Luận văn Nhận dạng và phân loại các tín hiệu quá độ dựa vào mạng nơron kết hợp với phân tích wavelets (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nhận dạng và phân loại các tín hiệu quá độ dựa vào mạng nơron kết hợp với phân tích wavelets (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TẤN ĐỜI NHẬN DẠNG VÀ PHÂN LOẠI CÁC TÍN HIỆU QUÁ ĐỘ DỰA VÀO MẠNG NƠRON KẾT HỢP VỚI PHÂN TÍCH WAVELETS NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 0 0 4 4 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005
2. BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ NGUYEÃN TAÁN ÑÔØI NHAÄN DAÏNG VAØ PHAÂN LOAÏI CAÙC TÍN HIEÄU QUAÙ ÑOÄ DÖÏA VAØO MAÏNG NÔRON KEÁT HÔÏP VÔÙI PHAÂN TÍCH WAVELETS Chuyeân ngaønh: Thieát Bò Maïng vaø Nhaø Maùy Ñieän Maõ soá ngaønh: 60 52 50 Thaønh Phoá Hoà Chí Minh, Thaùng 08 Naêm 2005
3. BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ NHAÄN DAÏNG VAØ PHAÂN LOAÏI CAÙC TÍN HIEÄU QUAÙ ÑOÄ DÖÏA VAØO MAÏNG NÔRON KEÁT HÔÏP VÔÙI PHAÂN TÍCH WAVELETS Chuyeân ngaønh: Thieát Bò Maïng vaø Nhaø Maùy Ñieän Maõ soá ngaønh: 60 52 50 Hoï vaø Teân Hoïc Vieân: NGUYEÃN TAÁN ÑÔØI Ngöôøi Höôùng Daãn: TS NGUYEÃN HÖÕU PHUÙC Thaønh Phoá Hoà Chí Minh, Thaùng 08 Naêm 2005
4. COÂNG TRÌNH ÑÖÔÏC HOAØN THAØNH TAÏI TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH Giaùo vieân höôùng daãn: ( ghi hoï teân, chöùc danh khoa hoïc, hoïc vò vaø cô quan coâng taùc ) Giaùo vieân chaám nhaän xeùt 1: ( ghi hoï teân, chöùc danh khoa hoïc, hoïc vò vaø cô quan coâng taùc ) Giaùo vieân chaám nhaän xeùt 2: ( ghi hoï teân, chöùc danh khoa hoïc, hoïc vò vaø cô quan coâng taùc ) Luaän vaên thaïc só ñöôïc baûo veä taïi HOÄI ÑOÀNG CHAÁM BAÛO VEÄ LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TPHCM Ngaøy Thaùng Naêm Coù theå tìm hieåu luaän vaên thaïc só taïi Thö Vieän Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät T.P Hoà Chí Minh
5. LYÙ LÒCH TRÍCH NGANG - Hoï vaø teân: Nguyeãn Taán Ñôøi. - Ngaøy sinh: 07 – 03 – 1974. - Nôi sinh: Thò xaõ Beán Tre. - Ñòa chæ lieân laïc: BM Ñieän töû Coâng nghieäp, Khoa Ñieän Töû, Tröôøng ÑH Sö Phaïm Kyõ Thuaät TPHCM. 08 – 8960985 ntdoi@yahoo.com 43/12 Ñöôøng 8 KP3 P.Linh Trung Q.Thuû Ñöùc. 08 – 7 222 159 0983 222 159 - Quaù trình ñaøo taïo: 1980 – 1991: hoïc caáp 1, 2 vaø 3 taïi Thò Xaõ Beán Tre. 1992 – 1997: hoïc ñaïi hoïc ngaønh Kyõ thuaät Ñieän – Ñieän Töû taïi Tröôøng ÑH Sö Phaïm Kyõ Thuaät TPHCM. 2003 – 2005: hoïc cao hoïc ngaønh Ñieän taïi Tröôøng ÑH Sö Phaïm Kyõ Thuaät TPHCM. - Quaù trình coâng taùc: 1997 – 2004: Giaûng daïy taïi BM Ñieän töû, Khoa Ñieän – Ñieän Töû, Tröôøng ÑH Sö Phaïm Kyõ Thuaät TPHCM. 2004 – nay: Giaûng daïy taïi BM Ñieän töû Coâng nghieäp, Khoa Ñieän Töû Tröôøng ÑH Sö Phaïm Kyõ Thuaät TPHCM.
6. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP i LÔØI CAÛM ÔN Lôøi ñaàu tieân, ngöôøi thöïc hieän xin baøy toû loøng bieát ôn ñoái vôùi Thaày NGUYEÃN HÖÕU PHUÙC, ngöôøi ñaõ taän tình höôùng daãn trong quaù trình thöïc hieän ñeà taøi . Ngöôøi thöïc hieän cuõng chaân thaønh caûm ôn Thaày Quyeàn Uy Aùnh, chuû nhieäm ngaønh ñaõ giuùp ñôõ vaø taïo raát nhieàu ñieàu kieän ñeå ñeà taøi ñöôïc hoaøn thaønh ñuùng thôøi haïn. Ngöôøi thöïc hieän xin gôûi lôùi caùm ôn ñeán quyù Thaày Coâ Tröôøng ÑH Sö Phaïm Kyõ Thuaät TPHCM, Tröôøng ÑH Baùch Khoa TPHCM ñaõ giaûng daïy vaø giuùp ñôõ trong quaù trình hoïc vaø thöïc hieän ñeà taøi naøy. Ngöôøi thöïc hieän xin gôûi ñeán quyù Thaày Coâ vaø Anh Chò Phoøng QLKH -–QHQT - Sau ÑH Tröôøng ÑH Sö Phaïm Kyõ Thuaät TPHCM ñaõ coù nhieàu giuùp ñôõ trong quaù trình hoïc vaø thöïc hieän ñeà taøi. Xin gôûi ñeán caùc baïn hoïc vieân khoùa 1 lôùp CH Ñieän Tröôøng ÑH Sö Phaïm Kyõ Thuaät TPHCM ñaõ coù nhieàu yù kieán quyù baùu cho ngöôøi thöïc hieän trong quaù trình thöïc hieän ñeà taøi. Sau cuøng, ngöôøi thöïc hieän xin gôûi ñeán caùc ngöôøi thaân trong gia ñình lôøi caùm ôn vì ñaõ ñoäng vieân vaø giuùp ñôõ trong suoát thôøi gian thöïc hieän ñeà taøi. TPHCM, Ngaøy 30 thaùng 08 naêm 2005 Ngöôøi Thöïc Hieän NGUYEÃN TAÁN ÑÔØI TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
7. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP ii TOÙM TAÉT Noäi dung cuûa luaän vaên ñöôïc trình baøy theo 8 chöông, bao goàm 2 chöông Môû ñaàu vaø Keát luaän, cuøng vôùi 6 chöông veà noäi dung ñeà taøi ñaõ ñöa ra. Chöông 1: Giôùi thieäu veà ñeà taøi vaø ñöa ra höôùng giaûi quyeát cuõng nhö neâu leân phaïm vi giôùi haïn cuûa ñeà taøi. Chöông 2: Trình baøy veà chaát löôïng ñieän naêng cuøng vôùi caùc ñaëc ñieåm cuûa caùc hieän töôïng quaù ñoä xaûy ra treân heä thoáng ñieän. Chöông 3: Giôùi thieäu lyù thuyeát veà wavelets vaø phaân tích wavelets Chöông 4: Giôùi thieäu veà maïng nôron vaø ñaëc ñieåm cuûa caùc loaïi maïng nôron, qui taéc hoïc cuõng nhö hoaït ñoäng cuûa maïng. Chöông 5: Giôùi thieäu veà Simulink cuûa Matlab vaø phaàn meàm ATP–EMTP. Moâ phoûng treân Matlab vaø ATP–EMTP caùc maïch taïo ra caùc daïng soùng quaù ñoä: Soùng Sin chuaån, Voõng ñieän aùp, Taêng ñieän aùp, Meùo hoïa taàn, Nhaáp nhaùy ñieän aùp, Maát ñieän taïm thôøi vaø Ñoùng caét tuï ñieän. Chöông 6: Trình baøy vieäc aùp duïng phaân tích wavelets ña phaân giaûi MRA vaø maïng nôron xaùc suaát PNN. Ñöa ra noäi dung tính toaùn vaø caùch thöïc hieän vieäc phaân tích vaø phaân loaïi caùc hieän töôïng quaù ñoä baèng phaân tích wavelets vaø maïng nôron. Chöông 7: Trình baøy keát quaû moâ phoûng cuûa noäi dung tính toaùn trong chöông 6, cuøng vôùi thöïc hieän giao dieän cho ngöôøi söû duïng. Chöông 8: Ruùt ra keát luaän vaø ñöa ra höôùngphaùt trieån cho ñeà taøi trong töông lai. TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
8. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP iii MUÏC LUÏC LÔØI CAÛM ÔN i TOÙM TAÉT ii MUÏC LUÏC iii CHÖÔNG 1: MÔÛ ÑAÀU 1.1. ÑAËT VAÁN ÑEÀ 1 1.2. GIAÛI QUYEÁT VAÁN ÑEÀ 1 1.3. GIÔÙI HAÏN ÑEÀ TAØI 1 1.4. BOÁ CUÏC CUÛA LUAÄN VAÊN 2 CHÖÔNG 2: GIÔÙI THIEÄU CAÙC HIEÄN TÖÔÏNG QUAÙ ÑOÄ TREÂN HEÄ THOÁNG ÑIEÄN 2.1. KHAÙI NIEÄM 3 2.1.1. Ñònh nghóa chaát löôïng ñieän naêng 3 2.1.2. Taàm quan troïng cuûa chaát löôïng ñieän naêng 3 2.2. CAÙC HIEÄN TÖÔÏNG QUAÙ ÑOÄ TREÂN HEÄ THOÁNG ÑIEÄN 3 2.2.1. Dao ñoäng quaù ñoä 3 2.2.2. Thay ñoåi aùp thôøi gian daøi 5 2.2.3. Thay ñoåi aùp thôøi gian ngaén 5 2.2.4. Maát caân baèng ñieän aùp 6 2.2.5. Meùo hoïa taàn 7 2.2.6. Nhaáp nhaùy ñieän aùp 8 2.3. ÑAÙNH GIAÙ CHAÁT LÖÔÏNG ÑIEÄN NAÊNG 9 2.3.1. Giôùi thieäu 9 2.3.2. Ñaùnh giaù chaát löôïng ñieän naêng 9 2.3.3. Thieát bò ño chaát löôïng ñieän naêng 10 CHÖÔNG 3: WAVELETS vaø PHAÂN TÍCH WAVELETS 3.1. GIÔÙI THIEÄU VEÀ WAVELETS 13 3.1.1. Ñònh nghóa Wavelets 13 3.1.2. Phaân tích Wavlets 14 3.2. BIEÁN ÑOÅI WAVELETS 15 3.2.1. Bieán ñoåi Wavelets lieân tuïc 15 3.2.2. Bieán ñoåi Wavelets rôøi raïc 18 CHÖÔNG 4: MAÏNG NÔRON 4.1. GIÔÙI THIEÄU VEÀ MAÏNG NÔRON 21 4.1.1. Ñònh nghóa maïng nôron 21 4.1.2. Hoaït ñoäng cuûa maïng nôron 22 4.1.3. Caùc thaønh phaàn cuûa maïng nôron 23 4.2. HUAÁN LUYEÄN MAÏNG NÔRON 24 4.2.1. Hoïc coù giaùm saùt/ Hoïc coù thaày 24 TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
9. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP iv 4.2.2. Hoïc khoâng giaùm saùt/ Hoïc khoâng coù thaày 25 4.2.3. Toác ñoä hoïc 25 4.2.4. Caùc luaät hoïc 25 4.3. GIÔÙI THIEÄU CAÙC LOAÏI MAÏNG NÔRON 25 4.3.1. Maïng Lan truyeàn ngöôïc 25 4.3.2. maïng LVQ 27 4.3.3. Maïng Xaùc suaát 28 4.3.4. Maïng Hopffield 29 4.3.5. Maïng Töï saép xeáp 30 CHÖÔNG 5: MOÂ PHOÛNG CAÙC HIEÄN TÖÔÏNG QUAÙ ÑOÄ 5.1. MOÂ PHOÛNG BAÈNG PHAÀN MEÀM MATLAB 32 5.1.1. Giôùi thieäu veà Power System Blockset Toolbox 32 5.1.2. Maïch moâ phoûng 33 5.2. MOÂ PHOÛNG BAÈNG PHAÀN MEÀM ATP 34 5.2.1. Giôùi thieäu veà ATP 34 5.2.2. Maïch vaø keát quaû moâ phoûng 38 CHÖÔNG 6: ÖÙNG DUÏNG PHAÂN TÍCH WAVELETS vaø MAÏNG NÔRON TRONG PHAÂN TÍCH vaø PHAÂN LOAÏI QUAÙ ÑOÄ 6.1. ÖÙNG DUÏNG PHAÂN TÍCH WAVELETS 41 6.1.1. Phaân tích ña phaân giaûi 41 6.1.2. Ñònh lyù Parseval 42 6.1.3. Phaân tích tín hieäu quaù ñoä baèng Wavelets 42 6.2. PHAÂN LOAÏI TÖÏ ÑOÄNG BAÈNG MAÏNG NÔRON 47 6.2.1. Moâ hình maïng nôron Xaùc suaát 47 6.2.2. Nhaän daïng hieän töôïng quaù ñoä baèng maïng nôron Xaùc suaát 49 CHÖÔNG 7: KEÁT QUAÛ PHAÂN TÍCH VAØ NHAÄN DAÏNG 7.1 XAÂY DÖÏNG GIAÛI THUAÄT 50 7.2 KEÁT QUAÛ PHAÂN TÍCH VAØ NHAÄN DAÏNG 52 7.2.1 Nhaän daïng qua caùc ñaëc tröng naêng löôïng 52 7.2.2 Maãu huaán luyeän vaø nhaän daïng töï ñoäng 61 7.3 CHÖÔNG TRÌNH GIAO DIEÄN 63 7.3.1 Giôùi thieäu veà GUI 63 7.3.2 Phaân tích vaø nhaän daïng tín hieäu treân giao dieän 65 CHÖÔNG 8: KEÁT LUAÄN 8.1. KEÁT LUAÄN 68 8.2. HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN ÑEÀ TAØI 68 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 69 PHUÏ LUÏC TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
10. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 1 Chöông 1 MÔÛ ÑAÀU 1.1 ÑAËT VAÁN ÑEÀ : Caùc vaán ñeà veà chaát löôïng ñieän naêng ñöôïc quan taâm ôû nhieàu nöôùc treân theá giôùi vaø ñaõ coù raát nhieàu taøi lieäu ñeà caäp ñeán ñeà taøi naøy. Ôû Vieät Nam hieän nay, tuy vaán ñeà veà chaát löôïng ñieän naêng chöa ñöôïc quan taâm nhieàu nhöng trong töông lai ñaây seõ laø moät tieâu chí quan troïng ñeå ngöôøi tieâu duøng löïa choïn nhaø cung caáp ñieän naêng. Do ñoù, tìm hieåu veà chaát löôïng ñieän naêng vaø caùc vaán ñeà lieân quan laø moät coâng vieäc caàn thieát trong thôøi gian naøy. Hieän nay coù nhieàu kyõ thuaät môùi ñeå phaân tích, xöû lyù vaø phaân loaïi, nhaän daïng caùc tín hieäu. Ñaëc bieät kyõ thuaät phaân tích wavelets raát hieäu quaû trong phaân tích caùc tín hieäu ñoäng, khoâng mang tính chu kyø, vaø maïng nôron raát thích hôïp cho vieäc phaân loaïi töï ñoäng nhieàu tín hieäu khaùc nhau. Nhaän thaáy ñöôïc taàm quan troïng cuûa caùc vaán ñeà treân, ngöôøi thöïc hieän ñaõ choïn ñeà taøi Nhaän Daïng vaø Phaân Loaïi Caùc Tín Hieäu Quaù Ñoä Döïa Vaøo Maïng Nôron Keát Hôïp Vôùi Phaân Tích Wavelets ñeå thöïc hieän trong luaän vaên toát nghieäp. Ñeà taøi naøy duøng ñeå nhaän daïng vaø phaân loaïi nhanh caùc hieän töôïng quaù ñoä treân heä thoáng ñieän nhö: Voõng ñieän aùp, Taêng ñieän aùp, Meùo hoïa taàn, Nhaáp nhaùy ñieän aùp, Maát ñieän aùp vaø Ñoùng caét tuï ñieän treân ñöôøng daây. Khi nhaän bieát ñöôïc caùc hieän töôïng naøy seõ giuùp ngöôøi vaän haønh heä thoáng coù nhöõng thao taùc xöû lyù thích hôïp ñeå naâng cao chaát löôïng ñieän naêng. 