Nghiên cứu công nghệ đo đếm thông minh và ứng dụng vào việc xây dựng hệ thống tích hợp quản lý đo đếm lưới điện phân phối thành phố nha trang

1

2

B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O
Đ I H C ĐÀ N NG

Cơng trình đư c hồn thành t i
Đ I H C ĐÀ N NG

HUỲNH PH M QU C TÙNG
Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. TR N T N VINH

NGHIÊN C U CÔNG NGH ĐO Đ M THÔNG MINH
VÀ

NG D NG VÀO VI C XÂY D NG H TH NG
TÍCH H P QU N LÝ ĐO Đ M LƯ I ĐI N
PHÂN PH I THÀNH PH

NHA TRANG

Ph n bi n 1: PGS.TS. Đinh Thành Vi t
Ph n bi n 2: PGS.TS. Nguy n Hoàng Vi t

Chuyên ngành: M NG VÀ H TH NG ĐI N

Lu n văn ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p

Mã s : 60.52.50

th c sĩ k thu t t i Đ i h c Đà N ng ngày 11 tháng 12 năm 2011.

TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ KỸ THU T

Có th tìm hi u lu n văn t i:
- Trung Tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng
Đà N ng - Năm 2011

- Trung Tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng


3
M

4
Đ i v i lư i ñi n phân ph i khu v c Trung tâm Nha Trang

Đ U

V i các yêu c u ngày càng cao v ch t lư ng ñi n năng và
ch t lư ng d ch v t khách hàng cũng như yêu c u v qu n lý v n
hành lư i ñi n phân ph i ñ gi m t n th t ñi n năng, gi m chi phí,
tăng năng su t lao đ ng d n đ n ph i có m t h th ng qu n lý hi n
ñ i ñư c xây d ng theo hư ng c a m t h th ng h t ng ño đ m tích
h p (Advanced Metering Infrastructure-AMI) có nhi m v thu th p,
x lý, lưu tr và c p phát thông tin cùng v i các ng d ng c n thi t
cho các b ph n ch c năng trong Công ty, khách hàng và các cơ quan

c p và th c hi n t đ ng hóa m t s h ng m c. Tuy nhiên th c t
hi n nay vi c c p nh t ghi ch s ñi n và qu n lý h th ng ño ñ m

d a vào con ngư i là chính, v i 99% thi t b đo đ m là cơng tơ cơ
đi n. Nh ng v n ñ trên gây lãng phí v nhân l c, làm tăng t n th t
công su t c v t n th t k thu t và phi k thu t, khơng th c hi n
đư c chương trình ti t ki m đi n năng.
Do đó, đ đáp ng m t ph n yêu c u trên, m c tiêu c a đ tài
nh m Nghiên c u cơng ngh đo đ m thơng minh.

liên quan.
Đ tài này nh m nghiên c u

t nh Khánh Hòa tuy nh ng năm v a qua ñã t ng bư c ñ u tư, nâng

ng d ng công ngh truy n

thông không dây k t h p v i lĩnh v c công ngh thông tin, truy n
thông thông tin liên l c và các thi t b ñi n t giá r ph c v cho
công tác tri n khai h th ng tích h p qu n lý đo đ m thông minh khu
v c thành ph Nha Trang m t cách hi u qu .
1. Lý do ch n ñ tài
Khách hàng không nh ng ngày càng tiêu th nhi u đi n hơn
và cơng su t đ nh tăng hàng năm mà nhu c u v ch t lư ng ñi n năng
ngày càng cao do nh ng ñòi h i v ch t lư ng cu c s ng và vi c s
d ng r ng rãi các lo i thi t b ñi n t giá r . Theo đi u tra, khi khách
hàng có th giám sát ñư c vi c s d ng ñi n c a mình thì h có xu
hư ng gi m m c tiêu th kho ng t 5% ñ n 10%.

ng d ng công

ngh vào vi c tri n khai h th ng tích h p qu n lý ño ñ m ñi n năng
cho khu v c thành ph Nha Trang nh m th c hi n hi u qu nh t

trong công tác v n hành lư i ñi n và kinh doanh ñi n năng.
2. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u
2.1. Đ i tư ng nghiên c u:
Đ i tư ng nghiên c u c a ñ tài là nghiên c u áp d ng m t
s thành t u công ngh đo đ m đi n năng thơng minh đ tri n khai
h th ng tích h p qu n lý ño ñ m ñi n năng t i khu v c Trung tâm
Nha Trang mà hi n nay v n ñư c xem là ñang qu n lý kinh doanh
đi n năng b ng th cơng là chính.
2.2. Ph m vi nghiên c u:
Ph m vi nghiên c u c a ñ tài t p trung vào vi c tìm hi u các
gi i pháp đo đ m thơng minh ñang ñư c tri n khai hi n nay

Vi t


5

6

ng d ng các ph n m m qu n lý đo đ m

X lý thơng minh t đ ng; thay th cách th c ñ c, ghi, ñi u khi n t i cũ;

hi n có đ xây d ng h th ng tích h p qu n lý ño ñ m ñi n năng cho

Thông tin v t i đi n trên lư i chính xác nh m t i ưu trong ñ u tư,

các ph t i khu v c Thành Ph Nha Trang.

b o trì;

3. M c tiêu và nhi m v nghiên c u

Tùy ch nh đ nh m c và ngày thanh tốn ti n ñi n;

Nam và các nư c tiên ti n.

- Nghiên c u tìm hi u các gi i pháp ño ñ m thông minh ñang
ñư c tri n khai hi n nay.

Phát hi u câu tr m ñi n qua cơng tơ, xác đ nh chính xác t n th t ñi n năng;

- Đ xu t các gi i pháp c i t o, nâng c p và xây d ng h
th ng tích h p qu n lý đo đ m đi n năng thích h p cho khu v c
thành ph Nha Trang.

Hi u qu v chi phí và v n hành lư i đi n t t hơn, nâng cao ñ tin c y;
Qu n lý nhu c u và phân ph i ñi n năng, th c hi n nghiên c u ph t i;
Ho ch ñ nh chi n lư c kinh doanh hi u qu .

4. Phương pháp nghiên c u

L i ích v phía khách hàng:

Đ tài nghiên c u d a trên cơ s lý thuy t c a công ngh đo
đ m thơng minh, k t h p v i nghiên c u đ

T ch c phát hành hóa ñơn và thu ti n ñi n hi u qu hơn;

ng d ng vào th c ti n.

5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài
5.1. Ý nghĩa khoa h c:
V n ñ qu n lý ño ñ m hi n nay ñư c th c hi n th công nên
vi c nghiên c u và xây d ng h th ng qu n lý ño ñ m trong giai
ño n hi n nay và tương lai là r t c n thi t.
Vi c xây d ng h th ng qu n lý ño ñ m thông minh s mang
l i hi u qu thi t th c trong công tác gi m t n th t ñi n năng, ti t

N m chính xác thơng tin lư ng đi n năng tiêu th ;
Bi t rõ và chính xác v hóa đơn ti n đi n;
N m đư c các thơng tin v m t ñi n và kh năng tái l p;
Có đư c d ch v khách hàng nhanh chóng và t t hơn;
C nh báo lư ng tiêu th vư t m c ñăng ký, nguy cơ tr ti n ñi n l n.
6. C u trúc lu n văn
Chương 1: T ng quan v các h th ng qu n lý đo đ m đi n năng thơng minh
Chương 2: Hi n tr ng h th ng thu th p và qu n lý ño ñ m ñi n

ki m chi phí qu n lý góp ph n nâng cao hi u qu kinh doanh ñi n

năng t i khu v c thành ph Nha Trang

năng.

Chương 3: Xây d ng h th ng tích h p qu n lý đo đ m đi n năng

5.2. Tính th c ti n c a ñ tài:

cho khu v c thành ph Nha Trang

L i ích v phía các Cơng ty Đi n l c:


7
Chương 4: Đánh giá hi u qu

ng d ng h th ng tích h p qu n lý đo

đ m ñi n năng vào lư i ñi n khu v c thành ph Nha Trang
Chương 1
T NG QUAN V CÁC H TH NG QU N LÝ ĐO Đ M ĐI N
NĂNG THƠNG MINH
1.1.

Các mơ hình qu n lý đo đ m đi n năng thơng minh.
V n đ đ c công tơ t xa và qu n lý h th ng đo đ m hi n nay

có các xu hư ng:

8
1.1.3.4. Ưu ñi m và như c ñi m c a h th ng
1.2. Các v n ñ c n quan tâm khi th c hi n h th ng tích h p
qu n lý đo đ m đi n năng khu v c thành ph Nha Trang.
1.2.1. Quan h khách hàng:
1.2.2. Quá trình n i b :
1.2.3. H c t p và phát tri n
1.2.4. Năng l c tài chính
1.3. K t lu n.

