1. Lưới điện thông minh tại Việt Nam
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng cao…đòi hỏi các ngành quản lý năng lượng cần có các biện pháp nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ, tiết kiệm nguồn năng lượng. Trên thực tế, ngành điện nước ta đã có nhiều biện pháp nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ, ứng dụng công nghệ hiện đại vào sản xuất, truyền tải, phân phối điện năng. Sử dụng một hệ thống lưới điện thông minh đang là biện pháp được các nhà đầu tư chú trọng và phát triển.
Những điều kiện để Việt Nam đưa hệ thống lưới điện thông minh vào thực tế: - Cần các chính sách và cơ chế rõ ràng của Nhà nước ngay lập tức và có tính chất dài hạn. Cụ thể, Bộ Công Thương cần nghiên cứu ban hành các quy định, văn bản pháp luật và các cơ chế cần thiết để thúc đẩy sự phát triển hệ thống lưới điện thông minh
- Đề ra mục tiêu cụ thể đối với từng nhà máy, từng công ty truyền tải và phân phối các chỉ tiêu nâng cao hiệu quả sản xuất và phân phối năng lượng.
- Triển khai ngay các thành phần cần thiết của của lưới điện thông minh từ các hệ thống SCADA/EMS/DMS. Phân tích hiệu suất hoạt động nhà máy điện, hạ tầng quản lý đo đếm điện năng, phân tích hiệu quả và kiểm toán sử dụng năng lượng, hệ thống thông tin khách hàng sử dụng điện... Ngành Điện cần có hệ thống cung cấp thông tin theo thời gian (5 phút, 15 phút, 30 phút hoặc 1 giờ) về chi phí sản xuất và phân phối điện cho khách hàng sử dụng điện và các đơn vị liên quan.
- Khách hàng hoặc người đại diện của họ cần được truy cập vào dữ liệu theo thời gian (5 phút, 15 phút hoặc 30 phút) về việc sử dụng điện của mình và tạo ra được khả năng trao đổi thông tin hai chiều giữa công ty điện lực và khách hàng.
Trên thực tế, ngành điện nước ta đã ứng dụng hệ thống lưới điện thông minh từ lâu với các giải pháp do trong nước phát triển. Từ năm 2003,EVN đã đưa vào sử dụng các trạm biến áp tự động. Mới đầu, công ty sử dụng các sản phẩm của nước ngoài với giá thành khá cao. Sau đó, đã có những sản phẩm do Công ty ATS (trong nước) sản xuất với giá thành chỉ bằng một nửa
2. Giải pháp và sản phẩm của ATS
- Hệ thống tích hợp điều khiển bảo vệ trạm biến áp Station theo tiêu chuẩn IEC61850
- Hệ thống SCADA+ tương thích với CIM/IEC61968/IEC61970
- Hệ thống thu thập, quản lý dữ liệu đo đếm và thông tin khách hàng IMIS tương thích với nhiều loại công tơ khác nhau.
- Hệ thống quản trị Dữ liệu quá khứ trên nền tảng PI (OSI-USA)
- Hệ thống quản lý và thu thập dữ liệu trên các nền tảng mạng thông tin khác nhau - Hệ thống ứng dụng trên nền Web cho phép người sử dụng có thể ghép nối với các nhà cung cấp thứ 3.
và góp phần phát triển lưới điện thông minh.
Nhằm nâng cao độ chính xác, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng dịch vụ khách hàng, Tổng công ty Điện lực miền Trung (EVN CPC) đã chỉ đạo Trung tâm Viễn thông và Công nghệ thông tin nghiên cứu chế tạo công tơ điện tử để sử dụng trên địa bàn miền Trung – Tây Nguyên. Sau một thời gian nghiên cứu, sản phẩm công tơ điện tử DT01P-RF ra đời đã được chứng nhận phù hợp Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7589:2007 và IEC 62053-20:2003, được Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng cấp Quyết định phê duyệt mẫu công tơ 1 pha tích hợp bo mạch đọc chỉ số công tơ bằng sóng vô tuyến RF DT01P-RF
Đặc biệt, nhân viên ghi chỉ số không phải trèo lên cột điện đọc số ở từng công tơ như trước mà có thể đọc chỉ số trong bán kính đến 100 mét nên nhân viên ghi chỉ số có thể ghi được dữ liệu cả khi khách hàng vắng nhà, vừa đỡ tốn thời gian, vừa hạn chế được những sai sót phát sinh trong quá trình ghi thủ công. Thậm chí, có thể in và phát giấy báo tiền điện ngay khi ghi chữ số, giúp giảm được ngày dư nợ… Đặc biệt, nếu đọc chỉ số điện theo cách thông thường, công nhân phải mất một ngày để đọc tối đa 250 công tơ, nếu sử dụng công tơ điện tử, khối lượng công việc này chỉ mất 15 phút. Ngoài khả năng chống gian lận điện năng, độ nhạy cao, ổn định, tổn hao điện năng thấp, loại công tơ này còn có ưu điểm là trọng lượng nhỏ, kích thước gọn, dễ lắp đặt, sai số thiết bị đo và nguyên nhân chủ quan do con người gây ra cũng được giải quyết đáng kể. Với việc sản xuất trong nước với giá thành cạnh tranh so với hàng nhập ngoại sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho tiết kiệm chi phí đầu tư của ngành điện nói chung.
