IEC 61850 giúp trạm biến áp thông minh hơn

Mục tiêu cuối cùng của IEC 61850 là biến đổi ngành công nghiệp phân phối điện năng bằng cách xây dựng trạm biến áp theo hướng tự động hóa và thông minh hơn. Với các thiết bị điện tử thông minh (IED), hoàn toàn có thể mở rộng khả năng kiểm soát và tự động hóa sâu vào lớp quá trình của trạm, do đó cho phép giám sát từ xa và quản lý trong thời gian thực từ trung tâm hoặc trạm. Theo tiêu chuẩn IEC 61850, một trạm thông minh phải có đầy đủ 3 đặc tính sau:

• Tất cả máy móc tại trạm cơ sở (thiết bị chuyển mạch, máy biến áp) được thiết kế với những tính năng “thông minh” ở mức cao
• Các thiết bị thứ cấp được kết nối mạng
• Sự vận hành và quản lý hàng ngày đều tự động hoàn toàn.

Trạm biến áp thông minh theo chuẩn IEC 61850: Tối đa hóa tính khả dụng của hệ thống

Giải pháp cho trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850

 IEC 61850-3 Ethernet Switches 

                                     Máy tính dùng cho ngành điện

Device Server Gateways dùng cho Trạm

Nhiều dự án năng lượng thành công trên toàn thế giới Tạo ra các lưới điện bền bỉ, phù hợp với xu thế công nghệ trong tương lai nhờ hợp tác với Moxa. Moxa là một thành viên của CIGRE và đã cung cấp giải pháp cho hơn 500 trạm truyền tải, phân phối điện và các ứng dụng điện toán trên toàn thế giới. Moxa hiện là nhà cung cấp giải pháp giám sát năng lượng mặt trời hàng đầu tại Bắc Mỹ với nhiều dự án khác nhau trong trong các hạ tầng đo lường tiên tiến trên toàn thế giới. Khách hàng hoàn toàn có thể tin tưởng vào kinh nghiệm 25 năm cung cấp giải pháp cho các ứng dụng công nghiệp.

Ứng dụng tiêu chuẩn IEC 61850 tại các trạm biến áp trên toàn thế giới

Các giải pháp của Moxa giúp tạo ra các hệ thống mạng trạm biến áp bền bỉ và phù hợp với xu thế công nghệ trong trương lai. Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực trạm biến áp, Moxa cung cấp những giải pháp số hóa cho hơn 500 dự án hệ thống mạng máy tính và truyền thông trạm biến áp trên toàn thế giới. Trong phần này, hãy cùng chia sẻ những câu chuyện thành công trên toàn thế giới. Những câu chuyện thành công được chia thành bốn nhóm: trạm phát điện, trạm truyền tải, trạm phân phối và trạm của các xí nghiệp để có cái nhìn rõ nét hơn về cách Moxa hỗ trợ khách hàng vượt qua các thách thức khi xây dựng trạm biến áp thông minh.

Tổng quan và những yêu cầu đặt ra 

• Dễ cấu hình mạng HSR
• PT-G503 có một cổng Ethernet chuyên dụng cho giám sát và xử lý sự cố

Tổng quan và những yêu cầu đặt ra 

• Đạt chuẩn IEC 61850-3 và IEEE 1613
• Các giải pháp truyền thông và máy tính tổng thể
• PT-7528 với chỉ số hiệu quả/giá thành cao nhất

• Chế độ vận hành ổn định và linh hoạt có thể kết nối các loại thiết bị khác nhau
• Chống nhiễu điện từ

• Firmware tùy chỉnh: Chế độ vận hành đa dạng hỗ trợ 5 cổng Ethernet
• Dịch vụ tùy chọn: Hỗ trợ các tiêu chuẩn cụ thể dựa trên yêu cầu của khách hàng. Ví dụ: chống nhiễu điện từ cấp độ 4

Tổng quan và những yêu cầu đặt ra

• Được thiết kế tối ưu cho hệ thống mạng trạm biến áp
• PT-7728-PTP, đáp ứng chuẩn IEC 61850-3 và IEEE 1613
• Đạt chuẩn đồng bộ thời gian IEEE 1588 chính xác đến mức nano giây

