Giám sát vận hành điện mặt trời đa hãng inverter cho nhà xưởng và trạm viễn thông

Đọc inverter nhiều hãng, đồng hồ điểm đấu nối và cảm biến bức xạ qua Modbus RTU/TCP về một nơi, so sản lượng với bức xạ, cảnh báo lỗi cho mái nhà xưởng và trạm viễn thông chạy nguồn hỗn hợp.

Thiết bị chínhGateway (USR-M300), Bộ chuyển đổi RS485 (USR-N520-H7-6, USR-N540-H7-4), Router 4G (USR-G806p)
Giao thứcModbus RTU/TCP · MQTT · Ethernet/4G
Dữ liệu vềProto IoT Cloud, bản cài tại chỗ hoặc hệ thống sẵn có
Văn bản pháp lýTT 46/2025

Bài toán

Điện mặt trời mái nhà xưởng thường lắp qua nhiều đợt, nhiều nhà thầu, nên một khu xưởng có thể chạy inverter của hai, ba hãng, mỗi hãng một ứng dụng giám sát, một tài khoản. Muốn biết cả khu phát bao nhiêu, inverter nào báo lỗi, đội O&M phải mở từng ứng dụng rồi tự cộng.

Trạm viễn thông (BTS) ở xa, không người trực, chạy nguồn hỗn hợp: điện lưới, tấm pin, ắc quy lithium, máy phát và rectifier cấp -48 VDC. Không có quy chuẩn bắt buộc giám sát; nhu cầu đến từ vận hành: trạm đang chạy nguồn nào, ắc quy còn bao nhiêu, máy phát chạy bao lâu, tấm pin có gánh tải như kỳ vọng không.

Khó khăn thường gặp:

  • Dữ liệu inverter nằm trên cloud từng hãng, khác định dạng, khó lập báo cáo tổng.
  • Không có cảm biến bức xạ nên không phân biệt được sản lượng thấp do trời xấu hay do tấm pin bẩn, đứt string, inverter tự giảm công suất.
  • Cổng RS485 của inverter có khi đã bị bộ giám sát của hãng chiếm; cáp từ mái xuống phòng điện dài, đi chung máng cáp động lực, dễ nhiễu.
  • Ở trạm viễn thông, ắc quy, rectifier, máy phát mỗi thứ một giao thức; có thiết bị chỉ có tiếp điểm cảnh báo khô.
  • Mạng 4G ở trạm xa chập chờn; mất mạng vài giờ là đường cong công suất có khoảng trống.

Kiến trúc giải pháp

Nguyên tắc: đọc thẳng thiết bị bằng Modbus RTU/TCP theo bảng thanh ghi từng hãng, quy về bộ tên điểm chung tại gateway rồi mới gửi lên nền tảng. Bộ giám sát của hãng inverter có thể giữ nguyên; hệ thống của PROTO chạy song song.

01Hiện trườngInverter nhiều hãng, đồng hồ đo hai chiều tại điểm đấu nối, cảm biến bức xạ, nhiệt độ tấm pin; ở BTS thêm ắc quy, rectifier, máy phát, ATS.
02Thu thập, truyềnUSR-M300 đọc Modbus RTU/TCP, chuẩn hóa tên điểm, gửi MQTT qua Ethernet hoặc 4G. USR-N520-H7-6, USR-N540-H7-4 khi chỉ cần chuyển RS485 sang Ethernet.
03Nền tảngProto IoT Cloud, bản cài tại chỗ hoặc hệ thống sẵn có: lưu lịch sử, báo cáo, cảnh báo theo ngưỡng và sự kiện.
04Người vận hànhĐội O&M, chủ nhà xưởng, chủ trạm xem trên web và điện thoại, nhận cảnh báo, xuất báo cáo.

