Rút ngắn quá trình từ nghiên cứu đến triển khai- 123docz.net

1. Các khái niệm

3.1.1. Rút ngắn quá trình từ nghiên cứu đến triển khai

Công tơ điện tử tích hợp module PLC do Tổng công ty Điện lực miền Nam thử hiện triển khai thí điểm do công ty VINASINO cung cấp, có mã hiệu VSE11, với 03 chủng loại là 5(20)A mã hiệu VSE11-5, 10(40)A mã hiệu VSE11-10, 20(80)A mã hiệu VSE11-20.

Công tơ sử dụng IC đo đếm thông minh, linh kiện chất lƣợng cao, màn hình LCD và kỹ thuật đo đếm hiện đại nhất, đƣợc sản xuất với công nghệ SMT, đáp ứng các tiêu chuẩn IEC hay tƣơng đƣơng (tiêu chuẩn IEC62052-11, IEC62053-21, EN 50065-1) và đƣợc phê duyệt mẫu tại Tổng cục đo lƣờng chất lƣợng.

Thông số kỹ thuật chung và tính năng

Model Loại Điện

áp Dòng điện Hằng số công tơ VSE11-5 1 pha 220V 5(20)A 3200 imp/kWh VSE11-10 10(40)A 1600 imp/kWh

VSE11-20 20(80)A 800 imp/kWh

Cấp chính xác: 1.0

Tần số: 50Hz ± 1Hz

Kích thƣớc: 200mm  112mm  71mm

Trọng lƣợng: 0.75kg

Khởi động: Trong điều kiện điện áp định mức, tần số định mức, hệ số công suất là 1, và khi dòng tải là 0.4% Ib (Cấp chính xác 1), công tơ có thể đo điện năng liên tục.

58 không phát xung đếm điện năng.

Sai số cơ bản: Dòng tải Hệ số công suất Sai số cơ bản (%) Cấp chính xác 1 0,05Ib~0,1Ib 1 ± 1,5 0,1Ib~Imax 1 ± 1,0 0,1Ib~0,2Ib 0,5L ± 1,5 0,8C 0,2Ib~Imax 0,5L ± 1,0 0,8C Thông số điện: Điện áp làm việc 0,7 Un ≤ U ≤1,2 Un Công suất tiêu thụ của mạch áp ≤ 1W và 5VA Công suất tiêu thụ của mạch

dòng ≤ 2VA

Điện áp Pin dự phòng 3,6VDC

Điều kiện môi trƣờng:

Nhiệt độ làm việc bình thƣờng -15OC ~ +55OC Khoảng nhiệt độ giới hạn làm

việc -25

C ~ +70OC Nhiệt độ lƣu giữ và vận chuyển -25OC ~ +80OC Độ ẩm để lƣu trữ và làm việc ≤ 95%

Thông số kỹ thuật truyền thông:

Phạm vi đo 0 ~ 99.999,9 kWh

Hiển thị LCD

Tốc độ baud giao tiếp 1.200bps

Khi công tơ làm việc thì điện áp và dòng điện đƣợc lấy mẫu riêng biệt. Dữ liệu đƣợc xử lý bằng một mạch tổ hợp đặc biệt để tính công suất, sau đó đƣợc gởi tới CPU để xử lý. Cuối cùng, CPU sẽ gửi dữ liệu đã xử lý để hiển thị, giao tiếp với các thiết bị đầu ra khác theo yêu cầu.

Nguyên tắc hoạt động của Công tơ điện tử - VSE11 nhƣ sơ đồ bên dƣới:

Hình 1: Sơ đồ khối công tơ điện xoay chiều 1 pha kiểu điện tử - VSE11.

1)Mô tả bên ngoài:

Hình 2: Hình dáng bên ngoài công tơ điện xoay chiều 1 pha kiểu điện tử – VSE11. (nguồn: Công ty CP Thiết Bị Điện VINASINO)

(nguồn: Công ty CP Thiết Bị Điện VINASINO)

* Lƣu ý:

- Khi cắt cầu dao tổng sau công tơ, công tơ vẫn có nguồn nên màn hình sẽ hiển thị lần lƣợt các thông số nhƣ đã nêu trên. Khi đó, giá trị dòng điện hiển thị là 0.00 A và chỉ số điện sẽ không tăng mà giữ nguyên giá trị (Đèn xung màu đỏ không chớp mà sáng liên tục).