a. Tổng quan về sản phẩm
Công tơ điện tử 1 pha DT01P-RF là loại điện kế kỹ thuật cao, sử dụng công nghệ đo đếm, điều khiển và truyền thông hiện đại. Sản phẩm được thiết kế và sản xuất trên dây chuyền công nghệ hiện đại, được kiểm soát chất lượng bởi một quy trình chặt chẽ.
Công tơ điện tử 1 pha loại DT01P-RF có đặc tính và độ tin cậy cao, dùng để đo năng lượng hữu công (kWh) ở lưới điện xoay chiều 1 pha, đạt cấp chính xác 1 theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7589-21:2007, ĐLVN 39:2012 và tiêu chuẩn quốc tế IEC 62053- 21:2003, IEC 62052-11: 2003. Có những đặc trưng sau:
- Kiểm định viên không phải hiệu chỉnh.
- Là thiết bị dùng linh kiện điện tử, nên không gây ma sát và các sai sót do các phần tử cơ khí gây ra.
- Độ nhạy cao.
- Công suất tiêu thụ thấp. - Ảnh hưởng nhiệt thấp. - Độ ổn định nhiệt cao.
- Chịu dòng quá tải lớn, chịu điện áp cao. - Khả năng cách điện lớn.
- Chống ăn cắp điện: bộ ghi năng lượng một hướng, trong trường hợp đấu ngược cực tính mạch dòng hoặc dùng thiết bị tạo dòng phản hồi thì bộ ghi năng lượng vẫn lên số theo chiều thuận.
- Tuổi thọ và sai số công tơ không vượt quá sai số cho phép trong khoảng thời gian trên 15 năm.
- Khả năng chịu ảnh hưởng của điện từ trường, của nhiễu bên ngoài cao.
b. Các thông số đặc trưng
Hình ảnh bên ngoài của Công tơ Điện tử xoay chiều 1 pha,
loại DT01P-RF
Ký hiệu DT01P-RF
Kiểu pha 1 pha
Điện áp định mức (Un) 220VAC
Điện áp hoạt động 150 – 287 VAC
Cấp chính xác 1.0
Dòng định mức (Ib) 10 A
Dòng cực đại (Imax ) 40 A
Dòng điện khởi động (Ist) <0.4% Ib
Hằng số Công tơ 1.600 xung/kWh
Tần số Danh định: 50Hz Dải làm việc: 50Hz ± 2,5% Công suất biểu kiến mạch áp < 4 VA
Công suất tiêu thụ mạch áp < 2W
Công suất biểu kiến mạch dòng < 4VA
Kích thước 150x105x57 mm
Thử cách điện AC
4 KV (giữa tất cả các phần mang điện với đất )
2kV (giữa các phần mang điện với nhau)
Thử điện áp xung(1.2/50µs) > 6KV
Tốc độ truyền tin khi đọc chỉ số
công tơ từ xa bằng sóng vô tuyến. 1.2 Kbps hoặc 4.8 Kbps
Tần số trung tâm 408.925 MHz
Công xuất phát xạ cực đại < 5W
Độ nhạy thu -111 dBm
Độ chiếm dụng kênh tần 3x 12.5 kHz.
Thời gian lưu dữ liệu công tơ
trong trường hợp mất điện. 30 năm
Khoảng cách truyền: Tối đa 100m trong trường hợp không bị che chắn. Độ ẩm trung bình lớn nhất trong
năm 95 %
Dải nhiệt độ làm việc -10 °C to 70 °C
Dải nhiệt độ lưu kho -25 °C to 80 °C
Sơ đồ khối của hệ thống
Nguyên tắc đo đếm điện năng
Công tơ hoạt động trên lưới điện một pha trực tiếp.
Khi công tơ làm việc thì các tín hiệu điện áp và dòng điện được lấy mẫu riêng biệt bằng các khối chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số. MCU sử dụng các dữ liệu tức thời này để tính toán các giá trị điện áp, dòng điện, công suất, tính toán và tích lũy điện năng tiêu thụ, hiển thị lên màn hình LCD, lưu trữ dữ liệu khi cần thiết.