Nhà xưởng. Inverter cùng dãy mái nối chung một bus RS485, mỗi máy một địa chỉ Modbus. Bus quá dài hoặc đi qua khu nhiều biến tần, động cơ thì đặt USR-N520-H7-6 hoặc USR-N540-H7-4 cạnh tủ inverter để chuyển sang Ethernet; inverter có Modbus TCP thì đọc thẳng qua mạng. USR-M300 ở phòng điện làm Modbus master: đọc công suất, sản lượng ngày và tích lũy, điện áp, dòng từng MPPT, nhiệt độ, mã lỗi; đọc đồng hồ đa chức năng hai chiều của chủ đầu tư đặt tại điểm đấu nối để biết điện mua vào và điện phát ngược (công tơ đo đếm của điện lực chỉ đọc khi được đơn vị quản lý đồng ý); đọc cảm biến bức xạ qua RS485 hoặc ngõ AI 4–20 mA. Từ bức xạ và sản lượng có thể tính hiệu suất hệ thống (PR). PR và so sánh inverter cùng hướng mái là phần xây theo dự án (Node-RED trên gateway, trên nền tảng hoặc qua API), không phải chức năng có sẵn; chốt với PROTO khi lập phạm vi bàn giao.

Chu kỳ đọc. Công suất, trạng thái đọc dày để vẽ đường cong và bắt lỗi sớm; sản lượng, nhiệt độ đọc thưa hơn. Khu nhiều inverter thì chia nhiều bus để giữ vòng quét ngắn.

Khi mất mạng. USR-M300 có bộ nhớ đệm theo datasheet để gửi lại khi có kết nối; cơ chế gửi bù và khả năng giữ dữ liệu qua mất điện cần cấu hình và kiểm thử theo dự án. Sản lượng tích lũy nằm trong thanh ghi của inverter và đồng hồ đo, nên khi mạng trở lại tổng sản lượng vẫn đúng; phần có thể thiếu là chi tiết đường cong công suất trong khoảng mất mạng.

Trạm viễn thông. USR-M300 bản 4G đọc thêm BMS ắc quy lithium (khi có bảng thanh ghi Modbus), bộ điều khiển rectifier, máy phát. Tiếp điểm cảnh báo khô, trạng thái ATS, công tắc cửa vào DI; mức nhiên liệu 4–20 mA vào AI. Trạm nhiều thiết bị IP hoặc cần dự phòng nhà mạng thì dùng USR-G806p hai SIM, USR-M300 bản Ethernet đứng sau.

Thiết bị đề xuất

Vai trò Thiết bị Ghi chú
Gateway biên, Modbus master USR-M300 (bản 4G hoặc Ethernet) 2 cổng nối tiếp, 2 DI, 2 DO rơ-le, 2 AI 4–20 mA; edge tới 2.000 điểm; Node-RED; gửi MQTT(S), HTTP; nguồn 9–36 VDC.
Chuyển RS485 sang Ethernet gần tủ inverter USR-N520-H7-6 (2 cổng), USR-N540-H7-4 (4 cổng RS485) Modbus RTU↔TCP; có thể tự đọc Modbus và gửi MQTT JSON cho hệ nhỏ; Ethernet cách ly 2 kV ở USR-N540-H7-4; -40~85 °C.
Router 4G hai SIM USR-G806p 2 khe Nano-SIM dự phòng nhà mạng, 5 cổng Ethernet, VPN, watchdog kép, 9–48 VDC, -40~75 °C, vỏ kim loại.
Mở rộng I/O Module USR-IO (IO8000, IO0440) Thêm DI cho tiếp điểm cảnh báo khô, AI cho cảm biến 4–20 mA.
Inverter Inverter hòa lưới có RS485 Modbus RTU hoặc Ethernet Modbus TCP, có bảng thanh ghi công bố Nhiều hãng trên cùng hệ thống.
Đo tại điểm đấu nối Đồng hồ đa chức năng đo hai chiều của chủ đầu tư, có RS485 Modbus Điện mua vào, điện phát ngược, công suất tức thời.
Bức xạ, nhiệt độ Cảm biến bức xạ ngõ RS485 hoặc 4–20 mA; cảm biến nhiệt độ tấm pin Cơ sở để đánh giá hiệu suất hệ thống.
Nguồn trạm viễn thông BMS ắc quy lithium, bộ điều khiển rectifier, bộ điều khiển máy phát có RS485 Modbus hoặc tiếp điểm cảnh báo khô Bảng thanh ghi lấy từ nhà cung cấp thiết bị.

