Chương 1: Tổng quan về đo đếm và giám sát điện năng từ xa. Chương 2: Các chuẩn truyền thông và giao tiếp với Internet. Chương 3: Giao tiếp với công tơ đo đếm điện năng qua Internet. Chương 4: Thiết kế bộ giao tiếp với Internet và thử nghiệm.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trình bày các kết quả đạt được trong đề tài, và hướng nghiên cứu phát triển của đề tài. xi Luan van Báo cáo đề tài NCKH Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ ĐO ĐẾM VÀ GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG TỪ XA Một vài năm trở lại đây, cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế, ngành điện đã có những bƣớc phát triển vƣợt bậc. Song song với sự phát triển đó thì nhu cầu sử dụng điện năng đã tăng đột biến, tình trạng thiếu điện đã xảy ra ở nhiều địa phƣơng đặc biệt là vào giờ cao điểm. Ngành điện đã phải thực hiện các biện pháp nhằm tiết giảm điện năng tiêu thụ, cắt điện luân phiên, thực hiện và triển khai nhiều chƣơng trình tiết kiệm điện đến tận ngƣời sử dụng.
Trƣớc tình hình thực tế trên, nhu cầu đọc chỉ số công tơ từ xa và giám sát điện năng tiêu thụ trực tuyến trở lên cấp bách và cần thiết hơn bao giờ hết đối với cả nhà cung cấp và ngƣời sử dụng điện. Với mong muốn đƣợc chia sẻ với những khó khăn đồng thời góp phần vào sự phát triển chung của ngành điện cũng nhƣ các khách hàng sử dụng điện, chúng tôi đã không ngừng nỗ lực để nghiên cứƣ và tìm kiếm những giải pháp tốt nhất nhằm cung cấp cho khách hàng những sản phẩm, dịch vụ và công cụ cần thiết để chúng ta có những thông tin kịp thời, chính xác giúp cho việc điều hành hoạt động sản xuất kinh doanh đƣợc hiệu quả hơn. Hệ thống đọc chỉ số công tơ từ xa. Công nghệ đƣờng truyền GSM/3G Các loại công tơ áp dụng Công tơ ABB (ELSTER) Công tơ Landis Công tơ Actaris Các loại công tơ điện tử một pha và ba pha có hỗ trợ cổng giao tiếp RS232 hoặc RS485.
Mô hình hệ thống dùng cho công tơ 3 pha, khách hàng lớn, trạm phân phối. 1 Luan van Báo cáo đề tài NCKH Hình 1.1: Hệ thống đọc chỉ số công tơ từ xa. Giải pháp sử dụng modem GSM/3G và đƣờng truyền internet để thu thập dữ liệu từ các công tơ. Mỗi công tơ đƣợc lắp một modem GSM/3G, modem sẽ kết nối trực tiếp tới một server duy nhất đặt tại công ty điện lực có địa chỉ IP tĩnh thông qua giao thức TCP/IP thay vì kết nối dạng quay số.
Điều này sẽ giúp giảm giá thành cƣớc đƣờng truyền cũng nhƣ không gây lãng phí tài nguyên mạng viễn thông GSM/3G. Dữ liệu từ công tơ đƣợc truyền ổn định, tin cậy và tính bảo mật cao. Về cơ bản hệ thống có 3 đặc điểm khác biệt với các công nghệ khác: Sử dụng modem GSM/3G gắn trực tiếp vào công tơ mà không cần module RS232. Sử dụng giao thức TCP/IP để truyền dữ liệu nhằm giảm giá thành cƣớc viễn thông và tăng độ tin cậy, bảo mật.
Sử dụng phần mềm quản lý và giám sát trực tuyến, chuyên nghiệp Để đáp ứng nhu cầu quản lý tự động thu thập chỉ số công tơ, giám sát chế độ sử dụng điện của khách hàng, trên thế giới hiện nay sử dụng phƣơng pháp truyền dữ liệu là truyền qua sóng vô tuyến (không dây) và truyền trên đƣờng dây. Việc truyền dữ liệu qua sóng vô tuyến có hạn chế là nếu dùng nguồn phát công suất bé thì sẽ bị hạn chế về khoảng cách từ vị trí lắp đặt công tơ đến bộ tập trung và phải xin phép cơ quan quản lý tần số hoặc nếu thuê các đơn vị cung cấp dịch vụ viễn thông thì chi phí rất đắt vì mỗi vị trí công tơ phải lắp một thuê bao vô tuyến. 2 Luan van Báo cáo đề tài NCKH Việc truyền dữ liệu trên đƣờng dây có hai loại: Xây dựng đƣờng dây truyền dữ liệu riêng song song mạng lƣới điện hạ áp. Trƣờng hợp này chi phí đầ u tƣ và quản lý vận hành rất lớn, không khả thi.
Sử dụng hệ thống lƣới điện hạ áp hiện hữu làm môi trƣờng truyền dữ liệu. Trƣờng hợp này không tốn chi phí đầu tƣ và quản lý vận hành đƣờng truyền dữ liệu. Giải pháp này đòi hỏi hệ thống lƣới điện hạ thế phải đầu tƣ hoàn chỉnh nhằm chống nhiễu trên đƣờng truyền tín hiệu. Giới thiệu Công nghệ PLC (Power Line Communication) Công nghệ đo đếm từ xa (AMR) sử dụng công tơ kỹ thuật số.
Hệ thống này là một bƣớc đột phá về công nghệ truyền thông trên đƣờng dây điện (PLC), sử dụng hệ thống dây điện sẵn có để truyền dữ liệu theo thời gian thực giữa các khách hàng với một thiết bị thu thập và xử lý dữ liệu trung tâm. Đây là một hệ thống Module linh hoạt, nó chỉ đòi hỏi một sự đầu tƣ ban đầu rất khiêm tốn, quá trình lắp đặt dễ dàng và nhanh chóng. Cấu trúc cơ bản của Công nghệ PLC CONCENTRATOR: Là thiết bị tập trung lắp đặt trên lƣới điện hạ thế ứng với một trạm.2: Công tơ điện xoay chiều 1 pha kiểu điện Thiết bị này có thể thu thập và xử lý dữ liệu cho 1250 tử công tơ. Dữ công nghệ PLCliệu từ các thiết bị đầu cuối đƣợc tập trung tại bộ tập trung và đƣợc truyền về máy tính trung tâm qua các cách khác nhau.
Thiết bị tập trung cũng có thể truyền lệnh quản lý và các chỉ thị khác tới các thiết bị đầu cuối hai chiều. HHU: Là thiết bị thu thập dữ liệu cầm tay là cầu nối giữa thiết bị tập trung với máy tính trung tâm; nhận dữ liệu từ bộ tập trung và truyền về máy tính trung tâm. HHU còn đƣợc dùng để lập trình cho các thiết bị tập trung và đọc các số liệu từ các thiết bị này để đƣa vào máy tính. ELECTRONIC METERS: Là công tơ kỹ thuật số (bao gồm loại một pha và ba pha), thu thập chỉ số các công tơ và truyền số liệu qua đƣờng dây tải điện.
3 Luan van Báo cáo đề tài NCKH MODULE PLC: Điều chế sóng mang và giải điều chế tín hiệu. Truyền nhận dữ liệu hai chiều. Khi nhận lệnh đọc dữ liệu công tơ từ bộ tập trung thì Module PLC đọc dữ liệu của công tơ và gởi dữ liệu đó trở về bộ tập trung. Đóng vai trò cả Master và Slave trong truyền nhận dữ liệu.
BỘ SERVER: Chứa các phần mềm cần thiết cho quá trình vận hành hệ thống. Nó thu nhận dữ liệu từ các bộ tập trung để sử dụng cho các mục đích của ngành điện. Nguyên lý hoạt động Hình 1. Ƣu điểm của công nghệ Đây là công nghệ đƣợc đánh giá là ứng dụng tốt nhất trên lƣới hạ thế (dƣới 600V) cho việc thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển tải dành cho vùng nông thôn, khu nông nghiệp, nơi mật độ khách hàng thấp, rải rác.
Đây là công nghệ dựa trên cơ sở hạ tầng lƣới điện hiện có, không yêu cầu lắp đặt một hệ thống đƣờng dây riêng, cho phép truy cập đến mọi điểm với vùng phủ đến khách hàng dùng điện là 100%. Thiết bị có giá thành tƣơng đối thấp, dễ dàng lắp đặt. Khuyết điểm của công nghệ Vấn đề nhiễu và suy giảm tín hiệu phụ thuộc cấu trúc lƣới điện và phụ tải trên lƣới lúc thực hiện truyền dẫn dữ liệu giữa các công tơ với nhau và giữa công tơ với DCU 4 Luan van Báo cáo đề tài NCKH làm giảm hiệu quả công nghệ. Các tác nhân chủ yếu là do phụ tải năng, liên tục thay đổi, các phụ tải dân dụng gây ra các nguồn nhiễu.
Để khắc phục khuyết điểm trên, công nghệ mới hiện nay cho phép cải thiện đáng kể chất lƣợng truyền dữ liệu trên đƣờng dây điện bằng các bộ lọc (Filters) và bộ lặp tín hiệu (Repeaters). Nếu việc ứng dụng PLC chỉ dừng lại ở nhu cầu đọc công tơ từ xa (AMR) và điều khiển tải (LC) thì ảnh hƣởng trên không quá cao. Khả năng truyền xa nhờ bộ Repeater cho phép đạt hiệu quả trên 600m (bán kính cấp điện của trạm biến áp phân phối là dƣới 1000m). Theo công nghệ mới, các công tơ ở gần cũng có thể tích hợp bộ nhớ và trao cầu thông tin với nhau.
Ứng dụng Công nghệ PLC vào hệ thống đo ghi từ xa khách hàng sau trạm công cộng ở TCT Điện lực Miền Nam Hiện trạng: Hiện nay, EVN SPC đang quản lý trên 5 triệu điểm đo đếm bán điện cho khách hàng, trong đó khách hàng mua điện phía sau trạm công công chiếm đa số (hơn 4,95 triệu khách hàng). Các điểm đo đếm điện năng này đều dùng công tơ cảm ứng cơ khí; chỉ có một số rất ít điểm của khách hàng sản xuất kinh doanh theo quy định thì đƣợc lắp đặt công tơ điện tử 3 biểu giá. Về nghiệp vụ kinh doanh hiện nay, hàng tháng các đơn vị phải cử nhân viên (hoặc dịch vụ bán lẻ điện năng) đến tận địa điểm lắp đặt công tơ để đọc và ghi chỉ số điện khách hàng sử dụng. Công tác ghi chỉ số, phúc tra ghi chỉ số đều thực hiện bằng phƣơng pháp thủ công.
Mặt hạn chế của công nghệ đo đếm điện năng và ghi chỉ số thủ công là khi số khách hàng phát triển thêm thì các đơn vị phải bổ sung nhân lực. Với việc sử dụng công tơ cơ khí, tổn hao bên trong công tơ cao đồng thời không thể thực hiện chức năng giám sát chống lấy cắp điện. Do việc ghi chỉ số điện bằng phƣơng pháp thủ công có tình trạng ghi không đúng sản lƣợng điện khách hàng đã sử dụng, làm ảnh hƣởng đến tổn thất điện năng, không thể kiểm tra ngăn chặn hết tiêu cực trong quản lý do có yếu tố con ngƣời tác động. Để khắc phục hạn chế này hiện nay các đơn vị phải tăng cƣờng công tác kiểm tra, bổ sung nhân lực, tăng khối lƣợng phúc tra ghi chỉ số, việc này làm tăng chi phí.
Ứng dụng công nghệ PLC ở EVN SPC 5 Luan van Báo cáo đề tài NCKH EVN SPC đã triển khai thí điểm giai đoạn 1 hệ thống đo ghi từ xa (công nghệ PLC) khách hàng sau trạm biến áp công cộng tại 3 tỉnh Tiền Giang, Đồng Nai và Bà Rịa – Vũng Tàu với số lƣợng 2. Kết quả sau 03 tháng sử dụng, tỷ lệ truyền dữ liệu thành công đạt 99% và tỷ lệ chính xác đạt gần 100%.