Tổng quan và những yêu cầu đặt ra Điện áp: 400 kV Loại trạm: Trạm truyền tải Yêu cầu của khách hàng:

• PT-7728 với thiết kế dạng modular, gắn rack, đi cáp phía sau và màn hình hiển thị phía trước
• Dòng switch PowerTrans hỗ trợ nguồn đôi, cách ly, dự phòng với dải điện áp đầu vào từ 88 đến 300 VDC

Tổng quan và  yêu cầu

• Moxa cung cấp máy tính công nghiệp bền bỉ cho trạm biến áp theo chuẩn IEC 61850-3 và IEEE 1613
• Máy tính với hiệu suất hoạt động cao, không quạt, không cáp.
• Proactive Monitoring: Giải pháp cảnh báo tập trung từ xa của Moxa

Tổng quan và yêu cầu

• Dịch vụ tùy chọn: Máy tính nhúng DA-710 của Moxa tích hợp hệ thống PSCADA của khách hàng
• Số lượng các đầu vào/ra (I/Os) lớn
• Thiết kế bền chắc, không quạt, không cáp
• Hiệu suất hoạt động cao

Tổng quan và yêu cầu đặt ra Điện áp: 380/132 kV Loại trạm: Trạm truyền tải Nhu cầu của khách hàng: Một giải pháp có thể nâng cao hiệu suất quản lý và giám sát thiết bị từ xa và truyền dữ liệu HV khác nhau từ nền tảng MBI và PSE sang hệ thống SCADA tập trung

• Giải pháp truyền thông và điện toán đáp ứng chuẩn IEC 61850-3
• Tính năng quản lý chính của PT-7528: Chẩn đoán dữ liệu (trạng thái các cổng kết nối, nguồn điện) thông qua MMS hoặc SNMP
• Tính năng tự bảo trì của DA-820

Thông tin tổng quan và yêu cầu Điện áp: 33/11 kV Loại trạm: Trạm phân phối FRTU Nhu cầu của khách hàng Các switch Ethernet bảo mật và có thể tích hợp vào hệ thống hiện hữu với nhiều hạn chế

• Switch Ethernet có thể tích hợp dễ dàng vào mạch vòng RSTP hiện hữu dựa trên công nghệ Turbo Chain
• PT-508 hỗ trợ dải điện áp lên đến 60V
• Firmware tùy biến:  Tùy biến trình điều khiển web để giám sát trạng thái của switch Ethernet (địa chỉ MAC, FW, serial number)

Thông tin tổng quan và yêu cầu Triển khai: 400 thiết bị Loại trạm: Trạm phân phối Các yêu cầu của khách hàng

• Triển khai trên diện rộng một cách linh hoạt và có thể mở rộng
• Tương thích với lưới điện hiện tại
• Tương thích với nhiều thiết bị Ethernet khác nhau

• Công nghệ Turbo-chain giúp dễ dàng triển khai với số lượng lớn, cho phép mở rộng mạng lưới dựa trên yêu cầu của hệ thống.
• Dễ dàng tích hợp Turbo Chain và trục chính RSTP
• Tiết kiệm chi phí với công nghệ Turbo Chain

Thông tin tổng quan và yêu cầu 

Thông tin tổng quan và yêu cầu Điện áp: Từ mức trung bình đến thấp Loại trạm: Trạm biến áp nhà máy

Tổng quan và yêu cầu đặt ra

Tổng quan và yêu cầu đặt ra

• Nền tảng phần cứng đa dạng đáp ứng các yêu cầu khác nhau của khách hàng
• Các giải pháp cho trạm biến áp IEC 61850 đã được công nhận
• Thiết kế chắc chắn

Tổng quan và yêu cầu đặt ra

Tổng quan và yêu cầu đặt ra

• Những giải pháp truyền thông serial-to –Ethernet và điện toán tổng thể
• Máy tính không quạt và không cáp
• Máy chủ từ xa gắn trong giúp hoạt động của hệ thống mạng được nhanh chóng và hiệu quả

