Nghiên cứu thiết kế và sản xuất thử nghiệm thành công “thiết bị chỉ thị và cảnh báo sự cố trên lưới điện trung áp”

Công tác quản lý kỹ thuật là một trong nhiều khâu trong hoạt động sản xuất kinh doanh (SXKD) của KHPC. Việc quản lý khối lượng lớn đường dây trung áp trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa là công tác khó khăn nhất và tiêu tốn nhiều nhân lực.

PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 431 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM THÀNH CÔNG “THIẾT BỊ CHỈ THỊ VÀ CẢNH BÁO SỰ CỐ TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP” Nguyễn Thanh Lâm Công ty cổ phần Điện lực Khánh Hịa (KHPC) Tóm tắt: Cơng tác quản lý kỹ thuật nhiều khâu hoạt động sản xuất kinh doanh (SXKD) KHPC Việc quản lý khối lượng lớn đường dây trung áp địa bàn tỉnh Khánh Hịa cơng tác khó khăn tiêu tốn nhiều nhân lực Từ trước đến nay, có cố xảy lưới trung thế, khâu phát điểm xảy cố lưới phải thực thủ công, nghĩa tập hợp nhiều nhân lực đến trường tìm cách ly điểm cố khỏi hệ thống nhanh nhằm rút ngắn thời gian cắt điện hộ tiêu thụ Từ năm 2008, KHPC ứng dụng thiết bị thị cố kiểu Flite 11xSA hãng Schneider để lắp đặt phục vụ cho hoạt động tìm điểm cố lưới trung Tuy nhiên, qua thực tế triển khai thiết bị Flite 11xSA cảnh báo đèn chỗ nên việc tìm kiếm phải dựa vào đèn nên thời gian kéo dài Bên cạnh đó, giá thành thiết bị cao, nên khả triển khai tồn hệ thống lưới điện Cơng ty quản lý hạn chế Xuất phát từ thực tế KHPC thành lập nhóm nghiên cứu sản xuất thử nghiệm “Thiết bị thị cảnh báo cố lưới điện trung áp” với yêu cầu sản phẩm làm phải ứng dụng thực tế lưới điện trung với mục đích: Phát gửi cảnh báo cố đến cá nhân đơn vị liên quan thời gian sớm theo hướng tự động hóa nhằm cách ly điểm cố khỏi hệ thống nhanh nhất, rút ngắn thời gian điện khách hàng sử dụng điện; Đáp ứng tiêu nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng GIỚI THIỆU Theo Quyết định số 717/QĐEVN ngày 28 tháng năm 2014 Tập đoàn Điện lực Việt Nam việc Ban hành Quy định thống kê, báo cáo cố độ tin cậy lưới điện Theo đó, tiêu việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng tiêu chí quan trọng Tập đoàn Điện lực Việt Nam quy định Tổng Công ty Điện lực Điện lực trực thuộc khơng nâng cao hài lịng khách hàng ngành điện, mà mang lại lợi nhuận cho hoạt động SXKD đơn vị Theo thống kê cố xảy lưới điện trung áp thuộc địa bàn KHPC quản lý vận hành (QLVH) nhận thấy số lần cố xảy lưới điện trung áp cao, đường dây qua nhiều địa bàn đồi núi nhiều cối, động vật hoang dã, giông sét,… Nếu không phát xử lý sớm điểm cố dẫn đến điện 432 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 kéo dài tái diễn tình trạng cố thống qua nhiều lần gây hư hỏng thiết bị dẫn đến cố vĩnh cửu làm gián đoạn cung cấp điện cho khách hàng, ảnh hưởng đến hoạt động SXKD bán điện độ tin cậy cung cấp điện Chính lý từ năm 2008, KHPC ứng dụng thiết bị thị cố kiểu Flite 11xSA hãng Schneider để lắp đặt phục vụ cho hoạt động tìm điểm cố lưới trung áp Bước đầu, thiết bị phát huy hiệu quả, xác định nhanh điểm cố Qua đó, giảm nhanh thời gian cắt điện cố xảy Tuy nhiên, qua thực tế triển khai thiết bị Flite 11xSA phát sinh số nhược điểm dẫn đến linh hoạt tùy chọn báo tuyền tín hiệu thấp thiết bị cảnh báo đèn chỗ nên việc tìm kiếm phải dựa vào đèn thời gian kéo dài Bên cạnh đó, giá thành thiết bị cao, nên khả triển khai tồn hệ thống lưới điện Cơng ty quản lý hạn chế MỤC TIÊU CỦA DỰ ÁN Trước thực trạng trên, KHPC thành lập nhóm nghiên cứu nhằm hạn chế thực trạng trên, nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm thành công thiết bị báo cố lưới điện trung áp với nhiều tính ưu việt phù hợp với mục đích quản lý đơn vị, sở tiến hành sản xuất thử nghiệm (SXTN) để lắp đặt vận hành lưới điện Khánh Hịa Việc chế tạo thành cơng thiết bị giúp sớm phát gửi cảnh báo cố đến cá nhân đơn vị liên quan thời gian sớm theo hướng tự động hóa (bằng cách gửi tin nhắn cảnh báo thông tin cố hiển thị trực quan hình máy tính HMI) nhằm cách ly điểm cố khỏi hệ thống nhanh nhất, rút ngắn thời gian điện khách hàng sử dụng điện, đáp ứng tiêu ngày cao nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng Sản phẩm làm có tính kỹ thuật tương đương ưu việt sản phẩm sản xuất trước thị trường, phù hợp với mục đích quản lý đơn vị Ngồi việc chế tạo thành cơng thiết bị giúp cho Công ty làm chủ công nghệ, phần mềm, giá thành sản phẩm rẻ thiết bị ngoại nhập Mục tiêu cụ thể:  Chế tạo thiết bị thị cảnh báo cố lưới điện trung áp, với yêu cầu cảm biến cố dòng điện; cảnh báo thiết bị cảnh báo từ xa; cho phép cài đặt thay đổi thông số dòng thời gian; phù hợp với thông số kỹ thuật chế độ vận hành lưới điện trung áp nay; linh kiện điện tử vật liệu có sẵn thị trường nước Phần mềm thiết bị KHPC tự nghiên cứu thiết kế lập trình  Sản phẩm ứng dụng cho hệ thống lưới trung áp KHPC quản lý với số tính kỹ thuật ưu việt, mức chi phí đầu tư hợp lý, đồng thời phù hợp với thông số kỹ thuật chế độ vận hành lưới điện PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 433  Trên sở kết SXTN đạt tiến hành sản xuất với số lượng lớn cung cấp cho KHPC mà cịn cung cấp cho Điện lực khác (dưới dạng thương mại) với chất lượng sản phẩm đảm bảo, chủ động sản xuất, bảo hành giá cạnh tranh LỢI ÍCH KINH TẾ VÀ KHẢ NĂNG CẠNH TRANH CỦA SẢN PHẨM TRÊN THỊ TRƯỜNG Chi phí sản xuất thấp chủ động tự nghiên cứu, thiết kế phần mềm, phần cứng sử dụng nguồn nhân lực sẵn có nên giá thành thấp so với thiết bị ngoại nhập Vì vậy, khả triển khai toàn hệ thống khả thi cung cấp thị trường Điện lực toàn EVN Thiết bị giúp phát sớm cố từ có giải pháp phương án xử lý nhanh nhất, hạn chế thời gian điện cho khách hàng khách hàng thuộc khu vực quân sự, an ninh quốc phòng khách hàng có cơng suất tiêu thụ lớn Từ nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm tổn thất điện điện kéo dài gây TÁC ĐỘNG CỦA KẾT QUẢ DỰ ÁN ĐẾN KINH TẾ  XÃ HỘI, AN NINH, QUỐC PHÒNG Trước nhu cầu đòi hỏi ngày cao xã hội độ tin cậy cung cấp điện, phát triển nhanh khối lượng đường dây quản lý tính đa dạng, phức tạp nhiều loại địa hình lưới điện trung áp phục vụ cho nhu cầu phát triển xã hội dân sinh Cùng với phát triển mạnh khoa học kỹ thuật giới nước, việc ứng dụng phần mềm tin học công tác QLVH lưới điện triển khai, công tác QLVH, sửa chữa lưới điện phát triển theo hướng tự động hóa, lao động giản đơn tốn nhiều sức lao động thay dần công cụ công nghệ tiên tiến hơn, nâng cao suất lao động… nên để xác định xác vị trí đường dây bị cố cảnh báo sớm thời điểm xảy cố yêu cầu đặt người QLVH lưới điện Với thiết bị thị cố có tính tương đương phải nhập ngoại nên có giá thành cao, thời gian triển khai thủ tục mua sắm kéo dài, trình sử dụng xảy hư hỏng sửa chữa, khắc phục nên gây tốn kém, lãng phí Để giải vấn đề cần nghiên cứu sản xuất thiết bị thị, cảnh báo cố lưới điện trung áp vật liệu có sẵn thị trường nước, kết hợp với mạng