Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả sử dụng công tơ đo đếm thông minh trên lưới điện tỉnh thanh hóa

27 CHƯƠNG 2 - HỆ THỐNG THU THẬP SỐ LIỆU CÔNG TƠ THÔNG MINH LƯỚI ĐIỆN THANH HÓA VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỆN NĂNG CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN THAM GIA THỊ TRƯỜNG ĐIỆN... 48 2.2.2.2 Sản lư ng điện n

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

HOÀNG ĐỨC HẬU

NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CÔNG

TƠ ĐO ĐẾM THÔNG MINH TRÊN LƯỚI ĐIỆN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

HOÀNG ĐỨC HẬU

NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CÔNG

TƠ ĐO ĐẾM THÔNG MINH TRÊN LƯỚI ĐIỆN

TỈNH THANH HÓA

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS LÊ VIỆT TIẾN

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

LỜI CAM ĐOAN v

LỜI CẢM ƠN vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ix

DANH MỤC HÌNH VẼ x

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do lựa chọn đề tài 1

2 M c đ ch nghi n c u 3

3 Đối tư ng và ph m vi nghi n c u 3

4 ngh a khoa học và thực ti n c a đề tài 3

5 T n và bố c c đề tài 4

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH 5

1.1 Lưới điện thông minh (Smart Grid) 5

1.1.1 Đặc điểm chung c a lưới điện thông minh 7

1.1.2 Cấu trúc c a lưới điện thông minh 9

1.2 Công tơ thông minh (Smart Meter) 10

1.2.1 Tổng quan 11

1.2.2 Đặc điểm chung c a công tơ thông minh 13

1.2.2.1 Cấu t o c a công tơ thông minh 13

1.2.2.2 Ch c năng cơ bản c a công tơ thông minh 15

1.2.2.3 Kết nối, vận hành công tơ thông minh 25

1.2.3 L i ch sử d ng công tơ thông minh 27

CHƯƠNG 2 - HỆ THỐNG THU THẬP SỐ LIỆU CÔNG TƠ THÔNG MINH LƯỚI ĐIỆN THANH HÓA VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỆN NĂNG CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN THAM GIA THỊ TRƯỜNG ĐIỆN 29

2.1 Hệ thống thu thập số liệu công tơ thông minh 29

2.1.1 M c đ ch, ý ngh a 29

2.1.2 Giải ph p công nghệ thu thập số liệu công tơ thông minh 29

2.1.2.1 Giải ph p thu thập số liệu đo đếm t xa qua giao diện RS485 29

2.1.2.2 Giải ph p thu thập số liệu đo đếm t xa qua đường d y tải điện 30

2.1.2.3 Giải ph p thu thập số liệu đo đếm t xa qua s ng vô tuyến 31

2.1.2.4 Giải ph p thu thập số liệu đo đếm t xa qua m ng điện tho i c d y hoặc m ng di đ ng 33

2.1.2.5 Giải ph p thu thập số liệu đo đếm t xa qua giao th c m ng (WAN hoặc Internet) ……… 34

2.1.3 Hệ thống thu thập số liệu công tơ thông minh hiện đang p d ng t i Thanh Hóa……… 34

2.1.3.1 Hệ thống công tơ thông minh lắp t i c c nhà m y th y điện truyền số liệu t xa ph c v thị trường điện 35

2.1.3.2 Công tơ thông minh truyền số liệu t xa ph c v điều hành hệ thống điện và t nh to n gi b n điện c a PC TH 36

2.2 Phương ph p t nh to n thanh to n điện năng c c nhà m y tham gia thị trường điện đư c thu thập dữ liệu t công tơ thông minh 42

2.2.1 Nguy n tắc t nh to n c c khoản thanh to n điện năng trong thị trường điện………… 42

2.2.1.1 Khoản thanh to n cho phần sản lư ng đư c thanh to n theo gi điện năng thị trường c a nhà m y điện trong chu kỳ thanh to n đư c x c định theo trình tự sau: 44

2.2.1.2 Khoản thanh to n cho phần sản lư ng đư c thanh to n theo gi chào đối với nhà m y nhiệt điện c gi chào lớn hơn gi trần thị trường điện trong chu kỳ thanh to n đư c x c định theo trình tự sau: 45

2.2.1.3 Khoản thanh to n cho sản lư ng điện năng ph t tăng th m c a nhà m y điện trong chu kỳ giao dịch đư c x c định theo trình tự sau: 46

2.2.1.4 Khoản thanh to n cho sản lư ng điện năng ph t sai kh c so với sản lư ng huy đ ng theo lệnh đ c a nhà m y điện trong chu kỳ giao dịch 47

2.2.2.1 Sản lư ng điện năng ph t sai kh c so với sản lư ng huy đ ng theo lệnh điều

đ trong chu kỳ giao dịch 48

2.2.2.2 Sản lư ng điện năng thanh to n theo gi chào đối với nhà m y nhiệt điện c gi chào lớn hơn gi trần thị trường điện trong chu kỳ giao dịch 52

2.2.2.3 Sản lư ng điện năng ph t tăng th m c a nhà m y điện trong chu kỳ giao dịch 55

2.2.2.4 Sản lư ng điện năng thanh to n theo gi điện năng thị trường trong chu kỳ giao dịch……… 56

2.3 Kết luận 58

CHƯƠNG 3 THỰC TRẠNG CÔNG TƠ ĐO ĐẾM THANH HÓA VÀ KẾ HOẠCH LẮP ĐẶT CÔNG TƠ THÔNG MINH TRÊN LƯỚI ĐIỆN THANH HÓA ĐẾN NĂM 2022 61

3.1 Thực tr ng lưới điện, công tơ đo đếm trong tỉnh Thanh H a 61

3.1.1 Lưới điện tỉnh Thanh H a 61

3.1.2 Công tơ đo đếm trong tỉnh Thanh H a 61

3.2 Kế ho ch lắp đặt công tơ thông minh tr n lưới điện Thanh H a đến năm 2020 67

3.2.1 M c ti u 67

3.2.1.1 Hiện đ i h a hệ thống đo đếm điện năng và thu thập dữ liệu đo đếm t xa ph c v thị trường điện 67

3.2.1.2 Ph c v điều hành hệ thống điện và quản lý tổn thất lưới điện 70

3.2.1.3 Tăng năng suất lao đ ng, tự đ ng h a ghi chỉ số công tơ thông minh 72

3.2.2 Khối lư ng, chi ph thực hiện hàng năm 73

3.2.3 Đ nh gi ưu, như c điểm sử d ng công tơ thông minh tr n lưới điện tỉnh Thanh Hóa 74

3.2.3.1 Ưu điểm 74

3.2.3.2 Như c điểm 75

3.2.3.3 Kết quả đ t đư c: 75

3.3 Kết luận 80

CHƯƠNG 4 - ỨNG DỤNG CÔNG TƠ THÔNG MINH TRONG TÍNH TOÁN ĐIỆN NĂNG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN CỬA ĐẠT THAM GIA THỊ TRƯỜNG

ĐIỆN 82

4.1 Giới thiệu Nhà m y th y điện Cửa Đ t Thanh H a 82

4.2 T nh to n điện năng Nhà m y th y điện Cửa Đ t Thanh H a tham gia thị trường điện 87

4.2.1 Thu thập số liệu 87

4.2.1.1 Bản chào gi lập lịch 87

4.2.1.2 Lệnh điều đ 89

4.2.1.3 Gi điện năng thị trường 90

4.2.1.4 Số liệu đo đếm, công suất t nh to n 91

4.2.2 T nh to n c c khoản thanh to n theo gi điện năng thị trường Nhà m y th y điện Cửa Đ t 94

4.2.2.1 Thanh to n sản lư ng điện năng thanh to n theo gi chào khi gi chào lớn hơn gi trần thị trường 94

4.2.2.2 Thanh to n sản lư ng điện năng ph t tăng th m 94

4.2.2.3 Thanh to n sản lư ng điện năng ph t sai kh c so với sản lư ng huy đ ng theo lệnh điều đ 96

4.2.2.4 Thanh to n sản lư ng điện năng thanh to n theo gi điện năng thị trường…… 100

4.2.2.5 Tổng h p sản lư ng điện năng thanh to n trong thị trường điện 103

4.3 Đ nh gi hiệu quả sử d ng công tơ thông minh trong t nh to n khoản thanh to n sản lư ng điện năng ph t sai kh c 104