Xây dựng trạm biến áp theo chuẩn IEC 61850

Trạm biến áp mới theo tiêu chuẩn IEC 61850

Các kỹ sư sẽ bắt đầu công việc thiết kế một trạm điện mới từ một kho số liệu. Khi so sánh các giải pháp đi dây thông thường với giải pháp IEC 61850, rất nhiều công ty năng lượng đã lựa chọn IEC 61850, bởi giải pháp này không chỉ đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy mà còn mang lại những lợi ích khác như khả năng mở rộng và tương tác. Cùng điểm lại 3 thách thức chính mà các kỹ sư phải đối mặt khi bắt đầu xây dựng trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850:

Hiệu suất hoạt động

Một trong những vấn đề chính cần quan tâm của các kỹ sư có kinh nghiệm đó là làm cách nào để so sánh hiệu suất hoạt động của trạm biến áp dựa trên nền tảng Ethernet với nền tảng peer-to-peer truyền thống. Mối quan tâm này hoàn toàn dễ hiểu bởi trong hệ thống mạng dựa trên nền tảng Ethernet, hàng ngàn gói tin khác nhau liên tục di chuyển trên trục chính của hệ thống mạng. Nghi ngờ sẽ nảy sinh khi nhân viên kỹ thuật không hiểu rõ cách thức mà hệ thống mạng IEC 61850 phân loại các gói tin ưu tiên nhằm đảm bảo thông tin quan trong sẽ được truyền dẫn tới thiết bị nhanh nhất.

Tổng quan

Hiệu suất hoạt động của trạm biến áp trên nền tảng Ethernet chuẩn IEC 61850 có thể so sánh với trạm hardwired peer-to-peer?

Câu trả lời là có. Nhìn chung, các kỹ sư có 3 mối quan tâm chính:

• Thời gian chuyển đổi giữa các ứng dụng có đủ nhanh?
• Hiệu suất truyền thông qua mạng Ethernet ngang bằng hay tốt hơn so với trạm hardwired  peer-to-peer?
• Có thể sử dụng giao thức nào để đảm bảo rằng các nhãn thời gian được gắn chính xác trên các vị trí khác nhau giúp việc chẩn đoán quá trình hoạt động được hiệu quả.

Độ ổn định

Tính ổn định là yếu tố vô cùng quan trọng trong trạm biến áp. Nếu một hay nhiều thiết bị gặp sự cố, các bộ phận trọng yếu của trạm biến áp có thể hoạt động ngoại tuyến trong thời gian dài. Do đó giảm thiểu thời gian phát hiện và xử lý sự cố là chỉ số hoạt động quan trọng đối với các kỹ sư trạm biến áp.

Khả năng quản lý

Tổng quan 3

Nâng cấp các kết nối truyền thông peer-to-peer khác nhau trên cùng một mạng và tìm kiếm các lỗi truyền thông là công việc cực kỳ phức tạp. Một trong những mối lo lắng hàng đầu của các kỹ sư trạm biến là phải đợi các chuyên gia hệ thống mạng đến làm việc tại trạm làm kéo dài thời gian chết của hệ thống.

Hỗ trợ MMS tích hợp dựa trên tiêu chuẩn IEC 61850-90-4, switch Ethernet PowerTrans của Moxa cung cấp cho các kỹ sư trạm lợi thế lớn quản lý lớn bằng cách tích hợp PSCADA khiến việc quản lý các switch Ethernet giống như quản lý các thiết bị đáp ứng chuẩn IEC-61850.

Với nền tảng MMS, các nhà tích hợp và các kỹ sư tự động hóa có thể hiển thị toàn bộ mạng lưới các thiết bị tự động hóa dọc theo các lớp thông tin về quá trình chỉ trên một thiết bị SCADA duy nhất. Do không cần phải cài đặt và cấu hình phần mềm NMS riêng cho các thiết bị IT trên hệ thống trạm biến áp, các vận hành viên sẽ được hưởng những lợi ích như: tích hợp tự động hóa toàn diện hơn, cải thiện hiệu quả quản lý và tiết kiệm chi phí triển khai.