61 chỉ số điện (kWh).

Ta có thể xem phần hiển thị tiếp theo bằng nút nhấn bên trong công tơ (mở nắp công tơ), không phải chờ sau 4 giây.

Thông số hiển thị trong trạng thái mất nguồn là chỉ số lũy tiến của công tơ (kWh).

Công tơ đƣợc niêm phong bằng chì sau khi đƣợc kiểm tra chất lƣợng của Chi cục đo lƣờng chất lƣợng tỉnh Cà Mau.

Công tơ đƣợc lắp đặt ở nơi thoáng gió và khô ráo, đƣợc cố định bằng 1 móc treo và 2 ốc. Vỏ đế dƣới đƣợc cố định trên một khối vật liệu chống cháy và chắc chắn để đảm bảo an toàn khi lắp đặt và sử dụng. Công tơ sẽ đƣợc lắp trong tủ bảo vệ ở những nơi có bụi bẩn hoặc những nơi có khả năng bị va đập, có hóa chất ăn mòn.

(nguồn: Công ty CP Thiết Bị Điện VINASINO)

Hình 3: Kích thước công tơ điện xoay chiều 1 pha kiểu điện tử - VSE11.

Công tơ đƣợc đấu dây theo đúng sơ đồ đấu dây. Các con ốc trong hộp đấu nối phải đƣợc vặn chặt để tránh xảy ra tình trạng cháy hoặc phát sinh nhiệt do tiếp xúc kém.

62 Sơ đồ cổng xung kiểm tra.

(nguồn: Công ty CP Thiết Bị Điện VINASINO)

Lắp đặt nắp đậy hộp đấu dây:

(hình 1.4 nguồn: Công ty CP Thiết Bị Điện VINASINO)

Vị trí kiểm tra

Kết nối đến công tơ mẫu

Độ rộng xung 80ms±20ms

Vcc=5V(12V,24V) R=Vcc/5mA(kΩ)

Yêu cầu lắp đúng vị trí, đúng chiều theo hình trên.

Khi lắp đƣa nắp đến vị trí lắp, điều chỉnh sao cho bề mặt lớn của nắp vuông góc với mặt công tơ. Đƣa trƣớc một chốt của ngàm nối vào lỗ, sau đó dùng ngón tay đẩy nhẹ ngàm còn lại mở rộng ra và đẩy chốt của ngàm này vào lỗ. Chú ý khi thao tác cần nhẹ tay, tránh làm gãy chốt.

Hƣớng dẫn lắp đặt module PLC

- Khi muốn sử dụng tính năng đọc dữ liệu từ xa, cần lắp thêm các module tƣơng ứng với đo xa qua đƣờng dây tải điện (PLC)

- Yêu cầu lắp module đúng vị trí, đúng chiều (theo hình 1.5). Khi lắp, đƣa module đến trƣớc hộp chứa sao cho bề mặt lớn của module song song với mặt đồng hồ, đặt module vào hộp chứa, rà nhẹ cho các chân module tiếp xúc ăn khớp với lỗ cắm, sau đó dùng lực vừa phải ấn module vào đến khi vừa cứng.

Hình 1.5 Đọc dữ liệu từ xa

Lắp module tƣơng ứng để đọc dữ liệu từ xa:

- Đọc dữ liệu từ xa qua sóng RF dùng Handheld: sử dụng module Handheld RF.

- Đọc dữ liệu từ xa qua sóng RF dùng bộ tập trung: sử dụng module Concentrator RF.

- Đọc dữ liệu từ xa qua đƣờng dây điện: sử dụng module PLC.

a) Giao tiếp từ xa qua đƣờng dây điện (PLC)

- Có thể đọc đƣợc Điện năng tiêu thụ, điện áp tức thời, dòng điện tức thời và dữ liệu khác trong công tơ.

- Khoảng cách đọc từ công tơ đến Bộ tập trung: ~1000m tùy thuộc vào chất lƣợng lƣới điện.

b) Giao tiếp từ xa qua sóng RF

- Tốc độ baud giao tiếp là 1200bps. Công suất tối đa của module phát sóng:

- Module Handheld RF ≤10mW. - Module Concentrator RF ≤ 20mW. - Khoảng cách giao tiếp:

- Handheld với công tơ: khi không có vật cản là 50m và 20m khi có vật cản.

