GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU TỪ XA VÀ XÂY DỰNG CÁC ỨNG DỤNG GIÚP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HỘI AN. LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ THÁI VIỆT GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU TỪ XA VÀ XÂY DỰNG CÁC ỨNG DỤNG GIÚP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HÀ THÁI VIỆT

GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU TỪ XA

VÀ XÂY DỰNG CÁC ỨNG DỤNG GIÚP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN

PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HỘI AN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2019

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HÀ THÁI VIỆT

GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU TỪ XA

VÀ XÂY DỰNG CÁC ỨNG DỤNG GIÚP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN

PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HỘI AN

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: TS Dương Minh Quân

Đà Nẵng - Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

HÀ THÁI VIỆT

GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU TỪ XA VÀ XÂY DỰNG CÁC

Học viên: Hà Thái Việt Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Mã số: 8520201 Khóa: K34ĐN Trường Đại Học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt -Hiện nay các thông số vận hành của các máy biến áp phụ tải và công tơ đều được thu

thập một cách tự động thông qua các modem và truyền thông tin về cơ sở dữ liệu của chương trình quản

lý dữ liệu đo đếm MDMS và Rf-Spider Người quản lý vận hành có thể truy cập cơ sở dữ liệu để theo dõi các thông số này từ xa, giúp cho việc quản lý vận hành trở nên thuận tiện hơn rất nhiều.

Tuy nhiên với số lượng máy biến áp và phụ tải tăng rất nhanh lên đến hàng nghìn như hiện nay

thì việc theo dõi qua DSPM, Rf-Spider theo cách thông thường đã phát sinh nhiều bất cập Việc thực hiện lần lượt cho tất cả các trạm, phụ tải tiêu tốn rất nhiều thời gian và công sức, chưa kể đến việc thực hiện quá nhiều thao tác có thể dẫn đến sai sót.

Do đó việc tạo ra một công cụ với giao điện thân thiện, cách sử dụng đơn giản giúp cho việc

theo dõi thông số nhanh hơn, chính xác hơn và tự động hoàn toàn là việc rất cần thiết và hữu ích.

Từ khóa – MDMS, Rf-Spider, MBA phụ tải, Excel, VBA code.

INTRODUCING THE REMOTE DATA COLLECTION SYSTEM AND

MANAGEMENT OF DISTRIBUTING ELECTRICAL NETWORK OF

HOI AN CITY

Abstract - Nowaday, operating parameters of distribution transformers and meters are

automatically collected by modem and then imported to the database of the Meter Data Management System (MDMS) and Rf-Spider The operators can easily access the database to read the parameters by using a computer with internet connection instead of reading directly on the meters, thereby it makes the monitoring of distribution transformer operation become faster and more convenient.

However, due to the increasing quantity, up to thousands, of machines and loads, the monitoring

of transformers operating parameters and meters relying on MDMS and Rf-Spider has faced many difficulties It takes too much time and labour to finish collecting parameters of all machines and loads, not to mention, performing too much manipulations may cause mistakes.

Therefore, the creation of a tool with user-friendly interface which can make the monitoring

faster, easier, more efficient and completely automatic is very necessary.

Key words – MDMS, Rf-Spider, Distribution transformer, Excel, VBA code.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 1

5 Bố cục đề tài 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HỘI AN 3

1.1 Tổng quan về thành phố Hội An 3

1.2 Hệ thống lưới điện phân phối thành phố Hội An 3

1.2.1 Nguồn và lưới điện 3

1.2.2 Phụ tải 13

1.3 Đánh giá tình trạng vận hành hiện nay 14

1.3.1 Chi tiêu tổn thất điện năng 14

1.3.2 Mức độ tự động hóa lưới điện phân phối khu vực 15

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG QUẢN LÝ DỮ LIỆU ĐO ĐẾM METER DATA MANAGEMENT SYSTEM (MDMS) 16

2.1 Giới thiệu chung 16

2.2 Nội dung 16

2.2.1 Giao diện chính 16

2.2.2 Các chức năng chính của chương trình 22

2.2.3 Đánh giá hoạt động của chương trình 27

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU CÔNG TƠ TỪ XA (RF-SPIDER) 29

3.1 Giới thiệu chung 29

3.1.1 Tổng quan 29

3.1.2 Đặc trưng hệ thống 30

3.1.3 Tính năng nổi bật 30

3.1.4 Lợi ích kinh tế 30

3.1.5 Các chức năng 31

3.2 Các thành phần trong hệ thống 32

3.2.1 Mạng lưới RF-Mesh 32

3.2.2 HES Server 35

3.3 Ứng dụng hệ thống 36

3.3.1 Website quản lý và khai thác số liệu 36

3.4 Triển khai hệ thống: 37

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG CÁC ỨNG DỤNG GIÚP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CÔNG TÁC QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN 41

4.1 Các công cụ phát triển từ dữ liệu của hệ thống MDMS 41

4.1.1 Phát hiện tình trạng mất pha tại TBA phụ tải 41

4.1.2 Theo dõi công suất vận hành (P, Q) của TBA phụ tải: 54

4.2 Các công cụ phát triển từ dữ liệu của hệ thống MDMS kết hợp với Rf-spider 64

4.2.1 Theo dõi tỷ lệ tổn thất điện năng của TBA phụ tải theo ngày 64

4.2.2 Tự động kiểm tra, phát hiện công tơ có chỉ số bất thường 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MBA Máy biến áp