viễn thông công cộng mặt lưới điện đồ số có (bản đồ lưới điện định vị GPS)… thiết bị thị cảnh báo cố lưới điện sau sản xuất có giá thành thấp thiết bị nhập ngoại, làm chủ công nghệ chế tạo để sản 434 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 xuất đại trà phục vụ cho nhu cầu lưới điện KHPC quản lý trước mắt hướng tới tham gia cung cấp cho đơn vị điện lực nước NĂNG LỰC THỰC HIỆN DỰ ÁN Các cán quản lý, cán kỹ thuật, công nhân thuộc KHPC trực tiếp tham gia nghiên cứu, chế tạo người có trình độ, trách nhiệm, có lực chun mơn kinh nghiệm quản lý, tổ chức triển khai dự án lĩnh vực sản xuất điện, đặc biệt dự án liên quan đến cơng tác thí nghiệm, sửa chữa, chế tạo thiết bị điện Cơ sở vật chất, trang thiết bị phương tiện đồ nghề đáp ứng yêu cầu Dự án KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG, CHUYỂN GIAO, NHÂN RỘNG KẾT QUẢ CỦA DỰ ÁN Từ kết Dự án, triển khai ứng dụng sản phẩm toàn hệ thống KHPC quản lý có hướng tới Điện lực EVN Vì vậy, KHPC tổ chức sản xuất với quy mô dự kiến khoảng 1000 chiếc/năm sau hoàn thành dự án SXTN Để đáp ứng quy mô sản xuất Công ty tiến hành thành lập xưởng sản xuất Xí nghiệp Cơ điện Thí nghiệm (số 07 B  đường Trường Sơn – Phường Vĩnh Nguyên – TP Nha Trang – Tỉnh Khánh Hòa) với trang thiết bị phụ trợ như: máy quấn dây tự động, máy hàn chì, máy tạo dịng cố, máy móc thử nghiệm,… MƠ TẢ CƠNG NGHỆ, SƠ ĐỒ HOẶC QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ ĐỂ TRIỂN KHAI TRONG DỰ ÁN Dự án SXTN thiết bị thị cố lưới điện trung áp kế thừa từ Đề tài nghiên cứu cấp sở Hội đồng KHCN KHPC nghiệm thu vào tháng 12/2015 Đề cương dự án Hội đồng KHCN Sở KHCN tỉnh Khánh Hịa thơng qua vào tháng 3/2017 7.1 Cấu tạo thiết bị a) Sơ đồ nguyên lý Khi xảy cố, thiết bị thị cố lắp đặt lưới điện trung áp ghi nhận báo tin nhắn SMS thông qua modul SMS Modem GSM Server nhận tin nhắn, phân tích cú pháp tin nhắn thơng báo cho phân hệ Client để hiển thị đồ số PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 435 Hình 5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị thị cảnh báo cố sơ đồ số b) Sơ đồ khối thiết bị thị cố KHỐI CẢM BIẾN DÒNG ĐIỆN (KHỐI CẢM ỨNG) KHỐI ADC (Analog/Digital Convert) KHỐI NGUỒN KHỐI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM KHỐI CÀI ĐẶT TRỊ SỐ BẰNG DIP  SWITCH KHỐI KÍCH HOẠT CẢNH BÁO Hình 6: Sơ đồ khối thiết bị thị cảnh báo cố lưới điện trung áp 436 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 c) Thơng số kỹ thuật Bảng 3: Thông số kỹ thuật thiết bị thị cảnh báo cố Hình dáng bên ngoài:  Thiết bị thị cảnh báo cố lưới điện trung áp, kiểu: FDS (Fault Display System)  Điện áp vận hành: đến 50 kV  Tần số hoạt động: 50 Hz  Cấp xác dịng điện: ≤ 10% (In)  Nhiệt độ hoạt động: đến + 55 °C  Kích thước (HxWxD): (175 x 110 x 105) mm  Trọng lượng: 0.8 kg  Tuổi thọ pin: 05 năm vận hành  Dải dòng điện làm việc (In): 100/200/400/600A (tùy chọn, t = 50; 100; 300; 500 ms) 1000/1200/1500 A (tùy chọn, t = 40 ms) Chức modul:  Khối cảm biến dịng điện: gồm cuộn dây có lõi sắt từ theo dạng mạch từ tĩnh (Hình 3) Kết cấu lõi sắt từ cuộn dây tính tốn để nhận điện từ trường đường dây trung áp mang điện cảm ứng vào cuộn dây với dung lượng đủ lớn để nhận biết thay đổi dòng điện đường dây đảm bảo đủ kích hoạt vi mạch thuật tốn logic thiết bị thị cố Hình 7: Khối cảm biến dòng điện PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 437  Khối ADC (Analog/Digital Convert): Khối chuyển đổi tín