1.1.1. Mơ hình h th ng Collectric

Chương 2

1.1.1.1. Các thi t b c a h th ng

HI N TR NG H TH NG THU TH P VÀ QU N LÝ ĐO

1.1.1.2. K thu t truy n thông c a h th ng

Đ M ĐI N NĂNG KHU V C THÀNH PH

1.1.1.3. Ph n m m h th ng

2.1. Hi n tr ng các thi t b ño ñ m ñi n năng.

1.1.1.4. Ưu ñi m và như c ñi m c a h th ng

NHA TRANG

2.1.1. Th ng kê các thi t b ño ñ m

1.1.2. Mơ hình h th ng AMR/AMI
1.1.2.1. Mơ hình m ng m t lư i không dây WSN (Wireless Sensor

Các thi t b ño ñ m ñi n năng trên lư i ñi n khu v c Nha
Trang ñư c th ng kê và phân lo i theo b ng 2.1.
B ng 2.1: Th ng kê hi n tr ng thi t b ño ñ m

Network)
1.1.2.2. Các quy t c c a đi m nút

1.1.2.3. Giao th c truy n thơng
1.1.2.4. Ưu ñi m và như c ñi m c a h th ng
1.1.3. Mơ hình h th ng đ c ch s công tơ t xa c a công ty ETEX
1.1.3.1. Giao th c truy n thông
1.1.3.2. Các lo i công tơ áp d ng
1.1.3.3. Ph n m m trên máy tính Server

Phân lo i

1 pha

3 pha

T ng

Cơng tơ cơ
đi n

90.500

10.000

100.500

Cơng tơ đi n
t nhi u bi u
giá
T ng

500

90.500

500

10.500

101.000

Ghi chú

Đi n k nhi u
bi u giá, tích h p
s n c ng giao ti p
RS232 ho c
RS485


9

10
2.4.6. An ninh và b o m t trong CDMA

2.1.2. Hi n tr ng cơng tơ cơ đi n đo ñ m ñi n năng 1 pha

2.5. Các v n ñ t n t i c n xem xét

2.1.3. Hi n tr ng cơng tơ cơ đi n đo đ m ñi n năng 3 pha

2.6. K t lu n

2.2. Hi n tr ng h th ng qu n lý, khai thác d li u ño ñ m
H th ng qu n lý ño ñ m hi n nay c a Cơng ty đư c th c
hi n b ng chương trình CMIS 2.0 đư c EVN thi t k và tri n khai thí
đi m cho m t s Đơn v Đi n l c tr c thu c.
2.2.1. D ch v khách hàng trong h th ng CMIS 2.0

Chương 3
XÂY D NG H TH NG TÍCH H P QU N LÝ ĐO Đ M
ĐI N NĂNG CHO KHU V C THÀNH PH

NHA TRANG

3.1. Xây d ng mơ hình h th ng tích h p qu n lý đo ñ m ñi n
năng khu v c thành ph Nha Trang.
3.1.1. Xây d ng t ng quan mơ hình h th ng

2.2.2. Ki n trúc công ngh
2.2.3. An ninh và b o m t
2.3. Hi n tr ng h th ng thu th p d li u t xa @IMIS do Cơng
ty ATS phát tri n.
2.3.1 Mơ hình ki n trúc trao đ i thơng tin c a h th ng
2.3.2 K t n i thông tin
2.3.2.1. K t n i tr c ti p thông qua thi t b bi n ñ i c ng (Terminal Server):
2.3.2.2. K t n i gián ti p thông qua thi t b t p trung d li u (Data
Concentrator)
2.3.3 An ninh m ng trong h th ng truy n thông
2.3.4 Các ph n m m ng d ng
2.4. Hi n tr ng m ng vi n thông Đi n l c t i Công ty c ph n
Đi n l c khánh Hịa.

2.4.1. Khái ni m m ng CDMA
2.4.2. Mơ hình m ng CDMA vi n thông Đi n l c
2.4.3. Th t c phát/thu tín hi u trong m ng CDMA
2.4.4. Đi u khi n công su t trong CDMA
2.4.5. B mã – gi i mã và t c ñ s li u bi n đ i

Hình 3.1: Mơ hình t ng quan toàn b h th ng


11
3.1.2. Ch c năng c a h th ng
H th ng bao g m các phân h ch c năng sau :
1. Phân h qu n lý thông tin cơ b n

12
n n Web v i ASP.NET.
3.2.2. Công ngh m ng riêng o (VPN)
Gi i pháp VPN (Virtual Private Network) ñư c thi t k cho

2. Phân h qu n lý phân quy n ngư i dùng

nh ng t ch c có xu hư ng tăng cư ng thơng tin t xa vì đ a bàn ho t

3. Phân h qu n lý thơng tin khách hàng

đ ng r ng (trên toàn qu c hay toàn c u). Tài nguyên

4. Phân h qu n lý h th ng máy SMS

k t n i ñ n t nhi u ngu n nên ti t ki m ñư c ñư c chi phí và th i gian.

