1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN VĂN THANH
ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP PHỤ TẢI BẰNG
ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành : Thiết bị, mạng & Nhà máy điện
Mã số : 60.52.50
THÁI NGUYÊN - 2012
Luận văn được hoàn thành tại trường Đại học Kỹ tuật
Công nghiệp Thái Nguyên.
Cán bộ HDKH : PGS.TS. Đặng Quốc Thống
Phản biện 1 : TS. Nguyễn Đăng Toản
Phản biện 2 : TS. Ngô Đức Minh
Luận văn đã được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn, họp tại: Phòng
cao học số 02, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.
Vào 13 giờ 30 phút ngày 25 tháng 07 năm 2012.
Có thể tìm hiển luận văn tại Trung tâm Học liệu tại Đại học
Thái Nguyên và Thư viện trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên.
2
TÓM TẮT NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN
‘’ ĐIỂU KHIỂN TRỰC TIẾP PHỤ TẢI BẰNG ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH’’
MỞ ĐẦU
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Các chỉ tiêu cơ bản của ngành điện là độ tin cậy, chất lượng điện năng
và hiệu quả phục vụ. Tuy nhiên, để đồng thời đạt được những chỉ tiêu nêu
trên là rất khó khăn. Vì điều đó còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công
nghệ kỹ thuật, kinh tế, môi trường, chính trị và xã hội. Những điều kiện trên
có sự ảnh hưởng mạnh mẽ tới việc xây dựng và phát triển nền kinh tế quốc

cũng như trên thế giới.
Để giải quyết vấn đề đó và để đảm bảo việc sử dụng hợp lý nguồn cung
cấp cũng như mạng lưới truyền tải và phân phối điện hiện có, cần tìm được
cách làm cho đường cong phụ tải phù hợp với công suất sản xuất. Hiện nay
các chương trình quản lý nhu cầu điện (DSM) đã được áp dụng rất hiệu quả ở
các nước trên thế giới, các chương trình quản lý nhu cầu điện bao gồm:
1. Biểu giá theo thời gian sử dụng: Phương pháp điều khiển phụ tải gián
tiếp.
2. Điều khiển tốc độ và hiệu suất động cơ.
3. Nâng cao hệ số công suất vận hành của lưới điện.
4. Nâng cao hiệu suất quạt thông gió và máy điều hoà không khí.
4
5. Nâng cao hiệu suất đèn chiếu sáng.
6. Điều khiển phụ tải trực tiếp
Hiện nay EVN đang áp dụng một số biện pháp nhằm giảm phụ tải vào giờ cao
điểm bao gồm:
- Sử dụng công tơ điện tử biểu giá theo thời gian
- Sử dụng đèn huỳnh quang compact
- Sử dụng đèn ống huỳnh quang tuýp gầy
- Điều khiển phụ tải trực tiếp
Trong các biện pháp nêu trên, phương pháp điều khiển phụ tải trực tiếp
hiện nay chưa được áp dụng rộng rãi. Xét thấy đây là một phương pháp đang
được áp dụng rất thành công trên thế giới, Vì vậy việc nghiên cứu phương
thức điều khiển phụ tải trực tiếp là vấn đề cần thiết và cấp bách.
3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Việc điều khiển phụ tải trực tiếp có nhiều cách như bằng sóng, bằng
đường truyền cáp quang … đã được thực hiện ở nhiều nước trên thế giới như
Mỹ, Anh , hay Hàn Quốc… Song việc đóng cắt phụ tải phụ tải trực tiếp có thể
nói rằng sử dụng DLC để quản lý phụ tải không phải là giải pháp duy nhất.
Trên thực tế, có rất nhiều giải pháp khác song mỗi giải pháp chỉ đáp ứng được

nghiên cứu và áp dụng vào Việt Nam.
1.1. Quản lý nhu cầu (DSM)
DSM được xây dựng dựa trên hai chiến lược chủ yếu sau:
• Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng cho các hộ tiêu thụ.
• Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một
cách kinh tế nhất.
* Chiến lược I: Sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao hơn:
* Chiến lược 2 Điều khiển nhu cầu dùng điện phù hợp với khả năng cung
cấp một cách kinh tế nhất.
1.1.2. Hiện trạng nghiên cứu và áp dụng DSM ở Việt Nam.
1.1.2.1. HiÖn tr¹ng nghiªn cøu DSM ë ViÖt nam.
1.1.2.2. ¸p dông DSM t¹i ViÖt Nam
a. Tiềm năng thực hiện DSM ở Việt Nam
Qua nghiên cứu, đánh giá có thể nhận thấy rằng tiềm năng quản lý nhu
cầu điện năng ở Việt nam là rất lớn ở cả 2 lĩnh vực: Quản lý phụ tải và nâng
cao hiệu suất thiết bị sử dụng điện.
b. Đánh giá hiệu quả DSM ở khía cạnh chuyển dịch đồ thị phụ tải
Qua công tác nghiên cứu, phân tích cơ cấu đồ thị phụ tải của hệ thống
điện (HTĐ) Việt nam, các chuyên gia đã rút ra các kết luận:
7
Đồ thị phụ tải của HTĐ Việt nam trong ngày có 2 thời đoạn cao điểm,
đó là cao điểm sáng từ 6 giờ tới 12 giờ và cao điểm tối từ 17 giờ tới 23 giờ
(cao điểm nhất là từ 17-19 giờ).
c. Đánh giá hiệu quả của DSM ở khía cạnh thay đổi công nghệ và thiết bị
có hiệu năng thấp:
* Trong khu vực Công nghiệp:
* Khu vực ánh sáng sinh hoạt:
* Khu vực nông nghiệp.
* Khu vực sản xuất, truyền tải và phân phối điện:
d. Đánh giá khía cạnh tuyên truyền, phổ cập và cung cấp thông tin

2.3. Trình bày hệ thống DLC sử dụng PLC.
Hiện nay có nhiều công ty đã nghiên cứu chế tạo thiết bị đầu cuối đế áp dụng
cho vấn đề quản lý phụ tải bằng sóng. Họ sử dụng PLC để điều khiển phụ tải
khách hàng trực tiếp. Tuy nhiên, hệ thống này rất đơn giản do nó điều khiển
phụ tải khách hàng hoặc là chỉ On hoặc chỉ off.
Chương trình này không đưa ra cho khách hàng sự thay đổi để tham gia
trong chương trình DLC. Nó là hệ thống giao tiếp 1 chiều và không bao gồm
phản hồi nội bộ.
2.4. øng dông PLC trong HÖ thèng ®iÖn.
9
Gần đây, nhờ có sự phát triển mạnh của các cấu trúc điều khiển và các bộ vi
xử lý đã mở rộng cánh cửa cho việc ứng dụng điều khiển khả trình (PLC)
trong hệ thống điện.
2.5. Các ứng dụng của PLC trong hệ thống DLC.
Trong sơ đồ cấu trúc của hệ thống này không thiết kế mạch phản hồi
thông tin của quá trình DLC cho khách hàng. Đó chính là nhược điểm của hệ
thống.
Chính vì những phân tích so sánh trên cho thấy việc nghiên cứu ứng
dụng chương trình DLC cho hệ thống điện là một vấn đề đáng được quan tâm.
2.6 Giới thiệu chung về PLC.
Một hệ thống điều khiển cần thỏa mãn các yêu cầu cơ bản về chức năng, độ
tin cậy, hiệu quả kinh tế, phương thức truyền tin. Với các công nghệ điều
khiển trước đây thì việc thỏa mãn đồng thời các yêu cầu trên là rất khó. Vì
vậy, để đảm bảo được các điều kiện đó, ngày nay các công nghệ điều khiển
thường ứng dụng điều khiển khả trình (PLC- Programmable Logic
Controller).
2.6.1. Khái niệm PLC.
2.6.2. Cấu trúc và nguyên lý làm việc của PLC.
Một hệ thống PLC thông thường bao gồm 4 khối cơ bản như sau:
1. Bộ vi xử lý (CPU- Central Processing Unit): Khối xử lý (Processor):

giao diện điều
khiển
Thiết bị đầu
cuối
Hệ thống phát
tín hiệu dạng
sóng
Hệ thống thu
tín hiệu dạng
sóng
PLC Thiết bị đóng
cắt
Phụ tải
Hình 3.1. Cấu trúc DLC điều khiển phụ tải trực tiếp
3.2. Hệ thống thu thập thông tin
Đây là một đặc điểm quan trọng của hệ thống DLC thế hệ mới.
Mạch thu thập thông tin được tích hợp trong hệ thống PLC đặt tại các hộ tiêu
thụ. Hệ thống thu thập thông tin này được kết nối với hệ thống đo lường. Đây
là một đặc điểm mới mà các hệ thống DLC truyền thống trước đây không có.
3.3. Cổng giao tiếp
Cấu trúc DLC thường sử dụng 2 cổng giao tiếp cùng là loại RS232 theo
IEEE trên 2 đường truyền dữ liệu. Đây là loại cổng truyền tin kiểu nối tiếp.
Sau đây là một số ưu điểm khi sử dụng 2 cổng giao tiếp:
+ Nó cho phép quan sát được nhiều thông số về đối tượng hơn
+ Các công ty điện lực có thể dễ dàng lắp đặt hệ thống PLC tại các hộ tiêu thụ
+ Các thiết bị điều khiển đều có thể được phục hồi dễ dàng khi xảy ra sự cố.
3.4. Sự thích nghi của hệ thống
Một trong những vấn đề khó khăn của hệ thống DLC trong đề tài này là vẫn
chưa đưa ra được một hệ thống DLC hoàn thiện.
3.5. Lắp đặt đồng loạt hệ thống

báo hoặc âm thanh.
+ Để điều khiển phụ tải hệ thống này dùng 4 trạng thái khác nhau. Theo
nguyên tắc điều khiển bậc thang lần lượt các tải sẽ được cắt ra theo chu kỳ
thời gian đặt trước. Hơn nữa, các công ty điện lực có thể cắt điện nếu các hộ
tiêu thụ không thanh toán hóa đơn điện.
3.8. Mô phỏng và cài đặt thống số cho hệ thống DLC
Hệ thống DLC sẽ được mô phỏng dựa trên 4 khối sau:
+ Máy tính
14
+ Mạch khuếch đại
+ PLC
+ Tải
3.9 Cài đặt thông số cho hệ thống DLC
a Máy tính
b. Mạch khuếch đại
c. Điều khiển logic lập trình (PLC)
3.10. Phần mềm lập trình cho PLC.
Chương trình phần mềm là phần lõi của hệ thống PLC. Người lập trình có
thể sử dụng cấu trúc, chức năng và các tập lệnh để thiết kế hệ thống PLC
nhằm mục đích điều khiển và giám sát đối tượng. Trên thực tế, thường sử
dụng các RLL làm nhiệm vụ rời rạc hóa tín hiệu. Chương trình phần mềm của
RLL được thiết lập bởi bộ vi xử lý trong khối xử lý trung tâm hoặc trong khối
điều khiển.
Có nhiều chương trình mềm của PLC được thiết kế dựa trên các chuẩn
hợp lý. Thường chọn các chuẩn đó dưới dạng RLL. Nó bao gồm các tiếp điểm
tĩnh, các cuộn dây, bộ định thời, và bộ đếm, các thanh ghi, khối so sánh, và
một số dữ liệu phần cứng khác. Người lập trình sử dụng cấu trúc của các phần
tử trên để thiết kết hệ thống điều khiển. Sự phát triển mạnh mẽ của công
nghiệp điện tử bán dẫn đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập trình phần mềm
chuyên dụng.