hiệu tương tự sang kỹ thuật số có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu từ khối cảm ứng đưa vào khối xử lý trung tâm Khối cần làm việc có độ tin cậy cao để chuyển thơng tin xác khối xử lý trung tâm làm việc  Khối điều khiển trung tâm: điều khiển vi điều khiển dòng AVR hãng Atmel (Hoa Kỳ) sản xuất theo công nghệ (công nghệ RISC) Trên thị trường nay, dịng vi điều khiển tích hợp cao thuộc họ bit theo công nghệ với chức cần thiết ứng dụng cụ thể như: độ ổn định cao, khả tích hợp đa dạng, mềm dẻo tiện lợi lập trình, giao diện SPI đồng bộ, đường dẫn vào/ra (I/O) lập trình được, giao tiếp I2C, biến đổi ADC 10 bit, kênh băm xung PWM, định thời Watchdog, 03 timer/Counter bit, 01 Timer/Counter 16 bit, 01 so sánh analog, nhớ EFPROM… đặc biệt dòng AVR tiết kiệm nguồn nuôi, thể qua 03 chế độ tiết kiệm nguồn nuôi sau: + Chế độ Power Down: lưu giữ nội dung ghi, ngừng hoạt động dao động, vơ hiệu hóa chức khác vi điều khiển đến có kích hoạt từ bên + Chế độ Powersave: thời gian khơng đồng hoạt động, cho phép trì sở thời gian chương trình, thành phần lại vi điều khiển đưa chế độ ngủ (sleep mode) + Chế độ Standby: Bộ dao động hoạt động, toàn thành phần khác vi điều khiển đưa chế độ ngủ Điều giúp vi điều khiển nhanh chóng khởi động trở lại với mức tiêu thụ điện cực thấp  Khối cài đặt trị số Dipswitch: nhằm cài đặt giá trị dòng điện cố, giá trị thời gian cần thiết để kích hoạt module chức thiết bị thị Thông qua linh kiện điện tử khóa chuyển đổi (ON/OFF), khối thiết kế đơn giản, giúp cho người sử dụng dễ nắm bắt cách thức cài đặt, dễ sử dụng, giá trị cài đặt phải phù hợp phối hợp với tính thiết bị lắp đặt lưới điện giá trị dòng điện cố lưới điện trung áp gây  Khối kích hoạt cảnh báo: thiết kế với hai hình thức cảnh báo độc lập với + Cảnh báo thiết bị: tín hiệu cảnh báo sử dụng thông qua việc nhấp nháy đèn LED (Light Emitting Diode) gắn thiết bị thị, giúp cho người quan sát thấy có tín hiệu cố Việc sử dụng đèn LED giải phát nhằm tiết kiệm nguồn nuôi với hiệu suất cao nhất, giúp cho thiết bị thị làm việc thời gian dài (03 ÷ 05 năm) 438 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 + Cảnh báo Phịng QLVH lưới điện: tín hiệu cảnh báo cố kích hoạt module truyền thơng GSM (Remote alarm), thông qua mạng viễn thông công cộng Phịng QLVH lưới điện nhận tín hiệu cảnh báo tức thời sơ đồ mặt lưới điện QLVH tin nhắn  Khối nguồn: + Pin Lithium SAFT LSH20 3.6 V có dung lượng đủ lớn để trì thời gian làm việc thiết bị thị cố đường dây thời gian dài (03 ÷ 05 năm) + Dịng điện làm việc đủ lớn để khởi động trì chế độ làm việc theo lập trình cài đặt cho thiết bị thị cố + Do thiết bị thị cố lắp đường dây trung áp truyền tải điện năng, nên nguồn nuôi thiết bị thị làm việc môi trường khắc nghiệt nhất, chịu toàn tác động thay đổi thời tiết, khí hậu yếu tố khác Xuất phát từ yếu tố trên, với tính ưu việt độ bền cao, trọng lượng nhẹ, có mật độ lượng cao khả cung cấp lượng dài hơn, pin lithium nguồn ni tối ưu đáp ứng thời điểm Hình 8: Bo mạch điều khiển thiết bị thị cố Hình 9: Pin lithium PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 439 d) Cách thức cài đặt thông số Switch I Switch II Hình 10: Vị trí Switch I Switch II  Cài đặt giá trị dòng điện cố: 100 A – 200 A – 400 A – 600 A (tùy chọn) Bảng Cài đặt vị trí Switch I Dòng cài đặt Off Off Off On 100 A Off Off On Off 200 A Off On Off Off 400 A On Off Off Off 600 A  440 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017  