Luận văn Ứng dụng Wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Ứng dụng Wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp (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 VÕ NGỌC THIỆN ỨNG DỤNG WAVELET TRONG VIỆC NHẬN DẠNG QUÁ ĐIỆN ÁP NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN - 605250 S KC 0 0 4 1 8 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VÕ NGỌC THIỆN ỨNG DỤNG WAVELET TRONG VIỆC NHẬN DẠNG QUÁ ĐIỆN ÁP NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN - 60 52 50 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2014
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ VÕ NGỌC THIỆN ỨNG DỤNG WAVELET TRONG VIỆC NHẬN DẠNG QUÁ ĐIỆN ÁP NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN - 60 52 50 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS. HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2014
4. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: VÕ NGỌC THIỆN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 08/02/1986 Nơi sinh: Bình Thuận Quê quán:Phú Quý –Bình Thuận Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Thôn Phú An – Xã Ngũ Phụng – Huyện Phú Quý Điện thoại di động:0982.33.88.58Điện thoại nhà riêng: 0623.769.080 Fax: E-mail: vntphuquy@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Cao đẳng: Hệ đào tạo: chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2004 đến 08/2007. Nơi học: Trƣờng Cao đẳng Điện lực Ngành học: Công nghệ Kỹ thuật điện. 2. Đại học: Hệ đào tạo:liên thông Thời gian đào tạo từ 09/2009 đến 08/2011. Nơi học:Trƣờng Đại học Điện lực. Ngành học: Công nghệ Kỹ thuật điện. 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quytập trung Thời gian đào tạo từ 10/2011đến 2/2014 Nơi học:Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh. Ngành học: Thiết bị, mạng và nhà máy điện . Tên luận văn: Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp. Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Tháng 04 năm 2014, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh. Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chƣơng HVTH: Võ Ngọc Thiện i GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
5. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp 3. Trình độ ngoại ngữ:Tiếng Anh - mức độ: B1 5. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: Bằng Kỹ Sƣ Điện,Số hiệu bằng: Q1-ĐHLT-CD-00111, Ngày cấp:02/11/2011 Nơi cấp:Trƣờng Đại học Điện lực. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 07/2007đến Điện lực Bình Thuận Kỹ thuật viên 07/2009 01/2013 đến Trƣờng Cao đẳng Điện lực Giảng viên nay HVTH: Võ Ngọc Thiện ii GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
6. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 04 năm 2014 (Ký tên và ghi rõ họ tên) HVTH: Võ Ngọc Thiện iii GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
7. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, giảng viên trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong toàn khóa học. Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chƣơngvề tất cả những hƣớng dẫn, đóng góp tận tình của thầy đối với ngƣời thực hiện Luận văn trong quá trình học và làm việc vừa qua. Xin chân thành cảm ơn gia đình đã luôn ở bên em ủng hộ động viên cho em trong quá trình làm Luận văn đƣợc tốt hơn. Ngoài ra, ngƣời thực hiện cũng xin đƣợc gửi đến các Thầy, Cô bộ môn hệ thống điện trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp.HCM và Đại học Bách khoa Tp.HCM lời cảm ơn sâu sắc vì đã tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ rất nhiều trong quá trình học tập, công tác cũng nhƣ trong thời gian làm Luận văn này. Việc thực hiện đề tài Luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót về kiến thức chuyên môn. Kính mong nhận đƣợc sự quan tâm, xem xét và đóng góp ý kiến quý báu của Quý Thầy, Cô và các bạn để đề tài Luận văn này hoàn thiện hơn. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2014 Ngƣời thực hiện Võ Ngọc Thiện HVTH: Võ Ngọc Thiện iv GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
8. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp TÓM TẮT Chất lƣợng điện năng ngày càng trở thành tiêu chuẩn quan trọng trong các Công ty và các khách hàngsử dụng điện.Chất lƣợng điện năng thƣờng đồng nghĩa với chất lƣợng điện áp, tần số Ngày nay với khoa học công nghệ phát triển, các thiết bị vi điện tử rất nhạy cảm sự thay đổi của biên độ điện áp, tần số, góc pha Chỉ cần một nhiễu loạn nhỏ cũng có thể dẫn đến sự vận hành sai của các thiết bị này, thậm chí còn làm hƣ hỏng thiết bị. Vì vậy đối với ngành điện nói chung, phải đảm bảo chắc chắn rằng các thông số phát ra phải nằm trong tiêu chuẩn cho phép, ngay cả trong trƣờng hợp bị sự cố dù nguyên nhân chủ quan hay khách quan. Nguyên nhân ảnh hƣởng đến chất lƣợng điện năng thƣờng do nhiễu loạn trên đƣờng dây nhƣ: xung sét, gián đoạn điện áp, tăng điện áp, giảm điện áp, méo dạng do sóng hài, điện áp chập chờn.Do đó việc phân tích, nhận dạng, cô lập các hiện tƣợng trên mang ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình hƣớng đến các phƣơng pháp hoàn thiện hơn để bảo vệ lƣới điện khỏi các ảnh hƣởng do nhiễu trên đƣờng dây. Trong phần luận văn này tiếp tục nghiên cứu khảo sát các mức năng lƣợng của các dạng quá điện áp, bằng cách mô phỏng các hiện tƣợng nhiễu trên hệ thống điện, dùng kỹ thuật wavelet cho phép nhận đƣợc nhiều thông tin định lƣợng và là cơ sở trong quá trình đánh giá chất lƣợng điện năng. Nội dung của luận văn đƣợc chia thành 6 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan Chƣơng 2: Quá điện áp trong hệ thống điện Chƣơng 3: Cơ sở về phép biến đổi Fourier và phép biến đổi Wavelet Chƣơng 4: Giới thiệu công cụ thực hiện và mô phỏng các dạng quá điện áp Chƣơng 5: Phân tích tín hiệu và nhận dạng quá điện áp bằng kỹ thuật wavelet Chƣơng 6: Kết luận và hƣớng phát triển của đề tài HVTH: Võ Ngọc Thiện v GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
9. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp ABSTRACT Power quality is increasingly becoming importantstandards in the company and customers use electricity. Power quality is often synonymous with quality voltage, frequency Today, with the development of science and technology, microelectronic devices are very sensitive to the change of voltage amplitude, frequency, phase angle Just a small disturbance can also lead to incorrect operation of the device, even damaging equipment. So for electrical industry must ensure that the generated parameters must be within permissible standards, even in case of subjective or objective. Low electric power quality is normally caused by disturbances on the line, such as lightning impulses, interruptions, voltage swell, voltage sag, harmonic distortion, and flicker and this results caused the error or misoperation of end-user‟s equipment, so the analyze, identify, isolate this phenomenon is very important meaning in the process towards more complete method to protect the grid from the effects of disturbances on the line. In this thesis, further study and the energylevels analysisof overvoltage form. Simulation overvoltage form on the power system, using wavelet technique lets get more quantitative information and is the basis for the assessment of power quality. The contentof this thesisis includes sixchapters: Chapter 1: Overview Chapter 2: Over voltage in the power system Chapter 3: The basis of the Fourier transforms and the Wavelet transforms Chapter 4: Introducing the tool implementation and simulation of overvoltage Chapter 5: The energylevels analysisand identification signal by the wavelet technique Chapter 6: Conclusions and development of topics HVTH: Võ Ngọc Thiện vi GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
10. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG Quyết định giao đề tài Xác nhận của Giáo viên hƣớng dẫn LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v CHỮ VIẾT TẮT xiv DANH SÁCH CÁC HÌNH xiv DANH SÁCH CÁC BẢNG xvxii Chƣơng 1 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Giới thiệu tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 1 1.2 Mục đích và giới hạn của đề tài 4 1.2.1 Mục đích 4 1.2.2 Giới hạn 4 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 5 1.3.1 Phạm vi nghiên cứu 5 1.3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 5 1.4 Điểm mới của luận văn 5 Chƣơng 2 6 QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 6 2.1 Tổng quan về quá điện áp 7 2.2 Phân loại 7 2.3 Quá điện áp khí quyển: 8 2.3.1 Quá điện áp và nguồn gốc quá điện áp khí quyển: 8 2.3.2 Sự hình thành các đám mây dông mang điện tích: 9 HVTH: Võ Ngọc Thiện vii GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
11. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp 2.3.3Quá trình phóng điện của sét: 12 2.3.4 Các giai đoạn phóng điện của sét: 13 a. Giai đoạn 1: 13 b. Giai đoạn 2: 14 c. Giai đoạn 3: 15 2.3.5 Các tham số chủ yếu của sét và cƣờng độ hoạt động của sét: 16 2.4 Quá điện áp nội bộ 17 2.4.1 Quá điện áp đóng cắt 17 2.4.2 Nguyên nhân 17 2.4.3 Phân loại 18 2.4.3.1 Nhóm I: Quá điện áp thao tác 18 2.4.3.2 Nhóm II: Quá điện áp cộng hƣởng 18 2.4.4 Các tham số của quá điện áp nội bộ 18 2.4.5 Các dạng quá điện áp nội bộ thƣờng gặp: 19 2.4.5.1 Nguồn 1 chiều 19 2.4.5.2 Nguồn xoay chiều 23 Chƣơng 3 28 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHÉP BIẾN ĐỔI FOURIER VÀ PHÉP BIẾN ĐỔI WAVELET 28 3.1 Công nghệ xử lý tín hiệu 28 3.2 Biến đổi Fourier 29 3.2.1 Khuyết điểm của phép biến đổi Fourier truyền thống 32 3.2.2 Nguyên lý bất định 35 3.2.3 Phép biến đổi Fourier thời gian ngắn (Short-Time Fourier Transform) 36 3.3 Phép biến đổi wavelet 40 3.3.1 Giới thiệu 40 3.3.2 Wavelet trong xử lý tín hiệu 42 3.3.2.1 Biến đổi Wavelet liên tục 43 3.3.2.2 Biến đổi Wavelet rời rạc DWT 49 HVTH: Võ Ngọc Thiện viii GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
12. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp 3.3.2.3 Tái tạo Wavelet IDWT 52 3.3.2.4 Các bộ lọc tái tạo 53 3.3.3 Giới thiệu một số họ Wavelet 53 3.3.3.1 Biến đổi Wavelet Haar 53 3.3.3.2 Biến đổi Wavelet Hat Mexican 54 3.3.3.3 Biến đổi Wavelet Daubechies 55 3.3.4 Một số ứng dụng nổi bậc của Wavelet 55 3.3.4.1 Nén tín hiệu 55 3.3.4.2 Khử nhiễu 56 Chƣơng 4 57 GIỚI THIỆU CÔNG CỤ THỰC HIỆN VÀMÔ PHỎNG CÁC DẠNG QUÁ ĐIỆN ÁP 57 4.1 Giới thiệu công cụ thực hiện: 57 4.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của Matlab: 57 4.1.2 Tổng quan về Matlab 58 4.2 Thực hiện mô phỏng với xung điện áp không chu kỳ 59 4.2.1 Xác định phƣơng trình xung điện áp không chu kỳ: 59 4.2.2 Xác định thông số cho các dạng sóng 1.2/50 s 59 4.2.3 Mô phỏng các dạng xung điện áp không chu kỳ 60 4.3 Thực hiện mô phỏng đóng nguồn 1 chiều: 63 4.3.1 Mô phỏng tạo tín hiệu quá độ khi đóng tụ với mạch RC: 63 4.3.2 Mô phỏng tạo tín hiệu quá độ khi đóng cuộn cảm mạch RL 64 4.3.3 Mô phỏng tạo tín hiệu quá độ khi đóng tụ với mạch RLC: 65 4.4 Thực hiện mô phỏng với nguồn xoay chiều: 67 4.4.1 Mô phỏng tạo tín hiệu quá độ khi đóng cuộn cảm với mạch RL 67 4.4.2 Mô phỏng tạo tín hiệu quá độ khi đóng tụ với mạch RC: 68 4.4.3 Mô phỏng tạo tín hiệu quá độ khi đóng tụ với mạch LC: 69 4.4.4 Mô phỏng tạo tín hiệu quá độ khi đóng tụ với mạch RLC: 70 4.5 Thực hiện mô phỏng với nguồn xoay chiều và một chiều: 73 HVTH: Võ Ngọc Thiện ix GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
13. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp 4.5.1 Mô phỏng tạo tín hiệu quá độ khi cuộn cảm với mạch RL: 73 4.5.2 Mô phỏng tạo tín hiệu quá độ khi đóng tụ với mạch RC: 74 4.5.3 Mô phỏng tạo tín hiệu quá độ khi đóng tụ với mạch LC: 75 4.5.4 Mô phỏng tạo tín hiệu quá độ khi đóng tụ với mạch RLC: 76 4.6 Mô phỏng tạo tín hiệu cộng hƣởng 80 4.6.1 Cộng hƣởng tần số 0  100 [rad/s] 80 4.6.2 Cộng hƣởng tần số  30 100 [rad/s] 81 4.6.3 Cộng hƣởng tần số 0 3 300 [rad/s] 83 4.7 Mô phỏng tạo tín hiệu quá độ trên tải khi có xung sét 100kA đánh vào đƣờng dây 110kV: 84 4.7.1 Xung sét 1.2/50 µs 84 4.7.2 Xung sét 0.84/40 µs 86 4.7.3 Xung sét 0.84/60 µs 86 4.7.4 Xung sét 1.56/40 µs 87 4.7.5 Xung sét 1.56/60 µs 87 Chƣơng 5 88 PHÂN TÍCH TÍN HIỆU VÀ NHẬN DẠNG QUÁ ĐIỆN ÁP BẰNG KỸ THUẬT WAVELET 88 5.1 Nguồn một chiều 91 5.1.1 Mạch RLC với R = 0,68  91 5.1.1.1 Phân tích tín hiệu trên C 91 5.1.1.2 Phân tích mức năng lƣợng trên C 94 5.1.1.3 Phân tích tín hiệu trên L 94 5.1.1.4 Phân tích mức năng lƣợng trên L 97 5.1.2 Mạch RLC với R = 10  98 5.1.3 Mạch RLC với R = 100  100 5.1.4 Mạch RC 102 5.1.5 Mạch RL 103 5.2 Nguồn xoay chiều 105 HVTH: Võ Ngọc Thiện x GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
14. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp 5.2.1 Mạch RL 105 5.2.2 Mạch RC 107 5.2.3 Mạch LC 108 5.2.4 Mạch RLC với R = 0,68  113 5.2.4.1 Phân tích tín hiệu trên C 113 5.2.4.2 Phân tích năng lƣợng trên C 114 5.2.4.3 Phân tích năng lƣợng trên L 115 5.2.5 Mạch RLC với R = 10  116 5.2.5.1 Phân tích tín hiệu trên C 116 5.2.5.2 Phân tích mức năng lƣợng trên C 117 5.2.5.3 Phân tích mức năng lƣợng trên L 118 5.2.6 Mạch RLC với R = 100 119 5.2.6.1 Phân tích tín hiệu trên C 119 5.2.6.2 Phân tích mức năng lƣợng trên C 120 5.2.6.3 Phân tích mức năng lƣợng trên L 121 5.3 Nguồn xoay chiều và một chiều: 123 5.3.1 Mạch RL 123 5.3.1.1 Phân tích tín hiệu 123 5.3.1.2 Phân tích mức năng lƣợng trên L 124 5.3.2 Mạch RC 125 5.3.2.1 Phân tích tín hiệu với mạch RC 125 5.3.2.2 Phân tích năng lƣợng với mạch RC 126 5.3.3 Mạch LC 127 5.3.3.1 Phân tích tín hiệu trên C với mạch LC 127 5.3.3.2 Phân tích năng lƣợng trên C với mạch LC 128 5.3.3.3 Phân tích năng lƣợng trên L với mạch LC 129 5.3.4 Mạch RLC với R = 0,68 130 5.3.4.1 Phân tích tín hiệu trên C 130 5.3.4.2 Phân tích năng lƣợng trên C 131 HVTH: Võ Ngọc Thiện xi GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
15. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp 5.3.4.3 Phân tích năng lƣợng trên L 132 5.3.5 Mạch RLC với R = 10  133 5.3.5.1 Phân tích tín hiệu trên C 133 5.3.5.2 Phân tích mức năng lƣợng trên C 134 5.3.5.3 Phân tích mức năng lƣợng trên L 135 5.3.6 Mạch RLC với R = 100 136 5.3.6.1 Phân tích tín hiệu trên C 136 5.3.6.2 Phân tích mức năng lƣợng trên C 137 5.3.6.3 Phân tích mức năng lƣợng trên L 138 5.4 Quá điện áp cộng hƣởng 140 5.4.1 Cộng hƣởng với tần số nguồn  0 100 [rad/s] 140 5.4.1.1 Phân tích mức năng lƣợng trên C với R = 0.68 140 5.4.1.2 Phân tích mức năng lƣợng trên C với R=10 141 5.4.1.3 Phân tích mức năng lƣợng trên C với R=100 142 5.4.1.4 Phân tích mức năng lƣợng trên L với R = 0.68 143 5.4.1.5 Phân tích mức năng lƣợng trên L với R = 10 143 5.4.1.6 Phân tích mức năng lƣợng trên L với R = 100 144 5.4.2 Cộng hƣởng với tần số  30 100 [rad/s] 145 5.4.2.1 Phân tích mức năng lƣợng trên C với R = 0.68 145 