1.2 GIAÛI QUYEÁT VAÁN ÑEÀ: Ñöôïc söï phaân coâng cuûa Phoøng quaûn lyù sau ñaïi hoïc vaø Ban chuû nhieäm ngaønh vaø vôùi söï ñoàng yù cuûa giaùo vieân höôùng daãn, ngöôøi thöïc hieän ñaõ giaûi quyeát ñeà taøi treân theo höôùng keát hôïp giöõa nghieân cöùu lyù thuyeát vaø moâ phoûng treân maùy tính. 1.3 GIÔÙI HAÏN ÑEÀ TAØI: Do thôøi gian thöïc hieän ñeà taøi laø 06 thaùng vaø bò haïn cheá veà thieát bò neân ngöôøi thöïc hieän phaûi thu heïp phaïm vi nghieân cöùu cuûa mình. Noäi dung ñeà taøi ñöôïc giôùi haïn trong vieäc moâ phoûng keát quaû phaân loaïi moät soá tín hieäu coù saün treân maùy tính. Chaáp nhaän döõ lieäu cuûa caùc tín hieäu quaù ñoä cuõng ñöôïc taïo ra treân maùy tính, chöa thöû nghieäm ñöôïc vieäc xöû lyù trong thôøi gian thöïc. Ngoaøi ra ñeà taøi ñöôïc giôùi haïn trong vieäc nhaän bieát caùc hieän töôïng quaù ñoä khaùc nhau, khoâng quan taâm ñeán vieäc nhaän bieát khaùc bieät trong cuøng moät loaïi quaù ñoä. TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
11. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 2 1.4 BOÁ CUÏC CUÛA LUAÄN VAÊN: Vì noäi dung ñeà taøi noùi veà nhaän daïng caùc hieän töôïng quaù ñoä treân heä thoáng ñieän neân luaän vaên ñöôïc trình baøy theo höôùng tìm hieåu, phaân tích caùc vaán ñeà lyù thuyeát lieân quan laøm neàn taûng cho vieäc laäp trình moâ phoûng treân maùy tính. Cuï theå luaän vaên ñöôïc saép xeáp tuaàn töï theo caùc noäi dung sau: - Chöông 2 trình baøy caùc vaán ñeà veà chaát löôïng ñieän naêng. Töø ñoù neâu leân caùc hieän töôïng quaù ñoä treân heä thoáng aûnh höôûng ñeán chaát löôïng ñieän naêng. Ñaây laø caùc ñoái töôïng seõ ñöôïc nhaän daïng trong nhöõng phaàn sau. - Chöông 3 trình baøy khaùi nieäm veà wavelets vaø bieán ñoåi wavelets. Lyù thuyeát naøy laøm neàn taûng cho vieäc nghieân cöùu caùc öùng duïng cuûa wavelets. - Chöông 4 giôùi thieäu veà maïng nôron, veà ñaëc ñieåm vaø hoaït ñoäng cuûa caùc loaïi maïng nôron. Lyù thuyeát naøy giuùp cho vieäc choïn löïa toái öu öùng duïng cuûa töøng loaïi maïng. - Chöông 5 giôùi thieäu veà hai phaàn meàm: ATP – EMTP vaø Matlab, ñoàng thôøi neâu leân caùch thöïc hieän moâ phoûng caùc daïng soùng cuûa tín hieäu quaù ñoä. Nhöõng tín hieäu naøy laøm döõ lieäu cho chöông trình phaân tích vaø phaân loaïi. - Chöông 6 neâu cuï theå caùch öùng duïng phaân tích wavelets ña phaân giaûi trong phaân tích caùc tín hieäu quaù ñoä. Trình baøy öùng duïng ñònh lyù Parseval vaøo bieán ñoåi wavelets ñeå trích caùc ñaëc tröng naêng löôïng cuûa tín hieäu quaù ñoä. Ñieàu naøy seõ laøm giaûm bôùt soá löôïng maãu nhaän daïng. Ngoaøi ra, chöông naøy coøn trình baøy caùch thöïc hieän moâ hình maïng nôron xaùc suaát ñeå nhaän daïng tín hieäu, caùch löïa choïn döõ lieäu huaán luyeän maïng. - Chöông 7 neâu leân toaøn boä keát quaû moâ phoûng ñaït ñöôïc, bao goàm keát quaû nhaän daïng qua caùc ñaëc tröng naêng löôïng cuûa tín hieäu vaø keát quaû huaán luyeän vaø thöû nghieäm nhaän daïng cuûa maïng nôron. Caùc ñaëc tröng veà naêng löôïng cuûa tín hieäu ñöôïc bieåu dieãn qua ñoà thò phaân boá naêng löôïng cuûa 13 caáp phaân tích wavelets db4 - Cuoái cuøng, chöông 8 neâu leân nhaän xeùt, keát luaän cuûa ngöôøi thöïc hieän ñeà taøi, cuøng vôùi ñònh höôùng phaùt trieån cuûa ñeà taøi trong töông lai. - Toaøn boä noäi dung caùc chöông trình moâ phoûng, cuøng vôùi caùc soá lieäu lieân quan ñöôïc trình baøy trong phaàn phuï luïc cuûa luaän vaên. TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
12. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 3 Chöông 2 GIÔÙI THIEÄU CAÙC HIEÄN TÖÔÏNG QUAÙ ÑOÄ TREÂN HEÄ THOÁNG ÑIEÄN 2.1. KHAÙI NIEÄM: 2.1.1. Ñònh nghóa chaát löôïng ñieän naêng: Baát kyø sai leäch naøo cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp so vôùi daïng soùng sin chuaån cuûa nguoàn cung caáp ñeàu coù theå gaây ra hö hoûng hoaëc taùc ñoäng sai ñoái vôùi caùc thieát bò. Ngöôøi söû duïng yeâu caàu phaûi ñöôïc cung caáp nguoàn ñieän coù chaát löôïng, daïng soùng sin chuaån coù bieân ñoä oån ñònh vaø ñaûm baûo ñoä tin caäy cho caùc thieát bò ñieän töû coù ñoä nhaïy cao. Coù theå ñònh nghóa khaùc nhau veà chaát löôïng ñieän naêng. - Caùc coâng ty cung caáp ñieän ñònh nghóa chaát löôïng ñieän naêng laø ñoä tin caäy trong cung caáp ñieän. - Nhaø maùy saûn xuaát thieát bò ñieän ñònh nghóa chaát löôïng ñieän naêng laø caùc ñaëc tính cuûa nguoàn cho pheùp thieát bò hoaït ñoäng phuø hôïp, caùc ñaëc tính naøy khaùc nhau ñoái vôùi caùc loaïi thieát