Cài đặt thời gian ghi nhận dòng cố: 50; 100; 200; 500 ms (tùy chọn) Bảng Cài đặt vị trí Switch II Thời gian ghi nhận dịng cố Off Off 50 ms Off On 100 ms On Off 300 ms On On 500 ms  Cài đặt thời gian nhấp nháy đèn: 01; 02; 03; 04 (tùy chọn) Bảng Cài đặt vị trí Switch II Thời gian nhấp nháy đèn Off Off 01 Off On 02 On Off 03 On On 04 Cài đặt vị trí Switch II Dịng cắt nhanh (F50) (t = ÷ 40 ms) Off Off OFF (F50) Off On 1000 A On Off 1200 A On On 1500 A e) Các chức  Chức tự giải trừ tín hiệu (reset) sau phục hồi phụ tải mức cài đặt tối thiểu: Khi có tín hiệu cố, đèn cảnh báo nhấp nháy theo giá trị thời gian cài đặt nhấp nháy đèn, hết thời gian đèn cảnh báo tự động tắt Nếu chưa hết thời gian nhấp nháy đèn mà lưới điện khơi phục lại với mức dịng điện tải > 17 A đèn cảnh báo tự động tắt sau 01 phút  Chức trì thời gian nhấp nháy đèn cảnh báo cố lâu dài: Khi có tín hiệu cố đèn cảnh báo nhấp nháy với thời gian cài đặt (ví dụ h) Sau thời gian (ví dụ h) Đơn vị QLVH xác định nguyên nhân, xử lý xong tiến hành PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 441 khôi phục lại lưới điện Nếu đường dây cịn cố thời gian nhấp nháy đèn cảnh báo tính từ thời điểm bắt đầu đóng điện lại (sẽ tiếp tục nhấp nháy h)  Chức truyền tín hiệu cảnh báo từ xa qua sóng SMS Ngồi ra, thiết bị cịn có số tính khác tự khởi động sau cấp nguồn (self test) chống nhiễu điện áp cao, tần số 50 Hz,… f) Vỏ kết cấu khí thiết bị thị cố Cùng với việc nguyên cứu, chế tạo thử nghiệm phần thiết bị thị cố mạch điện, phần vỏ hộp chế tạo để bao che, định vị modul, hình thức thể hiện… kết cấu khí móc đường dây đáp ứng tính thiết bị, yêu cầu môi trường làm việc Thân vỏ hộp thiết bị thị chế tạo chất liệu nhựa ABS Đây loại nhựa cầu nối nhựa thương mại nhựa kỹ thuật tạo nên từ 03 loại monomer: acrylonitrile, butadiene Styrene Vật liệu nhựa ABS có tính cứng rắn khơng giịn, cân tốt độ bền kéo, va đập, độ cứng bề mặt, độ rắn tổng thể kết cấu, độ chịu nhiệt (khoảng 80 oC), đặc tính cách điện, giá thành tương đối rẻ so với loại nhựa kỹ thuật khác Nắp hộp chế tạo nhựa PC (Polycarbonate) suốt Đây loại nhựa kỹ thuật có tính ổn định dẻo dai, chịu nhiệt độ cao (khoảng 100 oC) Nhựa PC có tính chất phản xạ, khơng hấp thụ tia cực tím nên sản phẩm không bị mờ, đục chịu tác động trực tiếp ánh sáng mặt trời treo lưới điện Móc chốt lị xo chế tạo từ nhựa PA (Polyamide) Đây loại nhựa có tính chất dẻo, chịu lực va đập tốt, bị ăn mịn chịu va đập Nhựa PA có khả làm việc tốt mơi trường nóng lạnh mà bảo đảm tính học, khơng hư hỏng Khi thiết kế, cụm vỏ hộp thiết bị thị cố tính tốn cách ly hồn tồn với mơi trường bên ngồi Theo đánh giá phận thiết kế, cấp độ bảo vệ cụm vỏ hộp thiết bị thị đối chiếu với tiêu chuẩn IEC 60529 dùng để phân loại xếp hạng mức độ bảo vệ lớp vỏ bảo vệ tủ điện Ủy ban Kỹ thuật điện Quốc tế ban hành đạt cấp bảo vệ IP54 Nghĩa mức độ chống bụi nằm mức: Khơng bảo vệ hồn tồn khỏi thâm nhập bụi, khơng bị thâm nhập với số lượng đủ lớn để ảnh hưởng đến hoạt động bình thường thiết bị, bảo vệ hoàn toàn khỏi tiếp xúc; mức độ bảo vệ chống nước nằm mức: Nước tạt vào vỏ bọc từ hướng khơng có tác động nguy hiểm g) Khối modul SMS truyền tín hiệu (Remote alarm)  Khi có tín hiệu báo hiệu từ khối cảm biến, khối nguồn bật để cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển modem GSM Nếu tín hiệu báo hiệu kéo dài 0.5 s 442 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 cho