• Tích hợp các thiết bị IT qua MMS giúp hệ thống mạng trạm biến áp dễ kiểm soát hơn, linh hoạt và phản hồi nhanh hơn. Các nhà quản trị có thể sử dụng MMS để:
• Giám sát và điều khiển các IED, switch, máy tính nhúng, máy chủ và dữ liệu từ một giao diện SCADA duy nhất
• Không cần các hệ thống SNMP dự phòng cho phần cứng IT song vẫn giảm thiểu tình trạng nghẽn mạng
• Cấu hình thiết bị cho kích hoạt sự kiện, báo cáo polling hoặc cả hai
• Xác định chính xác vị trí của các thiết bị và mối tương quan với các thiết bị khác trong mạng có cấu trúc phân tầng chỉ với một phần mềm duy nhất
• Cấu hình và điều khiển trực tiếp phần cứng IT từ hệ thống SCADA.

Tổng quan 4

Quản lý phân cấp với các giao thức khác nhau (MMS, khung giám sát PRP/HSR, SNMP) tăng sự phức tạp và giảm hiệu quả. Một vấn đề khó khăn đó là nếu các kỹ sư trạm biến không thể phân tích trạng thái truyền thông của mạng PRP/HSR một cách hiệu quả, thì sẽ gây khó khăn cho việc tiến hành một bảo trì, phòng ngừa khi chỉ có duy nhất một đường truyền hoạt động.

Một máy tính PRP/HSR là sự lựa chọn tốt nhất để đảm bảo độ tin cậy cao khi giám sát mạng PRP/HSR. Với việc tích hợp các middleware (phần sụn) được thiết kế đặc biệt, máy chủ quản lý PPR/HSR có thể cho phép hệ thống Power SCADA thu thập và phân tích dữ liệu thô từ nhiều thiết bị phân tán khác nhau. Trạng thái hiện hữu của mạng dự phòng có thể được giám sát một cách toàn diện và điểm nút sự cố có thể được phát hiện ngay lập tức. Điều này làm cho việc xử lý sự cố thời gian thực trở thành một công việc đơn giản. Middleware PRP/HSR hỗ trợ cả giao diện SNMP và MMS, cho phép kết nối nhiều thiết bị trạm chạy trên các giao thức truyền thông khác nhau bao gồm các thiết bị PRP/HSR. Khung giám sát từ các thiết bị PRP/HSR được chuyển đổi thành định dạng SNMP hoặc MMS ở cấp thiết bị và được gửi cho middleware để phân tích. Tích hợp middleware và hệ thống Power SCADA cho phép dễ dàng sử dụng và đọc tất cả dữ liệu trong hệ thống Power SCADA của trạm biến thông qua giao thức MMS. Vận hành viện tại trạm biến áp sẽ dễ dàng để quản lý tất cả các thiết bị trên hệ thống PRP/HSR thông qua công cụ Power SCADA. Hơn nữa, việc xử lý sự cố được dễ dàng hơn khi mọi điểm nút sự cố đều được hiển thị trên hệ thống Power SCADA giúp tăng cường tính tin cậy và ổn định của SAS hay bất kỳ ứng dụng PRP/HSR nào khác.

Những lợi ích trong công nghệ PRP/HSR tích hợp của Moxa

Khả năng mở rộng và linh hoạt của PRP/HSR Redundancy Box

• Đáp ứng chuẩn 62439-3 khoản 4 (PRP) và khoản 5 (HSR)
• Hỗ trợ Gigabit, Coupling, QuadBox, và PTP giúp tối đa hóa khả năng mở rộng
• Máy chủ MMS được xây dựng cho việc tích hợp power SCADA
• Thiết kế đáp ứng chuẩn NERC CIP

Native PRP/HSR Computer

• Tích hợp PRP/HSR management middleware hỗ trợ giám sát và xử lý sự cố mạng dự phòng
• Hiển thị trực quan các thiết bị PRP/HSR giúp quản lý hệ thống mạng hiệu quả
• Switch PRP/HSR dạng modular linh hoạt
• Đáp ứng IEC 62439-3 khoản 4 (PRP) và khoản 5 (HSR)
• Thiết kế dạng modular giúp triển khai linh hoạt và tiết kiệm thời gian sửa chữa.
• Server MMS tích hợp trong hệ thống Power SCADA.

