Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát phụ tải điện từ xa phục vụ quản lý nhu cầu điện

Hiện nay nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng, Việt Nam đã chú trọng nghiên cứu và triển khai nhiều giải pháp. Một trong số đó là chương trình quản lý nhu cầu điện được thể hiện trong “Chương trình quốc gia về Quản lý nhu cầu điện (DSM)” được Thủ tướng Chính phủ ký quyết định số 279/QĐ-TTg ngày 8/3/2018 phê duyệt giai đoạn 2018-2020, định hướng đến năm 2030. Thông qua các cơ chế, chính sách của chương trình có thể góp phần phân bố lại nhu cầu phụ tải điện, tối ưu hóa hiệu quả sử dụng điện năng, mang lại lợi ích cho cả đơn vị cung cấp và khách hàng sử dụng điện. Ngoài các cơ chế chính sách được đưa ra thì giải pháp công nghệ trong DSM được cho là một trong những giải pháp quan trọng để thực hiện mục tiêu này. Giải pháp công nghệ đó là thiết kế, lắp đặt các hệ thống điều khiển, giám sát tự động SCADA. Trong hệ thống SCADA thông tin nguồn điện, phụ tải được đo, giám sát từ xa, từ đó ta có thể triển khai phương thức điều khiển phụ tải nhằm tiết giảm điện năng tiêu thụ, qua đó giảm chi phí tiền điện.

Thực tế trên thị trường hiện nay có nhiều sản phẩm công nghệ có thể giám sát điện năng như: hệ thống giám sát điện năng của hãng ECAPPRO, hệ thống quản lý năng lượng hãng ATPro, giải pháp quản lý năng lượng và chất lượng điện năng PMS của Elecnova. Tuy nhiên các hệ thống này không có chức năng tính tiền điện tiêu thụ tự động để giúp người sử dụng nhận biết trực quan về chi phí tiền điện vừa sử dụng. Với những hạn chế nêu trên, nhóm nghiên cứu tiến hành “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển giám sát phụ tải điện từ xa phục vụ quản lý nhu cầu điện”. Ưu điểm của hệ thống là có thể giám sát, điều khiển phụ tải một pha, ba pha. Đặc biệt hệ thống có thể lựa chọn một trong hai phương thức tính tiền điện dạng sáu bậc hoặc phương thức tính tiền ba giá và dễ dàng thay đổi đơn giá tính tiền một cách linh hoạt. Đây là những tính năng mà các nghiên cứu trước đây hoặc một số sản phẩm thương mại trên thị trường chưa có.

Kết quả thiết kế, thử nghiệm

Căn cứ phân tích các chức năng của hệ thống nhóm nghiên cứu đã thiết kế, lắp đặt thành công hệ thống điều khiển giám sát từ xa các thông số phụ tải điện.

Hình 1. Mô hình hệ thống được xây dựng, lắp đặt thử nghiệm tại phòng thí nghiệm

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm các chức năng hoạt động của hệ thống bao gồm:

a. Thử nghiệm hiển thị giám sát các thông số đo phụ tải trên giao diện SCADA

Hệ thống sau khi đăng nhập trên máy tính hoặc điện thoại di động, sẽ hiển thị các giao diện cài đặt, điều khiển, giám sát các thông số phụ tải điện như hình 9. Khi điều khiển đóng điện cho các phụ tải điện thông qua các công tắc tơ CTT1, CTT2, CTT3, hệ thống đã hiển thị và giám sát được các thông số phụ tải điện như dòng điện, điện áp, công suất, điện năng tiêu thụ theo đúng thời gian thực.

Hình 9. Giao diện đăng nhập và giao diện giám sát thông số phụ tải điện

b. Thử nghiệm chức năng cảnh báo

Thử nghiệm chức năng cảnh báo quá dòng và thấp áp, ở đây hệ thống cài đặt ngưỡng cảnh báo quá dòng trên mỗi pha để thử nghiệm là 1A và ngưỡng điện áp thấp cảnh báo trên mỗi pha là 200V. Sử dụng bộ nguồn điều khiển điện áp đầu vào dưới 200V và tăng công suất của hệ thống tải thử nghiệm để dòng tải vượt quá giá trị ngưỡng cài đặt như trên. Kết quả hệ thống cảnh báo đúng chức năng đã cài đặt và thể hiện kết quả thử nghiệm trên hình 10.

Hình 10. Thử nghiệm chức năng cảnh báo quá dòng và thấp áp

c. Thử nghiệm chức năng tính tiền điện

Để thử nghiệm và kiểm tra chức năng tính tiền điện tự động của hệ thống, tiến hành lựa chọn phương thức tính tiền điện dạng sáu bậc hoặc ba giá, sau đó nhập các đơn giá tiền điện theo Quyết định số 1416/QĐ-EVN như hình 11, nhập giá trị thuế VAT=8% như hình 12, kết quả khảo sát thể hiện trong bảng 6.

Hình 11. Lựa chọn và nhập đơn giá tiền điện cho từng phương thức

Hình 12. Thử nghiệm chức năng tính tiền điện theo tháng

d. Thử nghiệm chức năng, giám sát điều khiển phụ tải từ xa

Sử dụng điện thoại thông minh có kết nối internet, mở ứng dụng Easyaccess 2.0 để  đăng nhập vào giao diện hệ thống. Dựa theo các màn hình giao diện điều khiển và giám sát đã được thiết kế, ta có thể điều khiển đóng cắt phụ tải, giám sát các thông số phụ tải điện từ bất kỳ đâu khi hệ thống và điện thoại có kết nối internet, kết quả thử nghiệm thể hiện trên hình 6.

Hình 6. Giao diện điều khiển, giám sát phụ tải điện từ xa trên hệ thống

Kết luận

Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát thông số phụ tải điện có nhiều ưu điểm và có sự khác biệt với các sản phẩm cùng loại trên thị trường với các tính năng như: đo, giám sát được nhiều thông số phụ tải điện theo thời gian thực; có khả năng cảnh báo quá dòng, quá áp và thấp áp; giám sát, điều khiển đóng cắt phụ tải đồng bộ tại chỗ hoặc từ xa bằng điện thoại di động thông minh qua mạng internet. Đặc biệt hệ thống có thể lựa chọn linh hoạt phương thức tính tiền điện hiện nay đang áp dụng của EVN cũng như có thể thay đổi đơn giá bán điện một cách thuận tiện theo từng phương thức khi Chính phủ có chủ trương thay đổi về giá điện.