nhiễu, modul tự động tắt nguồn nuôi để tiết kiệm lượng Nếu tín hiệu báo hiệu kéo dài (trên 0.5 s), modem GSM khởi động, vi điều khiển lấy thông tin modem (số IMEI), thông số điện áp Pin ni trạng thái tín hiệu điều khiển lúc để gửi server thơng qua SMS TCP (tùy chọn) Hình 11: Modul SMS truyền tín hiệu (Remote alarm)  Thời gian từ lúc nhận tín hiệu kích hoạt tín hiệu modul gửi server khoảng 12 s 30 s  Số điện thoại mã trạm thiết bị thay đổi phần mềm máy tính  Server cập nhật trạng thái cảnh báo thiết bị web có tín hiệu gửi gửi tin nhắn báo hiệu đến số điện thoại người quản lý (đã cài đặt sẵn) Chức khối:  Khối modem GSM: có nhiệm vụ cầu nối trao đổi thông tin (qua SMS, TCP…) vi điều khiển với server Sử dụng tần số GSM: 900/1800 MHz  Khối nguồn: bao gồm pin ni mạch đóng mở nguồn, có tín hiệu kích hoạt, khối cấp nguồn cho vi điều khiển hoạt động trao quyền điều khiển nguồn cho vi điều khiển PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 443  Khối vi điều khiển: có chức giao tiếp với modem GSM, điều khiển nguồn đóng, ngắt giao tiếp với máy tính người dùng cần cấu hình  Server: sử dụng giao thức SMS, server mở cổng Serial port từ USB 3G để tiếp nhận tín hiệu từ thiết bị thị cố gửi đến 7.2 Phần mềm giám sát, cảnh báo hiển thị cố HMI  Mục tiêu yêu cầu hệ thống phần mềm:  Thu thập thông tin, tín hiệu từ thiết bị thị cảnh báo cố thông qua modem GSM SMS  Phân tích, đánh giá liệu thu thập dự báo khu vực bị cố  Thể đồ số sơ đồ lưới điện từ liệu PMIS hiển thị tuyến dự báo cố  Nhắn tin thông báo cố cho Đơn vị quản lý vận hành lưới điện  Báo cáo thống kê cố  Mô tả phần mềm: Hệ thống phần mềm giám sát cố lưới điện bao gồm 02 phân hệ hoạt động theo mơ hình Client/Server: Thiết bị thị cảnh báo cố lắp đặt lưới cảm biến cố, có cố thiết bị thị cảnh báo cố báo tin nhắn SMS thông qua modul SMS Modem GSM Server nhận tin nhắn phân tích cú pháp tin nhắn thông báo cho phân hệ Client để hiển thị đồ số (Hình 1)  PHÂN HỆ TRÊN SERVER  Phân hệ Server: cài đặt máy chủ (địa IP tĩnh) để thu nhận tín hiệu truyền từ thiết bị sau phân tích, xử lý, đóng gói gửi tới người sử dụng để hiển thị cảnh báo  Mô tả chức năng: Phân hệ hoạt động liên tục thường xuyên để lắng nghe chờ tín hiệu tin nhắn từ modul SMS thiết bị thị cảnh báo cố lắp lưới Khi có cố modul SMS gửi tin nhắn modem GSM SMS Phần mềm đọc nội dụng tin nhắn, sau phân tích nội dung theo cú pháp xác định vị trí dự báo khu vực bị cố Phân hệ dùng công nghệ đa nhiệm, luồng đảm nhiệm nhiệm vụ độc lập hoạt động song song Có tất 03 luồng đảm nhiệm 03 công việc khác lúc sau: 444 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017  Điều khiển thiết bị Modem GSM/SMS Hình 12: Điều khiển thiết bị modem GSM/SMS để nhận gửi SMS Chức hoạt động liên tục để sẵn sàng tiếp nhận tin nhắn modul SMS từ thiết bị thị cảnh báo cố Dùng tập lệnh AT Commands (Modem GSM) để điều khiển thiết bị Modem GSM (tần số GSM: 900/1800 MHz) thông qua cổng COM để nhận gửi tin nhắn  Phân tích cú pháp tin nhắn Tin nhắn nhận phân tích, đánh giá Giao thức tin nhắn SMS: MA_TRAM[25]#IMEI[15]#STATUS[1]#VOLTAGE[4]#CSQ[4]#FW[8] Trong đó: MA_TRAM: tên điểm đo, tối đa 25 ký tự IMEI: số IMEI modem, cố định 15 ký tự STATUS: trạng thái cảm biến lúc gửi tin nhắn, ký tự VOLTAGE: điện áp Pin, ký tự CSQ: chất lượng sóng, ký tự FW: phiên firmware, tối đa ký tự Ví dụ: PC KHANH HOA 1#356495042254641#0#3,53#30,9#FW 1.0 => điện áp 3.53 V, chất lượng sóng 30,9, IMEI 