Ứng dụng WAVELET trong việc nhận dạng quá điện áp

xiv DANH SÁCH CÁC HÌNH ..... 169 PL.2 Ch ngătrìnhătínhăFTăchoătínăhi u không dừng.... 171 PL.4 Ch ngătrìnhătínhăSTFTăchoătínăhi u không dừng .... 18 Hình 2.9 Đi năápătrênăCătheoăph ngătr

Trang 1

M C L C

Quy tăđ nhăgiaoăđ tài

Xác nh n c aăGiáoăviênăh ng d n

LÝ L CH KHOA H C i

L IăCAMăĐOAN iii

L I C Mă N iv

TÓM T T v

CH VI T T T xiv

DANH SÁCH CÁC HÌNH xiv

DANH SÁCH CÁC B NG xvxii

Ch ngă1 1

T NG QUAN 1

1.1 Gi i thi u t ng quan v lĩnhăv c nghiên c u 1

1.2 M căđíchăvƠăgi i h n c aăđ tài 4

1.2.1 M căđích 4

1.2.2 Gi i h n 4

1.3ăPh ngăphápănghiên c u 5

1.3.1 Ph m vi nghiên c u 5

1.3.2 Ph ngăphápănghiênăc u 5

1.4ăĐi m m i c a lu năvĕn 5

Ch ngă2 6

QUÁăĐI N ÁP TRONG H TH NGăĐI N 6

2.1 T ng quan v quáăđi n áp 7

2.2 Phân lo i 7

2.3ăQuáăđi n áp khí quy n: 8

2.3.1ăăQuáăđi n áp và ngu n g căquáăđi n áp khí quy n: 8

2.3.2 S hìnhăthƠnhăcácăđámămơyădôngămangăđi n tích: 9

Trang 2

2.3.3Quáătrìnhăphóngăđi n c a sét: 12

2.3.4 Cácăgiaiăđo năphóngăđi n c a sét: 13

a.ăăGiaiăđo n 1: 13

b.ăGiaiăđo n 2: 14

c.ăăGiaiăđo n 3: 15

2.3.5 Các tham s ch y u c aăsétăvƠăc ngăđ ho tăđ ng c a sét: 16

2.4ăQuáăđi n áp n i b 17

2.4.1ăQuáăđi năápăđóngăc t 17

2.4.2 Nguyên nhân 17

2.4.3 Phân lo i 18

2.4.3.1 Nhóm I: Quáăđi n áp thao tác 18

2.4.3.2ăNhómăII:ăQuáăđi n áp c ngăh ng 18

2.4.4 Các tham s c aăquáăđi n áp n i b 18

2.4.5 Các d ngăquáăđi n áp n i b th ng gặp: 19

2.4.5.1 Ngu n 1 chi u 19

2.4.5.2 Ngu n xoay chi u 23

Ch ngă3 28

C ă S LÝ THUY T V PHÉP BI Nă Đ I FOURIER VÀ PHÉP BI Nă Đ I WAVELET 28

3.1 Công ngh x lý tín hi u 28

3.2 Bi năđ i Fourier 29

3.2.1 Khuy t đi m c a phép bi năđ i Fourier truy n th ng 32

3.2.2 Nguyên lý bấtăđ nh 35

3.2.3 Phép bi năđ i Fourier th i gian ng n (Short-Time Fourier Transform) 36

3.3 Phép bi năđ i wavelet 40

3.3.1 Gi i thi u 40

3.3.2 Wavelet trong x lý tín hi u 42

3.3.2.1 Bi năđ i Wavelet liên t c 43

3.3.2.2 Bi năđ i Wavelet r i r c DWT 49

Trang 3

3.3.2.3 Tái t o Wavelet IDWT 52

3.3.2.4 Các b l c tái t o 53

3.3.3 Gi i thi u m t s h Wavelet 53

3.3.3.1 Bi năđ i Wavelet Haar 53

3.3.3.2 Bi năđ i Wavelet Hat Mexican 54

3.3.3.3 Bi năđ i Wavelet Daubechies 55

3.3.4 M t s ng d ng n i b c c a Wavelet 55

3.3.4.1 Nén tín hi u 55

3.3.4.2 Kh nhi u 56

Ch ngă4 57

GI I THI U CÔNG C TH C HI N VÀMÔ PH NG CÁC D NGăQUÁăĐI N ÁP 57

4.1 Gi i thi u công c th c hi n: 57

4.1.1 L ch s hình thành và phát tri n c a Matlab: 57

4.1.2 T ng quan v Matlab 58

4.2 Th c hi n mô ph ng v iăxungăđi n áp không chu kỳ 59

4.2.1ăXácăđ nhăph ngătrìnhăxungăđi n áp không chu kỳ: 59

4.2.2ăXácăđ nh thông s cho các d ng sóng 1.2/50 59 s 4.2.3 Mô ph ng các d ngăxungăđi n áp không chu kỳ 60

4.3 Th c hi n mô ph ngăđóngăngu n 1 chi u: 63

4.3.1 Mô ph ng t o tín hi uăquáăđ khiăđóngăt v i m ch RC: 63

4.3.2 Mô ph ng t o tín hi uăquáăđ khiăđóng cu n c m m ch RL 64

4.3.3 Mô ph ng t o tín hi uăquáăđ khiăđóngăt v i m ch RLC: 65

4.4 Th c hi n mô ph ng v i ngu n xoay chi u: 67

4.4.1 Mô ph ng t o tín hi uăquáăđ khiăđóngăcu n c m v i m ch RL 67

4.4.3 Mô ph ng t o tín hi uăquáăđ khiăđóngăt v i m ch LC: 69

4.5 Th c hi n mô ph ng v i ngu n xoay chi u và m t chi u: 73

Trang 4

4.5.1 Mô ph ng t o tín hi uăquáăđ khi cu n c m v i m ch RL: 73

4.5.3 Mô ph ng t o tín hi uăquáăđ khi đóngăt v i m ch LC: 75

4.6 Mô ph ng t o tín hi u c ngăh ng 80

4.6.1 C ngăh ng tần s 0  100[rad/s] 80

4.6.2 C ngăh ng tần s  30  100[rad/s] 81

4.6.3 C ngăh ng tần s 0  3 300[rad/s] 83

4.7 Mô ph ng t o tín hi uăquáăđ trên t iăkhiăcóăxungăsétă100kAăđánhăvƠoăđ ng 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

