PHẦN I: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ MÁY

THỦY ĐIỆN SƠN LA

I.                   GIỚI THIỆU TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SƠN LA

            Hệ thống điều khiển và giám sát của nhà máy thủy điện Sơn La là hệ thống điều khiển kiểu phân tán (DCS – Distributed Control System) ALSPA P320 của Alstom dùng để điều khiển các tổ máy thủy lực và hệ thống thiết bị điện và cơ khí thủy lực phụ trợ kết hợp với nó như trạm GIS, đập tràn – cửa nhận nước, thiết bị phụ (hệ thống nén khí, hệ thống bơm tháo cạn, hệ thống nước làm mát, hệ thống thoát nước rò rĩ, hệ thống nước thải, hệ thống điện tự dùng).

            Với thiết kế kép, hệ thống có tính dự phòng và đảm bảo nếu một nhánh điều khiển gặp sự cố thì ảnh hưởng tối thiểu tới các nhánh điều khiển khác, và cho phép các nhánh khác vẫn tiếp tục vận hành bình thường hoặc ở chế độ sự cố.

            Có khả năng giám sát liên tục các thiết bị từ bất cứ vị trí nào bất kể cấp đó có điều khiển hay không, các cấp điều khiển thấp hơn có thể khóa cấp điều khiển cao hơn.

            Hệ thống DCS nhà máy được đồng bộ thời gian với đồng hồ chủ của nhà máy.

            Hệ thống điều khiển phân tán mở ALSPA P320 của tập đoàn ALSTOM được bố trí trên hai mức chính có mối liên hệ với nhau bằng mạng cục bộ LAN, đảm bảo điều khiển tin cậy:

-                          Mức điều khiển CONTROBLOC.

-                          Mức điều khiển CENTRALOG, được lắp đặt ở phòng điều khiển.

Cấp điều khiển CONTRO BLOG được cấu thành từ các đơn nguyên tự động được xây dựng quanh các bộ PLC MFC3000. Bộ PLC này bao gồm các module vào/ra và đảm bảo quá trình xữ lý dữ liệu, tự động tuần tự và truyền thông trong mạng.

Cấp điều khiển CONTROBLOG gồm có các đơn nguyên tự động sau:

-                          6 hệ thống điều khiển tại chổ của các máy phát.

-                          1 hệ thống điều khiển tại chổ trạm phân phối.

-                          1 hệ thống điều khiển tại chổ thiết bị phụ.

-                          1 hệ thống điều khiển tại chổ trạm phân phối tự dùng.

-                          1 hệ thống điều khiển tại chổ dự phòng đập tràn và cửa nhận nước.

Cấp trung tâm bao gồm trạm vận hành với video mimics sử dụng thân thiện gần gũi với quá trình. Máy in và thiết bị phụ cung cấp toàn bộ tiện nghi tới hoạt động cho một điều khiển tổng quát và giám sát của toàn thể nhà máy.

Liên lạc giữa cấp CONTROBLOG và CENTRALOG thực hiện qua Local Area Network S8000-E tốc độ cao.

            Hệ thống điều khiển ALSPA P320 là một hệ thống hiện đại và tin cậy với những ưu điểm:

-                          Hoạt động mềm dẻo: ALSPA P320 đưa ra một phạm vi rộng với nhiều dạng điều khiển, từ giám sát từ xa tới vận hành tại chổ trên một thiết bị đơn, bao gồm vận hành tự động đầy đủ trên phòng điều khiển hoặc điều khiển từng bước trên các tủ tại chổ.

-                          Thân thiện với người sữ dụng: các trạm vận hành cũng như dao diện người – máy tại chổ đưa ra các thông tin chọn lọc và đầy đủ thông qua các màn hình tổng quan của các quá trình sản xuất và các thông số chính.

-                          Vận hành an toàn: thiết kế của hệ thống cho phép phối hợp hoạt động của nhân viên vận hành và các thiết bị điều khiển bảo vệ. Tính nhất quán của dữ liệu được đảm bảo ở bất kỳ một cấp nào của hệ thống phân tán bởi các chức năng cập nhật thường xuyên.

-                          Độ tin cậy cao: các thành phần riêng lẽ của hệ thống ALSPA P320 thông tin với nhau thông qua mạng có độ tin cậy cao, tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh và tin cậy.

            Chức năng của hệ thống điều khiển nhà máy.

            Hệ thống điều khiển của nhà máy có hai chức năng cơ bản: chức năng điều khiển; chức năng vận hành và giám sát hệ thống (chức năng SCADA).

            Chức năng điều khiển:

            Điều khiển toàn bộ quá trình công nghệ trong nhà máy, việc điều khiển do các bộ điều khiển đảm nhận (và phần mềm điều khiển trên centralog?) (sau này xem thêm). Đây là chức năng chính và quan trọng nhất của hệ thống điều khiển.

            Chức năng điều khiển gồm các chức năng điều khiển cơ bản và chức năng truyền thông với các hệ thống con.

a)     Chức năng điều khiển cơ bản: central

-         Thực hiện các thuật toán điều chỉnh tự động.

-         Thực hiện các thuật toán điều khiển tuần tự.

-         Thực hiện các chức năng điều khiển liên động.

-         Chức năng thực hiện các thuật toán phức tạp khác.

b)    Chức năng truyền thông, trao đổi thông tin với các hệ thống con: thực hiện việc truyền thông, trao đổi thông tin từ cấp điều khiển Centralog tới các LCU và truyền thông, trao đổi thông tin từ LCU tới các hệ thống con.

1.1.1.     Chức năng vận hành và giám sát hệ thống (chức năng SCADA):

-         Hiển thị các trạng thái hoạt động của toàn bộ nhà máy.

-         Hiển thị các biến quá trình (dưới dạng đồ thị, biểu đồ, bảng,…).

-         Chức năng cảnh báo quá trình: cảnh báo các nguy cơ, báo động, báo lỗi.

-         Chức năng an toàn hệ thống: phân chia quyền truy cập hệ thống đến từng function bloc và từng nhóm thiết bị. Mỗi cấp vận hành và sữa chữa chỉ có quyền hạn và trách nhiệm trong từng khu vực nhất định.

-         Chức năng lập báo cáo: hỗ trợ cho công tác giám sát và quản lý.

1.2.  Các cấp điều khiển của nhà máy.

            Để thuận tiện cho việc điều khiển, giám sát và quản lý hệ thống điều khiển được chia làm bốn cấp điều khiển: cấp điều khiển điều độ, cấp điều khiển nhà máy, cấp điều khiển nhóm (LCU), cấp điều khiển tại chổ.

1.2.1.     Cấp 4: cấp điều khiển tại chổ (IBC):

            Cấp 4 được liên kết với một bộ điều khiển dùng cho hoạt động khẩn cấp trên các panel tại chổ của các thiết bị quá trình khác nhau như là các Van, điều tốc, kích từ, các thiết bị phụ liên quan. Các bảo vệ điện của máy phát vẫn giữ nguyên hiệu lực để ngăn chặn mọi hư hại có thể xảy ra cho tổ máy, tuy nhiên lệnh phải dựa vào hoạt động trong sequence thích hợp.

            Trong trường hợp xảy ra lỗi hoặc thiết bị liên quan của CONTROBLOC mất tác dụng, thì thực hiện vận hành bằng tay điều khiển trên thiết bị chấp hành.