bò khaùc nhau vaø tuøy vaøo töøng nhaø maùy. - Tuy nhieân cuoái cuøng thì chaát löôïng ñieän naêng seõ do khaùch haøng ñöa ra. Do ñoù chaát löôïng ñieän naêng ñöôïc ñònh nghóa laø caùc vaán ñeà treân heä thoáng ñieän lieân quan ñeán ñieän aùp, doøng ñieän vaø taàn soá nhaèm ñaûm baûo cho thieát bò hoaït ñoäng moät caùch hieäu quaû. Thöïc teá, chaát löôïng ñieän naêng chính laø chaát löôïng cuûa ñieän aùp treân heä thoáng ñieän Caùc tieâu chuaån trong laõnh vöïc chaát löôïng ñieän naêng ñöôïc daønh cho vieäc duy trì ñieän aùp vôùi caùc giôùi haïn xaùc ñònh. 2.1.2. Taàm quan troïng cuûa chaát löôïng ñieän naêng: - Söï gia taêng cuûa caùc thieát bò kyõ thuaät soá coù ñoä nhaïy cao ñoøi hoûi nghieâm ngaët veà chaát löôïng nguoàn cung caáp. Caùc laõnh vöïc lieân quan nhö coâng ngheä baùn daãn, maùy tính ñieän töû, ngöôøi maùy, thieát bò ñieàu khieån coù laäp trình. Ngoaøi ra chính caùc thieát bò ñieän töû laïi laøm taêng aûnh höôûng ñeán chaát löôïng ñieän naêng. Thò tröôøng ñieän taïo ra tính caïnh tranh cuõng laøm ngöôøi ta quan taâm nhieàu ñeán chaát löôïng ñieän naêng. - Chaát löôïng cuûa nguoàn ñieän coù theå aûnh höôûng tröïc tieáp leân nhieàu nhaø tieâu thuï trong coâng nghieäp, nhöõng ngöôøi söû duïng caùc thieát bò töï ñoäng vaø hieän ñaïi. - Lyù do cuoái cuøng ñeå ta quan taâm ñeán chaát löôïng ñieän naêng laø giaù trò kinh teá, caùc aûnh höôûng veà kinh teá leân caùc coâng ty ñieän, khaùch haøng, nhaø cung caáp thieát bò. 2.2. CAÙC HIEÄN TÖÔÏNG QUAÙ ÑOÄ TREÂN HEÄ THOÁNG ÑIEÄN: 2.2.1. Dao ñoäng quaù ñoä: TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
13. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 4 Khaùi nieäm quaù ñoä ñöôïc duøng ñeå chæ caùc söï kieän ta khoâng mong muoán xaûy ra thoaùng qua treân heä thoáng ñieän. Quaù ñoä thöôøng lieân quan ñeán caùc hieän töôïng dao ñoäng taét daàn cuûa caùc maïch R, L vaø C. Quaù ñoä ñöôïc chia laøm 2 loaïi: xung quaù ñoä vaø dao ñoäng qua ñoä, tuøy vaøo daïng soùng ñieän aùp hoaëc doøng ñieän quaù ñoä. Xung quaù ñoä: Hình 2.1: Xung quaù ñoä Xung quaù ñoä laø söï thay ñoåi ñoät ngoät ñieän aùp hoaëc doøng ñieän ôû traïng thaùi xaùc laäp, mang tính ñôn cöïc. Xung quaù ñoä thöôøng ñöôïc moâ taû baèng thôøi gian xuaát hieän vaø thôùi gian suy giaûm cuûa noù. Ví duï moät xung quaù ñoä 1.2x50s 2000V seõ coù bieân ñoä taêng töø 0 ñeán max 2000V trong thôøi gian 1.2s, sau ñoù suy giaûm bieân ñoä trong thôøi gian 50s. Nguyeân nhaân gaây ra xung quaù ñoä laø do seùt ñaùnh. Do coù chöùa caùc thaønh phaàn taàn soá cao neân hình daïng xung quaù ñoä coù theå thay ñoåi tuøy theo caùc thaønh phaàn cuûa maïch, vaø seõ khaùc nhau ñaùng keå ôû nhöõng vò trí khaùc nhau treân heä thoáng. Xung quaù ñoä coù theå kích thích taàn soá cô baûn vaø gaây ra dao ñoäng quaù ñoä. Dao ñoäng quaù ñoä: Dao ñoäng quaù ñoä laø söï thay ñoåi ñoät ngoät cuûa ñieän aùp hoaëc doøng ñieän ôû traïng thaùi xaùc laäp treân heä thoáng ñieän, mang tính löôõng cöïc döông vaø aâm . Dao ñoäng quaù ñoä goàm caùc giaù trò töùc thôøi cuûa ñieän aùp hoaëc doøng ñieän thay ñoåi cöïc tính lieân tuïc. Noù ñöôïc moâ taû bôûi caùc thaønh phaàn chöùa trong phoå taàn, goàm taàn soá, thôøi gian vaø bieân ñoä. Döïa vaøo taàn soá ngöôøi ta chia dao ñoäng quaù ñoä ra thaønh 3 loaïi: taàn soá cao, taàn soá trung bình vaø taàn soá thaáp. Hình 2.2 minh hoïa daïng soùng dao ñoäng quaù ñoä do ñoùng caét tuï. Hình 2.2: Dao ñoäng quaù ñoä TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
14. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 5 Trong nhöõng hình veõ ôû caùc muïc sau naøy, truïc hoaønh coù theå bieåu dieãn thôøi gian hoaëc soá ñieåm laáy maãu cuûa tín hieäu. Toác ñoä laáy maãu laø 256ñieåm/chu kyø. - Caùc dao ñoäng quaù ñoä coù taàn soá >500KHz, thôøi gian tính baèng s, ñöôïc xem laø dao ñoäng quaù ñoä taàn soá cao, chuùng thöôøng do ñaùp öùng cuûa heä thoáng ñoái vôùi moät xung quaù ñoä. - Caùc dao ñoäng coù taàn soá töø 5 – 500KHz vôùi thôøi gian xaûy ra haøng chuïc s, ñöôïc xem laø dao ñoäng quaù ñoä taàn soá trung bình, thöôøng do ñoùng caét tuï vaø ñoùng caét ñöôøng daây gaây ra. - Caùc dao ñoäng quaù ñoä coù taàn soá < 5KHz, thôøi gian khoaûng 0.3 – 50ms, ñöôïc xem laø dao ñoäng quaù ñoä taàn soá thaáp. Caùc dao ñoäng naøy thöôøng xuaát hieän treân heä thoáng truyeàn daãn vaø phaân phoái, thöôøng do nhieàu söï kieän khaùc nhau gaây ra. 2.2.2. Thay ñoåi ñieän aùp thôøi gian daøi: Caùc thay ñoåi laøm leäch ñieän aùp hieän duïng trong thôøi gian daøi hôn 01 phuùt ñöôïc goïi laø thay ñoåi ñieän aùp thôøi gian daøi. Chuùng bao goàm quaù ñieän aùp vaø thaáp ñieän aùp. - Quaù aùp – Overvoltage: Moät hieän töôïng ñöôïc goïi laø quaù ñieän aùp khi giaù trò hieäu duïng taêng lôùn hôn 110% ñònh möùc trong thôøi gian daøi hôn 01 phuùt. Quaù ñieän aùp thöôøng xaûy ra do ñoùng caét taûi coù giaù trò lôùn, söï naïp ñieän treân caùc tuï nhaùnh. Ngoaøi ra vieäc caøi ñaët sai