- Bộ tập trung với công tơ: 500m.

- Có thể đọc đƣợc: Điện năng tiêu thụ, Điện áp tức thời, Dòng điện tức thời và các tình trạng lỗi của công tơ.

- Biểu tƣợng hiển thị trên LCD khi công tơ đang kết nối đọc dữ liệu. - Có hỗ trợ hoạt động ở trạng thái mất điện (module Handheld RF).

Lƣu trữ dữ liệu

Bộ nhớ trong công tơ sẽ lƣu lại điện năng tiêu thụ. Dữ liệu không bị mất khi mất điện nguồn.

Pin

Trong trạng thái không có điện, pin dự phòng sẽ cung cấp cho LCD và mạch vi điều khiển, thời gian lƣu kho khoảng 2 năm. Khi công tơ hoạt động trên lƣới, tuổi thọ Pin khoảng 10 năm.

- Biểu tƣợng đƣợc hiển thị trên LCD khi Pin yếu hoặc hết pin

Vận chuyển và bảo quản thiết bị

Sản phẩm không yêu cầu cao trong việc đóng gói và vận chuyển, đặt công tơ vào một vật đỡ để lƣu trữ, xếp các công tơ chồng lên nhau, và xếp chồng không vƣợt quá 6 lớp.

Khi vận chuyển và lƣu kho phải tránh va đập, phải che chắn cẩn thận, không để ở nơi có hóa chất ăn mòn.

Nơi cất giữ phải sạch sẽ, nhiệt độ từ -20oC ~ 60oC; độ ẩm tƣơng đối không quá 95%.

Khi lƣu kho nên tháo rời module PLC hoặc module RF.

Bộ tập trung công nghệ PLC

Bộ tập trung là thiết bị thu thập dữ liệu công tơ sử dụng công nghệ PLC hoặc qua sóng RF và truyền dữ liệu về máy tính trung tâm thông qua giao thức GPRS.

(nguồn: Công ty CP Thiết Bị Điện VINASINO)

Bộ tập trung đƣợc sản xuất theo các tiêu chuẩn:

- DL/T 645-2007 : giao thức truyền thông công tơ điện đa chức năng; - IEC 60950-1 : Thiết bị công nghệ thông tin (An Toàn- phần 1);

- EN 50065-1 : Đặc tính tín hiệu truyền trên lƣới điện hạ thế trong tầm tần số từ 3-148.5kHz;

- IEC 61968-9 : Ứng dụng tích hợp trong các công ty điện lực Hệ thống tƣơng tác quản lý lƣới phân phối;

- IEC 61000-3-8 : tiêu chuẩn tƣơng thích điện từ.

Thông số kỹ thuật:

Loại 3 pha - 4 dây

Điện áp 220/380 ± 10%

Tần số 50Hz ± 5%

Công suất tiêu thụ < 5W

Nhiệt độ +5°C đến +55°C

Độ ẩm 90% (không ngƣng tụ)

Tầm truyền ≤1.000m

Số lƣợng công tơ quản lý 1.000 công tơ Tuổi thọ thiết bị 10 năm

Tƣơng thích điện từ (EMC:electro magnectic

compatibility):

- Điện áp thử nghiệm nguồn lƣới

- Điện áp thử nghiệm xung - Quá độ điện từ

- Phóng điện tĩnh điện

- Cƣờng độ điện từ tần số cao

2kV(trị hiệu dụng) 6kV(trị đỉnh) 4kV 8kV 10V/m Cấp bảo vệ IP IP54

CPU Processor 32 bit

Bộ nhớ : - RAM - Flash boot - Flash Application 64MB SDRAM 512kB

8GB (cho phép lƣu trữ dữ liệu 1 năm, định kỳ đọc dữ liệu: 1 giờ/1lần)

Bảo mật truy cập phần mềm Thực hiện bảo mật 03 cấp: - Chỉ đọc - Cấu hình lựa chọn thông số đọc - Quản trị toàn phần Có khóa cứng (khóa vật lý, cơ học) Kỹ thuật điều chế BPSK (Binary Phase