            Cấp 4 là cấp thấp nhất, ứng dụng chính của nó là dùng cho thử nghiệm ban đầu trước khi đưa vào vận hành cũng như sau bảo dưỡng.

            Việc lựa chọn của cấp này được thực hiện qua khóa Local – Remote. Cho điều khiển ở cấp này khóa phải ở vị trí “Local”. Trong cấp này các thiết bị riêng rẽ sẽ được điều khiển bằng vận hành khẩn cấp từ các panel tại chổ của các thiết bị quá trình khác nhau qua núm vặn hoặc màn hình sờ.

            Mỗi bộ phận phụ như là hệ thống tiêu nước, các bơm thoát nước, thông gió, các bơm cứu hỏa, hệ thống nén khí,… có thể được điều khiển và giám sát tự động hoặc bằng tay bởi panel PLC tại chổ được lắp đặt gần các thiết bị được điều khiển.

            Việc lựa chọn chế độ tại chổ bằng tay hoặc tại chổ tự động được thực hiện bằng khóa “local-manu/ local-auto/ remote” trên panel.

            Cho điều khiển tự động, việc lựa chọn như sau:

-                Cấp điều khiển các thiết bị riêng rẽ phải ở “remote”.

-                Cấp điều khiển PLC tại chổ phải ở “local-auto” hoặc “remote”.

-                Lựa chọn thiết bị ưu tiên (các bơm, máy nén khí,…).

            Cho điều khiển bằng tay, việc lựa chọn phải như sau:

-                Cấp điều khiển các thiết bị riêng rẽ phải ở “remote”.

-                Cấp điều khiển PLC tại chổ phải ở “local-manu”.

            Điều khiển tại chổ có thể được thực hiện bằng tay bởi nhân viên vận hành thông qua các nút điều khiển.

1.2.2.     Cấp 3: cấp điều khiển nhóm (LCU):

            Mười bảng mạch điều khiển tại chổ và PLC sẽ được lắp đặt trong phòng điều khiển tại chổ của tổ máy, phòng điều khiển trung tâm, phòng điều khiển tại chổ của nhận nước, điều khiển riêng của khối máy phát, thiết bị trạm phân phối 500kV, hệ thống phân phối hạ áp và tự dùng chung nhà máy, cửa van đập tràn và của nhận nước.

            Trong trường hợp lỗi của hệ thống SCADA và đường truyền dữ liệu, cấp điều khiển tại chổ vẫn còn và mỗi nhóm thiết bị có thể điều khiển riêng lẽ bằng các bảng điều khiển tại chổ.

            'Các bảng điều khiển tại chổ được lắp ráp với các dụng cụ đo lường, thiết bị chỉ báo trạng thái hoạt động, thiết bị chỉ báo sự cố, khóa lựa chọn và khóa điều khiển cho các vận hành theo quy trình thông thường. Bộ PLC sẽ phục vụ cho điều khiển tự động từ xa và tại chổ, điều khiển bảo vệ và cảnh báo, và xữ lý dữ liệu. Các lệnh điều từ bảng điều khiển tại chổ sẽ được gủi tín hiệu theo đường của nhà máy  đến các bộ PLC có liên quan. Tuy nhiên, lệnh điều khiển cho việc hòa đồng bộ và dừng khẩn cấp bằng tay sẽ được truyền trực tiếp tới thiết bị chấp hành mà không qua xữ lý bằng PLC. Logic điều khiển tuần tự tự động của tất cả các bảo vệ có thể được nạp trong bộ PLC.

            Việc khởi động và dừng tổ máy từ các bảng điều khiển tại chổ sẽ được thực hiện dưới các sequential điều khiển tự động với sự giúp đỡ của bộ PLC. Các khóa chuyển mạch sẽ được lắp đặt cho việc lựa chọn các chế độ điều khiển, gồm có: “Remote – Auto ”, “Local – Auto ”, và “Local – Manual ”.

            Panel bảo vệ rơ le điện cũng được lắp ráp tương ứng bên cạnh bảng điều khiển tại chổ.

            Trong cấp này, mỗi thiết bị phụ có thể được giám sát tự động. LCU (GCC) gữi các lệnh chung như “khởi động hệ thống/ dừng” tới PLC tại chổ nếu sequence điều khiển thiết bị phụ tự động phức tạp.

            Ở đây cũng có khóa lựa chọn cấp: “Local/Remote/Lockout” trong panel LCU (GCC). Nếu LCU gửi lệnh chung tới PLC tại chổ, lựa chọn phải như sau:

-                Cấp điều khiển các thiết bị riêng rẽ phải ở “Remote”.

-                Cấp điều khiển PLC tại chổ phải ở “Remote”.

-                Cấp điều khiển LCU phải ở “Local”.

            Lệnh điều khiển chung (starting, stopping) sẽ được gửi từ sequence điều khiển.

1.2.3.     Cấp 2: Cấp điều khiển nhà máy – Centralog control (SCC):

            Cấp 2 là cấp điều khiển chính. Hệ thống máy tính trung tâm nhà máy (hệ thống SCADA) lắp đặt tại phòng điều khiển trung tâm có thể thực hiện điều khiển giám sát của toàn nhà máy điện cũng như xữ lý dữ liệu để đạt tới dữ liệu cơ sỡ phục vụ cho quản lý vận hành.

            Hệ thống SCADA và tất cả các bộ điều khiển khả trình được liên kết với nhau bằng đường dữ liệu có tốc độ truyền dữ liệu cao để cho phép trao đổi dữ liệu giữa chúng. Lệnh điều khiển từ hệ thống SCADA hướng tới bộ điều khiển logic khả trình liên quan theo con đường của hệ thống đường dữ liệu.

            Chế độ vận hành bình thường của nhà máy là được thực hiện (performed) từ trạm vận hành lắp đặt tại phòng điều khiển trung tâm của nhà máy. Hệ thống SCADA được thiết kế để mọi hư hỏng trong hệ thống SCADA hoặc đường truyền dữ liệu không cản trở việc vận hành liên tục của nhà máy.

            Trong cấp này, cho các bộ phận phụ chức năng cấp này như là cấp LCU. Có một số nút trong Mimic để lựa chọn cấp điều khiển nhà máy: “CLG/Dispatching”. Để chọn cấp điều khiển này phải lựa chọn như sau:

-                Cấp điều khiển các thiết bị riêng rẽ phải ở “Remote”.

-                Cấp điều khiển PLC tại chổ phải ở “Remote”.

-                Cấp điều khiển LCU phải ở “Remote”.

-                Điều khiển hệ thống nhà máy “CLG” (Centralog).

            Lệnh điều khiển chung (starting/stopping) sẽ được gửi từ sequence điều khiển.

1.2.4.     Cấp 1: Cấp điều khiển điều độ:

            Bằng cổng Gateway server nhà máy có thể được điều khiển và giám sát bởi cả A0 và A1.

            Hệ thống máy tính trung tâm của nhà máy đặt tại phòng điều khiển trung tâm của SL HPP sẽ được liên lạc tới A0 và A1 thông qua trạm cổng Gateway Station với giao thức (protocol) IEC 60870-5-101. Tín hiệu gửi tới trung tâm điều độ và nhận lệnh gửi tới sẽ giới hạn như sau:

            a). Tín hiệu gửi tới A0 và A1:

            i). tín hiệu số:

·        Biểu thị trạng thái của máy cắt 500kV và dao cách ly của đường dây và máy biến áp; máy cắt đầu cực máy phát.