caùc ñaàu daây maùy bieán aùp cuõng coù theå gaây ra quaù aùp treân heä thoáng. - Thaáp aùp – Undervoltage: Moät hieän töôïng ñöôïc xem laø thaáp aùp khi giaù trò hieäu duïng giaûm nhoû hôn 90% ñònh möùc trong thôøi gian daøi hôn 01 phuùt. Thaáp ñieän aùp xaûy ra do caùc söï kieän ngöôïc vôùi quaù ñieän aùp. Vieäc ñoùng caùc taûi coù giaù trò lôùn hoaëc caét tuï nhaùnh coù theå gaây thaáp ñieän aùp. Thaáp aùp vaø quaù aùp seõ gaây ra caùc söï coá treân heä thoáng laøm aûnh höôûng ñeán caùc thieát bò ñieän töû coâng suaát, maùy tính, thieát bò xöû lyù. - Maát aùp keùo daøi – Sustained Interruption: Hieän töôïng ñieän aùp heä thoáng giaûm veà zero keùo daøi trong thôøi gian quaù 01 phuùt ñöôïc goïi laø maát ñieän aùp keùo daøi. Hieän töôïng naøy cuõng thöôøng xaûy ra vaø caàn phaûi coù söï can thieäp cuûa con ngöôøi ñeå phuïc hoài laïi heä thoáng. 2.2.3. Thay ñoåi ñieän aùp thôøi gian ngaén: Thay ñoåi ñieän aùp trong thôøi gian ngaén ñöôïc chia laøm nhieàu loaïi tuøy vaøo thôøi gian xaûy ra, goàm: Instantaneous (3– 60s), Momentary (0.6– 3s), Temporary (0.1– 0.6s). Caùc thay ñoåi naøy xuaát hieän do caùc ñieàu kieän söï coá, do doøng khôûi ñoäng caùc taûi lôùn. Tuøy vaøo vò trí xaûy ra söï coá vaø caùc ñieàu kieän cuûa heä thoáng maø söï coá coù theå gaây ra giaûm aùp taïm thôøi (sag), taêng aùp taïm thôøi (swell), maát ñieän taïm thôøi (interruption). - Maát ñieän taïm thôøi – Voltage Interruption: Hieän töôïng naøy xaûy ra khi ñieän aùp nguoàn hoaëc doøng ñieän taûi giaûm ñeán giaù trò nhoû hôn 0.1pu (power unit) trong thôøi gian ít hôn 01 phuùt. Nhö hình veõ 2.3. TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
15. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 6 Hieän töôïng naøy xaûy ra do caùc söï coá treân heä thoáng, söï coá taïi thieát bò, ñieàu khieån sai thieát bò. Maát ñieän aùp thöôøng do söï coá ngaén maïch treân heä thoáng ñieän gaây ra. Söï maát ñieän ñöôïc ño bôûi thôøi gian xaûy ra treân heä thoáng, töø luùc bieân ñoä ñieän aùp luoân nhoû hôn 10% ñònh möùc. Thôøi gian cuûa maát ñieän ñöôïc xaùc ñònh laø thôøi gian hoaït ñoäng cuûa caùc thieát bò baûo veä, caùc thôøi gian naøy coù theå khoâng ñeàu nhau. Hình 2.3: Maát ñieän taïm thôøi - Voõng ñieän aùp – Voltage Sag: Laø söï giaûm ñieän aùp hoaëc doøng ñieän hieäu duïng coøn laïi trong khoaûng 0.1 – 0.9 pu trong thôøi gian töø 0.5 ñeán 30 chu kyø. Nhö hình 2.4. Hình 2.4: Voõng ñieän aùp Voõng ñieän aùp thöôøng keøm theo söï coá treân heä thoáng nhöng cuõng coù theå do söï ñoùng ñieän cuûa caùc taûi naëng hoaëc do quaù trình khôûi ñoäng caùc ñoäng cô lôùn. Caùc coâng ty ñieän, ngöôøi söû duïng, nhaø saûn xuaát thieát bò coù theå aùp duïng nhieàu bieän phaùp ñeå giaûm bôùt caùc söï coá gaây ra voõng ñieän aùp vaø giaûm bôùt aûnh höôûng cuûa noù leân caùc thieát bò. - Taêng ñieän aùp – Voltage Swell: Laø söï taêng doøng ñieän hoaëc ñieän aùp hieäu duïng ñeán giaù trò khoaûng 1.1 – 1.8 pu trong thôøi gian töø 0.5 ñeán 30 chu kyø. Nhö hình 2.5. Hình 2.5: Taêng ñieän aùp TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
16. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 7 Gioáng nhö voõng ñieän aùp, taêng ñieän aùp thöôøng keøm theo söï coá treân heä thoáng nhöng ít phoå bieán hôn. Taêng ñieän aùp coøn do söï gia taêng aùp töùc thôøi treân caùc pha khoâng bò söï coá, cuûa heä thoáng 3 pha, trong söï coá ngaén maïch giöõa 1 pha vaø ñaát. Taêng ñieän aùp ñöôïc xaùc ñònh bôûi bieân ñoä hieäu duïng vaø thôøi gian xaûy ra noù. Möùc ñoä nghieâm troïng cuûa taêng ñieän aùp khi coù söï coá seõ tuøy thuoäc vaøo vò trí, trôû khaùng heä thoáng vaø vieäc noái ñaát. Trong heä thoáng khoâng noái ñaát, ñieän aùp daây pha khoâng bò söï coá seõ taêng raát ít hoaëc khoâng taêng do maùy bieán aùp thöôøng noái -. Trong heä thoáng khoâng noái ñaát, khi xaûy ra söï coá giöõa moät pha vaø ñaát thì ñieän aùp treân caùc pha coøn laïi seõ taêng leân ñeán 1.73 pu. Tuy nhieân taêng ñieän aùp thöôøng ít xaûy ra treân heä thoáng hôn so vôùi voõng vaø maát ñieän aùp. 2.2.4. Maát caân baèng ñieän aùp: Ñieàu kieän khoâng caân baèng ñöôïc xaùc ñònh baèng tæ soá giöõa ñoä leäch cöïc ñaïi vaø giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp hoaëc doøng ñieän 3 pha, thöôøng ñoä leäch tính theo %. Ñoä leäch (%) =max( V) / Vtrung bình . Tæ soá giöõa thaønh phaàn thöù töï ngöôïc hoaëc thöù töï khoâng vaø thöù töï thuaän cuõng coù theå duøng ñeå xaùc ñònh % maát caân baèng ñieän aùp. Nguyeân nhaân gaây ra maát caân baèng aùp nhoû hôn 2% laø do söû duïng caùc taûi moät pha treân heä thoáng ba pha. Ngoaøi ra, maát caân baèng ñieän aùp cuõng coù theå xaûy ra do noå caùc caàu chì treân moät pha cuûa nhaùnh tuï ba pha. Maát caân baèng ñieän aùp ñöôïc xem laø nghieâm troïng khi ñoä leäch lôùn hôn 5%. 