Ch ng 5 88

PHÂN TÍCH TÍN HI U VÀ NH N D NGăQUÁăĐI N ÁP B NG K THU T WAVELET 88

5.1 Ngu n m t chi u 91

5.1.1 M ch RLC v i R = 0,68  91

5.1.1.1 Phân tích tín hi u trên C 91

5.1.1.2 Phân tích m cănĕngăl ng trên C 94

5.1.1.3 Phân tích tín hi u trên L 94

5.1.1.4 Phân tích m cănĕngăl ng trên L 97

5.1.2 M ch RLC v i R = 10  98

5.1.3 M ch RLC v i R = 100  100

5.1.4 M ch RC 102

5.1.5 M ch RL 103

5.2 Ngu n xoay chi u 105

Trang 5

5.2.1 M ch RL 105

5.2.2 M ch RC 107

5.2.3 M ch LC 108

5.2.4 M ch RLC v i R = 0,68  113

5.2.4.2ăPhơnătíchănĕngăl ng trên C 114

5.2.4.3ăPhơnătíchănĕngăl ng trên L 115

5.2.5 M ch RLC v i R = 10  116

5.2.6 M ch RLC v i R = 100  119

5.3 Ngu n xoay chi u và m t chi u: 123

5.3.1 M ch RL 123

5.3.1.1 Phân tích tín hi u 123

5.3.2 M ch RC 125

5.3.2.1 Phân tích tín hi u v i m ch RC 125

5.3.2.2ăPhơnătíchănĕngăl ng v i m ch RC 126

5.3.3 M ch LC 127

5.3.3.1 Phân tích tín hi u trên C v i m ch LC 127

5.3.3.2ăPhơnătíchănĕngăl ng trên C v i m ch LC 128

5.3.3.3ăPhơnătíchănĕngăl ng trên L v i m ch LC 129

5.3.4 M ch RLC v i R = 0,68  130

5.3.4.2ăPhơnătíchănĕngăl ng trên C 131

Trang 6

5.3.4.3ăPhơnătíchănĕngăl ng trên L 132

5.3.5 M ch RLC v i R = 10  133

5.3.6 M ch RLC v i R = 100  136

5.4 Quáăđi n áp c ngăh ng 140

5.4.1 C ngăh ng v i tần s ngu n 0  100 [rad/s] 140

5.4.1.1 Phân tích m cănĕngăl ng trên C v i R = 0.68 140

5.4.1.2 Phân tích m cănĕngăl ng trên C v i R=10 141

5.4.1.3 Phân tích m cănĕngăl ng trên C v i R=100 142

5.4.1.4 Phân tích m cănĕngăl ng trên L v i R = 0.68 143

5.4.1.5 Phân tích m cănĕngăl ng trên L v i R = 10 143

5.4.2 C ngăh ng v i tần s  30  100 [rad/s] 145

5.4.2.2 Phân tích m cănĕngăl ng trên C v i R = 10 146

5.4.3 C ngăh ng v i tần s 0  3 300 [rad/s] 150

Trang 7

5.5 M chăcóăxungăsétăđánhăvƠoăđ ng dây 156

5.5.1 Xung sét 1.2/50 ( ) 157 s 5.5.2 Xung sét 1.56/40 ( ) 160 s 5.5.3 Xung sét 0.84/40 ( ) 163 s 5.5.4 Xung sét 1.56/60 ( ) 165 s 5.5.5 Xung sét 0.84/60 ( ) 167 s 5.6 Đ xuấtăph ngăphápănh n d ng các tín hi uăquáăđi n áp 170

Ch ngă6 171

K T LU NăVÀăH NG PHÁT TRI NăĐ TÀI 171

6.1 Các k t qu đ tăđ c c aăđ tài 171

6.2ăH ng phát tri n c aăđ tài 172

TÀI LI U THAM KH O……… 166

CH NGăTRỊNHăCODEăTệNHăTOÁNăPH C V LU NăVĔN 175

PL.1 Ch ngătrìnhătínhăFTăchoătínăhi u dừng 169

PL.2 Ch ngătrìnhătínhăFTăchoătínăhi u không dừng 170

PL.3 Ch ngătrìnhătínhăFTăchoăxungăDirac 171

PL.4 Ch ngătrìnhătínhăSTFTăchoătínăhi u không dừng 172

PL.5 Ch ngătrìnhătínhăCWTăchoătínăhi u không dừng 173

PL.6 Ch ngătrìnhătínhăFT,ăSTFT, CWT cho xung Dirac 175

PL.7 Ch ngătrìnhătínhăFT,ăSTFT,ăCWTăchoătínăhi u không dừng 177

PL.8 Ch ngătrìnhăxácăđ nh thông s xung sét 177

PL.9Ch ngătrìnhăphơnătíchăm cănĕngăl ng cho tín hi u 178

Trang 8

STFT : bi năđ i Fourier th i gian ng n

CWT : bi năđ i wavelet liên t c

DWT : bi năđ i wavelet r i r c

Trang 9

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 S phóngăđi n sét 8

Hình 2.2 S phân b đi nătíchătrongăđámămơyădông 9

Hình 2.3 S hấp th ion b i các gi tăn căđƣăb phân c c 10

Hình 2.4 Đi nătíchătrongăđámămơy 11

Hình 2.5 S hình thành nh ng dãy sáng m c a sét 12

Hình 2.6 S hìnhăthƠnhăphóngăđi năng c 14

Hình 2.7 K tăthúcăquáătrìnhăphóngăđi n sét 15

Hình 2.8 S ăđ m ch RC 18

Hình 2.9 Đi năápătrênăCătheoăph ngătrình 19

Hình 2.10 S ăđ m ch RL 19

Hình 2.11 Đi năápătrênăLătheoăph ngătrình 20

Hình 2.12 S ăđ m ch RLC 20

Hình 2.14 S ăđ m ch RL 22

Hình 2.15 Đi năápătrênăLătheoăph ngătrình 23

Hình 2.16 S ăđ m ch RC 23

Hình 2.18 S ăđ m ch RLC 25

Hình 3.1 FT c a tín hi u dừng 31

Hình 3.2 FT c a tín hi u không dừng 32

Hình 3.3 FT c a tín hi u xung Dirac 33

Hình 3.4 STFT c a tín hi u không dừng g m các tần s 200, 300, 400 và 600 Hz t n t i 4 kho ng th i gian n i ti p nhau - đ c th c hi n v i c a s Kaiser 37

Hình 3.5 Bi năđ i Wavelet 40

Trang 10

Hình 3.6 Mô t các mi n bi năđ i c a tín hi u 40

Hình 3.7 Sóng sin và wavelet 41

Hình 3.8 R i r c hóa mặt phẳng th i gian tần s b ngăcácăviênăngóiăđ nh v trong CWTăvƠăcácăhƠmăwaveletăt ngă ng 44

Hình 3.9 So sánh gi a phép bi nă đ i Fourier th i gian ng n và phép bi nă đ i Waveletătheoăcácăphépătoánăc ăb nătrênăhƠmăc ăs làm nhăh ng lên viên ngói th i gian - tần s 44

Hình 3.10 CWT c a tín hi u không dừng g m các tần s 200, 45

Hình 3.11 Tín hi u xung Dirac xuất hi n th i gian t0 = 0.1 47

Hình 2.12 Tín hi u sine v i 4 kho ng tần s liên ti p 47

Hình 3.13 Minh ho l i nh t dyadic v i các giá tr c a m và n 49

Hình 3.14 S ăđ phép bi năđ i DWT 49

Hình 3.15Phơnătáchăđaăm c 50

Hình 3.16 S ăđ t ngăđ ngă1 phép bi năđ i IDWT 50

Hình 3.17 B l căg ngăcầuăph ng 51

Hình 3.18 Hàm (t) c a bi năđ i Haar 52

Hình 3.19 Hàm (t) c a bi năđ i Wavelet Hat Mexican 52

Hình 3.20 Hàm  c a h bi t năđ i Daubechies n v i n=2, 3, 7, 8 53

Hình 4.1 Mô hình xung sét chuẩn 1.2/50 ( ) 58 s Hình 4.2 D ng sóng xung sét chuẩn 1.2/50 ( ) 59 s Hình 4.3 D ng sóng xung sét chuẩn 0.84/40 ( ) 59 s Hình 4.4 D ng sóng xung sét chuẩn 0.84/60 ( ) 60 s Hình 4.5 D ng sóng xung sét chuẩn 1.56/40 ( ) 60 s Hình 4.6 D ng sóng xung sét chuẩn 1.56/60 ( ) 61 s Hình 4.7 Môăhìnhăđóngăt m ch RC 61

Hình 4.8 D ng sóng trên t m ch RC ngu n DC 62

Hình 4.9 Môăhìnhăđóngăcu n c m m ch RL ngu n DC 62

Hình 4.10 Tín hi uăquáăđ trên L v i m ch RL ngu n DC 63

Trang 11

Hình 4.11 Môăhìnhăđóngăt v i m ch RLC ngu n DC 63

Hình 4.12 Tín hi uăquáăđ trên C v i m ch RLC ngu n DC 64

Hình 4.13 Tín hi uăquáăđ trên L v i m ch RLC ngu n DC 64

Hình 4.14 Môăhìnhăđóngăcu n c m v i m ch RL ngu n AC 65

Hình 4.15 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên L v i m ch RL ngu n AC 65

Hình 4.16 Môăhìnhăđóngăt v i m ch RC ngu n AC 66

Hình 4.17 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên C v i m ch RC ngu n AC 66

Hình 4.18 Môăhìnhăđóngăt v i m ch LCngu n AC 67

Hình 4.19 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên C và L v i m ch LC ngu n AC 67

Hình 4.20 Môăhìnhăđóngăt v i m ch RLC ngu n AC 68

Hình 4.21 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên C v i R 0 , 68 ngu n AC 68

Hình 4.22 Phóngătoăđi năápăquáăđ c a t v i R 0 , 68 ngu n AC 69

Hình 4.23 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên L v i R 0 , 68 ngu n AC 69

Hình 4.24 Phóngătoăđi năápăquáăđ c a L v i R 0 , 68 ngu n AC 70

Hình 4.25 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên C v i R10 ngu n AC 70

Hình 4.26 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên L v i R10 ngu n AC 71

Hình 4.27 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên C v i R100 ngu n AC 71

Hình 4.28 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên L v i R100 ngu n AC 72

Hình 4.29 Môăhìnhăđóngăcu n c m v i m ch RL ngu n AC&DC 72

Hình 4.30 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên L v i m ch RL ngu n AC&DC 73

Hình 4.31 Môăhìnhăđóngăt v i m ch RC ngu n AC&DC 73

Hình 4.32 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên C v i m ch RC ngu n AC&DC 74

Hình 4.33 Môăhìnhăđóngăt v i m ch LC ngu n AC&DC 74

Hình 4.34 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên C và L, m ch LC ngu n AC&DC 75

Hình 4.35 Môăhìnhăđóngăt trong m ch RLC v i R = 0,68 ngu n AC&DC 75

Hình 4.36 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên C v i R 0 , 68 ngu n AC&DC 76

Hình 4.37 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên L v i R10 ngu n AC&DC 76

Hình 4.38Tín hi uăđi năápăquáăđ trên C v i R100 ngu n AC&DC 77

Trang 12

Hình 4.39 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên L v i R100 ngu n AC&DC 77