4.4 Kết luận 106

CHƯƠNG 5 - KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 108

5.1 Kết luận 108

5.2 Kiến nghị 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO 110

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ

SỬ DỤNG CÔNG TƠ ĐO ĐẾM THÔNG MINH TRÊN LƯỚI ĐIỆN TỈNH THANH HÓA” là công trình nghi n c u c a ri ng tôi

C c số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa t ng đư c

ai công bố trong bất kỳ luận văn nào trước đ y

Hà N i, th ng 02 năm 2019

T c giả luận văn

Hoàng Đức Hậu

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn s u sắc tới c c t c giả c a c c công trình nghi n c u,

c c t c giả c a c c tài liệu nghi n c u mà tôi đã tr ch dẫn và tham khảo để hoàn thành luận văn này Đặc biệt tôi vô cùng cảm ơn TS L Việt Tiến, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong qu trình thực hiện luận văn Và tôi xin ch n thành cảm ơn tất

cả c c thầy cô đã giảng d y, c c anh chị đồng nghiệp, b n bè đã giúp đỡ tôi trong

qu trình học tập, làm việc v a qua

PCTH Công ty Điện lực Thanh Hóa

A0 Trung t m Điều đ hệ thống điện Quốc gia/Đơn vị vận hành

hệ thống điện và thị trường điện Smart Grid Lưới điện thông minh

Smart Meter Công tơ thông minh

CDMA/3G/GSM M ng điện tho i không d y

PSTN M ng điện tho i c d y

WAN Wide area network/M ng diện r ng

LAN Local area network/M ng c c b

Modem Thiết bị chuyển đổi t n hiệu tương tự - số

Module RF Thiết bị cho phép truyền thông qua s ng vô tuyến

Module Ethernet Thiết bị truy cập m ng m y t nh

HHU Hand Held Unit /Thiết bị đọc chỉ số cầm tay

Rg Tổng c c khoản thanh to n điện năng thị trường

Rsmp Khoản thanh to n cho sản lư ng đư c thanh to n theo gi

điện năng thị trường Qsmp Sản lư ng điện năng đư c thanh to n theo gi điện năng thị

trường SMP Gi điện năng thị trường

Rbp Khoản thanh to n cho sản lư ng đư c thanh toán theo giá

chào đối với c c nhà m y nhiệt điện c gi chào lớn hơn gi trần thị trường

Qbp Sản lư ng điện năng c gi chào cao hơn gi trần thị trường Rcon Khoản thanh to n cho sản lư ng điện năng ph t tăng th m Qcon Sản lư ng điện năng ph t tăng thêm

Rdu Khoản thanh to n cho sản lư ng điện năng ph t sai kh c so

với sản lư ng huy đ ng theo lệnh điều đ Qdu Sản lư ng điện năng ph t sai kh c so với sản lư ng huy đ ng

theo lệnh điều đ Qmq Sản lư ng điện năng đo đếm qua công tơ thông minh

Plltt Công suất lập lịch thanh to n

Qbb Sản lư ng điện năng ng với lư ng công suất c gi chào thấp

hơn hoặc bằng gi trần thị trường Qgb Sản lư ng điện năng ng với lư ng công suất c gi chào cao

hơn gi trần thị trường Qdd Sản lư ng huy đ ng theo lệnh điều đ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 4.1 Bản c g c N y t ủy đ ện Cửa Đạt ng y 06/3/2019 Bảng 4.2 Thông tin đ u đ của Nhà máy t ủy đ ện Cửa Đạt ng y 06/3/2019 Bảng 4.3 đ ện n ng t t ng ng y 06/3/2019

Bảng 4.4 Số ệu đ đế Nhà máy t ủy đ ện Cửa Đạt ng y 06/3/2019

Bảng 4.5 Công suất c t an t n của c c tổ y Nhà máy t ủy đ ện

Cửa Đạt ng y 06/3/2019 Bảng 4.6 K ản t an t n sản ợng đ ện n ng t t ng t ê Nhà máy

t ủy đ ện Cửa Đạt ng y 06/3/2019 Bảng 4.7 Sản ợng đ ện n ng uy đ ng v sản ợng đ ện n ng t sa

khác Nhà máy t ủy đ ện Cửa Đạt ngày 06/3/2019 Bảng 4.8 K ản t an t n sản ợng đ ện n ng phát sai khác Nhà máy t ủy

đ ện Cửa Đạt ng y 06/3/2019 Bảng 4.9 Sản ợng đ ện n ng thanh toán theo giá đ ện n ng t t ng Nhà

máy t ủy đ ện Cửa Đạt ng y 06/3/2019 Bảng 4.10 K ản t an t n sản ợng đ ện n ng t an t n t e g đ ện

n ng t t ng Nhà máy t ủy đ ện Cửa Đạt ng y 06/3/2019 Bảng 4.11 Tổng ợ đ ện n ng t an t n theo giá đ ện n ng t t ng Nhà

máy t ủy đ ện Cửa Đạt ng y 06/3/2019

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ cấu t úc ớ đ ện t ông n

Hình 1.2 Mô ìn sử dụng công tơ t ông n tạ t t êu t ụ ớn

Hình 1.3 Mô ìn sử dụng công tơ thông m n tạ các n ỏ

Hình 1.4 Sơ đồ k ố của của công tơ t ông n 3 b ểu g

Hình 1.5 Công tơ thông minh

Hình 1.6 C c t ông số g đ ợc t ng công tơ t ông n

Hình 1.7 Cấu t úc b ểu g của công tơ thông minh

Hình 1.8 C đặt đồng ồ t g an t ực v đồng b t g an t ng công tơ

thông minh Hình 1.9 C ỉ số c ốt đọc từ công tơ thông minh

Hình 1.10 B ểu đồ ụ tả đọc từ công tơ thông minh

Hình 1.11 T ông t n bả t công tơ thông minh

Hình 1.12 n n cản b ỗ t ng công tơ thông minh

Hình 1.13 n n sóng t ng công tơ t ông n

Hình 1.14 Cấu ìn kết nố t ông t n của công tơ thông minh

Hình 1.15 Sơ đồ đấu dây v n n của công tơ t ên ớ

Hình 1.16 Sơ đồ đấu nố ạc n t ứ của công tơ

Hình 1.17 Cơ cấu t t ng đ ện V ệt Na

ìn 2.1 Mô ìn t u t số ệu đ đế từ xa ua g a d ện RS485

ìn 2.2 Mô ìn t u t số ệu đ đế từ xa ua đ ng dây tả đ ện

ìn 2.3 Mô ìn t u t số ệu đ đế từ xa ua sóng vô tuyến

ìn 2.4 Mô ìn t u t số ệu đ đế từ xa b ng c c t ết b c tay

ìn 2.9 Mô ìn ệ t ống t u t số ệu của EVN ục vụ đ u n ệ

t ống đ ện tạ c c TB 11 kV

ìn 2.1 Mô ìn ệ t ống t u t số ệu của EVN ục vụ đ u n ệ

t ống đ ện tạ c c TB 35 22kV

ìn 2.11 Mô ìn ệ t ống t u t số ệu của EVN đố vớ k c ng ớn

ìn 2.12 Mô ìn ệ t ống t u t số ệu của EVN đố vớ k c ng

n ỏ t t ung

ìn 2.13 Sơ đồ kết nố ệ t ống t u t số ệu công tơ đ ển ìn

Hình 2.14 C c k ản t an t n đố vớ n y đ ện t ực t ế t a g a t

t ng đ ện Hình 2.15 Quá trình tính toán sản ợng đ ện n ng t sa k c t ng c u kỳ

g a d c Hình 2.16 Qu t ìn tín t n sản ợng đ ện n ng t an t n theo giá chào

t ng c u kỳ g a d c Hình 2.17 Sản ợng đ ện n ng t t ng t ê t ng c u kỳ g a d c

Hình 2.18 Quá trình tính toán sản ợng đ ện n ng t an t n t e g đ ện

n ng t t ng t ng c u kỳ g a d c Hình 2.19 Quá trình tính t n c c t n n sản ợng đ ện n ng trong chu

