Hợp tác nghiên cứu thử nghiệm sử dụng đường dây hạ áp phục vụ cho việc xây dựng lưới điện thông minh

Do vậy, sự hợp tác giữa kinh nghiệm và kiến thức của đối tác nước ngoài về các tiêu chuẩn và bộ giao thức, cùng với khả năng phân tích và tìm hiểu thực tế hệ thống điện Việt Nam là rất c

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THÔNG TIN CHUNG VỀ NHIỆM VỤ

1 Tên Nhiệm vụ: Hợp tác nghiên cứu thử nghiệm sử dụng đường dây điện hạ áp phục vụ cho việc xây dựng lưới điện thông minh

2 Thời gian thực hiện: Theo Hợp đồng đã ký kết từ 19/3 /2010 đến 19/3/2012

3 Thuộc Chương trình: Nhiệm vụ HTQT về KHCN theo Nghị định thư Việt Nam-CHLB Đức

4 Chủ nhiệm Nhiệm vụ

Họ và tên: Phạm Văn Bình

Học hàm, học vị: Tiến sỹ

Chuyên môn: Kỹ thuật điện tử

Chức vụ: Trưởng bộ môn Mạch và XLTH – Viện Điện tử Viễn thông Đại học Bách khoa Hà nội

Điện thoại cơ quan: 043 8682161

Email: pvbinh@o2.pl

Địa chỉ cơ quan: 1 Đại Cổ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội

5 Cơ quan chủ trì Việt Nam

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Điện thoại: 04.38692136 Fax: 04.38692006

E-mail: nckh@mail.hut.edu.vn

Website: http://www.hut.edu.vn

Địa chỉ: Số 1 Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: GS Nguyễn Trọng Giảng

Số tài khoản: 931.01062

Ngân hàng: Kho bạc Hai Bà Trưng, Hà Nội

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Giáo dục và Đào tạo

6 Đối tác nước ngoài:

• Họ và tên chủ nhiệm đối tác nước ngoài: Ralf Lehnert

Học hàm, học vị, chuyên môn : Giáo sư, Tiến sỹ

Chức danh khoa học: Trưởng bộ môn

Điện thoại cơ quan: +49 351 463-33945

Email: lehnert@tu-dresden.de

• Cơ quan đối tác nước ngoài:

- Khoa Điện tử và kỹ thuật tin học TU Dresden

Technische Universitaet Dresden, 01062 Dresden Germany

7 Mục tiêu và nội dung của đề tài:

• Nội dung nghiên cứu trong nước:

Nội dung nghiên cứu bao gồm các nội dung chính:

-Nghiên cứu về mạng lưới điện thông minh, vai trò của mạng hạ áp trong lưới điện thông minh Lưới điện và mạng lưới điện thông minh tại Việt Nam -Nghiên cứu và đo đạc các thông số của mạng hạ áp phục vụ cho việc xây dựng mạng truyền dẫn thông : -các thông số vật lý; -các thông số lớp MAC

-Lựa chọn giải pháp, thiết kế, và xây dựng thử nghiệm mạng thông tin sử dụng đường dây hạ áp phục vụ cho việc xây dựng lưới điện thông minh

• Nội dung và kế hoạch hợp tác với đối tác nước ngoài

-Trao đổi thông tin khoa học và kinh nghiệm của phía bạn trong lĩnh vực thông tin qua đường dây điện (PLC), đặc biệt là ở phần xây dựng và phát triển giao thức mạng

-Tận dụng một số thiết bị, kinh nghiệm đo đạc và xử lý kết quả của đối tác nước ngoài để tiến hành đo đạc các thông số đường truyền điện hạ áp

-Các công cụ mô phỏng phần mềm và thử nghiệm thực tế sẽ được phía bạn giúp đỡ triệt để

-Giúp đỡ cách thức, kinh nghiệm chế tạo thử nghiệm các modem

-Các kết quả nghiên cứu dưới dạng bài báo khoa học hay bằng sáng chế sẽ được hai bên hợp tác để cùng xuất bản

-Đào tạo, bồi dưỡng cán bộ khoa học trình độ cao tiếp cận với công nghệ tiên tiến của Đức và thế giới

KẾT QUẢ CỦA NHIỆM VỤ

nghiệm trong khu

dân cư nhỏ Số lượng

10 nút mạng và 1 bộ

tập trung

Hệ thống

-Tuân theo chuẩn CENELEC

-Độ tin cậy cao -Họat động được trong điều kiện nhiễu mạnh

-Minh chứng cho các kết quả nghiên cứu, giải pháp về việc truyền dẫn thông tin trên mạng hạ áp phục

vụ cho việc xây dựng mạng thông minh

-1 hệ thống, tự thiết kế và chế tạo: gồm 1 MS, 10 modem có tích hợp công tơ và đóng ngắt ( tự chế tạo) -1 hệ thống modem băng rộng

16 modem UPA ( cùng với đối tác)

2 Phương pháp đo

các thông số của

mạng hạ áp ảnh

hưởng đến việc

truyền dẫn thông tin

băng hẹp (suy hao,

Sản phẩm (dạng III)

Yêu cầu khoa học đối với sản phẩm tạo ra (dạng kết quả III)

Tên sản phẩm Số lượng Thực tế đạt được

Ít nhất 2 bài báo đăng tại

Kết quả mới, được đăng ở

các hội thảo, tạp chí

2 • Bài báo 1: Measurement And

Evaluation Of Impulse noise on low voltage

Đăng tại: “Tạp chí Khoa học Công nghệ các Trường Đại học các Trường Đại học kỹ thuật” số 83/2011

• Bài báo 2: Automatic Meter Reading with PLC Technology- Field Trials and Initial Measurement Results

Đăng tại: “Tạp chí Khoa học Công nghệ các Trường Đại học các Trường Đại học kỹ thuật” s  88

Bảng số liệu về các

thông số của mạng điện hạ

áp ảnh hưởng đế truyền dẫn

thông tin trong 1 khu vực

dân cư nhỏ Số liệu trung

thực, chính xác

01 Bảng số liệu về các thông số của

mạng điện hạ áp ảnh hưởng đế truyền dẫn thông tin: Trở kháng, suy hao, nhiễu đo tại khu vực Trạm biến áp

-Băng rộng: tốc độ đo tại Trạm biến áp TỪ SƠN 2

Phần mềm điều khiển

trung tâm Lưu trữ và xử lý

các thông tin: công

-01 chương trình dùng để thu thập số liệu đo một cách tự động

Hỗ trợ đào tạo sau đại

Văn Quân, “ điều chế OFDM trong PLC”

Đang làm luận văn: bảo vệ thạc

Điều chỉnh số kinh phí đoàn ra sang nội dung lắp đặt, bảo trì, thử nghiệm thiết bị tại hiện trường

MỤC LỤC

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PLC 21

I.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của truyền thông PLC trên thế giới 21

I.1.1 Phân loại theo băng thông: 22

I.1.2 Phân loại theo mức điện áp lưới 24

I.1.3 Phân loại theo phạm vi lưới 25

I.2 Sự phát triển mạng lưới và nhu cầu ứng dụng công nghệ trong ngành điện Việt Nam 27

I.2.1 Smart Grid là gì? 27

I.2.2 Tình hình chung 28

I.2.3 Quy mô phát triển lưới điện Việt nam hiện nay 30

I.2.4 Các công nghệ quản lý được sử dụng hiện nay trong ngành điện 31

I.2.5 Thực trạng nghiên cứu phát triển, ứng dụng công nghệ trong ngành điện34 I.2.6 Nhu cầu phát triển mạng SMARGRID ở Việt Nam 37

I.3 Cơ sở phát sinh và ý nghĩa của đề tài 39

I.3.1 Các khó khăn trong nghiên cứu triển khai công nghệ PLC ở trong nước39 I.3.2 Nhiệm vụ đề tài 39

PHẦN II: BÁO CÁO PHƯƠNG PHÁP ĐO LỚP VẬT LÝ 41

II.1 Các thông số lớp vật lý .41

II.2 Thiết bị đo 41

II.2.1 Máy hiện sóng (Osscilloscope) MSO-19: 42

II.2.2 Máy phân tích phổ GSP-827 44

II.3 Máy phát tần số và đo trở kháng FG-BK 45

II.3.1 Tổng quan về thiết bị máy phát tần số và đo trở kháng FG-BK 45

II.3.2 Sơ đồ nguyên lý: 46

II.3.3 Nguyên tắc hoạt động: 49

II.3.4 Phần mềm điều khiển máy : 49

II.3.5 Hình ảnh thiết bị đã chế tạo 50

II.4 Phương pháp đo trở kháng 51

II.4.1 Trở kháng truy nhập: 51

II.4.2 Mô hình đo trở kháng: 51

II.4.3 Xử lý dữ liệu đo 52

II.4.4 Kết quả : 53

II.5 Phương pháp đo nhiễu 54

II.5.1 Phương pháp chung 54

II.5.2 Xử lý thống kê dữ liệu đo nhiễu 58

II.5.3 Đo và xử lý thống kê dữ liệu đo nhiễu xung không có chu ky 61

II.6 Phương pháp đo suy hao 63

II.6.1 Phương pháp đo suy hao và xử lý thống kê dữ liệu đo suy hao 65

II.6.2 Kết quả đo với một số mô hình trong phòng thí nghiệm 66

II.6.3 Kết luận 68

PHẦN III: BÁO CÁO PHƯƠNG PHÁP ĐO LỚP MẠNG 70

III.1 Tổng quan về phương pháp đo thông số lớp IP .70

III.1.1 Mô tả chung 70

III.1.2 Mô tả kỹ thuật giao diện giữa thiết bị đo và mạng DLC 70

III.1.3 Định nghĩa gói dữ liệu truyền tải qua mạng 71

III.1.4 Các thông số hiệu suất cần đo và mô hình đo 73

III.1.5 Thiết lập mô hình đo 77

III.1.6 Tiến hành đo và ghi kết quả 81

III.2 Phương pháp và hệ thống đo lớp MAC với MODEM băng hẹp 84

III.2.1 Tổng quan hệ thống 84

III.2.2 Mô hình 85

III.2.3 Các chỉ tiêu thông số của hệ thống và mô tả dữ liệu đo 89

III.2.4 Quy trình thao tác dữ liệu trong khảo sát và đo lường lớp MAC 92

III.3 Kết luận chung 95

PHẦN IV: KẾT QUẢ ĐO LỚP VẬT LÝ 96

IV.1 Kết quả đo trở kháng 96

IV.1.1 Kết quả đo tại khu dân cư 96

IV.1.2 Kết luận : 100

IV.2 Kết quả đo nhiễu 100

IV.3 Kết quả đo suy hao 106

IV.3.1 Kết luận 109

PHẦN V: KẾT QUẢ ĐO THÔNG SỐ LỚP MẠNG 111

V.1 Kết quả đo thông số băng rộng lớp IP 111

V.1.1 Tiến hành đo và thu thập kết quả 111

V.1.2 Các phép đo kiểm thử trên thực tế với BB – PLC (Broadband – PLC) và kết quả 117