·        Trạng thái của dao tiếp địa 500kV của đường dây và máy biến áp; dao tiếp địa hợp bộ của máy cắt đầu cực máy phát.

·        Trạng thái hoạt động (action status) của hệ thống bảo vệ rơ le cho đường dây 500kV và trạm biến áp; bảo vệ rơ le của máy phát.

            ii). Tín hiệu tương tự:

·        Tín hiệu đo lường của giá trị điện áp (U) cho mỗi đường dây 500kV.

·        Tín hiệu đo lường của giá trị P, Q cho tất cả các đường dây 500kV (for all 500kV line).

·        Tín hiệu đo lường của giá trị P, Q của máy biến áp.

·        Tín hiệu đo lường giá trị của U, I, P, Q của máy phát.

            b). Nhận lệnh từ A0, A1:

            Tín hiệu điều khiển đóng/mở của máy cắt đầu cực máy phát và giao cách ly.

            Tín hiệu điều khiển đóng/mở của máy cắt 500kV và dao cách ly.

            Tín hiệu xung tăng/giảm công suất P, Q của các máy phát (hoặc là điểm đặt hoặc là xung tăng/giảm).

            Ở cấp này, cho các bộ phận phụ chức năng là như cấp điều khiển LCU. Để gửi các lệnh chung tới PLC tại chổ, việc lựa chọn phải như sau:

-                Cấp điều khiển các thiết bị riêng rẽ phải ở “Remote”.

-                Cấp điều khiển PLC tại chổ phải ở “Remote”.

-                Cấp điều khiển LCU phải ở “Remote”.

-                Cấp điều khiển nhà máy “Dispatching”.

            Lệnh điều khiển chung sẽ được gửi từ sequence điều khiển.

II.               CẤU HÌNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

            CENTRALOG.

            Mức điều khiển Centralog được lắp đặt tại phòng điều khiển trung tâm, mức điều khiển này chính là thực hiện cấp điều khiển thứ 2 (cấp điều khiển chính): cấp điều khiển nhà máy, với các chức năng thời gian thực: điều khiển, giám sát, thông tin, bảo dưỡng, tính toán, xuất ra máy in, lưu trữ các dữ liệu lịch sử của quá trình.

            2.1.1. Chức năng của mức cấu hình Centralog:

a.      Chức năng điều khiển: đây là chức năng chính của Centralog, việc thực hiện điều khiển có thể qua các cửa sổ để điều khiển trên màn hình máy tính, hoặc bằng cách lập chương trình vận hành, hoặc điều khiển tự động.

b.      Chức năng giám sát: việc giám sát nhân viên vận hành có thể theo dõi qua các mimics, theo dõi và quản lý các cảnh báo, giám sát các chuổi tuần tự, các đồ thị, các biểu đồ dạng cột, màn hình zoom các thay đổi. Các chức năng này sẽ trợ giúp cho công tác vận hành.

c.      Chức năng giao tiếp, truyền thông: chức năng này giúp cho nhân viên vận hành có thể thực hiện được việc điều khiển từ xa từ phòng điều khiển trung tâm, cũng như truy cập tới các vị trí khác.

d.      Chức năng sữa chữa, bảo quản: với chức năng này có thể chuẩn đoán, điều chỉnh các mạch vòng điều khiển trong cấu trúc, bảo quản từ xa, theo dõi quá trình từ xa thông qua Internet.

e.      Chức năng tính toán: các tính toán chuẩn với các chương trình ứng dụng xữ lý tin cậy.

f.       Chức năng xuất ra máy in các dữ liệu: gồm có nhật ký sự kiện, các nhật ký định kỳ, nhật ký các rối loạn, nhật ký SOE (Sequence of Event), nhật ký sữa chữa bảo dưỡng, sao chép màn hình hiển thị.

g.      Chức năng lưu trữ hồ sơ: lưu trữ các nhật ký lịch sữ, các số liệu đo lường.

            2.1.2. Cấu trúc Centralog:

            Mức điều khiển Centralog gồm có:

-         Hai trạm vận hành CVS với các video mimic thân thiện với quá trình công nghệ.

-         Trạm kỹ thuật CCAD.

-         Hai trạm dao diện điều khiển để quản lý cơ sở dữ liệu CIS (CIS/CCC và CIS/HDSR).

-         Hai máy chủ Gateway đồng bộ với các thiết bị dao diện khác để liên lạc vơi A0, A1.

-         Một máy tính mô phỏng phục vụ cho công tác đào tạo.

-         Ba máy in.

-         Ba máy tính cá nhân văn phòng: một trong phòng giám đốc, một cho kỷ sư chính và một cho trưởng ca.

-         Một trạm bảo vệ rơ le.

-         Một máy tính báo cáo CRW (Centralog Report Writer).

-         Một mạng văn phòng (Plant Office Network).

CHÈN HÌNH VẼ CSCS

a)    Trạm vận hành CVS: gồm có hai trạm Operator WorkStation 1 và Operator WorkStation 2 có chức năng như nhau và có tính dự phòng cho nhau.

      Mỗi trạm có khả năng thực hiện bất kỳ một chức năng điều khiển và giám sát phục vụ cho vận hành toàn bộ nhà máy:

-         Cập nhật liên tục các thông số đo đạc liên quan trong nhà máy và hiển thị động.

-         Giám sát các điều kiện tới hạn.

-         Điều khiển từng tổ máy và toàn bộ nhà máy theo chế độ đã định.

-         Vận hành các Sequence tự động.

-         Điều khiển phân bố: phân bố công suất tác dụng tổ máy, điều khiển công suất phản kháng tổ máy.

-         Điều khiển đóng/mở các máy cắt và giao cách ly 500kV.

-         Điều khiển đóng/mở các máy cắt đầu cực máy phát, các máy cắt 6,3kV; 0,4kV và máy cắt một chiều 220V của nhà máy.

-         Khởi động máy phát điện diesel.

-         Điều khiển đóng/mở các cửa van sữa chữa sự cố cửa nhận nước, điều chỉnh vị trí các cửa vàn đập tràn.

-         Điều khiển và giám sát các hệ thống cơ khí phụ trợ như hệ thống bơm tháo cạn, bơm sau cứu hỏa, hệ thống thông gió, hệ thống nén khí,…

-         Tiến hành cài đặt và điều khiển các thiết bị hệ thống điều tốc và kích từ.

-         Tiến hành thay đổi tín hiệu chỉ thị trạng thái và sự kiện.

-         Hiển thị sơ đồ các thiết bị công nghệ, các giá trị đo lường tương ứng với các thông số vận hành thực tế, các đường cong đặc tính,..

-         Cài đặt các giá trị vận hành.

-         Chức năng khóa và bảo vệ an toàn.

(cấu hình của các bộ máy tính sẽ đưa vào sau khi có tài liệu về)

b)    Trạm dao diện điều khiển CIS: là hệ thống quản lý thông tin của Centralog, bao gồm hai trạm quản lý cơ sở dữ liệu CIS/CCC và CIS/HDSR. Máy chủ quản lý cơ sở dữ liệu có chức năng lập kế hoạch/ bảo dưỡng/ quản lý, bao gồm các phần mềm thu thập, xử lý và lưu trữ dữ liệu, phần mềm bảo dưỡng.

