Máy tính trạm biến áp Advantech là nhóm máy tính đặt trong gian điều khiển của trạm, làm nhiệm vụ gom số liệu từ rơ le và đồng hồ đo rồi đưa lên hệ điều độ. Nhóm này khác máy tính công nghiệp thông thường ở ba chỗ: chứng nhận phần cứng cho môi trường trạm, số cổng truyền thông cách ly, và cách nhận nguồn thao tác của trạm. Bài viết đi vào bốn mã đang bán, tiêu chí chọn giữa chúng, và lộ trình nâng cấp một trạm cũ.
Trạm biến áp thông minh khác trạm cũ ở chỗ nào
Trạm cũ vận hành theo tủ: mỗi ngăn lộ có bộ chỉ thị riêng, người trực đọc và ghi sổ. Trạm thông minh gom toàn bộ số liệu vào một lớp phần mềm, người trực đọc trên màn hình, và phần lớn thời gian trạm không có người.
Ba mức thiết bị trong một trạm số hoá được phân như sau. Mức quá trình nằm sát thiết bị nhất thứ trong trạm, gồm máy biến dòng, máy biến điện áp và các bộ đo lấy tín hiệu thô. Mức ngăn lộ đặt rơ le bảo vệ và bộ điều khiển ngăn, xử lý logic đóng cắt cho riêng ngăn đó. Mức trạm đặt máy tính trạm, màn hình vận hành và cổng truyền thông đi lên điều độ.
Máy tính trạm nằm ở mức thứ ba. Nó không tham gia vào mạch bảo vệ, nên hỏng máy tính không làm mất bảo vệ ngăn lộ. Đổi lại, nó giữ toàn bộ số liệu vận hành và là điểm duy nhất mà điều độ nhìn thấy trạm, nên yêu cầu về độ sẵn sàng của nó rất cao.
Hai chứng nhận quyết định máy tính có đặt được trong trạm
Hồ sơ thầu của ngành điện thường nêu hai mốc. IEC 61850-3 quy định điều kiện môi trường và nhiễu cho thiết bị trong trạm. IEEE 1613 quy định khả năng chịu nhiễu của thiết bị truyền thông đặt trong trạm, chia mức theo việc thiết bị được phép gián đoạn hay không khi có xung.
Bốn mã dưới đây đều nằm trong nhóm máy tính tự động hoá điện năng của hãng. UNO-4671A công bố tuân thủ IEC 61850-3 và IEEE 1613, kèm chứng chỉ điện lực mức IV của Trung Quốc. UNO-4673A công bố tuân thủ yêu cầu phần cứng của IEC 61850-3. ECU-4784 được chứng nhận TUV theo IEC 61850-3 và IEEE 1613.
Bốn mã máy tính trạm Advantech đang bán
| Mã máy | CPU | Cổng nối tiếp và LAN | Nguồn và mở rộng | Hợp với trạm nào |
|---|---|---|---|---|
| UNO-4671A | Intel Atom D510 1,66 GHz hoặc D525 1,8 GHz | 10 cổng cách ly: 2 RS-232, 4 RS-422/485, 4 RS-485; 6 cổng LAN | Dải nguồn rộng, hai đầu vào nguồn; 1 khe PCI-104; thẻ CF và một ổ SATA 2,5 inch | Trạm còn nhiều thiết bị chạy giao thức nối tiếp |
| UNO-4673A | Intel Atom 1,66 GHz | 2 cổng RS-232/422/485 cách ly có điều khiển luồng tự động và bộ đệm 128 KB; 2 cổng Gigabit hỗ trợ gộp cổng và 4 cổng 10/100 | Bộ nguồn cách ly dải rộng, tuỳ chọn nguồn kép; 3 khe cắm card vào ra | Trạm đã chuyển sang Ethernet nhưng cần thêm card vào ra |
| UNO-4678 | Celeron M 1 GHz, bộ nhớ 512 MB | 8 cổng RS-232/422/485 cách ly; 3 cổng 10/100 | Vỏ 1U gắn tủ rack; thẻ CF loại I/II; cảm biến đo nhiệt độ CPU và bo mạch | Tủ rack chật, cần nhiều cổng nối tiếp trên một chiều cao 1U |
| ECU-4784 | Intel Xeon E-2276ML thế hệ 9 ở bản G5 hiện hành (các đời trước dùng Core i7 Haswell/Ivy Bridge hoặc Celeron) | 8 cổng LAN cách ly, 10 cổng truyền thông nối tiếp | Nguồn dự phòng 100–240 V xoay chiều hoặc một chiều, tuỳ chọn 48 V; 2 khe mở rộng vào ra; bản G5 có 3 khay SSD SATA 2,5 inch và 1 khe M.2 NVMe (đời trước: 2 ổ SATA và một khe CFast) | Trạm 110 kV trở lên, nhiều điểm đo, cần dự phòng nguồn |
Bốn máy đều không quạt, đi dây bên trong tối thiểu và có đèn báo trạng thái từng cổng ở mặt trước. Đèn báo cổng nghe nhỏ nhặt nhưng có ích thật khi kỹ thuật viên đến trạm và cần biết ngay tuyến nào đứt mà không phải mở phần mềm.
Phần chi tiết mã đặt hàng và tuỳ chọn khe cắm của mã mạnh nhất nằm trong bài ECU-4784.
Nguồn cấp và chống nhiễu trong gian trạm
Trạm không cấp nguồn cho thiết bị phụ trợ theo cách của nhà máy. Nguồn thao tác thường là một chiều lấy từ hệ ắc quy, điện áp 110 V hoặc 220 V, và có thể dao động khi tải nạp thay đổi. Vì vậy máy tính trạm nhận dải nguồn rộng và thường có hai đầu vào.
- Lấy hai lộ nguồn từ hai tủ khác nhau. Hai dây cùng cắm vào một aptomat thì bộ nguồn kép không còn ý nghĩa dự phòng.
- Giữ nguyên tắc cách ly cho cổng nối tiếp. Bus RS-485 chạy dọc gian tủ đi qua nhiều vùng đất khác nhau; cổng cách ly ngăn dòng vòng qua vỏ máy.
- Tách vỏ máy khỏi đất nguồn. UNO-4673A công bố cách ly giữa vỏ và đất nguồn, đây là điểm cần kiểm khi lắp vào tủ đã có sẵn thanh tiếp địa.
- Đi dây tín hiệu tách khỏi dây lực. Trong tủ chật, khoảng cách vật lý là biện pháp rẻ nhất để giảm nhiễu dẫn.
- Đặt máy ở vị trí thoáng trong tủ. Máy không quạt thải nhiệt qua vỏ, kẹp sát hai bên bằng thiết bị khác làm nhiệt độ bên trong tăng nhanh.
Lộ trình nâng cấp một trạm cũ lên trạm không người trực
Phần lớn dự án ở Việt Nam là nâng cấp chứ không phải xây mới. Thứ tự dưới đây giúp giữ trạm vận hành trong suốt quá trình.
- Thống kê thiết bị theo ngăn lộ: mã rơ le, mã đồng hồ đo, giao thức mỗi thiết bị, và thiết bị nào chỉ có tiếp điểm khô.
- Chọn máy tính trạm theo số cổng thực tế vừa đếm, cộng dự phòng khoảng hai cổng cho phần mở rộng sau này.
- Dựng lớp truyền thông trong trạm trước, chạy song song với cách vận hành cũ để so số liệu trong vài tuần.
- Đưa các điểm chỉ có tiếp điểm khô hoặc tín hiệu tương tự vào mô-đun thu thập, tham khảo bài ADAM-6000 để chọn loại tín hiệu.
- Chuyển giao diện vận hành sang màn hình, giữ lại bảng chỉ thị cũ cho tới khi vận hành quen.
- Đấu tuyến truyền lên điều độ và thử các kịch bản mất liên lạc; phần đường truyền cho trạm lẻ có trong bài gateway cho trạm điện.
- Bàn giao khi số liệu hai bên khớp và các cảnh báo đã được thử bằng cách tạo sự kiện thật.
Chọn máy tính trạm biến áp Advantech
Bốn thông tin cần có trước khi chốt cấu hình: số thiết bị chạy giao thức nối tiếp và số thiết bị đã lên Ethernet, mức chứng nhận mà hồ sơ dự án yêu cầu, điện áp nguồn thao tác của trạm, và chiều cao còn trống trong tủ rack. Trạm nhiều ngăn lộ và cần dự phòng nguồn thì đi thẳng vào ECU-4784; trạm nhỏ, nhiều thiết bị nối tiếp thì UNO-4671A hoặc UNO-4678 đủ dùng.
Kiến trúc phần mềm giám sát nằm trong bài SCADA trạm biến áp. Kiến thức nền về máy tính công nghiệp có tại chuyên mục Advantech trên IPC247. Khi cần đối chiếu cấu hình với các dòng máy không quạt khác, dùng công cụ chọn máy theo nhu cầu để lọc theo số cổng COM, số cổng LAN và dải nguồn.
Câu hỏi thường gặp về máy tính trạm biến áp Advantech
IEC 61850-3 và IEEE 1613 khác nhau ở điểm nào?
IEC 61850-3 mô tả yêu cầu chung với thiết bị đặt trong trạm biến áp, gồm nhiệt độ, rung, nhiễu điện từ và chất lượng nguồn. IEEE 1613 tập trung vào khả năng chịu nhiễu của thiết bị truyền thông đặt trong trạm và phân mức theo mức độ gián đoạn cho phép. Nhà sản xuất thường công bố cả hai vì hồ sơ thầu của ngành điện hay yêu cầu đồng thời.
Máy tính văn phòng đặt trong gian điều khiển được không?
Không nên. Gian điều khiển có xung đóng cắt lan trên đường nguồn và đường tín hiệu, nguồn thao tác thường là một chiều 110 V hoặc 220 V chứ không phải nguồn xoay chiều thông thường, và tủ đóng kín làm quạt hút bụi rất nhanh. Máy tính trạm được thiết kế không quạt, cách ly cổng và nhận dải nguồn rộng để chịu các điều kiện đó.
Trạm cần bao nhiêu cổng nối tiếp?
Đếm theo số thiết bị điện tử thông minh còn chạy giao thức nối tiếp. UNO-4671A có mười cổng cách ly gồm hai RS-232, bốn RS-422/485 và bốn RS-485; UNO-4678 có tám cổng RS-232/422/485 cách ly; ECU-4784 có mười cổng truyền thông. Trạm đã chuyển phần lớn thiết bị sang Ethernet thì số cổng nối tiếp cần ít hơn nhiều.
Vì sao dòng máy này dùng nguồn kép?
Để trạm không mất giám sát khi một lộ nguồn thao tác bị cắt. UNO-4671A nhận dải nguồn rộng và hai đầu vào nguồn, UNO-4673A có tuỳ chọn bộ nguồn kép, ECU-4784 công bố nguồn dự phòng 100–240 V xoay chiều hoặc một chiều và tuỳ chọn 48 V. Hai lộ nguồn lấy từ hai tủ khác nhau thì mới có giá trị dự phòng.
Nâng cấp trạm cũ có phải thay toàn bộ rơ le không?
Không bắt buộc. Phần lớn dự án giữ nguyên rơ le và đồng hồ đo đang chạy, chỉ thay máy tính trạm và bổ sung lớp truyền thông để gom số liệu. Rơ le nào không có cổng số thì đọc gián tiếp qua mô-đun thu thập tín hiệu. Việc thay rơ le chỉ đặt ra khi thiết bị đã hết vòng đời hoặc không đáp ứng yêu cầu bảo vệ mới.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