Hình 4.2: Dạng sóng điều khiển Ripple Control
4.2 Phương pháp truyền tín hiệu điều khiển bằng mudul PLC thu và
phát trên đường dây tải điện.
17
Hình 4.3 Hệ thống truyền tín hiệu điều khiển bằng mudul PLC thu phát
- Khi có nhiều mudul mắc trong hệ thống:
Hình 4.4 Sơ đồ nối khi có nhiều mudul PLC trong hệ thống
Lưới 1 pha:
18
Hình 4.5. Sơ đồ mắc modul thu phát vào lưới 1 pha
- Lưới 3 pha:
19
Hỡnh 4.6. S mc modul thu phỏt vo li 1 pha
4.3. Thc nghim v kt qu:
4.3.1. Tớn hiu thu c t quỏ trỡnh iu khin
Kt qu thu c th hin trờn giao din th hin kt qu ca ton b
quỏ trỡnh iu khin. Tng ng vi tng bc iu khin ca DLC. Nú th
hin tỏc dng ca h thng DLC trc v sau khi ng dng iu khin ph
ti.
4.3.2. Nguyờn lý hot ng ca h thng.
Thuật ngữ điều khiển thờng đợc dùng để chỉ vận hành từ xa các thiết bị
điện nh động cơ hoặc máy cắt và thông tin ngợc trở lại để chúng tỏ rằng thao
tác yêu cầu đã đợc thực hiện đúng. Trong các thời kỳ đầu của việc vận hành hệ
thống việc giám sát đợc thực hiện bằng các đèn báo xanh, đỏ. Khi một thao
tác mở máy cắt đợc thực hiện bằng điều khiển từ xa, sự thay đổi từ đèn đỏ
sang đèn xanh tại trung tâm điều hành sẽ xác định rằng thao tác đã đợc thực
hiện thành công.
Tại trung tâm điều hành hệ thống DLC sẽ thực hiện việc truyền tín hiệu
thông tin quét tuần tự các trạm biến áp từ xa. Các trạm biến áp đợc trang bị
20

bậc thang, số xung điều khiển sẽ được chọn tương ứng với số tải cần điều
khiển. Giao diện của PLC sẽ hiển thị các tín hiệu mà nó nhận được. Chương
trình phần mềm của PLC cũng được lập trình theo nguyên tắc bậc thang, mã
hóa tín hiệu nhận được theo trình tự. Sau đó cho tín hiệu điều khiển ở đầu ra.
Sử dụng một kênh truyền kết nối giữa máy chủ và PLC để truyền các
lệnh điều khiển và thông báo.
4.3.6. Quá trình điều khiển phụ tải đỉnh
Tín hiệu từ trung tâm điều khiển được gửi tới hệ thống PLC. Hệ thống
PLC nhận được tín hiệu và đưa ra cảnh báo cho khách hàng trong 5 phút .
Nếu khách hàng tự động cắt 5 trong các tải đang hoạt động đi thì đèn cảnh
báo sẽ tắt , ngược lại hệ thống PLC sẽ tự động cắt tải đó.
* Hệ thống DLC làm việc theo 2 chế độ chế độ tự động và chế độ bằng
tay:
+ Ở chế độ tự động: việc đặt thời gian cắt tải ở trong các giờ cao điểm
và đóng lại các tải ở giờ thấp điểm phụ thuộc vào đồ thị phụ tải khu vực quản
lý của công ty điện lực. Thời gian cắt tải hoàn toàn co thể thay đổi thông qua
giao diện trên máy tính chủ tại trung tâm điều khiển phụ tải theo thời gian
thực.
+ Ở chế độ bằng tay người vận hành có thể quan sát đồ thị phụ tải và
đưa tín hiệu cảnh báo chuẩn bị cắt tải cho khách hàng biết để chủ động cắt tải
đi, trong trường hợp khách hàng không cắt người vận hành có thể cắt thông
qua nút ấn . Còn khi đồ thị phụ tải đã được cắt đỉnh nhọn thì người vận
hành có thể đóng điện trả lại cho khách hàng thông quan nút ấn lúc
đó phụ tải sẽ có điện trở lại.
Qua giao diện người sử dụng ở máy chủ, điều độ viên sẽ thực hiện đóng cắt
tải theo 4 bước sau:
22
Đóng
Cắt
+ Cắt 1 tải. Ấn nút tắt phụ tải 1sau 5 phút phụ tải 1 sẽ được cắt ra