Đối với các Trạm biến áp (TBA) có cấu trúc điều khiển tích hợp thì hệ thống điều khiển tích hợp được ví như “trái tim” của Trạm. Các máy tính của hệ thống điều khiển tích hợp (bao gồm: máy chủ dữ liệu – Data server, giao diện người_máy – HMI, máy tính kỹ thuật – Engineering workstation, lưu trữ dữ liệu lịch sử - HIS, RTU/Gateway …) có yêu cầu nghiêm ngặt về tính bảo mật an toàn thông tin và độ tin cậy, chỉ những cá nhân được phân quyền mới được phép truy cập vào hệ thống đang vận hành.
Hiện tại chưa có công cụ nào để mô hình hoá một cách trực quan và sát thực tế vận hành hệ thống điều khiển tích hợp của các TBA. Việc học tập tìm hiểu để vận hành hệ thống điều khiển tích hợp phải được người phụ trách Trạm theo dõi, giám sát chặt chẽ. Học viên không được thực hành thao tác trên hệ thống điều khiển đang vận hành.
Phục vụ cho công tác đào tạo bồi huấn các Điều hành viên của Trạm biến áp chính là mục tiêu nghiên cứu đề tài
Thiết kế xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống điều khiển tích hợp ở dạng offline của các Trạm biến áp là để phục vụ cho công tác đào tạo bồi huấn cho các Điều hành viên tại các Trạm biến áp. Mô hình mô phỏng này giúp điều hành viên dễ dàng tương tác như mô hình thật, minh hoạ một cách sinh động trực quan nhằm giúp thí sinh dễ nắm bắt tiếp thu nhanh phương thức vận hành của hệ thống.
Mô hình mô phỏng hệ thống điều khiển tích hợp được tạo trên các máy ảo. Mỗi hệ thống điều khiển tích hợp ở mỗi Trạm sẽ tạo riêng các máy ảo tương thích cho Trạm đó (như Hình 1). Các máy ảo sẽ cùng chạy chung trên một máy chủ vật lý, có thể thao tác cùng lúc nhiều máy ảo.
Hình 1: Mô hình hệ thống điều khiển tích hợp TBA 500kV Long Phú được tạo từ các máy ảo cùng chạy trên một máy chủ vật lý.
Tổng quan về hệ thống
Các phần mềm dùng trong mô hình gồm có phần mềm tạo Máy ảo và phần mềm sao lưu và phục hồi dữ liệu. Phần mềm tạo Máy ảo – VM (Virtual Machine) là một ứng dụng chương trình giả lập được chạy trên hệ điều hành thật của máy tính thật. Với phần mềm ảo hoá cài đặt trên máy chủ vật lý cho phép nhiều máy ảo chạy trên cùng một máy chủ vật lý. Mỗi máy ảo có thể chạy trên một hệ điều hành riêng, điều đó có nghĩa là trên cùng một máy chủ vật lý có thể có nhiều máy ảo cùng chạy một lúc. Đề tài sử dụng phần mềm Vmware Workstation tạo các máy ảo để xây dựng hệ thống điều khiển tích hợp Trạm biến áp. Phần mềm sao lưu và phục hồi dữ liệu dùng để xây dựng mô hình mô phỏng về giao diện và cấu trúc sao cho giống với mô hình hệ thống điều khiển tích hợp đang vận hành thực tế. Đề tài sử dụng phần mềm Acronic True Image để phục hồi dữ liệu các máy tính điều khiển đã được sao lưu lên các máy ảo.
Quy trình thực hiện bao gồm 02 bước. Đầu tiên là tạo sẵn máy ảo chứa hệ điều hành phù hợp với bản sao lưu dữ liệu, sử dụng các bản sao lưu dữ liệu hệ thống điều khiển máy tính đã được lưu trữ sẵn tại các TBA, tạo mới máy ảo chứa hệ điều hành phù hợp với bản sao lưu dữ liệu hệ thống điều khiển máy tính của các TBA (xem hình 2)
Hình 2: Máy ảo được tạo mới tích hợp phần mềm sao lưu phục hồi dữ liệu.
Bước tiếp theo là thực hiện Recovery trên máy ảo, sử dụng phần mềm sao lưu phục hồi dữ liệu Acronis True Image để phục hồi dữ liệu của máy tính điều khiển tại các TBA (ví dụ các máy tính HMI, GATEWAY, HIS, ENGINEER …) trên máy ảo chứa hệ điều hành vừa được tạo mới phía trên, thực hiện Recovery (xem hình 3 và 4).
Hình 3: Sử dụng phần mềm để phục hồi dữ liệu ra máy ảo.
Hình 4: Tiến trình phục hồi dữ liệu ra máy ảo.
Kết quả sau khi phục hồi thành công một máy ảo chứa hệ điều hành của máy tính HMI-1 của hệ thống Siemens tại Trạm 500kV Sông Hậu (xem hình 5).
Hình 5: Máy ảo chứa hệ điều hành của máy tính HMI-1 của hệ thống Siemens.
Tương tự thực hiện lần lượt cho các máy ảo khác tương ứng với từng máy tính điều khiển tại các Trạm biến áp (xem hình 6 và hình 7).
Hình 6: Máy ảo mô phỏng hoạt động của hệ thống điều khiển tích hợp tại Trạm 500kV Long Phú cùng chạy trên một máy chủ vật lý.
Hình 7: Máy ảo mô phỏng hoạt động của hệ thống điều khiển tích hợp tại Trạm 500kV Sông Hậu cùng chạy trên một máy chủ vật lý.
Mô hình mô phỏng hệ thống điều khiển tích hợp trên máy ảo được Truyền tải điện Miền Tây 1 bắt đầu đưa vào áp dụng để phục vụ cho công tác đào tạo từ tháng 07/2023 đến nay. Kết quả đơn vị đã tổ chức thành công các khoá đào tạo tại Truyền tải điện Miền Tây 1, đơn cử như khóa Bồi huấn chuyên đề ngày 22/11/2023 tại Trạm 500kV Long Phú (Hình 8) và khóa Đào tạo thi nâng bậc ngày 18/07/2023 (Hình 9).
Hình 8: Bồi huấn chuyên đề ngày 22/11/2023 tại Trạm 500kV Long Phú.
Hình 9: Đào tạo thi nâng bậc ngày 18/07/2023 tại TTĐ Miền Tây 1.
Hiệu quả thu được từ thực tế và hướng phát triển của đề tài
Việc áp dụng mô hình mô phỏng hệ thống điều khiển tích hợp ở dạng offline đã giúp các Điều hành viên dễ dàng tương tác như mô hình thật, minh hoạ một cách sinh động, trực quan nhằm giúp Điều hành viên dễ nắm bắt tiếp thu nhanh phương thức vận hành của hệ thống.
Các máy ảo chứa hệ thống điều khiển tích hợp của các Trạm cùng chạy trên một máy chủ vật lý. Tuy nhiên, việc thực hành thao tác trên mô hình máy ảo không ảnh hưởng đến vận hành, góp phần đảm bảo an toàn vận hành và nâng cao kỹ năng thao tác trên mô hình thật. Ngoài ra, việc áp dụng mô hình cũng có thể được xem là công cụ để kiểm tra dữ liệu đã được sao lưu của hệ thống điều khiển tích hợp của các TBA có bị lỗi hay không.
Để tiếp tục khai thác công cụ này, hướng phát triển tiếp theo của đề tài là thiết lập mạng nội bộ (LAN) kết nối chia sẻ dữ liệu dùng chung trên cùng một máy chủ vật lý chứa hệ thống điều khiển tích hợp nhằm giúp mỗi học viên có thể kết nối máy tính cá nhân đến mô hình của đề tài. Thử nghiệm Tích hợp thiết bị IED (rơle, BCU, MU…) vào hệ thống khi có thay thế, lắp mới. Mô phỏng hệ thống máy tính điều khiển để nghiệm thu tín hiệu khi có mở rông, nâng công suất trạm biến áp. Giả lập hệ thống điều khiển thực, thực hành tấn công mạng tìm ra lổ hỏng bảo mật nhằm tăng cường an toàn thông tin. Chạy thử khi tích hơp máy chủ Data Server, lưu trữ các tập tin sao lưu dự phòng (file Back up)./.