Đã có máy chủ SCADA, chỉ cần đưa inverter lên mạng: dùng USR-N520-H7-6 hoặc USR-N540-H7-4. Cần chuẩn hóa dữ liệu nhiều hãng, gửi lên nền tảng, có I/O tại chỗ: chọn USR-M300. Ở trạm viễn thông, dải nguồn USR-M300 là 9–36 VDC, USR-G806p là 9–48 VDC, còn bus -48 VDC khi nạp có thể cao hơn 48 V: cấp nguồn qua bộ DC/DC cách ly, không đấu thẳng vào bus.

Dữ liệu, điều khiển và cảnh báo

Giám sát

  • Inverter: công suất AC, sản lượng ngày và tích lũy, điện áp và dòng từng MPPT hoặc string (tùy hãng), điện áp lưới, tần số, nhiệt độ, trạng thái, mã lỗi.
  • Điểm đấu nối: điện năng mua vào, điện năng phát ngược, công suất tức thời, hệ số công suất.
  • Bức xạ, nhiệt độ tấm pin, nhiệt độ môi trường; PR theo ngày nếu dự án xây phần tính này.
  • Trạm viễn thông: nguồn đang cấp, điện áp bus DC, dòng tải, SOC ắc quy, giờ chạy máy phát, mức nhiên liệu, nhiệt độ phòng, cửa.

Điều khiển (có phân quyền và xác nhận)

  • Bật, tắt, giới hạn công suất inverter qua thanh ghi của hãng, khi hãng cho phép ghi qua Modbus.
  • Lệnh chạy thử máy phát qua bộ điều khiển máy phát hoặc ngõ DO, nếu bộ điều khiển chấp nhận lệnh từ xa.
  • Liên động tại chỗ trên USR-M300, chạy cả khi mất mạng: ví dụ DI cửa mở thì DO bật đèn, còi.

Cảnh báo, báo cáo

  • Inverter mất kết nối, báo lỗi, công suất bằng 0 khi bức xạ đang cao.
  • Khi dự án đã xây phần tính PR: một inverter phát thấp hơn hẳn các máy cùng hướng mái (bẩn, che bóng, hỏng string); PR giảm dần theo tuần (căn cứ lên lịch vệ sinh tấm pin).
  • Trạm viễn thông: mất lưới, ắc quy xuống thấp, máy phát không khởi động, nhiệt độ phòng cao, cửa mở ngoài lịch.
  • Báo cáo sản lượng ngày, tháng theo inverter, theo trạm; điện tự dùng và điện phát ngược.

Đáp ứng quy định

Với điện mặt trời mái nhà tự sản xuất, tự tiêu thụ, NĐ 58/2025/NĐ-CP (Điều 10 khoản 5) phân nghĩa vụ theo cấp điện áp đấu nối: hệ trung áp trở lên phải có thiết bị kết nối với cấp điều độ hoặc thiết bị bật tắt phát ngược; điểm d không đặt hai yêu cầu này cho hệ hạ áp. Công suất là căn cứ thứ hai: TT 46/2025/TT-BCT (sửa Điều 42 khoản 8 TT 05/2025/TT-BCT) yêu cầu chủ đầu tư nguồn điện mặt trời từ 100 kW đến 1 MW thỏa thuận với đơn vị phân phối điện về thiết bị kết nối với hệ thống thu thập, giám sát, điều khiển của cấp điều độ phân phối (không bán điện dư: thu thập, giám sát).

Vì vậy hệ từ 100 kW hoặc đấu nối trung áp cần kiểm tra yêu cầu kết nối với cấp điều độ theo quy định hiện hành và thỏa thuận đấu nối, kể cả khi đấu hạ áp; khi thiết kế, dự phòng nhánh điều độ cho nhóm này. Cách làm nhánh đó trình bày ở bài Kết nối điều độ. Nhánh giám sát O&M trong bài này phục vụ chủ đầu tư, chạy song song và không thay thiết bị kết nối với cấp điều độ.

Thông tin quy định cập nhật tháng 10/2026. Trước khi triển khai, đối chiếu hướng dẫn kỹ thuật mới nhất của cơ quan tiếp nhận dữ liệu.

Triển khai

  1. Khảo sát: inverter (hãng, model, firmware), cổng RS485 hoặc Ethernet còn trống hay đang dùng cho bộ giám sát của hãng, bảng thanh ghi Modbus; vị trí đồng hồ đo, công suất và cấp điện áp tại điểm đấu nối; đường đi cáp từ mái xuống phòng điện. Ở trạm viễn thông thêm ắc quy, rectifier, máy phát và nguồn cấp cho gateway.
  2. Thiết kế: chia bus RS485, đặt địa chỉ Modbus, chọn thiết bị thu thập; đặt cảm biến bức xạ cùng mặt phẳng tấm pin; chọn kênh truyền (LAN, 4G, USR-G806p hai SIM).
  3. Lắp đặt: cáp RS485 xoắn đôi chống nhiễu, điện trở đầu cuối hai đầu bus, đi tách cáp động lực; gateway gắn DIN rail; ở trạm viễn thông cấp nguồn qua DC/DC cách ly.
  4. Cấu hình: nạp mẫu thanh ghi cho từng hãng inverter, quy về tên điểm chung, đặt chu kỳ đọc, ngưỡng cảnh báo, tài khoản và phân quyền trên Proto IoT Cloud.
  5. Chạy thử: so số liệu trên nền tảng với màn hình inverter và đồng hồ đo; rút cáp mạng để thử gửi bù; thử lệnh điều khiển trên một inverter trước khi áp dụng cho cả hệ.
  6. Bàn giao: danh sách điểm, sơ đồ đấu nối, tài khoản, hướng dẫn xử lý từng loại cảnh báo cho đội O&M.

Câu hỏi thường gặp

Có phải gỡ bộ giám sát của hãng inverter không?

Không bắt buộc. Inverter có cổng RS485 hoặc Ethernet thứ hai thì đọc qua cổng đó. Chỉ có một cổng đang dùng cho bộ giám sát của hãng thì hỏi hãng cách dùng chung, hoặc chủ đầu tư chấp nhận chuyển hẳn sang đọc Modbus; chốt ngay ở bước khảo sát.

Inverter của hãng chưa có mẫu thanh ghi thì làm sao?

Cần bảng thanh ghi Modbus do hãng công bố. Có bảng thì dựng mẫu mới và đối chiếu từng điểm với màn hình inverter. Hãng không công bố giao thức thì chỉ còn cách lấy dữ liệu qua API cloud của hãng (nếu có), hoặc đặt đồng hồ đo ở đầu ra inverter.

Dữ liệu có bị khóa trên Proto IoT Cloud không?

Không. Gateway gửi MQTT, HTTP theo mẫu JSON nên dữ liệu có thể vào Proto IoT Cloud, bản cài tại chỗ, hoặc hệ thống chủ đầu tư tự xây. Proto IoT Cloud có chính sách dùng miễn phí để chạy thử.

Chưa thấy bài toán của bạn?

Gửi mô tả hiện trường, thiết bị đang có và nơi cần xem dữ liệu. Kỹ sư PROTO trao đổi phương án kiến trúc và thiết bị phù hợp.

zalo-icon
facebook-icon
tiktok-icon
phone-icon