MDMS Chương trình quản lý dữ liệu công tơ (Meter Data Management

System) CSPK Công suất phản kháng

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

2.2 Giao diện theo dõi công suất của điểm đo trên chương trình

2.3 Giao diện đồ thị công suất của điểm đo trên chương trình MDMS 18

2.4 Giao diện theo dõi sản lượng của điểm đo trên chương trình

2.5 Giao diện theo dõi các thông số vận hành của điểm đo 19 2.6 Giao diện theo dõi các chỉ số của điểm đo theo thời gian 20 2.7 Giao diện theo dõi chỉ số chốt theo tháng của điểm đo 20 2.8 Giao diện của chức năng theo dõi chỉ số hóa đơn (kết nối CMIS) 21

2.10 Giao diện theo dõi số lượng điểm đo có kết nối 22 2.11 Giao diện chức năng cảnh báo theo sự kiện công tơ 23 2.12 Giao diện chức năng cảnh báo theo thông số vận hành 24 2.13 Giao diện chức năng tổng hợp phụ tải theo ngày 24 2.14 Giao diện chức năng tổng hợp sản lượng theo giờ 25 2.15 Giao diện chức năng tổng hợp sản lượng theo ngày 25 2.16 Giao diện chức năng tổng hợp điện năng giao – nhận 25 2.17 Giao diện chức năng giám sát các điểm đo 26

2.19 Giao diện biểu đồ các thông số của điểm đo có cảnh báo 27

3.8 Giao diện đăng nhập của Web site RF-SPIDER 36

Số hiệu

4.1 File Excel “Phát hiện mất pha TBA” ban đầu 52 4.2 File Excel “Phát hiện mất pha TBA” sau khi chạy thành công 53 4.3 File Excel “Theo dõi công suất TBA” ban đầu 62 4.4 File Excel “Theo dõi công suất TBA” sau khi chạy thành công 63

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, nhu cầu sử dụng điện cho sản xuất, kinh doanh cũng như sinh hoạt đang phát triển với tốc độ rất nhanh, kéo theo đó là sự phát triển về quy mô của hệ thống cung cấp điện nói chung và hệ thống đo đếm nói riêng Do đó để quản lý, vận hành tối ưu hệ thống đo đếm đồng thời tăng năng suất lao động, giảm nhân công của con người, việc xây dựng một hệ thống đo đếm tự động là hết sức cần thiết

Nhằm mục đích nghiên cứu hệ thống đo đếm hiện tại của lưới điện thành phố Hội

An, qua đó xây dựng các ứng dụng giúp nâng cao chất lượng quản lý vận hành lưới, đề

tài luận văn này có tên là: “Giới thiệu hệ thống thu thập dữ liệu từ xa và xây dựng các

ứng dụng giúp nâng cao chất lượng quản lý vận hành lưới điện phân phối thành phố Hội An”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Luận văn tập trung vào việc nghiên cứu hệ thống thu thập dữ liệu hiện trạng của lưới điện phân phối thành phố Hội An, qua đó xây dựng các công cụ giúp nâng cao chất lượng quản lý số liệu cũng như chất lượng quản lý vận hành lưới điện phân phối thành phố Hội An

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Trong phạm vi thực hiện của Luận văn, tác giả nghiên cứu về hệ thống thu thập dữ liệu hiện trạng của thành phố Hội An gồm dữ liệu công tơ, thông số vận hành của các trạm biến áp phụ tải

Xây dựng một số công cụ đơn giản nhằm tối ưu hóa công tác quản lý vận hành lưới điện trên phần mềm Microsoft Excel với dữ liệu lấy từ hệ thống quản lý dữ liệu đo Meter Data Management System (MDMS) và Rf-Spider

4 Phương pháp nghiên cứu

Tiếp cận hệ thống thu thập dữ liệu hiện trạng tại lưới điện phân phối thành phố Hội

An

Sử dụng phần mềm Microsoft Excel và ngôn ngữ lập trình Visual Basics Application (VBA) với dữ liệu lấy từ hệ thống quản lý dữ liệu đo Meter Data Management System (MDMS) và Rf-Spider để xây dựng các ứng dụng giúp nâng cao chất lượng công tác quản lý vận hành lưới điện

5 Bố cục đề tài

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về lưới điện phân phối thành phố Hội An

Chương 2: Giới thiệu hệ thống quản lý dữ liệu đo đếm Meter Data Management

System (MDMS):

Chương 3: Giới thiệu hệ thống thu thập dữ liệu công tơ từ xa (Rf-Spider):

Chương 4: Xây dựng các công cụ giúp nâng cao chất lượng công tác quản lý vận

hành lưới điện

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HỘI AN

1.1 Tổng quan về thành phố Hội An

Thành phố Hội An nằm bên bờ Bắc hạ lưu sông Thu Bồn, được giới hạn bởi tọa

độ từ 15o15’26” đến 15o55’15” vĩ độ Bắc và từ 108o17’08” đến 108o23’10” kinh độ Đông; cách quốc lộ 1A khoảng 9 km về phía Đông, cách thành phố Đà Nẵng khoảng