Hình 4.40Môăhìnhăđóngăt c ngăh ng v i 0 78

Hình 4.41 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên C v i 0 78

Hình 4.42 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên L v i 0 79

Hình 4.43 Môăhìnhăđóngăt c ngăh ng v i  30 79

Hình 4.44Tín hi uăđi năápăquáăđ trên C v i  30 80

Hình 4.45 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên L v i  30 80

Hình 4.46 Môăhìnhăđóngăt c ngăh ng v i 0  3 81

Hình 4.47 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên C v i 0 3 81

Hình 4.48 Tín hi uăđi năápăquáăđ trên L v i 0 3 82

Hình 4.49 Môăhìnhăxungăsétă1.2/50ăµs,ă100kAăđánhăvƠoăđ ng dây 110kV 82

Hình 4.50 Quáăđi n áp khí quy n trên t i khi có xung 1.2/50 µs 83

Hình 4.51 PhóngătoăQuáăđi n áp khí quy n trên t i khi có xung 1.2/50 µs 83

Hình 5.1 Phân tích 13 m cănĕngăl ng c a sóng sin 88

Hình 5.2 Tín hi u g c và tín hi u m c phân gi i th 13 m ch RLC 89

Hình 5.4 Các m cănĕngăl ng trên C trong m ch RLC 91

Hình 5.6 Thành phần xấp x và chi ti t trên L v i m ch RLC 93

Hình 5.7 Các m cănĕngăl ng trên L trong m ch RLC v i R = 0,68  94

Hình 5.8 Các m cănĕngăl ng trên C trong m ch RLC v i R=10  95

Hình 5.9 Các m cănĕngăl ng trên L trong m ch RLC v i R=10  96

Hình 5.10 Các m cănĕngăl ng trên C trong m ch RLC v i R=100  97

Hình 5.11 Các m cănĕngăl ng trên L trong m ch RLC v i R=100  98

Hình 5.12 Các m cănĕngăl ng trên C trong m ch RC, R=0.68  99

Trang 13

Hình 5.13 Các m cănĕngăl ng trên L trong m ch RL, R=0.68  100

Hình 5.14 Tín hi u g c và m c phân gi i th 3 m ch RL ngu n AC 102

Hình 5.15 Thành phần xấp x và chi ti t m ch RL ngu n AC 102

Hình 5.16 Các m cănĕngăl ng trên L m ch RL, R = 0.68  ngu n AC 103

Hình 5.17 Tín hi u g c và m c phân gi i th 4 m ch RC ngu n AC 103

Hình 5.18 Thành phần xấp x và chi ti t m ch RC ngu n AC 104

Hình 5.19 Các m cănĕngăl ng trên C, m ch RC, R = 0.68  ngu n AC 104

Hình 5.20 Tín hi u g c và m c phân gi i th 3 m ch LC ngu n AC 105

Hình 5.21 Thành phần xấp x và chi ti t trên C v i m ch LC ngu n AC 106

Hình 5.22 Các m cănĕngăl ng trên C m ch LC ngu n AC 106

Hình 5.23 Tín hi u g c và m c phân gi i th 5 trên L m ch LC ngu n AC 107

Hình 5.24 Thành phần xấp x và chi ti t trên L v i m ch LC ngu n AC 108

Hình 5.25 Các m c nĕngăl ng trên C m ch LC ngu n AC 108

Hình 5.26 Tín hi u g c và m c phân gi i th 5 m ch RLC ngu n AC 109

Hình 5.27 Thành phần xấp x và chi ti t trên C v i m ch RLC ngu n AC 110

Hình 5.28 Các m cănĕngăl ng trên C m ch RLC, R = 0.68  ngu n AC 110

Hình 5.29 Các m cănĕngăl ng trên L m ch RLC, R = 0.68  ngu n AC 111

Hình 5.30 Tín hi u g c và m c phân gi i th 5 v i R=10  ngu n AC 112

Hình 5.31 Thành phần xấp x và chi ti t trên C v i R=10 ngu n AC 113

Hình 5.32 Các m cănĕngăl ng trên C v iR=10  ngu n AC 113

Hình 5.33 Các m cănĕngăl ng trên L v iR=10  ngu n AC 114

Hình 5.34 Tín hi u g c và m c phân gi i th 4 v i R=100 ngu n AC 115

Hình 5.35 Thành phần xấp x và chi ti t trên C v i R=100  ngu n AC 116

Hình 5.36 Các m cănĕngăl ng trên C v i R=100  ngu n AC 116

Hình 5.37 Các m cănĕngăl ng trên L v i R=100  ngu n AC 117

Hình 5.38 Tín hi u g c và m c phân gi i th 4 m ch RL ngu n DC và AC 119

Hình 5.39 Thành phần xấp x và chi ti t m ch RL ngu n AC và DC 119

Hình 5.40 Các m cănĕngăl ng trong m ch RL ngu n AC và DC 120

Trang 14

Hình 5.41 Tín hi u g c và m c phân gi i th 4 m ch RC ngu n AC và DC 120

Hình 5.42 Thành phần xấp x và chi ti t m ch RC ngu n AC và DC 121

Hình 5.43 Các m cănĕngăl ng trên C m ch RC ngu n AC và DC 121

Hình 5.44 Tín hi u g c và m c phân gi i th 5 m ch LC ngu n AC và DC 122

Hình 5.45 Thành phần xấp x và chi ti t m ch LC ngu n AC và DC 123

Hình 5.46 Các m cănĕngăl ng trong m ch LC ngu n AC và DC 123

Hình 5.47 Các m cănĕngăl ng trong m ch LC ngu n AC và DC 124

Hình 5.48 Tín hi u g c và m c phân gi i th 5 v i R0.68 ngu n AC và DC 125 Hình 5.49 Thành phần xấp x và chi ti t trên C v i R0.68ngu n AC và DC 126

Hình 5.50 Các m cănĕngăl ng trên C v i R0.68 ngu n AC và DC 126

Hình 5.51 Các m cănĕngăl ng trên L v iR0.68ngu n AC và DC 127

Hình 5.52 Tín hi u g c và m c phân gi i th 5 v iR10 ngu n AC và DC 128

Hình 5.53 Thành phần xấp x và chi ti t trên C v i R10ngu n AC và DC 129

Hình 5.54 Các m cănĕngăl ng trên C v iR10 ngu n AC và DC 129

Hình 5.55 Các m cănĕngăl ng trên L v iR10 ngu n AC và DC 130

Hình 5.56 Tín hi u g c và m c phân gi i th 4,R100 ngu n AC và DC 131

Hình 5.57 Thành phần xấp x và chi ti t trên C v i R100ngu n AC và DC 132

Hình 5.58 Các m cănĕngăl ng trên C v i R100 ngu n AC và DC 132

Hình 5.59 Các m cănĕngăl ng trên L v i R100 ngu n AC và DC 133

Hình 5.60 Nĕngăl ng trên C,0và R = 0.68 135

Hình 5.61 Nĕngăl ng trên C,0và R = 10 136

Hình 5.62 Nĕngăl ng trên C,0và R = 100 136

Hình 5.63 Nĕngăl ng trên L,0và R = 0.68 137

Hình 5.64 Nĕngăl ng trên L,0và R = 10 137

Hình 5.65 Nĕngăl ng trên L,0và R = 100 138

Hình 5.68 Nĕngăl ng trên C, 30và R = 100 140

Trang 15

Hình 5.69 Nĕngăl ng trên L, 30và R = 0.68 141

Hình 5.70 Nĕngăl ng trên L, 30và R = 10 142

Hình 5.71 Nĕngăl ng trên L, 30và R = 100 142

Hình 5.72 Tín hi u g c và tín hi u m c phân gi i th 6 v i 0  3 144

Hình 5.73 Thành phần xấp x và chi ti t trên C v i v i 0  3 144

Hình 5.74 Các m cănĕngăl ng trên C v i 0  3 145

Hình 5.75 Tín hi u g c và tín hi u m c phân gi i th 6 v i 0  3 145

Hình 5.76 Thành phần xấp x và chi ti t trên C v i v i 0  3 146

Hình 5.77 Các m cănĕngăl ng trên C v i 0  3 146

Hình 5.79 Thành phần xấp x và chi ti t m ch có xung sét 1,2/50 ( ) 151 s Hình 5.80 Các m cănĕngăl ng trong m ch có xung sét 1.2/50 ( ) 152 s Hình 5.81 Tín hi u m chăcóăxungăsétă1.2/50ă(µs)ăkhiătĕngăRă10ălần 152

Hình 5.82 Các m cănĕngăl ng m chăcóăxungăsétă1.2/50ăkhiătĕngăRă10 lần 153

Hình 5.83 Tín hi u g c và m c phân gi i th 5 m ch có xung sét 1,56/40 ( ) 154 s Hình 5.84 Thành phần xấp x và chi ti t m ch có xung sét 1.56/40 ( ) 155 s Hình 5.85Các m cănĕngăl ng trong m ch có xung sét 1.56/40 ( ) 155 s Hình 5.86 Tín hi u g c và m c phân gi i th 5 m ch có xung sét 0.84/40 ( ) 156 s Hình 5.87 Thành phần xấp x và chi ti t m ch có xung sét 0.84/40 ( ) 157 s Hình 5.88 Các m cănĕngăl ng trong m ch có xung sét 0.84/40 ( ) 157 s Hình 5.89 Tín hi u g c và m c phân gi i th 5 m ch có xung sét 1.56/60 ( ) 158 s Hình 5.90 Thành phần xấp x và chi ti t m ch có xung sét 1.56/60 ( ) 159 s Hình 5.91 Các m cănĕngăl ng trong m ch có xung sét 1.56/60 ( ) 159 s Hình 5.92 Tín hi u g c và m c phân gi i th 5 m ch có xung sét 0.84/60 ( ) 160 s Hình 5.93 Thành phần xấp x và chi ti t m ch có xung sét 0.84/60 (s) 161

Hình 5.94 Các m cănĕngăl ng trong m ch có xung sét 0.84/60 ( ) 162 s

Trang 16

DANH SÁCH CÁC B NG

B ng 4.1: D ng sóng 1.2/50 ( ) 58 s

B ng 5.1 Phân tích các m cănĕngăl ng v i ngu n m t chi u 101

B ng 5.2 Phân tích các m cănĕngăl ng v i ngu n xoay chi u 118

B ng 5.3 phân tích m cănĕngăl ng v i ngu n xoay chi u và m t chi u 114

B ng 5.4 phân tích m cănĕngăl ng v i tần s c ngăh ng 0 138

B ng 5.5 phân tích m cănĕngăl ng v i tần s c ngăh ng  30 143

B ng 5.6 phân tích m cănĕngăl ng v i tần s c ngăh ng 0  3 147

B ng 5.7t ng h p các m cănĕngăl ng trên C m ch RLC v i R = 0.68  148

B ng 5.8t ng các m cănĕngăl ng trên L m ch RLC v i R = 0.68 149

B ng 5.9 phân tích m cănĕngăl ng v i nhi u do xung sét 161

Trang 17

Ch ngă1

T NG QUAN

1.1 Gi i thi u t ng quan v lĩnhăv c nghiên c u

B c vào th k 21,ăngƠnhăđi n Vi tăNamăđangăcóănh ngăb c phát tri n đángăk nh măđápă ng nhu cầuăđi nănĕngăc a n n kinh t Vi t Nam Nhi u nhà máy nhi tăđi n, th yăđi n,ănĕngăl ng tái t o…ăcùngăh th ng truy n t i đi n siêu cao áp, phân ph iăđi n cao áp và trung ápăđ c quy ho ch, thi t k và xây d ng trên toàn đấtăn căđ xây d ng m t h th ngăl iăđi n qu c gia năđ nhăđ m b o cho nhu cầu

