Luận văn thạc sĩ xây dựng khối Đo lường giám sát nhấp nháy Điện Áp cho thiết bị Đo chất lượng Điện năng dựa trên máy tính cá nhân

Đề thực biện các nội dung này thì luận văn được chúa làm 4 chương như Chương 3: Do lường hiện tượng chớp nháy điện áp Jiicker measuretmeni Để cập tới các nghiên cứu về hiện tượng nhấp n

TỜI CẮM ƠN

Tôi xin bảy (6 long kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Xuân

Tùng, giáng viên Bộ môn Hệ thống diện Viện Điện Trường Dai hoc Bach

khoa 11a Nội, người thây đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện để tai nay

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Viện Đào tạo Sau đại học, Viện Điện, thu viên Tạ Quang Bữu, củng các giảng viên Trường

Đại học Bách khoa Hà Nội đã hướng dẫn tôi trong khỏa học vá hoàn thánh dé tai này

Để có được ngày hôm nay tôi không thé khỏng nhắc đến công ou, tinh

căm của những người thân trong gia định đã tạo một hậu phương vững chắc giúp tôi yêu tâm hoàn thành công việc và nghiên cứu của mình

Cuéi cùng tôi xin gửi tới toàn thể bạn bè, đông nghiệp lời biết en chân thành về những tình cam (él dep cùng sự giúp dỡ quý báu rà rọi người đã đành cho tôi trong suốt thời gian gian làm việc, học tập, nghiên củu và thực hiện để tải này

Tác giả Nguyễn Việt Cường

Chương 1 Giới thiệu chung

1.1 Giới thiệu chung vẻ chất lượng điện năng

1.1.1 Phân loại cáo hiện tượng chất lượng điện năng

1.112 Biến đổi điện áp ngắn hạn

1.1.1.3 Biến đổi điện áp đải hạn à nnnncecevives

1.1.1.4 MÃI cân bằng điện áp

1.1.1.5 - Biến đạng sóng điện áp

11.1.6 Dao động điệnáp

1.1.2 Hiện tượng chớp nháy diện úp

1.1.21.- Đình nghĩa hiện lượng chớp nháy

1.1.2.3 Các ảnh hướng của chớp nháy điện áp

12 Lý do cần giảm sát các hiện tượng vẻ chất lượng điện năng

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của luận văn

2.2 Đo lường hiện tượng chớp nháy diện áp theo tiêu chuẩn TEC 25

22.1 Phạm vỉ áp đụng của tigu chudin IEC TEC 61000-4-15 a7

2.2.2, Các khối chức năng của thiết bị do lường chứp nhaày dién ap 28 2.2.2.1 Khối 1: Biển đối điện áp ( impul vollage adaplation } 29 3.2.2.2 Khối 2: Tách thanh phan dao động điện Ap ( spuaring multiplier )

29 2.2.2.3 Khéi 3: Loe eae tin higu hiiu ích ( Eilter) Et)

2.2.2.4 Khối 4: Mô phỏng quan hé mat-néo nguoi ( Non-linear variance

22.25 Khối 5: Khối tỉnh toán thang ké ( statistical calculation block ) 35 Chương 3 Xây dựng khối giám sát hiện tượng chớp nhảy điện áp đựa trên nên tảng phần mềm LabviewW nhọn rrrrrrrrree -

3.2 Xây dựng khối giám sát hiện tượng chớp nhảy điện áp bằng Labview 41

Chương 4 Mô phóng kiểm nghiệm và đánh giả kết quả se.)

AJ Phương thức đánh giá khối đo nhấp nhảy điện áp đã xây dụng 50

LOI CAM DOAN

Tác giâ xin cam đoan bản luận văn cao học với đê tài: “Vậy đựng

khối do lường, giảm sát nhấp nháy điện áp cho thiết bj do chất lượng điện năng dựa trên máy tính cá nhân” hoàn toàn do tác giả tự làm và cáo kết quả chưa từng được công bồ trong các tài liệu nào khác

Tác giả có tham khảo mội số tài liêu duoc ghi trong muc “Tai liệu

thươm khảo "

Tác giả luận văn

Nguyễn Việt Cường,

Bảng 1.1.1 Phân loại các hiện tương liên quan đến chất lượng, điện áp 10

Bang 1.1.2 Giéi han 46 bién dang séng hai dién 4p 14

Bang 1.3.1 So sanb ưu, nhược diểm của hai loại thiết bị do

Bang 2.4.1 Qui dink vé

QUE WH Pigetyayas =D ố.ố mr svesssssassssseeeseeee "_

số và mức độ đạo dòng điện áp chủ kỷ hinh sin gay ra

Bang 41.1 Đáp ứng của thiết bị đo nhấp nháy điện áp với biển đang dao động

điện áp hình sin (áp dụng với hệ 230V/5011z) Giá trị đầu ra của khối đo là 1 5L

Bang 4.1.2 Đáp ứng của thiết bị do nhấp nháy điện áp với biển đang dao động điện áp xung vuông (áp dụng với hệ 330V/50112) Giả trị đấu ra của khỏi đo là 1

32 Bang 4.3.1 Kết qủa thứ nghiệm với biên dạng dao động hình sin 55 Bang 4.3.2 Kél qi thử nghiêm với biên dạng dao đông dạng xung vuông, 36

TRnh 3.1.1 Ví đụ của nhập nhảy điệp áp chủ kỳ bạ a

Hình 3.3.1 Đường cong nhấp nhảy diện áp theo tiêu chuẩn IEEE 141 và 519 27 Tình 2.4.1 Các khâu của thiết bị đo lường hiện tượng nhấp nhảy điện áp theo liéu chuẩn IEC " secretes anni BB Hình 2.42 Phương thức tỉnh toán mức độ nhấp nháy điện áp ngắn lụn Dạ 36

Hình 2.4.3 Ví dụ về giả trị nhấp nháy điện áp ngăn han đo tại thanh góp cấp điện

Tình 3.2.1 Sơ để khối của khối đo lường nhấp nháy điện áp 41 Hình 3.2.2 Giao điện khối đo lường nhấp nháy điện áp trên máy tính 12 Hình 4.2.1 Giao điện của khối tạo dao động điện áp Kereeeee.S3Ỷ

Tình 4.2.2 Dạng sóng điện áp phát ra và kết quả đo Pimst tương ứng 54

Tinh 4.2.3 Dễ thị nhập nhảy điện áp với biên dang đao động hình sin 5S Hình 4.3.4 Đồ thị nhấp nháy điện áp với biên dạng dao động, hình chữ nhật

cứu và phân tích, đưa ra giải pháp đổi với vẫn dé CLDN Dé co thé dua ra cdc

đánh giá, phân tích vẻ CLĐN cân có cáo thiết bị đo lường, giám sat dam bảo yêu

câu T.uận văn tua chon việc nghiên cửa xây dựng khối đo hưởng giám sát hiển tượng nhấp nháy diện áp dựa trên nên máy tính cả nhân,

tịch sử nghiên cứu Tiện tượng nhấp nhây điện áp đã được thể giới nghiên củu từ khá lâu (Lư

những năm dâu thế ky 20) và các tổ chức như LHHE vả LHC da dit ra các tiêu chuẩn đề đo lường đánh giá hiện tượng nay Tai Việt Nam các nghiên cứu hiện mới dừng ở mức giới tuệu vẻ hiện tượng và chuẩn danh gid, lay ahién con dudu các phân tích chỉ tiết về các chuẩn nảy

Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm uí nghiên cửu

Nội đụng luận văn tập trung nghiên cửu về hiện tượng nhập nháy diện áp

(flicker) cimg với các nguyên nhân và ảnh hưởng của hiện tượng nảy Phân chính

của luận văn sẽ mô tà chỉ tiết phương pháp đánh giá, đo hường hiện tượng này dựa theo tiêu chuân LHC vả xây dựng khối do lường sử dụng trên máy tỉnh cả nhan bang phan mém Labview

Tâm tắt cô đọng các luận điểm co bân

Mục tiêu chính của luận văn bao gồm:

« _ Tim hiểu và phân loại các các hiện tượng về chất lượng điện năng,

+ Di sâu nghiên cứu về hiện tượng nhập nhảy điện áp: nguyên nhân, ảnh hướng,

của hiện tượng này và phương pháp đo lường giãm sát theo các tiêu chuẩn

TEC hiện hành

« Xây dụng khổi đo lường hiện tượng nhập nháy điện áp dua trên nẻn phan

qmém Labview, voi tnue tide dé bién may lính cá nhân thành thiết bì giám sát

chất lượng, điện năng

Đề thực biện các nội dung này thì luận văn được chúa làm 4 chương như

Chương 3: Do lường hiện tượng chớp nháy điện áp (Jiicker measuretmeni)

Để cập tới các nghiên cứu về hiện tượng nhấp nháy điện áp, kẽm theo là tiêu chuẩn ILC 61000-4-15 qui định về đo lường, đảnh giá hiện tượng nảy,

trên nên tăng phan mém Labview

Giới thiệu khải quất vẻ các đặc điểm của phần mềm Labview, cũng như thế mạnh của phản mêm này trong việc xây đựng các thiết bị đo lường, giám sat chứa trên nền Lãng máy tính cả nhân (PC)

Sơ để chỉ tiết của khối giảm sát hiện tượng nhập nhảy điện áp thục hiện

bằng phần mềm Labview cing sé doe phim tích cụ thể trong chương này

Chương 4: Mô phóng và dành giá kết quả

Thực hiện việc mô phỏng các nhập nhảy điện áp như tín hiện đầu vào để kiểm tra sự hoạt động của khỏi do lường dã dược thực hiện Đánh giá kết quả và

đề xuất các vần đề cần nghiên cửu trong tương lai

Cúc đồng gắp mới của tác giả

Tác giả dã di sâu nghiên cứu và làm rõ vai tỏ chức năng của từng khẩu Wong toàn bộ qui trình đo lường hiện tượng nhấp nháy điện áp theo tiêu chuẩn LEC

Đây là một hướng hấu như chưa được đề cập tới trong các tải liệu về chất lượng

điện năng ở Việt Kam Thêm váo tác giả đã xây dựng dược khỏi do lường hiện

tượng nhấp nháy điện áp dụa trên phần mềm Labview với mục đích sử dụng máy tính cá nhân như một công cụ đo các hiện tượng chất lượng điện năng

Chương 1 Giới thiệu chung

11 Giới thiệu chung về chất lượng điện nang -

Khái niêm chất lượng điện năng được áp dụng vào rất nhiều các hiện

tượng điện từ trong hệ thông điện Việc ứng dụng ngảy cảng nhiều các thiết bị

điện tử cảng làm tăng sự quan tâm vẻ chất lượng điện năng vả đi kèm với đó là

xác định các thuật ngữ đề phân loại các hiện tượng chất lượng điền năng

1.11 Phân loại các hiện tượng chất lượng điện năng

Theo tiêu chuẩn TEEE 1159 ~ 1995, các hiện tượng điện từ trong hệ thông điên

liên quan đến việc đánh giả chất lượng điện năng được phân loại như sau (1):

Bảng 1.1.1 Phân loại các hiên tượng liên quan đến chất lượng điền áp

‘Tan s6 tring binh 5 ~ 500 kHz | 20 micro giay 0-8 pu

Biến đổi ngắn hạn

Biển đổi tức thời

Gián đoạn 3 sec — Linin <0.L pu

Thành phần L chiều Trang thái ôn định 0—0,1%

Hai bậc cao (Hannonics) ĩ ĩ Trạng thửa Ôn định 19-30%

Hài đa lần ĩ Trang thai ổn địh '0-— 296

Các xung nhọn xuất hiện Trang thai én định

Do các thành phân khác } Trang thải ổn địh !0 1%

Tao động điện áp <25Hz Không liên tục OL 7

1111 Quá độ

Khái niệm quá độ đã được dùng trong việc phân Lích những biển đối trong

hệ thống điện nhằm biểu thị những sự kiện xấy ra tạm thời trong quá trình

chuyến đổi từ trạng thái én định ban đâu sang một trạng thái khác ồn định khác

hode sang trang thai mat dn dink Hign long quá độ có thế được chúa thành bai loại: quá độ xung và quá độ dao dộng,

Quá độ xưng là sự thay đổi tức thời theo một chiều (đương hoặc âm) với tân số khác tân số điện ở trạng thái Ổn định (50Hz, 60 Hz), Đặc trưng của quá độ

xung là độ đốc đầu sóng và thời gian suy giảm Nguyên nhân chủ yếu gủa quá độ

xung là sét danh vào đường day Ngoài ra, việc dóng cắt các phụ tãi cũng, có thể gây nên quá độ xung,

Quả độ dao động là sự thay đỗi tức thời theo cá hai chiều (dương hoặc am) vdi tan sé khac tin số điện ở trạng thái ấn định Quá độ dao động đặc trung

bởi tần số dao déng, khoang thời gian tổn tại và độ lớn Có thể chia thành dao động tần số thắp, tân số trung binh và tần số cao

1.4.1.2 Biến đổi điện án ngắn hạn

Tiến đổi ngắn hạn được quy định cho những biến đổi với thời gian nhỏ hơn 1 phút Đối với các biến đối ngắn hạn, tuỳ theo độ đài thời gian có thế phân

loại nhỏ hơn thánh biển đôi tức thời, biến đổi chốc lát, biến đổi tạm thời như ở

bang 1.1 Biến đối ngắn hạn gây ra bởi các sự cô trong hệ thông điện Tuỳ thuộc

vào điều kiện sự cỗ có thể đẫn đến sụt điện áp, lang điện áp hoặc giản đoạn điện

áp ngắn bạn

Các hiện tượng riêu trên xây ra Irong thời gian ngắn nên rất khó xác định

để đánh giá chất lượng điện áp Sự biển đổi điện áp ngắn hạn sẽ gây ánh hưởng,

đến sự làm việc của các thiết bị điển khiển, điện tử, đặc biệt là máy tỉnh kỹ thuật

số

1.1.13 Biến đổi điện áp đài bạn

Biển dỗi dải hạn liên quan dến sự lệch điện ap so với giá trị hiệu dụng tại tân số công nghiệp với thời gian lớn hơn 1 phúc Biến đổi đài bao gồm quá điện

áp, kém điện áp và giản đoạn điện áp Đặt nắc phân áp của máy biến áp không đúng gây ra quá áp, kớm áp Quả tôi dường dây cũng gây ra điện áp thấp, vận

thành nen tãi đường đây siều cao áp cũng gây ra điện áp cao Ánh hưởng của kém

áp và quá áp đối với các thiết bị đúng điện là rõ ràng Các thiết bị đùng điện đều được thiết kế dé lam việc ở một đãi diện áp hiệu dụng nhất dịnh, nếu vượt ra ngoài đải này có thể gây ra sự làm việc không đúng hoặc hư hông thiết bị điện

1.1.4.4 Mit cin bing điện áp

Lộ mắt cân bằng điện áp được định nghĩa là độ lệch lớn nhất của giá trị

điện áp chia cho giá bị trung bình của điện áp 3 pha, tính theo đơn vị phần trim

Độ mắt cân bằng củn được xác định bởi các thành phần không dối xứng, tỷ số của các thành phần thứ tự nghịch và thứ tự không đổi với thành phân thứ tự thuận được sử dụng dễ xác định độ mm

áp chủ yếu là do tải của 3 pha không đều nhau

ân hằng Nguyên nhằn của mắt côn bằng điện

Điện áp không đối xứng làm giám hiệu quả công tác và tuổi thọ của thiết

bị dùng diện, giảm khả năng tải của lưới điện và tăng tốn thất diện năng

L115 Biến dang sóng điện áp

Có 5 loại biển dạng sóng:

1 Biển dạng do thành phần một chiều (Ác gfÿRei) rong điện áp hoặc đòng điện xoay chiêu Thành phẩn nảy xuất hiện do ảnh hướng của các chỉnh lưu nứa

chu ky Thanh phan mét chiều trang đỏng xoay chiều có thế có những ảnh

hưởng bắt lợi như làm cho lõi từ của máy biển áp bị bão hoa Irong chế độ làm: việc bình thường dẫn đến phát nóng va tăng tổn thất máy biến áp cũng như

giảm tuổi thọ máy biến ap Thanh phần một chiêu còn gây nên sự ăn mòn

điên phân gủa gác cực nội đầi và cae mon noi

t9 Sóng hài bậc cao (harmonics) la song điện áp hoặc đồng điện hình sin với tân

số là số nguyên lân tân số công nghiệp Sóng bị biến dang có thể phân tích thành tổng của sóng tần số cơ bản và các sóng bài bậc cao Biểu dang bai xual phát từ đặc tính phi tuyến của các thiết bị và phụ tải trong hệ thông, điện

Mức đỏ biến dạng hải được mô 1ã bởi toàn hộ phố hải với biên độ và góc pha của tùng thành phần hải

Đế đánh giá mức độ méo sóng đo thành phân hài thường đùng khái niệm tổng độ

biển dạng sóng hải điện áp (đông điện) (THDv; THỦ) là tý lệ của giá trị điện áp (đòng điện) hiện đụng của sóng hài với giá trị hiệu dụng của điện áp (đông điện)

cơ bản, biểu diễn bằng đơn vị phần trầm (%6) dễ dánh giá mức độ biến dạng sóng

hài

Tổng biến dang sóng hai theo điện áp

Trong đỏ

THD,, THD, : là tổng biến dang song hai điện áp, đồng diệu,

Vị l;: là giá trị hiện dụng thành phản điện áp, dòng điện tại sóng hai bac i, i

"Bảng 1.1.2 Gigi han dé bién dang song hei dién dp

Cấp điện án Ting bién dang sing bai Biến đạng riêng KẺ

bộ biển dỗi tỉnh, các bộ biển dỏi chu kỳ, các động cơ cảm ứng và các thiết bị thể quang, Các tín hiệu tái ba (PLC) có thể được coi là hài không nguyên

4 Xung nhọn xuất hiện chủ kỳ là nhiễu loạn điện ấp có tình chủ kỳ

bó đụng,

hình V gầy ra sự làm việc không bình thường của các thiết bị diện tử công nghiệp, do các thiết bị điện tủ công suất sinh ra (khi các thyristor chuyển

macli) Do bién dang hinh V xuất hiện liên tục nên có thể được độc trưng bởi

1 phế bài Tuy nhiên, nó thường được xem là 1 trường hợp riêng, ‘Tan số của

biển dang này thường rât cao và cũng ít có thiết bị để đo thành phân này

5 Đo các thành phần khác là những tín hiệu điện không mơng muốn với đãi tân nhỏ hơn 200 kllz, xuất hiện ky sinh trong song điện áp và dỏng điện Các

thiết bị gây nên biến dang nay gêm: cáo thiết bị điện tử công nghiệp, các thiết

bị hỗ quang Cúc biến dang bm: truyền gây nhiều loạn các thiết bị điển lử như các bộ điều khiển lập trình hoặc các bộ vi xử lý Có thể loại từ bằng các

bệ lọ, biển áp cách ly

1.1.16 - Dao động diện án

Tao động điện áp là sự biến đổi có tính hệ thông của giá trị biêu độ điện

áp hoặc một loạt sự thay đổi ngẫu nhiên của diện áp, có biên độ biển thiên trong,

khoảng 0,9 1,1 pu Những thiết bị dùng điện có sự biến đổi liên tục vả nhanh

chóng vé dong điện có thế gây nên biến đối điện áp được gọi là sự nhập nháy Khái niệm dộ nhấp nháy xuất phát từ ảnh hưởng của dao dong diện đổi với bóng, đèn điện mà mắt người có thể cảm nhận được Nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng này là đo các lò hả quang

1.L2 Hiện tượng chớp nháy điện áp

1.1.2.1 Định nghĩa hiện tượng chứn nhảy điện áp

ao động diện áp là những biến dỗi có tính hệ thóng của biên độ dạng sóng diện

áp Nhìn chung, những biến đổi này nằm trong khoảng từ 0,1% đến 7% điện áp

danh dịnh với tấn số dưới 25 Hz Hiện tượng này gây ra nhập nhảy vẻ ánh sáng

15

phát ra của các dèn chiếu sáng và được gọi chung là hiện tượng nhấp nháy diện

áp Lliện tượng nhấp nháy điện áp có thé gây ra khó chịa cho người đang làm

việ

¿ hay không tủy thuộc rất nhiều vào biên đô dao động điện áp cũng như tần số biển dỗi của diện áp này,

Tao động điên áp và nhấp nhây điện áp là hai thuật ngữ khác biệt về mặt kỹ

thuật, nhưng thường có sự nhằm lẫn khi dùng hat thuật ngữ này

Tùy nhiên, đào động điện áp và luện tượng nhấp nháy có lên quan tnật thiết với nhau, Có thể cơi nhập nhảy diện áp là hệ quả của dao dộng diện áp với một tần số

thích hợp vì đao động điện áp làm cường độ chiều sáng thay đổi (Hinh 1.1.1)

Tiên thực tế, những biển đổi diện áp với biên độ thấp đến 0,5% có thể làm phát sinh hiện tượng nhấp nhảy va gay khỏ chịu nếu tân số biến đổi nằm trong phạm

Nguyên nhân của hiện tượng nhấp nháy điện áp bắt nguồn từ quá trình

dao dộng điện áp Quá trình dao động diện áp có thể xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau, ví du do cdc phy tai lin có dòng điện tiêu thụ thay đổi liên tục, nhanh chóng Một số ví dụ về các tải này là

= Lohé quang dién

Tương tụ, các tải điện nhỏ như máy hàn, cẩn trục và thang máy, có thê gây ra

điện lượng dao động điện áp và nhấp nháy tùy vào khu vực của bệ thông điện mà chúng được kết nối

1.1.2.3 Các ảnh hưởng của chớp nháy điện áp

Hiện tượng nhấp nhảy được coi là tác động lớn nhất của dao động điện áp

vĩ nỗ cô thể tác động đến môi trường sản xuất bằng cách gây mệt mỗi cho người

làm việc và làm giảm mức đô tập trung trong công việc Thêm vào đỏ, dao động,

điện áp có thể khiến thiết bị điện và điện tứ chịư tác động có hại có thể làm giản

đoạn quá trình sản xuất với mức chỉ phí thiệt hại tương đối cao

Chỉ số đánh giá độ nhấp nháy điện áp được chia ra các cấp (ký hiệu bằng chữ P —

Pereeptibility Index):

»_ Chỉ sẻ đánh giá độ nhập nháy tức thời Dạ,

" Chỉ số đánh giá độ nhập nhảy ngắn hạn Pạ; (tính trong khoảng thời gian

10 phut)

« Chi sé danh gia do nhap nhảy dai han Py (tinh trong khoang thoi gian 2

giờ

Các yêu tổ này chỉ tác động của đao động điện áp lên việc chiêu sáng và ảnh

tưởng của nộ đổi với cơn người, vỉ dụ giá trị Dạr lớn hơn ] ứng với Irường hợp

nhấp nháy điện áp gây ra sự cảm nhận khỏ chịu cho 50% số người tham gia quan

sắt.

1.2 Lý docần giám sát các hiện Lượng về chất lượng điện năng

_Nhm cầu về giảm sát chất lượng điện năng (điện áp va dòng điện) ngảy càng tầng do các đây chuyên, thiết bị công nghiệp ngày cảng phụ thuộc vào chất lượng, của nguồn diện cung cấp, Sự cân thiết của việc giảm sát chất lượng diện năng, thể hiện qua các mục tiêu sau đây (2}

+ Giảm sát để phân tích đặc tính của hệ thông

Đây là một trong rhững mục tiểu phổ biển nhất Trong thị trường điện pạnh tranh, các dơn vị bán diện cần hiểu rõ dặc tỉnh của hệ thông dé cung cấp dich vu với chất lượng đáp ứng yêu cầu, nâng cao khả năng cạnh tranh Nắm bắt rõ đặc

tính hệ thống cũng giúp nhanh chóng xác dịnh các vẫn dễ phát sinh và gửi thông

tin dén khách hàng để họ có thể sử dụng các thiết bị với đặc tỉnh kỹ thuật plủ

hop với đặc tính của hệ thông,

+ Giảm sải để nâng cao chất lượng dich vu

Trong thị trường điện cạnh tranh, các nhà cung cập điện có thể đưa ra nhiều

me dé khác nhau của dịch vụ, đi kèm đỏ là giá bản điện tương ứng Với các

khách hang quan trọng, nhà cũng cấp có thể đảm bảo cấp điện với độ tin cậy và chat lượng điện năng cao, tuy nhiên giá bản điện cũng được tính tượng xứng, Trong những trường hợp này việc giảm sát chất lượng điện năng là quan trọng dé đảm bảo rằng hợp đồng đã được thực hiện đúng,

+ Giảm sát đỄ đưa ra kế hoạch bảo trị, bảo dưỡng hợp lý

Dit liệu giám sat chất lượng điện năng trong khoảng thời gian đủ dài có thể sử

đụng để cung cấp thông Lin vé thiét bi dang vận hành Ví dụ, hiện lượng phóng, điện lặp lại có thể là chí bảo của cáp điện đang bị xuống cấp, đóng cất bộ tụ

nhiều lần liên tục có thể là chỉ bảo của hư hỏng trong thiết bị tự động đéng/

các bỏ tụ Phân tích các hiện tượng này có thể giúp nhanh chóng bảo đưỡng khắc phục các vân đề trước khi nỏ trở nên trằm trọng hơn

Việc giảm sát cỏ thể cần thiết thực hiện tại diễm dầu nói ở lưới hạ áp, trung áp và

kê cả giám sát trên lưới điện cao áp Mục đích của việc giám sát tại cáo vị trí này

có thế khác nhan, tùy thuộc vào yêu cân như sau:

©_ Giảm xát tại các thiết bị

Việc giảm sát tại thiết bị giúp xác định chính xảo chất lượng điện năng,

đang sự dụng Các đữ liệu của quá tình giảm sát côn giúp cho việc phân tích

các van đề phát sinh Khoảng thời giam giám sát có thể thay dỗi tủy theo mục địch nghiên cửu, vị dụ giảm sát chất lượng điện năng cần khoáng thỏi gian

theo đõi it nhât một tuân, tuy nhiên với các hiện tượng quả độ điện áp chỉ cân

giảm sát Irong khoảng Thời gian đóng cắt tuết bị, Trường hợp đầu tiêu thiết bị

đo lường cần đo được giả trị hiệu đụng giá trị trưng bình, trường hợp thứ hai thiết bị đo bắt buộc phải ghỉ được dạng sóng

Việc giám sắt tại một thiết bị đơn lẻ trong nhiều trường hợp cũng là cần

thiết đo các lý do sau đây:

" Kiểm tra chát lượng điện áp & dòng điện (xác định hệ số quá tải cho phép)

" _ Phân tích dòng công suất phục vụ cho việc thương tháo hợp đồng,

xua bán điện

"_ Rắm bất, giám sát các xu hưởng, biến dỗi của chất lượng diện năng,

" _ Phân tích các vẫn để (nêu có) đối với việc lắp đặt thiết bị, + Giám sát chất lượng điện năng trên lưới điện

Lý đo cản thiết cho việc giám sát chất lượng điện năng trên lưới điện hoàn

toàn tương tự như với việc giêm sát lại các thiết bị Ngoài ra côn thêm các lý

đo khác như

«Giám sát chất lượng điện năng của lưới điện phục vụ cho việc van

hành lưới được tốt hơn.

œ_ Phục vụ cho công tác qui hoạch, xác lập câu hình lưới để giám thiếu

¿ hiện tượng xấu về

ất lượng điện năng,

143 - Mục tiêu nghiên cứu của luận văn ;

Mục tiêu của luận văn là xây dụng được khôi giảm sát chất lượng điện áp,

cụ thể là hiện tượng nhấp nhảy diện áp (Flicker) đựa trên phan mém Labview Khối giám sát hiên tượng nhấp nháy điện áp sẽ cho phép biên máy tính trở thành thiết bị do lường các biên tượng chất lượng điện năng (kết hợp bộ chuyến đổi A/D và cáo cảm biển dòng, ấp) tương tự như các thiết bị chuyên dung

Lý do lựa chọn xây dựng thiết bị giảm sát hiện tượng nhấp nháy diện áp trên nên tảng may tinh cá nhân là do thiết bị sẽ có nhiều ưu điểm hơn trên quan điểm của người sử dụng, khả nắng tùy biến tốt Các so sánh cụ thể hơn được thế hiện ở phần sau đây (3)

a Thiết bị Ảo lường giám sát chất lượng điện năng chuyén dung

Các thiết bị giám sát chất lượng điện năng sử dụng phổ biến hiện nay thường do các nhà sản xuất như Fluke, Hioki chế tạo Sơ bộ các thiết bị nảy có thể phân

loại như sau

>~_ Các thiết bị đo hường cho hệ thông nói đất

= Cac déng hé van nang,

"_ Các máy hiện sóng

x_ Các thiết bị phân tích nhiễu loạn (distubances)

= Cac thiét do va phan tich song hai, phé tan

>_ Thiết bị phân tích kết hợp cả sóng hài và các nhiều loạn khác

»_ Thiết bị đo vả giám sát hiện tượng nhấp nháy điện áp

»_ Thiết bị đo và giám sát điện năng

Các thiết bị này tùy theo nÌưu cảu, có thể là dạng lắp đặt cố định phục vụ cho mục

địch đo lường đài hạn với dưng lượng hưu trữ lớn, hoặc có thể là các thiết bị xách: tay phục vụ cho công lác chuẩn đoán aơ bộ hoặc đo lường ngắn hạn

Thiết bị giám sát ksểu xách tay Thiết bị giảm sát iẩu lắp đặt cổ định

(Fluke 434) (Fluke 1570)

Hình 1.3.1 Thiết bị đo lường chất lượng điện năng của hãng Fluke

Nhược điểm: Các thiết bị này được chẻ tạo chuyên dụng với từng mục đích cụ

thể, và do vậy đây cũng chỉnh là nhược điểm khi người sử dụng hoàn toàn lê

thuộc vào nhả sản xuất trong việc thay đôi tỉnh năng, thay đổi tủy biển Mặc

khác dung lượng lưu trữ của các thiết b¡ nảy thường bị hạn chế, thiết bị với dung lượng cao thường có giá thành rất đắt, không phù hợp đề triển khai lắp

đặt trên điện rộng

b Thiết bị giám sát chất lượng điện năng dựa trên máy tính cá nhân

Thiết bí đo lường dựa trên nên tảng máy tinh cả nhân thường còn được gọi

là thiết bị đo lường do (Virtual Instrument) Cac tinh nang ctia thiet bi do người

sử dụng tự tạo ra, dung lượng lưu trữ chỉ phụ thuộc vào dung lượng của mảy

tính Tốc độ xử lý của các thiết bị đo lường ao được cải thiện đảng kể do bộ vi xử

lý của máy tính có tốc độ cao, năng lực xử lỷ vượt trội so với các bộ vi xử lý

dùng trong các thiết bị chuyên dung

Một ưu điểm nữa của thiết bị đo lường ảo dựa trên nên tảng PC lả khả năng truy cập, sử dụng hệ thông mạng Internet trong việc giám sát từ xa, truyền dữ

liêu cần thiết vẻ các trung tâm giảm sát Các thiết bị nảy còn có khả năng triển khai trên diện rộng với giả thành hợp lý

Cau tric dién hinh ctia thiét bị đo lường ảo dựa trên nên tảng PC thể hiện

trên hình 1.3.2

Hinh 1.3.3 Giao điện thiết bị đo lường ảo do người sử dụng tw tao

So sánh chỉ tiết của hai loại thiết bị đo lường được thẻ hiện ở Bảng 1.3.1

22

“Bảng 1.3.1 So sinh wu, nhược điềm của hai loại thiết bị đo

Thiết bị chuyên đụng truyền thông,

_ Các chức năng được cụ thẻ hỏa bởi nha

sản xuất, khả năng kết nổi hạn chế

Phan cimg đóng vai trò quyết định

Chỉ phí tương doi cao

"Tỉnh năng cỗ định

Vong dai cong nghé dai (5-10 năm)

Chi phi phat trign và bảo trì cao

Thiet bi ao

Hệ thông hướng ứng dụng với khả năng

kết nỗi tới mạng, thiết bị ngoại vi và các ứng dụng

Í Phần mềm quyết định tỉnh năng của thiết

bị

Í li phí thập, có thể tải sử dụng

Tỉnh năng lĩnh hoạt do người dùng tư tạo

Vong doi công nghệ ngắn (1-2 năm)

Ý Phần mễm giúp hạn chễ tôi đa chỉ phi phát triển và bảo trì

Chuong2 Đo lường hiện tượng chớp nháy điện áp

Clicker measurement )

Chương này giới tuệu chỉ dết vé hién trong nhân nháy điện Áp và tập inmg

nghiên cứu về các phương pháp, tiêu chuẩn do lường dảnh giá liện (tượng

nhấp nháy điện áp Tiêu chuẩn IEC 61000-4-15 qui đính về phương pháp do

hiện tượng nhấp nháy điện Áp sẽ được phân tích cụ thê làm dồn đề cha việc

phát triển ứng chung ở chương tiếp theo

2.4 Các nghiên cứu về hiện tượng chớp nhảy điệu áp

Dao động điện áp là những biến đổi có tính hệ thống của biên d6 dang sóng điện áp với tân số nhỏ hơn tân số công nghiệp 50Hz Nếu những đao dòng,

điện áp này điển ra với tân số trong dai từ 0,005Hz : 35Hz sẽ dẫn tới nhập nháy

của ảnh sang ma mat người có thể cảm nhận được (4) Hiện Lượng dao động độ sáng của đèn má mắt người có thể căm nhận gọi là hiện tượng nhấp nhảy diện

áp Hiện trong nhấp nháy điện áp có thể gây ra khó chịu cho người đang làm

việc bay không tủy thuộc rất nhiều vào biên độ dao động điên áp cũng như tàn số

biển đổi của điện áp nảy, Ngöai ra mức độ gây khó chịu của nhấp nhảy điện áp

cũng phụ thuộc vào điều kiện môi trường bên ngoài cũng như phụ thuộc vào thể trạng sinh học của mỗi người

Nhấp nháy điện áp có thế chia ra loại só chu kỷ hoặc không chu kỳ tủy theo loại đao động điện áp Ví dụ của nhấp nháy điện áp chủ kỳ thể hiện trên

Hình 2.1.1

Mute dé dao dộng điện áp xét trong hiền tượng nhấp nháy điện áp thường

được thể hiện bằng phản trăm (9) theo điện áp định mức l2o sử dụng tý lệ phần

trăm (hệ đơn vị tương đổi) nên không cân đẻ cập tới đó là điện áp đỉnh, điện áp

hiệu đụng, điện áp pha công thức tính như sau:

+

#09 mức độ đao động điện áp gây ra nhấp nháp điện áp

"=- L„„ điện áp lớn nhất của dao động điện áp

* Vin: dién ap nhỏ nhất của dao động điện áp

* Vay; dién ap dinh mite cha mang dién 2.2 Đo lường hiện tượng chớp nháy điện áp theo tiêu chuẩn IEC

Các nghiên cứu vẻ nhấp nháp điện áp đã diễn ra từ những năm 1900, tuy nhiên

các có gắng để xây dựng một tiêu chuân đánh giả mới chỉ bắt đầu khoảng từ những năm 1937 (5) Các nghiên cửu ban đầu đã cô gắng lập ra một giới hạn gọi

là đường cong nhấp nháy điện áp (theo tiêu chuân IEEE) Các nhà nghiên cửu đã

thử nghiệm rất nhiều nhập nhảy với biên độ vả tần số khác nhau do bóng đèn sợi

đốt loại 60W phát ra Những người tham gia thi nghiệm bảo cảo lại vẻ cảm giác của họ đối với các nhấp nhảy khác nhau Cỏ các mức độ bảo cáo như không

trong thay nhấp nháy; có nhìn thấy nhập nhảy nhưng không thây khỏ chịu; và cỏ trông thây nhập nháy và có cảm thấy khỏ chịu

25

Các kết quả thu dược mang tính chất thống kê vì bản than những người tham gia

thí nghiệm có các giác quan, khả năng cảm nhận khác nhau Các nhà nghiên cửu

đã lập ra đường cong nhữn thấy và câm nhận khó chiu dựa theo con số thống kê chung nhất,

Các thí nghiệm trong phóng thí nghiêm này được thực hiện với các biến đổi biến dang điện áp theo kiểu xưng vuông Các biến đôi biên dạng điện áp chậm hơn (ví

du theo hình sin) ít gây ra các phản ứng về nhấp nháy điện áp hơm Trong thực tế

tiến đổi biên dang điện áp có thể là bắt kỳ dạng nào và với bất kỳ tân số redo

Tuy nhiên đường cong nhập nháy điện áp của IEBE chưa thể phản ánh hết ảnh

hưởng khi nhấp nhảy xây ra đo nhiều nguyên rhên cùng lúc ví dụ nhủ động cơ khới động, hàn hỗ quang, tái biến đổi các vẫn dé nay con phic tap hơn trong các lưới điện có trang bị các hệ thông bú do phân ứng dong ¿ hệ thông bit

Theo phương pháp này thủ hiện tượng nhấp nháy diện ép được dánh giá đựa theo theo giá trị hiệu dụng của điện áp, chế độ vận hành của tải và đường, cong nhập nháy điện áp được xây đựng sẵn

Tiêu chudn INET 141-1993 va IED 519-1992 đưa ra các đường cong để người sit dung có thể căn cứ vào đó đánh giá mức độ trâm trọng của hiện lượng nhấp nhảy điện áp,

Chỉ tết của đường cong nhấp nháy điện áp được thể hiện trong Hình 2.2.1

10 = WEEE 147 IEEE 519

Căn cứ theo đường cong này có thể thầy rằng khi độ lệch điện áp (giá trị hiệu

E7V=189% vớt lưới điện 120V

đụng) vượt tới mức 9V (lương đương với t

của Mỹ) thì ngăn lô cấp diện sẽ chịu hiện tượng nhấp nhảy diễn áp Ổ dây khi mức lệch điện áp lớn hơn 7V thì hiện tượng nhấp nhảy điện áp hâu như không con phụ thuộc vào tan số nữa, người sử dụng chắc chấn cảm nhận được hiện

tượng Hãy

hận xét: Phương pháp đánh giá đựa trên đường cong nhấp nháy điện áp

kha don giãn đo chỉ cần thiết bị do lường giả trị liệu dụng của diện áp, tuy nhiền

phương pháp này tỏ ra thiêu chính xác và không thê xác định được tấn suất xuất hiện của hiện tượng nhập nháy điện áp

2.2.1 Phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn IEC IEC 61000-4-15

a Giới thiệu chung về tiêu chuẩn IEC61000-4-15

Có thể thấy rằng việc danh giá, do lường hiện tượng nhấp nhảy diện áp là rất phức tạp đo nó phụ thuộc cả vào khả năng cảm nhận của rnắt người và bộ não

Tiêu chuẩn TRỢ 61000-4-15 dưa ra mô hình của

bị do hiện tượng nhập nhảy

điện áp dựa theo cả mức độ thay đôi điện áp, tản suất lặp lại của sự thay đổi này

Đẳng thời mô hình mö tả quan hệ "ánh sáng đèn-mắt-não người" cũng được xây

dung trong tiêu chuẩn này, Mỏ hình có khả năng mô phông độ nhạy cảm của mắt

người đối với ảnh sáng phát ra từ một đèn sợi đốt tiêu chuẩn loại 60W-230V,

b, Phạm vi úp dụng của tiêu chuẩn IHC IEC 61000-4-15

Tiêu chuẩn IEC 61000-4-15 qui định về chức năng và thông sẻ thiết kế cho

các thi bị đo mức độ uhay dién ap, có thể dựa trên oác théng tin duge dua

ra trong tiểu chuẩn nảy để chế tạo các thiết bị đo tương ứng,

Thiết bị đo lường hiện tượng nhấp nháy điện áp để xuất trong tiêu chuẩn tây áp

dung cho hệ thống 120 V và 230 V, 50 Hz va 60 Hz

Mục liều chính của Liêu chuẩn này là cưng cấp các thông tin có bán cho việc thiết

kế thiết bị đo hiện tượng nhấp nháy điện áp (sử dụng kỹ thuật số hoặc tương tự Tiêu chuẩn này không đưa ra giới hạn để đánh giá mức độ nghiêm trọng của nhấp nhảy điện áp

2.2.2 Các khối chức năng của thiết bị đo lường chớp nháy điện áp

Mô hình thiết bị do lường hiện tượng nhấp nhảy điện áp theo tiêu chuẩn LEC được thể hiện trên Tĩnh 2.2.2 Theo rnô hình này, thiết bị đo hiện tượng nhấp

nhảy điện áp cân có 5 khối xử lý tỉn hiểu cần thiết để đo các giá trị nhấp nhảy

điện áp Lức thời, ngắn hạn và đài hạn Phan phan lich chi til ở dây đựa trên Lông,

hợp của nhiều tải liệu tham khảo (6), (7), (8), (9), (10), @1), (12), (13)

Tình 3.3.2 Cúc khâu của thất bị do lường biện tượng nhân nhảy điện dụ theo tiêu

2.2.2.1 Khối 1: Biến đổi điện áp (input voltage adaptation )

Khối 1: có nhiệm vụ qui đối giá trị hiệu dụng của diện áp (do thee

phương pháp nửa chủ kỳ 17„„„„„) đo được với điện áp tham chiêu (thường là điện

áp định mức), trong khi vẫn duy tì mức độ biến đổi của điện ap dan vào Như vậy dầu ra của khỏi nảy sẽ là điện áp hiệu dụng theo tỷ lệ phân trắm dỏi với diện

ap tham chiéu Didu nay dim bao ring việc đo lường hiện tượng nhấp nháy điện

áp không phụ thuộc vào giá trị tuyệt đối (đo bằng Voll) của điện áp đầu vào

2.2.2.2, Khoi 2: Tach thành phần dao động dién 4p ( spuaring

mulliptier )

Khối 2: với bỏng đèn dây tóc, cường độ ảnh sáng của đèn phụ thuộc vào xăng lượng mã đền tiêu thụ Năng lượng đèn liêu thụ lại phụ thuốc vào bình

phương của điện áp đặt vào đèn Khối nãy có nhiệm vụ mồ phỏng quan hệ bình

phương giữa điện áp và cường độ sáng của đèn như phân tích ở trên

eos a wet squaring

“vulipler

Do các bóng đèn có quản tính nhiệt nên trong khỏi này có sử dụng một bộ lọc

thông thắp để mỗ tá hằng số quán tính nhiệt của đèn

Nhiễm vụ cơ bản của Khối 2 này là bình phương điện dp dau vào, giúp cho dé đảng phân tách giữa thánh phần diện áp dao dộng (0,5+30Hz) với thành phần

điện áp cơ bản (50/60112) và mô phỏng quan hệ bình phương của đèn sợi đốt

Thành phần diện áp đạo động này có 1 ú như đường bøo biển độ điện áp

Đầu ra của khối này là các tin hiệu với tân số ứng với tần số biến đổi của độ sáng,

đèn (tần số thâp) và các tín hiệu với tản số khác (tân số cao phát sinh đo quả trình

tình phương lín hiệu đầu vào), các tín hiệu khác này sẽ cần phải lọc bỏ một cách thích hợp

Ví đụ điện áp đầu vào đao động với bién dang

VỤ) = A(coswt)(1+im.coswt)

Với VÝ0 là diện áp dang dược do, 4 là dộ lớn điện áp, tản số góc œ ứng với tân số

cơ bản của lưới điện (50/6011z) Tin hiệu điện ap (50/6011z) nảy đang bị dao đông với biên đạng hình sin, với độ lớn là z và tân số góe là đ¿„

“khi bình phương tin hiệu này sẽ thu được

vaya = + : (1+ os2wt+ = costwtwayt + = cosziw-

Wnt + ——cos(2w+Wm)t + ——cos(2w-Win}t + mA’ cosWint — ——cos2Wat

2.2.2.3 Khối 3: Lọc các tín hiệu hữu ích ( Filter }

Khéi 3: gém 3 loại bộ loc cơ bản với mục tiêu lọc bỏ các tín hiệu khác (phát sinh do quả trình bình phương điện áp) ngoài tín hiệu dao động diện áp trà

có khá năng tạo ra nhấp nhảy điện áp