25 km về phía Đông Nam, cách thành phố Tam Kỳ khoảng 50 km về phía Đông Bắc

Ở Hội An gần như quanh năm bốn mùa đều diễn ra các lễ hội văn hóa truyền thống, gồm các lễ hội của cư dân sông nước như lễ hội cầu ngư- tế Cá Ông- đua thuyền; của

cư dân thương nghiệp như lễ hội vía Tài Thần, Thiên Hậu Thánh Mẫu, Bổn Đầu Công, Lục Tánh Vương Gia; của cư dân nông nghiệp như Tết Nguyên Đán, Tết Nguyên Tiêu, Tết Trung Thu, Lễ cầu bông, long chu, xô cộ Ngoài ra còn có các lễ hội tế Xuân, tế Tổ nghề Mộc- nghề May- nghề Gốm - nghề khai thác Yến sào Và những năm gần đây các

lễ hội hiện đại, các sự kiện văn hóa- du lịch, kỷ niệm những ngày lễ lớn được tổ chức khá hoành tráng đã thu hút sự tham gia đông đảo, nồng nhiệt của cả cộng đồng dân cư

và du khách

1.2 Hệ thống lưới điện phân phối thành phố Hội An

1.2.1 Nguồn và lưới điện

Nguồn và lưới điện Hội An nằm trong dự án cải tạo JBIC được hoàn thiện đầu năm

2010 với vốn đầu tư 149 tỷ đồng Được cấp điện từ trạm 110kV Hội An (E157) qua 7 xuất tuyến 471, 473, 475, 477, 476, 478, 480 Ngoài ra, các vùng ven thành phố Hội An được cấp điện từ 2 xuất tuyến 472, 480 từ trạm 110kV Điện Nam Điện Ngọc Khối lượng đường dây quản lý cụ thể:

+ Đường dây 22kV: 112,8km, trong đó tài sản khách hàng 16,87km

+ Cáp ngầm trung thế: 18km, trong đó tài sản khách hàng 5,6km

1.2.2 Phụ tải

a Tình hình phụ tải

Bảng 1.1 Tốc độ tăng trưởng lưới điện Hội An qua các năm

Pmax (MW)

Sản lượng A (KWh)

Số khách hàng

Bảng 1.2 Cơ cấu thành phần điện thương phẩm của Tp Hội An

Công nghiệp, xây

Tốc độ tăng trưởng sản lượng điện thương phẩm 13,7% năm

Giá bán bình quân : 2.047 đồng /kWh (chưa VAT)

c Nhu cầu sử dụng điện của địa phương

Ngoài việc đảm bảo cung cấp điện cho phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng của địa phương và ánh sáng sinh hoạt cho nhân dân, Hội An là thành phố du lịch

và là di sản văn hoá thế giới, nên các hoạt động văn hoá lễ hội tại địa phương thường

xuyên được tổ chức với mật độ dày hàng tháng trong năm

Hiện nay, các loại hình du lịch như nhà hàng, homestay, villas, resort… đang phát triển nhanh Đến 2017, tổng cơ sở lưu trú đang hoạt động là 479 cơ sở với 7.878 phòng Tổng cơ sở lưu trú đã cấp phép chưa hoạt động là 363 cơ sở với 5.334 phòng, nâng tổng

số cơ sở lưu trú đã đủ điều kiện hoạt động lên đến 842 cơ sở với 13.212 phòng

Theo kế hoạch 44/KH-UBND ngày 31/10/2017 của UBND thành phố Hội An, định hướng phát triển của thành phố Hội An giai đoạn 2017-2020 sẽ tiếp tục phát triển các loại hình lưu trú biệt thự du lịch có diện tích trên 1.000m2, homestay; phát triển mạnh loại hình du lịch hội nghị, hội thảo (MICE) Ngoài ra các khu đô thị, du lịch nghỉ dưỡng đẳng cấp cao cũng phát triển mạnh nên việc đáp ứng nhu cầu cấp điện là việc rất cấp thiết

1.3 Đánh giá tình trạng vận hành hiện nay

- Một số phụ tải nằm xa trạm biến áp dẫn đến điện áp không đảm bảo

- Tốc độ tăng trưởng phụ tải quá nhanh dẫn đến tình trạng quá tải đường dây và trạm biến áp

- Một số máy biến áp vận hành non tải dẫn đến lãng phí trong công tác đầu tư đồng thời làm tăng tỷ lệ tổn thất không tải

- Tình trạng mất sản lượng do tác động lên hệ thống công tơ còn xảy ra nhiều

- Hệ thống tụ bù hạ áp hoạt động chưa hiệu quả dẫn đến các trạm biến áp quá bù

và thiếu bù Gây tổn thất điện năng giảm khả năng tải của đường dây và giảm chất lượng điện áp

1.3.1 Chi tiêu tổn thất điện năng

Năm 2016, TTĐN của Điện lực Hội An là 5,3% giảm so với 2015 là 0,5 % Năm 2017, Phấn đấu chỉ tiêu TTĐN toàn Điện lực Hội An đạt 4,89% Trong đó TTĐN các TBA công cộng khu vực nông thôn là <8% và nội thành là <5% TTĐN hạ

Bảng 1.3 Tỷ lệ tổn thất điện năng của lưới điện phân phối Hội An qua các năm

TTĐN (TH/KH) 5,11/5,23 5,8/5,55 5,53/4,2 4,8/4,89

1.3.2 Mức độ tự động hóa lưới điện phân phối khu vực

Mức độ hiện đại hóa lưới điện thành phố Hội An chỉ ở mức trung bình, chỉ hoàn thành cơ bản hệ thống đo đếm, phần lưới điện chỉ thực hiện điều khiển đóng cắt từ xa các Recloser phân đoạn đường dây, hầu hết các thiết bị khác phải điều khiển tại chổ hoặc bằng cơ khí

Hiện nay tại thành phố Hội An đã triển khai hoàn thành công nghệ đọc chỉ số công

tơ điện tử từ xa RF-SPIDER sử dụng công nghệ RF-Mesh

Về phần thiết bị đóng cắt trên lưới, đã tiến hành cải tạo, thay thế 8 máy cắt (7 máy Form 6 – Cooper, 1 máy Nulec – ADVC) đảm bảo yêu cầu kết nối về Trung tâm điều khiển SCADA cho phép theo dõi thông số và điều khiển đóng cắt từ xa, giúp giảm thiểu thời gian thao tác