đi nănĕng c a các ngành kinh t và ph c v đ i s ng sinh ho t c ngăđ ng Do v y

h th ngăđi n Vi tăNamăcũngăph i ngày càng phát tri năđ đ m nh n t t vai trò c a mình Mặt khác, s hình thành và phát tri n c a các d ngăsóngăquáăđi n áp trên

đ ngădơyăđóngăm t vai trò quan tr ng đ n quá trình v n hành c a toàn h th ng Chúngăđ c coi là các tác nhân không mong mu n, gây nhăh ngăđ n chấtăl ng

đi nănĕngăc a h th ng

Thu t ng ắchấtăl ngăđi nănĕngẰă có nhi uăýănghĩaăkhácănhau, b ng nhi u s

c g ng có th đ mô t s tácăđ ng c aănóăđ i v i s v n hành h th ng Các công tyăđi n l c có th mô t chấtăl ngăđi nănĕngănh ăs tin c yăvƠăđ aăraăs đánhăgiáă

th ng kê h th ngăđóălƠă99,95%ăđ tin c y Vi c s n xuất các thi t b th ng xác

đ nh rõ chấtăl ngăđi nănĕngănh ălà cácăđặc tính c a ngu năđi n,ăđi uăđóăcóăth làm

bi năđ i m t cách m nh m đ i v i các nhà cung cấp khác nhau Tuy nhiên, khách hàng là thành phần ch u nhăh ng cu i cùng b i các vấnăđ liênăquanăđ n chất

l ngăđi nănĕngăvƠăs đ nhănghĩaăt t nhất nên ph i bao g m c quanăđi m c a h và

th ngăđ căđ nhănghĩaănh ăsau:ăắăChấtăl ngăđi nănĕngălƠ:ăBất kỳ s c đi n nào

th hi n s chênh l chăđi năáp,ădòngăđi n, hay tần s mà k t qu c a nó d năđ n

vi c mấtăđi n hay v n hành sai các thi t b c aăkháchăhƠngăắ

Có nhi u s vi c mà có th là nguyên nhân c a m t hoặc nhi u s c chất

l ngăđi nănĕng S phân tích các s vi cănƠyăth ngăkhóăkhĕnăb i vì nguyên nhân

Trang 18

th c t c a s vi c có th liênăquanăđ n m t vài s v n hành chuy năđ i bên trong máy hay m t s c h th ngăđi năcáchăxaăhƠngătrĕmădặm TrongănghƠnhăđi n xét v tính k thu t thì vấnăđ v đ m b o chấtăl ngăđi nănĕngălƠăm t trong nh ng tiêu chíăhƠnhăđầu Vì v y, vi c phân lo i các d ngăquáăđi n áp x y ra trên h th ng làm nhăh ngăđ n chấtăl ngăđi nănĕng là rất cần thi tăđ k p th i phát hi n,ăngĕnăchặn nhăh ng c a chúng lên các thi t b ,ăđặc bi t là các thi t b đi n t ăĐóăchínhălƠălýădoăng i th c hi n ch năđ tài: ắ ng d ng Wavelet trong vi c nh n d ngăquáăđi n ápẰ

Trong Lu năvĕnănƠyăng i th c hi n đánhăgiáăm t s vấnăđ chấtăl ngăđi n nĕngărất thông d ng liên quan đ n các hi năt ng th c t nh :ăSétăđánhăvƠoăđ ng dơy,ăđóngăT đi n, Máy bi năáp,ăMáyăphát,ăĐ ngăc ,ăthôngăquaăvi căđóngăcácăphần

t đặcătr ngăLăvƠăC b ng cách mô ph ng b ng Simulink trong phần m m Matlab 12.0

H ng nghiên c u áp d ng vào th c t dùng k thu t Wavelet, nhất là trong ngƠnhăđi n hi nănayăđƣăvƠăđangănh năđ c s quan tâm l n c a các nhà nghiên c u trên toàn th gi i K thu t Wavelet, v năbanăđầuăđ c phát tri n m t cáchăđ c l p trongăcácălĩnhăv c toán h c ng d ng, x lý tín hi u s , x lý nh và ng d ng máy tínhăthìăngƠyănayăđƣăđ c ng d ngăvƠoăcácălĩnhăv c nghiên c u khác nhau Trong ngƠnhăđi n, k thu tănƠyăđƣăđ c áp d ng thành công trong vi c nh n d ng các lo i tín hi u dòng, áp, công suất,ă…ăCóărất nhi u bài báo v đ tƠiănƠyăđƣăđ c gi i thi u trên các t p chí uy tín c a Qu c t nh ăIEEăvƠăcácăk hi u các h i ngh khoa h c

qu c t đ c t ch c cácătr ngăđ i h c l n

NgoƠiăra,ăcũngăcóăm tăh ng phát tri n thêm v trí tu nhân t oăcũngăđ c hình thành từ wavelet.ăĐóălƠăcôngăngh m ng Wavelet, là s k t h p gi a m ngăN -rôn v i các phần t x lý là các Wavelet v i nguyên lý ho tăđ ngănh ăm ngăN -rôn

nh ngăcóăcáchăth c x lý ph c t păh n

Trong Lu n Vĕn,ăng i th c hi năcũngăs d ng k thu t Wavelet r i r c d a trên gi i thu t tính toán bi năđ i Wavelet trong các kho ng th i gian mô ph ng và

Trang 19

hỗ tr chặt v i các Wavelet Daubechies phân tích tín hi u thành các thành phân xấp

x (Approximation) và thành phần chi ti t (Detail)ăđ tách thành phần nhi u c a tín

hi u Các thành phần chi ti t s đ căđ aăvƠoătínhătoánăcácăm cănĕngăl ngăt ngă

ng.ăDoăđóăn i dung t ng th c a Lu n vĕnăđ cătrìnhăbƠyănh ăsau:

Nh m có m t cái nhìn t ng quan cho ng iăđ c v n i dung c a Lu n vĕnă

Ch ngă1ăs gi i thi u t ng quan v lĩnhăv c nghiên c u

V i m căđíchănh n d ng các lo iăquáăđi n áp xuất hi n trong h th ngăđi n,

ng i th c hi năđƣăti n hành nghiên c u, kh o sát m t s d ngăquáăđi n áp tiêu bi u,

th ng xuất hi n trong h th ngăđi năđ ti n hành nghiên c u.ăCh ngă2 c a Lu n vĕnăs trình bày t ng quan v các hi năt ngăquáăđi n áp trong h th ngăđi n

Các k t qu nghiên c uătr căđơyăchoăthấy vi cădùngăWaveletăđ phân tích tín hi u s cho ta nhi uăthôngătinăđ nhăl ngăh năsoăv i dùng Fourier Ch ngă3 c a

