Phân tích ứng dụng của đồng hồ đo năng lượng trả trước Acrel và hệ thống quản lý năng lượng

Điện thoại: +86 18702111813 Email: shelly@acrel.cn

Công ty TNHH Acrel

Tóm tắt:Bài viết này trình bày các chức năng chính của công tơ điện trả trước thẻ IC truyền thống, phân tích ưu điểm và nhược điểm trong ứng dụng của nó; giới thiệu chi tiết về việc mở rộng chức năng của công tơ điện trả trước sau khi tích hợp công nghệ truyền thông, công nghệ điều khiển thông minh và thúc đẩy giá trị thực tế, để mô tả xu hướng phát triển kỹ thuật có thể có của công tơ điện trả trước.

Từ khóa:Đồng hồ đo năng lượng trả trước, ứng dụng, phân tích

Tiền điện là nguồn vốn chính để các doanh nghiệp cung cấp điện duy trì sản xuất và phát triển, việc có thể thu tiền điện kịp thời hay không đóng vai trò quan trọng trong việc luân chuyển vốn của các doanh nghiệp cung cấp điện. Do mô hình tiêu thụ điện "sử dụng điện trước, trả tiền sau" trong nhiều năm, cơ sở người dùng điện rộng khắp và các biện pháp kỹ thuật cắt điện tại chỗ và phân phối điện, cũng như sự không tương thích của các quy định hỗ trợ với nền kinh tế thị trường, trực tiếp dẫn đến rủi ro rất lớn của các doanh nghiệp cung cấp điện trong việc thu tiền điện, nhân lực, nguồn lực tài chính và áp lực vận hành đã đổ vào đó trong những năm qua. Trong bối cảnh này, để thích ứng tốt hơn với cải cách hệ thống điện, công tơ điện trả trước đã được sử dụng rộng rãi.

Do ứng dụng chưa hoàn thiện của công nghệ truyền thông liên quan đến lõi ban đầu, tính tương thích của hệ thống đã trở thành một trở ngại quan trọng ảnh hưởng đến việc phổ biến và ứng dụng hệ thống đọc công tơ tự động từ xa để quản lý đo lường điện năng, đặc biệt là tính tương thích của giao thức truyền thông và sự không nhất quán của tiêu chuẩn sản xuất. Trong môi trường tại thời điểm đó, công tơ năng lượng trả trước loại thẻ IC không có lựa chọn nào khác ngoài việc tránh nút thắt cổ chai ứng dụng của công nghệ truyền thông.

1. Đồng hồ đo năng lượng trả trước loại thẻ I

1.1 Chức năng chính

1.1.1 Chức năng đo lường: đo lường năng lượng hoạt động một pha; tiết kiệm điện năng lịch sử và có chức năng đóng băng điện năng.

1.1.2 Chức năng đa thuế quan: Khoảng thời gian cài đặt có thể lập trình, nhiều mức thuế quan. Đồng hồ thời gian có chức năng bù nhiệt độ.

1.1.3 Chức năng giao tiếp: với giao diện RS485 và giao diện giao tiếp hồng ngoại. Giao diện RS485 thường được cách điện với bên trong đồng hồ và có thiết kế bảo vệ truy cập chống AC 220V

1.1.4. Chức năng hiển thị: Màn hình LCD, nút bấm có thể tự động hiển thị tuần hoàn, giao diện hiển thị số tiền còn lại, tổng công suất, giá điện hiện tại, v.v.

1.1.5. Chức năng sao chép thông tin mua điện trở lại: một mét một thẻ, tức là một mét chỉ có thể tương ứng với một thẻ IC. Khi thẻ được đưa vào để truyền điện, thông tin tiêu thụ điện trong đồng hồ sẽ tự động sao chép trở lại thẻ IC; khi điện được mua lại, thông tin trong thẻ sẽ tự động được ghi vào máy tính để lưu trữ và xác minh dữ liệu.

1.1.6. Chức năng nhắc nhở nạp điện: Nói chung, có màn hình báo động và báo mất điện, cũng tăng chức năng cắt tải.

1.1.7. Chức năng kiểm soát quá tải: Bằng cách thiết lập ngưỡng công suất, có thể thực hiện kiểm soát tắt nguồn quá tải ở phía tải. Thời gian tắt nguồn có thể được thiết lập theo hai cách: tắt nguồn ngay lập tức và tắt nguồn chậm. Có thể khôi phục nguồn bằng cách nhấn nút hoặc lắp thẻ.

1.1.8. Chức năng điều khiển trả trước: đồng hồ thực hiện phương pháp quản lý mua điện trước rồi mới sử dụng điện. Khi đồng hồ không có điện tích, công tắc tải trong đồng hồ sẽ tự động cắt nguồn điện tải. Sau khi sạc đồng hồ, đồng hồ sẽ đóng lại để khôi phục chức năng cung cấp điện tải. Với sự cải tiến liên tục, chức năng thấu chi đã được thêm vào, có thể cho phép thấu chi vừa phải theo tình hình thực tế. Có thể thiết lập thấu chi. Sau khi thấu chi hoàn tất, đồng hồ sẽ tắt nguồn và phần thấu chi sẽ tự động được tính và trừ khi đồng hồ được sạc lại lần sau.

1.1.9. Chức năng chống tích trữ điện: Do chính sách giá điện được kiểm soát vĩ mô, để tránh tình trạng tích trữ điện quá mức (lượng điện) vào công tơ, khách hàng bị hạn chế tích trữ điện quá mức (lượng điện) cùng một lúc bằng cách cài đặt ngưỡng tích trữ điện trên công tơ.

10. Chức năng bảo vệ an ninh: Nói chung, công nghệ thẻ CPU được sử dụng cho thiết kế an ninh hệ thống. Xác thực an ninh của đồng hồ đo năng lượng điện thẻ CPU và thẻ CPU được hoàn thành thông qua mô-đun ESAM trong đồng hồ đo năng lượng. MCU của đồng hồ đo năng lượng thẻ CPU chỉ đóng vai trò truyền dữ liệu trong quá trình xác thực và không tham gia vào mã hóa và giải mã dữ liệu. Khi bán điện, thông qua một loạt các thử nghiệm xác thực khóa, các hoạt động như xác nhận thẻ mua điện, quyền ghi thông tin trên thẻ mua điện và quyền ghi lại xóa tệp nhị phân có thể được thực hiện.

1.2 Ưu điểm chính

1.2.1 Nâng cao hiệu quả và độ chính xác của việc đọc đồng hồ đo. Thông qua giao diện RS485 và giao diện truyền thông hồng ngoại, có thể sử dụng thiết bị đọc đồng hồ đo cầm tay tương ứng để sao chép hàng loạt tại chỗ. Điều này có tác dụng rất quan trọng đối với tình hình hiện tại là số lượng đồng hồ đo năng lượng do các doanh nghiệp cung cấp điện quản lý đã tăng mạnh.

1.2.2 Giải quyết hiệu quả tình trạng nợ đọng. Giảm đáng kể chi phí hoạt động thu tiền điện, tăng cường an ninh thu tiền điện.

1.2.3 Giảm bớt mâu thuẫn khó khăn trong thanh toán. Với số lượng khách hàng tăng lên đáng kể và các khung thời gian thanh toán tương đối tập trung, mô hình tính phí truyền thống rất dễ gây ra tình trạng tắc nghẽn thanh toán. Việc áp dụng đồng hồ đo năng lượng trả trước đã giảm đáng kể áp lực về phí đối ứng và rủi ro dịch vụ.

1.3 Các vấn đề trong ứng dụng

1.3.1 Khả năng chống tấn công kém. Thẻ IC bị mất và hư hỏng, đặc biệt là các cổng đọc ghi thẻ IC mở dễ bị tấn công từ bên ngoài. Sau khi bị tấn công, rất khó để có được bằng chứng và gây ra sự cố cho hệ thống kiểm soát nội bộ, rất dễ xảy ra tranh chấp về điện.

1.3.2 Quản lý khó khăn. Do tính đột ngột và ngẫu nhiên của việc mua điện bằng thẻ IC, bộ phận cung cấp điện đã tăng áp lực bán điện. Đồng thời, để đảm bảo an toàn dữ liệu, hiện nay thẻ CPU thông minh được sử dụng rộng rãi. Hệ thống COS và xác thực khóa động của nó đảm bảo an toàn dữ liệu, nhưng đồng thời cũng làm tăng khối lượng công việc quản lý của bộ phận quản lý điện. Hơn nữa, trình diễn đa liên kết làm tăng khả năng xảy ra lỗi bất ngờ.

