộ chuyển mạch không hoạt động để xác định bộ chuyển mạch nào cần được bảo trì.Thông qua các kết quả xác nhận, EPM là hệ thống phù hợp cho phép người dùng từ tất cả các cấp độ của quá trình (vận hành, bảo trì, quản lý và giám sát) truy cập vào dữ liệu quá khứ.
Báo cáo phụ tải các feeder ngày 16 tháng 04 năm 2014
Bản báo cáo các thiết bị đóng cắt không hoạt động
Lợi ích
Theo Karyna Cardoso, người chịu trách nhiệm hệ thống tại Elektro, DOC của công ty đã đạt được những lợi ích to lớn với quá trình vận hành từ khi sử dụng Elipse Power, nhờ dễ dàng mở rộng nền tảng, cho phép bổ sung các tính năng mới khi hệ thống cần
Bà Cardoso đã ca ngợi những khía cạnh này của phần mềm, ví chúng như là công cụ trong việc xây dựng cấu trúc EPM và phần mềm này có khả năng đưa ra những báo cáo xúc tiến quá trình ra quyết định.
Những lợi ích quan trọng khác mà Elipse Software mang lại cho Elektro:
Tiết kiệm chi phí vận hành;
Tiết kiệm chi phí nhân lực cho quá trình bảo trì và mở rộng hệ thống;
Các giải pháp của Elipse có thể liên kết rộng rãi và dễ dàng với những thiết bị khác;Cho phép điều khiển toàn bộ lưới phân phối từ xa
Chi phí bảo trì thấp;
Tăng cường sự an toàn khi vận hành;
Các lệnh và tiêu chuẩn đo lường được chuẩn hóa;
Các dữ liệu cũ được tập hợp đầy đủ theo một cách thức chuẩn;
Một giải pháp duy nhất cho việc thu thập và quản lý dữ liệu từ toàn bộ mạng lưới phân phối;
Thông tin tham chiếu chéo hỗ trợ phân tích trong tương lai.
Thông tin kỹ thuật
Khách hàng: Elektro
Sản phẩm sử dụng: Elipse Power and Elipse Plant Manager
Hệ điều hành: Windows Server 2008R264 bits
Số lượng sản phẩm: 6ElipsePower and1ElipsePower Manager
Số điểm dữ liệu: 411,174
Số lượng Driver: Hơn 4000 (DNP 3.0,ICCP, andIEC61850)
Elipse Plant Manager giúp ra quyết định vận hành và bảo trì cho nhà máy điện Santo Antônio nhanh và chính xác
Elipse Plant Manager (EPM) là gói phần mềm được Elipse phát triển để quản lý tập trung các thông tin của các thiết bị thuộc nhà máy Santo Antônio, nằm ở Porto Velho, Amazon.Augusto Ribeiro Mendes Filho-Trung tâm thông tin Elipse Software
NHÀ MÁY ĐIỆN SANTO ANTÔNIO
Nhà máy thủy điện Santo Antônio là một trong các dự án trong qui hoạch theo chương trình tăng tốc độ phát triển (PAC-Growth Acceleration Program) của chính phủ Brazil, dự án này được đầu tư gần 70 tỷ USD. Santo Antônio Energy là một nhóm công ty được thành lập để triển khai và vận hành nhà máy, bao gồm các công ty: Furnas S/A (39%), FIP Amazon Energy (20%), Odebrecht Brazil (18.6%), SAAG Investments (12.4%), và Cemig Generation và Transmission (10%).Nhà máy được bắt đầu vận hành một phần vào 30 tháng 3 năm 2012. Với 32 turbin phát điện gần 2.286,08 MW, phân phối điện qua đường dây riêng tới các bang Acre và Rondônia, và qua hệ thống kết nối quốc gia (SIN-National Interconnectied System) tới phần còn lại của Brazil. Công việc hiện trường được dự kiến hoàn thành vào tháng 11, 2016; khi hoàn thành, nhà máy sẽ vận hành với 50 turbin, và phát 3.568 MW điện cho tổng số khoảng 45 triệu khách hàng.
Hình 1- Một góc nhà máy.
NHU CẦU
Nhà máy Santo Antônio hoạt động dựa trên một chuỗi các hoạt đông, trong đó có sự kế hợp giữa việc vận hành và bảo trì các turbin máy phát. Khi dữ liệu vận hành không được tạo ra tập trung lại, đôi bảo trì và vận hành của Santo Antônio Energy (O&M) cần thu thập các con số riêng lẻ để đưa chúng vào các bảng excel, và sẽ được phân tích sau đó. Do vậy, các hoạt động này sẽ mất chi phí (tốn kém), khó khăn hơn để có được các câu trả lời nhanh về các sự kiện bất thường trong hệ thống, ví dụ như dừng máy phát điện.Để tiết kiệm thời gian và tiền bạc cho hoạt động phân tích dữ liệu, đội O&M của công ty đã được công ty Automalogica Ltd tư vấn sử dụng phần mềm Elipse Plant Manager (EPM), đây là phần mềm quản lý dữ liệu theo thời gian thực của Elipse Software.