V.2 Kết quả đo thông số băng hẹp lớp MAC 122

V.2.1 Mô tả vùng thử nghiệm 122

V.2.2 Kết quả đo và phân tích dữ liệu 123

V.2.3 Kết luận 128

PHẦN VI: HỆ THỐNG ĐO ĐẠC CÁC THÔNG SỐ ĐIỆN CỦA MẠNG HẠ ÁP 129

VI.1 Mô tả đặc điểm chức năng và các yêu cầu trong thiết kế hệ thống 129

VI.1.1 Mô tả chung: 129

VI.1.2 Mô tả các khối chức năng hệ thống: 129

VI.1.3 Nhiệm vụ của hệ thống 129

VI.1.4 Cấu hình hệ thống: 130

VI.2 Thiết kế Công tơ điện tử Version1 131

IC STMP01 131

Chíp vi điều khiển PIC 18F2620 134

Thiết kế: 136

VI.3 Thiết kế Modem: 148

VI.3.1 Tổng quan thiết kế chức năng chính: 148

VI.3.2 Phân lớp thiết bị: 149

VI.3.3 Khung dữ liệu giao tiếp giữa các lớp : 149

VI.3.4 Tổng quan IC 7540 152

VI.3.5 Thiết kế phần cứng và firmware: 161

VI.4 Chương trình “Thống kê thông số khi truyền dữ liệu” 168

VI.4.1 Kịch bản truyền nhận : 169

VI.4.2 Lưu đồ thuật toán : 170

VI.4.3 Mô tả giao diện sử dụng : 174

VI.5 Thiết kế thiết bị tích hợp công tơ điện tử và Modem 175

VI.5.1 Thông số hệ thống: 175

VI.5.2 Các sơ đồ thiết kế 177

VI.5.3 Các lưu đồ logic hoạt động của thiết bị phần cứng 178

VI.5.4 Phần mềm trên MC 185

VI.5.5 Tổng hợp sản phẩm phần cứng 192

VI.6 Tích hợp hệ thống 194

VI.6.1 Các thành phần hệ thống và sơ đồ khối tổng quan ghép nối thiết bị: 194 VI.6.2 Thực hiện truyền thông giữa MC và RDC qua giao diện 3G 196

VI.7 Hình ảnh minh họa 197

VI.8 Lắp đặt hệ thống 199

VI.9 Kết luận 203

PHẦN VII: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ KẾT QUẢ CỦA HỢP TÁC QUỐC TẾ 205

VII.1 Kết luận 205

VII.2 Kiến nghị 205

VII.3 Kết qủa hợp tác 205

VII.4 Một số hình ảnh .206

TÀI LIỆU THAM KHẢO 208

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Ứng dụng PLC băng hẹp cho các ứng dụng trong nhà 23 

Hình 1.2: Phân vùng tần số trong PLC băng rộng 24 

Hình 1.3: Sơ đồ phân cấp mạng PLC theo mức điện áp 25 

Hình 1.4: Sơ đồ mạng PLC trong nhà 26 

Hình 1.5: Mạng điện ngày nay và mạng điện trong tương lai 27 

Hình 1.6: Biểu đồ cơ cấu công suất đặt nguồn năm 2009 28 

Hình 1.7: Tương quan giữa tăng trưởng nguồn và phụ tải cực đại 29 

Hình 1.8: Biểu đồ tăng trưởng nguồn và sản lượng điện 29 

Hình 2.1: Máy Oscilloscope MSO 19 42 

Hình 2.2: Giao diện sử dụng máy Oscilloscope 43 

Hình 2.3: Máy phân tích phổ GSP-827 44 

Hình 2.4: Giao diện phần mềm lấy dữ liệu từ máy phân tích phổ 45 

Hình 2.5: Sơ đồ khối máy phát tần số 45 

Hình 2.6: Khối nguồn 46 

Hình 2.7: Khối vi điều khiển 47 

Hình 2.8: Khối phát tần số 47 

Hình 2.9: Khối ổn áp 48 

Hình 2.10: Khối lọc 48 

Hình 2.11: Khối giao tiếp RS232 49 

Hình 2.12: Giao diện người dùng 50 

Hình 2.13: Thiết bị phát tần số và đo trở kháng 50 

Hình 2.14: Sơ đồ hệ thống đo trở kháng 51 

Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý đo trở kháng trên đường điện [17], [18] 52 

Hình 2.16: Lưu đồ giải thuật chương trình xử lý dữ liệu đo trở kháng : 53 

Hình 2.17: Biến đổi trở kháng theo tần số giờ bận 53 

Hình 2.18: Hệ thống đo nhiễu 55 

Hình 2.21: Kết quả đo trên oscilloscope 55 

Hình 2.22: Kết quả đo trên máy phân tích phổ lấy về máy tính 56 

Hình 2.23: Nhiễu nền 56 

Hình 2.24: Nhiễu xung có chu kỳ đồng bộ với tần số chính (tải máy tính) 57 

Hình 2.25: Nhiễu xung có chu kỳ đồng bộ với tần số chính- miền thời gian 57 

Hình 2.26: Nhiễu xung có chu kỳ đồng bộ với tần số chính- miền tần số 58 

Hình 2.27: Lưu đồ thuật toán xử lý dữ liệu đo nhiễu 59 

Hình 2.28: Nhiễu giờ bận 60 

Hình 2.29: Nhiễu giờ rỗi 60 

Hình 2.30: Nhiễu đo được tại hộp công tơ 61 

Hình 2.31: Nhiễu xung không có chu kỳ 62 

Hình 2.32: Giải thuật chương trình xử lý nhiễu xung 63 

Hình 2.33: Mô hình đơn giản hóa kênh truyền 64 

Hình 2.34: Mô hình mạch đo suy hao 64 

Hình 2.35: Suy hao theo tần số [17] 64 

Hình 2.36: Hệ thống đo suy hao 65

Hình 2.38: Suy hao qua cuộn dây 200m 66 

Hình 2.39: Suy hao với tải là nguồn máy phân tích phổ đặt sau 5m dây 67 

Hình 2.40: Suy hao với hệ thống tải trong phòng thí nghiệm 68 

Hình 2.41: Suy hao giữa hai hộp công tơ 68 

Hình 3.1: Cấu hình đo lường 71 

Hình 3.2: Truyền dữ liệu theo đường lên 72 

Hình 3.3: Truyền dữ liệu theo đường xuống 73 

Hình 3.4: Quy trình đo thời gian truyền tải 74 

Hình 3.5: Quy trình đo thông lượng truyền tải đường lên 75 

Hình 3.6: Quy trình đo đường xuống 76 

Hình 3.7: Cấu trúc gói tin theo giao thức TCP/IP 77 

Hình 3.8: Thiết lập kết nối TCP 78 

Hình 3.9: Trạng thái kết nối từ “Concentrator” tới “MC” 79 

Hình 3.10: Cấu hình điều khiển từ xa 80 

Hình 3.11: Thiết lập kết nối điều khiển từ xa 81 

Hình 3.12: Thứ tự đo trong trường hợp điểm – điểm 81 

Hình 3.13: Thứ tự đo trong trường hợp song song 82 

Hình 3.14: Cấu trúc mạng đo lường hệ thống 84 

Hình 3.15: Quy trình gửi gói tin đo 85 

Hình 3.16: Cấu hình đo của hệ thống băng hẹp 86 

Hình 3.17: Sơ đồ khối thiết bị MS 87 

Hình 3.18: Sơ đồ khối thiết bị SL 88 

Hình 3.19: Chức năng phần mềm của RDC 89 

Hình 3.20: Sơ đồ trình tự và chức năng thao tác dữ liệu đo 92 

Hình 3.21: Giao diện thực hiện chức năng bước 1 94 

Hình 3.22: Giao diện thực hiện chức năng bước 2 94 

Hình 4.1: Sơ đồ vị trí các điểm đo tại khu dân cư thuộc Trạm biến áp Từ Sơn 6 96  Hình 4.2: Biến đổi trở kháng theo tần số tại vị trí A ( 20-21 giờ ngày 18/5/2011)96  Hình 4.3: Biến đổi trở kháng theo tần số tại vị trí A ( 13-14 giờ ngày 18/5/2011)97  Hình 4.4: Biến đổi trở kháng theo tần số tại vị trí B ( 20-21 giờ ngày 20/5/2011)97  Hình 4.5: Biến đổi trở kháng theo tần số tại vị trí B ( 13-14 giờ ngày 20/5/2011)98  Hình 4.6: Biến đổi trở kháng theo tần số tại vị trí C ( 20-21 giờ ngày 25/5/2011)98  Hình 4.7: Biến đổi trở kháng theo tần số tại vị trí C ( 13-14 giờ ngày 25/5/2011)99  Hình 4.8: Trở kháng tại hộp công tơ C tại Bắc Ninh (14-15 giờ ngày 27/5/2011 )99  Hình 4.9: Nhiễu tại địa điểm A (20 – 21 giờ ngày 18/5/2011) 100 

Hình 4.10: Nhiễu tại địa điểm A ( 13 – 14 giờ ngày 18/5/2011) 101 

Hình 4.11: Nhiễu tại địa điểm B (13 – 14 giờ ngày 20/5/2011) 101 

Hình 4.12: Nhiễu tại địa điểm B (20 – 21 giờ ngày 20/5/2011) 102 

Hình 4.13: Nhiễu tại địa điểm C( 20 – 21 giờ ngày 25/5/2011) 102 

Hình 4.14: Nhiễu tại địa điểm C (13 – 14 giờ ngày 25/5/2011) 103 

Hình 4.15: Nhiễu đo được tại hộp công tơ C tại Bắc Ninh (14-15 giờ ngày 27/5/2011 ) 103 

Hình 4.18: Phân bố xác suất độ rộng nhiễu xung & mô hình 104 

Hình 4.19: Phân bố tích lũy độ rộng xung 104 

Hình 4.20: Phân bố xác suất biên độ nhiễu xung & mô hình 105 

Hình 4.21: Phân bố tích luỹ biên độ nhiễu xung 105 

Hình 4.22: Phân phối xác suất biên độ nhiễu 105 

Hình 4.23: Cấu hình đo suy hao cuộn dây 200m 106 

Hình 4.24 : Suy hao qua cuộn dây 200m 107 

Hình 4.25: Suy hao với hệ thống tải trong phòng thí nghiệm 107 

Hình 4.27: Suy hao giữa 2 điểm A – B ( 13-14 giờ ngày 25/5/2011) 108 

Hình 4.28: Suy hao giữa 2 điểm A – B ( 20-21 giờ ngày 25/5/2011) 108 

Hình 4.29: Suy hao giữa 2 điểm A – C ( 13-14 giờ ngày 26/5/2011) 108 

Hình 4.30: Hệ thống đo suy hao thực hiện tại Bắc Ninh 109 

Hình 4.31: Suy hao giữa hai hộp công tơ tại Bắc Ninh 109 

Hình 4.32: Hình ảnh đo các thông số vật lý và thu thập số liệu tại hiện trường 110  Hình 5.1: Sơ đồ lắp đặt đặt , vị trí các phần tử và khoảng cách giữa chúng 111 

