BÁO cáo về hệ THỐNG đọc CHỈ số CÔNG tơ

BÁO CÁO VỀ HỆ THỐNG ĐỌC CHỈ SỐ CÔNG TƠ
Nguyên lý đọc công tơ điện tử
(Mr AnhNT)
Các mô hình đọc công tơ điện tử trên thế giới
1. Công tơ 3 pha:
a. Mô hình đọc tập trung
b. Mô hình đọc phân tán
c. Mô hình hỗn hợp
d. Các phương thức truyền thông đọc công tơ 3 pha phổ biến:
o Có dây:
− Serial (RS232, RS485):
• Sử dụng cáp đồng kết nối trực tiếp với công tơ để đọc chỉ số;
• Thường dùng cho khoảng cách ngắn, hoặc cho hệ thống đọc tại chỗ:
~15m với RS232, ~1200m với RS485, nếu dùng chuyển đổi quang thì
có thể lên đến ~km;
− Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN:
• Cho phép tạo kết nối ở khoảng cách xa,
• Chỉ nên đọc ở tốc độ thấp để đảm bảo ổn định, tin cậy trong quá trình
đọc;
• Thời gian đọc khá lâu do các bước thiết lập kết nối và thường phải đặt
tốc độc làm việc thấp;
− LAN/WAN:
• Sử dụng công nghệ IP để đọc dữ liệu công tơ;
• Tốc độ đọc, tính ổn định, tin cậy khá cao;
• Chi phí lớn để xây dựng, thiết lập hạ tầng cơ sở;
− Kênh dùng riêng (Leased Line):
• Độ tin cậy, ổn định cao, nhưng kèm theo đó là chi phí lớn;
• Chỉ được dùng đối với các quốc gia có hạ tầng cơ sở thông tin tốt;
− PLC (Power Line Communication):
• Dùng chính đường dây điện để truyền tín hiệu;
• Tốc độ thấp và độ ổn định, tin cậy không cao;

o Không dây:
− Các mạng di động sử dụng công nghệ GSM, CDMA:
• Tốc độ, tính ổn định, tin cậy khá thấp;
• Chi phí cao nếu cần thu thập số liệu thường xuyên;


• Hiện đang gặp khó khăn về modem CDMA (có rất ít hãng cung cấp
thiết bị trên thế giới);
− Sóng radio RF:
• Dùng sóng radio để trao đổi dữ liệu với công tơ;
• Khoảng cách ngắn
2. Công tơ 1 pha

AMR(Automatic Meter Reading) là hệ thống thu thập số liệu phụ tải khách
hàng thông qua các phương thức truyền thông khác nhau. Có thể phân đoạn các kết
nối như sau:
− Kết nối giữa công tơ và bộ tập trung DCU: hiện đang sử dụng công nghệ
kết nối qua đường dây điện PLC, nối dây trực tiếp RS485 và RF. Các
công tơ cần có các module RF, PLC. Ngoài ra có loại công tơ có thể lắp
trực tiếp modem CDMA/GSM để truyền ngay số liệu về trung tâm.
− Kết nối từ DCU với hệ thống tại Trung tâm: Ngày nay các bộ tập trung
được cài đặt phần mềm điều khiển để giao tiếp với công tơ và đặt chế độ
định kì thu thập số liệu từ các công tơ mà nó quản lý rồi đẩy (push) lên
máy chủ thu thập số liệu đo đếm thông qua hạ tầng viễn thông như PLC,
GPRS, 3G.
− Hệ thống các phần mềm: phần mềm thu thập số liệu, phần mềm tính cước
và in hóa đơn, phần mềm hỗ trợ và chăm sóc khách hàng,…
a.

Phân loại hệ thống AMR

− Kiểu đơn chức năng: chỉ có dữ liệu tiêu thụ điện và chất lượng điện.


− Đa chức năng: AMR+trả trước+đóng ngắt phụ tải từ xa+ điều khiển phụ
tải, giới hạn điện năng tiêu thụ+dò các bất thường như ăn trộm điện.
b.

Nhận xét:

− Phần chuẩn giao tiếp từ công tơ 1 pha đến DCU là hoàn toàn phụ thuộc
vào nhà sản xuất công tơ và thiết bị DCU. Để DCU có thể thu thập số liệu
công tơ thì DCU phải phù hợp về giao thức và giao tiếp với công tơ. Hiện
chưa rõ EVN sẽ định hướng việc sản xuất các thiết bị này như thế nào.
− Để có thể xây dựng phần mềm thu thập và xử lý số liệu công tơ 1 pha
dùng chung đáp ứng nhiều chủng loại công tơ cũng như thiết bị DCU,
EVN cần: (1) yêu cầu giao thức kết nối với thiết bị DCU có tính mở (theo
IEC) và được trung tâm quản lý số liệu đo đếm test kiểm tra khi mới 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 của EVN.
− …
Các kết quả nghiên cứu đọc chỉ số công tơ của EVNIT
1. Sử dụng bộ tiêu chuẩn IEC 62056
Để nghiên cứu truyền nhận dữ liệu với công tơ qua kết nối trực tiếp (quang, serial),
EVNIT đã tìm hiểu 2 phần IEC62056-21 và 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 trên quy định các vấn đề liên quan đến kết nối vật lí, kết và

hệ thống nhận dạng các thanh ghi dữ liệu.
(1) Cổng kết nối: quy định về sử dụng cổng quang IR và cổng serial.
(2) Hệ lệnh giao tiếp giữa máy tính với công tơ: lệnh khởi tạo yêu cầu kết nối, xác
lập các thông số truyền thông, đọc dữ liệu ra và lập trình.
(3) Device Identification: mã nhận dạng thiết bị của hãng công tơ đăng kí với tổ
chức quốc tế. Ví dụ công tơ Landis+Gyr là LGZ, Elster là GEC…
(4) Protocol mode: quy định các chế độ giao thức và mã hóa dữ liệu (ASCII) trong
truyền thông.
(5) Baud Rate: tốc độ truyền nhận dữ liệu, cổng quang lựa chọn từ 300-19200,
cổng serial thì đặt tốc độ trong 300-19200.
(6) Data readout mode: quy định định dạng dữ liệu đọc ra (là ASCII), vùng dữ liệu
đọc ra này cần được lựa chọn khi cấu hình công tơ. Các dữ liệu gồm các thanh


ghi chỉ số tổng, biểu; maximum demand…Các dữ liệu đọc về đi kèm với hệ
thống mã OBIS.
(7) Programming mode: quy định các câu lệnh thực hiện chế độ lập trình công tơ.
(8) OBIS: Hệ thống mã nhận dạng các thành phần dữ liệu khi giao tiếp với công
tơ.
a. Công tơ Landys & Gyr:
o Kết quả: Thực hiện kết nối công tơ với máy tính qua cổng RS232. Dùng
phần mềm Hyper Terminal trên Window và phần mềm do EVNIT viết để
truyền câu lệnh đọc các tham số và dữ liệu thanh ghi chỉ số tổng, biểu;
maximum demand…cùng mã OBIS đi kèm. Công tơ Landis&Gyr có thể cấu
hình vùng IEC readout cho phép đọc ra nhiều giá trị thanh ghi và tham số
tùy ý. Ví dụ về kết quả đọc như 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 1 Giao kVarh tức thời (+R rate 1)

1.8.2

kWh

00000000

Biểu 2 Giao kWh tức thời (+A rate 2)

3.8.2

kvarh

00000000

Biểu 2 Giao kVarh tức thời(+R rate 2)

1.8.3

kWh

00000000

Biểu 3 Giao kWh tức thời (+A rate 3)

3.8.3

kvarh

00000000

Biểu 3 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 1 Nhận kWh tức thời (-A rate 1)

Biểu 1 Giao kWh tức thời (+A rate 1)


4.8.1

kvarh

00000000

Biểu 1 Nhận kVarh tức thời (-R rate 1)

2.8.3

kWh

00000000

Biểu 3 Nhận kWh tức thời (-A rate 3)

4.8.3

kvarh

00000000

Biểu 3 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 1

00-00-00 00:00
1.6.2

kw

000.00

Maximum Demand Giao [kW] Biểu 2

00-00-00 00:00
1.6.3

kw

000.00

Maximum Demand Giao [kW] Biểu 3

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 1 [kW]

00-00-00 00:00
2.6.2

kw

000.00

Maximum Demand Nhận Biểu 2 [kW]

00-00-00 00:00
2.6.3

kw

000.00

Maximum Demand Nhận Biểu 3 [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 cùng điều kiện thiết bị công tơ hạn chế nên EVNIT chỉ
kịp thử kết nối và đọc ra, hiển thị một số giá trị thanh ghi.
− Đã truyền thông số đọc load profile, Event tuy nhiên chưa thành công.
− Cán bộ kỹ thuật của EVNIT không có điều kiện làm việc trực tiếp với các
hãng cung cấp công tơ nên nhiều thông tin bị thiếu và hạn chế.


b. Công tơ Elster A1700: Theo các tài liệu kỹ thuật do hãng Elster công bố thì
công tơ A1700 sử dụng giao thức IEC 62056-21 (Direct local data exchange)
cho cổng truyền thông serial (cổng RS232 và cổng quang). EVN.IT đã dùng
công cụ Hyper Terminal của Windows kết nối với cổng RS232 của công tơ
Elster A1700 để truyền các câu lệnh theo chuẩn IEC 62056-21 để đọc các tham

số và dữ liệu.
o Kết quả: Bước đầu đã có thể nhận được một tham số sau từ công tơ:
− Mã nhận dạng của nhà sản xuất công tơ;
− Tham số P0: là tham số đầu vào của thuật toán thiết lập bảo mật;

− Số Serial number, Outstation number của công tơ;
o Các khó khăn vướng mắc: Tuy nhiên, chưa thể vượt qua được bước bảo mật
(xác nhận mật khẩu) để tiến đến bước đọc các chỉ số, dữ liệu lưu trong công
tơ. Các vướng mắc, khó khăn chính như sau:
− Không có thông tin, tài liệu hướng dẫn, mô tả về:
• Cách thức truy nhập vào công tơ;
• Cấu trúc, cú pháp các câu lệnh để trao đổi giữa máy tính với công tơ;
• Các vùng nhớ lưu trữ dữ liệu, các trường dữ liệu, mã hóa dữ liệu, …
c. Công tơ Genius:
Hiện do chưa có các trang thiết bị cần thiết (công tơ, module truyền thông,
phần mềm đọc số liệu của nhà sản xuất) nên EVN.IT chưa thể tiến hành nghiên
cứu hoặc đọc thử số liệu.
2. Mua và sử dụng phần mềm
a. Sử dụng OPC Server (OLE for Process Control):
Hiện nay có một số hãng phần mềm cung cấp các gói phần mềm OPC Server
cho phép tạo kết nối với một số chủng loại công tơ nhất định để truy xuất dữ liệu.
Về nguyên lý, các hãng cung cấp OPC này cũng phải làm việc với các hãng sản


xuất công tơ để có thể sử dụng giao thức công tơ (protocol) dưới một số định
dạng/cách thức nhất định (ví dụ như các file thư viện .dll) để tạo kết nối với công
tơ. Từ đó có thể truy xuất dữ liệu lưu trữ trong công tơ, chuyển sang định dạng
OPC đã được chuẩn hóa và công bố rộng rãi và cho phép các OPC Client thông
dụng (ví dụ như MS Excel, các phần mềm HMI, SCADA có hỗ trợ OPC) khai thác
dữ liệu.

Mô hình kết nối khai thác số liệu như sau:

o Ưu điểm:
− Là công cụ trung gian tạo kết nối với công tơ để truy xuất dữ liệu. Các nhà
phát triển phần mềm có thể tùy ý xây dựng các ứng dụng xử lý dữ liệu
phía trên để đáp ứng đúng nhu cầu sử dụng của mình, không nhất thiết
phải mua cả bộ phần mềm xử lý số liệu chuyên nghiệp đắt tiền và không
sử dụng hết các chức năng.
o Nhược điểm:
− Mỗi gói sản phẩm OPC chỉ hỗ trợ kết nối với một số chủng loại công tơ
nhất định. Khi muốn đọc một loại công tơ mới, hãng cung cấp OPC phải
mua bản quyền sử dụng giao thức của công tơ mới đó để đưa vào sử dụng
trong bộ phần mềm của mình.
Ví dụ về gói phần mềm Power Smart OPC của hãng NC Automation
Engenering CC: Là gói phần mềm OPC server và data logger cho giám sát liên tục
(live monitoring) và đọc chỉ số công tơ tự động từ xa.


Các đặc điểm chính như sau:
 Sử dụng protocol của các chủng loại công tơ dưới dạng các file thư viện
liên kết động .dll được tải vào các thư mục cài đặt của hệ thống;
 Hỗ trợ đọc các loại dữ liệu: Dữ liệu tức thời (demands currents, voltages,
power), dữ liệu thanh 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 các OPC Client thông dụng (MS Excel,
HMI/MMI, SCADA, …) có thể kết nối để khai thác dữ liệu;
 Hỗ trợ các phương thức truyền thông: RS485/Ethernet network, (GSM)/
landline modem;
 Hỗ trợ đọc các 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) của các 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 của một số hãng phổ dụng
được sử dụng nhiều trong EVN, nguyên lý hoạt động của các hệ thống đọc số liệu


công tơ, cũng như quá trình kết nối để đọc thử, EVN.IT xin kiến nghị với Tập đoàn
một số vấn đề sau để làm cơ sở xây dựng một hệ thống đọc chỉ số công tơ điện tử
dùng chung cho Tập đoàn và các đơn vị:
1. Quy định về chuyển giao công nghệ khi mua sắm công tơ: Là qui định yêu
cầu nhà thầu/nhà sản xuất công tơ chuyển giao các công nghệ/hướng dẫn/bản
quyền làm cơ sở để người sử dụng có thể phát triển ứng dụng kết nối khai thác
dữ liệu trong quá trình mua sắm công tơ. Cụ thể cần bao gồm ít nhất các nội
dung sau:
− Thông tin mô tả cấu trúc cấu tạo phần cứng,
− Giao thức (protocol) và cách thức sử dụng giao thức để kết nối truy xuất dữ
liệu của công tơ;
−
2. Quy định về bản quyền phần mềm (cả của EVN và đối tác bán công tơ):
Là qui định cho phép triển khai sử dụng rộng rãi các bộ phần mềm hoặc các
module tự xây dựng hoặc do hãng sản xuất công tơ chuyển giao;
3. Các quy định về hợp chuẩn của EVN
4. Quy định về tiêu chuẩn kỹ thuật

Có hai cách làm để tiêu chuẩn hóa giao thức công tơ và thiết bị khác:
(1): Yêu cầu các nhà sản xuất tuân thủ tiêu chuẩn giao thức mở, như IEC62056 hay
DLMS.
(2): Hợp tác để chuyển đổi giao thức để phần mềm của EVN có thể đọc được. Với
cách làm này các nhà sản xuất công tơ cần cung cấp cho EVN các hàm API để đọc và
chuyển đổi số liệu vào phần mềm của EVN. Như vậy cũng tránh cho các hãng phải
thay đổi thiết kế của mình khi tham gia tại thị trường Việt nam. Như vậy giải pháp này
sẽ gồm 2 phần:
− Phần mềm đọc công tơ (3rd party)
− Phần chương trình của nhà sản xuất (APIs), file .dll cho phép 3rd party gọi để
đọc dữ liệu công tơ, kiểm tra security và cung cấp dữ liệu theo định dạng đã
thống nhất.
5. Quy định về tiêu chuẩn truyền thông
6. Tạo cơ chế và hỗ trợ EVN.IT xây dựng phần mềm đọc chỉ số CT dùng
chung:
− Tạo cơ chế để EVN.IT có thể tham gia sâu rộng vào các công việc liên quan
đến công tơ đo đếm và hệ thống thu thập số liệu đo đếm của EVN cũng như
tại các đơn vị của EVN, ví dụ như: Tham gia các hoạt động nghiên cứu,
chuyển giao công nghệ; Tham gia các công tác xây dựng các tiêu chuẩn/yêu


cầu kỹ thuật cấp ngành; Tham gia một phần vào công tác đấu thầu, mua
sắm; …
− Hỗ trợ kinh phí để EVN.IT có thể đầu tư trang thiết bị phục vụ nghiên cứu,
thử nghiệm và phát triển phần mềm. Ngoài ra còn cho phép EVN.IT được
sử dụng một số các cơ sở hạ tầng, thiết bị sẵn có của EVN (ví dụ như các
loại công tơ, các thiết bị kết nối, …) phục vụ công tác nghiên cứu, thử
nghiệm.