Cải tạo trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850

Cải tạo Trạm biến áp

Trong những trạm điện hiện hữu đang sử dụng hàng trăm ngàn thiết bị serial, một số thiết bị đã được sử dụng trong vòng từ 20 đến 30 năm. Chỉ với những cải tiến nhỏ để đáp ứng IEC 61850, các trạm biến áp này có thể đạt được những lợi ích to lớn. Tuy nhiên, để thực hiện những cải tiến này, cần phải kết nối các thiết bị hiện hữu vào mạng TCP/IP hiện đại, cũng như thực hiện chuyển đổi giao thức để cho phép các thiết bị có thể kết nối với nhau. Ba thách thức chính đặt ra cho các kỹ sư trong quá trình cải tạo một trạm biến áp và cách giải quyết chúng:

Chủng loại thiết bị đa dạng

Một trong những khía cạnh chính của hiện đại hóa trạm hiện đại là vấn đề ngắt các thiết bị hiện hữu ra khỏi mạng serial (sẽ dễ dàng hơn nếu chỉ có một hay nhiều thiết bị serial kết nối trực tiếp với một hay nhiều PC), sau đó thiết lập lại kết nối của các thiết bị thông qua mạng TCP/IP hiện đại. Công việc có vẻ đơn giản, đặc biết khi thị trường hiện nay có rất nhiều các thiết bị chuyển đổi serial sang Ethernet. Nhưng thực tế, việc có quá nhiều lựa chọn lại khiến quá trình trở nên phức tạp bởi cần xác định loại thiết bị phù hợp với ứng dụng.

Các tiêu chuẩn có thể mang lại thành công hoặc thất bại

Tiêu chuẩn IEC 61850-3 Class C3

Chuẩn IEC 61850-3 Class C3 và IEEE 1613 quy định các yêu cầu về tương thích điện từ và truyền thông cho thiết bị mạng sử dụng trong trạm biến áp. Máy tính trong trạm và các switch Ethernet phải đạt chuẩn IEC 61850-3 và IEEE 1613 để đảm bảo chống lại những tác động từ điều khiện môi trường. Những yêu cầu tối thiểu bao gồm:

• Tương thích điện từ cấp độ -4, chống sự nhiễu điện
• Có thể hoạt động tốt trong phạm vi nhiệt độ từ -40 đến 75°C
• Chống rung, sốc

Khả năng tích hợp

Các kỹ sư quản lý và cải tạo trạm điện thể rất giỏi về mặt chuyên môn song có thể không có những hiểu biết cần thiết về truyền thông domain để cải tiến trạm biến áp theo chuẩn IEC 61850 hoặc không có thời gian để liên kết các thiết bị trong quá trình tích hợp. Khi quyết định cách thức tiến hành, bao gồm sử dụng sản phẩm nào để chuyển đổi phù hợp với chuẩn IEC 61850 cần lưu ý những điều sau:

Phù hợp với cấu hình

Vấn đề thường gặp trong quá trình cài đặt là cấu hình các thiết bị serial sang Ethernet. Đặc biệt trong các dự án cải tạo, các kỹ sư luôn muốn giành nhiều thời gian trong việc kiểm tra chức năng của hệ thống hơn là giải quyết các vấn đề truyền thông. Do đó, quá trình cấu hình càng dễ dàng sẽ càng cải thiện hiệu quả cấu hình của toàn bộ dự án.

Dễ dàng cấu hình trong 3 bước:

Dải nhiệt độ vận hành rộng

Khi cải tạo trạm, các kỹ sư sẽ phải giải quyết vấn đề dải nhiệt độ rộng của hệ thống vận hành bởi các trạm biến áp hiện hữu được xây dựng trong một thời gian dài và được đặt trên nhiều vùng địa lý. Đôi khi những hạn chế xuất phát từ yêu cầu duy trì hệ điều hành hiện hữu bởi các trình điều khiển được sử dụng để đọc các thiết bị cuối chỉ hoạt động trên những hệ thống này. Đôi khi, người sử dụng cuối cùng muốn cập nhật hệ điều hành bởi tuổi thọ của chúng. Do đó, giải pháp IEC 61850 phải hỗ trợ nhiều trình điều khiển cho các thiết bị serial sang Ethernet trên các hệ điều hành khác nhau.