Hình 5.3: Giao diện điều khiển chính tại “MC” 114 

Hình 5.4: Đồ thị Tốc độ dữ liệu vs Thời gian của một vòng chạy 118 

Hình 5.5: Tốc độ dữ liệu trung bình trong mỗi vòng chạy vs Số vòng chạy 119 

Hình 5.6: Tốc độ dữ liệu trung bình vs Thời gian trong ngày 120 

Hình 5.6a: Tốc độ dữ liệu đường xuống MC->TD2 theo các giờ theo ngày 120 

Hình 5.7: Tốc độ dữ liệu trung bình và khoảng cách từ “TD” tới “MC” vs Số lượng “TD” – Chế độ tải xuống riêng lẻ 121 

Hình 5.8: Tốc độ dữ liệu trung bình và khoảng cách từ “TD” tới “MC” vs Số lượng “TD” – chế độ tải lên riêng lẻ 121 

Hình 5.9: Tỷ lệ mất gói của SL03 so với các SL02,SL04,SL05 123 

Hình 5.10:Tỷ lệ mất gói của SL08 và SL10 123 

Hình 5.11: Tỷ lệ % mất gói tại SL02, SL04, SL05 124 

Hình 5.12: Kết quả trung bình tỷ lệ % mất gói của SL09 và SL10 124 

Hình 5.13: Tỷ lệ % mất gói của các SL 125 

Hình 5.14: Trung bình tỷ lệ % mất gói của SL03 và công suất tại tủ công tơ 125 

Hình 5.15: Tỷ lệ % mất gói SL06 với Công xuất tại công tơ 126 

Hình 5.16: Sự phụ thuộc theo thời gian của công suất các nhánh 126 

Hình 5.17: Tỷ lệ % mất gói trung bình của SL05 với công suất trung bình 127 

Hình 5.18: Tỷ lệ % mất gói trung bình của SL08 , SL10 và công suất trung bình127  Hình 5.19: Tỷ lệ % mất gói trung bình của SL04 theo các ngày 128 

Hình 5.20: Công suất tiêu thụ tại SL04 trong các ngày 24/3-31/3 128 

Hình 6.1: Sơ đồ hệ thống 129 

Hình 6.2: Cấu hình hệ thống 130 

Hình 6.3: Các modul hệ thống đo lường 131 

Hình 6.4: Sơ đồ khối STPM01 131 

Hình 6.5: Sơ đồ chân của IC STPM01 132 

Hình 6.6: Các thanh ghi của IC STPM01 134 

Hình 6.7: Sơ đồ khối chức năng của IC Pic 18f2620 136 

Hình 6.8: Các khối chức năng của thiết bị và ghép nối 137 

Hình 6.9: Thiết kế nguyên lý khối vi xử lí trung tâm PIC 18F2620 138 

Hình 6.11: Sơ đồ thiết kế nguyên lý của khối đo lường STM01 140 

Hình 6.12: Lưu đồ thuật toán ghép nối vi xử lí với STPM 01 141 

Hình 6.13: Lưu đồ thuật toán ghép nối PC qua RS232 142 

Hình 6.14: Chương trình điều khiển calib 143 

Hình 6.15: Sơ đồ nguyên lý mạch phím bấm 143 

Hình 6.16: Lưu đồ thuật toán thực hiện khối phím bấm 144 

Hình 6.17: Lưu đồ thuật toán thực hiện hiển thị lên LCD 145 

Hình 6.18: Hình ảnh panel mạch điện của công tơ điện tử V01 146 

Hình 6.19: Sơ đồ mạch nguyên ly công tơ điện 147 

Hình 6.20: Sơ đồ mạch in PCB của công tơ điện tử 148 

Hình 6.21: Kiến trúc chức năng của hệ thống 148 

Hình 6.22: Cấu trúc khung dữ liệu cơ bản 150 

Hình 6.23: Mô tả chi tiết khung dữ liệu lớp MAC 151 

Hình 6.24: Hình vẽ khung giao tiếp giữa các phần tử mạng 152 

Hình 6.25 : Sơ đồ truyền dẫn gói tin trong PLC 152 

Hình 6.26: Sơ đồ khối ST 7540 153 

Hình 6.27: Giao tiếp IC ST7540 với vi điều khiển chủ 155 

Hình 6.28: Thu và phát đồng bộ 156 

Hình 6.29: Quá trình nhận dữ liệu - truyền dữ liệu - nhận dữ liệu 156 

Hình 6.30 : Quá trình thu dữ liệu - đọc thanh ghi điều khiển - thu dữ liệu 156 

Hình 6.31: Quá trình thu dữ liệu - ghi thanh ghi điều khiển - thu dữ liệu 157 

Hình 6.32: Quá trình truyền dữ liệu - đọc thanh ghi điều khỉển - thu dữ liệu 157 

Hình 6.33: Quá trình truyền dữ liệu - ghi thanh ghi điều khiển - thu dữ liệu 157 

Hình 6.34: Biểu đồ thời gian CD_PD trong phiên nhận 158 

Hình 6.35: Sơ đồ khối phần thu 158 

Hình 6.36: Sơ đồ khối khối phát 159 

Hình 6.37: Lưu đồ thuật toán tổng quát trên vi điều khiển 162 

Hình 6.38: Lưu đồ thuật toán nhận dữ liệu từ PC 163 

Hình 6.39 : Lưu đồ thuật toán truyền dữ liệu lên PC 163 

Hình 6.40: Lưu đồ thuật toán đọc thanh ghi ST7540 165 

Hình 6.41: Lưu đồ thuật toán ghi thanh ghi ST7540 166 

Hình 6.42: Lưu đồ thuật toán truyền dữ liệu lên đường điện 167 

Hình 6.43: Form cấu hình thanh ghi IC ST7538/7540 168 

Hình 6.45: Form cấu hình địa chỉ 168 

Hình 6.46 : Lưu đồ thuật toán truyền dữ liệu từ PC xuống Modem 170 

Hình 6.47: Lưu đồ thuật toán nhận dữ liệu đối với Master 171 

Hình 6.48: Lưu đồ thuật toán xử lý đối với Master 172 

Hình 6.49: Lưu đồ thuật toán với Slave 173 

Hình 6.50: Giao diện quản lý và đo lường với các Slave 174 

Hình 6.51: Giao diện quản lý và đo lường trên Master 175 

Hình 6.52a: Sơ Đồ thị kết quả thực nghiệm sự phụ thuộc của tỷ lê mất gói đối với tốc độ baud , tần sô và độ di tần 176 

Hình 6.52: Thiết kế sơ đồ mạch nguyên lý 177 

Hình 6.53: Hình ảnh bo mạch và linh kiện 177 

Hình 6.54: Sơ đồ khối chức năng Slave 178 

Hình 6.55: Chức năng MDRX_SLAVE 178 

Hình 6.56: Chức năng REPEATER 179 

Hình 6.57: Chức năng MDRX_ REPEATER 179 

Hình 6.58: Chức năng SERVER MODULE 180 

Hình 6.59: Chức năng RSRX_PROC 181 

Hình 6.60 :Chức năng RS_TX 181 

Hình 6.61: Chức năng MDRX_PRE 182 

Hình 6.62: Chức năng MDRX_ MASTER 182 

Hình 6.63: Chức năng MASTER_POOL 183 

Hình 6.64: Chức năng MASTER_ TIMER 184 

Hình 6.65: Chức năng MDTX_MANAGER 185 

Hình 6.66: Lưu đồ hoạt động của phần mềm trên PC 186 

Hình 6.67: Giao diện phần mềm giao tiếp giữa PC và MS 186 

Hình 6.68: Lưu đồ thuật toán phần mềm đo tự động 189 

Hình 6.69: Lưu đồ thuật toán chi tiết chức năng Ping 190 

Hình 6.70: Hoạt động của Timer với chức năng hệ thống 191 

Hình 6.71: Hình ảnh 10 Modul Slaver 192 

Hình 6.72: Đường dây ghép nối công tơ điện tử vào mạng điện 193 

Hình 6.73: Các led hiển thị trên Slave 193 

Hình 6.74: Hình ảnh thiết bị Master 194 

Hình 6.75: Sơ đồ khối hệ thống đo lường 195 

Hình 6.76: Hình ảnh các thiết bị trong hệ thống kiểm chuẩn công tơ điện tử 198 

Hình 6.77: modem Ver1 tích hợp công tơ 198 

Hình 6.78: Bo mạch modem Ver2 có tich hợp công tơ 199 

Hình 6.79: Mười SL :modem Ver2 tích hợp công tơ 199 

Hình 6.80: Sơ đồ lắp đặt thiết bị 200 

Hình 6.81: Trạm biến áp 2 khu dân cư Từ Sơn 8 201 

Hình 6.82: Thiết bị modem Master và máy tính công nghiệp làm MC 201 

Hình 6.83: Lắp đặt tủ gồm thiết bị Master và MC lên trạm biến áp 202 

Hình 6.84: Lắp đặt modem SL vào trong tủ điện 202 

Hình 6.85: Đoàn kiểm tra hội đồng cơ sở tại hiện trường thử nghiệm Từ Sơn 2203  Hình 7.1: Đoàn làm việc của CHLB-Đức tại công ty điện lực Từ sơn –Bắc ninh206  Hình 7.2: Thiết bị modem băng rộng 206  Hình 7.3: Hộp thiết bị Modem băng rộng được trên trên cột tại Từ sơn – Bắc ninh 207 

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Lược sử phát triển ứng dụng và công nghệ 21 

Bảng 1.2 Băng tần PLC băng hẹp theo chuẩn CENELEC [4] 22 

Bảng 1.3: Khối lượng đường dây cao áp và tổng dung lượng các MBA toàn quốc 30 

Bảng 2.1: Bảng số liệu đo giờ rỗi 54 

Bảng 2.2: Cấu trúc file dữ liệu đo suy hao 65 

Bảng 3.1: Nội dung các trường của gói tin 77 

Bảng 3.2: Cấu hình IP cho các thiết bị 78 

Bảng 3.3: Cấu hình IP cho kết nối từ xa 80 

Bảng 3.4: Bảng mẫu kết quả đo 83 

Bảng 3.5: Danh sách các phép đo và kết quả 83 

Bảng 3.6: Bảng thông số hệ thống 89 

Bảng 3.7: Bảng giá trị khởi đầu trong hệ thống đo 91 

Bảng 5.1: Bảng liệt kê khoảng cách giữa các thiết bị và đặc điểm dây dẫn điện lực 122 

