Chuyên đề Tìm hiểu và cách chống nhiễu công tơ kế điện tử

Thiết Kế Cung Cấp Điện Phần V : Chuyên Đề 128 PHẦN V: CHUYÊN ĐỀ TÌM HIỂU & CÁCH CHỐNG NHIỄU CÔNG TƠ KẾ ĐIỆN TỬ *************** I. TỔNG QUÁT: Ngày nay có hơn 16.437.408/18.013.993 hộ dân trên toàn quốc (khoảng 78/88 tr người) đang sử dụng điện trong sản xuất tiêu dùng và sinh hoạt , đạt tỉ lệ 11,25% – theo số liệu đăng tại báo “Tạp Chí Điện Lực số 77 tháng 7 năm 2005” . Lượt khách hàng sử dụng điện trong những năm qua và sắp tới dự kiến sẽ tăng liên tục 13-15% năm, khi đó phương thức ghi chỉ số công tơ điện hiện tại (công tơ cơ) như hiện nay bộc lộ hạn chế như: • Người công nhân phải đến tận nơi lắp đặt công tơ để ghi chỉ số điện năng, gây hao phí và tốn kém về chi phí nhân công, thời gian. • Đọc trực tiếp chỉ số công tơ sẽ gây nhiều lỗi chủ quan, như nhầm lẫn của người công nhân khi thực hiện. • Mất nhiều công sức và thời gian khi công tơ đặt tại các vị trí khó khăn, phức tạp. Trên cao, trong nhà(khi chủ nhà đi vắng hay không muốn cho người lạ vào nhà), nơi thiếu ánh sáng v.v… • Khó khăn trong việc phát hiện công tơ bị hư hỏng, chết cháy hay bị can thiệp trái phép để trộm cắp điện, sẽ không kịp thời ngăn chặn. • Không tự động hóa trong việc đọc trị số và nhập số liệu vào chương trình quản lý khách hàng. Tự động ra hoá đơn thanh toán tiền điện. • Do số lựơng khách hàng lớn việc đọc trị số công tơ điện theo các ngày khác nhau sẽ chênh lệch về thời gian giữa thời điểm ghi các công tơ tại đầu nguồn với các công tơ đo đếm thương phẩm. Dẫn đến không phản ánh chính xác trong quá trình phân tích tổn thất điện năng. • Công tơ đo đếm điện cơ có ma sát lớn, cho nên người tiêu dùng phải sử dụng thiết bị điện đạt một ngưỡng công suất nào đó thì công tơ mới hoạt động (mới đo Thiết Kế Cung Cấp Điện Phần V : Chuyên Đề 129 đếm được điện năng đã tiêu thụ). Cho nên đối với tải có công suất nhỏ như đèn thờ, đèn trang trí, đặc biệt là các thiết bị điện được đặt ở chế độ chờ …… công tơ sẽ không không hoạt động gây thất thoát điện năng. Trước tình trạng đó , việc áp dụng công tơ điện tử để đo đếm điện năng tiêu thụ nhằm giảm đi hao hụt điện năng trên. Trong hệ thống điện nước ta hiện nay có khoảng hơn 1.8% số lượng công tơ điện tử đã được lắp đặt thử nghiệm. Với các nhãn hiệu như: GEC, VEG-TRON,A-1700-ABB (các nhà sx thuộc G7). ZMD405-Londis & Gyr, SIEMEN , GIEMEN (Emid) –Singapore, OMMI của Hàn Quốc lắp ráp tại nước ta theo phương thức CKS. Việc áp dụng công tơ điện tử trong mua bán điện sẽ đáp ứng được các điều kiện sau: • Cho phép tự động hoá quá trình ghi chỉ số công tơ, thực hiện thao tác đọc từ xa một số lượng lớn công tơ khách hàng trong cùng một thời gian nhanh chóng và chính xác. • Tiết kiệm tối đa về chi phí nhân công và thời gian đi lại. • Đảm bảo đọc số liệu chính xác ổn định tin cậy, loại trừ sai số đọc do lỗi chủ quan do nhân viên thực hiện gây ra. • Cho phép giám sát phát hiện lỗi hay có sự xâm nhập trái phép một cách nhanh chóng, để từ đó có biện pháp xử lý kịp thời. • Thiết lập bảng biểu giá công tơ và sản lượng điện năng tiêu thụ cho khách hàng. • Chương trình phần mềm tổng hợp số liệu tại máy tính trung tâm cho phép chia sẻ số liệu kết nối với chương trình quản lý kinh doanh khác. Cho phép tự động ra hoá đơn và lưu các số liệu trong thời gian lâu dài. • Công tơ điện tử có độ nhạy khá cao, có thể đo đếm được lượng điện năng khi sử dụng các thiết bị điện công suất cực nhỏ, mà công tơ điện cơ không vận hành được. • Công tơ điện tử có công suất tổn hao không tải khoảng 0.5W, nhỏ hơn 1.5W so với công tơ cơ. Vì vậy giảm được tổn thất cho ngành điện. Thiết Kế Cung Cấp Điện Phần V : Chuyên Đề 130 • Ngoài ra công tơ điện tử còn có lợi thế là truyền thông tin từ xa bằng nhiều phương thức: đường dây điện lưc, cáp thông tin, vô tuyến điện tử… Từ các lợi ích mang lại, nhìn chung việc áp dụng công tơ điện tử để đo đếm điện là một bứớc phát triển đáng khích lệ trong công tác ứng dụng công nghệ mới vào đời sống xã hội. Tuy nhiên trong những ngày qua đã có khá nhiều thông tin về điện kế điện tử chạy không đúng. Theo “Tạp Chí Điện Lực Số 8 8/2005” đã đưa tin. Số phận của 300.000 công tơ kế điện tử đã lắp đặt tại TPHCM phải bị thay thế toàn bộ bằng điện kế cơ như cũ. Theo lịch trình thì trong vòng 8 tháng số lượng công tơ này phải được thay thế hết . Vậy đâu là nguyên nhân dẫn đến vấn đề này, mấu chốt không chỉ là do công tơ điện tử chạy sai. Thực tế cho thấy trong những năm vừa qua thế giới đã kiểm nghiệm và chấp nhận thay thế cân cổ điển bằng cân điện tử, máy đo nhiệt độ bằng thuỷ ngân bằng máy đo điện tử… Do vậy nguyên nhân dẫn đến tin đồn công tơ kế điện tử chạy sai do nhiễu là thật sự không chính xác. Sở dĩ công tơ kế điện tử chạy nhanh là do các yếu tố sau: • Khi công tơ điện tử đựơc đưa vào sử dụng ở nước ta là vào mùa hè, trời oi bức. Nhu cầu dùng điện tăng cao đã gây phần nào ảo giác trong người dân, cho rằng công tơ mới thay chạy nhanh hơn bình thường. • Sự kiện gây tranh cãi nhiều nhất là việc Công Ty Điện Lực TPHCM đã lắp đặt 300.000 công tơ điện tử không rõ nguồn gốc xuất xứ, nên càng làm tăng thêm tính hoài nghi của khách hàng sử dụng công tơ điện tử. • Cũng như đã nêu ở trên, do công tơ điện tử vẫn hoạt động được đối với các tải có công suất cực nhỏ, nên với thói quen người tiêu dùng luôn để thiết bị ở chế độ chờ đã làm công tơ đếm. Đây cũng là nguyên nhân làm công tơ điện tử chạy nhanh hơn bình thường. Tuy nhiên cũng không thể nói công tơ điện tử hoạt động chính xác 100% được, vì vẫn tồn tại sai số do thiết kế bên trong (được bàn trong phần cấu tạo hoạt động của công tơ điện tử). Nhưng sai số này thực chất không ảnh hưởng nhiều đến quá trình cân đo, vì nó đảm bảo theo một tiêu chuẩn rất nghiêm ngặt trong thiết kế. Thiết Kế Cung Cấp Điện Phần V : Chuyên Đề 131 Do vậy có thể kết luận rằng công tơ điện tử thực chất không chạy nhanh hơn do nhiễu, mà nguyên nhân chủ yếu là do thói quen dùng điện của khách hàng không còn phù hợp với công tơ điện tử nữa. Ngoài ra cũng kể tới lỗi do Công Ty Điện Lực TPHCM gây ra, nhưng đây chỉ là tiêu cực ở một bộ phận trong ngành điện. Để có thể giảm được sai lệch tiền điện quá mức thì đối với những người sử dụng công tơ kế điện tử cần hiểu rõ hơn về nguyên tắc hoạt động của công tơ điện tử, từ đó thay đổi thói quen dùng điện. Rút hết phích cắm ra khỏi ổ khi thiết bị điện không còn hoạt động. Đối với những nhà sản xuất cần phải tập trung nghiêm cứu thêm nữa, nhằm nâng cao chất lượng và tính ổn định cho điện kế điện tử. Chỉ có vậy khách hàng mới có thể tiếp nhận điện kế điện tử. II. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT – NGUYÊN NHÂN GÂY NHIỄU. Để có thể hiểu rõ hơn về nhiễu và sai số kỹ thuật, ta đi vào cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của điện kế điện tử. Do thời gian làm Luận Aùn có hạn nên trong chuyên đề này chỉ sử dụng loại điện kế điện tử thuộc “Luận Aùn của Nguyễn Thanh Bình” để phân tích. Nguyên lý hoạt động: Dòng điện tiêu thụ được qua máy biến dòng 01.0 20 200 1 2 2 1 === A mA I I N N và qua bộ chỉnh lưu chính xác lấy trị TB. Sau đó chuyển đổi sang dạng số nhờ IC ADC0804, đưa vào Port của VĐK 89C51(1) Còn điện áp tải thì qua máy biến áp 5.36 6 220 2 1 2 1 === U U N N và qua bộ chỉnh lưu , ADC 0804, 89C51(1) Để đo được sự lệch pha U,I sử dụng IC cổng AND. Vào 89C51(1). Đối với 89C51(1) thực hiện nhiệm vụ đọc giá trị của các số liệu đưa vào. Mõi lần đọc cách nhau 200ms, sau đó thực hiện phép toán P=UIcosϕ. Sau 4 lần đọc liên tiếp lấy trị trung bình 4 4321 PPPPPTB +++= (đây chính là điện năng tiêu thụ trong một giây). Thiết Kế Cung Cấp Điện Phần V : Chuyên Đề 132 Số liệu này được đưa qua con VĐK 2, tại đây công việc hiển thị, lưu trữ, truyền số liệu về máy tính v.v… được thực hiện. Nguyên nhân gây sai số: Qua phân tích nguyên lý hoạt động trên nhận thấy công tơ sẽ gây sai số khá cao. Nguyên nhân là do trong 1s ta chỉ thực hiện lấy mẫu có 4 lần (độ phân giải lấy mẫu thấp), chính vì vậy trong trường hợp tải thay đổi thường xuyên thì việc đo sẽ gặp sai số. Để có thể khắc phục sai sót này chỉ có cách là tăng độ phân giải lấy mẫu, tuy nhiên phương pháp này lại gặp hạn chế. Nó đòi hỏi người thiết kế phải hiểu khá sâu về kiến thức VXL, để có thể viết được chương trình tối ưu hơn, rút ngắn được thời gian tính toán, cũng như đảm bảo được độ chính xác cao. Nguyên nhân nữa dẫn đến sai số đó làbị nhiễu bởi dòng tải. Khi có thiết bị biến đổi công suất lớn trong hệ thống điện cần đo sẽ gây nên méo dạng dòng nguồn, tuy nhiên điều này vẫn không tránh khỏi ở công tơ cơ, chỉ có điều sai số gặp phải trong trường hợp này ở công tơ điện tử thì lớn hơn. Chính vì vậy đối với công tơ điện tử 3 pha sử dụng trong xí nghiệp cần phải có bộ phận lọc nguồn. Còn đối với công tơ 1 pha chủ yếu sử dụng cho khách hàng sinh hoạt nên ảnh hưởng trên là không đáng kể. Vì các thiết bị công suất sử dụng trong gia đình có công suất tương đối nhỏ so với nguồn, nên ít gây méo dạng dòng nguồn. Nguy hiểm nhất gấy nên sai số rất lớn làm cho điện kế điện tử chạy nhanh hơn là ảnh hưởng bởi gai điện áp. Đối với điện kế cơ khi có gai điện áp xuất hiện trong khoảng thời gian ngắn không làm cho đĩa quay đột ngột, do đó không gây ảnh hưởng nhiều. Nhưng đối với điện kế điện tử do có độ nhạy khá lớn vẫn có thể cảm nhận được và gây nên sai số. Sai số này càng tăng nếu điện kế điện tử có thời gian lấy mẫu thấp. Để tránh được vấn đề đã nêu thì nhân viên lập trình phải tối ưu hoá chương trình của mình, nhằm phân biệt được tín hiệu nhiễu và tín hiệu khởi động của thiết bị. Hoặc cũng có thể sử dụng các bộ cảm biến dòng điện hiện đại bằng IC công suất để tránh gai nhiễu chạy vào bộ phận đo đếm. Thiết Kế Cung Cấp Điện Phần V : Chuyên Đề 133 Tóm lại có thể nói ứng dụng công nghệ vào đời sống xã hội nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống là điều mà bất cứ quốc gia nào cũng muốn, tuy nhiên việc ứng dụng công nghệ cần phải được tiến hành dựa trên công trình nghiên cứu tỉ mỉ tránh những sai sót không đáng có.