Lu n vĕnăs trình v c ăs lý thuy t c a phép bi năđ i Fourier và phép bi năđ i Wavelet

ĐơyălƠăm tăđ tài kh o sát nh n d ngătrênămôăhìnhănênăCh ngă4 s gi i thi u v các công c mô ph ng và th c hi n mô ph ng các d ngăquáăđi n áp d a trên phần m m Matlab 12.0 và ngôn ng tính toán Matlab

Ch ngă5 lƠăCh ngătr ng tâm c a Lu năVĕn,ăng i th c hi n s dùng k thu t Wavelet r i r c đ phân tích tín hi u, dùng Wavelet v i h Daubechiesă4ăđ tách thành phần nhi u c a tín hi u và nh n d ngăquáăđi n áp b ng k thu t wavelet

Ch ngă6 s đ aăraăcácăk t lu n và công vi c th c hi n ti p theo và cu i cùng là phần mã ngu n c aăch ngătrìnhăđ c s d ng trong Lu n vĕnăs đ c gi i thi u trong phần ph l c

Cácăcôngătrìnhăđƣănghiênăc uătr c đơy

PGS.TS H VĕnăNh tăCh ng,ăPh măĐìnhăAnhăKhôi,ăLu năvĕnăTh c s ng

d ng k thu t wavelet nh n d ngăquáăđi n áp trong h th ngăđi n

Trang 20

Nguy n H uăPhúc,ăTr ngăĐìnhăNh n,ăK thu t phân tích wavelet k t h p

v iăfuzzyălogicăđ nh n d ng nhi u trong h th ngăđi n, t p chí phát tri n KH&CN,

v i phép bi năđ i Fourier.ăTìmăđ c các m cănĕngăl ng c a các quáăđi n áp đi n hìnhătrênăđ ng dây truy n t i ậ phân ph iăđi nănĕngănh :ăquáăđi n áp khí quy n, quáăđi n áp n i b ,ăquáăđi n áp c ngăh ng đ i v i ngu n m t chi u và xoay chi u

Từ đóăgiúpătaăphân lo i chính xác các d ngăquáăđi n áp x y ra trên h th ngđ tìm cách kh c ph c b ng cách l p các thi t b l c nhi u, các thi t b ch ngăquáăđi n áp phù h păđ đ m b o năđ nh chấtăl ngăđi nănĕngăcung cấp cho khách hàng

SauăkhiăhoƠnăthƠnh,ăđ tài này có th đ aăvƠoăph c v cho vi c gi ng d y t i cácătr ng k thu t

1.2.2 Gi i h n

Đ tài ch t p trung nghiên c u: các m cănĕngăl ngăkhiăquáăđi n áp

Mô ph ng m t s d ngăquáăđi n áp tiêu bi u b ng các phần t R, L, C

S d ng bi năđ i Waveletr i r c đ phân tích các m cănĕngăl ng c a các

d ngăquáăđi n áp tiêu bi u

Trang 21

1.3ăPh ngăphápănghiênăc u

1.3.1 Ph m vi nghiên c u

Nghiên c u các d ngăquáăđi n áp tiêu bi uăth ng x y ra trên h th ngăđi n

nh :ăđóngăt đ i v i ngu n 1 chi u, ngu n xoay chi u, thayăđ i các phần t đặc

tr ngătrênăs ăđ mô ph ng R, L, C nghiên c uăquáăđi n áp khí quy nătrênăđ ng dây 110kV

Thu th p và tham kh o các tài li uăliênăquanătrongăvƠăngoƠiăn c

Kh o sát và tham kh oăcácăđ tƠiătr călƠmăc s th c hi năchoăđ tài

Tham kh o các trang web và bài báo nghiên c uătrongăvƠăngoƠiăn c

S d ng phần m m Matlab đ làm công c th c hi n các k t qu mô ph ng

c a lu năvĕnă

1.4ăĐi m m i của lu năvĕn

Mô ph ngăđ c các d ngăquáăđi n áp tiêu trên phần m m Matlab v i ngu n

m t chi u, xoay chi u,ăquáăđi n áp c ngăh ng

L păđ căch ngătrìnhătính các m cănĕngăl ng c a tín hi uăkhiăđ c mô

ph ng trong Matlab

Trang 22

Phân tích m că nĕngă l ng c a các lo iă quáă đi n áp tiêu bi u Nh n d ng chính xác, d dàng các d ngă quáă đi n áp trên h th ngă đi n khi mô ph ng b ng

phần m m Matlab

Ch ngă2

QUÁăĐI N ÁP TRONG H TH NGăĐI N

ó th nói, s hình thành và phát tri n c a các d ngăsóngăquáăđi n áp trong

h th ngăđi năđóngăm t vai trò quan tr ngăđ n quá trình v n hành c a t ng

th h th ng.ăChúngăđ c coi là các tác nhân không mong mu n, gây nh

h ngăđ n tình tr ng làm vi c c a h th ngăđi n Và n uănh ăđ ng gócăđ nhà k thu t, công vi c tìm hi uăđ c nh ngăđặcăđi m c aăchúngăđ từ đóăđ aăraănh ng

ph ngăán kh c ph c s là công vi c quan tr ng nhất, b i k t qu c a công vi căđóă

s góp phần làm gi măđiăđángăk tầm nhăh ng c aăquáăđi năáp.ăĐ aăđ n tình

tr ng v n hành an toàn cho h th ng

c

Trang 23

2.1 T ng quan v quáăđi n áp

Khi kh o sát v quáăđi n áp trong h th ngăđi n,ăng iătaăth ng quan tâm

đ n vi c nghiên c u v biênăđ , hình d ng, kho ng th i gian t n t i và tần s xuất

hi n c a chúng Ngoài ra vi c nghiên c u không ch th c hi n t iăđi m xuất hi n quáăđi năáp,ămƠăcònăđ c ti n hành d c theo h th ng truy n t iăn iăcóăsóngăquáă

đi n áp lan truy n

Hi năt ngăquáăđi n áp có nhăh ng rất l năđ n chấtăl ngăđi nănĕng,ăđ n

vấnăđ b o v đ ng dây truy n t i và các thi t b đi n.ăDoăđó,ăcần ph i th c hi n quá trình nghiên c u, phân lo i các d ngăquáăđi n áp, tìm hi uăcácăđặcăđi m, tính

chất, tác h i và nh ng nguyên nhân chính gây nên các hi năt ng này

2.2 Phân lo i

Đi năápăđặtălênăcáchăđi n c a h th ng truy n t i có ngu n g c hình thành rất đaăd ng Trong v n hành thông th ng, giá tr c aăđi n áp xoay chi u tần s công nghi p s không nhăh ngăđ n m căcáchăđi n c a các phần t trong h th ngăđi n Tuy nhiên, chính các giá tr c aăđi n áp v n hành này s quy tăđ nh m căđi u ki n đầuăđ i v iăsóngăquáăđi n áp phát sinh trong h th ng Các d ngăquáăđi n áp xuất

hi n trong h th ng t ng quát có th đ c chia làm 2 lo i chính

Trang 24

1.ă Quáă đi n áp khí quy n:ă đ c hình thành b i các nhi u lo i bên ngoài Trongăđó,ăphóngăđi n sét là thành phần ch y u gây nên

2.ăQuáăđi n áp n i b : xuất hi n do vi căthayăđ iăđi u ki n v n hành c a h

gi a hai y u t kinh t và k thu t b iăđơyăth ngălƠăph ngăánăt iă uătrongăth c t Doăđó,ăđi n áp v n hành h th ng thi t k thayăđ i từ giá tr đi năápăđóngăc t cho

đ năđi n áp sét, ch y u cho cấpăđi n áp 500kV Trong kho ng từ 300ăkVăđ n 765

kV, cần ph i tính toán c quáăđi năápăsétăvƠăquáăđi năápăđóngăc t.ăĐ i v i cấpăđi n

áp l năh nă700ăkV, tính toán thi t k cáchăđi n ch cần th a mãn giá tr đi n áp đóngăc t

2.3ăQuáăđi n áp khí quy n:

 Quáăđi n áp (over voltage) là thành phầnăđi n áp có th i gian rất ng n (10-6

s) vƠăbiênăđ l n

 Ngu n g că(origin)ădoăphóngăđi n sét

 Các d ng (classification) g m:ăphóngăđi năbênătrongăđámămơy,ăphóngăđi n

gi a cácăđámămơy,ăphóngăđi n gi aăđámămơyăv iăđất

Trang 25

Hình 2.1 S phóngăđi n sét

Sét th c chất là m t d ngă phóngă đi n tia l a trong không khí v i kho ng cách rất l n Chi u dài trung bình c a khe sét kho ng 3ậ5km, phần l n chi uădƠiăđóăphát tri nătrongăcácăđámămơyădông.ăQuáătrìnhăphóngăđi n c aăsétăt ngăt nh ăquáătrìnhăphóngăđi n tia l a trongăđi nătr ngăkhôngăđ ng nhất v i kho ng cách phóng

đi n l n

Th c t , s hìnhăthƠnhăcácăc nădôngăluônăluônăg n li n v i s xuất hi n c a

nh ng lu ng không khí nóng ẩm kh ng l từ mặtăđất b c lên Các lu ng không khí nƠyăđ c t o thành hoặc do s đ t nóng mặtăđất b i ánh n ng mặt tr i hoặc do s

gặp nhau c a các lu ng không khí nóng ẩm v i không khí l nh,ăsauăđóălu ng không khí nóng ẩm s b đẩyălênătrên.ăĐ i v iăcácăvùngăđ i núi cao, các lu ng không khí nóng ẩmătr nătheoăs nănúiălênăcaoăvƠăđ c g i là dôngăđ aăhình.ăSauăkhiăđƣăđ t

đ c m tăđ cao nhấtăđ nh (kho ng vài km tr lên), vùng không khí nóng ẩmănƠyăđiăvào vùng nhi tăđ âm, b l nhăđi,ăh iăn căng ngăt l i thành nh ng gi tăn c li ti

Trang 26

hoặc thành các tinh th bĕng.ăChúngăt oăthƠnhăđámămơyădông,ăcònăđ c g i là mây tíchăvũă(cumulonimbus)

Hình 2.2 S phân b đi nătíchătrongăđámămơyădông Đƣătừ lơu,ăconăng iăđƣăbi t khẳngăđ nh r ng ngu n t oăraăđi nătr ng gi a các mây giông và mặtăđất chính là nh ngăđi nătíchăđ c tích t trên các h tăn c li

ti và các tinh th bĕngăc aăcácăđámămơyădôngăđó.ăCácăgi tăn c l n, do tr ngăl ng

c aănóănênăđƣăr iăxu ng gặp các ion t do (gần mặtăđất có kho ngă600ăđôiăionătrongă

1 cm3 không khí và càng lên cao thì m tă đ ion càng cao) bay ch mă h nă trongăkhông khí, hấp th các ion âm b ngăđầuăd ngăc a nó phíaătr căvƠăđẩy các ion

d ngăt do ra xa K t qu là gi tăn cămangăđi n tích âm s thừa

Trang 27

Hình 2.3S hấp th ion b i các gi tăn căđƣăb phân c c

Các gi tăn căbéăđƣăphơnăc c, thì b các lu ngăkhôngăkhíăđẩy lên phía trên

hấp th cácăionăd ngăb ngăđầu âm c aămình,ăđẩy ion âm t doăraăxaăvƠădoăđóăgi t

n cămangăđi n tích âm s thừa.ăNh ăv y v i gi thuy t này, thì phầnăd i c a các đámămơyădôngăs mangăđi n tích âm là phù h p v i th c t vì phần l n các phóng

đi n sét xu ngăđất (80-90%) có c c tính âm V i thuy t này v năch aăgi i thích m t cách tri tăđ v ngu n g căđi n tích c aăcácăđámămơyădôngăvƠăs phân li c a chúng, khi năng iătaănghĩăr ng trong th c t có th có nhi uănguyênănhơnăđ ng th i tác

đ ng và rất ph c t p.ăNh ngăcóăđi u ch c ch n là trong su tăc nădông,ăcácăđi n tích

d ngăvƠăđi n tích âm b các lu ng không khí mãnh li t tách r i nhau, g n li n v i

s phân b các tinh th bĕngătuy t trên tầnăđ nh và các gi tăn căm aă tầngăđáyă

c aăđámămơyădông.ăS tách r i c aăđi n tích này tùy thu căvƠoăđ cao c aăđámămơy,ă

n m trong kho ng t 200-10.000 m, v i tâm c aă chúngă cáchă nhauă c từ 5.000m,ăl ngăđi nătíchătrongăcácăđámămơyăthamăgiaăvƠoăc năsétăvƠoăkho ng 1-100C và có th caoăh n.ăĐi n th c aăcácăđámămây dông vào kho ng 107-108 V, nĕngăl ng t a ra b i m tăc năsétăkho ng 250kWh

Trang 28

300-Hình 2.4 Đi nătíchătrongăđámămơy

K t qu quan sát cho thấy phầnăd i c aăcácăđámămơyădôngăch y u ch a

đi nătíchăơm,ădoăđóăc m ng trên mặtăđất nh ngăđi nătíchăd ngăt ngă ng và t o nên m t t đi n không khí kh ng l ă C ngăđ đi nătr ngătrungăbìnhăn iăđ ng

nhấtăth ngăítăkhiăquáă1kV/cm,ănh ngăcáăbi tăn iăm tăđ đi n tích cao, hoặcăn iăcóă

v t d năđi n t t nhô lên cao trên mặtăđất thì đi nătr ng c c b có th caoăh nănhi u

và có th đ tăđ năng ỡng ion hóa không khí ( mặtăđất tr s này 25-30kV/cm và càng lên cao càng gi m, đ cao m t vài km gi m còn kho ng 10kV/cm) s gây ion hóa không khí t o thành dòng plasma, m đầuăchoăquáătrìnhăphóngăđi n sét phát tri n gi aăđámămơyădôngăvƠăđất