Các chức năng của trạm CIS như sau:

-         Lập kế hoạch vận hành kinh tế nguồn nước.

-         Lập kế hoạch vận hành kinh tế công suất phát.

-         Lập kế hoạch kiểm tra, đại tu kinh tế các thiết bị.

-         Lập kế hoạch bảo dưỡng kinh tế các thiết bị theo phương pháp dự đoán.

-         Tăng khản năng sẵn sàng làm việc của các bộ phận, thiết bị.

-         Tối ưu hóa quá trình công nghệ và giảm chi phí vận hành.

 Các công cụ:

-         Biểu diễn bằng đồ thị, biểu đồ, xu hướng: công cụ phần mềm này cho phép thể hiện bằng đồ thị các giá trị tương tự theo thời gian trên màn hình. Nhân viên vận hành có thể: sửa đổi bố cục các nhóm đồ thị, xóa tạm thời một đồ thị trong nhóm, sửa đổi giá trị min/max trên trục dọc, sửa đổi thời gian hiển thị, truy cập các view liên quan.

-         Lập báo cáo: công cụ lập báo cáo cho phép lựa chọ, sửa đổi và xuất các báo cáo. Chức năng này cho phép lập chương trình in tự động các báo cáo theo các khoảng thời gian định trước như ngày, tháng, tuần hoặc các giai đoạn trung gian. Nhân viên vận hành có thể in báo cáo theo yêu cầu hoặc hủy bỏ chế độ in tự động bất kỳ một báo cáo nào. Các báo cáo gồm có: Nhật ký sự kiện dạng danh sách theo trình tự thời gian, báo cáo về các báo động liệt kê tất cả các điểm đang trong trạng thái báo động, báo cáo sản lượng liệt kê cho mổi tổ máy và toàn nhà máy, báo cáo thủy lực liệt kê mực nước thượng lưu và hạ lưu cùng với lưu lượng trung bình qua nhà máy.

-         Hiển thị dữ liệu quá khứ: công cụ lưu trử và thu hồi dữ liệu lịch sử được sử dụng để lưu trử dữ liệu lịch sử cho mục đích phân tích off-line như: công suất phát của các tổ máy, công suất nhà máy, lưu lượng nước, mực nước, thời gian vận hành thiết bị, số lần đóng cắt của máy cắt, các sự kiện bất thường phải được lưu trử và có thể truy cập dưới các dạng khác nhau.

c)     Trạm kỷ thuật CCAD: gồm có một trạm Controcad Site và một trạm kỷ thuật di động (Controcad trên máy tính xách tay). Trạm Controcad có các chức năng sau:

-         Sửa đổi chương trình ứng dụng.

-         Phát triển phần mềm hệ thống.

-         Thiết lập và hiệu chỉnh cơ sở dử liệu.

-         Thiết lập và hiệu chỉnh các biểu đồ hiển thị, các bản ghi.

-         Thiết lập các thông số ban đầu.

-         Truy cập các bản ghi dử liệu quá khứ.

-         Chuẩn đoán sự cố.

-         Quản lý hệ thốn.

-         Đào tạo vận hành.

d)    Trạm Gateway: gồm hai máy chủ Gateway như là thiết bị đầu cuối để kết nối với trung tâm điều độ A0 và A1.

e)     Các máy in:

Máy in được lắp đặt trong phòng điều khiển và liên kết với các trạm vận hành và máy tính báo cáo qua mạng văn phòng (Plant Office Network).

Hệ thống máy in gồm có 3 máy in: 2 máy in sự kiện và cảnh báo để in các sự kiện và báo động, một máy in để in tài liệu văn bản. Cả ba máy in đều là máy in màu có khổ giấy là A3 và A4, độ phân giải cao (tối thiểu là 600x600 điểm/inch).

f)      Máy tính mô phỏng:

Trạm máy tính mô phỏng chứa chương trình mô phỏng toàn bộ hệ thống điều khiển của nhà máy. Có chức năng như là một hệ thống đào tạo cho nhân viên vận hành và sữa chữa, có thể mô phỏng việc điều khiển và các chức năng của trạm vận hành. Ngoài ra trạm còn có khản năng xử lý cơ sở dữ liệu ngoại tuyến, phát triển và sửa đổi các phần mềm ứng dụng, phần mềm kiểm tra, sửa đổi sơ đồ và phần mềm vận hành,…được thể hiện qua các chức năng sau:

-         Mô phỏng chế độ vận hành bình thường của toàn nhà máy.

-         Mô phỏng chế độ vận hành sự cố của thiết bị chính.

-         Cho phép truy xuất thông tin của hệ thống CSCS để phục vụ cho mục đích sử dụng và bảo dưỡng hệ thống.

-         Cho phép truy xuất thông tin từ phần mềm và các công cụ nhằm phát triển và nâng cấp phần mềm.

-         Cho phép kiểm tra phần mềm hệ thống.

g)    Máy tính cá nhân văn phòng:

Gồm 3 máy tính cá nhân: một cho Giám đốc, một cho Kỹ sư chính và một cho Trưởng ca. Các máy tính được nối với mạng văn phòng nhà máy (Plant Office Network) và trang bị phần mềm chuyên dụng cho phép cập nhật dữ liệu và hình ảnh về trạng thái vận hành; in và phát hành báo cáo.

h)    Máy tính báo cáo:

Trạm máy tính với chức năng CRW (Centralog Report Writer) dùng để phát các báo cáo do người sử dụng quy định. Máy tính này được nối với các trạm vận hành và máy in thông qua mạng văn phòng (Plant Office Network), có khản năng truy cập thời gian thực tới cơ sở dữ liệu của trạm vận hành. Máy tính cũng bao gồm phần mềm chuẩn Microsoft như Word và Excel cho công việc văn phòng.

OPERATOR WORKSTATION 1

OPERATOR WORKSTATION 2

REPORT COMPUTER

INK-JET COLOUR PRINTER

INK-JET COLOUR PRINTER

ETHERNET

10 BASE T HUB

LAN S8000-E

            CONTROBLOC.

            Mức điều khiển Controbloc của nhà máy thủy điện Sơn La gồm 10 LCU:

-         LCU1 – LCU6: các đơn vị điều khiển tại chổ ứng với 6 tổ máy.

-         LCU7: điều khiển tại chổ của trạm GIS.

-         LCU8: điều khiển tại chổ các thiết bị phụ.

-         LCU9: điều khiển tại chổ hệ thống phân phối trung áp và hạ áp (tự dùng).

-         LCU10: điều khiển tại chổ đập tràn và cửa nhận nước.

            Các LCU được liên kết với nhau và với mức Centralog qua mạng nhà máy S8000-E.

            2.2.1. Các LCU của Controbloc.

a.      Các LCU tổ máy (LCU1 – LCU6): các LCU là hệ thống điều khiển tại chổ có tính dự phòng của các tổ máy. Hệ thống gồm 5 tủ tại chổ và 2 panel từ xa đảm bảo điều khiển tại chổ của tổ máy, đồng bộ hóa và bảo vệ điện, thông qua các chức năng sau đây:

-         Thu nhận các đầu vào logic và tương tự từ tuabin, máy phát, máy biến áp tăng áp và các thiết bị phụ, định thời đầu vào logic với độ chính xác 1ms.

-         Thu nhận các thông số điện và nhiệt độ thông qua liên kết Modbus với các bộ biến đổi đo lường điện và thiết bị giám sát nhiệt độ.

-         Quản lý các Sequence khởi động và dừng tổ máy.

-         Chuyển đổi theo trình tự các thiết bị thuộc khối tổ máy.

-         Thu nhận nhanh chóng các thông tin từ các bảo vệ điện khối và rơ le ngắt chủ.

-         Ngắt tổ máy, giám sát và kiểm tra tín hiệu cảnh báo.

-         Hòa tự động và bằng tay tổ máy.

-         Thông tin với các bộ điều khiển khác và phòng điều khiển trung tâm thông qua mạng LAN S8000-E.

Cấu trúc của hệ thống điều khiển tại chổ tổ máy gồm có:

-         1 bộ điều khiển chính ALSPA MFC3000 cho quản lý các Sequence.

-         1 bộ HMI tại chổ.

-         Các module nối cho S8000-E, F8000, và Modbus thông tin.

-         1 bộ điều khiển IHR ALSPA C8035 cho định thời chính xác (1ms) của các đầu vào logic chính.

-         1 bộ điều khiển vào/ra ALSPA C8035 cho thu thập và xử lý dữ liệu.

-         2 bộ điều khiển vào/ra từ xa ALSPA C8035 cho thu thập và xử lý dữ liệu.

-         Các module vào và ra.

-         Các rơ le bảo vệ cho khối máy phát – máy biến áp.

-         2 bộ đo lường điện ION7300.

-         1 bộ phân tích nhiệt độ.

-         1 đồng hồ đo lường và biến đổi, 1 bộ chỉ báo lỗi.

-         1 rơ le ngắt chủ (hệ thống dừng khẩn cấp bằng mạch phần cứng).

-         1 rơ le hòa đồng bộ tự động ALSPA CSR620.

-         1 hệ thống hòa đồng bộ bằng tay.

-         4 bộ đếm điện năng.

-         1 bộ rơ le thiết bị phụ.

-         1 bộ thiết bị vận hành tại chổ (nút bấm và đèn chỉ báo).

-         1 bộ thiết bị nguồn với đầu vào 220Vac và 220Vdc.

Số lượng các đầu vào và đầu ra như sau:

Logic inputs

IHR logic inputs (1ms precision)

Analogue inputs

RTD inputs

Logic outputs

Analogue outputs

288

256

48

36

192

8

b.      LCU các thiết bị phụ nhà máy: hệ thống gồm có 2 tủ tại chổ và 4 panel từ xa đảm bảo điều khiển các thiết bị phụ cơ và điện thông thường, thông qua các chức năng sau:

-         Thu nhận các đầu vào logic và tương tự từ thiết bị phụ nhà máy, đầu vào logic chính được định thời với độ chính xác 1ms.

-         Thu nhận các thông số điện thông qua liên kết Modbus với những bộ biến đổi đo lường điện.

-         Quản lý hệ thống nguồn tự dùng và hệ thống UPS.

-         Kiểm tra hệ thống báo cháy.

-         Chuyển đổi theo thứ tự các thiết bị tự dùng thông thường.

-         Thu nhận thông tin nhanh chóng từ trạm phục vụ bảo vệ điện máy biến áp.

-         Giám sát và kiểm tra cảnh báo các thiết bị phụ thông thường.

-         Thông tin với các bộ điều khiển chính khác và các trạm Workstation phòng điều khiển thông qua mạng LAN S8000-E.

Hệ thống điều khiển thiết bị phụ nhà máy bao gồm:

-         1 bộ điều khiển chính MFC3000 cho quản lý chung các thiết bị.

-         1 HMI tại chổ.

-         Các module liên kết cho S8000-E, F8000 và Modbus truyền thông.

-         1 bộ điều khiển IHR ALSPA C8035 cho định thời với độ chính xác 1ms của các đầu vào logic chính.

-         1 bộ điều khiển con ALSPA C8035 cho thu thập và xử lý thông tin.

-         4 bộ điều khiển vào/ra từ xa ALSPA C8035 cho thu thập và xử lý thông tin.

-         Các module vào và ra.

-         1 thiết bị đo lường điện ION7300.

-         1 bộ rơ le thiết bị phụ.

-         1 bộ thiết bị cấp nguồn với đầu vào 220Vac và 220Vdc.

Số lượng của các đầu vào và ra như sau:

Logic inputs

IHR logic inputs (1ms precision)

Analogue inputs

Logic outputs

Analogue outputs

128

96

32

96

0

c.      Hệ thống điều khiển tại chổ trạm phân phối tự dùng:

      Hệ thống gồm 2 tủ tại chổ và 4 panel từ xa đảm bảo điều khiển trạm phân phối tự dùng 400 V và 6,3kV, thông qua các chức năng sau:

-         Thu thập các đầu vào logic và tương tự từ thiết bị phân phối tự dùng nhà máy, đầu vào logic chính được định thời với độ chính xác 1ms.

-         Thu thập các thông số điện thông qua liên kết Modbus với bộ biến đổi đo lường điện.

-         Chuyển đổi theo thứ tự các thiết bị phân phối tự dùng.

-         Thu thập thông tin một cách nhanh chóng từ trạm phục vụ bảo vệ điện máy biến áp.

-         Giám sát và kiểm tra cảnh báo các thiết bị tự dùng thông thường.

-         Thông tin với các bộ điều khiển chính khác và các trạm Workstation phòng điều khiển trung tâm thông qua mạng LAN S8000-E.

Hệ thống điều khiển trạm phân phối tự dùng bao gồm:

-         1 bộ điều khiển chính ALSPA MFC3000 cho quản lý chung các thiết bị tự dùng.

-         1 HMI tại chổ.

-         Các module liên kết cho S8000-E, F8000 và Modbus thông tin.

-         1 bộ điều khiển IHR ALSPA C8035 cho định thời chính xác 1ms của các đầu vào logic chính.

-         1 bộ điều khiển con ALSPA C8035 cho thu thập và xử lý dữ liệu.

-         4 bộ điều khiển vào/ra từ xa ALSPA C8035 cho thu thập và xử lý dữ liệu.

-         Các module vào và ra.

-         2 thiết bị đo lường điện ION7300.

-         1 bộ rơ le thiết bị tự dùng.

-         1 bộ thiết bị cấp nguồn với đầu vào 220Vac và 220Vdc.

Số lượng của các đầu vào và ra như sau:

Logic inputs

IHR logic inputs (1ms precision)

Analogue inputs

Logic outputs

Analogue outputs

256

96

48

160

0

d.      Hệ thống điều khiển tại chổ trạm phân phối 500kV:

      Một hệ thống gồm có 4 tủ và 3 panel từ xa đảm bảo điều khiển và bảo vệ cho trạm phân phối, thông qua các chức năng sau đây:

-         Thu thập các đầu vào logic và tương tự từ trạm phân phối, các đầu vào logic chính được định thời với độ chính xác 1ms.

-         Thu thập các thông số điện thông qua liên kết Modbus với thiết bị đo lường điện.