Bảng 6.1 : Mô tả chân STPM01 132 

Bảng 6.2 :Bảng bố trí chân giao tiếp giữa STMP01 và Vi điều khiển 138 

Bảng 6.3 : Bảng mô tả khung dữ liệu trao đổi giữa hai module 150 

Bảng 6.4: Bảng mô tả các lệnh sử dụng trong giao tiếp 150 

Bảng 6.5 :Bảng mô tả 151 

Bảng 6.6: Mô tả chi tiết cho MSGTYP 151 

Bảng 6.7: Mô tả khung dữ liệu giao tiếp giữa các phần tử mạng 152 

Bảng 6.8: Một số chân quan trọng được sử dụng 154 

Bảng 6.9: Chế độ làm việc và tín hiệu chân của IC 7540: 155 

Bảng 6.10 : Cấu hình thanh ghi điều khiển ST7540 159 

Bảng 6.11 :Bảng chú thích thuật ngữ trên giao diện 174 

Bảng 6.12 : Bảng chú thích thuật ngữ trên giao diện 175 

Bảng 6.13: Giải thích sơ đồ trên: 178 

Bảng 6.14 :Giải thích sơ đồ khối: 195 

Bảng 6.15 :Bảng phân phối SL trong các cụm: 200 

Bảng 6.16: Bảng liệt kê các khoảng cách truyền tin: 200 

THUẬT NGỮ TIẾNG ANH

3G Third Generation Thế hệ mạng thứ 3

AC/DC

Alternating Current/Direct Current

Dòng điện xoay chiều/một chiều ACK Acknowledge Gói tin xác thực gửi thành công

ADSL Subscriber Line Asymmetric Digital Đường dây thuê bao số bất đối xứng

Keying Kỹ thuật điều chế dời biên BPSK Binary Phase Shift

DLC Carrier Distribution Line Đường dây tải điện

FSK Keying Frequency Shift Kỹ thuật điều chế khóa dịch tần

Interface Bus Chuẩn kết nối các máy tính

Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản ICMP

Internetwork Control Message Protocol

Gói tin ICMP xác thực việc gửi đi không thành công

IP Internet Protocol Giao thức mạng

LCD Display Liquid Crystal Màn hình tinh thể lỏng

LED Diode Light Emitting Điot phát quang

control Điều khiển truy nhập môi trường

MS Master truy nhập Thiết bị modem làm nhiệm vụ quản lý MySQL Query Language My Structured Hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn mở OFDM

Orthogonal Frequency Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

PC Personal Computer Máy tính cá nhân

Communication Giao tiếp trên đường dây điện lực PLC LAN

Power Line Communication

Local Area Network

Mạng PLC trong nhà PLC LV PLC Low Voltage Mạng PLC điện áp thấp

Preprocessor Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản

RC Remote Computer Thiết bị điều khiển từ xa

RDC Computer Remote Data Thiết bị máy tính thu thập dữ liệu từ xa RFC Comments Request for Đề nghị duyệt thảo và bình luận

RTT Round Trip Time Thời gian gói tin đi từ nguồn đến đích và

trở lại nguồn SCADA

Supervisory Control and Data Acquisition

Hệ thống giám sát điều khiển và thu thập

xử lý dữ liệu

SNR Signal Noise Ratio Tỷ số công suất tín hiệu trên tạp âm TCP Control Protocol Transmission Giao thức điều khiển truyền vận

TD Terminal Device Thiết bị đầu cuối

UMTS

Universal Mobile Telecommunications System

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

LỜI NÓI ĐẦU

Việc nghiên cứu PLC đã được nhiều nước quan tâm nhưng kết quả còn hạn chế, đặc biệt là việc chống nhiễu và suy hao lớn Mạng lưới điện hạ áp được bao phủ đến từng hộ gia đình, từng thiết bị tiêu thụ điện năng, nên việc dùng mạng lưới phân phối điện hạ áp này làm mạng truyền dẫn thông tin (PLC- power line communication) có nhiều ưu điểm: không tốn tiền của và công sức để xây dựng mạng lưới đường dây, việc truyền dẫn thông tin ít phụ thuộc vào thời tiết, vật che chắn Do vậy việc nghiên cứu và triển khai các ứng dụng PLC (power line communication) đã và đang được quan tâm trên thế giới, cũng như tại Việt Nam Có thể kể ra hàng loạt các ứng dụng của mạng PLC: Xây dựng mạng lưới điện thông minh, thiêt kế nhà thông minh, v.v (các ứng dụng băng thông hẹp), và truy nhập internet, truyền tải multimedia (các ứng dụng băng thông rộng)

Một trong các ứng dụng phổ biến PLC là dùng phục vụ xây dựng lưới điện thông minh nhằm giải quyết vấn đề năng lượng nói chung và năng lượng điện nói riêng Vấn đề này đang ngày càng được quan tâm trên thế giới, và càng trở nên đặc biệt cấp thiết ở những nước đang phát triển đang trong giai đoạn công nghiệp hóa như Việt Nam Câu hỏi đặt ra là làm thế nào để quản lý lưới điện tối ưu nhất sao cho vừa đảm bảo được an ninh năng lượng, vừa giảm chi phí, tổn thất điện năng, vừa có thể tiếp nhận được nhiều nguồn cung cấp điện lưới khác nhau (năng lượng mặt trời, sức gió, v.v.) theo cơ chế phân tán và đồng thời có thể cung cấp điện một cách thông minh, linh hoạt tới người tiêu dùng Khái niệm lưới điện thông minh (smart grid) đã được dùng để mô tả một hệ thống điện có khả năng giải quyết được câu hỏi nêu trên

Ngày nay, lưới điện thông minh đã trở thành một xu hướng tất yếu trong xã hội hiện đại nhằm thay thế hệ thống lưới điện cũ kỹ lạc hậu đã được xây dựng trên

cơ sở công nghệ của hàng thế kỷ trước

Việt Nam đã triển khai thử nghiệm hệ thống công tơ điện tử đo lường tự động dùng PLC tại Tuyên Quang, Bắc Ninh vào năm 2004 với công nghệ nhập của Israel, nhưng đến nay không còn hoạt động Hiện nay PLC đang được triển khai thử nghiệm tại một số điểm ở phía nam như Đồng Nai, do công ty Vegastar thực hiện, nhưng gặp một số vấn đề như phải sử dụng nhiều bộ lặp (repeater) do suy hao trên đường tuyền lớn… Có một số đề tài đã được thực hiện tại Việt Nam như: chế tạo công tơ điện tử do Học viện Điện lực thực hiện…, những đề tài này chưa đi sâu nghiên cứu việc xây dựng hệ thống truyền thông PLC Gần đây, năm 2005 có đề tài cấp nhà nước KC.03-11 “Nghiên cứu thiết kế chế tạo các SCADA phục vụ cho ngành năng lượng” do PGS Nguyễn Trọng Quế làm chủ nhiệm Đề tài này đã

sóng mang 113kz, cho phép tốc độ dữ liệu thấp, cơ chế mạng Master- Slave, cơ chế lớp MAC không có khả năng ước lượng và tự điều chỉnh theo chất lượng kênh truyền, vì những lý do chủ quan và khách quan nên các kết quả của đề tài chưa được thấy được triển khai rộng rãi trong thực tế

Lưới điện thông minh chỉ có thể được xây dựng dựa trên sự phát triển công nghệ của rất nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có thiết kế các công tơ điện, các thiết bị điều khiển điện thông minh, và phân tích, thiết kế hệ thống thông tin qua đường dây điện Hiện nay trên thế giới các nước lớn như Mỹ, Trung Quốc và châu

Âu đều có kế hoạch phát triển lưới điện thông minh Nơi đầu tiên triển khai lưới điện thông minh là ở Italy theo dự án Telegestore Ngoài ra các thành phố ở Mỹ như Austin, Boulder đều đang trong quá trình chuyển đổi

Hiện nay, tại Châu Âu đang có dự án đến năm 2015 sẽ xây dựng mạng điện thông minh toàn khối EU Để nghiên cứu và chuẩn hóa cho việc truyền thông trên mạng điện (PLC), Liên minh châu âu tài trợ cho OPERA (Open PLC European Research Alliance) TU Dresden và GS Ralf Lehnert đã, đang chủ trì và hoàn thành nhiều dự án của OPERA Ngay cả trên thế giới thì việc thiết kế và xây dựng một mạng thông tin qua đường dây điện vẫn còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết trọn vẹn Tuy đã có những chuẩn và những bộ giao thức truyền thông qua đường dây điện (cả băng rộng lẫn băng hẹp) và có những chip xử lí tín hiệu được xây dựng trên các chuẩn này, đồng thời cũng có các mô hình mạng khác nhau, nhưng việc thiết kế

và xây dựng chúng trên thực tế vẫn phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính của mạng đường dây điện, vào khoảng cách, vào số lượng và vị trí các nút mạng, v.v Do vậy,

sự hợp tác giữa kinh nghiệm và kiến thức của đối tác nước ngoài về các tiêu chuẩn

và bộ giao thức, cùng với khả năng phân tích và tìm hiểu thực tế hệ thống điện Việt Nam là rất cần thiết để xây dựng và phát triển nền tảng công nghệ cho hệ thống thông tin nhằm phục vụ cho lưới điện thông minh sau này sao cho phù hợp với môi trường truyền dẫn trên mạng điện hạ áp tại Việt Nam

Mục đích của đề tài nhằm nghiên cứu truyền dẫn PLC băng hẹp, lưới điện ngoài trời cho ứng dụng để xây dựng mạng Smart Grid, trên lưới điện hạ áp tại Việt nam Hệ thống ứng dụng PLC gồm: Truyền dẫn, Thu thập thông số, Xử lý Đề tài thực hiện các nhiệm vụ:

- Đo đạc các thông số vật lý: nghiên cứu phương pháp đo, đánh giá sự ảnh hưởng đến việc truyền dẫn của hệ thống, cách thức xây dựng hệ thống

- Trên cơ sở các phân tích trên, xây dựng một hệ thống (mẫu) thực hiện mạng SmartGrid và thử nghiệm đánh giá việc sử dụng PLC tại Việt nam

Trong phạm vi hợp tác với nước ngoài, nhiệm vụ cụ thể của từng bên là như sau:

- Đức xây dựng hệ thống modem băng rộng đo đạc đánh giá khả năng truyền dẫn tại lưới Việt Nam

- Việt nam thực hiện hệ thống SmartGrid trên băng hẹp

Hai bên phối hợp nhau để thực hiện và trao đổi thông tin, kết quả, hệ thống, đánh giá

Qua việc hợp tác chung, hai bên đã tổ chức nhiều đoàn tham quan học tập, chia sẻ kết quả, thông tin công nghệ và hỗ trợ lẫn nhau trong từng công việc cụ thể Việc hợp tác sâu sắc đã đem lại hiệu quả khoa học và mối quan hệ tốt đẹp giữa hai trường đại học BKHN – Việt nam với TUD – CHLB Đức

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PLC

I.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của truyền thông PLC trên thế

giới

Hiện nay lĩnh vực truyền thông đang rất phát triển, ngoài các phương tiện truyền

dẫn như cáp quang, cáp đồng trục, wireless thì việc sử dụng dây tải điện cũng là

một phương tiện truyền dẫn không kém phần hiệu quả Công nghệ truyền thông

PLC (Power Line Communication) là công nghệ sử dụng mạng lưới đường dây

cung cấp điện năng cho mục đích truyền tải thông tin nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư

Với công nghệ này mỗi hộ sử dụng đều có thể kết nối ở bất kỳ thời điểm nào và các

dịch vụ được cung cấp dưới dạng thời gian thực, tính kinh tế cao thể hiện ở chỗ nó

tận dụng được cơ sở hạ tầng sẵn có là đường dây điện lực Công nghệ này tuy còn

mới mẻ với khách hàng nhưng thực ra đã được sử dụng từ đầu thế kỷ 20, cho các

mục đích truyền thông tin của nội bộ ngành Điện Nghiên cứu ban đầu tập trung

nhằm cung cấp các dịch vụ liên quan đến phân phối điện như quản lý tải, giá trị

máy đo, quản lý thuế Ví dụ như hệ thống CFS (Carrier Frequency System), sử

dụng máy phát 10W để truyền thông tin bảo vệ, đo đạc trên đường dây cao thế với

khoảng cách lên tới 500km, hay hệ thống RSC (Ripple Carrier Signalling) sử dụng

trong quản lý tải của hệ thống truyền tải điện hạ thế và trung thế Hay hiện nay,

công nghệ PLC được sử dụng cho các ứng dụng trong nhà như hệ thống giám sát,

cảnh báo, tự động hóa, điều khiển từ xa và căn hộ thông minh Các dịch vụ giá trị

gia tăng này đã mở ra các thị trường mới cho các dịch vụ điện năng và do đó gia

tăng lợi nhuận Trong những năm qua việc sử dụng Internet gia tăng, nếu có thể

cung cấp phương tiện truyền thông mạng qua đường dây điện kiểu này thì các nhà

cung cấp điện cũng có thể trở thành các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông, một thị

trường đang phát triển nhanh chóng Hiện nay các ứng dụng liên quan đến điện có

tốc độ bit thấp và không cần ứng dụng thời gian thực, trong khi đó truyền thông

mạng đòi hỏi tốc độ bit cao và trong một số trường hợp cần phải có phản hồi thời

gian thực ( như Video và TV) Điều này khiến cho việc thiết kế hệ thống truyền

thông trở nên phức tạp nhưng cũng là mục tiêu của nhiều nhà nghiên cứu trong

những năm qua

Lược trình lịch sử phát triển của PLC thể hiện ở bảng tóm tắt sau thể hiện lược

sử phát tiển của công nghệ PLC [11]:

Bảng 1.1: Lược sử phát triển ứng dụng và công nghệ

1950s - Thông tin một chiều

- Sử dụng tần số thấp Truyền tín hiệu điều khiển 1980s - Thông tin một chiều

- Tần số từ 5-500 kHz

Hệ thống SCADA (Superisory Control and Data Acquisition)

1990s - Thông tin hai chiều

12 năm 2001

- Tốc độ 45 Mbps (sản phẩm của DS2)

-Dịch vụ quản lý năng lượng -Inhouse Networking

-Dịch vụ Internet băng rộng -Phần truy nhập trong mạng số liệu tốc độ cao

Để phát triển công nghệ PLC, Công nghệ PLC có thể phân loại theo một số cách như sau:

I.1.1 Phân loại theo băng thông:

từ 10-80W)

PLC băng hẹp sử dụng kỹ thuật điều chế ASK, BPSK, FSK và OFDM [3] Tuy nhiên, kỹ thuật điều chế khoá dịch biên FSK được sử dụng phổ biến hơn cả [4] Dải tần của PLC băng hẹp được quy định từ 3KHz đến 148,5 KHz [5] (tiêu chuẩn châu Âu CENELEC EN 50065 [6]) và 3KHz đến 450KHz (theo tiêu chuẩn Mỹ và Nhật) [2]

Bảng 1.2 Băng tần PLC băng hẹp theo chuẩn CENELEC [4]

Ứng dụng

điện

lý do tại sao cần phải đề ra các quy định thống nhất Hiện nay dải tần từ 1 - 10 MHz được dùng cho các ứng dụng ngoài nhà (Outdoor), còn dải tần từ 10 – 30 MHz được dành cho các ứng dụng trong nhà (Inhouse)

Hiện nay một số hãng phát triển công nghệ (Mitsubishi, DS2, Main.net) đề nghị phân chia băng tần 0 – 30 MHz làm 3 đoạn dùng cho 4 liên kết (4 link) ( Hình 1.2)

Trong đó link 1 hoặc link 4 được dùng cho truyền thông giữa thiết bị tập trung (tại trạm biến áp – HE) và bộ lặp (Repeater); link 2 dùng cho các dịch vụ mạng gia đình; link 3 dùng cho mục đích dự trữ Thực tế Mitsubishi và DS2 đã cho thương mại sản phẩm Modem PLC 45Mbit/s, trong đó băng thông cho đường lên

(Up) là 18Mbit/s (24Mbit/s cho link 4); đường xuống (DOWN) là 27 Mbit/s (18

Mbit/s cho link 4) Tuy nhiên những đề nghị này chưa được xem xét thành chuẩn

chung

Hình 1.2: Phân vùng tần số trong PLC băng rộng

I.1.2 Phân loại theo mức điện áp lưới

- Lưới điện cao thế (110-500kV) [8]: kết nối các nhà máy điện với các

khách hàng lớn, các khu vực tiêu thụ điện năng với đường truyền tải dài

từ vài chục kilomet đến vài trăm kilomet

- Lưới điện trung thế (10-30KV) [8]: Cung cấp cho các khu dân cư rộng,

các khu công nghiệp, khu đô thị, khoảng cách truyền tải ngắn hơn từ vài

kilomet đến vài chục kilomet

- Lưới điện hạ thế (110V-380V) [8]: Cung cấp điện năng cho các khách hàng là các hộ gia đình, cơ quan, trường học…với khoảng cách truyền tải ngắn từ vài trăm mét đến vài kilomet Hệ thống lưới điện hạ thế kết nối đến tất cả các khách hàng, do vậy ứng dụng của công nghệ PLC cho mạng truy nhập sử dụng mạng hạ thế có tiềm năng rất lớn.Tuy nhiên,lưới điện hạ thế cũng là môi trường hoạt động của hầu hết các thiết bị tiêu thụ điện nên tạp âm và méo tín hiệu trên mạng này sẽ rất Ngoài ra, mạng điện hạ thế có cấu trúc và thành phần rất phức tạp nên có suy hao lớn và khó quản lý Vì vậy mà vấn đề chống nhiễu, giảm suy hao cần phải có các giải pháp khắc phục

Hình 1.3: Sơ đồ phân cấp mạng PLC theo mức điện áp

I.1.3 Phân loại theo phạm vi lưới

- Mạng PLC trong nhà [8]: Sử dụng mạng điện trong nhà làm phương tiện truyền dẫn để kết nối các thiết bị điện trong nhà gọi là mạng PLC LAN Như vậy tránh được chi phí lắp đặt các mạng cáp mới và những vấn đề phiền phức khác khi lắp đặt

Về cấu trúc, mạng PLC trong nhà không khác nhiều so với cấu trúc mạng truy nhập PLC sử dụng lưới điện hạ thế Trong cấu trúc này, có một trạm gốc PLC (BS) đặt tại vị trí công tơ điện để kết nối với mạng PLC backbone Các thiết bị trong nhà kết nối với trạm gốc thông qua các modem PLC đặt tại các ổ cắm điện [8]

sẽ được dùng như điểm kết nối mạng trục và mạng điện hạ thế sẽ được dùng để kết nối đến từng thuê bao Điểm kết nối mạng trục cũng có thể được tổ chức ở trạm biến áp trung thế hoặc ở những điểm thích hợp khác

Trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu PLC cho mạng điện hạ áp ngoài nhà ( phần từ biến áp hạ áp của nhà cung cấp điện đến các hộ gia đình) Việc nghiên cứu trong đề tài chia thành 2 phần:

- Phần nghiên cứu phía Việt Nam: nghiên cứu PLC băng hẹp với ứng dụng cho mạng smard grid: đo lường các thông số điện và đóng ngắt từ xa

- Phần hợp tác với Đức: nghiên cứu PLC băng rộng

I.2 Sự phát triển mạng lưới và nhu cầu ứng dụng công nghệ trong ngành điện Việt Nam

I.2.1.  Smart Grid là gì? 

Ngày nay Smart Grid (Lưới điện thông minh) nổi lên là một công nghệ đầy triển vọng trong tương lai Trước hết chúng ta tìm hiểu xem lưới điện thông minh là

gì và cùng nhìn lại sự phát triển của hệ thống điện

Hình 1.5: Mạng điện ngày nay và mạng điện trong tương lai

Các lưới điện ngày hôm qua

Trước đó năng lượng được sản xuất chủ yếu ở các nhà máy điện lớn ở Trung ương và được chuyển đến người tiêu dùng thông qua mạng lưới điện Khả năng lưu trữ năng lượng dư thừa ở mức thấp để sản xuất và tiêu dùng phải luôn luôn cố gắng cân bằng

Các lưới điện ngày nay

Ngày nay càng ngày càng có nhiều các nhà máy nhỏ và các nhà máy được phần bố càng đều trên khắp cả nước như các nhà máy nhiệt điện, quang điện hoặc các nhà máy điện thủy điện nhỏ cùng nhau hòa vào lưới điện chung của cả nước Người tiêu dùng nhận được điện từ các nhà cung cấp năng lượng khác nhau Các nhà điều hành mạng lưới điện chịu trách nhiệm cho việc vận chuyển năng lượng Sự cân bằng giữa sản xuất và tiêu dùng giữ gìn an ninh cung cấp và chất lượng ngày càng trở thành một thách thức đối với việc quản lý điện nói chung của cả nước