5.4.2.2 Phân tích mức năng lƣợng trên C với R = 10 146 5.4.2.3 Phân tích mức năng lƣợng trên C với R = 100 146 5.4.2.4 Phân tích mức năng lƣợng trên L với R = 0.68 147 5.4.2.5 Phân tích mức năng lƣợng trên L với R = 10 148 5.4.2.6 Phân tích mức năng lƣợng trên L với R = 100 148 5.4.3 Cộng hƣởng với tần số 0 3 300 [rad/s] 150 5.4.3.1 Phân tích mức năng lƣợng trên C với R = 0.68 150 5.4.3.2 Phân tích mức năng lƣợng trên C với R = 10 151 5.4.3.3 Phân tích mức năng lƣợng trên C với R = 100 151 5.4.3.4 Phân tích mức năng lƣợng trên L với R = 0.68 152 HVTH: Võ Ngọc Thiện xii GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
16. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp 5.4.3.5 Phân tích mức năng lƣợng trên L với R = 10  152 5.4.3.6 Phân tích mức năng lƣợng trên L với R = 100 153 5.5 Mạch có xung sét đánh vào đƣờng dây 156 5.5.1 Xung sét 1.2/50 ( s ) 157 5.5.2 Xung sét 1.56/40 ( ) 160 5.5.3 Xung sét 0.84/40 ( ) 163 5.5.4 Xung sét 1.56/60 ( ) 165 5.5.5 Xung sét 0.84/60 ( ) 167 5.6 Đề xuất phƣơng pháp nhận dạng các tín hiệu quá điện áp 170 Chƣơng 6 171 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 171 6.1 Các kết quả đạt đƣợc của đề tài 171 6.2 Hƣớng phát triển của đề tài 172 TÀI LIỆU THAM KHẢO 166 CHƢƠNG TRÌNH CODE TÍNH TOÁN PHỤC VỤ LUẬN VĂN 175 PL.1 Chƣơng trình tính FT cho tín hiệu dừng 169 PL.2 Chƣơng trình tính FT cho tín hiệu không dừng 170 PL.3 Chƣơng trình tính FT cho xung Dirac 171 PL.4 Chƣơng trình tính STFT cho tín hiệu không dừng 172 PL.5 Chƣơng trình tính CWT cho tín hiệu không dừng 173 PL.6 Chƣơng trình tính FT, STFT, CWT cho xung Dirac 175 PL.7 Chƣơng trình tính FT, STFT, CWT cho tín hiệu không dừng 177 PL.8 Chƣơng trình xác định thông số xung sét 177 PL.9Chƣơng trình phân tích mức năng lƣợng cho tín hiệu 178 HVTH: Võ Ngọc Thiện xiii GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
17. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp CHỮ VIẾT TẮT AC: ký hiệu nguồn xoay chiều DC: ký hiệu nguồn 1 chiều AC&DC : nguồn xoay chiều và một chiều R : điện trở. L : điện cảm C : điện dung l : chiều dài  : tần số góc, rad/s FT : biến đổi Fourier STFT : biến đổi Fourier thời gian ngắn CWT : biến đổi wavelet liên tục DWT : biến đổi wavelet rời rạc HVTH: Võ Ngọc Thiện xiv GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
18. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1 Sự phóng điện sét 8 Hình 2.2 Sự phân bố điện tích trong đám mây dông 9 Hình 2.3 Sự hấp thụ ion bởi các giọt nƣớc đã bị phân cực 10 Hình 2.4 Điện tích trong đám mây 11 Hình 2.5 Sự hình thành những dãy sáng mờ của sét 12 Hình 2.6 Sự hình thành phóng điện ngƣợc 14 Hình 2.7 Kết thúc quá trình phóng điện sét 15 Hình 2.8 Sơ đồ mạch RC 18 Hình 2.9 Điện áp trên C theo phƣơng trình 19 Hình 2.10 Sơ đồ mạch RL 19 Hình 2.11 Điện áp trên L theo phƣơng trình 20 Hình 2.12 Sơ đồ mạch RLC 20 Hình 2.13 Điện áp trên C theo phƣơng trình 21 Hình 2.14 Sơ đồ mạch RL 22 Hình 2.15 Điện áp