1. Đặt vấn đề

Năng lượng đóng vai trò quan trọng trong việc tăng trưởng nền kinh tế, là đầu vào quan trọng của rất nhiều ngành sản xuất và một trong những mặt hàng thiết yếu của các doanh nghiệp. Quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng phát triển khiến nhu cầu sử dụng năng lượng tăng vọt.

Hình 1: Giá điện tăng liên tục khiến chi phí sản xuất ngày càng tăng

Trước yêu cầu đặt ra là làm sao để tiết kiệm năng lượng, làm sao để hạn chế được các ảnh hưởng của điện áp, của sóng hài,… lên hệ thống điện, đặc biệt trong các nhà máy sản xuất thì việc sử dụng biến tần là không thể thiếu và một trong những yếu tố cần quan tâm khi sử dụng biến tần là hạn chế sóng hài phát ra,…Để làm được điều đó thì trước tiên, ta phải đo lường được các thông số về điện (công suất, dòng điện, tần số, sóng hài,…), ghi lại các sự kiện, lỗi trong hệ thống như cao/thấp điện áp, gián đoạn điện áp,…

Quý khách có thể tìm hiểu thêm về tác hại và cách hạn chế sóng hài do biến tần tại:

https://by.com.vn/KUZrAN

2. Giới thiệu chung về SATEC Global 

Được thành lập vào năm 1987, SATEC là công ty hàng đầu toàn cầu trong việc nghiên cứu, phát triển và sản xuất các giải pháp quản lý năng lượng. Với hai thập kỷ kinh nghiệm phong phú trong quản lý năng lượng, đội ngũ của SATEC có chuyên môn công nghệ để cung cấp các giải pháp linh hoạt cho các ứng dụng của khách hàng trên toàn thế giới từ các ứng dụng cơ bản đến các thiết bị chuyên dụng phân tích chất lượng điện năng:

– tự động hóa và điều khiển trạm;

– giám sát chất lượng điện;

– năng lượng tái tạo (năng lượng mặt trời, gió, …);

– ứng dụng công nghiệp;

– đo lường DC;

– trung tâm dữ liệu,…

Hình 2: Các khách hàng của SATEC

3. Các dòng sản phẩm của SATEC

Sản phẩm của SATEC đáp ứng hầu hết các ứng dụng, các vị trí, mục đích lắp đặt, đo lường khác nhau. Từ các ứng dụng đo lường cơ bản đến các thiết bị chuyên dụng phân tích chất lượng điện năng. Hỗ trợ đa dạng các giao thức truyền thông công nghiệp, truyền thông phù hợp với tự động hóa trạm như Modbus RTU, TCP/IP, IEC 61850,…

Các tính năng nổi bật của SATEC như:

– Tính modular: SATEC nâng cao tính module, cung cấp nhiều tùy chọn giao tiếp cho khách hàng lựa chọn, I/O số/ tương tự, chức năng có thể lựa chọn,… để điều chỉnh phù hợp với giải pháp và tính năng mà khách hàng yêu cầu;

– Nhiều chức năng tích hợp trong một thiết bị: ngoài phân tích chất lượng điện năng, thiết bị còn có khả năng lưu trữ, ghi lại lỗi, đo phasor (theo IEEE C37.118), sử dụng các tùy chọn I/O, tính toán tiền điện,…

– Độ bền và độ tin cậy cao: Sản phẩm đáp ứng các yêu cầu khắt khe về tiện ích và yêu cầu của người dùng trên toàn thế giới (môi trường, độ ẩm, chịu quá điện áp,…)

– Kết nối: Với các giao thức truyền thông như IEC 61850, IEC 60870-5-101/104, DNP3, BACNet và Modbus, các thiết bị của SATEC hướng tới khả năng kết nối tối ưu và khả năng tương tích với SCADA, tự động hóa trạm.

– Độ chính xác cao: Độ chính xác 0.2S, 0.5S, Class A IEC 61000-4:30. Ngoài ra, SATEC đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn chính xác tiên tiến nhất về Thiết bị đo lường và giám sát điện năng (IEC 61557-12: 2018, PMD),…

Hình 3: Các dòng sản phẩm của SATEC

Hình 4: Sơ đồ khối ứng dụng các thiết bị của SATEC trong hệ thống điện

Một số dòng sản phẩm tiêu biểu như sau:

3.1. Đồng hồ đa chức năng 13x Series

Hình 5: Đồng hồ đa chức năng 13x Series

– Dòng PM13x/ EM13x là các đồng hồ đo điện 3 pha đa năng có nhiều tính năng như khả năng đo lường doanh thu, phân tích sóng hài và ghi dữ liệu, được lắp đặt rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và tiện ích khác nhau.

– Với nhiều truyền thông giao tiếp (ngoài cổng RS485 tích hợp sẵn) và một loạt các giao thức truyền thông, PM13x/EM13x được tích hợp rộng rãi trong các hệ thống SCADA để giám sát điện công nghiệp và trạm biến áp.

– Tính năng nổi bật:

+ Các thông số được tính toán/ đo lường: U, I, f, Cos phi, kW, kVA, kWh, kVAh, độ mất cân bằng U/I, hệ số sóng hài (THDV, THDI) trong đó đo lường sóng hài lên tới bậc 40;

+ Giám sát hơn 1000 thông số;

+ Hỗ trợ các tần số: 25, 50, 60, 400Hz;

+ Đo tổng chi phí điện cần thanh toán, thời gian sử dụng: độ chính xác Class 0.5S;

+ Chụp dạng sóng theo thời gian thực: 128 mẫu/ chu kỳ;

+ Đồng hồ thời gian thực;

+ Lưu trữ dữ liệu và sự kiện: lưu trữ lịch sử hơn 90 ngày, các dữ liệu min/max với các mốc thời gian tương đương;

+ Bộ điều khiển logic có khả năng lập trình;

+ Truyền thông RS485/RS422/RS232, Ethernet, Profibus, RF, Wifi hoặc GPRS;

+ Truyền thông Modbus, DNP3 hoặc IEC 60870.

– Có thể tùy chọn các module mở rộng và biến dòng đo lường:

+ Module về truyền thông: Ethernet, Profibus, RS232/422/485, Wifi, RF,…

+ Đầu ra tương tự;

+ Đầu vào/ra số.

– Ứng dụng:

+ Quản lý năng lượng;

+ Đo doanh thu, chi phí tiêu thụ;

+ SCADA;

+ Giám sát công nghiệp;

+ Nguồn năng lượng mới.

Hình 6: Tính năng nổi bật của 13x Series

3.2. Đồng hồ đo năng lượng thế hệ tiếp theo PRO Series

Hình 7: Đồng hồ đo năng lượng thế hệ tiếp theo PRO Series

– PRO Series là dòng đồng hồ đo điện hiện đại, mới nhất của SATEC dành cho các ứng dụng năng lượng tiên tiến. Với khả năng chụp lại các dạng sóng và dung lượng lưu trữ lên tới 16GB, PRO Series là một thiết bị phân tích và ghi sự kiện mạnh mẽ, được thiết kế đặc biệt chú trọng vào trải nghiệm của người dùng.

– Với giao thức truyền thông IEC 61850 và cổng Ethernet kép, đồng hồ đo PRO Series được thiết kế để đáp ứng nhu cầu số hóa trạm biến áp dựa trên IEC 61850.

– Tính năng nổi bật:

+ Phân tích sóng hài: THD của điện áp và dòng điện, các cảnh báo tùy chỉnh, TDD, K Factor, hệ số đỉnh, sóng hài riêng lẻ lên tới bậc 63;

+ Phân tích và tính toán điện áp: RMS, thành phần đối xứng, cao/thấp, gián đoạn điện áp;

+ Bộ nhớ lên tới 16GB;

+ Đo lường AC/DC;

+ Dòng PRO cho phép sử dụng đồng thời lên tới 4 module mở rộng, cho phép người dùng điều chỉnh thiết bị phù hợp với bất kỳ ứng dụng cần thiết nào.

+ Dual Port Ethernet;

+ IEC 61850/DNP 3;

+ Lưu trữ, chụp dạng sóng;

+ Phát hiện dòng rò;

+ Bộ điều khiển logic có khả năng lập trình;

+ Cấp an toàn cao (CAT IV).

– Ứng dụng:

+ Quản lý năng lượng;

+ Đo doanh thu, chi phí tiêu thụ;

+ SCADA;

+ Tự động hóa trạm;

+ Giám sát công nghiệp;

+ Nguồn năng lượng mới.

Hình 8: Tính năng nổi bật của PRO Series

Hình 9: Hình ảnh màn hình thiết bị

3.3. Thiết bị ghi lỗi (Fault Recorder) và giám sát nhánh tải BFM-II

Hình 10: Thiết bị ghi lỗi (Fault Recorder) và giám sát nhánh tải BFM-II

– Giám sát lên tới 54 kênh 1 pha hoặc 18 kênh 3 pha.

– Phân tích sóng hài riêng lẻ.

– Thiết bị ghi lỗi phân tán 36 kênh và lưu trữ dạng sóng.

– Các giao thức cho SCADA (IEC 60870-5-101/104, DNP3, BACNet).

– Thiết kế dạng modular.

– Tính năng nổi bật:

+ Cảm biến dòng độ chính xác cao;

+ Đo lường thời gian hoạt động, chi phí;

+ Cấu hình năng lượng: cấu hình 120 ngày tự động cho các chỉ số năng lượng và nhu cầu sử dụng;

+ Chất lượng nguồn điện: Sóng hài dòng điện và điện áp (lên tới bậc 25), cao/thấp, gián đoạn điện áp;

+ Lưu trữ lịch sự dữ kiện: lưu trữ các lỗi chẩn đoán nội và các điểm đặt;

+ Lưu dữ dữ liệu: lưu trữ dữ liệu theo chu kỳ lập trình trước;

+ Thiết bị điều khiển có thể lập trình được;

+ Cổng truyền thông: RS485, Ethernet và USB;

+ Giao thức: Modbus RTU, DNP3.0, IEC 60870-5-101/104, BACnet.

– Ứng dụng:

+ Quản lý năng lượng;

+ Đo doanh thu, chi phí tiêu thụ;

+ Tự động hóa trạm;

+ Trung tâm dữ liệu.

Hình 11: Tính năng nổi bật của BFM-II

3.4. Đồng hồ đo lường và phân tích chất lượng điện năng PM17x Series

Hình 12: Đồng hồ đo lường và phân tích chất lượng điện năng PM17x Series

– Cung cấp đầy đủ tính năng giám sát, ghi nhật ký và thống kê chất lượng điện năng theo EN 50160 và GOST 32144.

– PM174 cung cấp hiệu suất tương tự theo IEEE 1159 với chức năng ghi lỗi tùy chọn.

– Đo lường điện năng 3 pha:

+ Điện áp, dòng điện, công suất, năng lượng, hệ số công suất, tần số, độ mất cân bằng điện áp/dòng điện;

+ 16 điểm đặt có khả năng lập trình;

+ 2DI, 2DO.

– Đồng hồ đo chi phí, doanh thu: Độ chính xác Class 0.2/0.2S. Đo thời gian sử dụng;

– Phân tích chất lượng điện năng nâng cao:

+ Báo cáo và thống kế theo EN50160, IEEE 1159 hoặc GOST 32144-2013;

+ Lưu trữ các sự kiện PQ và lưu trữ dạng sóng 6 kênh (3 điện áp và 3 dòng điện);

+ Sóng hài theo IEC 61000-4-7 (đến bậc 63);

+ THD điện áp và dòng điện, TDD, K-Factor;

+ Cao/ thấp, gián đoạn điện áp với dạng sóng tương đương.

– Lưu trữ dữ liệu/ sự kiện:

+ Lưu trữ dữ liệu, sự kiện liên quan đến chất lượng điện năng;

+ Lưu trữ hơn 100 thông số;

+ Lưu trữ theo thời gian thực.

– Truyền thông:

+ 2 cổng truyền thông độc lập (RS232/RS485, Ethernet, Profibus DP, 2G/3G);

+ Giao thức: Modbus RTU, ASCII, DNP 3.0.

– Ứng dụng:

+ Giám sát công nghiệp;

+ Tự động hóa trạm;

+ Giải pháp được đồng ý bởi ABB.

Hình 13: Tính năng nổi bật của PM17x Series

3.5. Đồng hồ phân tích chất lượng điện đa năng PM180

Hình 14: Đồng hồ phân tích chất lượng điện đa năng PM180

– Thiết bị phân tích chất lượng điện được chứng nhận IEC 61000-4-30 Class A Edition 3, PM180 được thiết kế như một thiết bị module có thể chứa tối đa 3 thẻ bổ sung, cho phép nhiều chức năng khác nhau. Thiết bị cho phép thiết kế tiết kiệm cả về mặt chi phí và không gian, nâng cao tính linh hoạt.

– Tính năng:

+ Dòng sự kiện: Xem các sự kiện theo 1 trình tự được đánh dấu thời gian. Sự kiện đầu vào số, sự kiện đầu ra relay, sự kiện lỗi và sự kiện các điểm đặt (Setpoint).

+ Phân tích chất lượng điện năng: Chứng nhận theo Class A, Edition 3 (IEC 61000-4-30:2015), tạo báo báo theo EN 50160 và lưu trữ dạng sóng.

+ Trạm biến áp số IEC 61850;

+ Lưu trữ lỗi (Fault recorder)/ khoảng cách lỗi: đo lường dòng điện, PM180 có thể lưu trữ các dạng sóng lỗi, cho phép tính toán khoảng cách xảy ra lỗi, báo cáo lỗi.

+ Đo pha.

+ Đo nguồn 3 pha đa chức năng: độ chính xác class 0.2S, đo điện áp, dòng điện (kể cả dây trung tính), nguồn, năng lượng, hệ số công suất, tần số, độ mất cân bằng điện áp, dòng điện.

+ Lưu trữ lỗi: lưu trữ dòng điện khi xảy ra lỗi, lỗi trước và sau, tính toán khoảng cách lỗi

+ Đồng hồ phân tích chất lượng điện năng nâng cao: Tuân thủ theo IEC 61000-4-30 Class A, phân tích, thống kê và báo cáo chất lượng điện theo IEEE 1159, EN 50160 hoặc GOST 32144-2013. Phát hiện và lưu lưu trữ lỗi/ lõm điện áp, gián đoạn điện áp. Phân tích sóng hài theo IEC 61000-4-7. Đo lường THD điện áp, dòng điện, TDD dòng điện và hệ số K.,..

+ Cấu hình module;

+ Cổng và giao thức truyền thông: Ethernet, USB, RS232/485. Truyền thông tùy chọn như USB, fiber optic ethernet, RS422/485 thứ 2,….

+ IEC 60870-5-101/104.

+ Tùy chọn giao thức IEC 61850 ed.2 (MMS và GOOSE Messaging).

4. Phần mềm giám sát Expert Power

– Expert Power – một phần mềm quản lý năng lượng toàn diện, cung cấp một bộ giải pháp: từ thanh toán, giám sát, quản lý hiệu quả năng lượng và đáp ứng nhu cầu đến phân tích chất lượng điện chuyên sâu và hỗ trợ các quy trình lập kế hoạch và dự báo.

Hình 15: Sơ đồ hệ thống

– Thu thập dữ liệu:

+ Thu thập dữ liệu tự động từ đồng hồ đo năng lượng (điện, nước, khí đốt,…), thiết bị phân tích chất lượng điện năng và bộ điều khiển tự động hóa trạm biến áp;

+ Dễ dàng cấu hình các thiết bị mới, máy chủ truyền thông.

– Hiển thị dữ liệu:

+ Xem tất cả các dữ liệu trong trình duyệt – không cần cài đặt phần mềm;

+ Trang tổng quan được tùy chỉnh, biểu đồ 1 sợi với dữ liệu thời gian thực, biểu đồ có chỉ báo trạng thái (màu, biểu tượng);

+ Đa người dùng, đa cấp độ bảo mật.

Hình 16: Biểu đồ 1 sợi

– Thông tin trong lịch sử:

+ Tất cả dữ liệu được lưu trong cơ sở dữ liệu;

+ Biểu đồ thông số;

+ Theo dõi các xu hướng để xác định vấn đề tiềm ẩn.

– Báo cáo:

+ Báo cáo thủ công, tự động hoặc lập lịch;

+ Báo cáo được định cấu hình trước hoặc tùy chỉnh;

+ HTML, xuất định dạng Excel và PDF.

Hình 17: Báo cáo năng lượng

– Cảnh báo và sự kiện:

+ Các ngưỡng cài đặt cảnh báo;

+ Nhắn tin, mail và cảnh báo SMS;

+ Lưu trữ các cảnh báo trong lịch sử;

+ Yêu cầu xác nhận người dùng.

– Khả năng kết nối và tương tác:

+ Tích hợp tất cả hệ thống quản lý năng lượng, tự động hóa;

+ Xuất dữ liệu tích hợp sang các định dạng khác nhau (excel, pdf,…);

+ Tùy chọn giao diện web cho phép tích hợp với các ứng dụng doanh nghiệp của bên thứ 3 (BMS, SCADA, ERP, CRM, kế toán,..);