- Hệ thống thu thập dữ liệu từ xa (MDMS) đã được đưa vào vận hành trong thời gian dài, một số ứng dụng đã được xây dựng để nâng cao chất lượng công tác quản lý vận hành

- Hệ thống thu thập chỉ số công tơ từ xa RF-Spider mới được đưa vào vận hành nên các ứng dụng dựa trên cơ sở dữ liệu của hệ thống chưa được phát triển nhiều

1.4 Kết luận

Thành phố Hội An là thành phố trọng điểm phát triển dịch vụ du lịch, kéo theo

sự phát triển của rất nhiều loại hình dịch vụ khác Chính vì thế nhu cầu phát triển phụ tải sử dụng điện của thành phố là rất lớn, ngoài ra chất lượng cung cấp điện cũng phải được cải thiện để đảm bảo cho hoạt động sản xuất kinh doanh đạt hiệu quả cao nhất

Mặc dù lưới điện phân phối của thành phố Hội An đã được đầu tư nâng cấp rất nhiều tuy nhiên vẫn còn tồn tại nhiều nhược điểm, đặc biệt là với tốc độ tăng trưởng phụ tải nhanh như hiện nay Do đó việc cải tiến công tác quản lý vận hành là hết sức cần thiết, không những giúp nâng cao chất lượng cung cấp điện mà còn giảm bớt sức lao động của con người

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG QUẢN LÝ DỮ LIỆU ĐO ĐẾM METER

DATA MANAGEMENT SYSTEM (MDMS)

2.1 Giới thiệu chung

MDMS: Là hệ thống chương trình gồm các 3 module chính sau

MDMSComms: Module thực hiện kết nối để thu thập dữ liệu trực tiếp theo thời gian thực đến từng công tơ (Elster, LandisGyr, EDMI, ) bằng các đường truyền khác nhau như: ADSL, cáp quang, GSM, GPRS, EDGE, 3G Network

MDMSAnalyze: Module thực hiện chức năng phân tích số liệu mà module MDMSComms thu thập về để đưa vào CSDL lưu trữ

MDMS: Module quản lý và khai thác số liệu đo đếm, bao gồm các tính năng chính sau đây:

- Xem các thông số vận hành như công suất, phản kháng, dòng, áp, cosphi theo thời gian thực Thông tin chỉ số chốt tháng

- Khai báo điểm đo và lập yêu cầu để lấy số liệu của điểm đo

- Kết nối với hệ thống CMIS2 để đưa chỉ số vào hệ thống tính hóa đơn

- Cảnh báo theo các sự kiện công tơ ghi nhận được và cảnh báo theo thông số vận hành và được gửi đến người có trách nhiệm qua Email, SMS, qua chương trình, Cung cấp cho khách hàng giao diện web để xem thông số vận hành, biểu đồ phụ tải theo thời gian 30’, chỉ số chốt tháng

Các báo cáo của chương trình trên thông tin sản lượng, công suất,…

2.2 Nội dung

2.2.1 Giao diện chính

Sau khi đăng nhập thành công, sẽ vào giao diện chính chương trình MDMS như sau:

Hình 2.1 Giao diện của chương trình MDMS

a Công suất theo thời gian 30’:

Sau khi chọn điểm đo bên danh sách điểm đo ở cửa sổ chính của chương trình, Click chuột phải để hiển thị menu ngữ cảnh, chọn mục "công suất theo thời gian 30’", màn hình sau sẽ xuất hiện:

Hình 2.2 Giao diện theo dõi công suất của điểm đo trên chương trình MDMS

Hình 2.3 Giao diện đồ thị công suất của điểm đo trên chương trình MDMS

b Sản lượng theo thời gian 30’

Sau khi chọn điểm đo bên danh sách điểm đo ở cửa sổ chính của chương trình, Click chuột phải để hiển thị menu ngữ cảnh,chọn mục "sản lượng theo thời gian", màn hình sau sẽ xuất hiện:

Hình 2.4 Giao diện theo dõi sản lượng của điểm đo trên chương trình MDMS

c Số liệu, biểu đồ dòng, áp, Cosφ,…

Sau khi chọn điểm đo bên danh sách điểm đo ở cửa sổ chính của chương trình, Click chuột phải để hiển thị menu ngữ cảnh, chọn mục xem "số liệu- Biểu đồ dòng, Áp, Cosφ", màn hình sau sẽ xuất hiện:

Hình 2.5 Giao diện theo dõi các thông số vận hành của điểm đo

d Chỉ số theo thời gian

Sau khi chọn điểm đo bên danh sách điểm đo ở cửa sổ chính của chương trình, Click chuột phải để hiển thị menu ngữ cảnh, chọn mục "chỉ số theo thời gian", màn hình sau sẽ xuất hiện:

Hình 2.6 Giao diện theo dõi các chỉ số của điểm đo theo thời gian

f Chỉ số hóa đơn

Chỉ số hóa đơn đã ghép dữ liệu với chương trình CMIS của điểm đo đang chọn

Hình 2.8 Giao diện của chức năng theo dõi chỉ số hóa đơn (kết nối CMIS)

g Thống kê mất điện trong tháng:

Tổng hợp số lần mất điện của điểm đo trong tháng và tính trung bình sản lượng điện mất do mất điện

Hình 2.9 Giao diện theo dõi mất điện của điểm đo

h Sự kiện cảnh báo điểm đo

Tương tự trong chức năng Hệ thống \ Cảnh báo công tơ

i Sự kiện cảnh báo danh sách điểm đo

Tương tự trong chức năng Hệ thống \ Cảnh báo công tơ

k Xuất dữ liệu ra excel

Xuất dữ liệu hiện tại ở giao diện chính ra excel file

2.2.2 Các chức năng chính của chương trình

* Thống kê điểm đo có kết nối:

Chức năng này cho phép thống kê lượng điểm đo có truyền số liệu về theo từng đơn vị

Hình 2.10 Giao diện theo dõi số lượng điểm đo có kết nối

* Cảnh báo:

- Chức năng cảnh báo theo sự kiện công tơ: Các sự kiện cảnh báo công tơ ghi nhận lại được gửi đến đơn vị thông qua 3 kênh thông tin: cảnh báo trực tiếp từ chương trình, gửi qua email, gửi qua SMS Đơn vị điện lực có thể vào chương trình xem lại lịch sử cảnh báo thông qua menu ngữ cảnh "sự kiện cảnh báo danh sách điểm đo"

Hình 2.11 Giao diện chức năng cảnh báo theo sự kiện công tơ

- Chức năng cảnh báo theo thông số vận hành: Ngoài các sự kiện cảnh báo theo

sự kiện công tơ, chương trình còn hỗ trợ các cảnh báo theo thông số vận hành khi điện áp thay đổi quá 25%, cos phi nhỏ hơn 0.85,…Các cảnh báo loại này cũng được gửi đến đơn vị theo 3 hình thức: cảnh báo trực tiếp từ chương trình; gửi qua email, gửi qua SMS Đơn vị điện lực có thể vào chương trình xem lại lịch sử cảnh báo thông qua menu ngữ cảnh " Sự kiện cảnh báo danh sách điểm đo", click tab “Thông số vận hành”

Hình 2.12 Giao diện chức năng cảnh báo theo thông số vận hành

b Báo cáo

* Tổng hợp phụ tải theo ngày:

Chức năng này dùng để tổng hợp phụ tải từ ngày đến ngày theo điều kiện chọn, của từng đơn vị nhận đã được khai báo quan hệ điểm đo-đơn vị nhận

Hình 2.13 Giao diện chức năng tổng hợp phụ tải theo ngày

* Báo cáo số liệu vận hành:

Hình 2.14 Giao diện chức năng tổng hợp sản lượng theo giờ

* Sản lượng theo ngày:

Hình 2.15 Giao diện chức năng tổng hợp sản lượng theo ngày

* Tổng hợp điện năng giao nhận:

Hình 2.16 Giao diện chức năng tổng hợp điện năng giao – nhận

c Giám sát

* Giám sát các điểm đo được chọn:

Hình 2.17 Giao diện chức năng giám sát các điểm đo

* Chọn điểm đo cần giám sát:

Thực hiện giám sát các điểm đo nghi ngờ

Hình 2.18 Thao tác chọn điểm đo cần giám sát

* Xem biểu đồ dòng điện, điệp áp các điểm đo có xuất hiện cảnh báo:

Hình 2.19 Giao diện biểu đồ các thông số của điểm đo có cảnh báo

2.2.3 Đánh giá hoạt động của chương trình

a Hiệu quả đạt được

Trước đây, việc đọc chỉ số công tơ tại các trạm biến áp phụ tải để cập nhật và báo cáo hàng ngày được thực hiện thủ công, người quản lý vận hành muốn lấy thông số phải

di chuyển đến vị trí lắp đặt công tơ dẫn đến nhiều bất cập như: dễ dẫn đến sai sót về mặt chủ quan hay khách quan; đỏi hỏi một lượng lớn nhân công dẫn đến tần suất lấy thông

số thấp, các nguy hiểm có thể xảy ra khi phải lấy thông số trong thời tiết xấu,… Xuất phát từ thực tiễn nhu cầu đặt ra là xây dựng được hệ thống thu thập dữ liệu đo đếm MDMS (Meter Data Management System) phù hợp với các qui định kinh doanh điện, phục vụ tốt các nhu cầu của công tác quản lý vận hành

Tận dụng các ưu thế của hạ tầng mạng viễn thông di động hiện nay như GPRS/EDGE/3G, hệ thống MDMS đã thu thập dữ liệu trực tiếp theo thời gian thực từ các loại công tơ điện tử hiện đang hoạt động trên lưới điện Việt Nam, như công tơ DT03M-RF (CPCEMEC sản xuất), A1700 (Elster), Landis & Gyz, VSE3T (Vinasino),… và người sử dụng hệ thống có thể dễ dàng truy cập các dữ liệu của công

tơ trực tuyến 24/24 tại bất cứ nơi nào,… Đồng thời, hệ thống cũng đáp ứng được nhu cầu quản lý, điều hành hệ thống điện, tăng năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất và kinh doanh điện năng, nâng cao chất lượng dịch vụ khách hàng của EVN

b Ưu điểm và nhược điểm của chương trình

lý dữ liệu đo đếm để giảm nhân công, thời gian cũng như tăng độ chính xác so với việc thực hiện thủ công trên chương trình như hiện nay

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU CÔNG TƠ TỪ XA

(RF-SPIDER)

3.1 Giới thiệu chung

3.1.1 Tổng quan

Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống RF-SPIDER

Hệ thống RF-SPIDER là hệ thống thu thập chỉ số công tơ từ xa hoàn toàn tự động, ứng dụng công nghệ không dây theo kiểu mắc lưới (Rf-Mesh), sử dụng đường truyền sóng vô tuyến tầm ngắn (Short-Range RF) Mạng lưới thông tin được hình thành tự động bởi các công tơ có tích hợp công nghệ Rf-Mesh phát sóng RF trong một khu vực kế cận

mà không cần đầu tư bất kỳ đường truyền nào khác, nhân viên ghi chữ số không cần phải đến hiện trường

Với những ưu điểm vượt trội và chi phí đầu tư thấp, hệ thống RF-SPIDER là một

sự kết hợp hoàn hảo giữa công nghệ không dây theo kiểu mắt lưới các thiết bị đo đếm điện năng nhằm tạo nên một hệ thống thu thập dữ liệu công tơ điện tử từ xa với quy mô lớn và độ tin cậy cao

3.1.2 Đặc trưng hệ thống

- Xây dựng nên một hệ thống thu thập chỉ số công tơ từ xa hoàn toàn tự động Nâng cao khả năng thu thập chỉ số công tơ, đặc biệt trong một số điều kiện về thời tiết hay địa hình phức tạp có thể gây nguy hiểm đến tính mạng của người thực hiện nhiệm vụ Giải quyết triệt để các nhược điểm của phương thức thu thập bằng thiết bị cầm tay

- Tự động đọc chỉ số công tơ bất kỳ thời điểm nào, tự động đọc chỉ số điện theo chu kỳ thời gian cấu hình trong hệ thống Cung cấp cho người quản lý một công cụ để đánh giá tình hình vận hành của lưới điện

- Đáp ứng nhu cầu xây dựng hệ thống thông tin phục vụ thị trường điện, đáp ứng

lộ trình xây dựng lưới điện thông minh; góp phần giải quyết triệt để vấn đề thu thập, quản lý số liệu đo đếm và tự động hóa, hiện đại hóa hệ thống thông tin phục vụ khách hàng; góp phần minh bạch trong công tác kinh doanh điện năng – điều mà ngành Điện đang hướng tới

3.1.3 Tính năng nổi bật

- Tính năng ổn định: Hệ thống có khả năng tự thích nghi, nghĩa là có khả năng tự xây dựng lại và hoạt động như bình thường ngay cả khi một vài nút mạng bị hỏng

- Tính linh hoạt: Các nút mạng trung tâm có thể được đặt ở bất kỳ đâu trong phạm

vi thông tin liên lạc của các thiết bị khác trong hệ thống Khả năng tự cấu hình, tự động phát hiện sự cố tại một node bất kỳ trong mạng Khả năng tự định tuyến, tìm lại đường dẫn mới khi có một node mạng bất khả xảy ra sự cố, đảm bảo việc thu thập số liệu không

bị gián đoạn Linh hoạt trong quá trình cấu hình hệ thống trực tiếp từ xa Dễ dàng lắp đặt, sử dụng, bảo trì, bảo dưỡng

- Khả năng mở rộng: Một mạng lưới có thể được cải thiện bằng cách thêm nhiều thiết bị hơn - mở rộng khoảng cách, nâng cao chất lượng liên kết và độ tin cậy chung Điều này đặc biệt dễ dàng trong hệ thống RF-SPIDER, khi chúng ta có thể thêm, di chuyển và loại bỏ các thiết bị mà không cần phải thực hiện cài đặt hay cấu hình lại cho mạng

3.1.4 Lợi ích kinh tế

Hệ thống RF-SPIDER có chi phí đầu tư thấp, dễ dàng lắp đặt, sử dụng và bảo trì, bảo dưỡng nhưng lại bảo đảm độ chính xác cao khi vận hành, linh hoạt trong quá trình

cấu hình hệ thống trực tiếp từ xa Khi treo tháo công tơ, hệ thống RF- SPIDER tự động tìm đường dẫn mà không cần bất cứ sự can thiệp nào của con người Dễ dàng mở rộng phạm vi thu thập mà không cần phải đầu tư bất kỳ đường truyền nào khác với chi phí đầu tư tối thiểu

Việc ứng dụng hệ thống RF-SPIDER còn đem lại hiệu quả về nhân công rất lớn, không còn tình trạng công nhân phải đi đến từng nơi để đọc chỉ số công tơ, không những tiết kiệm thời gian mà việc quản lý cơ sở dữ liệu, tình trạng công tơ trong hệ thống cǜng trở nên dễ dàng

3.1.5 Các chức năng

a Giao tiếp với DCU, công tơ

- Đối với DCU: Cho phép khởi động lại, xem và lập trình lại các thông số và firmware cho một nhóm DCU, đồng bộ thời gian

- Cho phép đồng bộ thời gian của công tơ nhiều biểu giá và DCU với đồng hồ tham chiếu thông qua máy chủ thời gian

- Trao đổi dữ liệu với DCU và công tơ theo cơ chế mã hóa riêng

Giao diện người dùng:

- Thân thiện, dễ sử dụng, dưới dạng đồ họa (GUI - Graphical User Interface), thực thi trên các chương trình duyệt Web phổ biến như Google Chrome, Internet Explorer và FireFox

- Có chức năng quản lý người dùng, nhóm người dùng; phân quyền cho người dùng và nhóm người dùng có ghi nhận sự phân quyền, thay đổi phân quyền; có tính năng tích hợp việc xác thực người dùng với dịch vụ Active Directory Nếu việc xác thực không thành công, mọi sự truy cập vào hệ thống đều bị từ chối và được ghi nhận

c Chức năng khác

- Thân thiện, dễ sử dụng, dưới dạng đồ họa (GUI - Graphical User Interface), thực thi trên các chương trình duyệt Web phổ biến như Google Chrome, Internet Explorer và FireFox

- Có chức năng quản lý người dùng, nhóm người dùng; phân quyền cho người dùng và nhóm người dùng có ghi nhận sự phân quyền, thay đổi phân quyền; có tính năng tích hợp việc xác thực người dùng với dịch vụ Active Directory Nếu việc xác thực không thành công, mọi sự truy cập vào hệ thống đều bị từ chối và được ghi nhận

3.2 Các thành phần trong hệ thống

Hình 3.2 Các thành phần của hệ thống RF-SPIDER 3.2.1 Mạng lưới RF-Mesh

a DCU (Data Collection Unit)

Là thiết bị chính của hệ thống, do CPC EMEC chế tạo nhằm thu thập chỉ số từ xa cho tất cả các công tơ có trang bị giao tiếp RF trong một trạm biến áp và gửi dữ liệu của tất cả các công tơ trong trạm về Server khi đã tiến hành thu thập xong Sử dụng đường truyền GPRS hoặc 3G để trao đổi dữ liệu với Server trung tâm DCU chịu trách nhiệm thu thập, xử lý, lưu trữ và lưu dữ liệu từ công tơ DCU cũng liên tục kiểm tra chất lượng mạng và chức năng của công tơ DCU được đặt tại trạm với modem GPRS/3G được tích

hợp phục vụ kết nối dữ liệu trực tuyến về Server khai thác số liệu, từ đó cấp phát số liệu cho các dịch vụ gia tăng khác cho khách hàng sử dụng điện

b Router

Router là thiết bị định tuyến tạo nhằm quản lý, thu thập số liệu của một số lượng công tơ nhất định Số liệu được gởi về DCU khi có yêu cầu Ngoài ra còn có chức năng dùng để mở rộng vùng phủ sóng của DCU, có thể chuyển tiếp gói tin từ DCU tới công

tơ tích hợp RF-Mesh hoặc giữa DCU và công tơ Nhờ đó mà DCU chỉ lấy số liệu từ Router mà không cần phải liên lạc đến các công tơ trong vùng phủ sóng của Router

Hình 3.3 DCU và Router

c Công tơ tích hợp công nghệ RF-Mesh (trong luận văn gọi tắt là công tơ RF-Mesh)

Là sản phẩm đo đếm điện năng có tích hợp khối thu phát sóng vô tuyến (RF), bên cạnh những chức năng đo đếm của Công tơ điện tử thông thường, công tơ còn có khả năng tự tìm đường nhờ giải thuật định tuyến thông minh, tự học và hình thành nên mạng lưới RF-Mesh để chuyển thông tin của tất cả công tơ trong phạm vi phủ sóng của nó về đến bộ thu thập tập trung DCU

Các sản phẩm công tơ của CPC EMEC có chức năng Mesh:

với CPC EMEC để bổ sung)

Ngoài ra, các chủng loại công tơ khác do CPC EMEC sản xuất đều có khả năng hoạt động tương thích với hệ thống RF-Mesh (RF-SPIDER) triển khai ở CPC

Hình 3.4 Các loại công tơ RF-Mesh

d Module RF-EXT

Bộ đọc chỉ số công tơ qua sóng vô tuyến RF-EXT là thiết bị gắn ngoài dựa trên việc đo đếm xung kiểm định của công tơ không hỗ trợ RF và thu phát dữ liệu qua sóng

vô tuyến RF (408.925 MHz) đến thiết bị cầm tay HHU hoặc các thiết bị của hệ thống

RF SPIDER Thiết bị có thể sử dụng cho nhiều chủng loại công tơ có đưa xung kiểm ra ngoài nhưng không hỗ trợ giao tiếp RF như DT-01P, DT-03P, DDS26, DTS27

Hình 3.5 Module RF-EXT

e Module cho Elster, Landis Gyr

Bộ mở rộng chức năng RF cho công tơ Elster (Elster-RF) là thiết bị gắn ngoài dựa trên việc giao tiếp với công tơ Elster hoặc Landis Gyr qua cổng truyền thông nối tiếp, thu thập và lưu trữ giá trị thanh ghi công tơ, thu phát dữ liệu qua sóng vô tuyến RF

Hình 3.6 Module cho Elster, Landis Gyr

3.2.2 HES Server

Mỗi một công ty điện lực có 1 HES Server để vận hành chương trình thu thập chỉ

số theo nguyên tắc:

- DCU kết nối với HES Server qua giao thức TCP/IP

- HES Server lấy thông tin khách hàng từ Application Server để thực hiện khám phá, thu thập các chỉ số và thông số vận hành của công tơ khách hàng

- HES Server thực hiện đọc chỉ số và thông số vận hành chuyển về Application Server để phân tích và lưu trữ vào Database Server

Định kỳ hằng giờ, hệ thống sẽ thực hiện đồng bộ số liệu thông số vận hành của các điểm đo trạm công cộng thuộc hệ thống MDMS (thông qua hệ thống mạng WAN EVN CPC)

Hệ thống RF-SPIDER sẽ phân tích các dữ liệu từ hệ thống CMIS, MDMS và đưa vào lưu trữ ở Database Server

d Website khai thác số liệu

Là hệ thống website dùng để khai thác, hiển thị trực quan các thông tin khách hàng, chỉ số, thông số vận hành công tơ khách hàng mà hệ thống RF-SPIDER thu thập

Hình 3.7 Giao diện Web site của RF-SPIDER

* Dành cho Điện lực:

Sau khi truy cập vào địa chỉ http://spider.cpc.vn, sẽ xuất hiện trang yêu cầu đăng nhập như hình:

Hình 3.8 Giao diện đăng nhập của Web site RF-SPIDER

Bước 1: Nhấn vào dấu mũi tên tại khung “Chọn đơn vị” để chọn đúng Đơn vị Điện

lực cần xem thông tin

Bước 2: Nhập User Name và Password tương ứng cho từng đơn vị Điện lực do

CPC EMEC cung cấp

Bước 3: Nhấn nút “Đăng nhập” Nếu đăng nhập thành công thì sẽ hiển thị trang

chính của website RF-SPIDER của điện lực đã chọn

➢ Các Menu trên thanh công cụ:

- Menu DỮ LIỆU HỆ THỐNG gồm có các thông tin:

• Quản lý trạm/DCU;

• Danh mục Router;

• Danh mục điểm đo

Hình 3.9 Menu Dữ liệu hệ thống

- Menu CHỈ SỐ, TSVH ĐIỂM ĐO gồm có các menu thông tin:

• Chỉ số Công tơ khách hàng;

• TSVH Công tơ khách hàng;

• Chỉ số chốt ngày công tơ;

• Dữ liệu điểm đo trạm biến áp;

• Danh sách yêu cầu

Hình 3.10 Menu Chỉ số/Thông số vận hành điểm đo

- Menu THỐNG KẾ TRẠNG THÁI gồm có các menu thông tin:

• Online/ Offline theo đơn vị;

• Online/ Offline theo trạm;

• Sơ đồ quan hệ RF-Mesh

Hình 3.11 Menu Thống kê trạng thái

3.4 Triển khai hệ thống:

a Quy trình triển khai hệ thống

Quy trình triển khai hệ thống RF-SPIDER có thể tóm tắt như sơ đồ sau:

- Bước 1: Xác định trạm biến áp triển khai và tiến hành khảo sát hiện trường Rà

soát chuẩn hoá trường mã trụ của các công tơ khách hàng để phục vụ cho các ứng dụng sau này

- Bước 2: Tiến hành chấm điểm đặt DCU; ROUTER và công tơ RF-Mesh theo sơ

đồ lưới điện đã khảo sát với các địa hình

- Bước 3: Thực hiện lắp đặt các thiết bị DCU; ROUTER và công tơ RF-Mesh;

Kiểm tra hoạt động từng thiết bị và tối ưu hệ thống

- Bước 4: Vận hành khai thác số liệu thu thập bằng hệ thống RF-SPIDER; Xử lý

sự cố các thiết bị nếu xảy ra

b Phương án triển khai

Tùy thuộc vào từng khu vực triển khai và sơ đồ bố trí lưới điện, CPC EMEC sẽ đưa ra phương án tối ưu trong 3 mô hình lắp đặt sau đây, nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư nhưng vẫn đảm bảo đạt hiệu quả truyền thông bằng sóng RF cao nhất

* Mô hình đã lắp đặt toàn bộ công tơ không có hỗ trợ RF-Mesh:

Với các lộ trình đã lắp đặt hết các công tơ DT01P-RF không hỗ trợ RF-Mesh sẽ sử

dụng phương án cấy ghép các loại công tơ có tích hợp công nghệ RF-Mesh DT01P-RF (2014); DT01P80-RF; DT03P-RF; DT03M-RF hoặc sử dụng các Router chuyên dụng Tùy vào công suất thu phát của RF trên công tơ DT01P-RF và công tơ có hỗ trợ RF-Mesh sẽ có số lượng cấy ghép hợp lý

Tùy độ phức tạp của địa hình từng trạm có thế tăng hoặc giảm số lượng công tơ cần cấy ghép để tăng độ tin cậy trong quá trình thu thập Nhược điểm của sóng vô tuyến

là dễ bị suy hao bởi vật cản nhất là cây cối và nhà cao tầng

* Mô hình đã lắp đặt một số công tơ không có hỗ trợ RF-Mesh và một số công

tơ có hỗ trợ RF-Mesh:

Với mô hình này thì chỉ cần phân bổ lại vị trí các công tơ đã có hỗ trợ RF- Mesh sao cho khoảng cách và số lượng hợp lý để có thể phủ toàn bộ trạm Hoặc có thể cấy thêm các Router để tăng cùng phủ sóng nếu khoảng các giữa các công tơ có tích hợp công nghệ RF-Mesh; và khi khoảng cách giữa công tơ không tích hợp công nghệ RF-Mesh với các công tơ có tích hợp công nghệ RF-Mesh không được đảm bảo

* Mô hình đã lắp đặt toàn bộ công tơ đã tích hợp công nghệ RF-Mesh:

Đây là mô hình lý tưởng cho hệ thống RF-SPIDER Cách thức vận hành và khai báo điểm đo gần như được tự động hoàn toàn Hệ thống sẽ tự nhận biết và báo về Server trung tâm

Với mô hình này chỉ phải xử lý làm sao đảm bảo các công tơ trong hệ thống có thể liên lạc được với nhau (khoảng cách liên lạc đảm bảo với công suất thu phát RF của công tơ) Nếu khoảng các giữa các công tơ có tích hợp công nghệ RF-Mesh lớn không đảm bảo khả năng thu phát RF thì phải lắp thêm các Router để đảm bảo khả năng thu phát RF

3.5 Kết luận

Sự ra đời của hệ thống thu thập dữ liệu công tơ từ xa đã mang lại nhiều hiệu quả thiết thực cho ngành Điện, giúp nâng cao chất lượng quản lý vận hành và giảm bớt sức lao động của con người so với việc thu thập thủ công như trước kia Hệ thống còn giúp ích trong công tác thống kê, lập báo cáo cũng như truy xuất dữ liệu phục vụ cho các nhu cầu khác

Tuy nhiên hệ thống cho thấy nhiều nhược điểm khi các báo cáo, cảnh báo chỉ có thể thực hiện theo chu kỳ thời gian nhất định và thường là những chu kỳ thời gian lớn như tháng, quý Muốn thực hiện rà soát các tình trạng bất thường phải thực hiện thủ công do đó tiêu tốn rất nhiều nhân công và thời gian dẫn đến hiệu quả thấp trong công