2.2.5. Meùo daïng soùng: Laø söï leäch daïng soùng, ôû traïng thaùi xaùc laäp, so vôùi daïng soùng sin lyù töôûng ôû taàn soá cô baûn cuûa nguoàn, noù ñöôïc moâ taû baèng phoå taàn. Meùo daïng soùng bao goàm 5 loaïi: leäch aùp DC (DC offset), hoïa taàn (Harmonics), lieân hoaï taàn (Interharmonic), Notching vaø nhieãu (Noise). - Leäch aùp DC – DC offset: Söï xuaát hieän cuûa ñieän aùp hoaëc doøng ñieän DC treân heä thoáng AC goïi laø DC offset. Nguyeân nhaân laø do nhieãu ñòa töø hoaëc do caùc boä chænh löu moät chieàu. Doøng DC trong maïng AC coù theå aûnh höôûng laøm baûo hoaø maùy bieán aùp ôû ñieàu kieän laøm vieäc bình thöôøng. Ñieàu naøy seõ laøm phaùt sinh nhieät vaø laøm taêng toån hao maùy bieán aùp. Doøng DC naøy coøn coù theå gaây ra aên moøn ñieän phaân ñoái vôùi caùc ñieän cöïc noái ñaát vaø caùc ñaàu noái khaùc. - Hoïa taàn – Harmonic: Laø caùc ñieän aùp hoaëc doøng ñieän hình sin coù laãn caùc taàn soá baèng soá nguyeân laàn taàn soá cô baûn cuûa heä thoáng, laøm meùo daïng soùng sin chuaån, nhö hình 2.6. Caùc daïng soùng bò meùo ñöôïc phaân tích thaønh toång cuûa thaønh phaàn cô baûn vaø caùc hoïa taàn. TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
17. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 8 Hình 2.6: Meùo hoïa taàn Nguyeân nhaân gaây ra hoïa taàn laø do caùc ñaëc tính phi tuyeán cuûa caùc thieát bò vaø taûi treân heä thoáng. Caùc möùc ñoä meùo ñöôïc moâ taû baèng toaøn boä phoå hoïa taàn vôùi bieân ñoä vaø goùc pha cuûa töøng thaønh phaàn. Thöôøng duøng ñaïi löôïng Ñoä meùo hoaï taàn toång THD – Total Harmonic Distortion ñeå ño giaù trò aûnh höôûng cuûa meùo hoïa taàn. Caùc caáp ñoä meùo coù theå ñöôïc moâ taû bôûi giaù trò THD, nhöng coù theå gaây ra sai laàm trong moät soá tröôøng hôïp. Ví duï nhö doøng ñieän ngaû vaøo cuûa caùc boä truyeàn ñoäng ñieàu chænh toác ñoä seõ coù giaù trò THD cao khi chuùng vaän haønh vôùi caùc taûi nheï. Ñieàu naøy laïi khoâng phuø hôïp vì bieân ñoä cuûa doøng haøi thaáp cho duø meùo haøi cao. Ñeå khaéc phuïc vieäc naøy, söû duïng theâm ñaïi löôïng Ñoä meùo nhu caàu toång TDD – Total Demand Distortion. Ñaïi löôïng naøy töông töï nhö THD ngoaïi tröø vieäc bieåu dieãn ñoä meùo theo % cuûa tæ leä doøng ñieän taûi so vôùi bieåu dieãn theo % cuûa bieân ñoä doøng ñieän cô baûn. - Interharmonic – Lieân hoïa taàn: Caùc ñieän aùp vaø doøng ñieän coù caùc thaønh phaàn taàn soá khaùc vôùi soá nguyeân laàn taàn soá nguoàn ñöôïc goïi laø lieân hoïa taàn. Chuùng xuaát hieän daïng caùc taàn soá rôøi raïc hoaëc phoå baêng roäng. Nguyeân nhaân chính gaây ra meùo lieân hoïa taàn laø caùc boä bieán taàn, ñoäng cô caûm öùng, thieát bò hoà quang. Ngoaøi ra caùc ñöôøng daây ñieän mang tín hieäu cuõng coù theå xem nhö caùc lieân hoïa taàn. Aûnh höôûng cuûa lieân hoïa taàn thì khoâng ñaùng keå ñoái vôùi heä thoáng ñieän. Chuùng chæ aûnh höôûng treân ñöôøng daây mang tín hieäu vaø laøm nhaáp nhaùy caùc thieát bò hieån thò nhö caùc maøn hình phoùng tia ñieän töû. - Notching: Laø caùc nhieãu loaïn ñieän aùp mang tính tuaàn hoaøn do caùc thieát bò ñieän töû coâng suaát gaây ra khi doøng ñieän chuyeån ñoåi töø pha naøy sang pha khaùc. Vì Notching xaûy ra lieân tuïc neân noù ñöôïc moâ taû thoâng qua phoå hoïa taàn cuûa ñieän aùp bò aûnh höôûng. Tuy nhieân Notching ñöôïc xem laø moät tröôøng hôïp ñaëc bieät. Taàn soá cuûa Notching cao vaø ta khoâng theå nhaän bieát ngay baèng caùc thieát bò phaân tích hoïa taàn thoâng thöôøng. - Nhieãu – Noise: Laø caùc tín hieäu ñieän khoâng mong muoán coù daõi taàn roäng, nhoû hôn 200KHz, coäng theâm vaøo ñieän aùp hoaëc doøng ñieän cuûa heä thoáng trong caùc daây pha, daây trung tính hoaëc daây daãn tín hieäu. TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
18. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 9 Nguyeân nhaân gaây ra nhieãu laø caùc thieát bò ñieän töû coâng suaát, maïch ñieàu khieån, thieát bò taïo hoà quang, boä chænh löu, thao taùc ñoùng caét nguoàn. Aûnh höôûng cuûa nhieãu seõ taêng leân khi vieäc noái ñaát khoâng phuø hôïp, vì khoâng daãn nhieãu ra khoûi heä thoáng ñöôïc. Ta khoâng theå phaân loaïi nhieãu nhö hoïa taàn hay quaù ñoä vì nhieãu goàm nhieàu meùo daïng khoâng mong muoán cuûa tín hieäu nguoàn. Khi heä thoáng bò nhieãu seõ laøm nhieãu loaïn caùc thieát bò ñieän töû nhö maùy tính, caùc boä ñieàu khieån coù laäp trình. Ta coù theå söû duïng caùc boä loïc, bieán aùp caùch ly, boä ñieàu hoøa ñöôøng daây ñeå haïn cheá nhieãu. 