trên L theo phƣơng trình 23 Hình 2.16 Sơ đồ mạch RC 23 Hình 2.17 Điện áp trên C theo phƣơng trình 24 Hình 2.18 Sơ đồ mạch RLC 25 Hình 2.19 Điện áp trên C theo phƣơng trình 26 Hình 3.1 FT của tín hiệu dừng 31 Hình 3.2 FT của tín hiệu không dừng 32 Hình 3.3 FT của tín hiệu xung Dirac 33 Hình 3.4 STFT của tín hiệu không dừng gồm các tần số 200, 300, 400 và 600 Hz tồn tại ở 4 khoảng thời gian nối tiếp nhau - đƣợc thực hiện với cửa sổ Kaiser. 37 Hình 3.5 Biến đổi Wavelet 40 HVTH: Võ Ngọc Thiện xv GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
19. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp Hình 3.6 Mô tả các miền biến đổi của tín hiệu 40 Hình 3.7 Sóng sin và wavelet 41 Hình 3.8 Rời rạc hóa mặt phẳng thời gian tần số bằng các viên ngói định vị trong CWT và các hàm wavelet tƣơng ứng 44 Hình 3.9 So sánh giữa phép biến đổi Fourier thời gian ngắn và phép biến đổi Wavelet theo các phép toán cơ bản trên hàm cơ sở làm ảnh hƣởng lên viên ngói thời gian - tần số. 44 Hình 3.10 CWT của tín hiệu không dừng gồm các tần số 200, 45 Hình 3.11 Tín hiệu xung Dirac xuất hiện ở thời gian t0 = 0.1 47 Hình 2.12 Tín hiệu sine với 4 khoảng tần số liên tiếp 47 Hình 3.13 Minh hoạ lƣới nhị tố dyadic với các giá trị của m và n 49 Hình 3.14 Sơ đồ phép biến đổi DWT 49 Hình 3.15Phân tách đa mức 50 Hình 3.16 Sơ đồ tƣơng đƣơng 1 phép biến đổi IDWT 50 Hình 3.17 Bộ lọc gƣơng cầu phƣơng 51 Hình 3.18 Hàm  (t) của biến đổi Haar 52 Hình 3.19 Hàm  (t) của biến đổi Wavelet Hat Mexican 52 Hình 3.20 Hàm  t của họ biến đổi Daubechies n với n=2, 3, 7, 8 53 Hình 4.1 Mô hình xung sét chuẩn 1.2/50 ( s ) 58 Hình 4.2 Dạng sóng xung sét chuẩn 1.2/50 ( s ) 59 Hình 4.3 Dạng sóng xung sét chuẩn 0.84/40 ( s ) 59 Hình 4.4 Dạng sóng xung sét chuẩn 0.84/60 ( s ) 60 Hình 4.5 Dạng sóng xung sét chuẩn 1.56/40 ( s ) 60 Hình 4.6 Dạng sóng xung sét chuẩn 1.56/60 ( s ) 61 Hình 4.7 Mô hình đóng tụ mạch RC 61 Hình 4.8 Dạng sóng trên tụ mạch RC nguồn DC 62 Hình 4.9 Mô hình đóng cuộn cảm mạch RL nguồn DC 62 Hình 4.10 Tín hiệu quá độ trên L với mạch RL nguồn DC 63 HVTH: Võ Ngọc Thiện xvi GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
20. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp Hình 4.11 Mô hình đóng tụ với mạch RLC nguồn DC 63 Hình 4.12 Tín hiệu quá độ trên C với mạch RLC nguồn DC 64 Hình 4.13 Tín hiệu quá độ trên L với mạch RLC nguồn DC 64 Hình 4.14 Mô hình đóng cuộn cảm với mạch RL nguồn AC 65 Hình 4.15 Tín hiệu điện áp quá độ trên L với mạch RL nguồn AC 65 Hình 4.16 Mô hình đóng tụ với mạch RC nguồn AC 66 Hình 4.17 Tín hiệu điện áp quá độ trên C với mạch RC nguồn AC 66 Hình 4.18 Mô hình đóng tụ với mạch LCnguồn AC 67 Hình 4.19 Tín hiệu điện áp quá độ trên C và L với mạch LC nguồn AC 67 Hình 4.20 Mô hình đóng tụ với mạch RLC nguồn AC 68 Hình 4.21 Tín hiệu điện áp quá độ trên C với R 0,68  nguồn AC 68 Hình 4.22 Phóng to điện áp quá độ của tụ với R 0,68  nguồn AC 69 Hình 4.23 Tín hiệu điện áp quá độ trên