BÁO CÁO VỀ HỆ THỐNG ĐỌC CHỈ SỐ CÔNG TƠ Nguyên lý đọc công tơ điện tử (Mr AnhNT) Các mơ hình đọc cơng tơ điện tử giới Cơng tơ pha: a Mơ hình đọc tập trung b Mơ hình đọc phân tán c Mơ hình hỗn hợp d Các phương thức truyền thông đọc công tơ pha phổ biến: o Có dây: − Serial (RS232, RS485): • Sử dụng cáp đồng kết nối trực tiếp với cơng tơ để đọc số; • Thường dùng cho khoảng cách ngắn, cho hệ thống đọc chỗ: ~15m với RS232, ~1200m với RS485, dùng chuyển đổi quang lên đến ~km; − Mạng điện thoại chuyển mạch cơng cộng PSTN: • Cho phép tạo kết nối khoảng cách xa, • Chỉ nên đọc tốc độ thấp để đảm bảo ổn định, tin cậy q trình đọc; • Thời gian đọc lâu bước thiết lập kết nối thường phải đặt tốc độc làm việc thấp; − LAN/WAN: • Sử dụng cơng nghệ IP để đọc liệu cơng tơ; • Tốc độ đọc, tính ổn định, tin cậy cao; • Chi phí lớn để xây dựng, thiết lập hạ tầng sở; − Kênh dùng riêng (Leased Line): • Độ tin cậy, ổn định cao, kèm theo chi phí lớn; • Chỉ dùng quốc gia có hạ tầng sở thông tin tốt; − PLC (Power Line Communication): • Dùng đường dây điện để truyền tín hiệu; • Tốc độ thấp độ ổn định, tin cậy không cao; o Không dây: − Các mạng di động sử dụng cơng nghệ GSM, CDMA: • Tốc độ, tính ổn định, tin cậy thấp; • Chi phí cao cần thu thập số liệu thường xuyên; • Hiện gặp khó khăn modem CDMA (có hãng cung cấp thiết bị giới); − Sóng radio RF: • Dùng sóng radio để trao đổi liệu với cơng tơ; • Khoảng cách ngắn Cơng tơ pha AMR(Automatic Meter Reading) hệ thống thu thập số liệu phụ tải khách hàng thông qua phương thức truyền thơng khác Có thể phân đoạn kết nối sau: − Kết nối công tơ tập trung DCU: sử dụng công nghệ kết nối qua đường dây điện PLC, nối dây trực tiếp RS485 RF Các công tơ cần có module RF, PLC Ngồi có loại cơng tơ lắp trực tiếp modem CDMA/GSM để truyền số liệu trung tâm − Kết nối từ DCU với hệ thống Trung tâm: Ngày tập trung cài đặt phần mềm điều khiển để giao tiếp với công tơ đặt chế độ định kì thu thập số liệu từ cơng tơ mà quản lý đẩy (push) lên máy chủ thu thập số liệu đo đếm thông qua hạ tầng viễn thông PLC, GPRS, 3G − Hệ thống phần mềm: phần mềm thu thập số liệu, phần mềm tính cước in hóa đơn, phần mềm hỗ trợ chăm sóc khách hàng,… a Phân loại hệ thống AMR − Kiểu đơn chức năng: có liệu tiêu thụ điện chất lượng điện − Đa chức năng: AMR+trả trước+đóng ngắt phụ tải từ xa+ điều khiển phụ tải, giới hạn điện tiêu thụ+dò bất thường ăn trộm điện b Nhận xét: − Phần chuẩn giao tiếp từ công tơ pha đến DCU hồn tồn phụ thuộc vào nhà sản xuất cơng tơ thiết bị DCU Để DCU thu thập số liệu cơng tơ DCU phải phù hợp giao thức giao tiếp với công tơ Hiện chưa rõ EVN định hướng việc sản xuất thiết bị − Để xây dựng phần mềm thu thập xử lý số liệu công tơ pha dùng chung đáp ứng nhiều chủng loại công tơ thiết bị DCU, EVN cần: (1) yêu cầu giao thức kết nối với thiết bị DCU có tính mở (theo IEC) trung tâm quản lý số liệu đo đếm test kiểm tra đưa vào sử dụng; (2) yêu cầu hãng cung cấp DCU phối hợp làm module chuyển đổi giao thức để phù hợp với phần mềm thu thập số liệu EVN − … Các kết nghiên cứu đọc số công tơ EVNIT Sử dụng tiêu chuẩn IEC 62056 Để nghiên cứu truyền nhận liệu với công tơ qua kết nối trực tiếp (quang, serial), EVNIT tìm hiểu phần IEC62056-21 IEC 62056-61: o IEC62056-21 Electricity metering: Data exchange for meter reading, tariff and load control Part 21: Direct local data exchange o IEC 62056-61 Electricity metering Data exchange for meter reading, tariff and load control Part 61: Object identification system (OBIS) Hai phần tiêu chuẩn quy định vấn đề liên quan đến kết nối vật lí, kết hệ thống nhận dạng ghi liệu (1) Cổng kết nối: quy định sử dụng cổng quang IR cổng serial (2) Hệ lệnh giao tiếp máy tính với cơng tơ: lệnh khởi tạo u cầu kết nối, xác lập thông số truyền thông, đọc liệu lập trình (3) Device Identification: mã nhận dạng thiết bị hãng cơng tơ đăng kí với tổ chức quốc tế Ví dụ cơng tơ Landis+Gyr LGZ, Elster GEC… (4) Protocol mode: quy định chế độ giao thức mã hóa liệu (ASCII) truyền thông (5) Baud Rate: tốc độ truyền nhận liệu, cổng quang lựa chọn từ 300-19200, cổng serial đặt tốc độ 300-19200 (6) Data readout mode: quy định định dạng liệu đọc (là ASCII), vùng liệu đọc cần lựa chọn cấu hình cơng tơ Các liệu gồm ghi số tổng, biểu; maximum demand…Các liệu đọc kèm với hệ thống mã OBIS (7) Programming mode: quy định câu lệnh thực chế độ lập trình cơng tơ (8) OBIS: Hệ thống mã nhận dạng thành phần liệu giao tiếp với công tơ a Công tơ Landys & Gyr: o Kết quả: Thực kết nối công tơ với máy tính qua cổng RS232 Dùng phần mềm Hyper Terminal Window phần mềm EVNIT viết để truyền câu lệnh đọc tham số liệu ghi số tổng, biểu; maximum demand…cùng mã OBIS kèm Cơng tơ Landis&Gyr cấu hình vùng IEC readout cho phép đọc nhiều giá trị ghi tham số tùy ý Ví dụ kết đọc sau: /?87440265! /LGZ5\2ZMD4054407.B22 OBIS code Đơn vị Giá trị Mô tả 0.9.1 0.9.2 (15:22:53) H:M:S (11-09-09) Y:M:D C.1.0 87440265 Serial number 1.8.0 kWh 00000000 Tổng Giao kWh tức thời (+A) 3.8.0 kvarh Tổng Giao kVarh tức thời (+R) 1.8.1 kWh 00000000 00000000 3.8.1 kvarh 00000000 Biểu Giao kVarh tức thời (+R rate 1) 1.8.2 kWh 00000000 Biểu Giao kWh tức thời (+A rate 2) 3.8.2 kvarh 00000000 Biểu Giao kVarh tức thời(+R rate 2) 1.8.3 kWh 00000000 Biểu Giao kWh tức thời (+A rate 3) 3.8.3 kvarh 00000000 Biểu Giao kVarh tức thời(+R rate 3) 2.8.0 kWh 00000000 Tổng Nhận kWh tức thời (-A) 4.8.0 kvarh 00000000 Tổng Nhận kVarh tức thời (-R) 2.8.1 kWh 00000000 Biểu Nhận kWh tức thời (-A rate 1) Biểu Giao kWh tức thời (+A rate 1) 4.8.1 kvarh 00000000 Biểu Nhận kVarh tức thời (-R rate 1) 2.8.3 kWh 00000000 Biểu Nhận kWh tức thời (-A rate 3) 4.8.3 kvarh 00000000 Biểu Nhận kVarh tức thời (-R rate 3) 1.6.0 kw 000.00 Maximum Demand Giao [kW] 00-00-00 00:00 1.6.1 kw 000.00 Maximum Demand Giao [kW] Biểu 00-00-00 00:00 1.6.2 kw 000.00 Maximum Demand Giao [kW] Biểu 00-00-00 00:00 1.6.3 kw 000.00 Maximum Demand Giao [kW] Biểu 00-00-00 00:00 1.6.4 kw 000.00 Cấu hình thừa 00-00-00 00:00 2.6.0 kw 000.00 Maximum Demand Nhận [kW] 00-00-00 00:00 2.6.1 kw 000.00 Maximum Demand Nhận Biểu [kW] 00-00-00 00:00 2.6.2 kw 000.00 Maximum Demand Nhận Biểu [kW] 00-00-00 00:00 2.6.3 kw 000.00 Maximum Demand Nhận Biểu [kW] 00-00-00 00:00 2.6.4 kw 000.00 Cấu hình thừa 00-00-00 00:00 o Các khó khăn vướng