2.2.6. Voltage Flicker – Nhaáp nhaùy ñieän aùp: Laø söï thay ñoåi mang tính heä thoáng cuûa hình bao ñieän aùp hoaëc nhöõng chuoãi thay ñoåi ñieän aùp ngaãu nhieân, coù bieân ñoä giôùi haïn trong khoaûng töø 0.9 ñeán 1.1pu, nhö hình 2.7. Nhaáp nhaùy ñieän aùp ñöôïc ño theo ñoä nhaïy cuûa maét ngöôøi. Nguyeân nhaân gaây ra nhaáp nhaùy ñieän aùp laø nhöõng taûi coù doøng ñieän thay ñoåi nhanh vaø lieân tuïc. Moät nguyeân nhaân khaùc cuõng thöôøng gaây ra nhaáp nhaùy ñieän aùp treân heä thoáng truyeàn daãn vaø phaân phoái laø loø hoà quang. Hình 2.7: Nhaáp nhaùy ñieän aùp 2.3. ÑAÙNH GIAÙ CHAÁT LÖÔÏNG ÑIEÄN NAÊNG: 2.3.1. Giôùi thieäu: Ñaùnh giaù chaát löôïng ñieän naêng laø quaù trình thu nhaän, phaân tích vaø chuyeån ñoåi döõ lieäu ño ñöôïc thaønh caùc thoâng tin coù ích. Quaù trình thu nhaän döõ lieäu ñöôïc thöïc hieän baèng pheùp ño lieân tuïc ñieän aùp vaø doøng ñieän. Coøn quaù trình phaân tích vaø chuyeån ñoåi thì ñöôïc thöïc hieän theo nhieàu caùch: tröôùc kia thöïc hieän baèng tay, hieän nay ñöôïc thöïc hieän töï ñoäng baèng caùch aùp duïng caùc heä thoáng xöû lyù tín hieäu vaø trí tueä nhaân taïo. Nhöõng cuoäc ñieàu tra veà chaát löôïng ñieän naêng thöôøng ñoøi hoûi vieäc kieåm tra ñeå xaùc ñònh chính xaùc söï coá vaø ñaùnh giaù caùc giaûi phaùp ñaõ thöïc hieän. Tröôùc khi baét tay vaøo caùc chöông trình kieåm tra môû roäng, caàn phaûi tìm hieåu veà khaû naêng cuûa khaùch haøng, thieát bò ñang bò aûnh höôûng, vieäc noái daây vaø noái ñaát, hoaït ñoäng cuûa heä thoáng. Thoâng thöôøng caùc vaán ñeà veà chaát löôïng ñieän naêng coù theå ñöôïc giaûi quyeát maø khoâng caàn vieäc kieåm tra môû roäng, thoâng qua caùc caâu hoûi thích hôïp ñoái vôùi khaùch haøng vaø qua vieäc khaûo saùt taïi choã ban ñaàu. TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
19. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 10 Cuoäc khaûo saùt caàn thöïc hieän sao cho nhaän ñöôïc caøng nhieàu thoâng tin caøng toát veà khaû naêng cuûa khaùch haøng vaø veà caùc söï coá ñaõ xaûy ra. Caùc thoâng tin naøy goàm: - Baûn chaát cuûa caùc söï coá. - Ñaëc tính cuûa caùc thieát bò coù ñoä nhaïy cao xaûy ra söï coá. - Thôøi ñieåm xaûy ra söï coá. - Caùc söï coá truøng hôïp hay caùc hoaït ñoäng xaûy ra cuøng thôøi ñieåm. - Nhöõng nguyeân nhaân coù theå laøm thay ñoåi chaát löôïng ñieän naêng nhö thieát bò ñieän töû coâng suaát, ñoùng caét tuï, khôûi ñoäng ñoäng cô. - Caùc thieát bò ñang ñöôïc söû duïng. - Döõ lieäu veà heä thoáng. Moãi laàn trao ñoåi vôùi khaùch haøng, coâng ty ñieän seõ nhaän ñöôïc caùc döõ lieäu treân, khi ñoù moät cuoäc khaûo saùt seõ ñöôïc thöïc hieän ñeå ñaùnh giaù laïi caùc sô ñoà ñôn tuyeán, döõ lieäu cuûa heä thoáng, vieäc noái daây vaø noái ñaát. 2.3.2. Ñaùnh giaù chaát löôïng ñieän naêng: Sau cuoäc khaûo saùt ban ñaàu ngöôøi ta seõ thöïc hieän vieäc ñaùnh giaù chaát löôïng ñieän naêng ñeå moâ taû caùc thay ñoåi veà chaát löôïng nguoàn ñieän taïi caùc vò trí xaùc ñònh trong moät khoaûng thôøi gian naøo ñoù. Caùc yeâu caàu cho vieäc ñaùnh giaù tuøy thuoäc vaøo söï coá ñaõ xaûy ra. Vieäc ñaùnh giaù chaát löôïng ñieän naêng ñöôïc thöïc hieän qua caùc böôùc sau: - Choïn vò trí xem xeùt: caùch toát nhaát laø neân baét ñaàu ôû vò trí caøng gaàn thieát bò ñang chòu aûnh höôûng bôûi caùc thay ñoåi veà chaát löôïng ñieän naêng caøng toát. Khi ñoù maùy seõ ghi nhaän cuøng moät thay ñoåi vôùi thieát bò. Caùc quaù ñoä taàn soá cao seõ coù nhöõng thay ñoåi ñaùng keå neáu ta ñaët maùy kieåm tra ôû xa thieát bò. Moät vò trí quan troïng khaùc laø ngay ñöôøng daây chính cuûa heä thoáng. Caùc quaù ñoä vaø nhöõng thay ñoåi veà ñieän aùp taïi vò trí naøy ñeàu aûnh höôûng leân taát caû caùc thieát bò. - Ghi söï coá vaøo maãu coù saün: caàn phaûi yeâu caàu khaùch haøng thöïc hieän thöôøng xuyeân vieäc ghi caùc söï coá xaûy ra vaøo moät daïng maãu coù saün. - Keát noái maùy kieåm tra nhieãu loaïn: neân laáy tín hieäu cho maùy kieåm tra töø maïch ñieän khaùc vôùi maïch ñang ñöôïc kieåm tra. Vieäc noái ñaát cuûa maùy kieåm tra cuõng caàn ñöôïc quan taâm, maùy phaûi coù ñöôøng noái ñaát cuûa tín hieäu ño vaø ñöôøng noái ñaát cuûa nguoàn cung caáp. Ñeå an toaøn, neân noái caùc ñöôøng naøy xuoáng maët ñaát. - Caøi ñaët ngöôõng cho maùy kieåm tra: vì caùc maùy kieåm tra ñöôïc duøng ñeå phaùt hieän caùc ñieàu kieän baát thöôøng neân caàn phaûi xaùc ñònh phaïm vi ñöôïc xem laø bình thöôøng. Moät soá maùy ñöôïc ñaët tröôùc caùc ngöôõng laøm ñieåm baét ñaàu. Phöông phaùp toát nhaát ñeå choïn ngöôõng laø laøm chuùng phuø hôïp vôùi caùc ñaëc ñieåm kyõ thuaät cuûa thieát bò. - Ñònh löôïng pheùp ño: khi kieåm tra ñaùnh giaù veà caùc nhieãu loaïn chæ caàn ño ñieän aùp cuûa heä thoáng, nhöng ñoái vôùi hoïa taàn caàn phaûi ño caû ñieän aùp vaø doøng ñieän. Ño doøng ñieän ñeå moâ taû toång quaùt hoïa taàn sinh ra do caùc taûi phi tuyeán cuûa heä thoáng. Coøn keát quaû ño ñieän aùp ñöôïc duøng ñeå moâ taû ñaùp öùng cuûa heä thoáng ñoái vôùi doøng ñieän hoïa taàn. TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
20. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 11 - Chuyeån ñoåi keát quaû ño: ñeå phaân tích vaán ñeà chaát löôïng ñieän naêng töø caùc keát quaû ño, caàn tìm quan heä giöõa caùc ñaëc tính cuûa nhieãu vaø nguyeân nhaân gaây ra chuùng. Daïng soùng vaø caùc keát quaû ño khaùc seõ ñöôïc chuyeån ñoåi sang nhieàu bieán khaùc nhau phuïc vuï cho vieäc ñaùnh giaù chaát löôïng ñieän naêng. - Tìm ra nguyeân nhaân gaây söï coá: böôùc ñaàu tieân ñeå tìm nguoàn gaây ra nhieãu laø tìm moái töông quan giöõa daïng soùng nhieãu vaø caùc nguoàn nhieãu coù saün. Moãi laàn xaùc ñònh ñöôïc moät loaïi nhieãu thì vieäc tìm nguyeân nhaân seõ ñöôïc thöïc hieän deã daøng. 2.3.3. Thieát bò ño chaát löôïng ñieän naêng: Caùc vaán ñeà veà chaát löôïng ñieän naêng bao goàm nhieàu loaïi nhieãu vaø caùc ñieàu kieän khaùc nhau treân heä thoáng, töø caùc quaù ñieän aùp xaûy ra raát nhanh ñeán vieäc maát ñieän keùo daøi. Ngoaøi ra coøn coù caû caùc hieän töôïng ôû traïng thaùi xaùc laäp nhö meùo hoïa taàn vaø caùc hieän töôïng khoâng lieân tuïc nhö nhaáp nhaùy ñieän aùp. Vôùi nhieàu hieän töôïng xaûy ra nhö treân ñoøi hoûi phaûi coù nhieàu thieát bò ño khaùc nhau, laøm cho vieäc taïo ra caùc thieát bò ño löôøng theo tieâu chuaån gaëp nhieàu khoù khaên. Maëc duø ñaõ coù nhieàu thieát bò duøng ño caùc nhieãu loaïn treân heä thoáng ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng ñieän naêng, vaãn caàn phaûi phaùt trieån theâm nhieàu loaïi khaùc tuøy thuoäc vaøo caùc hieän töôïng gaëp phaûi trong quaù trình ñieàu tra. Moät soá loaïi thieát bò thöôøng söû duïng trong ño kieåm tra chaát löôïng ñieän naêng, goàm: Maùy kieåm tra noái daây vaø noái ñaát: raát nhieàu söï coá ñöôïc ghi nhaän laø do vieäc noái daây vaø noái ñaát khoâng ñuùng, coù theå söû duïng thieát bò kieåm tra noái daây vaø noái ñaát cho caùc muïc ñích sau: - Ño trôû khaùng ñaát vaø daây trung tính. - Kieåm tra caùch ñieän. - Kieåm tra vieäc noái sai giöõa daây pha vaø trung tính hoaëc ñaát. Ñoàng hoà ño vaïn naêng: sau khi kieåm tra toaøn boä vieäc noái daây, caàn phaûi kieåm tra nhanh aùp vaø doøng treân thieát bò. Thieát bò duøng cho muïc ñích naøy laø ñoàng hoà ño vaïn naêng, duøng ñeå ño: - Ñieän aùp pha vaø ñaát. - Ñieän aùp pha vaø trung tính. - Ñieän aùp trung tính vaø ñaát. - Doøng ñieän pha. - Doøng ñieän trung tính. Coù theå duøng thieát bò naøy ño giaù trò trung bình, hieäu duïng, ñænh cuûa tín hieäu. Dao ñoäng kyù: laø thieát bò ño daïng soùng ñieän aùp hoaëc doøng ñieän ôû thôøi gian thöïc, giuùp thu nhaän caùc thoâng tin veà nhöõng gì ñang dieãn ra keå caû phaân tích haøi vaø meùo daïng soùng. TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005
21. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 12 Coù nhieàu loaïi dao ñoäng kyù. Caùc dao ñoäng kyù soá coù theå löu tröõ vaø phaân tích döõ lieäu, keát noái vôùi maùy tính. Loaïi môùi hieän nay laø thieát bò caàm tay coù khaû naêng ño daïng soùng vaø xöû lyù tín hieäu. Maùy phaân tích nhieãu loaïn: ñaây laø loaïi thieát bò ñöôïc cheá taïo chuyeân duøng cho ño löôøng veà chaát löôïng ñieän naêng. Chuùng coù theå ño caùc nhieãu loaïn veà ñieän aùp quaù ñoä trong thôøi gian raát ngaén ñeán caùc thaáp aùp hoaëc maát aùp keùo daøi. Coù 2 loaïi maùy phaân tích: - Maùy phaân tích thöôøng: duøng toùm taét caùc söï kieän keøm theo caùc thoâng tin rieâng nhö bieân ñoä quaù aùp vaø thaáp aùp, bieân ñoä vaø thôøi gian quaù ñoä, - Maùy phaân tích döïa vaøo hình aûnh: coù theå löu tröõ vaø in daïng soùng thöïc cuøng vôùi caùc thoâng tin veà chuùng nhö laø maùy phaân tích thoâng thöôøng. Maùy phaân tích hoïa taàn vaø phaân tích phoå: caùc thieát bò phaân tích nhieãu loaïn bò giôùi haïn veà khaû naêng phaân tích hoïa taàn, do ñoù caàn coù thieát bò ñöôïc thieát keá ñaëc bieät cho phaân tích phoå vaø hoïa taàn. Maùy naøy coù caùc chöùc naêng sau: - Coù theå ño cuøng luùc caû ñieän aùp vaø doøng ñieän ñeå cung caáp thoâng tin veà doøng coâng suaát hoïa taàn. - Coù theå ño rieâng bieät bieân ñoä vaø goùc pha caùc thaønh phaàn hoïa taàn. - Toác ñoä ñoàng boä vaø laáy maãu phaûi ñuû nhanh ñeå pheùp ño chính xaùc leân ñeán thaønh phaàn thöù 37. - Coù theå moâ taû baûn chaát cuûa caùc baäc meùo hoïa taàn. Ñoàng hoà ño nhaáp nhaùy ñieän aùp: coù nhieàu phöông phaùp khaùc nhau ñeå ño nhaáp nhaùy ñieän aùp, töø caùc ñoàng hoà ño giaù trò hieäu duïng vôùi ñaëc tuyeán nhaáp nhaùy cho tôùi caùc ñoàng hoà ño nhaáp nhaùy söû duïng caùc boä loïc coäng höôûng vaø phaân tích thoáng keâ ñeå öôùc löôïng chính xaùc möùc ñoä nhaáp nhaùy. Maùy bieán naêng: khi ñaùnh giaù chaát löôïng ñieän naêng treân heä thoáng ñieän caàn coù caùc maùy bieán naêng ñeå chuyeån ñoåi möùc ñieän aùp vaø doøng ñieän phuø hôïp. Ñieän aùp ño treân heä thoáng thöù caáp coù theå keát noái tröïc tieáp nhöng vaãn caàn coù caùc maùy bieán doøng. Phaàn lôùn caùc thieát bò ño kieåm tra ñaùnh giaù chaát löôïng ñieän naêng ñeàu ñöôïc thieát keá vôùi ñaàu vaøo coù ñieän aùp 600V vaø doøng ñieän 5A hieäu duïng. Caùc maùy bieán ñieän aùp vaø doøng ñieän ñöôïc choïn ñeå cung caáp caùc giaù trò naøy. Coù 2 ñaëc ñieåm quan troïng caàn quan taâm khi choïn maùy bieán naêng: - Caùc möùc tín hieäu: choïn thieát bò sau cho khi ño toaøn thang khoâng laøm tín hieäu bò meùo daïng hay bò caét. - Ñaùp öùng taàn soá: caàn ñöôïc quan taâm khi ño kieåm tra meùo daïng soùng vaø quaù ñoä ôû taàn soá cao. TP HOÀ CHÍ MINH 30 – 08 – 2005