GIẢI PHÁP
Hệ thống phần mềm Elipse Plant Manager được cài đặt tại Santo Antônio vào tháng 12 năm 2014, và phần mềm chịu trách nhiệm thu thập các dữ liệu tương tự và kỹ thuật số từ các máy bơm, máy phát điện và các thiết bị khác. Phần mềm lưu trữ một lượng lớn thông tin theo chuỗi thời gian trong khi vẫn cho phép truy cập tới các biến số, đảm bảo các mức độ thực hiện cao nhất cho việc truy vấn.Với phần mềm này, đội ngũ O&M có thể thao tác với các dữ liệu vận hành, và chuyển nó thành các thông tin phù hợp để các nhà quản lý của nhà máy đưa ra các quyết định chính xác và nhanh chóng. Hệ thống EPM hiện giờ đang giám sát với 50.000 tag và tới cuối năm 2015 (tháng 12 năm 2015), dự kiến sẽ là 120.000 tag.Để hiểu rõ hơn giải pháp Elipse làm việc như thế nào trong nhà máy, chúng ta phải phân tích cấu trúc hệ thống. Hệ thống này gồm 50 thiết bị điều khiển và thu thập dữ liệu (Acquisition and Control Unit-ACU), chịu trách nhiệm đọc dữ liệu từ các máy phát. Hệ thống giám sát máy phát gồm 7 máy tính chủ đo đếm, nhận dữ liệu từ các ACU, và có một hệ thống dự phòng, các giao diện và các lệnh điều khiển được thực hiện và truy cập thừ phòng vận hành đặt trong nhà máy.Elipse Power Plant được cài đặt trên hệ thống ảo với hai máy chủ phiến, một là máy chủ vận hành và một để lưu trữ dữ liệu và các thiết bị ảo. Nói cách khác, cơ sở dữ liệu được thực hiện với các dịch vụ ảo trong một phân khu, nó lưu trữ dữ liệu. Ngoài ra, máy ảo được EPM tạo ra sử dung các dữ liệu trong các phân khu để lưu trữ và E3 Gateway sẽ thu thập dữ liệu từ hệ thống giám sát và từ các ACU.Hiện nay, module phân tích biểu đồ của EPM Studio được đội ngụ O&M sử dụng để hình ảnh hóa các thông tin của nhà máy theo cách thức đơn giản, nhanh và trực quan, và thời gian duyệt các thao tác và mô hình. Một công cụ khác được sử dụng là Dataset Analysis (phân tích bộ dữ liệu), được phát triển để phân tích và nâng cao kiến thức của quá trình. Kế hoạch trong tương lai gần gồm các việc hình ảnh hóa thông tin thành các màn hình treo tường (video wall) tại trong vận hành hệ thống, ở đó hầu hết các dữ liệu của hệ thống giám sát sẽ được thể hiện.
Hình 2- Sơ đồ cấu trúc hệ thống
LỢI ÍCH
Nhờ vào việc triển khai EPM tại nhà máy Santo Antônio, các thông tin phát sinh trong quá trình vận hành giờ đây được truy vấn dễ đàng (quá trình đưa ra quyết định không mất nhiều thời gian) và các dữ liệu vận hành từ các turbine được thu thập nhanh chóng. Với nền tảng EPM, người vận hành giờ đây có thể đọc và phân tích thông tin trực tiếp từ Excel or từ công cụ phân tích gói dữ liệu (DatasetAnalysis) và phân tích biểu đồ (ChartAnalysis) của EPM Studio.Khi phần mềm cho phép hình ảnh hóa và phân tích tác dữ liệu từ trung tâm nhà máy, đội ngũ O&M có thể chuẩn đoán và chỉ ra lỗi để nâng cao vận hành, điều này không thể thực hiện được trước đây. Điều này giúp đội ngũ O&M tìm ra các khả năng mới của nhà máy, một trong các giải pháp đó là hiển thị các bộ chỉ thị thông tin theo thời gian thực với các dịch vụ trong toàn tổ hợp (thông qua các phần Web của EPM như Sharepoint, hoặc Elipse Mobile thông qua các thiết bị di động), vì thế các nhà quản lý nhà máy và các giám đốc có thể truy cập từ xa và từ bất kỳ nơi nào, ví dụ như từ trụ sở công ty Santo Antônio Energia, tại SãoPaulo.