Shift Keying): điều chế dịch pha nhị phân. Cổng giao tiếp RS485 Truyền thông - Từ BTT đến công tơ - Từ BTT đến Sever -PLC -GPRS Lắp đặt:

Bộ tập trung phải đƣợc lắp đặt ở nơi khô ráo, đƣợc cố định bằng 1 móc treo và 2 ốc (M4x20) trên vật liệu chống cháy và đặt trong hộp bảo vệ. Hộp bảo vệ bộ tập trung phải chắc chắn, ngăn đƣợc bụi bẩn và nƣớc mƣa nhƣng không đƣợc chắn sóng (GPRS) của bộ tập trung. Một số yêu cầu khi lắp đặt:

1) Mỗi bộ tập trung 1 sim trả sau hoặc trả trƣớc đã đăng ký GPRS.

2) Mỗi MCB 3 pha (hoặc 1 pha với trạm 1 pha) cho 1 bộ tập trung (Iđm ≤ 10A).

3) Dây cấp nguồn cho bộ tập trung 4x2.5mm2.

4) Tủ điện (500x400x220mm) để bảo vệ bộ tập trung và công tơ tổng: mỗi tủ có khóa riêng, dùng cho 1 bộ tập trung. Hình 3.1 thể hiện

68 hình vẽ kỹ thuật bộ tập trung.

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.1(nguồn: Công ty CP Thiết Bị Điện VINASINO

Lắp Module truyền nhận dữ liệu Module PLC đóng vai trò nhƣ một nút MFN (Multi Function Node: nút đa chức năng) trong hệ thống PLC và đƣợc lắp đặt trong công tơ. Module này có chức năng đọc chỉ số điện năng tiêu thụ trên công tơ rồi gửi đến bộ tập trung khi có yêu cầu đọc điện năng từ bộ tập trung.

(nguồn: Công ty CP Thiết Bị Điện VINASINO)

Tiêu chuẩn kỹ thuật

- IEC 61334 PLC mục 5.1: transmission through the power lines (truyền dữ liệu thông qua đƣờng dây điện lực)

- DL/T 645-2007 “Multi-function Energy Meter Communication Protocol (giao thức truyền thông công tơ điện đa chức năng)”

- EN 50065-1: sử dụng đƣờng dây điện áp thấp tần số 3 - 148,5 kHz để truyền tín hiệu.

Chức năng

- Điều chế sóng mang BPSK (Binary Phase Shift Keying ) và giải điều chế tín hiệu.

- Truyền nhận dữ liệu hai chiều (bidirectional ;half -duplex). Khi nhận lệnh đọc dữ liệu công tơ từ bộ tập trung thì module PLC đọc dữ liệu của công tơ và gởi dữ liệu đó trở về bộ tập trung. Đóng vai trò cả Master và Slave trong truyền nhận dữ liệu.

- Hỗ trợ truyền xa.

Đặc điểm kỹ thuật Thông số cơ bản Kích thƣớc 69x49x25 (mm) Khoảng cách truyền ≤1000m Hổ trợ truyền xa Có Điện áp sử dụng 220± 10%

Tần số 50Hz ± 5%

Công suất tĩnh 40mA(5Vdc) Tần số sóng mang 132kHz Tốc độ truyền 1.37kbits/s

Tuổi thọ 10 năm

LED hiển thị LED báo truyền uplink và downlink

Điều kiện hoạt động

Nhiệt độ -40°C  +85°C

Độ ẩm 95% (không ngƣng tụ)

Vị trí lắp đặt Lắp đặt bên ngoài, theo tiêu chuẩn chống bụi IP54 (IEC 60529)

Bô nhớ và bộ vi xử lý CPU Vi xử lý 8 bit Bộ nhớ 64K FLASH 10K SRAM Hoạt động và phần mềm bảo mật Bảo mật Lập trình đƣợc mã hóa, chỉ có thể lập trình bằng các công cụ dành riêng Phần mềm Keil C Chế độ truyền thông

Dữ liệu truyền Bi-directional (half duplex)

Kỹ thuật điều chế BPSK (Binary Phase Shift Keying) Cổng giao tiếp UART, 1200bps

Chú ý khi sử dụng module

--Module PLC không đƣợc tháo lắp khi công tơ đang có nguồn. Lắp đúng chiều, nhẹ nhàng, gắn vừa khớp và đậy nắp cẩn thận.