-         Kiểm tra thiết bị trạm.

-         Khóa liên động của trạm.

-         Chuyển đổi theo trình tự các thiết bị của trạm.

-         Thu thập nhanh sự thi hành từ các bảo vệ điện trạm phân phối.

-         Quản lý dao diện người – máy tại chổ của trạm phân phối.

-         Thông tin với các bộ điều khiển chính khác và các trạm workstation phòng điều khiển trung tâm thông qua mạng LAN S8000-E.

Hệ thống điều khiển tại chổ trạm phân phối gồm có:

-         1 bộ điều khiển chính ALSPA MFC3000 cho quản lý chung của trạm phân phối.

-         1 HMI tại chổ.

-         Các module liên kết cho S8000-E, F8000 và Modbus thông tin.

-         1 bộ điều khiển IHR ALSPA C8035 cho định thời chính xác 1ms của các đầu vào logic chính.

-         1 bộ điều khiển con ALSPA C8035 cho thu thập và xử lý dữ liệu.

-         3 bộ điều khiển vào/ra từ xa ALSPA C8035 cho thu thập và xử lý dữ liệu.

-         Các module vào và ra.

-         Các rơ le bảo vệ cho trạm phân phối.

-         3 thiết bị đo lường điện ION7300.

-         3 bộ đếm năng lượng (đồng hồ sản lượng – energy counter).

-         1 đồng bộ tự động CSR620.

-         1 bộ rơ le thiết bị phụ.

-         1 bộ thiết bị cấp nguồn với đầu vào 220Vac và 220Vdc.

Số lượng của các đầu vào và ra như sau:

Logic inputs

IHR logic inputs (1ms precision)

Analogue inputs

Logic outputs

Analogue outputs

208

96

48

160

0

e.      Hệ thống điều khiển tại chổ đập tràn và cửa nhận nước:

      Hệ thống gồm 1 tủ tại chổ và 2 panel từ xa đảm bảo điều khiển đập tràn và cửa nhận nước, thông qua các chức năng sau:

-         Thu thập các đầu vào số và tương tự từ đập tràn và cửa nhận nước.

-         Thu nhận từ thiết bị đo lường mức nước trong đập tràn và cửa nhận nước.

-         Kiểm tra thiết bị cửa van đập tràn và cửa nhận nước.

-         Kiểm tra thiết bị loa cảnh báo đập tràn và cửa nhận nước.

-         Chuyển đổi theo thứ tự thiết bị đập tràn và cửa nhận nước.

-         Quản lý giao diện người – máy tại chổ.

-         Thông tin với các bộ điều khiển chính khác và các trạm workstation phòng điều khiển thông qua mạng LAN S8000-E.

Hệ thống điều khiển tại chổ đập tràn và cửa nhận nước gồm có:

-         1 bộ điều khiển chính ALSPA MFC3000 cho quản lý chung của đập tràn và cửa nhận nước.

-         1 HMI tại chổ.

-         Các module liên kết cho S8000-E, F8000 và Modbus thông tin.

-         1 bộ điều khiển con ALSPA C8035 cho thu thập và xử lý dữ liệu.

-         Các module vào và ra.

-         1 bộ thiết bị nguồn với đầu vào 220Vac và 220Vdc.

Số lượng các đầu vào và ra cho đập tràn như sau:

Logic inputs

IHR logic inputs (1ms precision)

Analogue inputs

Logic outputs

Analogue outputs

128

0

32

64

0

Số lượng đầu vào và ra cho cửa nhận nước như sau:

Logic inputs

IHR logic inputs (1ms precision)

Analogue inputs

Logic outputs

Analogue outputs

128

0

32

32

0

            Các LCU đều sử dụng bộ điều khiển ALSPA MFC3000 làm bộ điều khiển chính, bộ điều khiển này được cấu tạo từ các tấm module với nguồn cấp riêng và gắn liền. Mỗi bộ điều khiển đặc trưng bởi một tấm main với CPU 32 bit và bộ nối mạng, và thêm các chân cắm mở rộng hoặc từ xa nếu cần.

F-8000 SUB-NETWORK

MFC3000 MAIN BASEPLATE :

CPU, S-8000E coupler,

F-8000 coupler

MAIN CONTROLLER

LAN S8000E

C8035 I/O MAIN BASEPLATE :

CPU, F-8000 coupler, I/O modules

IHR CONTROLLER

C8035 I/O MAIN BASEPLATE :

CPU, F-8000 coupler, I/O modules (part)

EXTENSION BASEPLATE :

MODBUS coupler, I/O modules (part)

SUB-CONTROLLER

MODBUS connection with external equipment

Hình 2: ví dụ về cấu hình một LCU

Bộ điều khiển vào/ra C8035 trang bị các module vào hoặc ra và các thiết bị truyền thông như:

-                          Bộ nối MODBUS cho liên kết với thiết bị bên ngoài.

-                          Module truyền thông với mạng con F-8000.

            Bus trường F-8000 sữ dụng vật liệu đồng và dựa trên tiêu chuẩn WORLDIP có độ tin cậy cao. Nó cho phép trao đổi thông tin giữa  bộ điều khiển chính ALSPA MFC3000, bộ điều khiển con C8035 I/O và bộ điều khiển C8035 IHR.

            Bộ điều khiển chính này đảm bảo xữ lý dữ liệu và hoạt động tuần tự (sequential action). Bộ điều khiển con (sub-controllers) thực hiện việc thu nhận và xữ lý dữ liệu vào/ra từ xa. Bộ điều khiển IHR đảm bảo định thời gian với độ chính xác cao (1ms) cho các phép logic chính.

            Tính mềm dẻo của bộ ALSPA C8035 đảm bảo thích hợp một cách tốt nhất cho mọi ứng dụng. Hơn nữa, bộ điều khiển này có thể ứng dụng như là một RTU với độ tin cậy cao, khi không có yêu cầu xữ lý dữ liệu. Việc cung cấp các thiết bị đồng bộ làm cho việc bảo dưỡng và quản lý các thiết bị thay thế cải tiến cho nhà máy Sơn La được dễ dàng.

            Việc quản lý từ các hệ thống điều khiển được đảm thông qua dao diện Người – máy tại chổ, được lắp đặt trên cửa trước của cubicle.

            HIM tại chổ là một trạm lực được trang bị màn hình màu cảm ứng. Được thiết kế chắc chắn HIM tại chổ đảm bảo thích ứng với điều kiện của tổ máy lớn.

            Các chức năng quan sát:

-                          Biểu đồ Mimic quan sát với các tiện ích điều khiển chính.

-                          Chạy các sequence tiếp theo cho điều khiển tại chổ.

-                          Biểu thị các trạng thái sự cố.

III.            MẠNG TRUYỀN THÔNG NHÀ MÁY

            Hệ thống điều khiển và giám sát nhà máy thủy điện Sơn La tích hợp 2 mạng cơ sở trên công nghệ Ethernet:

·        Ethernet Plant Office Network: quản lý truyền thông giữa trạm vận hành và các thiết bị ngoại vi: các máy in, X-terminals, máy tính văn phòng và các modem cho truyền thông từ xa (bảo dưỡng từ xa, truy cập tới Centralog qua công nghệ Internet). Nó cũng quản lý truyền thông giữa máy tính kỹ thuật CONTROCAD và Centralog cho mục đích tải các màn hiển thị và cơ sở dữ liệu được sản xuất bởi CONTROCAD.