1.3.3 Tính thích ứng của chính sách điều chỉnh giá điện chưa cao. Giá điện đã được xác định và ghi vào công tơ điện trả trước khi mua điện. Do giá điện lưu trữ trong công tơ điện trả trước thẻ IC không thể điều chỉnh theo thời gian thực nên mỗi lần điều chỉnh giá đều tăng thêm khối lượng công việc cho công ty cung cấp điện, khách hàng cũng dễ thắc mắc.

1.3.4 Thu thập dữ liệu không kịp thời. Không thể phản ánh tình hình tiêu thụ điện của khách hàng theo thời gian thực, không thể giám sát hiệu quả tình trạng trộm cắp điện và không đáp ứng được nhu cầu quản lý thời gian thực của tự động hóa quản lý điện.

1.3.5 Khả năng mở rộng chức năng của phương thức mua điện không cao. Hệ thống trả trước sử dụng thẻ IC làm phương tiện truyền dữ liệu không dễ hình thành liên kết hiệu quả với ngân hàng điện thoại, ngân hàng trực tuyến và các phương thức mua điện khác. Khách hàng thường mua điện tại các điểm bán điện bằng thẻ, điều này làm giảm chất lượng dịch vụ tiếp thị điện và tăng khối lượng công việc của các công ty cung cấp điện. Do đó, để giải quyết các vấn đề và nhược điểm trong ứng dụng thực tế của đồng hồ đo năng lượng trả trước bằng thẻ IC, Vấn đề tương thích của hệ thống truyền thông đã được giải quyết. Sự đột phá của nút thắt cổ chai của công nghệ cốt lõi liên quan cung cấp một không gian rộng lớn có thể không tưởng tượng được cho ứng dụng từ xa của đồng hồ đo năng lượng trả trước.

2 Tích hợp đồng hồ đo năng lượng trả trước và hệ thống đọc đồng hồ từ xa

2.1 Các phương pháp truyền thông cơ bản trong hệ thống đọc đồng hồ từ xa chủ yếu bao gồm truyền thông cáp quang, truyền thông đường dây điện thoại, bus RS485, cáp TV, Internet, truyền thông đường dây điện, bus thiết bị, truyền thông vệ tinh, GPRS và CDMA, v.v. Tất cả các loại phương pháp truyền thông đều có ưu điểm và nhược điểm và các khía cạnh áp dụng của chúng. Kết hợp với các đặc điểm công nghiệp của các doanh nghiệp cung cấp điện và ứng dụng thực tế của phổ tần sóng mang đường dây điện áp thấp, nhảy tần, chuyển tiếp và chuyển tiếp (đồng hồ sóng mang có thể được thiết lập động như một bộ định tuyến hoặc bộ đáp ứng bởi bộ tập trung cục bộ thông qua đường dây điện) và ứng dụng thực tế của chip đặc biệt. Hiện tại, điện áp thấp của hệ thống đọc đồng hồ tự động từ xa chủ yếu áp dụng phương pháp đọc đồng hồ tập trung đường dây điện + truyền từ xa GPRS + loạt đồng hồ năng lượng trả trước của các giải pháp kỹ thuật.

2.2 Cấu trúc hệ thống Hệ thống đọc công tơ tập trung của nhà cung cấp điện đường dây bao gồm các trạm tổng đọc tập trung, bộ thu, bộ tập trung, công tơ và các thiết bị khác. Theo điều kiện của địa điểm, một mạng lưới chuyên dụng được thiết lập và việc đọc công tơ, kiểm soát và quản lý mức tiêu thụ điện được thực hiện thông qua phần mềm. Hệ thống bao gồm ba lớp vật lý và hai lớp liên kết. Việc thu thập dữ liệu của trạm tổng áp dụng cấu trúc hình sao, nghĩa là một trung tâm quản lý mức tiêu thụ điện là lớp quản lý cho nhiều bộ tập trung; trạm tổng được kết nối với bộ tập trung dữ liệu thông qua mạng GPRS; Các bộ thu được kết nối thông qua đường dây điện hạ thế, các bộ thu được lắp đặt trong hộp công tơ và các bộ thu và công tơ năng lượng của khách hàng được kết nối song song thông qua giao diện RS485 để tạo thành lớp khách hàng.