Một nền tảng không đơn thuần chỉ là một nền tảng

Vì các máy tính nhúng thường được sử dụng để tùy chỉnh, tối ưu và thực hiện nhiều tác vụ khác nhau nên việc lựa chọn nền tảng phần cứng phù hợp là vô cùng quan trọng.

Hỗ trợ trình biên dịch riêng

Kỹ sư phải làm việc với một loạt các công cụ, mã nguồn và các con số nhị phân để biên dịch phần mềm cho các nền tảng khác nhau. Một nền tảng hỗ trợ trình biên dịch riêng sẽ khiến mọi thứ trở nên dễ dàng hơn

Hệ điều hành

Máy tính nhúng sử dụng trong giải pháp serial sang Ethernet không chỉ dùng để chuyển đổi giao thức. Thời gian phát triển các giải pháp phụ thuộc vào hệ điều hành và các gói tin được hỗ trợ.

Khả năng truyền thông không dây

Đối với trạm phân phối theo khu vực địa lý, giải pháp không dây thường xuyên được lựa chọn cho truyền thông và dự phòng. Tuy nhiên, không có bất kỳ sự kiểm định khắt khe nào về tính ổn định của các giải pháp không dây. Một vài nhà sản xuất đã xác định tiêu chí riêng của họ trong việc lựa chọn nền tảng không dây cho trạm IEC 61850

Vận hành

Khi trạm điện đã được cải tạo theo chuẩn IEC 61850 và đi vào hoạt động, sẽ nảy sinh ra nhiều vấn đề vì vậy cần phải đặc biệt lưu ý. Dưới đây là một vài điều cần chú ý:

Lỗi xử lý sự cố truyền thông Do không đủ hiểu biết về domain, xử lý sự cố truyền thông luôn là vấn đề khó khăn đối với các kỹ sư trạm. Trong các trạm cải tạo, giải quyết các lỗi truyền thông serial ví dụ lỗi Modbus thậm chí còn khó khăn hơn bởi các kỹ sư trạm thường mất thời gian để thử nghiệm nhiều lần nhằm giải quyết vấn đề. Các sản phẩm hỗ trợ tính năng giám sát lưu lượng dữ liệu và kiểm tra giao thức có thể giúp xác định được lỗi truyền thông serial qua đó giảm thiểu tác động do hệ thống ngưng hoạt động. Ưu tiên các tin nhắn Modbus Trong hệ thống điều khiển và giám sát, các lệnh theo dõi dữ liệu quan trọng và các yêu cầu khẩn cấp được ưu tiên hàng đầu. Lệnh đo lường thông thường không quan trọng. CMS tạo ra cảnh báo hoặc lỗi nếu một chức năng quan trọng không được giải quyết ngay lập tức. Để giải quyết vấn đề này nên tìm kiếm các sản phẩm có tính năng ưu tiên các lệnh quan trọng như  tin nhắn Modbus.

Hiệu suất hoạt động và khả năng bảo vệ Hầu hết các máy tính nhúng trong trạm biến áp được sử dụng để chạy nhiều ứng dụng và hệ điều hành khác nhau. Trong nhiều trường hợp, các kỹ sư muốn sử dụng công nghệ ảo hóa như VMware để chạy những máy ảo độc lập bởi những lợi ích sau: Giảm thiểu chi phí VMs nâng cao hiệu quả và tận dụng được nền tảng phần cứng hiện hữu x86 Cách ly ứng dụng Tùy thuộc vào khả năng của nền tảng phần cứng, có thể chạy mỗi ứng dụng trên một máy ảo riêng để cách ly hoàn toàn ứng dụng. Cũng có thể chạy những ứng dụng quan trọng và không quan trọng trên các máy ảo khác nhau để đảm bảo nếu một ứng dụng lỗi thì ứng dụng còn lại vẫn tiếp tục hoạt động Kéo dài tuổi thọ của ứng dụng hiện hữu Có thể sử dụng các máy ảo để chạy các ứng dụng và hệ điều  hành hiện hữu trên máy tính với nền tảng phần cứng hoặc hệ điều hành mới Tuy nhiên, không nên cho rằng mọi máy nền tảng máy tính đều tương thích với VMware. Sản phẩm tương thích và tích hợp với VMware sẽ có logo VMware.