kỳ g a d c Hình 3.1 Công tơ cơ k í

Hình 4.1 Sơ đồ kết nố ệ t ống t u t số ệu đ đế Cửa Đạt T an óa

Luật Điện lực cũng đã đưa ra l trình hình thành thị trường điện theo cấp đ Thị trường ph t điện c nh tranh, Thị trường b n buôn điện c nh tranh và thị trường

b n lẻ điện c nh tranh, nhằm bảo đảm công khai, bình đẳng, c nh tranh lành m nh, không ph n biệt đối xử giữa c c đối tư ng tham gia thị trường điện lực Tôn trọng quyền đư c tự chọn đối t c và hình th c giao dịch c a c c đối tư ng mua hoặc bán điện tr n thị trường Để thực hiện tốt thị trường điện, cải thiện hiệu quả ho t đ ng

c a ngành điện, Ch nh ph đã chỉ đ o về l trình ph t triển lưới điện thông minh sẽ bao gồm cơ sở h tầng cho việc đo đếm thông minh và tự đ ng h a lưới điện ph n phối Về phần đo đếm thông minh sẽ thông qua m t lo t c c công nghệ và chương trình ti n tiến mới C c công nghệ này sẽ cho phép quản lý lưới điện thông minh hơn, ph t hiện và ng ph sớm ổn định lưới điện và giúp kh ch hàng sử d ng điện khôn ngoan hơn, ch yếu thông qua khả năng thông tin hai chiều Thành phần công

tơ thông minh c 4 n i dung cơ bản: (1) Đo điện năng thông minh bằng c ch đo và truyền đ t thông tin ti u th điện năng trong c c khoảng thời gian ngắn; (2) m c gi thay đổi theo thời gian sử d ng trong ngày phản nh ch nh x c hơn chi ph thực cho việc cung cấp điện trong ngày; (3) thông tin năng lư ng n ng cao cung cấp cho

kh ch hàng chi tiết về ti u th điện c a họ; (4) điều khiển ph tải ti n tiến giúp

kh ch hàng tự đ ng giảm m c ti u th điện năng trong giờ gi cao

Ngoài ra năng suất lao đ ng, tổn thất điện năng, quản lý nhu cầu điện theo giờ c a ngành điện so với m t số nước trong khu vực còn chưa theo kịp, trong đ còn mất nhiều nh n lực để ghi chỉ số công tơ, nhập chỉ số ph t hành h a đơn, đi xuống hiện trường kiểm tra thông số do vẫn còn công tơ cơ kh và chưa p d ng công nghệ đầy đ

Thực hiện Nghị quyết c a H i đồng thành vi n EVN về hiện đ i ho hệ thống đo đếm điện năng và truyền số liệu t xa t đối với việc giao nhận điện t hệ thống c a EVN với Tổng công ty, với c c Công ty, với Điện lực trực thu c và hệ thống đo đếm b n điện cho kh ch hàng sử d ng điện bằng công nghệ, đ p ng đầy

đ c c y u cầu vận hành thị trường điện, quản lý điều hành hệ thống điện và thực hiện gi b n điện cho kh ch hàng theo cơ chế thị trường C c nhà m y điện và Công

ty Điện lực Thanh H a đã và đang triển khai bước m t thay thế c c công tơ đo đếm

cơ kh sang sử d ng công tơ thông minh đo xa, đầu tư hệ thống thu thập và truyền

số liệu, hệ thống quản lý lưu trữ và xử lý số liệu đo đếm điện năng đảm bảo t nh kịp thời, đầy đ , ch nh x c tin cậy, với môi trường truyền thông và phương th c truyền tin c t nh bảo mật cao chống x m nhập tr i phép vào trung t m thu thập, xử lý, lưu trữ số liệu đo đếm hoặc can thiệp sửa đổi trong qu trình truyền số liệu nhằm đảm bảo quyền l i c a c c b n tham gia thị trường điện và c c kh ch hàng sử d ng điện như:

Đảm bảo chất lư ng điện năng để cung cấp dịch v điện với chất lư ng ngày càng cao, li n t c, an toàn và hiệu quả là mối quan t m thường xuy n và cấp thiết đối với ngành Điện Với định hướng ph t triển ngành Điện theo hướng đa d ng h a

sở hữu, hình thành thị trường điện trong nước, trong đ nhà nước giữ đ c quyền ở

kh u truyền tải và chi phối kh u sản xuất, khâu ph n phối điện

Với sự ph t triển c a khoa học công nghệ, đặc biệt là ng d ng c c thiết bị điện tử đã mang l i rất nhiều l i ch về kinh tế Nhưng song song với c c ưu điểm

đ thì c c tiến b công nghệ tr n cũng c những t c đ ng đến việc đảm bảo cung cấp điện an toàn & tin cậy, đòi hỏi phải nghi n c u tìm hiểu và khắc ph c những ảnh hưởng đ

Do đ việc đ nh gi ảnh hưởng sử d ng công tơ thông minh, m t thiết bị điện

tử thông minh trong vận hành hệ thống điện là vấn đề cần đư c quan t m nghi n

c u

2 M c đ ch nghiên cứu

- Nghi n c u tổng quan chung về lưới điện thông minh

-Nghi n c u thu thập dữ liệu t công tơ thông minh qua đường GPRS, qua

s ng RF tr n lưới điện tỉnh Thanh H a, g p phần x y dựng hệ thống điện thông minh Nghi n c u phương ph p t nh to n điện năng nhà m y th y điện tham gia thị trường điện đư c thu thập t công tơ thông minh

- Nghi n c u về thực tr ng và kế ho ch lắp đặt công tơ thông minh tr n lưới điện tỉnh Thanh H a

- Nghi n c u ng d ng công tơ thông minh trong t nh to n điện năng nhà m y

th y điện Cửa Đ t Thanh H a tham gia thị trường điện

3 Đối tư ng và ph vi nghiên cứu

- Công tơ thông minh, hệ thống thu thập số liệu đo đếm

- Ứng d ng thực tế công tơ thông minh trong t nh to n, thanh to n điện năng Nhà m y th y điện Cửa Đ t Thanh Hóa tham gia thị trường điện

Nghi n c u phương ph p t nh to n, thanh to n điện năng thị trường điện, ng

d ng công tơ thông minh trong thanh to n điện năng nhà m y điện tham gia thị trường điện

Đề xuất hướng nghi n c u sử d ng công tơ thông minh trong vận hành hệ thống điện, cải thiện chất lư ng điện năng, tăng năng suất lao đ ng, quản lý nhu cầu

5 Tên và bố c c đề tài

Căn c m c đ ch nghi n c u, đề tài đư c đặt t n như sau:

“NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CÔNG TƠ THÔNG MINH TRÊN LƯỚI ĐIỆN TỈNH THANH HÓA”

Bố c c đề tài chia làm 5 chương như sau:

 Chương 1: Tổng quan chung về lưới điện thông minh

 Chương 2: Hệ thống thu thập số liệu công tơ thông minh tr n lưới điện Thanh Hóa và Phương ph p t nh to n thanh to n điện năng c c nhà m y điện tham gia thị trường đư c thu thập t dữ liệu công tơ thông minh

 Chương 3: Thực tr ng công tơ đo đếm trong tỉnh Thanh H a và kế ho ch lắp đặt công tơ thông minh tr n lưới điện Thanh H a đến năm 2022

 Chương 4: Ứng d ng công tơ thông minh trong t nh to n điện năng nhà m y

th y điện Cửa Đ t Thanh Hóa tham gia thị trường điện

 Chương 5: Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH

Để cung cấp điện cho c c kh ch hàng sử d ng thì phải c hệ thống điện bao gồm c c nhà m y điện, tr m biến p, c c đường d y truyền tải và ph n phối điện

đư c nối với nhau thành hệ thống làm nhiệm v sản xuất, truyền tải, ph n phối Nhà

m y điện c nhiệm v sản xuất ra điện năng để cung cấp cho c c h ti u th điện thông qua đường d y tải điện và c c tr m biến p

Ngày nay HTĐ ph t triển không ng ng trong không gian và thời gian để đ p

ng nhu cầu ngày càng tăng c a ph tải Tùy theo m c đ ch nghi n c u, HTĐ đư c

ph n chia thành c c phần hệ thống tương đối đ c lập nhau

1.1 Lưới điện thông inh (Smart Grid)

Lưới điện xoay chiều đang sử d ng tr n thế giới hiện nay ra đời năm 1896,

m t phần dựa tr n thiết kế c a Nikola Tesla đã đư c công bố t năm 1888 Nhiều ý tưởng thiết kế ngày nay vẫn sử d ng dựa tr n những công nghệ còn giới h n c ch

đ y hơn 125 năm Nhiều giả định và đặc điểm l i thời c a lưới điện (v d như nguồn điện tập trung, truyền tải điện, ph n phối điện theo m t hướng và điều khiển theo ph tải) thể hiện quan điểm t thế kỷ 19 về những gì c thể thực hiện đư c Điều này m t phần là do c c Công ty điện lực tư duy không thay đổi, không muốn

sử d ng c c công nghệ chưa đư c thử th ch cho m t cơ sở h tầng tối quan trọng

mà họ c tr ch nhiệm phải duy trì

Lưới điện c a thế kỷ 20 ban đầu đư c x y dựng ở d ng lưới điện địa phương, nhưng rồi theo thời gian, chúng đư c li n kết với nhau vì như vậy c l i hơn về kinh tế và đ tin cậy M t trong những hệ thống điện lớn nhất t trước tới nay đã

đư c x y dựng là lưới điện li n kết, đã ch n muồi c a cuối những năm 1960 đư c thiết kế nhằm “ph n chia và ph n phối” sản lư ng lớn điện năng, t m t số tương đối nhỏ “nhà m y điện trung t m” tới c c trung t m ph tải lớn, và t đ đến m t số

lư ng lớn c c khách hàng lớn và nhỏ Bản chất c a công nghệ ph t điện trong 75 năm đầu c a thế kỷ 20 là càng lớn thì hiệu suất càng cao và ph thu c vào địa điểm (nhà m y th y điện gần c c đập nước lớn, c c nhà m y nhiệt điện than, kh đốt, dầu

nhiều lý do kh c nhau tất cả c c nhà m y điện này phải đặt xa c c trung t m d n cư trong điều kiện đảm bảo t nh kinh tế c a nhà m y Vì ngành điện tiếp t c sản xuất ngày càng nhiều điện năng với gi cả h p lý cho m t lư ng kh ch hàng ngày càng tăng n n vào cuối những năm 1960, đường d y điện đã vươn tới hầu như mọi gia đình, mọi doanh nghiệp ở c c nước ph t triển Tuy nhi n, năng lực thu thập và xử lý

dữ liệu thời đ chỉ đ t tới trình đ c c số liệu thống k , lấy bình qu n n n việc truyền c c t n hiệu về gi , về cung và cầu qua hệ thống là rất h n chế Đồng thời, quan ng i về môi trường ngày m t tăng kết h p với sự ph thu c ch nh trị xã h i vào điện kh h a ngày càng cao đã g y trở ng i cho việc ph t triển theo qui mô C c công nghệ tương tự như thời những người s ng lập ra ngành điện c ch đ y hơn m t thế kỷ giờ đ y không còn phù h p với nền kinh tế dựa tr n thông tin và dịch v Trong 50 năm qua, lưới điện không còn theo kịp với c c th ch th c mới như:

 An ninh năng lư ng, t ph a người cung cấp năng lư ng hoặc do tấn công

 Yêu cầu cao về nguồn điện phân tán

 D ng c điện điều khiển bằng số c thể thay đổi bản chất c a ph tải điện (cho phép công ty điện tắt thiết bị điện trong nhà b n nếu họ thấy phù h p), kết quả

là nhu cầu điện không còn tương th ch với hệ thống điện vốn đư c x y dựng để

ph c v “nền kinh tế analog” M t v d : Chương trình vô tuyến đư c nhiều người

ưa th ch c thể g y tăng đ t ng t ph tải bởi vì c c m y vô tuyến đư c bật l n gần như cùng lúc

Ngành điện lực Việt Nam n i chung, Điện lực tỉnh Thanh H a n i riêng trong suất thập kỷ qua đang tăng trưởng với tốc đ nhanh ch ng khoảng 12÷14 %/ năm Nhu cầu sử d ng điện giờ cao điểm tăng gấp khoảng 3 lần nhu cầu sử d ng điện giờ thấp điểm Trong thập kỷ sắp tới, dự t nh m c đầu tư vào cơ sở h tầng sẽ vư t qu

930 nghìn tỷ VNĐ, hệ thống truyền tải điện đang đư c mở r ng để t o kết nối trong

cả n i địa và c c quốc gia l ng giềng Đ y là dấu hiệu t ch cực c a tăng trưởng kinh

tế và cải thiện m c sống, Việt Nam đang nhanh ch ng điện kh h a toàn diện, đời sống thường nhật c a người d n đã và đang cải thiện đ ng kể Tuy nhi n, c nhiều

th ch th c đối với việc duy trì m c tăng trưởng này như nguồn vốn, vẫn còn c nơi cắt điện c c b , thiếu nguồn cung khu vực ph a nam, hiệu quả m ng lưới điện chưa cao, mặc dù cải tổ rất m nh mẽ M t phương n để ngành điện cải thiện ho t đ ng

là cần c sự điều phối c a lưới điện thông minh, sẽ cho phép quản lý lưới điện thông minh hơn, ph t hiện và ng ph sớm việc mất điện tăng đ tin cậy cung cấp điện, chất lư ng điện tăng l n, giảm mất điện, và cắt điện lu n phi n Giúp khách hàng sử d ng năng lư ng khôn ngoan hơn, ch yếu thông qua thông tin hai chiều Mặc dù c c luận điểm về lưới điện thông minh c xu hướng ngày m t trở n n quen thu c hơn, thế nhưng tầm quan trọng c a chúng cũng là vấn đề còn phải bàn Trong khi đ , c c tiến b về tự đ ng h a, truyền dữ liệu, và nguồn điện ph n

bố bắt đầu tỏ ra phù h p để h tr ý tưởng về lưới điện thông minh, c thể đ p ng nhu cầu c a người cung cấp và h ti u th trong m t rải r ng c c tình huống, năng lực lớn hơn trong việc ti n liệu và đ p ng c c điều kiện vận hành thay đổi, và hiệu quả kinh tế cao hơn

1.1.1 Đặc điể chung c a lưới điện thông inh

Thuật ngữ lưới điện thông minh đư c sử d ng t nhất là t năm 2005, khi mà bài viết “Tiến tới lưới điện thông minh” c a c c t c giả S Masoud Amin và Bruce