·        CONTRONET network quản lý trao đổi dữ liệu giữa các trạm dịch vụ và các trạm vận hành trong phòng điều khiển CENTRALOG cho mục đích truyền các thay đổi tới các dao diện vận hành, cho việc xuất bản nhật ký vận hành, lưu trữ các thay đổi và truyền thông với các hệ thống bên ngoài (điều độ hoặc truy cập từ xa). Loại mạng này chỉ sử dụng cho cấu hình CENTRALOG 30 hoặc 50.

·        Mạng S8000-E unit network quản lý trao đổi dữ liệu giữa các trạm dịch vụ và các trạm vận hành trong phòng điều khiển CENTRALOG cho mục đích truyền các thay đổi tới các dao diện vận hành, cho việc xuất bản nhật ký vận hành, lưu trữ các thay đổi và truyền thông với các hệ thống bên ngoài (điều độ hoặc truy cập từ xa). Chức năng quan trọng nhất của nó là quản lý truyền thông giữa các bộ điều khiển MFC3000, C80-35, các trạm điều khiển trong phòng điều khiển CENTRALOG và thiết bị giao diện (thực hiện trên một cơ sở liên tục case-by-case cho dao diện đặc biệt).

      Nó cũng sữ dụng cho việc đổ xuống các bộ điều khiển từ trạm kỹ thuật CONTROCAD, và cho việc quan sát và điều chỉnh của chức năng điều khiển.

            Trong phần này chỉ mô tả S8000-E unit network là mạng LAN để kết nối mức điều khiển Centralog và Controbloc, cũng như kết nối các trạm dịch vụ và trạm vận hành trong mức điều khiển Centralog.

            Việc truyền dữ liệu bộ điều khiển chính và các trạm điều khiển được đảm bảo nhờ thiết bị mạng điều khiển có tính dự phòng S-8000E.

            Mạng LAN S-8000E dựa trên chuẩn ETHERNET và sữ dụng kiểu giao thức TCP/IP. Tốc độ 100 Mbit/s thông qua cáp quang đảm bảo truyền dữ liệu nhanh và tin cậy.

            Cấu hình mạng S-8000E là có tính dự phòng: bất kỳ thiết bị nào nối tới thiết bị khác thông qua 2 liên kết phụ thuộc khác nhau trên cáp khác nhau. Nếu một trong hai liên kết hỏng, mạng tự động cấu hình lại đảm bảo tính dự phòng của thiết bị thông tin bằng cách sữ dụng đường truyền thứ hai.

            Cấu trúc mạng.

            Cấu trúc của một mạng được xác định bằng loại liên kết vật lý được sữ dụng cho các giao tiếp mạng. Nhìn chung, có 4 chuẩn liên kết như sau:

·        Bus: trong loại cấu trúc này, truyền thông giữa các trạm nắm giữ các vị trí trong mạng qua một cable dùng chung. Một ví dụ điển hình của cấu trúc này là cáp Ethernet dày (10BASE5) hoặc cáp Ethernet mỏng (10BASE2).

·        Sao: từ một điểm trung tâm (Hub, Switch), một liên kết điểm – điểm được thiết lập với các giao điểm mạng. Một ví dụ về cấu trúc loại này là Hub Ethernet với đôi dây xoắn  Ethernet (10BASE-T) liên kết thành một lưới tất cả các dao điểm mạng.

·        Vòng (Ring): như tên gọi của nó đã thể hiện, cáp liên kết các giao điểm mạng khác nhau là theo dạng một mạch vòng. Việc sữ dụng các Hub hoặc Switch tiêu chuẩn công nghiệp cung cấp một giải pháp Ethernet có thể quản lý truyền thông đảm bảo tính dự phòng.

·        Dạng cây (Tree): một cấu trúc cây là vẫn được sử dụng khi các Hub hoặc Switch được khai triển trong dạng nối bởi liên kết điểm – điểm.

            Cấu trúc thực hiện cho mạng S8000-E unit network của nhà máy thủy điện Sơn La là cấu trúc vòng an toàn.

            Phương pháp truy cập.

            Một đặc điểm của Ethernet và chuẩn IEEE 802.3 là thực tế một số lượng lớn các trạm có thể sử dụng một đường truyền thông đơn, không có bất kỳ một trạm nào quản lý truy cập đường truyền.

            Khi một trạm cần gửi dữ liệu, đầu tiên nó kiểm tra kênh truyền thông sẵn sàng (CS = Carrier Sense): nếu kênh là sẵn sàng, trạm bắt đầu truyền. Trong thời gian đó, nó lắng nghe tín hiệu trong cáp. Nếu trạm khác đã bắt đầu truyền đồng thời (MA = Multiple Access), tín hiệu xung đột được phát hiện (CD = Collision Detect) và trạm truyền gửi một tín hiệu ngắn chèn vào để báo cho các trạm khác biết dữ liệu truyền đi là không hợp lệ. Trạm cần truyền sau đó gửi lại dữ liệu sau thời gian trể ngẫu nhiên. Quá trình này được biết đến với tên gọi là CSMA/CD.

            Các Switch sử dụng trong các mạng fast 100 Mbits/s cho phép truyền thông đồng thời bởi các thuê bao khác nhau, như mỗi khu vực giữa 2 Switch được tính đến như là một mạng riêng trong điều kiện truy cập.

            Mô tả vòng Ethernet S8000-E.

            3.3.1. Phần cứng sữ dụng cho vòng S8000-E 100Mbits/s.

            Vòng S8000-E 100 Mbits/s có thể dùng được trong 3 công nghệ:

·        Đôi dây xoắn đồng (100BASE-TX).

·        Các quang dạng phức (100BASE-FX).

·        Cáp quang dạng đơn (100BASE-FX-SM).

            Các thiết bị sử dụng cho vòng 100 Mbits/s là các switches RS2.

            Các loại switch RS2 sữ dụng như sau :

·        RS2-TX/TX : cho vòng với cáp đồng.

·        RS2-FX/FX : cho vòng cáp quang dạng phức.

·        RS2-FX-SM/FX-SM : cho vòng cáp quang dạng đơn.

            Mỗi switch RS2 có thể sữ dụng để liên kết tới trên 5 thuê bao ở 10 hoặc 100 Mbits/s. Tốc độ bản thân có thể vượt qua được (giới hạn tới 10 Mbits/s trong trường hợp của loại thuê bao là bộ điều khiển C80-35 hoặc C80-75). Các switch RS2 ứng dụng đầy đủ dạng képn đôi, vì vậy vòng này dẫn một dòng 200 Mbits/s trong cáp đồng hoặc công nghệ cáp quang.

            Switch RS2 gồm có một nguồn cấp dự phòng và một công tắc sự cố.

            3.3.2. Tính dự phòng của vòng S8000-E 100Mbits/s.

            Quản lý của vòng fault tolerant

            “Redundancy manager” là một switch Ethernet có những tiện nghi vượt trội của cấu hình Ethernet thông thường hoặc giới hạn trong cấu trúc bus hoặc sao.