356495042254641 Kết phân tích lưu vào sở liệu (Quản trị có sở liệu SQL Server 2008 R2) để phân tích báo cáo PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 445 Hình 13: Phân tích nội dung tin nhắn  Quản lý giao tiếp với Client Chức quản lý tất kết nối Client kết nối phân hệ Server để tiếp nhận thông tin cố có cố phát sinh Hai phân hệ giao tiếp với giao thức TCP Socket Sau phân tích nội dung tin nhắn, hệ thống gửi gói tin thơng báo cho tất Client kết nối với hệ thống để thông báo vị trí tình trạng cố Đồng thời nhắn tin nhắn SMS cho đối tượng quản lý vận hành liên quan để thông báo cố tin nhắn điện thoại Hình 14: Quản lý danh sách kết nối Client 446 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017  PHÂN HỆ TRÊN CLIENT  Phân hệ Client: cài máy trạm có kết nối với máy chủ Phần mềm Client thực chức quản lý, hiển thị thông tin cảnh báo đồ số chức báo cáo, thống kê  Mô tả chức năng: Chức phân hệ dùng để khai báo thông số giao tiếp với người sử dụng chương trình, gồm chức sau:  Khai báo thông số hệ thống Chức cho phép khai báo thông số để chương trình vận hành theo ý muốn người sử dụng, như: thơng số người dùng, khai báo vị trí lắp đặt thiết bị thị cảnh báo, khai báo số điện thoại người nhận tin nhắn cố…  Khai báo người dùng (Hình 15): Người dùng nhập thơng tin số điện thoại chọn chức nhận tin nhắn Khi có cố hệ thống tin nhắn cho số điện thoại đăng ký Hình 15: Khai báo thông số người dùng người nhận tin nhắn PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 447  Khai báo điểm đặt thiết bị thị cảnh báo cố (Hình 16): chức cho phép người dùng khai báo vị trí lắp đặt thiết bị thị cảnh báo cố Một vị trí lắp tối đa 03 thiết bị thị cảnh báo cố tương ứng cho pha A, B, C Hình 16: Khai báo điểm lắp đặt thiết bị thị cảnh báo cố Vị trí lắp đặt tương ứng với cột điện liệu hệ thống PMIS Hệ thống lấy liệu trực tuyến từ sở liệu thông qua bảng liệu sau hệ thống phần mềm PMIS PMIS.dbo.A_ASSET: Bảng lưu vị trí cột điện, xuất tuyến PMIS.dbo.ZAG_LOCATION: Bảng lưu tạo độ cột  Hiển thị đồ Để hiển thị đồ số hệ thống phần mềm thực công đoạn:  Lấy đồ Google Map hiển thị làm đồ nền: Sử dụng hàm chức (API) Google Map để download đồ Có thể lấy trực tuyến hay lấy đồ lấy trực tuyến trước lưu vào nhớ đệm máy tính  Vẽ xuất tuyến sơ đồ sợi: truy cập liệu PMIS từ hai bảng: PMIS.dbo.A_ASSET PMIS.dbo.ZAG_LOCATION để lấy vị trí tọa độ Sau dùng hàm đồ họa để vẽ xuất tuyến để thể  Vẽ thiết bị thị cảnh báo cố tuyến cột khai báo tương ứng đồ từ liệu khai báo 448 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 Hình 17: Bản đồ hiển thị cố lưới điện  Phân tích dự báo cố Khi có cố xảy ra, phân hệ Server tiếp nhận tín hiệu tin nhắn từ đệm gắn lưới Sau phân tích tín hiệu đưa dự báo vị trí khu vực cố, vị trí khu vực dự báo thể đồ với tín hiệu màu đỏ Hình 18: Phân tích xử lý liệu để dự báo vị trí khu vực bị cố lưới điện PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 449  Báo cáo thống kê: Chức cung cấp loại báo cáo thống kê Bảng Thống kê báo cáo, thống kê tin nhắn: đến đi, lỗi, thống kê cố, vị trí lắp VịTrí_ Min VịTrí _Max TG_SuCo P.TG_ XuLy CapDien Ap Phân Đoạn 478E24/138 39 39 12/1/2015 13:23 12/7/2015 16:57 U22 C PQ0400 PĐ Từ 01 Đến 86 83 83 12/1/2015 13:28 12/7/2015 16:57 U22 B PQ0400 PĐ 479ENT Từ 61 Đến 130 63 63 12/1/2015 13:35 12/7/2015 16:57 U22 A PQ0400 Tuyến 374375F2A 105 105 12/1/2015 13:45 12/7/2015 16:57 U35 B PQ0400 PĐ 472E31/02 (KCN Đắc