Giám sát vận hành trạm biến áp phân phối và gateway phụ cho O&M

Thu thập đồng hồ đo, nhiệt độ máy biến áp, môi trường phòng và tủ phụ trợ cho đội O&M. Ở trạm từ 110 kV và nhà máy từ 10 MW, thiết bị chỉ làm gateway phụ, không thay RTU kết nối điều độ.

Thiết bị chínhGateway (USR-M300), Bộ điều khiển (USR-EG628-ETH), Cảm biến TH30
Giao thứcModbus RTU/TCP · IEC 61850 · MQTT · 4G
Dữ liệu vềProto IoT Cloud hoặc máy chủ O&M tại chỗ, tách khỏi SCADA điều độ

Bài toán

Trạm biến áp chia làm hai nhóm rất khác nhau. Nhóm thứ nhất là trạm từ 110 kV trở lên và trạm của nhà máy điện từ 10 MW: đã có hệ bảo vệ, điều khiển, RTU hoặc gateway kết nối SCADA của cấp điều độ theo quy định riêng. Đội O&M ở đây vẫn thiếu những dữ liệu không nằm trong danh sách điểm gửi điều độ: nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều hòa, phòng ắc quy, tủ nguồn tự dùng, cửa ra vào, đồng hồ đo phụ.

Nhóm thứ hai là trạm biến áp phân phối của khách hàng, ví dụ trạm 22/0,4 kV trong nhà máy, tòa nhà. PROTO chưa tìm thấy nghĩa vụ giám sát từ xa bắt buộc cho nhóm này, nên giám sát là lựa chọn vận hành. Nhiều trạm chỉ được kiểm tra theo lịch đi tuần; máy biến áp quá tải hoặc nóng lên chỉ được biết khi đã có sự cố.

  • Đồng hồ nhiệt độ dầu, cuộn dây chỉ hiển thị tại chỗ; muốn xem xu hướng nhiệt theo tải phải ghi tay.
  • Đồng hồ đa chức năng ở tủ hạ áp có cổng RS485 nhưng chưa nối về đâu.
  • Phòng trạm không người trực: điều hòa hỏng, nước rò, cửa mở chỉ phát hiện khi đi tuần.
  • Nhiễu điện từ mạnh, khoảng cách từ tủ ngoài trời về nhà điều khiển lớn.
  • Ở trạm có SCADA điều độ, mọi thiết bị mới phải được chủ trạm duyệt và không được chạm vào mạng, kênh truyền của RTU.

Kiến trúc giải pháp

Hệ giám sát O&M là một hệ độc lập, chỉ đọc, đặt song song với hệ bảo vệ, điều khiển và SCADA điều độ. Gateway không nằm trong mạch bảo vệ, không đi chung kênh truyền với RTU, không gửi dữ liệu cho cấp điều độ.

01Hiện trườngĐồng hồ đa chức năng, bộ hiển thị nhiệt độ máy biến áp, tiếp điểm phụ máy cắt, tủ tụ bù, cảm biến phòng, tủ nguồn tự dùng.
02Thu thập, truyềnUSR-M300 đọc RS485, DI, AI 4–20 mA; USR-EG628-ETH khi cần đọc IEC 61850; gửi MQTT qua 4G hoặc mạng O&M riêng.
03Nền tảngProto IoT Cloud hoặc máy chủ O&M tại chỗ: lịch sử, báo cáo, cảnh báo theo ngưỡng và sự kiện.
04Người vận hànhĐội vận hành trạm, phòng kỹ thuật nhà máy, ban quản lý tòa nhà.

Trạm phân phối của khách hàng. USR-M300 đặt trong tủ hạ áp tổng hoặc tủ điều khiển. Cổng RS485 thứ nhất nối các đồng hồ đa chức năng ở lộ tổng và các lộ ra; cổng thứ hai nối bộ điều khiển tủ tụ bù hoặc bộ điều khiển nhiệt độ máy biến áp khô có RS485. Nhiệt độ dầu, cuộn dây của máy biến áp dầu lấy từ ngõ ra 4–20 mA của đồng hồ nhiệt (nếu có) vào AI. Trạng thái máy cắt tổng, ATS, máy phát lấy qua tiếp điểm phụ vào DI; thiếu ngõ thì ghép module USR-IO. Nhiệt độ, độ ẩm phòng dùng cảm biến TH30.

Trạm từ 110 kV, nhà máy từ 10 MW. Gateway phụ chỉ lấy dữ liệu O&M từ những nguồn chủ trạm cho phép: đồng hồ đo phụ, nhiệt độ máy biến áp, môi trường phòng điều khiển và phòng ắc quy, tủ AC/DC tự dùng. Nếu cần đọc rơ-le hoặc thiết bị IEC 61850, dùng USR-EG628-ETH: một cổng Ethernet nối vào mạng chủ trạm chỉ định và cấu hình chỉ đọc, cổng còn lại đi ra mạng O&M. Việc nối vào mạng trạm phải theo quy định an ninh mạng của chủ trạm.

Khoảng cách, nhiễu, nguồn. Tuyến RS485 hoặc Ethernet từ tủ ngoài trời về nhà điều khiển đi qua bộ chuyển đổi quang PW-SDOF để cách ly và chống nhiễu. Mạng O&M trong trạm dùng switch USR-ISG1008 hai nguồn. Gateway nên lấy nguồn từ hệ DC tự dùng có ắc quy của trạm qua bộ DC/DC có ngõ ra trong dải 9–36 VDC, để vẫn báo được khi mất điện xoay chiều.

Khi mất mạng. USR-M300 có bộ nhớ đệm theo datasheet để gửi lại khi có kết nối; cơ chế gửi bù và khả năng giữ dữ liệu qua mất điện cần cấu hình và kiểm thử theo dự án. Liên động tại chỗ (nhiệt độ phòng cao thì bật quạt) chạy trên gateway, không phụ thuộc mạng.

Thiết bị đề xuất

Vai trò Thiết bị Ghi chú
Gateway O&M USR-M300 (bản 4G hoặc Ethernet) 2 cổng nối tiếp, 2 DI, 2 DO rơ-le, 2 AI 4–20 mA, ghép module I/O; Modbus RTU/TCP; MQTT(S); VPN PPTP, L2TP, OpenVPN; -25~70 °C.
Đọc rơ-le, IEC 61850, xử lý tại chỗ USR-EG628-ETH Ubuntu 20.04, Docker, Node-RED; IEC 61850, IEC 104, Modbus trong datasheet; 2 Ethernet; -20~70 °C.
Mở rộng DI, AI Module USR-IO (IO8000, IO0440) Tiếp điểm phụ máy cắt, cửa, đầu báo khói có tiếp điểm, cảm biến 4–20 mA.
Nhiệt độ, độ ẩm phòng TH30 ±0,2 °C / ±2 %RH, bản RS485 Modbus RTU.
Cách ly tuyến xa Bộ chuyển đổi quang PW-SDOF 1 RS485 + 4 Ethernet sang cáp quang single-mode, 20 km; cách ly, chống sét.
Switch mạng O&M USR-ISG1008 Hai nguồn dự phòng 9,6–60 VDC, chống sét 6 kV, -40~85 °C.
Router 4G kênh riêng USR-G806p 2 SIM, VPN IPSec, OpenVPN; -40~75 °C.
Đo điện Đồng hồ đa chức năng hoặc công tơ điện tử có RS485 Modbus Lộ tổng và các lộ ra.
Nhiệt độ máy biến áp Đồng hồ nhiệt độ dầu, cuộn dây có ngõ ra 4–20 mA; bộ điều khiển nhiệt độ máy biến áp khô có RS485 Lấy tín hiệu song song, không thay thiết bị bảo vệ nhiệt.

Trạm phân phối của khách hàng thường chỉ cần USR-M300 cộng vài module USR-IO. Chọn USR-EG628-ETH khi phải đọc IEC 61850, cần lưu trữ, xử lý lớn tại chỗ, hoặc muốn chạy máy chủ O&M ngay trong trạm. Trạm kiosk ngoài trời cần kiểm tra nhiệt độ trong tủ so với dải nhiệt của thiết bị.

Dữ liệu, điều khiển và cảnh báo

Giám sát

  • Phụ tải: P, Q, dòng ba pha, điện áp, hệ số công suất, điện năng; hệ số mang tải máy biến áp tính từ công suất định mức.
  • Nhiệt độ dầu, cuộn dây (hoặc cuộn dây máy biến áp khô); xu hướng nhiệt theo tải.
  • Trạng thái máy cắt tổng, ATS, máy phát; tủ tụ bù.
  • Phòng trạm: nhiệt độ, độ ẩm, rò nước, cửa, khói.
  • Nguồn tự dùng: điện áp DC, trạng thái bộ nạp, cảnh báo của tủ AC/DC.

Điều khiển

  • Chỉ thiết bị phụ trợ: quạt thông gió, điều hòa dự phòng, đèn qua DO; liên động tại chỗ trên USR-M300.
  • Không đóng cắt máy cắt qua gateway IoT. Thao tác thiết bị nhất thứ thuộc hệ điều khiển, bảo vệ của trạm.

Cảnh báo, báo cáo

  • Quá tải theo % định mức; nhiệt độ dầu, cuộn dây vượt ngưỡng cảnh báo (đặt thấp hơn ngưỡng cắt của rơ-le nhiệt).
  • Lệch pha, điện áp ngoài dải, hệ số công suất thấp kéo dài (tủ tụ bù có thể không làm việc).
  • Máy cắt nhảy, mất nguồn xoay chiều tự dùng, điện áp ắc quy thấp.
  • Phòng trạm nóng, rò nước, cửa mở ngoài lịch.
  • Báo cáo phụ tải ngày, tháng, phụ tải cực đại; điện năng theo lộ (xem thêm EMS quản lý điện năng).