Xỷ lý sự cố của hệ thống

Cần thiết có một hệ thống khôi phục OS thông minh cho trạm điều khiển từ xa. Không có hệ thống khôi phục OS, sự cố của phần mềm hệ thống dù trong hệ điều hành hay trong các ứng dụng trạm biến áp cục bộ có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng. Theo ước tính, 30% trong tổng số các trường hợp sự cố máy tính là sự cố do phần mềm gây ra. Tuy nhiên, hầu hết các kỹ sư trạm không đủ sự hiểu biết về domain máy tính trong việc khắc phục và xử lý các vấn đề của hệ thống. Để giảm thiểu thời gian gián đoạn, một hệ thống phục hồi tự động trên BIOS là vô cùng có giá trị đối với quá trình cài đặt trạm biến áp.

Một ví dụ điển hình là Moxa Smart Recovery™, một công cụ cho phép  tự động phục hồi hệ thống bằng cách kích hoạt tính năng OS re-writes. Hệ thống kích hoạt quá trình phục hồi sử dụng một bản sao của toàn bộ hệ thống được tạo ra khi máy tính nhúng được triển khai thành công lần đầu tiên, và chúng được lưu trữ trên máy tính hoặc các ổ đĩa ngoài. Phương thức phục hồi này giúp tối thiểu hóa thời gian chết khi hệ thống gặp sự cố:

• Đối với những trạm không người trực, xử lý sự cố là vấn đề không dễ dàng, OS re-writes có thể hoàn toàn tự động khôi phục hệ thống từ những bản sao đã được đánh dấu.

• Đối với những trạm được giám sát bởi kỹ sư điện, đòi hỏi phải kiểm tra thông số hai lần trước khi bắt đầu quá trình phục hồi OS, các kỹ sư có thể cung đường dẫn tới tập tin ảnh và chỉ cần khởi động máy tính để hoàn tất quá trình.

Tổng quan về trạm ứng dụng IEC 61850

Giới thiệu Công  nghệ  trạm  biến  áp  đã  phát  triển  đáng  kể  từ  khi  hệ  thống phân  phối  điện  đầu  tiên  đi  vào  hoạt  động  vào  cuối  những  năm 1800. Ngày nay, dù hàng trăm nghìn trạm với đủ các kích cỡ và chủng loại khác nhau đang hoạt động trên toàn thế giới,  những dự án cải tạo và xây dựng mới trạm biến áp vẫn đang được khởi động ngày càng nhiều. Trong một nghiên cứu (thực hiện bởi Pike Research), ước tính khoảng 150000 trạm điện sẽ được tự động hóa vào năm 2020. Một cái nhìn chi tiết về các ưu điểm và lợi ích mà IEC 61850 mang lại. Việc triển khai một chuỗi những qui tắc, qui định và yêu cầu thuật ban đầu có thể khá khó khăn, tuy nhiên nó mang lại rất nhiều ưu điểm. Ví dụ như, trong khi tại các trạm biến áp truyền thống, hàng ngàn thiết bị liên lạc với nhau ở tốc độ tương đối thấp thông qua cáp đồng,  thì các IED tại các trạm biến áp theo chuẩn IEC 61850  hiện  tại  kết  nối  tốc  độ  cao  với  nhau  thông  qua  nền  tảng Ethernet, giúp dễ dàng triển khai một hệ thống quản lý toàn diện, bảo  trì  và  điều  khiển  trực  tiếp  thông  qua  hệ  thống  SCADA  tập trung.