            Cũng như quản lý tất cả các chức năng chuyển mạch Ethernet tiêu chuẩn, switch RS2 cung cấp khản năng quản lý một vòng (quang hoặc đồng) đầy đủ ở dạng kép đôi với một tốc độ đến 200 Mbits/s.

            Switch RS2 “Redundancy manager” cho phép vòng biến đổi trong một bus bằng việc mở vòng trong trường hợp vận hành bình thường hoặc đóng nó trong trường hợp sự cố trên môi trường hoặc trên một trong số các switch mạng. Việc sử dụng RS2 “Redundancy Manager” là hoàn toàn rõ rang cho hoạt động của mạng S8000-E, nếu RS2 “Redundancy Manager” là có khuyết điểm mạng tiếp tục vận hành và thay đổi bằng cách chuyển đổi giữa các thuê bao kết nối tới switch RS2 khác.

            Switch RS2 “Redundancy Manager” nhận và gửi thư chuẩn đoán thời gian thực từ các switch khác trên mạch vòng ở cả hai ports của vòng. Thư được gửi với một từ định danh. Từ định danh cho phép switch “Redundancy Manager” đếm thư và quản lý tình trạng của mạng ở tất cả thời gian.

            Nếu một sự cố được phát hiện trên vòng S8000-E (hoặc mất một switch hoặc mất một bộ phận trong môi trường mạng), switch RS2 “Redundancy Manager” tiếp tục gửi ở cả hai cửa của vòng. Tuy nhiên, bởi vì thư chuẩn đoán sự cố không đi qua được đầy đủ vòng. Switch RS2 “Redundancy Manager” vì thế mất khản năng biên dịch thư chuẩn đoán như một sự cố mạng.

            Khi sự cố mạng được dò ra, switch RS2 “Redundancy Manager” kết nối hai dao diện của nội tại vòng, trả lại hoạt động mạng. Dò tìm và resetting mạng để giữ tình trạng hoạt động trong khoảng 20 và 300 ms phụ thuộc số lượng các switch (lớn nhất 50) và vào quy mô của mạng.

·        Nếu sự cố liên quan tới một bộ phận của môi trường vòng thì hoạt động của vòng là không bị hỏng.

·        Nếu sự cố liên quan tới một switch, các vấn đề sau đây có thể xảy ra:

-                Vấn đề trên một trong hai cổng của vòng; switch tiếp tục chức năng trên cổng khác.

-                Vấn đề trên một cổng hoặc trên môi trường sử dụng tới liên kết một thuê bao; truyền thông với thuê bao này là bị mất.

            Khi sự cố trên vòng mất đi, switch RS2 “Redundancy Manager” cắt hai dao diện nội tại của vòng, vì vậy cho phép cấu hình ban đầu của mạng trả lại vận hành.

            Khi các switch RS2 được sử dụng, địa chỉ các thuê bao sắp xếp lại khi một sự cố xuất hiện hoặc biến mất.

            Giải pháp sử dụng cho mạng S8000-E không chỉ bảo vệ liên kết giữa hai switch mà còn bảo vệ toàn bộ vòng của mạng. Hơn nữa nó cho phép cấu hình của mạng mở rộng mà không ảnh hưởng tới cấu trúc và lưu lượng mạng.

            Mỗi cổng quang của một switch RS2-FX/FX hoặc RS2-FX-SM/FX-SM được trang bị với hai kết nối: một kết nối truyền dẫn quang, một kết nối nhận quang. Mỗi cổng quang gồm có hai kết nối, cái đầu tiên cho truyền và cái thứ hai cho nhận.

            Mỗi cổng quang của một switch RS2 giám sát việc nhận của ánh sáng mang từ thuê bao tương ứng. Nếu việc nhận được phát hiện như là khuyết điểm ở một trong hai cổng, toàn bộ khuyết điểm cổng (truyền + nhận) được khai báo là không vận hành được, trong khi cổng khác vẫn vận hành.

            Các liên kết quang giữa hai võ ngoài có thể được cung cấp bởi hai cáp quang khác hoặc bởi một cáp đơn gồm vài sợi quang. Phù hợp với tiêu chuẩn chi tết ở trên, nếu một trong hai cáp quang bị đứt, liên kết giữa hai switch trở nên hoàn toàn không vận hành được (gửi và nhận). Trong trường hợp này thư gửi đi qua một nhánh rẽ khác của vòng và được xử lý bởi port quang khác, cái mà vẫn còn hoạt động.

            3.3.3. Kết nối kép của thuê bao S8000-E 100Mbits/s.

            Để xử lý các loại đặc biệt của cấu hình, một kết nối kép của một thuê bao vòng 100 Mbits/s có thể quản lý với một bộ thu phát kép RT2-TX-R.

            Bộ thu phát RT2-TX-R có:

·        2 cổng 10/100 BASE-TX cho kết nối tới hai hub S8000-E RH1-TP/FL.

·        Một cổng 10/100 BASE-TX cho kết nối tới một thuê bao mạng.

            3.3.4. Vòng kép S8000-E 100Mbits/s.

            Một vòng kép 100 Mbits/s có thể thực thi xử lý các loại đặc biệt của cấu hình. Các vòng phải được liên kết với nhau để quản lý truyền thông vào bộ điều khiển và truyền thông với giám sát Centralog.

            Liên kết giữa các vòng có thể vì thế mà làm cho hệ thống có tính dự phòng, bởi việc sử dụng hai switch RS2. Hai switch này sử dụng để mở rộng những thay đổi giữa hai vòng qua hai liên kết có tính dự phòng (chủ/tớ). Để quản lý liên kết dự phòng này, hai switch có tính dự phòng của một trong hai vòng được kết nối qua một liên kết “điều khiển đường truyền” đặc biệt (10 Ohm qua cáp đôi dây xoắn) kết nối tới cổng “stand-by” của hai switch này. Link “điều khiển đường truyền” này có thể không vượt quá 15m.

                Như vậy mạng Ethernet S8000-E 100Mbits/s của nhà máy thủy điện Sơn La là mạng vòng kép và kết nối thuê bao kép, đảm bảo tính dự phòng cao giúp vận hành an toàn.

            3.3.5. Quản lý mạng qua dao diện Web S8000-E 100Mbits/s.

            Switch RS2 tích hợp một dao diện WEB có thể sữ dụng để quản lý mạng S8000-E từ CONTROCAD PC.

            Dao diện WEB sử dụng một trình duyệt chuẩn (Netscape hoặc Explorer phiên bản 4.x hoặc mới hơn) để truy cập bất kỳ một điểm nào của mạng  cho mục đích quản lý các switch RS2 bằng phương tiện nhúng JAVA truyền thông với RS2 qua giao thức SNMP (single Network Management Protocol).

            Switch RS2 cùng với mạng để cai quản việc truy cập bằng đầu vào trình duyệt địa chỉ trường với địa chỉ Internet (IP) trong dạng (http://xxx.xxx.xxx.xxx).

Các chức năng sẵn có chính như sau:

·        Hiển thị và lưu lại cảnh báo (sự cố mạng).

·        Thông tin hệ thống:

-                Tên và vị trí của thiết bị,…

-                Trạng thái của các nguồn cấp.

-                Trạng thái của liên kết dual/redundant (cấu trúc vòng kép).

-                Phần cứng và phiên bản phần mềm switch.

·        Cấu hình của các cổng RS2.

·        Cấu hình của mạng.