F Wollengerg đăng tr n t p ch IEEE P&E số th ng 9/th ng 10 Rất nhiều định ngh a đã đư c đưa ra, m t số dựa vào g c đ ch c năng, m t số dựa vào công nghệ hoặc l i ch Yếu tố chung cho phần lớn c c định ngh a là ng d ng xử lý và truyền thông số vào lưới điện, khiến cho việc quản lý dòng dữ liệu và truyền thông trở thành trung t m c a lưới điện thông minh Sử d ng t ch h p s u công nghệ số vào lưới điện đem l i nhiều khả năng kh c nhau và việc t ch h p c c dòng thông tin mới

về lưới điện vào qui trình xử lý và c c hệ thống c a lưới điện là m t trong những

Lưới điện thông minh là m t giải ph p nhằm tối ưu h a chất lư ng, hiệu suất truyền tải và ph n phối c a lưới điện hiện t i, đồng thời ưu ti n h tr khai th c c c nguồn điện thay thế Lưới điện thông minh dựa tr n c c ng d ng công nghệ thông tin ti n tiến cho phép sử d ng 2 đường truyền tải và điều phối thông tin thời gian thực giữa c c nhà m y ph t điện, nguồn ph n phối và nhu cầu c a c c thiết bị đầu cuối Giải ph p này đư c đưa ra nhằm đ p ng c c nhu cầu ngày càng b c thiết về việc ph n phối điện năng, quản lý/gi m s t điện năng ti u th , cũng như mong muốn sử d ng hiệu quả năng lư ng tr n toàn cầu

M t lưới điện thông minh bao gồm việc hiện đ i h a truyền tải và ph n phối lưới điện Về truyền tải, hệ thống hiện đ i h a h tầng, t o môi trường c nh tranh thuận l i cho c c nhà cung cấp, cho phép sử d ng nhiều hơn c c nguồn năng lư ng thay thế, năng lư ng s ch, thiết lập khả năng tự đ ng h a và gi m s t cần thiết cho

sự truyền dẫn tr n khu vực r ng lớn và ưu ti n sử d ng c c nguồn lực cho việc bảo tồn năng lư ng Về ph n phối, hệ thống lưới điện thông minh t ch h p nhiều t nh năng hữu ch cho người ti u dùng chẳng h n như công tơ thông minh ph c v cho quản lý hiệu quả năng lư ng, cho phép c c nhà cung cấp tối ưu h a việc ph n phối, đặc biệt trong thời gian cao điểm

Lưới điện thông minh sử d ng nhiều ng d ng công nghệ kh c nhau nhưng

ch yếu là c c ng d ng sau: Hệ thống truyền thông t ch h p cho phép thu thập thông tin, kiểm so t và trao đổi dữ liệu theo thời gian thực để tối ưu h a đ tin cậy

c a hệ thống, sử d ng tài sản và an ninh Hệ thống cảm biến và đo lường là hệ thống quan trọng t ch h p nhiều công nghệ điều khiển c nhiệm v gi m s t và

đ nh gi sự ổn định c a lưới điện, phòng chống tr m cắp năng lư ng bao gồm nhiều công nghệ ti n tiến: hệ thống gi m s t diện r ng, hệ thống cảm biến kết h p với hệ thống đ nh gi nhiệt theo thời gian thực, công nghệ đo thời gian sử d ng và

t nh h a đơn tự đ ng Quan trọng nhất là công tơ thông minh kết nối thông tin dữ liệu giữa c c nhà m y điện và thiết bị điện thông minh – quản lý ph n phối điện,

gi m s t chất lư ng điện, tự đ ng xử lý khi c sự cố xảy ra tr n m ng lưới

Hình 1.1 Sơ đồ cấu t úc ớ đ ện t ông n

[theo tạ c í IEEE P&E số t ng 1 2 5]

Lưới điện thông minh đã thể hiện đư c t nh ưu việt c a n với rất nhiều l i ch như: T o điều kiện tốt hơn cho việc nối lưới và vận hành c c nguồn điện thu c mọi công suất và công nghệ; cho phép h ti u th c vai trò trong việc tối ưu h a vận hành lưới điện; cung cấp cho h ti u th nhiều thông tin và nhiều phương n hơn về lựa chọn nguồn cung cấp điện; giảm đ ng kể t c đ ng c a toàn hệ thống cung cấp điện đối với môi trường; duy trì hoặc thậm ch n ng cao hơn nữa đ tin cậy hiện c

c a hệ thống, chất lư ng và an ninh cung cấp điện; công c cơ bản c a vận hành thị trường điện r ng rãi

1.1.2 Cấu trúc c a lưới điện thông inh

C c đặc t nh ch nh c a lưới điện thông minh sẽ bao gồm:

 Khả năng tự đ ng khôi ph c cung cấp điện khi c sự cố xảy ra mất điện đối với kh ch hàng

 Chống đư c sự tấn công cố ý đối với hệ thống cả về mặt vật lý và m ng máy tính

 Tr giúp sự ph t triển c c nguồn điện ph n t n (ph t điện, dự trữ năng

lư ng, cắt giảm nhu cầu…)

 Cung cấp khả năng n ng cao chất lư ng điện năng và đ tin cậy cung cấp điện

 Tối ưu h a vận hành HTĐ để giảm chi ph sản xuất, truyền tải và ph n phối

kể cả giảm chi ph đầu tư mới và n ng cấp hệ thống điện

 Công c cơ bản c a vận hành thị trường điện r ng rãi

Về cơ bản, hệ thống điện thông minh bao gồm hệ thống truyền tải, cung cấp điện năng hiện t i nhưng đư c p d ng công nghệ thông tin và truyền thông, số hóa

dữ liệu và p d ng c c công nghệ hiện đ i vào việc điều khiển, kiểm tra, gi m s t Nhằm đảm bảo an toàn, ổn định và n ng cao hiệu suất làm việc c a hệ thống điện

T mô hình ta thấy rằng hệ thống điện thông minh gồm:

 Hệ thống điện c sẵn:

o Cơ sơ h tầng (nhà m y điện, tr m biến p, tr m điều khiển )

o Hệ thống truyền tải (đường d y dẫn, c t điện, rơle bảo vệ, m y biến

áp )

o Các h ti u th điện (h gia đình, nhà m y, cơ quan )

 Hệ thống điều khiển lấy công nghệ thông tin làm trung t m: gồm cơ sở dữ liệu đư c số h a, c c thành phần trong hệ thống đư c li n kết với nhau chặt chẽ thành m t thể thống nhất c thể vận hành ổn định, tự khắc ph c khi c

sự cố xảy ra

1.2 Công tơ thông minh (Smart Meter)

Công nghệ lưới điện thông minh khởi đầu kh sớm với c c ý tưởng về điều khiển, đo lường và theo dõi bằng điện tử Trong thập ni n 1980, công nghệ đọc tự

đ ng chỉ số công tơ điện đư c sử d ng để theo dõi ph tải c c h ti u th lớn Tới những năm 1990, công nghệ này ph t triển thành cơ sở h tầng đo chỉ số công tơ

ti n tiến, theo đ công tơ c thể lưu trữ dữ liệu về ti u th điện năng t i c c thời điểm kh c nhau trong ngày Công tơ thông minh c th m khả năng truyền thông nhờ đ cho phép theo dõi theo thời gian thực, và t đ mở đường tới c c thiết bị nhận th c đư c nhu cầu và “ổ điện thông minh” trong h gia đình D ng ban đầu

c a c c công nghệ quản lý ph tải là c c thiết bị nhận th c nhu cầu đ ng, c khả

năng cảm nhận th đ ng ph tải lưới điện bằng c ch theo dõi c c thay đổi về tần số nguồn điện C c thiết bị như m y điều hòa nhiệt đ , m y l nh và m y sưởi dùng trong công nghiệp và trong c c h gia đình tự chúng điều chỉnh chu kỳ làm việc để

tr nh k ch ho t vào thời điểm lưới điện ở tình tr ng ph tải đỉnh

1.2.1 Tổng quan

Công tơ điện là m t l nh vực rất ph t triển đối với nhiều ngành ph c v công

c ng nhưng hầu hết là với c c hệ thống đo cũ C c hệ thống cũ luôn cố định ngay cả khi dữ liệu đư c thu thập bao nhi u lần, bị giới h n về số thiết bị c thể gi m s t và chỉ cung cấp sự li n l c m t chiều V d , những chiếc công tơ cơ kh cũ c thể cung cấp thông tin về lư ng điện đã đư c sử d ng bao nhi u nhưng không thể n i cho b n biết khi nào n đư c ti u th Những chiếc công tơ thông minh thu thập dữ liệu trong thời gian thực hay gần thời gian thực, c thể cung cấp không chỉ dữ liệu

sử d ng mà còn cung cấp cả thông tin về sự thiếu điện, hỏng h c và chất lư ng… Chúng cũng c thể c tr thông minh để phản ng với y u cầu, những li n l c ch nh giữa “tòa nhà” và lưới điện giúp “tòa nhà” c thể phản ng l i với những m c gi

ti u th năng lư ng kh c nhau dựa vào c c khoảng thời gian trong ngày và trong mùa

Nhìn nhận dưới g c đ m t “tòa nhà” c hai lo i công tơ điện: M t lo i sử

d ng để gi m s t và đo điện cho toàn b tòa nhà M t lo i là những chiếc công tơ con, đư c sử d ng để đo m c sử d ng c a những không gian c thể, c c h thu nhà hay c c m ch điện, ch yếu đư c ph n bổ hay h tr việc t nh gi công suất điện cho những ai sử d ng n

Hình 1.2 Mô ìn sử dụng công tơ t ông n tạ t t êu t ụ ớn

Công tơ tổng và c c công tơ con cho phép kh ch hàng c thể thực hiện những thay đổi trong ho t đ ng c a mình để giảm sự ti u th năng lư ng V d , nếu dữ liệu đư c cung cấp bởi m t công tơ tổng chỉ cho biết m t tải điện lớn đang tồn t i khi m t tòa nhà đang bị bỏ không thì c thể c thiết bị đang ch y và cần đư c ngắt

Dữ liệu này cũng c thể chỉ cho thấy việc thay đổi c c danh m c thiết bị nào đ sẽ làm giảm chi ph t c c công ty bằng việc giảm nhu cầu sử d ng điện trong suốt thời gian cao điểm C c chỉ số sử d ng năng lư ng (EUIs), như kWh đư c sử d ng

tr n m i phút vuông (kWh/SF) c thể đư c so s nh giữa c c tòa nhà tương tự nhau

để x c định xem nếu m t toà nhà đang sử d ng nhiều năng lư ng hơn m c bình thường EUIs cũng c thể đư c so s nh với dữ liệu trước đ để biết đư c khi nào việc sử d ng năng lư ng c a m t tòa nhà tăng l n Do hiệu suất thiết bị c xu hướng giảm dần theo thời gian n n những theo dõi về việc sử d ng năng lư ng c thể cho thấy khi nào thiết bị cần đư c bảo hành hay thay thế Ứng d ng phần mềm quản lý sẽ chuyển dữ liệu đo đư c thành thông tin để cung cấp dữ liệu xu hướng,

c c khả năng h tr t nh gi x c định c c nguồn ph y u cầu cao c c vấn đề chất

lư ng công suất C c doanh nghiệp sẽ đọc c c số đo t xa và cung cấp cho những người ch nhà hay trang bị cho c c nhà quản lý sự truy nhập tr n nền web vào những công c theo dõi chi ph năng lư ng và dữ liệu li n quan do vậy lo i bỏ đư c nhu cầu bảo trì phần c ng và phần mềm

C thể coi hệ thống điện thông minh gồm c hai lớp: lớp 1 là hệ thống điện thông thường và b n tr n n là lớp 2, hệ thống thông tin, truyền thông, đo lường

T i lớp th 2 này công tơ thông minh là thành phần quan trọng nhất với những kết nối truyền thông g p phần t o n n m t lưới điện thông minh

Hình 1.3: Mô hình hệ t ống t u t dữ ệu công tơ t ông n từ c c ẻ

1.2.2 Đặc điể chung c a công tơ thông minh

1.2.2.1 Cấu t o c a công tơ thông minh

ìn 1.4: Sơ đồ k ố của công tơ đ ện tử 3 a 3 b ểu g

Cấu tạo của công tơ thông minh: theo d ng module cho phép thay đổi cũng

như n ng cấp m t c ch d dàng và đơn giản

- Đầu vào số (Digital input) gồm khối: Khối kiểm so t đầu vảo (Control inputs), Khối hệ thống đo lường I, U (Measuring system), Thời gian (time switch), đồng hồ lịch (Calendar clock)

- Đầu vào tương tự (Analog input) A/D : chuyển đổi bất kỳ t n hiệu tương tự ti u chuẩn thành m t t n hiệu số và truyền đến trung t m điều khiển C c t n hiệu không điện như: nhiệt đ , p suất hoặc tốc đ dòng chảy là m t vài v d ng d ng tương

th ch với t nh năng này

- Khối nguồn cung cấp năng lư ng, màn hình điện p (Power supply, Voltage monitor)

- Khối b vi xử lý (Microprocessor): Sử d ng t n hiệu(Signal utilization), Sử lý t n hiệu (Signal processing), Dữ liệu thanh to n (Data for billing), Kiểm so t (Taiff control), Hồ sơ b nhớ (Memory, Supplementary Load )

- Rơle đầu ra (Relay output): đư c sử d ng để kiểm so t chuyển m ch điện p hoặc cảnh b o vư t qu giới h n

- Đầu ra số (Digital output): đư c sử d ng để cảnh b o qu giới h n hoặc m t cung năng lư ng ở đầu ra Hiển thị (Display buttons), Màn hình LCD (LCD display), giao diện quang (Optical interface), đầu ra kiểm tra quang (Optical test outputs), danh b đầu ra (Output contacts), Quản trị giao diện ( Interface Board)

1.2.2.2 Chức năng cơ bản c a công tơ thông minh

Công tơ thông minh đư c cấu t o bởi c c module

đ c lập cho phép người sử d ng tùy theo nhu cầu thực tế

mà ph t triển, cài đặt sử d ng Tuy nhi n đối với m t

công tơ thông minh, mặc định c a nhà sản xuất cũng

như nhu cầu thực tế t i Việt Nam đang sử d ng những

ch c năng ch nh sau:

+ Đo lường c c đ i lư ng điện cơ bản:

-Gi trị điện p t c thời, qu kh c a t ng

pha, điện p d y, điện p trung bình;

-Dòng điện t c thời, qu kh c a t ng pha,

dòng điện trung bình;

-G c lệch t ng pha; G c lệch pha trung bình;

-Công suất t c d ng t c thời, công suất phản

kh ng t c thời; Biểu đồ P, U, I theo thời gian

-Tần số

+C c b ghi công suất:

-Công suất t c d ng tổng theo chiều giao và nhận; Hình 1.5: công tơ thông minh

-Công suất phản kh ng c a c c g c

phần tư

+ Bảo vệ chống quấy nhi u t b n

ngoài và cảnh b o ăn tr m điện,

chống đấu sai, giao tiếp trực tiếp

hoặc lấy số liệu qua đo xa với s ng

vô tuyến điện hoặc c p quang hoặc

thiết bị cầm tay HHU, b o th tự

pha

+C c b ghi điện năng: C c gi trị

điện năng theo chiều nhận và chiều

ph t đư c ghi ri ng rẽ, không bao

giờ tiến hành đồng thời

-Điện năng t c d ng tổng theo hai

chiều giao và nhận: Với công tơ

thông minh đư c gi trị công suất

Hình 1.6: C c t ông số g đ ợc t ng công tơ thông minh

t phép đo d ng số, gi trị dòng điện và điện p c a t ng pha t i c c khoảng thời gian ri ng rẽ C c gi trị điện năng đếm đư c trong c c khoảng thời gian này sẽ

đư c t ch lũy vào b gi trị điện năng tổng dưới d ng kWh

- Điện năng phản kh ng tổng 2 chiều thu, phát: C c gi trị điện năng phản kh ng

ph thu c vào g c lệch pha giữa dòng và p, đư c x c định bằng UI sinφ, dòng điện

và điện p là gi trị hiệu d ng và φ là g c lệch pha giữa chúng Kh c với công tơ cơ

kh , công tơ thông minh đo điện năng phản kh ng bằng c c phần tử đo bằng tổ h p dòng điện c a pha này với điện p c a pha kh c, thực hiện phép đo bằng kỹ thuật

số, gi trị lấy mẫu c a U đư c nh n với gi trị lấy mẫu c a I nhưng đư c di n ra chậm sau 900 Sau đ nh n với khoảng thời gian đư c t nh gi trị c a điện năng phản kh ng ti u th trong khoảng thời gian này

- Điện năng biểu kiến tổng 2 chiều thu, phát: S=UI với U, I là c c gi trị hiệu d ng

c a điện p và dòng điện gi trị này t ch ph n theo thời gian, x c định đư c lư ng điện năng biểu kiến trong khoảng thời gian đ Công tơ thông minh đo gi trị điện năng biểu kiến bằng c ch x c định bi n đ c c vectơ tổng c a điện năng t c d ng và điện năng phản kh ng, công suất biểu kiến là m t đ i lư ng vô hướng, do vậy không ph thu c vào g c lệch pha giữa U và I Lưu ý điện năng t c d ng và phản

kh ng c a m i pha đư c t nh ri ng trước khi t nh to n gi trị điện năng biểu kiến -Điện năng phản kh ng c a c c g c phần tư c a tải: Phép đo c thể đ c lập với g c pha, sau đ sẽ x c định thông qua sự kh c biệt trong khoảng 3600 giữa U và I, điều này cung cấp khả năng đo đếm điện năng theo cả 4 g c phần tư tải Điện năng t c

d ng và phản kh ng c thể x c định theo hai chiều thu và ph t, điện năng phản

kh ng cũng c thể tùy theo tải điện cảm hay điện dung Công tơ thông minh sẽ x c định g c phần tư điện năng phản kh ng tương đối so với điện năng t c d ng, sẽ t ch lũy điện năng vào b ghi th ch h p (theo chiều nhận chậm sau, theo chiều ph t vư t trước, theo chiều nhận vư t trước và theo chiều ph t chậm sau)

+C c b ghi điện năng theo thời gian sử d ng (b ghi biểu gi ): Biểu gi là mối quan hệ giữa điện năng ti u th và gi trị theo đơn vị tương ng với khoảng thời gian dùng điện đã đư c x c định Công tơ thông minh c c c thanh ghi điện năng theo thời gian sử d ng đư c định ngh a theo nhu cầu c a người sử d ng C khả năng lập trình đư c ph c v cho khả năng đo đếm điện năng theo nhiều biểu gi , cho phép công tơ c thể đo đếm vào những b ghi ri ng biệt trong thời gian sử d ng nhất định Công tơ thông minh c khả năng cung cấp 16 b ghi biểu gi , c c b ghi này tùy chọn khi cài đặt chương trình điện năng t c d ng, điện năng phản kh ng hay biểu kiến

+C c b ghi công suất t c d ng cực đ i theo thời gian sử d ng: C c c thanh ghi công suất t c d ng cực đ i đư c định ngh a theo nhu cầu c a người sử d ng Công

tơ thông minh c khả năng theo biểu gi kh c nhau, việc đo gi trị công suất cực đ i luôn luôn p d ng cho m c đ ch biểu gi Khoảng t ch ph n điển hình c a m i chu

gian t nh to n gi trị công suất Trường h p t ch ph n 30 phút là gi trị công suất trung bình sẽ gấp đôi lư ng điện năng đếm đư c Trường h p t ch ph n 15 phút là

gi trị công suất trung bình sẽ lớn gấp 4 lần điện năng đếm đư c Khoảng thời gian giữa 2 lần t nh to n tiền điện gần nhau nhất, điển hình là 1 th ng Gi trị công suất cực đ i c thể ghi l i trong công tơ thông minh với bất kỳ công suất tùy chọn nào, khi cài đặt chương trình (P, Q, S) Thời gian và ngày th ng xảy ra công suất cực đ i cũng đư c ghi l i vào b nhớ công tơ, c 8 b ghi gi trị công suất cực đ i để sử

d ng trong công tơ thông minh, do đ c thể lập trình đư c nếu cần thiết gi trị công suất cực đ i c thể x c định ri ng đối với c c khoảng thời gian sử d ng kh c nhau trong ngày

+Biểu gi theo thời gian trong ngày: C khả năng lập trình đư c biểu gi thời gian trong ngày, theo mùa, ngày chuyển mùa, ngày đặc biệt Thời gian bắt đầu và kết thúc c a m i biểu gi đư c ấn định bằng giờ, phút bất kỳ trong ngày

Hình 1.7 Cấu t úc b ểu g của công tơ thông minh

+Biểu gi thay thế: C khả năng thay thế biểu gi cũ bằng biểu gi mới t i m t thời điểm trong tương lai đư c lập trình bởi người sử d ng (trong thời gian chờ biểu gi mới đư c k ch ho t, biểu gi cũ vẫn c hiệu lực)

+Khoảng thời gian t ch ph n: C thể lập trình đư c khoảng thời gian t ch ph n +Truyền thông và đồng hồ thời gian thực: Công tơ thông minh c thể lập trình thông qua cổng giao tiếp quang học hoặc cổng truyền số liệu nối tiếp để truyền t n

hiệu đi xa Đồng hồ thời gian thực trong công tơ đư c cấp nguồn nuôi bằng pin dự phòng Kiểu đồng b bằng tần số c a nguồn AC hoặc dao đ ng tinh thể th ch anh,

đ ch nh x c dao đ ng tinh thể nhỏ hơn 0,5s/ngày t i 230C Đồng hồ ký hiệu 00:00 đến 23:59 theo mặc định ngày số 1 là th hai, nhưng số th tự ngày c thể lập trình

ng với bất kỳ ngày nào trong tuần, lịch thời gian sẽ tự đ ng t nh to n cho năm nhuận, c thể điều chỉnh đồng hồ tối đa ±7,5 phút, bằng c ch sử d ng lệnh thông qua cổng giao tiếp quang học hoặc qua modul thông tin

+ Pin dự phòng: Khi mất nguồn điện AC, m t pin (kiểu Lithium) sẽ đư c đưa vào nuôi đồng hồ thời gian thực Khi thời gian tuổi thọ c a pin sắp hết hoặc bị hỏng sẽ

c 1 cờ b o hiệu đư c thiết lập và thời gian ngày th ng sẽ ghi l i khi công tơ mất điện lần cuối

Hình 1.8 C đặt đồng ồ t g an t ực v đồng b t g an trong công tơ

thông minh

+ Chỉ số chốt và lưu trữ số liệu h a đơn:

Hình 1.9 C ỉ số c ốt đọc từ công tơ thông minh

- Công tơ thông minh c khả năng tự đ ng chốt chỉ số vào cuối m i chu kỳ t nh h a đơn và đư c lập trình bởi người sử d ng và c thể thay đổi (thông qua cổng quang hoặc modul thông tin hoặc t t n hiệu đầu vào)

- Lưu trữ đư c số liệu c a c c h a đơn gần nhất ( T i thời điểm cuối c a m i chu kỳ

t nh to n h a đơn c c gi trị t nh to n c a c c đ i lư ng đo sẽ đư c đưa vào lưu giữ trong b ghi c c gi trị trong qu kh Số lần Reset và biện ph p resset đư c lưu l i Công tơ lưu giữ c a 13 chu kỳ t nh to n h a đơn gần nhất, c c số liệu t nh to n h a đơn cũ nhất sẽ đư c đọc trước khi n bị ghi đè bởi c c số liệu mới

- Công tơ tự ghi đư c c c số liệu t nh tiền điện: Thời điểm bắt đầu và kết thúc chu

kỳ t nh h a đơn; Điện năng t c d ng theo hai chiều giao nhận; Điện năng phản

kh ng c a c c g c phần tư; Điện năng c a t ng biểu gi theo hai chiều giao nhận; Công suất t c d ng cực đ i c a t ng biểu gi và thời điểm xảy ra tương ng c a

t ng gi trị theo hai chiều giao nhận

+ C khả năng lưu trữ biểu đồ ph tải, nhu cầu ph tải t nh to n dựa theo chu kỳ

t ch ph n công suất theo thời gian

Hình 1.10 B ểu đồ ụ tả đọc từ công tơ thông minh

Biểu đồ ph tải c nhiều k nh: Điện năng hữu công giao, nhận; điện năng vô công nhận, ph t c c miền L,C Thời gian t ch ph n: 1,2,3,4,5,10, 15,20,30,60 phút; Công

tơ đo trực tiếp lưu 40 ngày, đo gi n tiếp lưu 450 ngày với thời gian t ch ph n 30 phút khi dùng 1 kênh

+ Thông tin bảo mật: Công tơ thông minh ghi đư c sự kiện lập trình thay đổi thông

số, cấu hình công tơ, thời điểm xảy ra sự kiện: Số lần lập trình và thời gian lập trình lần cuối, số lần thiết lập reset gi trị thanh ghi điện năng, công suất cực đ i và thời điểm reset, sự kiện về thay đổi thời gian c a công tơ và thời điểm thay đổi

Hình 1.11 T ông t n bả t công tơ thông minh

+ Mật khẩu công tơ thông minh: ph n thành c c m c kh c nhau để thực hiện đ c lập c c t c v Trong trường h p c c mật khẩu đư c thiết lập bằng kh a phần c ng thì c c kh a phần c ng này c vị tr ni m phong kẹp chì đảm b o tr nh can thiệp trái phép Công tơ đư c bảo vệ với 3 m c mật khẩu, để c thể kết nối đư c với công

tơ phải nhập vào c c mật khẩu cho m i m c bảo vệ, c c mật khẩu đư c g n với

m c bảo mật c a chương trình sẽ đư c lập trình cho công tơ Nhập c c mật khẩu

ch nh x c c a c c m c cho phép c thể thực hiện đư c c c ch c năng, m c cao hơn cho phép quyền truy cập vào m c thấp hơn, m i m c mật khẩu gồm 8 ký tự, theo quy định m c 2, 3 là do đơn vị quản lý đặt M c 1 là chỉ đọc c c gi trị như: điện năng t c d ng, điện năng phản kh ng, công suất cực đ i, c c b ghi điện năng theo biểu gi , tỷ số biến, c c hệ số sai số, c c cảnh b o, thời gian công tơ M c 2 gồm đọc và lập chương trình c a m c 1 và đặt l i thời gian, reset công suất cực đ i M c

3 bao gồm thực hiện đư c như m c 1,2 và lập trình màn hình hiển thị, đặt mật khẩu cho c c m c 1,2 và 3

+ Ghi nhận và b o hiệu c c sự kiện:

- B o mất c n bằng dòng điện giữa c c pha;

- B o ngƣ c chiều công suất;

- B o sai th tự pha điện p, sai sơ đồ chuẩn;

+ Khả năng hiển thị, ph n t ch

thành phần s ng hài (tùy chọn

cài đặt): đo tỷ lệ s ng hài ba pha

điện p, dòng điện và s ng hài

Hình 1.13 n n dạng sóng hài trong công tơ t ông n

- C thể c cổng giao tiếp quang điện, RS232, RS485, internet;

- C khả năng truyền thông với m y t nh hoặc modem truyền số liệu;

- C khả năng kết nối theo chu i thông qua cổng truyền thông RS232 và RS485

Hình 1.14 Cấu ìn kết nố t ông t n của công tơ thông minh

+ Việc cài đặt và đọc số liệu công tơ thông minh t i ch hoặc t xa đư c thực hiện thông qua c c phần mềm c khả năng tương th ch cao

+ Số liệu đọc t công tơ thông minh c thể xuất ra thành file c định d ng phù h p cho phép kết nối với chương trình bảng t nh và quản lý cơ sở dữ liệu Công tơ thông minh c thể c ch c năng cấp nguồn ngoài dự phòng để đọc số liệu khi mất điện p lưới

1.2.2.3 Kết nối, vận hành công tơ thông minh

Trong hệ thống đo đếm điện năng ngoài công tơ còn c c c thiết bị ph tr khác cho phép công tơ ho t đ ng m t c ch ch nh x c, tin cậy Tùy theo cấp điện p, dòng điện ph tải sử d ng t i h ti u th mà công tơ đo c thể sử d ng phương ph p

đo trực tiếp hay đo gi n tiếp thông qua c c biến điện p và biến dòng điện đo lường

a Sơ đồ đấu nố t ực t ế b Sơ đồ đấu nố g n t ế ua TU TI

Hình 1.15 Sơ đồ đấu dây v n n của công tơ t ên ớ

Về giao tiếp, kết nối thông tin: công tơ thông minh c thể thực hiện giao tiếp qua cổng quang điện, c khả năng truyền thông với m y t nh hoặc modem truyền số liệu; kết nối theo chu i thông qua cổng truyền thông RS232 và RS485

Hình 1.16 Sơ đồ đấu nố ạc n t ứ của công tơ

1.2.3 L i ch sử d ng công tơ thông minh

Tr n cơ sở những đặc t nh kỹ thuật c a m t công tơ thông minh chúng ta c thể nhìn thấy những l i ch mà công tơ thông minh đem l i:

Công tơ thông minh c ba ch c năng cơ bản đ là:

Công tơ thông minh mang l i s u l i ch:

- Giảm chi ph , tiết kiệm năng lư ng cho kh ch hàng;

- N ng cao đ tin cậy cung cấp điện, tùy chọn h n chế năng lư ng;

- Thay đổi phương n gi điện t đ điều chỉnh cao điểm, thấp điểm;

- D dàng ph t hiện gian lận;

- Đo đếm, điều khiển t xa;

- Dữ liệu thu thập ph c v lập kế ho ch bảo trì, dự đo n nhu cầu ph tải

T i phần đầu, t c giả đã đưa ra những luận điểm về lưới điện thông minh, công tơ thông minh với những đặc điểm về cấu t o, ch c năng, c ch th c vận hành, kết nối Qua đ thấy đư c rằng đối với công tơ thông minh muốn tiến gần đến lưới điện thông minh thì cần phải c sự kết nối, li n hệ với nhau thành m t hệ thống thống nhất, hoàn chỉnh Dưới đ y là mô hình cơ cấu thị trường điện Việt Nam (giai đo n thị trường ph t điện c nh tranh) trong đ c thể hiện mối quan hệ giữa c c đơn vị thông qua việc sử

d ng công tơ thông minh, hệ thống thu thập số liệu đo đếm t i ch và t xa