Tại sao nên đầu tư Trạm IEC 61850? Cho dù đang phải cân nhắc giữa việc nâng cấp một trạm biến áp hiện hữu hoặc xây mới, những ưu điểm của việc triển khai tiêu chuẩn IEC 61850 là đồng nhất: Kiến trúc đơn giản Hàng ngàn IED trong một trạm biến áp hiện đại sử dụng định vị thông minh nhằm xử lý quá trình ra quyết định tại hiện trường và kết nối với những thiết bị khác thông qua các switch Ethernet trong hệ thống mạng của trạm biến áp. Độ tin cậy tuyệt vời Tiêu chuẩn IEC 61850 đưa ra những trọng tâm trong quá trình thiết kế để mạng lại độ ổn định cao. Không những đáp ứng khả năng họat động trong những điều kiện môi trường khắc nghiệt của thiết bị mà còn cung cấp một hệ thống mạng với nhiều cấp độ dự phòng khác nhau. Nền tảng thiết kế của tương lai Một  trong  những  ưu  điểm  chính  của  việc  triển  khai  mạng Ethernet là dễ dàng mở rộng khi có nhu cầu phát triển. Thêm vào đó, bất kỳ sản phẩm mới nào được kết nối đến một trạm IEC 61850 hiện hữu đều được yêu cầu phải tương thích hoàn toàn với những gì hiện có. Không phụ thuộc vào Nhà cung cấp Thực tế các sản phẩm IEC 61850 được sản xuất bởi các công ty khác nhau đều được yêu cầu sử dụng chung một loại ngôn ngữ nhằm mang lại một lợi thế khổng lồ cho các nhà tích hợp hệ thống, nhờ đó họ có thể lựa chọn sản phẩm phù hợp nhất từ các nhà cung cấp khác nhau.

Truyền thông IEC 61850 IEC  61850  là  tiêu  chuẩn  tự  động  hóa  trạm  biến  áp  và  là  một  phần  trong  IEC  TC57  áp  dụng  cho  các  hệ  thống  điện  năng.  Các  giao  thức  truyền  dẫn  được  sử  dụng  để  xử  lý những  loại  truyền  dẫn  thông  tinh  đặc  trưng  là  một  phần  của  tiêu  chuẩn  IEC  61850.  Các  mô  hình  dữ  liệu  ngữ  nghĩa  được  định  nghĩa  trong IEC 61850 có thể được ánh xạ tới một số giao thức, bao  gồm  MMS,  GOOSE,  và  SMV.  Những  giao  thức  này  có  thể  chạy  trên  các  mạng  tốc  độ  cao  như  TCP/IP  nhằm  đảm  bảo  thời gian đáp ứng nhanh (<4ms) cần thiết cho rơ le bảo vệ. MMS: Các trạng thái thông tin của trạm sử dụng cho mục đích giám sát được gửi đi bằng giao thức MMS. GOOSE: Những dữ liệu quan trọng như tín hiệu điều khiển và cảnh báo được gửi bằng GOOSE SMV: Các dữ liệu về đo lường công dòng điện và điện áp được gửi bằng SMV.

Bước 1: Sau khi ghi nhận dòng điện trong đường dây đang quá cao, một thiết bị merging unit (bộ trộn dữ liệu) sẽ gửi một tin nhắn bằng giao thức SMV đến một rơ le bảo vệ. Bước 2: Rơ le bảo vệ sử dụng giao thức GOOSE để thông báo cho các đơn vị điều khiển thông minh để ngắt mạch Bước 3: Sau khi tắt nguồn, các đơn vị điều khiển thông minh sử dụng giao thức GOOSE nhằm thông báo cho các rơ le bảo vệ rằng điện đã bị ngắt. Bước 4: Những rơ le bảo vệ dùng giao thức MMS nhằm thông báo cho SCADA server rằng nguồn điện đã bị ngắt Bước 5: SCADA server đưa ra cảnh báo

Tự động hóa Trạm biến áp truyền thống	Tự động hóa Trạm với IEC 61850

Tự động hóa Trạm với Trạm IEC 61850 và Process Bus	PRP/HSR: Trào lưu mới của IEC 61850
Vào năm 2005, tiêu chuẩn IEC đã được cải thiện rất nhiều bằng cách định nghĩa ra Process Bus để kết nối với mức quá trình với mức ngăn lộ	Sự phát triển mới nhất trong hệ thống tiêu chuẩn IEC 61850 bao gồm cả giao thức PRP/HSR vào năm 2010. PRP/HSR (parallel redundancy protocol/ high-availability seamless redundancy) xác định làm thế nào để sử dụng 2 mạng Ethernet nhằm đảm bảo sự liên tục trong trường hợp một mạng dự phòng bị lỗi.