Lưới điện ngày mai

Trong mạng lưới điện trong tương lai vẫn tiếp tục tăng số lượng người tiêu dùng Các nhà phân phối ngày càng nhiều và càng được chia đều khắp cả nước Khách hàng có thể tự mình trở thành nhà sảnxuất, nếu họ có khả năng cung cấp năng lượng dư thừa từ lưới điện Các nguồn điện phụ thuộc vào cung, cầu và sẽ đi theo tất cả các hướng trong mạng điện chung của toàn xã hội Trong tương lai có thể hướng người tiêu dùng thông qua bộ tính toán thông minh (Smart Metering),

nhằm ước lượng lượng tiêu thụ của người dùng Để phục vụ cho sự tương tác phức tạp như vậy, chúng ta cần một cơ sở hạ tầng hiện đại và công nghệ mới trong lưới điện hay một Smart Grid

Hệ thống lưới điện thông minh là hệ thống cung cấp năng lượng thế hệ tiếp theo thông qua việc hợp nhất cơ sở hạ tầng điện với cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc

Hệ thống này cung cấp điện theo nhu cầu trên cơ sở vừa nắm rõ theo thời gian thực, vừa dự đoán nhu cầu điện của người tiêu dùng, bằng cách kết nối các nguồn điện phân tán (thiết bị phát điện quy mô nhỏ như phát điện năng lượng mặt trời, phát điện sức gió, pin nhiên liệu…), các thiết bị dự trữ điện với các gia đình, văn phòng

và nhà máy (người tiêu dùng) thông qua mạng lưới điện và truyền thông Với việc kiểm soát bằng kỹ thuật truyền thông, và cân bằng giữa cung-cầu điện Ngoài ra, lưới điện thông minh thực hiện liên kết thông minh hai chiều giữa người tiêu dùng

và nguồn điện, đóng góp vào việc tiết kiệm năng lượng [1]

Một trong các ứng dụng của lưới điện thông minh là hệ thống đo lường điện thông minh (smart mêtring) thay thế cho các đồng hồ cơ khí truyền thống và ghi lại việc sử dụng với thời gian thực Nhưng các đồng hồ thông minh không chỉ có khả năng đo sự tiêu thụ điện và nằng lượng như thông thường mà nó còn có khả năng gửi các thông tin khác về hệ thống nhằm tằng cường việc kiểm tra và đánh giá chất lượng, hiệu suất sử dụng, hoặc về thời gian cao điểm [5]

I.2.2 Tình hình chung

Đến tháng 12/2009, tổng công suất lắp đặt của các nhà máy điện (tính cả trong và ngoài EVN) là 17.521 MW, công suất khả dụng 16.813MW, trong đó thuỷ điện khoảng 38%, nhiệt điện than 11%, tua-bin khí 38% Biểu đồ công suất đặt nguồn điện thể hiện ở hình 1.6 Tương quan giữa tăng trưởng nguồn và phụ tải các năm thể hiện ở hình 1.7

T hủy điện 38%

Khác 3%

Nhập khẩu 4%

4461 4910 4910 5285

5726 6233

7871 8884

1001010626

1157612270

13512 15763 17521

13867 12636 11286 10187 9255 8283 7408 6552 5655 4893 4329 3875 3595 3177 2796

Hình 1.7: Tương quan giữa tăng trưởng nguồn và phụ tải cực đại

Về nhu cầu phụ tải năm 2009, công suất cực đại đạt cao nhất ghi nhận được

là 13867 MW (ngày 12/11), tăng 9.74% so với năm 2008 Công suất cực đại năm

2009 bắt đầu có sự thay đổi so với các năm: từ tháng 2 đến tháng 9 chuyển vào cao điểm sáng khoảng từ 10h đến 11h, từ tháng 10 đến tháng 1 chuyển vào cao điểm chiều khoảng từ 17h đến 18h

Năm 2009, điện năng sản xuất toàn hệ thống điện Quốc gia 87019 GWh, tăng 14% so với năm 2008 Mức tăng trưởng trung bình trong vòng 10 năm gần đây là 13.5%

Tóm lại, do tăng trưởng về nguồn thấp hơn tăng trưởng phụ tải, khả năng đáp

ứng tải của HTĐ vẫn chưa cao, nhiều thời kỳ trong những năm gần đây vẫn chưa

đảm bảo được lượng công suất dự phòng cần thiết để hệ thống vận hành an toàn Các bộ chuyển nấc MBA 500kV, 220kV và nguồn công suất phản kháng tại các NMĐ Tuy nhiên còn 1 số khu vực quá tải, đầy tải, điện áp cao, điện áp thấp

Hình 1.8: Biểu đồ tăng trưởng nguồn và sản lượng điện

Đối với lưới truyền tải tình hình vận hành rất căng thẳng, trong chế độ vận hành bình thường đã có một loạt phần tử đầy và quá tải, trong đó tập trung chủ yếu

là các MBA

Điện áp trên hệ thống 500kV, 220kV, 110kV tương đối ổn định do khai thác hiệu quả các kháng tại một số trạm 500kV, các tụ bù tại các trạm 220 kV, 110kV,

I.2.3 Quy mô phát triển lưới điện Việt nam hiện nay

I.2.3.1 Qui mô phát triển lưới điện cao áp

Tính đến tháng 12/2009, trên lưới điện 500kV toàn quốc có 16MBA với tổng dung lượng lắp đặt 7.500MVA, trên lưới điện 220kV có 119MBA với tổng dung lượng lắp đặt là 19.094MVA và trên lưới điện 110kV có 746MBA với tổng dung lượng lắp đặt là 25.862MVA Bảng 1.3 dưới đây thống kê khối lượng đường dây cao áp và tổng dung lượng các MBA của từng cáp điện cao áp trên phạm vi toàn quốc cho giai đoạn 2001-2009

Bảng 1.3: Khối lượng đường dây cao áp và tổng dung lượng các

MBA toàn quốc

Cho đến nay lưới điện đã được phân bố khắp toàn quốc và đang cố gắng đi trước để đón đầu nhu cầu phụ tải và đấu nối nguồn điện vào hệ thống Lưới 220kV với các trạm nút 220kV đang phủ kín Hà Nội, Hải Phòng, TP Hồ Chí Minh và các thành phố lớn Trạm biến áp 110kV đang được đầu tư để đưa dần về đến cấp huyện

I.2.3.2 Qui mô phát triển lưới điện trung áp và hạ áp

Lưới điện trung áp của nước ta bao gồm các cấp điện áp 35, 22, 15, 10, 6kV Khối lượng lưới điện phân phối tính đến hết năm 2009 trên toàn quốc là 135.370km, với tổng dung lưọng các trạm biến áp phân phối xấp xỉ 39.800MVA

I.2.4 Các công nghệ quản lý được sử dụng hiện nay trong ngành điện

Công nghệ kinh doanh điện năng và dịch vụ khách hàng, bao gồm

- Công nghệ đo đếm điện năng

- Công nghệ phục vụ thu tiền điện

- Dịch vụ, chăm sóc khách hàng và chương trình quản lý phía nhu cầu điện (DSM)

Công nghệ đo đếm điện năng

Công nghệ công tơ đếm điện năng hiện được phân loại

- Phân loại theo phương pháp đo đếm: cơ điện và điện tử

- Phân loại theo cấu trúc (thiết kế): công tơ một giá, nhiều giá

Công tơ điện cơ điện:

Đo lường bằng công tơ cơ điện có các ưu nhược điểm như sau:

- Các RTU gắn trong công tơ phải làm việc liên tục không gián đoạn dẫn đến làm tổn thất điện năng trên lưới và khó mà bảo đảm tuổi thọ cũng như chất lượng của sản phẩm

- Do đo đếm kiểu quá trình, mỗi một lần bị nhiễu gây nên sai số đều hình thành 1 sai số mới, và tích luỹ dần trong quá trình đo dẫn đến số liệu đọc

về sẽ sai khác dần theo thời gian vận hành

Công tơ điện tử :

Đo lường bằng công tơ cơ điện có các ưu nhược điểm như sau:

Ưu điểm

- Đọc chỉ số chính xác, đo đếm điện năng chính xác

- Tổn hao điện năng ít

- Chống lấy cắp điện

- Có mạch bảo vệ quá áp, quá dòng

- Công tơ nhiều biểu giá

- Công tơ trả tiền trước

- Cắt điện từ xa

Nhược điểm

- Đắt tiền hơn so với công tơ cơ điện

Yêu cầu người quản lý phải có trình độ cao hơn

I.2.4.1 Hệ thống Thông tin Quản lý Khách hàng

(viết tắt là CMIS – Customer Management Information System)

Là một hệ thống thông tin tích hợp do Trung tâm công nghệ thông tin Tập đoàn Điện lực Việt Nam thiết kế và xây dựng dựa trên nền tảng công nghệ hiện đại, nhằm đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về quy trình nghiệp vụ kinh doanh điện năng

Tính đến nay, tất cả các đơn vị đã triển khai và vận hành 6 phân hệ của hệ thống CMIS

Chương trình CMIS đã hỗ trợ nhiều trong công tác in ấn hoá đơn, nhằm đảm bảo sự thống nhất trong EVN, tuy nhiên việc thu tiền điện vẫn chủ yếu bằng lao động thủ công:

70% tiền điện được thu các nhân viên thu ngân tại gia đình, các khách hàng hoặc khách hàng đến trả tại quầy thu tiền

I.2.4.2 Chương trình Quản lý điện nông thôn

Việc thu thập, điều tra số liệu về tình hình sử dụng điện, nhu cầu phát triển, giá điện,… tại các hộ dân nông thôn có vai trò rất quan trọng cho việc hoạch định các chính sách, quy hoạch phát triển hệ thống lưới điện tại khu vực nông thôn Vì vậy nhiệm vụ công tác quản lý Điện nông thôn cần phải cập nhật và quản lý được chi tiết về tình hình ĐNT tại các khu vực, tỉnh, huyện, xã và đến tận các hộ tiêu thụ Chương trình nâng cấp được thực hiện với các cấp: Chi nhánh, Điện lực, các CTĐL

và EVN, đáp ứng được các yều cầu sau:

Nâng cao khả năng đánh giá, phân tích số liệu theo yêu cầu quản lý

Nâng cấp hệ quản trị Cơ sở dữ liệu (CSDL) của chương trình lên SQL Server 2000: Theo yêu cầu, cũng như xét khả năng đáp ứng của các Điện lực và công ty,

hỗ trợ chạy trên mạng CSDL cũng sẽ được thiết kế lại một cách linh hoạt, mềm dẻo nhằm đáp ứng được những yêu cầu quản lý phát sinh sau này, nhằm hạn chế tối đa công tác bảo dưỡng, quản lý vận hành chương trình

Chương trình nâng cấp phải được xây dựng có tính mở để kết nối với các chương trình khác như: chương trình Kinh doanh để lấy số liệu thương phẩm đầu nguồn, chương trình Đầu tư xây dựng cơ bản để lấy số liệu về đầu tư phát triển lưới điện nông thôn