Điện năng tiêu thụ được lưu trữ trong bộ nhớ theo dạng 7 chữ số trong đó có 5 chữ số nguyên và 2 chữ số thập phân, được lưu trữ bằng bộ nhớ không xóa, không lập trình, không bị mất dữ liệu khi mất điện đến 30 năm.
Đầu nối của hệ thống
A V Kênh dòng điện Kênh điện áp Vi điều khiển (MCU) LCD
Khối cấp và quản lý nguồn 3V3
RS232 Cổng giao tiếp RF Khối đo đếm năng lượn g 1 Load 2 3 4 Source L
d. Đặc tính kỹ thuật
Điện áp chuẩn(Vn) 220 VAC
Điện áp hoạt động 150–255 VAC
Dòng tiêu chuẩn Ib(A) 10 A
Dòng điện cực đại tương ứng Imax (A) 40 A.
Tần số tiêu chuẩn: 50 Hz
e. Hiển thị
Bộ phận hiển thị của Công tơ Điện tử bằng màn hình tinh thể lỏng LCD.
Vi điều khiển trung tâm (MCU) thực hiện lấy mẫu, tính toán các tín hiệu điện năng và hiển thị thông tin điện năng được tích lũy trên màn hình LCD. Bộ số chỉ thị đến đơn vị 1/10 kWh. Số chữ số mà LCD hiển thị là 7 chữ số trong đó có 6 chữ số thể hiện phần nguyên và 1 chữ số thể hiện phần lẻ sau dấu thập phân. Chữ số cao 9.5mm, rộng 5mm, nét 1.2mm.
Kích thước chữ số (Đơn vị tính bằng mm)
Giá trị thanh ghi điện năng đươc lưu vào bộ nhớ không bay hơi, số liệu này hoàn toàn không bị mất khi mất điện cung cấp cho công tơ.
Ghi nhận số lần đấu nối sai sơ đồ so với sơ đồ chuẩn của nhà sản xuất và lưu vào bộ nhớ không bay hơi, thông tin này sẽ được truyền về HHU cùng với chỉ số điện năng.
Tài liệu được cung cấp bởi công ty điện lực miền Trung và các trang báo trên mạng ( http://vi.wikipedia.org , http://dien-congnghiep.com , http://www.cpc.vn/cpc/Home/default.aspx....)
Vít niêm chì
Công tơ DT01P-RF sau khi lắp hoàn chỉnh
Màn hình hiển thị LCD
Đèn báo xung kWh
Vít niêm chì Đèn cảnh báo đấu sai sơ đồ
Kết luận
Trong quá trình học tập và làm đồ án cung cấp hệ thống điện cho nhà máy bia, em nhận thấy rằng công việc thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp sản xuất, văn phòng,….là một vấn đề rất quan trọng. Thiết kế hệ thống điện đòi hỏi tính kỹ thuật cao, đảm bảo cho người vận hành và sử dụng hệ thống điện, đảm bảo hệ thống điện ổn định để các thiết bị hoạt động tốt nhất, đạt tuổi thọ cao nhất. Nhưng thiết kế cũng phải đảm bảo về mặt kinh tế, phù hợp với nhà đầu tư, nền kinh tế khu vực.
Đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện đã giúp em củng cố kiến thức lý thuyết và học hỏi thêm về thực tế, áp dụng những lý thuyết đã học vào thiết kế một công trình thực tế. Hoàn thành đồ án trong thời gian ngắn, vì thế bài làm còn nhiều thiếu sót, nhiều vấn đề chưa đúng, em sẽ cố gắng học hỏi, rèn luyện thêm để hoàn thiện kiến thức của bản thân.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy cô trong khoa Xây Dựng & Điện, đặc biệt cô Phan Thị Thanh Bình, đã tạo điều kiện và hướng dẫn em tận tình trong quá trình thực hiện môn đồ án tốt nghiệp.
Tp.HCM ngày 06 tháng 03 năm 2014 Sinh viên thực hiện
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phan Thị Thanh Bình – Dương Lan Hương – Phan Thị Thu Vân, Hướng Dẫn Đồ Án Môn Học Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
[2] Phan Thị Thanh Bình – Hồ Văn Hiến – Nguyễn Hoàng Việt, Thiết Kế Hệ Thống Điện, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
[3] Hồ Nhật Chương, , Giáo trình Kỹ Thuật Điện Cao Áp
[4] Nguyễn Công Hiền – Nguyễn Mạnh Hoạch, Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng, Nhà xuất bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội
[5] Hướng dẫn thiết kế lắp điện điện theo tiêu chuẩn IEC, nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật