Tài liệu Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- NGUYỄN NĂNG TOẠI HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TỪ XA LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số ngành: 60520202 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 05 năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- NGUYỄ N NĂNG TOẠI HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TỪ XA LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐINH HOÀNG BÁCH TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 05 năm 2014 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS ĐINH HOÀNG BÁCH Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày 03 tháng 05 năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) TT 1 2 3 4 5 Họ và tên TS. Huỳnh Châu Duy TS. Nguyễn Thanh Phương TS. Hồ Văn Hiến TS. Trương Việt Anh TS. Võ Hoàng Duy Chức danh Hội đồng Chủ tịch Phản biện 1 Phản biện 2 Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP. HCM, ngày 20 tháng 05 năm 2014 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Năng Toại. Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 16/10/1985. Nơi sinh: Hải Dương Chuyên ngành: .Kỹ thuật điện. MSHV: 1241830037 I- Tên đề tài: Hệ Thống Quản Lý Và Giám Sát Năng Lượng Từ Xa. II- Nhiệm vụ và nội dung: Nhiệm vụ: - Nghiên cứu các chuẩn truyền dẫn phổ biến RS-232, RS-485 - Nghiên cứu các chuẩn truyền thông phổ biến Modbus RTU, Modbus TCP/IP. - Thiết kế giao diện SCADA thu thập dữ liệu. - Nội dung. Tổng quan về hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa. - Một số chuẩn và giao thức truyền thông ứng dụng trong hệ thống. - Thiết kế một hệ thống thành phần: xây dựng cấu hình của hệ thống, thiết kế phần cứng và xây dựng phần mềm cho hệ thống nhằm thực hiện công việc đo lường các tải. Thử nghiệm kết quả và khả năng ứng dụng của hệ thống. Kết quả đạt được: - Ứng dụng phần mềm DAQFactory vào việc quản lý năng lượng và thu thập dữ liệu. III- Ngày giao nhiệm vụ: IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ....................................................................................... V- Cán bộ hướng dẫn: TS ĐINH HOÀNG BÁCH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên và chữ ký) KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn (Ký và ghi rõ họ tên) Nguyễn Năng Toại ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn TS.ĐINH HOÀNG BÁCH – Trưởng Bộ Môn Kỹ Thuật Điện Trường Đại Học Tôn Đức Thắng, người thầy đã hết lòng chỉ bảo, hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức chuyên môn cũng như những kinh nghiệm nghiên cứu trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Cơ - Điện – Điện tử, Phòng quản lý sau đại học của Trường Đại Học Công nghệ Tp.HCM đã tạo những điều kiện tốt nhất về vật chất lẫn tinh thần để chúng tôi hoàn thành tốt luận văn này. Xin chân thành cám ơn đến tất cả Quí Thầy, Cô của Trường Đại Học Công nghệ Tp.HCM đã giảng dạy, trang bị cho tôi những kiến thức rất bổ ích và quí báu trong suốt quá trình học tập cũng như nghiên cứu sau này. Xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và đặc biệt là nhóm thực nghiệm chung Trường Đại Học Công nghệ Tp.HCM dưới sự hướng dẫn của Thầy Đinh Hoàng Bách người luôn giành những tình cảm sâu sắc nhất, giúp đỡ và khuyến khích tôi để cùng vượt qua mọi khó khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Xin cảm ơn Gia đình đã tạo mọi điều kiện để tôi yên tâm học tập tốt trong suốt thời gian vừa qua. Xin cảm ơn tất cả bạn bè thân thuộc đã động viên, tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong quá trình học tập, công tác cũng như trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Nguyễn Năng Toại iii TÓM TẮT Năng lượng là yếu tố vô cùng quan trọng đời sống và càng quan trọng hơn trong quá trình sản xuất và kinh doanh của doanh nghiệp. Bài toán đặt ra cho các nhà quản lý là làm sao quản lý tòa nhà và nhà máy, xí nghiệp hiệu quả nhất để giảm chi phí, tiết kiệm năng lượng ở mức tối đa, tạo thuận lợi cho doanh nghiệp trong những hoạt động kinh doanh. Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả không đồng nghĩa với việc cắt giảm năng lượng dù bị thiếu hụt hoặc chúng ta không sử dụng năng lượng mà phải hiểu đúng rằng sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là việc áp dụng các biện pháp quản lý và kỹ thuật nhằm giảm tổn thất, giảm mức tiêu thụ năng lượng của phương tiện, thiết bị mà vẫn đảm bảo nhu cầu, mục tiêu đặt ra đối với quá trình sản xuất và đời sống. Phương án tối ưu hiện nay là thiết lập hệ thống tự động hóa giám sát và quản lý năng lượng. Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng sẽ giám sát toàn bộ hệ thống năng lượng của tòa nhà, nhà máy hay khu công nghiệp giúp nâng cao hiệu quả công trình, hiện đại hoá, tiết kiệm điện năng tiêu thụ, bảo vệ môi trường. Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng thực hiện việc giám sát hệ thống điện qua thiết bị theo dõi các thông số kỹ thuật chính của nguồn điện như: kW, kVA, kVAr... Hệ thống năng lượng hóa thạch như xăng, dầu, gas….Đây là những thông số cần được giám sát chặt chẽ vì có ảnh hưởng rất lớn tới việc vận hành tất cả thiết bị sử dụng điện của tòa nhà hay công nghiệp. Quản lý tốt các tham số này đồng nghĩa với việc giảm chi phí vận hành của tòa nhà, hệ thống sản xuất nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị. Các tham số đều được đo bằng bộ đo đếm năng lượng kỹ thuật số nối mạng, thể hiện thông số trên màn hình máy tính và lưu trữ dữ liệu. Trong khuôn khổ luận văn này sẽ nghiên cứu cấu trúc của một hệ thống quản lý và giám sát năng lượng từ xa. iv ABSTRACT Energy is a vital element of life, and even more important in the production and sales of businesses. The problem posed for managers is how to manage and buildings and factories, the most efficient enterprises to reduce costs, save energy at maximum level, to facilitate the operation of the business business. The use of energy saving and efficiency is not synonymous with cutting energy deficit or whether we do not use that energy to properly understand that the use of energy saving and efficiency is the application of management practices and techniques to reduce losses, reduce energy consumption of the vehicle, while maintaining equipment needs, set objectives for the production and life. Optimal current plan is to establish automated system monitoring and energy management. System monitoring and energy management will oversee the entire energy system of the building, factories or industrial parks to enhance work efficiency, modernization, power consumption saving, environmental protection school. System monitoring and energy management perform surveillance system tracking device power through the main specifications of the power supply as: kW, kVA, kVAr ... fossil energy systems, such as gasoline, oil, gas .... these are the parameters that need to be closely monitored because there is a huge impact to the operation of all electrical appliances or industrial buildings. Good management of this parameter means that the operating costs of the building, manufacturing systems improve efficiency equipment. These parameters are measured by measuring the power of digital networking, parameters shown on the computer screen and data storage. In the framework of this will study the structure of a management system and remote power monitoring . v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CÁM ƠN ..............................................................................................................ii TÓM TẮT.................................................................................................................. iii MỤC LỤC ................................................................................................................... v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ viii DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................... ix DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................... x Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ............................................................ 1 1.1 Lý do chọn đề tài trang ................................................................................ 1 1.2 Giới thiệu một số hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa trong thực tế ......................................................................................................... 4 1.2.1 Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua sóng vô tuyến RF .......................................................................... 4 1.2.2 Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua bộ truyền tải tín hiệu thông qua đường dây điện ........................................................... 6 1.3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài .................................................................... 7 1.4 Mục tiêu của đề tài ...................................................................................... 8 1.5 Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 8 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ....................................................................................... 9 2.1 Cấu trúc truyền thông .............................................................................. 9 2.2 Các tiêu chuẩn truyền dẫn trong công nghiệp ......................................... 11 2.2.1 Giới thiệu về truyền dẫn qua chuẩn RS-232 ...................................... 11 2.2.2 Chuẩn truyền dẫn RS-485 .................................................................. 12 2.3 Giao thức truyền thông ........................................................................... 18 2.3.1 Giao thức truyền thông ngang hàng .................................................... 19 2.3.2 Giao thức mạng Ethernet .................................................................... 19 2.3.3 Giao thức mạng Modbus .................................................................... 20 2.3.3.1 Khái niệm tổng quát .................................................................... 20 2.3.3.2 Phân loại ...................................................................................... 21 2.3.3.3 Nguyên tắc hoạt động của Modbus RTU .................................... 22 2.3.3.4 Nguyên tắc hoạt động của Modbus TCP/IP ................................. 25 2.3.3.5 Ứng dụng của giao thức Modbus ................................................. 26 vi Chương 3. CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG MẠNG CỦA MÔ HÌNH ........... 28 3.1 Các thành phần và cấu trúc của hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa ………………………………………………………….......28 3.1.1 Cấu trúc hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa ..................... 29 3.1.2 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống…………………………………..30 3.2 Hệ thống mạng Master-Slave .................................................................... 31 3.3 Master - DAQFactory ................................................................................ 31 3.3.1 Giới thiệu về DAQFactory ................................................................... 31 3.3.2 Các chức năng chính của DAQFactory ............................................... 31 3.4 Đồng hồ điện đa năng Selec EM-368C ....................................................... 32 3.4.1 Giới thiệu về EM-368C ....................................................................... 32 3.4.2 Đặc tính của EM-368C ........................................................................ 33 3.4.3 Khả năng kết nối .................................................................................. 34 3.4.4 Bảng địa chỉ các tham số chính cho mạng Modbus ............................ 35 3.4.5 Các kiểu đấu dây ................................................................................. 36 3.5 PLC S7-1200 .............................................................................................. 38 3.5.1 Tổng quan PLC S7-1200 ..................................................................... 38 3.5.2 Tính năng của PLC S7-1200 ............................................................... 39 3.5.3 Modbus trong PLC S7-1200 ................................................................ 40 3.6. Bộ chuyển đổi RS-232/422/485↔TCP/IP ................................................. 42 3.6.1 Các tính năng của thiết bị .................................................................... 42 3.6.2 Chế độ hoạt động ................................................................................. 43 3.6.3 Chức năng các cổng kết nối ................................................................. 43 3.6.4 Ứng dụng tiêu biểu ............................................................................... 45 3.7 Hub mạng .................................................................................................... 45 Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TỪ XA 4.1 Thiết kế phần cứng .................................................................................... 47 4.2 Thiết kế phần mềm ..................................................................................... 48 4.2.1 Thiết lập kiểu truyền thông ................................................................ 49 4.2.1.1 Thiết lập cho đồng hồ EM-368C .................................................. 49 4.2.1.2 Thiết lập cho PLC S7-1200 ......................................................... 50 4.2.2 Thiết lập Channels .............................................................................. 51 4.2.3 Thiết kế giao diện ................................................................................ 54 vii 4.2.4 Thể hiện thông số qua đồ thị ............................................................... 55 4.2.5 Thiết lập cảnh báo Alarm .................................................................... 56 4.2.6 Lập bảng lưu trữ dữ liệu ...................................................................... 59 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI…………………….64 5.1 Kết luận ...................................................................................................... 64 5.2 Hạn chế của đề tài ........................................................................................ 65 5.3 Hướng phát triển của đề tài ......................................................................... 65 Tài liệu tham khảo………………………………………………………………...66 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PLC - Power Line Communication: truyền thông trên đường dây điện SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition: hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu OSI - Open Systems Interconnection: kết nối các hệ thống mở PLC - Programmable Logic Controller: thiết bị điều khiển lập trình được LAN - Local Area Network: mạng máy tính cục bộ WAN - Wide Area Network: mạng diện rộng CRC - Cyclic Redundancy Check: mã phát hiện lỗi PC - Personal Computer: máy tính cá nhân ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Các thông số quan trọng của RS-485 Bảng 2: Thông số của các phương pháp Bảng 3: Các mã chức năng Bảng 4: Địa chỉ thanh ghi theo chuẩn Modbus Bảng 5: Địa chỉ các chức năng chính của đồng hồ EM-368C Bảng 6: Địa chỉ modbus TCP của PLC S7-1200 Bảng 7: Thiết lập các thông số chính cho dữ liệu. x DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua sóng vô tuyến RF Hình 1.2: Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa sử dụng hệ thống dây điện có sẵn Hình 2.1: Mô hình OSI cho giao thức truyền thông Hình 2.2: Ghép nối trực tiếp Hình 2.3: Sơ đồ bộ kích thích (driver) và bộ thu (receiver) RS-485 Hình 2.4: Quy định trạng thái logic của tín hiệu RS-485 Hình 2.5: Định nghĩa một tải đơn vị Hình 2.6: Quan hệ giữa tốc độ truyền và chiều dài dây dẫn Hình 2.7: Cấu hình mạng RS485 Hình 2.8: Dây xoắn đôi Hình 2.9: Cấu hình mạng RS-485 sử dụng 4 dây Hình 2.10: Các phương pháp chặn đầu cuối RS-485 Hình 2.11: Giao thức Modbus tương ứng với lớp 7 của mô hình OSI Hình 2.12: Kết nối dây home run so với Modbus Hình 2.13: Cấu trúc kết nối Hình 3.1: Quy trình hoạt động của hệ thống Hình 3.2: Cấu trúc hệ thống quản lý và giám sát năng lượng Hình 3.3: Mô phỏng các chức năng chính của DAQFactory Hình 3.4 : Đồng hồ điện đa năng EM-368C Hình 3.5: Sơ đồ kết nối đồng hồ EM-368C trong mạng điện 3 pha, 4 dây Hình 3.6: Sơ đồ kết nối đồng hồ EM-368C trong mạng điện 3 pha, 3 dây Hình 3.7: Sơ đồ kết nối đồng hồ EM-368C trong mạng điện 3 pha Hình 3.8: Sơ đồ kết nối đồng hồ EM-368C trong mạng 1 pha Hình 3.9: Sự kết hợp của HMI, PLC và phần mềm Hình 3.10: CPU và các module mở rộng Hình 3.11: Cổng kết nối Ethernet xi Hình 3.12: Bộ chuyển đổi RS-232/422/485↔TCP/IP Hình 3.13: Sơ đồ kết nối bộ ATC-1000 với PC Hình 3.14: Sơ đồ kết nối bộ ATC-1000 chuẩn RS-422 Hình 3.15: Sơ đồ kết nối bộ ATC-1000 chuẩn RS-485 Hình 3.16: Hub mạng D-Link Hình 4.1: Thi công hệ thống Hình 4.2: Giao diện khởi động của DAQFactory Hình 4.3: Giao diện thiết lập truyền thông Hình 4.4: Thiết lập kiểu truyền thông cho đồng hồ EM-368C Hình 4.5: Thiết lập kiểu truyền thông cho PLC S7-1200 Hình 4.6: Tạo thông số các biến Hình 4.7: Các tham số đã được thiết lập Hình 4.8: Đồ thị phụ tải và các thông số của đồng hồ đo Hình 4.9: Cài đặt điều kiện báo động Hình 4.10: Giao diện xử lý lỗi Hình 4.11: Chọn các tham số để lưu trữ dữ liệu 1 Chương 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Lý do chọn đề tài 1.1 Năng lượng vừa là ngành sản xuất vừa là ngành kết cấu hạ tầng cho toàn bộ nền kinh tế - xã hội, là động lực của công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Chính vì vậy ngành năng lượng có ý nghĩa quan trọng trong tiến trình phát triển bền vững của kinh tế quốc dân và đời sống dân sinh. Nắm được quy luật hoạt động và kiểm soát nguồn năng lượng đang sử dụng là điều kiện tiên quyết giúp doanh nghiệp tăng khả năng cạnh tranh và tối ưu hóa sản xuất. Tuy nhiên đang hiện hữu một thực tế nguồn năng lượng truyền thống đang cạn kiệt dần tỷ lệ thuận với tốc độ phát triển kinh tế. Với công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ, ý thức tiết kiệm trong sử dụng năng lượng của từng đơn vị và cá nhân trong xã hội chưa thành tiềm thức, tự giác là các nguyên nhân dẫn đến hiệu quả sử dụng năng lượng của nước ta còn rất thấp. Hiệu suất sử dụng năng lượng trong các nhà máy nhiệt điện chỉ đạt 28-32% (thấp hơn mức trung bình của thế giới chừng 10%). Hiệu suất các lò hơi công nghiệp chỉ đạt 60% (thấp hơn mức trung bình của thế giới khoảng 20%). Trong sản xuất công nghiệp (hộ tiêu thụ lớn nhất, chiếm hơn 50% năng lượng phát ra), suất tiêu hao năng lượng thấp hơn nhiều không chỉ so với các nước tiên tiến mà so ngay với cả các nước trong khu vực.[11] Đối với nguồn năng lượng hóa thạch của nước ta đang suy giảm dần do trữ lượng có hạn mà nhu cầu sử dụng ngày càng lớn, kèm theo đó là việc tiêu thụ năng lượng này đang gây ra ôi nhiễm môi trường nghiêm trọng. Vì vậy việc kiểm soát và sử dụng hiệu quả là vấn đề cấp thiết. Đối với nguồn năng lượng điện hiện nay công tác kiểm tra mức tiêu thụ điện năng của khách hàng vẫn sử dụng phương pháp thủ công. Phương pháp này bộc lộ khá nhiều nhược điểm như: mất nhiều thời gian, trong một thời điểm không thể kiểm soát được mức tiêu thụ điện năng của các hộ tiêu thụ, không kiểm soát được 2 mức tiêu thụ ở các pha do đó gây khó khăn cho việc xây dựng kế hoạch cân bằng pha trong tương lai, khó phát hiện được các hành vi gian lận điện năng... Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu mang tính thực tiễn cao này nên tôi đã chọn đề tài “ Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa”. - Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng là gì? Quản lý năng lượng là việc tổ chức thực hiện sử dụng năng lượng một cách tiết kiệm và hiệu quả nhằm đạt được lợi nhuận cao nhất (chi phí thấp nhất) và nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả không đồng nghĩa với việc cắt giảm năng lượng dù bị thiếu hụt hoặc chúng ta không sử dụng năng lượng mà phải hiểu đúng rằng sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là việc áp dụng các biện pháp quản lý và kỹ thuật nhằm giảm tổn thất, giảm mức tiêu thụ năng lượng của phương tiện, thiết bị mà vẫn đảm bảo nhu cầu, mục tiêu đặt ra đối với quá trình sản xuất và đời sống. - Tầm quan trọng của Quản lý năng lượng. Quản lý năng lượng là chìa khóa để tiết kiệm năng lượng trong tổ chức của bạn. Các tổ chức thương mại, công nghiệp và chính phủ, trong những năm gần đây đang phải chịu những áp lực to lớn về kinh tế và môi trường. Việc nâng cao sức cạnh tranh về kinh tế trên thị trường toàn cầu và đáp ứng các tiêu chuẩn ngày càng gia tăng về môi trường nhằm giảm ôi nhiễm môi trường không khí và nguồn nước đã là các nhân tố ảnh hưởng chính trong hầu hết các quyết định đầu tư về chi phí vốn và chi phí vận hành trong thời gian gần đây đối với tất cả các tổ chức. Quản lý năng lượng đã trở thành một công cụ chính giúp cho các tổ chức đạt được những mục tiêu quan trọng nói trên để duy trì sự tồn tại trong ngắn hạn và đạt được thành công trong dài hạn của mình. Quản lý năng lượng giúp cải thiện chất lượng môi trường. Việc sử dụng năng lượng trong thương mại và công nghiệp là nguyên nhân gây ra khoảng 45% cacbon điôxit thoát ra từ việc đốt cháy các năng lượng hóa thạch và khoảng 70% sunfur điôxit thoát ra từ các nguồn cố định. Thông qua Quản lý năng lượng có thể giảm 3 một cách đáng kể lượng cacbon điôxit và sunfur điôxit trong khí quyển và giúp làm giảm sự nóng lên của toàn cầu và mưa axit.[11] Quản lý năng lượng giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng trở nên cạn kiệt. Khi tiêu thụ nhiều năng lượng doanh nghiệp sẽ phải đối mặt với tình trạng thiếu nguồn cung cấp nghiêm trọng kèm theo nguy cơ tăng giá năng lượng dẫn đến ảnh hưởng đến lợi nhuận của tổ chức, bằng việc quản lý năng lượng doanh nghiệp có thể giảm nguy cơ này bằng cách giảm và kiểm soát nhu cầu năng lượng. Quản lý năng lượng nhằm hướng đến thực hiện chính sách sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại cơ sở, nhà máy. Từ đó quản lý, theo dõi được tình hình tiết kiệm điện trên dây truyền sản xuất giúp cho doanh nghiệp từng bước kéo giảm hiệu quả việc đầu tư vào giá thành cho sản phẩm. - Lợi ích đem lại khi sử dụng hệ thống giám sát và quản lý năng lượng. Giảm thời gian, chi phí nhân công để ghi lại dữ liệu từ các đồng hồ cơ, nhập vào file excell tạo báo cáo mỗi tháng. Giảm được sơ sót trong quá trình thu thập dữ liệu bằng tay, tăng độ chính xác trong do lường. Kiểm soát dữ liệu điện năng liên tục 24 giờ /7 ngày tại bất kỳ trạm làm việc nào. Khả năng đáp ứng nhanh với bất kỳ sự cố điện nào thông qua các cảnh báo, giảm được thời gian dừng máy. Giảm thời gian xử lý sự cố do dữ liệu được thu thập đầy đủ, chụp được dạng sóng của nguồn điện khi sự cố xảy ra. Ngăn ngừa khả năng bị điện lực phạt do cosφ thấp nhờ các báo động. Theo dõi toàn tải của nhà xưởng theo thời gian thực, hữu ích cho việc lên kế hoạch tiết kiệm năng lượng. Có khả năng tạo các báo cáo về điện năng tiêu thụ ở dạng bảng, dạng đồ thị, xuất ra file Excell. Kiểm tra hóa đơn điện lực thông qua báo cáo về năng lượng sử dụng. 4 Xác định các nhiễu, sóng hài là do nguồn điện lực xông vào hay do các thiết bị của nhà máy gây ra. Giảm thời gian xác định nguyên nhân. Xác định loại nhiễu nào: tăng/ giảm điện áp, sóng hài, xung điện áp… Duy trì mức tải cho thiết bị hợp lý, tránh trường hợp non hay quá tải. Đưa ra quyết định đầu tư cho các thết bị cấp nguồn chính xác khi cần mở rộng nhà máy. Kiểm soát nguồn năng lượng cung cấp cho dây chuyền sản xuất. Phục vụ công tác kiểm toán nguồn năng lượng. 1.2 Giới thiệu một số hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa trong thực tế 1.2.1 Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua sóng vô tuyến RF Hình 1.1: Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua sóng vô tuyến RF [12] Hệ thống đọc chỉ số công tơ từ xa bằng sóng vô tuyến RF bao gồm các khối chức năng sau: - Công tơ điện tử có tích hợp tính năng thu phát tín hiệu vô tuyến RF lắp tại các hộ khách hàng sử dụng điện, có chức năng đo đếm, lưu trữ năng lượng vào bộ nhớ không dây và truyền về bộ thu thập tín hiệu di động khi nhận được lệnh. - Bộ thu thập tín hiệu di động (Handheld Unit) bao gồm: máy tính cầm tay (Handheld Unit) được tích hợp module thu phát tín hiệu vô tuyến RF bên 5 trong, với chương trình thu thập số liệu do Công ty tự phát triển. Trên máy tính cầm tay sẽ giúp người ghi ra lệnh đọc chỉ số công tơ trong phạm vi phủ sóng dựa vào danh sách và số liệu khách hàng sử dụng điện được kết xuất từ cơ sở dữ liệu kinh doanh điện năng. Toàn bộ dữ liệu ghi được sẽ được ghép nối vào cơ sở dữ liệu kinh doanh điện năng một cách tự động mà không cần phải tốn nhiều thao tác thủ công như trước đây. - Giải pháp này có các ưu điểm: Không phụ thuộc vào khoảng cách, không phụ thuộc vào vị trí điểm đầu, điểm cuối khi có sự thay đổi về vị trí lắp đặt công tơ, hay vị trí trung tâm thì không bị thay đổi về thiết bị. Thiết bị modem gọn nhẹ, thông dụng, dễ dàng lắp kèm với công tơ. Cước phí tính theo lưu lượng (KB) thấp, rất phù hợp với hệ thống không yêu cầu truyền theo thời gian thực. - Nhược điểm: Do sử dụng đường truyền không dây, truyền qua mạng di động, nên tín hiệu có thể bị ảnh hưởng khi thời tiết xấu, do đó cần cân nhắc chọn dịch vụ của nhà cung cấp mạng có mật độ phủ sóng rộng, chất lượng tín hiệu tốt.