Lộc) 43 43 12/1/2015 13:49 12/8/2015 7:32 U22 A PQ0900 PĐ sau LBS 475/49 78 78 12/1/2015 13:59 12/7/2015 14:35 U22 C PQ0200 TT Tuyến FA ORGID 7.3 Các thử nghiệm sản phẩm Sản phẩm sau sản xuất Quatest thử nghiệm theo tiêu chuẩn IEEE 495:2007 “đạt yêu cầu” cấp giấy chứng nhận với tiêu cụ thể sau:  Thử nghiệm dòng điện tác động danh định (Trip current rating verification test)  Thử nghiệm giải trừ (Reset verification test)  Thử chu kỳ nhiệt (Temperature test)  Thử độ bám dính dây dẫn (Electric cord pullout test)  Thử va đập (Impact resistance test)  Thử chịu dòng ngắn hạn (Shorttime current test): 10 kA/0.17 s  Thử ảnh hưởng dòng điện từ dây dẫn gần kề (Effect of current from adjacent conductor)  Thử độ kín: IP54 450 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 7.4 So sánh chức sản phẩm với thiết bị Flite 11x SA Sản phẩm KHPC Flite 11x SA Khử nhiễu với điện áp cao, tần số 50 Hz X X Cho phép cài đặt xử lý ngưỡng giá trị dòng điện thời gian tác động X X Cho phép cài đặt thời gian trì đèn cảnh báo có cố X X Kiểm tra chế độ khởi động thiết bị thị cố (self test) X X Cảnh báo cố đèn chỗ X X Cảnh báo cố tin nhắn SMS/hiển thị đồ GIS (HMI) từ xa X  Tự giải trừ (reset) sau phục hồi phụ tải mức cài đặt tối thiểu X  Giám sát hoạt động phần mềm hiển thị cố FDS X  Tiếp nhận tín hiệu cố thông tin khác từ khối điều khiển X  Giám sát thời gian trễ tín hiệu qua sóng SMS X  Thu thập thơng tin, tín hiệu từ thiết bị thị cố thông qua modem GSM/SMS X  Phân tích, đánh giá liệu thu thập dự báo vị trí bị cố X  Thể đồ số sơ đồ lưới điện từ liệu PMIS hiển thị tuyến ĐZ dự báo cố X  Nhắn tin thông báo cố cho Lãnh đạo NV Đơn vị QLVH lưới điện (đã khai báo trước) X  Báo cáo thống kê cố X  Phần mềm dễ dàng nâng cấp, hiệu chỉnh cho phù hợp với đặc điểm, nhu cầu thực tế vận hành mong muốn X  Thời gian phát xử lý cố Ngắn Dài Giá thành sản xuất (xét đơn vị sản phẩm tính năng) Thấp Cao Chức thiết bị PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 451 KẾT LUẬN Lợi ích việc nghiên cứu chế tạo thành công sản phẩm:  Sản phẩm chế tạo đáp ứng tiêu nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng  Nâng cao hiệu QLVH suất lao động  Sản phẩm dự án có nhiều tính ưu việt sản phẩm sản xuất trước thị trường, phù hợp với mục đích quản lý đơn vị  KHPC làm chủ công nghệ, giá thành sản phẩm rẻ thiết bị ngoại nhập,  Tiềm thị trường tiêu thụ rộng lớn  Tận dụng nguồn nhân lực có KHPC, mở rộng đa dạng hóa ngành nghề, giải việc làm thu nhập cho người lao động  Do làm chủ công nghệ nên việc nâng cấp tính sản phẩm thực thuận lợi nhằm phù hợp với nhu cầu phát triển ngày cao công nghệ nhu cầu sử dụng khách hàng Ngoài thời gian tới, KHPC dự kiến phối hợp với Trung tâm sản xuất thiết bị điện tử Điện lực miền Trung Chi nhánh Tổng công ty Điện lực miền Trung (EMEC) để nâng cấp tính cho sản phẩm  ... chủ công nghệ, phần mềm, giá thành sản phẩm rẻ thiết bị ngoại nhập Mục tiêu cụ thể:  Chế tạo thiết bị thị cảnh báo cố lưới điện trung áp, với yêu cầu cảm biến cố dòng điện; cảnh báo thiết bị cảnh. .. vấn đề cần nghiên cứu sản xuất thiết bị thị, cảnh báo cố lưới điện trung áp vật liệu có sẵn thị trường nước, kết hợp với mạng viễn thông công cộng mặt lưới điện đồ số có (bản đồ lưới điện định... dùng khai báo vị trí lắp đặt thiết bị thị cảnh báo cố Một vị trí lắp tối đa 03 thiết bị thị cảnh báo cố tương ứng cho pha A, B, C Hình 16: Khai báo điểm lắp đặt thiết bị thị cảnh báo cố Vị trí