2.3 Tính năng hệ thống

2.3.1 Áp dụng phương pháp truyền thông PLC (power line carrier): tận dụng hiệu quả cấu trúc lưới điện, thi công dễ dàng.

2.3.2 Nhóm dữ liệu cơ bản: tất cả khách hàng có trong hệ thống sao chép tập trung đều có thể lựa chọn sao chép (sao chép điểm, sao chép toàn bộ), sao chép nhiều điểm để tạo thành nhóm dữ liệu cơ bản và nhiều loại phân tích khác nhau (mất đường truyền, nhiều tốc độ, tải, v.v.), đáp ứng nhu cầu quản lý thông minh khác nhau của khách hàng.

2.3.3 Kết hợp phần mềm và phần cứng: Thiết kế hệ thống hoàn toàn cân nhắc đến nhu cầu và sự tiện lợi của người dùng. Trên cơ sở phần cứng cố định, tất cả các chức năng bù trừ của hệ thống, sửa đổi quản lý và bổ sung thao tác (nguồn điều khiển từ xa) đều được phần mềm nền hoàn thành.

2.3.4 Ưu điểm là lắp đặt thuận tiện, độ tin cậy cao, an toàn tốt, khả năng bảo trì mạnh mẽ. Đồng thời, chi phí dự án thấp, bảo trì hệ thống đơn giản, chi phí vận hành thấp.

2.4 Ứng dụng các chức năng chính

Công tơ điện trả trước từ xa hợp tác với hệ thống quản lý tiêu thụ điện để thực hiện các chức năng như đọc công tơ từ xa, trả trước từ xa, chống trộm điện và quản lý tải.

2.4.1 Đọc đồng hồ từ xa

Trạm chính có thể thực hiện đọc đồng hồ đo ngẫu nhiên và đánh giá xem đồng hồ đo năng lượng tại chỗ có bị lỗi hay mức tiêu thụ điện của khách hàng có bất thường hay không theo dữ liệu đọc lại. Trạm chính cũng có thể đọc đồng hồ đo theo thói quen đọc đồng hồ đo và truyền dữ liệu đọc lại đến hệ thống thông tin quản lý tiếp thị điện để tính toán chi phí điện. Đồng thời, trạm chính cũng có thể khiến đồng hồ đo năng lượng điện báo cáo thông tin dữ liệu thực địa thường xuyên thông qua cài đặt từ xa.

2.4.2 trả trước từ xa

Khách hàng có thể mua điện theo nhiều hình thức khác nhau để tránh hiệu quả tình trạng thanh toán quá mức. Khi số tiền còn lại trong công tơ của khách hàng là 0, công tơ sẽ phát tín hiệu ngắt để rơle bên trong hoặc công tắc điều khiển tải bên ngoài hoạt động để cắt điện, tránh tình trạng nợ đọng. Phương pháp thanh toán trước từ xa an toàn và đáng tin cậy, tránh các sự cố như không đọc được thẻ và lỗi thông tin do truyền thông tin qua thẻ IC. Đồng thời, khi giá điện được điều chỉnh, các thông số giá điện trong công tơ điện tại chỗ có thể được điều chỉnh theo từng đợt kịp thời thông qua trạm chính, để đảm bảo rằng các thông số giá điện trong công tơ điện tại chỗ được đồng bộ với việc điều chỉnh giá.

2.4.3 Chống trộm cắp

Khi các thông số của đồng hồ đo điện năng tại chỗ thay đổi hoặc có sự cố như mất điện áp, mất dòng điện và đấu dây sai, đồng hồ đo điện năng có thể tự động báo cáo đến trạm chính. Đến hiện trường để kiểm tra. Chức năng này có thể đánh cắp điện hiệu quả và ngăn ngừa sự cố trước khi chúng xảy ra.

2.4.4 quản lý tải

Trạm chính có thể thu thập dữ liệu điện áp, dòng điện, công suất, điện năng và các dữ liệu khác của đồng hồ đo năng lượng tại chỗ để phân tích và quản lý tải. Theo dữ liệu dòng điện, có thể vẽ đường cong tải để theo dõi sự thay đổi của tải điện. Theo dữ liệu điện áp, có thể tính toán tỷ lệ đủ điều kiện điện áp. Bằng cách đặt giới hạn công suất hoạt động trong đồng hồ đo năng lượng, kiểm soát mức tiêu thụ điện quá tải của khách hàng.

2.5 Phân tích tăng trưởng

2.5.1 Nhờ sử dụng công tơ từ xa, có thể tiết kiệm được rất nhiều chi phí nhân công cho người đọc công tơ, đồng thời có thể tránh được lỗi khi đọc công tơ thủ công, phát hiện kịp thời lỗi công tơ, do đó nâng cao mức độ dịch vụ.

2.5.2 Nhờ thực hiện trả trước nên tình trạng nợ đọng đã giảm đáng kể, tỷ lệ thu hồi tiền điện được cải thiện, chi phí vận hành khôi phục điện tại chỗ trong công tác quản lý thu hồi tiền điện cũng giảm.

2.5.3 Do có thể theo dõi trực tuyến trạng thái hoạt động của công tơ điện tại chỗ nên có thể ngăn ngừa hiệu quả tình trạng trộm điện và giảm thiểu tình trạng mất điện không rõ nguyên nhân.

2.5.4 Nhờ có hệ thống kiểm soát tải tự động nên loại trừ được tình trạng cháy công tơ quá tải, đồng thời tránh được hiện tượng khách hàng không thực hiện đánh giá giá điện theo thời điểm sử dụng và giá điện do khai báo thiếu công suất tiêu thụ điện.

3. Kịch bản ứng dụng sản phẩm trả trước Acrel

3.1 Chức năng

Thu tiền điện công tơ trả trước, kiểm soát, trích nợ; cung cấp module quản lý sau thanh toán; module phân tích tiêu thụ năng lượng;

Thu tiền thuê nhà, phí sở hữu và tiền nợ;

Chia sẻ chi phí điện ở khu vực công cộng;

Tiếp cận việc đọc và đo lường đồng hồ ở các khu vực công cộng và trạm biến áp;

Trả trước + tiêu thụ năng lượng của tòa nhà, hệ thống tích hợp đo lường năng lượng phân loại và tiểu mục;

Quản lý tài chính tập trung và kiểm soát các nhóm bất động sản/tài sản, phân cấp thẩm quyền riêng cho các bất động sản phụ;

Giải pháp không dây dễ dàng sửa đổi và dễ dàng gỡ lỗi

4. Lựa chọn sản phẩm

5. Kết luận

Mặc dù nhiều nhược điểm của đồng hồ đo năng lượng trả trước truyền thống ngày càng nổi bật đến mức không thể đáp ứng được nhu cầu quản lý điện hiện đại, nhưng trong ngắn hạn, đặc biệt là ở những khu vực có cơ sở khách hàng tương đối phân tán, vẫn có một mức độ ứng dụng nhất định. Mặt khác, với sự phát triển không ngừng của xã hội, đồng hồ đo năng lượng trả trước sẽ được tích hợp chặt chẽ hơn với công nghệ truyền thông và công nghệ điều khiển thông minh (ví dụ, đồng hồ đo năng lượng trả trước từ xa dựa trên công nghệ truyền thông di động có thể thay thế hoàn toàn đồng hồ đo năng lượng trả trước thẻ IC truyền thống. phạm vi ứng dụng của đồng hồ đo năng lượng). Đối với đồng hồ đo năng lượng trả trước, việc có chức năng "điều khiển thông minh thời gian thực từ xa" là xu hướng phát triển công nghệ tất yếu để mở rộng ra thế giới rộng lớn hơn. Đối với các doanh nghiệp cung cấp điện, việc phổ biến và ứng dụng chức năng "điều khiển thông minh thời gian thực từ xa" cũng sẽ có thể liên tục cải thiện trình độ quản lý và chất lượng dịch vụ tiêu thụ điện hàng ngày.

Tài liệu tham khảo:

[1] Sổ tay thiết kế và ứng dụng Microgrid Acrel Enterprise. Phiên bản 2022.05