L với R 0,68  nguồn AC 69 Hình 4.24 Phóng to điện áp quá độ của L với R 0,68  nguồn AC 70 Hình 4.25 Tín hiệu điện áp quá độ trên C với R 10  nguồn AC 70 Hình 4.26 Tín hiệu điện áp quá độ trên L với R 10  nguồn AC 71 Hình 4.27 Tín hiệu điện áp quá độ trên C với R 100  nguồn AC 71 Hình 4.28 Tín hiệu điện áp quá độ trên L với R 100  nguồn AC 72 Hình 4.29 Mô hình đóng cuộn cảm với mạch RL nguồn AC&DC 72 Hình 4.30 Tín hiệu điện áp quá độ trên L với mạch RL nguồn AC&DC 73 Hình 4.31 Mô hình đóng tụ với mạch RC nguồn AC&DC 73 Hình 4.32 Tín hiệu điện áp quá độ trên C với mạch RC nguồn AC&DC 74 Hình 4.33 Mô hình đóng tụ với mạch LC nguồn AC&DC 74 Hình 4.34 Tín hiệu điện áp quá độ trên C và L, mạch LC nguồn AC&DC 75 Hình 4.35 Mô hình đóng tụ trong mạch RLC với R = 0,68 nguồn AC&DC 75 Hình 4.36 Tín hiệu điện áp quá độ trên C với R 0,68  nguồn AC&DC 76 Hình 4.37 Tín hiệu điện áp quá độ trên L với R 10  nguồn AC&DC 76 Hình 4.38Tín hiệu điện áp quá độ trên C với R 100  nguồn AC&DC 77 HVTH: Võ Ngọc Thiện xvii GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương
21. Luận văn thạc sỹ Ứng dụng wavelet trong việc nhận dạng quá điện áp Hình 4.39 Tín hiệu điện áp quá độ trên L với R 100  nguồn AC&DC 77 Hình 4.40Mô hình đóng tụ cộng hƣởng với  0 78 Hình 4.41 Tín hiệu điện áp quá độ trên C với  0 78 Hình 4.42 Tín hiệu điện áp quá độ trên L với  0 79 Hình 4.43 Mô hình đóng tụ cộng hƣởng với  30 79 Hình 4.44Tín hiệu điện áp quá độ trên C với  30 80 Hình 4.45 Tín hiệu điện áp quá độ trên L với  30 80 Hình 4.46 Mô hình đóng tụ cộng hƣởng với 0 3 81 Hình 4.47 Tín hiệu điện áp quá độ trên C với 0 3 81 Hình 4.48 Tín hiệu điện áp quá độ trên L với 0 3 82 Hình 4.49 Mô hình xung sét 1.2/50 µs, 100kA đánh vào đƣờng dây 110kV 82 Hình 4.50 Quá điện áp khí quyển trên tải khi có xung 1.2/50 µs 83 Hình 4.51 Phóng to Quá điện áp khí quyển trên tải khi có xung 1.2/50 µs 83 Hình 4.52 Quá điện áp khí quyển trên tải khi có xung 0.84/40 µs 84 Hình 4.53 Quá điện áp khí quyển trên tải khi có xung 0.84/60 µs 84 Hình 4.54 Quá điện áp khí quyển trên tải khi có xung 1.56/40 µs 85 Hình 4.55 Quá điện áp khí quyển trên tải khi có xung 1.56/60 µs 85 Hình 5.1 Phân tích 13 mức năng lƣợng của sóng sin 88 Hình 5.2 Tín hiệu gốc và tín hiệu ở mức phân giải thứ 13 mạch RLC 89 Hình 5.4 Các mức năng lƣợng trên C trong mạch RLC 91 Hình 5.5 Tín hiệu gốc và tín hiệu ở mức phân giải thứ 13 mạch RLC 92 Hình 5.6 Thành phần xấp xỉ và chi tiết trên L với mạch RLC 93 Hình 5.7 Các mức năng lƣợng trên L trong mạch RLC với R = 0,68  94 Hình 5.8 Các mức năng lƣợng trên C trong mạch RLC với R=10  95 Hình 5.9 Các mức năng lƣợng trên L trong mạch RLC với R=10  96 Hình 5.10 Các mức năng lƣợng trên C trong mạch RLC với R=100  97 Hình 5.11 Các mức năng lƣợng trên L trong mạch RLC với R=100  98 Hình 5.12 Các mức năng lƣợng trên C trong mạch RC, R=0.68  99 HVTH: Võ Ngọc Thiện xviii GVHD: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương