Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-25-6:2025 (IEC 61400-25-6:2016) về Hệ thống phát điện gió – Phần 25-6: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió – Các lớp nút logic và các lớp dữ liệu để giám sát tình trạng

Tóm tắt mang tính tham khảo.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-25-6:2025 (hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế IEC 61400-25-6:2016) quy định về "Hệ thống phát điện gió – Phần 25-6: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió – Các lớp nút logic và các lớp dữ liệu để giám sát tình trạng". Tiêu chuẩn này tập trung vào việc thiết lập các mô hình thông tin, cấu trúc dữ liệu và quy tắc truyền thông nhằm phục vụ công tác giám sát tình trạng hoạt động, phát hiện sớm các dấu hiệu lỗi tiềm ẩn của các thành phần trong tuabin gió trước khi xảy ra hư hỏng nghiêm trọng. Đối tượng áp dụng của tiêu chuẩn bao gồm các đơn vị thiết kế, vận hành, bảo dưỡng nhà máy điện gió, các nhà sản xuất thiết bị tuabin gió và các nhà phát triển hệ thống giám sát tình trạng (Condition Monitoring System - CMS). Tiêu chuẩn cung cấp một ngôn ngữ chung, thống nhất cho việc trao đổi dữ liệu giám sát tình trạng giữa các thiết bị và hệ thống quản lý. - Các điều kiện xác định sự có mặt của thuộc tính dữ liệu (Điều 7.3) Tiêu chuẩn đưa ra các quy tắc nghiêm ngặt về sự xuất hiện của các thuộc tính dữ liệu trong mô hình thông tin: M (Mandatory): Thuộc tính dữ liệu là bắt buộc phải có mặt. O (Optional): Thuộc tính dữ liệu là tùy chọn, tùy thuộc vào nhu cầu triển khai thực tế. AC_DLN_M: Thuộc tính dữ liệu bắt buộc phải có mặt nếu không gian tên dữ liệu của dữ liệu này khác với không gian tên dữ liệu được tham chiếu bởi nút logic hoặc thiết bị logic chứa nó. AC_DLNDA_M: Thuộc tính dữ liệu bắt buộc phải có mặt nếu không gian chứa tên lớp dữ liệu chung (CDC) khác với không gian chứa tên CDC được tham chiếu bởi dữ liệu hoặc nút logic chứa nó. AC_SCAV: Sự có mặt của thuộc tính dữ liệu cấu hình phụ thuộc vào sự có mặt của giá trị tương tự mà thuộc tính cấu hình này liên quan đến. MF(sibling): Bắt buộc phải có mặt nếu phần tử song song (sibling) có mặt, ngược lại thì bị cấm. GC_1: Ít nhất một trong các thuộc tính dữ liệu phải có mặt cho một minh họa cụ thể của đối tượng dữ liệu hoặc đối tượng dữ liệu con. - Ngữ nghĩa các thuộc tính lớp dữ liệu chung (Điều 7.4) Để đảm bảo tính thống nhất trong việc diễn giải dữ liệu, tiêu chuẩn định nghĩa rõ ràng ngữ nghĩa của các thuộc tính dữ liệu chung: bnRef: Tham chiếu đến đối tượng bin giám sát tình trạng (CMB). trd: Tên bộ chuyển đổi hoặc cảm biến đo lường. shfld: Nhận dạng trục quay của hệ thống truyền động. brgPos: Vị trí của ổ trục được giám sát. mxType: Loại phép đo cụ thể được áp dụng (ví dụ: đo rung, đo nhiệt độ, đo tần số). stVal: Trạng thái hoạt động của bin (cho biết bin có đang hoạt động hay không). refx, minx, maxx: Tham chiếu, giá trị tối thiểu và giá trị tối đa của trạng thái vận hành được sử dụng để xác định bin. instMagI, instMagF: Số nguyên hoặc số thực biểu thị độ lớn tức thời của phép đo. magI, magF: Số nguyên hoặc số thực biểu thị độ lớn trong phạm vi dải chết (deadband). numSV: Số lượng phần tử có trong mảng giá trị vô hướng (SVA). units: Đơn vị đo lường theo chuẩn SI hoặc đơn vị của hoành độ (ví dụ: Hz). Db: Tham số cấu hình dải chết, biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm của chênh lệch giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất. zeroDb: Tham số cấu hình dùng để ép các giá trị tương tự xung quanh mức 0 về đúng giá trị 0. sVC: Cấu hình giá trị tỷ lệ bao gồm độ lệch (offset) và hệ số nhân (gain). smpRate: Tỷ lệ lấy mẫu của tín hiệu đo. Offset, Delta: Giá trị hoành độ tương ứng của phần tử đầu tiên và bước tăng của hoành độ trong mảng dữ liệu. - Lớp dữ liệu chung: Bin giám sát tình trạng - CMB (Điều 7.5) Lớp dữ liệu CMB được sử dụng để phân loại trạng thái vận hành của tuabin gió thành các "ngăn" (bin) dữ liệu khác nhau dựa trên các tham số vận hành thực tế: Cấu trúc của CMB bao gồm các tham chiếu đến các giá trị đo xác định bin (ref1, ref2, ref3) và các giới hạn dưới/trên tương ứng (min1/max1, min2/max2, min3/max3) để định hình ranh giới của bin. Các bin trạng thái hoạt động đa chiều được thiết lập bằng cách kết hợp nhiều bộ ba thuộc tính (ref, min, max) tương ứng với số chiều yêu cầu. Đơn vị đo lường của các thuộc tính "min" và "max" được quy định trực tiếp trong đối tượng dữ liệu được tham chiếu bởi thuộc tính "ref". - Lớp dữ liệu chung: Phép đo giám sát tình trạng - CMM (Điều 7.6) CMM là lớp dữ liệu trung tâm chứa đựng toàn bộ thông tin đo lường phục vụ giám sát tình trạng: CMM kế thừa và chứa các đối tượng dữ liệu con biểu thị giá trị đo thực tế bao gồm: val (Giá trị đo vô hướng - MV), scaValArr (Mảng giá trị vô hướng - SVA), cpxVal (Giá trị đo phức tạp - CMV), và cpxValArr (Mảng giá trị đo phức tạp - CMVA). Các thuộc tính mô tả đi kèm bao gồm: tham chiếu bin (bnRef), thời gian bắt đầu/kết thúc phép đo, thông tin cảm biến (trd), nhận dạng trục (shfld), vị trí ổ trục (brgPos), loại phép đo (mxType), cùng các thông số cấu hình mảng như offset, delta và đơn vị đo (units). - Lớp dữ liệu chung: Mảng giá trị vô hướng - SVA (Điều 7.7) Lớp dữ liệu SVA dùng để lưu trữ các chuỗi dữ liệu đo lường dưới dạng mảng vô hướng (ví dụ: phổ tần số hoặc dạng sóng thời gian): Chứa các mảng giá trị đo tức thời hoặc dải chết dưới dạng số nguyên (instMagI, magI) hoặc số thực (instMagF, magF). Thuộc tính chất lượng (q) là bắt buộc để đánh giá độ tin cậy của dữ liệu đo trong mảng. Các thuộc tính cấu hình bao gồm số lượng phần tử mảng (numSV), đơn vị đo (units), dải chết (Db, zeroDb), cấu hình tỷ lệ (sVC) và tỷ lệ mẫu (smpRate). - Lớp dữ liệu chung: Mảng giá trị đo phức - CMVA (Điều 7.8) Lớp dữ liệu CMVA được thiết kế để lưu trữ các phép đo phức tạp có cả phần thực và phần ảo: Các mảng giá trị thực và ảo được định nghĩa song song: instMagI_r (phần thực) và instMagI_i (phần ảo) đối với số nguyên; instMagF_r và instMagF_i đối với số thực. Tương tự, các giá trị dải chết cũng được chia thành phần thực và phần ảo (magI_r/magI_i, magF_r/magF_i). Các thuộc tính cấu hình và chất lượng của CMVA tương tự như lớp SVA nhưng được tối ưu hóa cho việc xử lý tín hiệu phức. - Quy ước nhận dạng cảm biến cho thuộc tính "trd" (Điều 8.2.2) Để định danh chính xác và duy nhất từng cảm biến trên tuabin gió, tiêu chuẩn quy định quy ước đặt tên cho thuộc tính "trd" dựa trên sự kết hợp của 5 thành phần định danh: 1. Vị trí (Bắt buộc): Mô tả thành phần vật lý nơi lắp đặt cảm biến (ví dụ: GbxIss - Cấp tốc độ trung gian của hộp số, GnDe - Đầu truyền động của máy phát điện). Tiêu chuẩn cung cấp danh mục chữ viết tắt phong phú cho các vị trí như: BI (Cánh quạt), Brg (Ổ trục), Gbx (Hộp số), Gn (Máy phát điện), Nac (Vỏ tuabin), Twr (Tháp tuabin). 2. Mã loại cảm biến (Tùy chọn): Mã hóa bằng 2 chữ cái để chỉ rõ công nghệ cảm biến, ví dụ: AC (Cảm biến gia tốc đơn trục), AB (Cảm biến gia tốc hai trục), AE (Phát xạ âm thanh), DP (Đầu dò dịch chuyển), TC (Cặp nhiệt điện), TT (Cảm biến mô-men xoắn). 3. Định hướng góc (Tùy chọn): Biểu thị bằng 3 chữ số từ 000° đến 360°, đo ngược chiều kim đồng hồ từ vị trí chuẩn 3 giờ khi nhìn hệ thống truyền động từ phía rôto (hướng Z). 4. Hướng trục nhạy của cảm biến (Tùy chọn): Mã hóa bằng một chữ cái bao gồm: R (Hướng tâm), A (Dọc trục), T (Tiếp tuyến), H (Nằm ngang), V (Thẳng đứng). 5. Hướng chuyển động (Tùy chọn): Ký hiệu bằng /N (Thuận - chuyển động hướng về phía cảm biến tạo tín hiệu dương) hoặc /R (Nghịch - chuyển động hướng về phía cảm biến tạo tín hiệu âm). - Nhận dạng trục (shfld) và vị trí ổ trục (brgPos) (Điều 8.2.3) Hệ thống truyền động của tuabin gió được mô hình hóa chi tiết để xác định chính xác vị trí đo lường: Các trục quay và ổ trục được đánh số tăng dần theo hướng Z từ phía rôto tuabin hướng về phía máy phát điện. Tiêu chuẩn định nghĩa các mã định danh trục tiêu chuẩn như: MnShf (Trục chính), CrShf (Cần dẫn bánh răng hành tinh), PlaShf (Trục hành tinh), SuShf (Trục mặt trời), IssShf (Trục trung gian), HssShf (Trục tốc độ cao), và GnShf (Trục máy phát điện). Vị trí ổ trục được xác định bằng cách kết hợp ID trục và số thứ tự ổ trục (ví dụ: HssShf.1, GnShf.2). - Khuyến nghị về loại phép đo - mxType (Phụ lục A) Tiêu chuẩn khuyến nghị một danh mục tên viết tắt thống nhất cho thuộc tính mxType nhằm chuẩn hóa việc phân tích tín hiệu rung và giám sát tình trạng: Giá trị vô hướng (Bộ mô tả): ISOA, ISOV, ISOD: Mức rung tổng thể (RMS) theo tiêu chuẩn ISO 10816-3 tương ứng trong miền gia tốc, vận tốc và dịch chuyển. HFBP, HFPK, HFCF: Mức rung RMS, giá trị đỉnh và hệ số đỉnh trong dải tần số cao để phát hiện sớm sự cố ổ trục. TMF, 2TMF, 3TMF: Mức rung tại các tần số ăn khớp răng của hộp số (bậc 1, 2, 3). 1MA, 2MA, 3MA: Mức rung tại các tần số quay của trục (bậc 1, 2, 3). BPFO, BPFI, BSF, FTF: Mức rung tại các tần số đặc trưng của ổ trục (tần số bi đi qua vòng ngoài, vòng trong, tần số quay bi, tần số lồng của ổ trục). Phép đo mảng trong miền tần số: AUS: Phổ tự động (Auto spectrum). TAUS / OAUS: Phổ tự động được theo dõi theo thứ tự vòng quay (Order tracked auto spectrum). EAUS: Phổ tự động đường bao (Envelope auto spectrum) phục vụ phân tích hư hỏng ổ trục và bánh răng giai đoạn đầu. Phép đo mảng trong miền thời gian: TWF: Dạng sóng thời gian (Time waveform). TTWF / OTWF: Dạng sóng thời gian được theo dõi theo thứ tự vòng quay. ETFF: Dạng sóng thời gian đường bao. - Nguyên tắc đặt tên thẻ đo và ứng dụng thực tế (Phụ lục B, C, D) Tiêu chuẩn hướng dẫn cách thức kết hợp các thuộc tính dữ liệu để tạo ra các thẻ đo (tag name) trực quan, dễ đọc và có cấu trúc nhất quán: Nguyên tắc đặt tên: Thẻ đo được hình thành bằng cách kết hợp thông tin cảm biến (trd), mục tiêu giám sát (trục/ổ trục) và loại phép đo (mxType), phân tách bằng dấu chấm. Ví dụ: GbxHss.HssShf.2.BPFO biểu thị phép đo mức rung tại tần số lỗi vòng ngoài của ổ trục số 2 trên trục tốc độ cao của hộp số. Cấu hình Bin giám sát tình trạng: Hướng dẫn thiết lập các bin một chiều (ví dụ: phân loại theo công suất phát), bin hai chiều (kết hợp tốc độ gió và công suất phát) hoặc các bin hai chiều chồng lấn (chế độ vận hành máy phát và công suất phát) để gom nhóm dữ liệu đo lường dưới các điều kiện vận hành tương đương. Ứng dụng cảnh báo và báo động (Alarm): Việc quản lý báo động giám sát tình trạng được thực hiện thông qua nút logic WALM (vùng chứa báo động) và lớp dữ liệu chung ALM . Mỗi trạng thái báo động (ON/OFF) đều đi kèm với thông tin chất lượng dữ liệu, dấu thời gian kích hoạt/xóa bỏ, mức độ nghiêm trọng (almLev) và cơ chế xác nhận báo động (almAck). Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-25-6:2025 là tài liệu kỹ thuật chuyên sâu, đóng vai trò nền tảng trong việc xây dựng hệ thống thu thập, phân tích và trao đổi dữ liệu giám sát tình trạng tuabin gió một cách đồng bộ, giúp nâng cao hiệu quả vận hành và tối ưu hóa công tác bảo trì dự báo cho các nhà máy điện gió tại Việt Nam.