trung tâm có th

5. Phân h qu n lý thông tin SMS
6. Phân h k t n i v i các ph n m m hi n có
V n đ c n quan tâm là đ h th ng ñáp ng t t v i lư ng
khách hàng hơn 100.000 thì ph n c ng đi kèm ph i ñáp ng t t các yêu
c u v m c ñ ch u t i cũng như kh năng b o m t c a toàn h th ng.
3.1.3. Phân tích chi ti t v ph n m m chính
3.1.3.1. Phân h qu n lý thơng tin cơ b n
3.1.3.2. Phân h qu n lý thông tin ngư i dùng
3.1.3.3. Phân h qu n lý thông tin SMS
3.1.3.4. Phân h k t n i v i các ph n m m hi n có
3.2. L a ch n các công ngh và thi t b .
3.2.1. H th ng cơ s d li u và ngôn ng l p trình

Hình 3.2: Mơ hình m t m ng VPN đi n hình

3.2.1.1 H th ng cơ s d li u
H th ng cơ s d li u ñư c l a ch n là cơ s d li u SQL
Server 2005 ñư c phát tri n b i Microsoft.
3.2.1.2 Ngơn ng l p trình
Ngơn ng l p trình ñư c l a ch n là C# ñư c l p trình trên

3.2.3. H th ng SMS Gateway
H th ng SMS Gateway là H th ng các ph n m m giao ti p
v i t ng ñài nh n tin c a các di ñ ng. V i nh ng ng d ng th c t


13

14

c a tin nh n ñã ñư c tri n khai hi n nay, H th ng tích h p qu n lý
ño ñ m ñư c xây d ng d a trên ng d ng tin nh n SMS.

3.2.5. Modem CDMA
Modem CDMA/GSM ñư c k t n i v i cơng tơ qua c ng RS232

Đ có th k t n i t t ng ñài trung tâm vi n thông Đi n l c

c a công tơ, Modem này đóng vai trị như thi t b đ u cu i có kh

t i t ng cơng tơ khách hàng tiêu th đi n thì ph i th c hi n 3 yêu c u

năng thu nh n d li u t công tơ và chuy n d li u v t ng đài vi n

sau:

thơng Đi n l c b ng tin nh n SMS.
+ V i h th ng SMSC (SMS Center) cơng ngh CDMA đáp

Modem CDMA như hình 3.3 là s n ph m cơng ngh tiên ti n do

ng t t lư ng khách hàng hơn 1.000.000 c a m ng vi n thông Đi n

công ty ETEX phát tri n v i m c đích tri n khai h th ng đ c cơng

l c. Trung tâm tin nh n SMS ch u trách nhi m x lí các thao tác c a

tơ t xa b ng tin nh n SMS.

m t m ng khơng dây. Khi m t tin nh n đư c g i t m t cơng tơ, nó

3.2.6. Cơng tơ ñi n t

s ñ n trung tâm tin nh n trư c và sau đó trung tâm tin nh n s

Cơng tơ đi n t có ch c năng l p trình SMS, cơng tơ s đư c

chuy n tồn b d li u t i h th ng tích h p qu n lý ño ñ m ñi n

g n modem CDMA/GSM/GPRS ñ th c hi n vi c ñ c công tơ t xa

năng b ng ñư ng truy n cáp quang.

b ng tin nh n.

+ S n xu t cơng tơ đi n t (có g n thi t b đ u cu i) có kh
năng l p trình k t n i SMS và các c ng giao ti p truy n thông
RS232, RS485 (Nhà cung c p công tơ th c hi n theo yêu c u c a các
Công ty Đi n l c).

3.2.7. H th ng ph n c ng trung tâm
Do yêu c u v ph n c ng và h ñi u hành c a cơ s d li u
SQL Server 2005 t i thi u là:
+ H ñi u hành:

+ Xây d ng ph n m m k t n i SMS.

Windows 2000 Service Pack 4, Windows Server 2003

3.2.4. Công ngh ñư ng truy n SCADA/internet

Service Pack 1, Windows XP Service Pack 2.

H th ng tích h p qu n lý ño ñ m ñi n năng ñư c thi t k
m có kh năng k t n i v i cơng tơ đi n t

+ Ph n c ng:

b ng đư ng truy n

-

Máy tính chip Pentium IV Chip 1.0 GHz ho c cao hơn

SCADA/internet thông qua các c ng giao ti p truy n thông RS232,

-

RAM t i thi u 512 MB

RS485. Tuy nhiên vi c th c hi n k t n i này ch th c hi n

-

các giai

ño n sau này khi mà vi c trang b internet đ n t ng h gia đình.

Trư c m t ñ tài ch nghiên c u th c hi n
v SMS.

giai ño n ng d ng d ch<