Chương trình được thiết kế một cách mềm dẻo, đáp ứng được các yêu cầu quản lý phát sinh trong quá trình sử dụng chương trình

Chương trình được thiết kế linh hoạt nhằm đáp ứng được các yêu cầu quản lý phát sinh trong quá trình sử dụng chương trình Chương trình sẽ có khả năng thêm bớt, sửa đổi các đầu mục thông tin quản lý trong công tác điện nông thôn

I.2.4.3 Chương trình Quản lý nhu cầu điện - DSM

Cơ cấu sử dụng điện hợp lý và sử dụng các dụng cụ điện tiết kiệm điện cũng góp phần đáng kể vào việc giảm giá thành truyền tải và phân phối điện, bảo đảm chất lượng điện áp cho các hộ dùng điện

10 năm về trước trong biểu đồ ngày đêm điển hình chênh lệch cao thấp điểm của hệ thống điện nói chung cao Điều này không những gây ra khó khăn rất lớn trong việc điều độ công suất phát của nguồn điện mà còn ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng điện áp (giờ cao điểm điện áp thấp; thấp điểm đêm quá điện áp ) Từ vài năm gần đây bên cạnh các giải pháp điều độ nguồn điện và các giải pháp về mặt quản lý, ngành điện đã tiến hành một số giải pháp công nghệ như : Lắp đặt các công

tơ 3 giá cho các hộ công nghiệp; áp dụng chương trình DSM và thí điểm việc dùng bóng đèn tiết kiệm điện Các giải pháp công nghệ trên cộng với các giải pháp về quản lý khác cũng đã góp phần vào cải thiện cơ cấu dùng điện Các giải pháp trên

dù sao cũng mới là thí điểm, bước đầu và cần phải đẩy mạnh gấp bội để bảo đảm yêu cầu giảm chi phí trong phân phối điện, bảo đảm phẩm chất lưới điện

Chương trình quản lý phụ tải (DSM) là một chương trình Vốn vay Ngân hàng Thế giới (tín dụng IDA) và viện trợ không hoàn lại từ Quỹ Môi trường toàn cầu (GEF) nhằm trợ giúp EVN và các Công ty điện lực (CTĐL) thành viên quản lý tốt hơn việc sử dụng điện của các khách hàng, biểu đồ phụ tải, cắt giảm phụ tải đỉnh

và nâng cao hệ số phụ tải

Mục tiêu của chương trình DSM là cắt giảm khoảng 280 MW phụ tải đỉnh

và tiết kiệm 3000 GWh điện mỗi năm và giảm lượng khí phát thải tương đương 0,6 triệu tấn carbon dioxide Chương trình được chia làm 2 giai đoạn do Bộ Công Thương và EVN quản lý và triển khai cùng với sự hỗ trợ từ phía các CTĐL thành viên

I.2.5 Thực trạng nghiên cứu phát triển, ứng dụng công nghệ trong ngành điện

I.2.5.1 Đánh giá hiện trạng sử dụng công tơ tại EVN:

Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã có sự cố gắng nỗ lực rất lớn; đến nay

đã xây dựng được một hệ thống quản lý công tơ đo đếm điện năng thống nhất, xuyên suốt từ Tập đoàn tới các CTĐL và Điện lực tỉnh, thành phố với hơn 10 triệu công tơ bán điện trực tiếp tới hơn 9,8 triệu khách hàng sử dụng điện trên toàn quốc

Hệ thống công tơ hiện có chủ yếu là các loại công tơ cơ khí, chỉ có lượng công tơ điện tử rất nhỏ Các công tơ chủ yếu để đo lượng điện năng tiêu thụ tại các

hộ tiêu dùng, chưa khai thác được một số các thông số khác phục vụ công tác thống

kê, quy hoạch, dự báo

Các công tơ đưa ra sử dụng đều được kiểm định tại các TT kiểm định công

tơ Các TT này có các chức năng kiểm tra, kiểm định và sửa chữa các thiết bị đo đếm điện năng và chịu sự quản lý theo ngành dọc về đo lường và kiểm định

Quá trình áp dụng công tơ điện tử tại EVN: Năm 1997, sau khi thử nghiệm thành công, trên 2000 công tơ điện tử đầu tiên đã được mua, đăng ký mẫu và triển khai tại các đơn vị của EVN và khách hàng sử dụng thuộc đối tượng 3 giá

Hiện nay, tại tất cả các vị trí đo đếm ranh giới giao nhận điện năng giữa các đơn vị nhà máy điện, công ty truyền tải điện, công ty điện lực của EVN, các vị trí

đo đếm điện năng EVN mua điện của các nhà máy điện độc lập và trên 72.000 khách hàng thuộc đối tượng áp dụng 3 giá đã được lắp đặt công tơ điện tử Các công tơ đã lắp đặt đều có cấp chính xác cao, được tích hợp rất nhiều chức năng cho phép khai thác và nâng cao độ tin cậy và tiện lợi trong quá trình quản lý điện năng của ngành cũng như về phía khách hàng, đem lại hiệu quả thực sự cho xã hội, khách hàng và EVN trong thời gian qua

Tuy nhiên chương trình triển khai sử dụng công tơ điện tử đang bị chậm do nhiều lý do khách quan

I.2.5.2 Tình hình sản xuất công tơ điện tử tại EVN

Nhằm hợp lý hóa công tác kinh doanh, nâng cao năng suất lao động, các đơn

vị đã tiến hành nghiên cứu, chế tạo và triển khai ứng dụng công tơ điện tử 1 pha để bán điện cho khách hàng, như:

- Công ty Điện lực 1 liên doanh với Công ty Omni System Co., Ltd sản xuất, lắp ráp công tơ điện tử 1 pha có chức năng đọc số liệu từ xa qua cáp RS485 và đang bắt đầu triển khai lắp đặt các công tơ này để bán điện cho các khách hàng thuộc các Điện lực của Công ty

- Công ty Điện lực 3 sử dụng công tơ điện tử 1 pha do Trung tâm

số liệu từ xa qua đường dây điện hạ thế (PLC) hoặc sóng vô tuyến điện (RF) Hiện các công tơ này đã được lắp đặt, triển khai tại Cty TNHH MTV ĐL Đà Nẵng và các Điện lực trực thuộc CTĐL3 để bán điện cho khách hàng

- Trường Đại học Điện lực đã nghiên cứu sản xuất thành công công tơ điện

tử 1 pha và 3 pha kiểu SmartRF, hiện đang hoàn tất các thủ tục thương mại để đưa

ra thị trường

I.2.5.3 Hiện trạng công nghệ ghi chỉ số công tơ:

Bắt đầu từ năm 2003, EVN đã đẩy mạnh việc nghiên cứu, triển khai thí điểm

và ứng dụng một số giải pháp công nghệ trong việc cải tiến ghi chỉ số công tơ tại các CTĐL và Điện lực, gồm 2 loại:

Hệ thống tự động đọc chỉ số công tơ: AMR (Automatic Metering Reading)

Hệ thống bán tự động đọc chỉ số công tơ: HHU (Hand Held Unit)

Tính đến tháng 8/2004 toàn EVN đã lắp đặt được 57904 thiết bị AMR, trong

đó thí điểm các giải pháp công nghệ chính: AMR-PLC của CANADA và ISRAEL, cáp thông tin RS 485 và HHU…

Mặc dù năm 2004 các Công ty điện lực đã triển khai thí điểm hàng loạt các ứng dụng đọc chỉ số công tơ nêu trên nhưng đến nay công tác ứng dụng công nghệ vào đo đếm chỉ số công tơ không nhân rộng được do nhiều nguyên nhân khách quan

và chủ quan

Nguyên nhân khách quan:

Phương thức quản lý của EVN không giống các nước đã áp dụng công nghệ ghi chỉ số trên thế giới:

Mỗi Công ty điện lực, thậm chí trong cùng một Công ty, công tác quản lý, ghi chỉ số công tơ, lập hóa đơn tiền điện của các đơn vị cũng khác nhau, chưa kể đến sự phức tạp trong công tác quản lý do những thay đổi bất thường về thông tin khách hàng (treo tháo công tơ, thay đổi giá điện giữa kỳ ghi chỉ số )

Sự phức tạp buộc các đơn vị vừa làm thí điểm vừa rút kinh nghiệm và luôn phải yêu cầu nhà cung cấp có giải pháp cải tiến, thậm chí cả chế tạo mới thiết bị để phù hợp với đặc điểm ghi, nhập chỉ số công tơ, lập hóa đơn của đơn vị mình và một

số yêu cầu quản lý khác mà xuất phát điểm ban đầu những thiết bị đó không có chức năng như vậy Đây là nguyên nhân chính gây ra việc chậm trễ, lúng túng khi lựa chọn giải pháp

Nguyên nhân chủ quan:

Do kết quả các giải pháp thí điểm ứng dụng công nghệ AMR vào việc ghi chỉ số công tơ từ xa còn hạn chế nên hầu hết các đơn vị đều có tư tưởng nghe ngóng, thực hiện cầm chừng;

Có đơn vị trong nội bộ việc lựa chọn giải pháp, tính năng thiết bị còn chưa thống nhất ngay ở giai đoạn triển khai thí điểm, mất rất nhiều thời gian với các thủ

tục hành chính nội bộ để đầu tư thí điểm mặc dù theo phân cấp quản lý Công ty được toàn quyền quyết định;

Việc tìm hiểu tính năng, phần mềm ứng dụng, những hạn chế của giải pháp chưa kỹ gây lãng phí, chậm trễ Có đơn vị áp dụng thí điểm nhiều giải pháp nhưng việc đánh giá, rút kinh nghiệm chưa làm thường xuyên nên trải qua thời gian dài vẫn không thể lựa chọn được giải pháp phù hợp với đơn vị mình

Mục tiêu ứng dụng công nghệ là cải tiến việc ghi chỉ số công tơ, nhưng khi xét duyệt lựa chọn lại lồng ghép thêm các mục tiêu quản lý khác yêu cầu giải pháp phải đáp ứng dễ dẫn đến nhiều trục trặc kỹ thuật làm chậm trễ cho quá trình thí điểm

Khâu tổ chức thực hiện chưa tốt, đa phần khoán trắng cho nhà cấp hàng

I.2.5.4 Công nghệ truyền dẫn số liệu đo đếm

Hiện tại, do khối lượng công tơ cơ khí vẫn còn nhiều nên việc tổ chức nhân lực của các chi nhánh Điện lực đi đến từng hộ khách hàng dùng điện để ghi chỉ số vẫn là công tác chủ đạo để thu thập dữ liệu kinh doanh và dịch vụ khách hàng

Trong những năm qua, Tập đoàn cũng đã cho triển khai hàng loạt các dự án

về phát triển công nghệ truyền dẫn số liệu đo đếm theo phương thức tự động hoặc bán tự động Các giải pháp chính như sau:

a) Ứng dụng công nghệ PLC (chủ yếu cho dạng AMR cơ điện cải tiến sang) PLC (Power Line Communication) là công nghệ truyền tín hiệu trên đường tải ba được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau để phục vụ cho việc tự động hoá truyền dẫn số liệu Hệ thống tự động đọc số liệu AMR khi sử dụng công nghệ này thì số liệu được truyền giữa các thiết bị đầu cuối trực tiếp trên lưới điện hạ thế Tuỳ theo yêu cầu quản lý hệ thống có truyền dẫn tín hiệu theo 1 chiều hoặc 2 chiều (với điều kiện thiết bị đầu cuối phải được đầu tư đồng bộ)

b) Dùng đường cáp độc lập để kết nối với công tơ điện tử và các moderm để đọc chỉ số từ xa qua đường dây điện thoại

Phương pháp này sử dụng một đường truyền số liệu riêng, các công tơ trên lưới được kết nối với đường truyền này thông qua moderm theo đường dây điện thoại truyền dữ liệu về máy tính trung tâm

Phương pháp đã giải quyết được việc tự động hoá ghi và truyền chỉ số công

tơ, tuy nhiên phải thiết lập đường truyền dữ liệu riêng cho hệ thống và phải thay thế toàn bộ số công tơ cơ khí hiện có bằng công tơ điện tử Tuy vậy, phương pháp chưa được triển khai rộng rãi, chưa có đánh giá chung, chỉ làm thí điểm

Cùng một giải pháp tự động đọc chỉ số công tơ và truyền dữ liệu bằng công nghệ PLC nhưng hệ thống của mỗi nhà cung cấp có những đặc điểm kỹ thuật khác biệt mà chúng ta chưa đánh giá được chính xác dẫn đến những nghi ngại không có

I.2.6 Nhu cầu phát triển mạng SMARGRID ở Việt Nam

I.2.6.1 Hiệu quả đạt được của các giải pháp công nghệ đã áp dụng

Nâng cao hiệu quả công tác quản lý khách hàng: Những thông tin cơ bản về tình trạng hoạt động của công tơ được cập nhật chính xác và thông báo kịp thời tới người quản lý

Giảm chi phí quản lý và nhân công ghi điện, phát hành hoá đơn

Giảm tổn thất điện năng :

- Kỹ thuật: Giảm thiểu vận hành lệch pha ở lưới điện hạ thế Do điện trở các mối nối nhỏ để đảm bảo truyền dẫn tín hiệu thành công nên cũng giảm phát nhiệt trên lưới hạ thế

- Thương mại: Hạn chế hiện tượng trộm cắp, gian lận trong sử dụng điện, giảm sai sót trong quá trình cập nhật, ghi chép khi lập hóa đơn tiền điện Giảm chi phí sửa chữa, khắc phục sự cố điện do được cảnh báo kịp thời việc mất cân bằng pha hay tiếp xúc xấu Đảm bảo chất lượng điện áp bán cho khách hàng

Loai trừ tai nạn lao động khi đi ghi chỉ số nhất là đối với công tơ đặt trên cao

Có khả năng khai thác các dịch vụ giá trị gia tăng: Dự báo phụ tải, tự động kiểm tra tiền điện phải trả, thanh toán thẻ, v.v Khi sử dụng hộp thư trả lời cước tự động (thông qua số ID của công tơ khách hàng sẽ nhận được thông báo cụ thể Qua

đó có thể phục vụ khách hàng bằng phương thức trả tiền tự động)

Nâng cao uy tín của ngành điện trong việc giảm phiền hà cho khách hàng sử dụng điện Tạo môi trường sử dụng điện lành mạnh Ngăn chặn có hiệu quả các hành vi vi phạm sử dụng điện và những hiện tượng tiêu cực trong nội bộ ngành điện

I.2.6.2 Công nghệ truyền dẫn dữ liệu theo phương thức bán tự động

a) Sử dụng thiết bị máy tính cầm tay Hand Held Unit (HHU)

Giải pháp này không giải quyết được mục tiêu tự động ghi và truyền chỉ số công tơ vì người ghi chỉ số vẫn phải đến tận nơi đặt công tơ, nhưng có các ưu điểm nổi bật là:

Người ghi chỉ số phải đến tận nhà khách hàng để ghi nên hạn chế việc “ghi độ” hoặc “ém chỉ số “ và kiểm tra trực tiếp sự toàn vẹn và hoạt động của công tơ, tạo niềm tin cho khách hàng, giảm bớt khiếu kiện về việc ghi chỉ số

Vì dữ liệu ở HHU đưa thẳng vào máy tính nên giảm thiểu sai sót khi nhập số liệu để làm hoá đơn

Tăng năng suất ghi chỉ số và giảm được thời gian từ khi ghi chỉ số đến khi ra hoá đơn thu tiền

b) Sử dụng HHU để ghi chỉ số công tơ bằng xung hồng ngoại

Phương pháp này sử dụng thiết bị phát tia hồng ngoại được gắn ở mỗi công

tơ, chỉ số công tơ được thiết bị này đọc và phát ra dưới dạng xung hồng ngoại Một máy tính cầm tay hoặc một bộ thu thập dữ liệu đặt trên xe đi đến một vị trí nhất định để đọc chỉ số này thông qua tín hiệu hồng ngoại

Phương pháp này chỉ giải quyết được khâu tự động ghi chỉ số, người ghi chỉ

số không phải trèo lên cột hoặc vào nhà khách hàng để ghi chỉ số Tuy nhiên để đọc được chỉ số người ghi chỉ số vẫn phải đến cách nơi đặt công tơ một khoảng nhất định Phương pháp này bị hạn chế rất nhiều bởi vật kiến trúc che chắn xung hồng ngoại khi đọc chỉ số từ xa và không thể sử dụng được số công tơ cơ khí hiện có mà phải thay công tơ mới có gắn thiết bị thu phát xung hồng ngoại

c) Đánh giá hiệu quả của giải pháp bán tự động ghi chỉ số

Việc đầu tư không lớn, sử dụng đơn giản nhưng so với phương pháp ghi chỉ

số thủ công trước đây giải pháp này có những ưu điểm sau:

Nâng cao được tinh thần trách nhiệm của người ghi chỉ số, hạn chế những sai sót trong việc ghi và nhập chỉ số Tăng năng suất lao động ở toàn bộ dây chuyền ghi, nhập chỉ số, ra hóa đơn

Rút ngắn được thời gian từ khi ghi chỉ số đến khi ra được hóa đơn thu tiền Khách hàng tin tưởng hơn vào sự chính xác của việc ghi chỉ số nên giảm thiểu khiếu kiện, trả tiền điện đúng hạn

I.2.6.3 Đánh giá chung về hiện trạng ứng dụng công nghệ truyền dữ liệu đo đếm tại EVN

Qua quá trình thực hiện thí điểm có thể sơ bộ đánh giá như sau:

Việc nghiên cứu, lựa chọn thí điểm nhiều giải pháp nhưng lại ở phạm vi hẹp không tập trung nên trong một thời gian dài vẫn không đánh giá được hiệu quả và

độ tin cậy của giải pháp Một giải pháp công nghệ chỉ được coi là thành công khi được áp dụng ở diện rộng nhưng hầu hết các dự án mới chỉ thí điểm ở phạm vi hẹp nên giải pháp công nghệ thí điểm ban đầu thì thành công nhưng khi ứng dụng ở phạm vi tương đối rộng đã xảy ra nhiều trục trặc kỹ thuật làm nản lòng những cá nhân đơn vị tham gia dự án

Cùng một giải pháp tự động đọc chỉ số công tơ và truyền dữ liệu bằng công nghệ PLC nhưng hệ thống của mỗi nhà cung cấp có những đặc điểm kỹ thuật khác biệt mà chúng ta chưa đánh giá được chính xác dẫn đến những nghi ngại không có

cơ sở nhất là khi dự án thí điểm trước đó gặp trục trặc kỹ thuật

Mục tiêu cơ bản là tìm được giải pháp cải tiến ghi và truyền chỉ số công tơ nhưng trong quá trình lựa chọn công nghệ và thiết bị, đơn vị lại đặt ra một số yêu cầu quản lý khác mà chỉ có ở công tơ điện tử được trang bị phần mềm đa dụng mới

có thể đáp ứng được những yêu cầu đó dẫn đến sự chậm trễ khi quyết định lựa chọn giải pháp

Công tác tổ chức, thông tin, huy động nguồn nhân lực tổ chức chưa được hiệu quả

Một số đơn vị quan niệm việc thành công hay thất bại của dự án thí điểm là của nhà cung cấp hàng Điều này chỉ đúng khi công nghệ, thiết bị đó đã được ứng dụng thành công ở nơi khác Trong trường hợp này vì không có hình mẫu nên vừa qua hầu hết những nhà cung cấp giải pháp, công nghệ đều vừa chào hàng vừa phải nghiên cứu cải tiến thiết bị theo đặc thù lưới điện và yêu cầu quản lý của từng đơn

vị dẫn đến tiến độ triển khai rất chậm và thiếu những đánh giá chính xác, kịp thời về từng dự án thí điểm

EVN nên thiết lập đường truyền dữ liệu chuẩn quốc gia sử dụng trong nhận

và đọc số liệu đo đếm cũng như có tính pháp lý trong thanh toán tiền điện phục vụ công tác kinh doanh và phát triển thị trường điện trong thời gian tới

I.3 Cơ sở phát sinh và ý nghĩa của đề tài

I.3.1 Các khó khăn trong nghiên cứu triển khai công nghệ PLC ở trong nước

Đặc thù của lưới điện Việt Nam: Lưới điện Việt Nam có đặc thù riêng, việc

sử dụng các thiết bị điện không đáp ứng các tiêu chuẩn điện từ cũng là nguồn gây nhiễu và suy hao lớn, ảnh hưởng đến việc truyền dẫn PLC

I.3.2 Nhiệm vụ đề tài

Đề tài được thực hiện với sự hợp tác nghiên cứu của Công ty Điện lực Bắc ninh và Đại học TU-Dresden, công ty ELCON-CHLB Đức

Nghiên cứu việc truyền dẫn PLC tại việt nam Khảo sát các đặc tính của đường truyền, như tải, dây dẫn, hệ thống truyền tải điện hạ áp, khả năng truyền tải thông tin trên lưới điện hạ áp

Phía nước ngoài sẽ nghiên cứu phạm vi truyền dẫn PLC băng rộng

Phía Việt nam sẽ nghiên cứu phạm vi truyền dẫn PLC băng hẹp

Để thực hiện được nội dung công việc, phía Việt nam nghiên cứu và đo đạc các thông số vật lý ảnh hưởng đến truyền dẫn PLC, tiếp theo là nghiên cứu các thông số lớp mạng trên PLC với modem băng hẹp