mắc: − Do thời gian ngắn điều kiện thiết bị công tơ hạn chế nên EVNIT kịp thử kết nối đọc ra, hiển thị số giá trị ghi − Đã truyền thông số đọc load profile, Event nhiên chưa thành công − Cán kỹ thuật EVNIT khơng có điều kiện làm việc trực tiếp với hãng cung cấp công tơ nên nhiều thông tin bị thiếu hạn chế b Công tơ Elster A1700: Theo tài liệu kỹ thuật hãng Elster cơng bố cơng tơ A1700 sử dụng giao thức IEC 62056-21 (Direct local data exchange) cho cổng truyền thông serial (cổng RS232 cổng quang) EVN.IT dùng công cụ Hyper Terminal Windows kết nối với cổng RS232 công tơ Elster A1700 để truyền câu lệnh theo chuẩn IEC 62056-21 để đọc tham số liệu o Kết quả: Bước đầu nhận tham số sau từ công tơ: − Mã nhận dạng nhà sản xuất công tơ; − Tham số P0: tham số đầu vào thuật toán thiết lập bảo mật; − Số Serial number, Outstation number công tơ; o Các khó khăn vướng mắc: Tuy nhiên, chưa thể vượt qua bước bảo mật (xác nhận mật khẩu) để tiến đến bước đọc số, liệu lưu cơng tơ Các vướng mắc, khó khăn sau: − Khơng có thơng tin, tài liệu hướng dẫn, mơ tả về: • Cách thức truy nhập vào cơng tơ; • Cấu trúc, cú pháp câu lệnh để trao đổi máy tính với cơng tơ; • Các vùng nhớ lưu trữ liệu, trường liệu, mã hóa liệu, … c Cơng tơ Genius: Hiện chưa có trang thiết bị cần thiết (cơng tơ, module truyền thông, phần mềm đọc số liệu nhà sản xuất) nên EVN.IT chưa thể tiến hành nghiên cứu đọc thử số liệu Mua sử dụng phần mềm a Sử dụng OPC Server (OLE for Process Control): Hiện có số hãng phần mềm cung cấp gói phần mềm OPC Server cho phép tạo kết nối với số chủng loại công tơ định để truy xuất liệu Về nguyên lý, hãng cung cấp OPC phải làm việc với hãng sản xuất cơng tơ để sử dụng giao thức công tơ (protocol) số định dạng/cách thức định (ví dụ file thư viện dll) để tạo kết nối với công tơ Từ truy xuất liệu lưu trữ công tơ, chuyển sang định dạng OPC chuẩn hóa cơng bố rộng rãi cho phép OPC Client thơng dụng (ví dụ MS Excel, phần mềm HMI, SCADA có hỗ trợ OPC) khai thác liệu Mơ hình kết nối khai thác số liệu sau: o Ưu điểm: − Là công cụ trung gian tạo kết nối với công tơ để truy xuất liệu Các nhà phát triển phần mềm tùy ý xây dựng ứng dụng xử lý liệu phía để đáp ứng nhu cầu sử dụng mình, khơng thiết phải mua phần mềm xử lý số liệu chuyên nghiệp đắt tiền không sử dụng hết chức o Nhược điểm: − Mỗi gói sản phẩm OPC hỗ trợ kết nối với số chủng loại công tơ định Khi muốn đọc loại công tơ mới, hãng cung cấp OPC phải mua quyền sử dụng giao thức cơng tơ để đưa vào sử dụng phần mềm Ví dụ gói phần mềm Power Smart OPC hãng NC Automation Engenering CC: Là gói phần mềm OPC server data logger cho giám sát liên tục (live monitoring) đọc số công tơ tự động từ xa Các đặc điểm sau: Sử dụng protocol chủng loại công tơ dạng file thư viện liên kết động dll tải vào thư mục cài đặt hệ thống; Hỗ trợ đọc loại liệu: Dữ liệu tức thời (demands currents, voltages, power), liệu toán (Monthly kWh, kVarh, maximum demands), thông số kỹ thuật (meter status, clock), load profile (half hourly kWh, kVarh); Cung cấp giao diện OPC chuẩn để OPC Client thông dụng (MS Excel, HMI/MMI, SCADA, …) kết nối để khai thác liệu; Hỗ trợ phương thức truyền thông: RS485/Ethernet network, (GSM)/ landline modem; Hỗ trợ đọc chủng loại công tơ sau: Strike Enermax E3 and Enermax+ Elster A1700 (Vision), A140, A220 and Alpha A2500 Landis & Gyr ZMD400 Alstom Iskra Netelek DM200 and Superkon b Mua thư viện (DLL) nhà cung cấp công tơ: (Nhờ Đức Anh/anh Dương viết) Các kiến nghị, đề xuất với EVN Qua thời gian nghiên cứu nguyên lý cấu tạo công tơ số hãng phổ dụng sử dụng nhiều EVN, nguyên lý hoạt động hệ thống đọc số liệu công tơ, trình kết nối để đọc thử, EVN.IT xin kiến nghị với Tập đoàn số vấn đề sau để làm sở xây dựng hệ thống đọc số công tơ điện tử dùng chung cho Tập đoàn đơn vị: Quy định chuyển giao công nghệ mua sắm công tơ: Là qui định yêu cầu nhà thầu/nhà sản xuất công tơ chuyển giao công nghệ/hướng dẫn/bản quyền làm sở để người sử dụng phát triển ứng dụng kết nối khai thác liệu trình mua sắm cơng tơ Cụ thể cần bao gồm nội dung sau: − Thông tin mô tả cấu trúc cấu tạo phần cứng, − Giao thức (protocol) cách thức sử dụng giao thức để kết nối truy xuất liệu công tơ; − Quy định quyền phần mềm (cả EVN đối tác bán công tơ): Là qui định cho phép triển khai sử dụng rộng rãi phần mềm module tự xây dựng hãng sản xuất công tơ chuyển giao; Các quy định hợp chuẩn EVN Quy định tiêu chuẩn kỹ thuật Có hai cách làm để tiêu chuẩn hóa giao thức công tơ thiết bị khác: (1): Yêu cầu nhà sản xuất tuân thủ tiêu chuẩn giao thức mở, IEC62056 hay DLMS (2): Hợp tác để chuyển đổi giao thức để phần mềm EVN đọc Với cách làm nhà sản xuất công tơ cần cung cấp cho EVN hàm API để đọc chuyển đổi số liệu vào phần mềm EVN Như tránh cho hãng phải thay đổi thiết kế tham gia thị trường Việt nam Như giải pháp gồm phần: − Phần mềm đọc công tơ (3rd party) − Phần chương trình nhà sản xuất (APIs), file dll cho phép 3rd party gọi để đọc liệu công tơ, kiểm tra security cung cấp liệu theo định dạng thống Quy định tiêu chuẩn truyền thông Tạo chế hỗ trợ EVN.IT xây dựng phần mềm đọc số CT dùng chung: − Tạo chế để EVN.IT tham gia sâu rộng vào cơng việc liên quan đến công tơ đo đếm hệ thống thu thập số liệu đo đếm EVN đơn vị EVN, ví dụ như: Tham gia hoạt động nghiên cứu, chuyển giao công nghệ; Tham gia công tác xây dựng tiêu chuẩn/yêu cầu kỹ thuật cấp ngành; Tham gia phần vào công tác đấu thầu, mua sắm; … − Hỗ trợ kinh phí để EVN.IT đầu tư trang thiết bị phục vụ nghiên cứu, thử nghiệm phát triển phần mềm Ngồi cịn cho phép EVN.IT sử dụng số sở hạ tầng, thiết bị sẵn có EVN (ví dụ loại cơng tơ, thiết bị kết nối, …) phục vụ công tác nghiên cứu, thử nghiệm ... cơng tơ, q trình kết nối để đọc thử, EVN.IT xin kiến nghị với Tập đoàn số vấn đề sau để làm sở xây dựng hệ thống đọc số công tơ điện tử dùng chung cho Tập đoàn đơn vị: Quy định chuyển giao công. .. cấp công tơ: (Nhờ Đức Anh/anh Dương viết) Các kiến nghị, đề xuất với EVN Qua thời gian nghiên cứu nguyên lý cấu tạo công tơ số hãng phổ dụng sử dụng nhiều EVN, nguyên lý hoạt động hệ thống đọc số. .. lệnh thực chế độ lập trình cơng tơ (8) OBIS: Hệ thống mã nhận dạng thành phần liệu giao tiếp với công tơ a Công tơ Landys & Gyr: o Kết quả: Thực kết nối công tơ với máy tính qua cổng RS232 Dùng