Đáp ứng quy định

TT 05/2025/TT-BCT Điều 30 (sửa bởi TT 46/2025/TT-BCT): trạm biến áp từ 110 kV trở lên và nhà máy điện từ 10 MW phải có Gateway/RTU với hai kết nối độc lập về vật lý tới hệ thống SCADA của cấp điều độ. Ở các trạm, nhà máy này, USR-M300 và USR-EG628-ETH chỉ làm gateway phụ thu thập, giám sát cho O&M, không thay RTU, gateway kết nối điều độ. Nhánh kết nối điều độ cho điện mặt trời mái nhà đấu nối trung áp là trường hợp khác, xem bài Kết nối điều độ.

Trạm biến áp phân phối dưới 110 kV của khách hàng: chưa tìm thấy nghĩa vụ giám sát bắt buộc; giải pháp trong bài là giám sát vận hành tự nguyện.

Thông tin quy định cập nhật tháng 10/2026. Trước khi triển khai, đối chiếu hướng dẫn kỹ thuật mới nhất của cơ quan tiếp nhận dữ liệu.

Triển khai

  1. Khảo sát cùng chủ trạm: sơ đồ một sợi, danh sách đồng hồ có RS485, đồng hồ nhiệt máy biến áp có ngõ ra hay không, tiếp điểm phụ còn trống, hệ DC tự dùng, vị trí lắp gateway, quy định của chủ trạm về đấu thêm thiết bị.
  2. Thiết kế: danh sách điểm; sơ đồ đấu dây chỉ đọc (tiếp điểm phụ, ngõ ra analog song song); mạng O&M tách khỏi mạng SCADA; kênh 4G hoặc mạng riêng.
  3. Lắp đặt khi trạm cho phép, theo phiếu công tác của đơn vị quản lý trạm; cáp tín hiệu đi tách cáp lực, tuyến xa dùng cáp quang.
  4. Cấu hình: thanh ghi đồng hồ, tỷ số biến dòng, biến áp; ngưỡng cảnh báo theo định mức máy biến áp; liên động tại chỗ; tài khoản Proto IoT Cloud hoặc máy chủ tại chỗ.
  5. Chạy thử: so số đo với màn hình đồng hồ và đồng hồ nhiệt tại chỗ; thử từng tín hiệu DI; rút mạng để thử gửi bù; cắt nguồn xoay chiều để kiểm tra gateway vẫn báo.
  6. Bàn giao: danh sách điểm, sơ đồ đấu dây, bảng ngưỡng cảnh báo, quy trình xử lý.

Câu hỏi thường gặp

USR-M300 có thay được RTU của trạm 110 kV không?

Không. Theo TT 05/2025/TT-BCT Điều 30 (sửa bởi TT 46/2025/TT-BCT), trạm từ 110 kV cần Gateway/RTU với hai kết nối độc lập về vật lý tới SCADA của cấp điều độ. USR-M300 chỉ làm gateway phụ cho O&M.

Có đọc công tơ đo đếm mua bán điện được không?

Công tơ đo đếm mua bán điện thường được niêm phong và do đơn vị điện lực quản lý. Muốn đọc phải thỏa thuận với đơn vị quản lý; cách thường làm là lắp đồng hồ đa chức năng riêng cho mục đích vận hành.

Máy biến áp cũ chỉ có đồng hồ kim thì sao?

Nếu đồng hồ không có ngõ ra 4–20 mA, lắp thêm cảm biến nhiệt độ có ngõ ra 4–20 mA hoặc RS485 tại vị trí đo do nhà sản xuất máy biến áp chỉ định, làm khi máy đã cắt điện. Không can thiệp mạch bảo vệ nhiệt hiện có.

Trạm có điện mặt trời mái nhà thì sao?

Phần giám sát inverter dùng chung gateway với trạm. Nếu hệ đấu nối trung áp hoặc từ 100 kW, yêu cầu kết nối điều độ xem bài Kết nối điều độ.

Đưa dữ liệu trạm ra 4G có an toàn không?

Gateway chủ động kết nối ra ngoài qua MQTT có TLS, không mở cổng cho kết nối từ ngoài vào mạng trạm. Truy cập cấu hình từ xa đi qua OpenVPN hoặc IPSec; tránh PPTP, L2TP không mã hóa. Mạng O&M tách khỏi mạng điều khiển, bảo vệ.

Chưa thấy bài toán của bạn?

Gửi mô tả hiện trường, thiết bị đang có và nơi cần xem dữ liệu. Kỹ sư PROTO trao đổi phương án kiến trúc và thiết bị phù hợp.

zalo-icon
facebook-icon
tiktok-icon
phone-icon