Chú ý không gắn lệch chân cắm.

Một số tính năng nổi bật công tơ điện tử sử dụng công nghệ đo ghi từ xa

-Công tơ điện tử có tích hợp các tính năng nổi bật nhƣ chống gian lận điện, cảnh báo rò điện, truyền dữ liệu từ công tơ điện tử về bộ tập trung dữ liệu qua đƣờng dây tải điện (công nghệ PLC).

- Đo tất cả công suất tiêu thụ, cả chiều công suất thuận và ngƣợc. Công suất ngƣợc đƣợc cộng dồn theo chiều công suất thuận thể hiện cụ thể nhƣ sau Khi có dòng điện ngƣợc chạy qua công tơ đèn Reverse (đèn xanh) sẽ sáng, khi đó công tơ vẫn làm việc bình thƣờng và đo điện năng theo chiều thuận.

- Công tơ có 2 kênh A và B. Khi |IA-IB| > 60mA, lúc đó công tơ sẽ tính toán công suất tiêu thụ với dòng lớn hơn và đèn Tamper (đèn vàng) sẽ sáng để báo tình trạng rò điện. Khi phát hiện đèn vàng sáng, cần xử lý rò điện để đảm bảo an toàn cho khách hàng đều này công tơ không thể hiện đƣợc.

So sánh công tơ điện tử ứng dụng công nghệ đo ghi từ xa với công nghệ cũ sử dụng công tơ cơ để đo chỉ số điện năng tiêu thụ của khách hàng trong tháng.

Công tơ điện tử ( công nghệ mới) Công tơ cơ ( công nghệ cũ)

Công tơ điện tử đo đếm điện năng độ sai số tƣơng đối ±1% theo qui chuẩn kỹ thuật đo lƣờng chất lƣợng số 39:2012 Đo lƣờng Việt Nam ban hành nghĩa là trong 100kWh với độ sai số cho phép ±1 kWh

Công tơ cơ đo đếm điện năng độ sai số tƣơng đối ±2% theo qui chuẩn kỹ thuật đo lƣờng chất lƣợng số 07:2012 Đo lƣờng Việt Nam ban hành, nghĩa là trong 100kWh với độ sai số cho phép ±2 kWh

Thu thập dữ liệu chỉ số tiêu thụ điện hàng tháng của khách hàng tự động

Thu thập dữ liệu chỉ số tiêu thụ điện hàng tháng của khách hàng bằng

72 trong thời gian ngắn khoảng 05 phút/1500 khách hàng. Theo thời gian đã lập lịch cụ thể trên phần mềm đo ghi từ xa.

phƣơng pháp thủ công biên điện viên đi đến từ nhà khách hàng để ghi chỉ số. Để ghi hết 1.500 khách hàng biên điện viên cần thời gian hoàn thành 02 ngày mới có số liệu đầy đủ để in hóa đơn khách hàng sử dụng điện trong tháng.

Dữ liệu truyền về trung tâm in hóa đơn khách hàng sử dụng điện trong tháng

Dữ liệu đã có từ biên điện viên mang về bộ phận nhập liệu vào hệ thống để in hóa đơn khách hàng sử dụng điện trong tháng ( việc làm này có thể sai sót trong quá trình nhập liệu)

Loại bỏ đƣợc tình trạng vi phạm sử dụng điện ( sử dụng điện không qua công tơ) bằng các phƣơng pháp nhƣ: quay ngƣợc công tơ lên, đấu dây nguội ngoài

Dễ bị tình trạng vi phạm sử dụng điện ( sử dụng điện không qua công tơ) nhƣ quay ngƣợc công tơ, đấu dây nguội ngoài

Cảnh báo dòng điện bị rò rỉ sau công tơ ( trong nhà khách hàng) thông báo khách hàng sửa chữa kịp thời.

Không hiển thị dòng điện bị rò rỉ sau công tơ ( trong nhà khách hàng) có nguy cơ mất an toàn về điện đối với khách hàng.

Chi phí đầu tƣ cao 704.000đ công tơ điện tử.

Chi phí đầu thấp 304.000đ công tơ cơ.