2.3.3 Quáătrìnhăphóngăđi n của sét:

Khi các l pănƠyăđ cătíchăđi n (kho ng 80% s tr ng h păphóngăđi n sét

xu ngăđất c aămơyăcóăđi n tích âm) t i m căđ có th t oănênăc ngăđ tr ng l n

s hình thành nên dòng phát tri n v phía mặtăđất.ăGiaiăđo nănƠyăđ c g i là giai

đo năphóngătiaătiênăđ oăvƠădòngănƠyăđ c g iălƠădòngătiênăđ o T căđ di chuy n trung bình c aătiaătiênăđ o c a s lầnăphóngăđi năđầu tiên kho ng 1,5x107 cm/s Các

lần sau m nhăh năvƠăđ t t i 2x108 cm/s (trong m tăđ tăsétăđánhăcóăth có nhi u lần phóngăđi n k ti p nhau, trung bình là ba lần,ăđi uănƠyăđ c gi i thích b i trong cùng m t l pămơyăđi n có th hình thành nhi u trung tâmăđi n tích, chúng s lầnăl t

Trang 29

phóngăđi n xu ngăđất)

2.3.4 Cácăgiaiăđo năphóngăđi n của sét:

a Giaiăđo n 1:

Đầu tiên xuất phát từ đámămơyăm t dãy sáng m kéo dài từngăđ tăgiánăđo n

v phía mặtăđất v i t căđ trung bình vào kho ng từ 105ậ 107 m/s.ăĐơyălƠăgiaiăđo n phóngăđi nătiênăđ o từngăđ tăvƠăđ c g iălƠătiênăđ o b c.ăKênhătiênăđ o là m t dòng plasma v i m tăđ đi n tích không cao l m, kho ng 1013-1014 ion/m3.ăĐầu tia n i v i

m tătrongăcácătrungătơmăđi n tích c a l pămơyăđi n nên m t phầnăđi n tích c a trung tơmănƠyăđiăvƠoătrongătiaătiênăđ o và phân b xemănh ăgầnăđ u d c theo chi u dài c a tia.ăD i tác d ng c aăđi nătr ng c aătiaătiênăđ o, s có s t p trung c aăđi n tích trái dấu trên mặtăđất N uăvùngăđấtăcóăđi n d năđ ng nhấtăthìăđ aăđi m này n m ngay phíaăd iătiaătiênăđ o.ăTr ng h p mặtăđất có nhi uăn iăđi n d n khác nhau thì

đi nătíchătrongăđất s t p trung v nh ngăn iăcóăđi n d năcaoănh :ăcácăaoăh , sông,

su iă…

Hình 2.5S hình thành nh ng dãy sáng m c a sét

Quáătrìnhăphóngăđi n s phát tri n d cătheoăđ ng s c n i li n gi a các tia tiênăđ o v iăn iăt pătrungăđi n tích trên mặtăđất vì đóăc ngăđ đi nătr ng có tr

Trang 30

s l n nhấtăvƠănh ăv yălƠăđ aăđi măsétăđánhătrênămặtăđấtăăđƣăđ căđ nh sẵn Tính

ch c l c c aăphóngăđi năđƣăđ c ng d ng trong vi c b o v ch ngăsétăđánhăthẳng cho các công trình: c tăthuălôiăcóăđ cao l n và tr s đi n tr n iăđất bé s thu hút cácă phóngă đi n sét v phíaă mình,ădoăđóăt o nên khu v c an toàn xung quanh nó

nh ngăng c l i xác xuấtăsétăđánhăxu ng t i v tríăđóăs tĕngălênăsoăv i nh ng v trí khác

Trongă giaiă đo nă đầu,ă h ng phát tri n c aă cácă tiaă tiênă đ o là ng u nhiên

nh ngăchúngătuơnăth theo nguyên t c là phát tri nătheoăh ngăcóăc ngăđ đi n

tr ng cao nhất.ăKhiăkênhătiênăđ oăđ tăđ n m t m tăđ nhấtăđ nh, g iălƠăđ caoăđ nh

h ng,ăthìăh ng phát tri n c aăcácătiaătiênăđ o s ch u nhăh ng c a các v t bên

d i mặtăđất,ăn iăcóăs t pătrungăđi n tích c m ngăcao.ăDoăđóăv tríăđ b c a dòng sét có tính ch n l c các v trí t pătrungăđi n tích trái dấu v i m tăđ cao, c ngăđ

đi nătr ng c c b trong không khí t iăđóăcao,ălƠmăxuất hi n s ion hóa không khí

t oănênădòngătiênăđ o phát tri n từ bênăd iăh ngălênăđámămơy,ăchi u dài c a kênh tiênăđ oăng c này có th lênăđ năvƠiătrĕmămét.ăĐơyăchínhălƠăquáătrìnhăphóngăđi n đónăsét,ăt oăđi u ki năđ nhăh ng dòng sét vào v tríăđó

b Giaiăđo n 2:

Giaiăđo n phóngăđi năchínhăhayăphóngăđi năng c

Khiă kênhă tiênă đ o xuất phát từ đámă mơyă ti p c n mặtă đấtă hayă kênhă tiênă đ o

ng c,ăc ngăđ đi nătr ng trong kho ngăcáchăkhíătĕngăcaoăgơyăionăhóaămƣnhăli t không khí d năđ n s hình thành dòng plasma m i, có m tăđ đi nătíchătĕngăcaoăh nănhi u so v iăbanăđầu 106-1019 ion/m3.ăCácăđi nătíchăd i mặtăđất tràn lên trung hòa

v iăcácăđi nătíchătrongăkênhătiênăđ o từ đámămơy,ăcácăđi n tích c m ng này ti p t c điătheoăđ ngăphóngăđi n c aătiaătiênăđ oăbanăđầu và ti p t căh ngălênăđámămơyăhìnhăthƠnhănênăkênhăphóngăđi n chính

Trang 31

Hình 2.6 S hìnhăthƠnhăphóngăđi năng c

M tăđ đi nătíchătrongăkênhăphóngăđi n chính rấtăcao,ălƠmăđ t nóng mãnh li t kênhăphóngăđi n này nhi tăđ có th lênăđ n 20.000 o

C - 30.000 oC (gấp 3 lần nhi t

đ mặt tr i), chính vì v yăkênhăphóngăđi n chính sáng chói chang mà ta thấyăd i

d ng tia ch p V iăl ng nhi t kh ng l này l p không khí xung quanh kênh phóng

đi n chính b đ t nóng, giãn n đ t ng t t o ra nh ngăđ t sóng âm mãnh li t mà ta

g i là sấm

Khi kênhăphóngăđi năchínhălênăđ năđámămơy,ădòngăsétăcóăgiáătr l n nhất.ăĐơyăchính là dòng ng n m ch kho ng cách khí gi aămơyăvƠăđất, có giá tr từ 1KAăđ n hƠngătrĕmăKA

c Giaiăđo n 3:

Giaiăđo n k t thúc

Khiăkênhăphóngăđi năchínhălênăđ năđámămơy,ăcácăđi n tích c m ng từ mặtăđất lên theo tràn vào và trung hòa v iăcácăđi n tích trái dấuătrênăđámămơy,ăcácăđi n tích

Trang 32

(âm) còn thừaătrênăđámămơyăs theoăkênhăphóngăđi n ch y xu ng mặtăđất Dòng sét

có giá tr gi m dần và k tăthúcăquáătrìnhăphóngăđi n do sét

Hình 2.7 K tăthúcăquáătrìnhăphóngăđi n sét

2.3.5 Các tham s ch ủ y u củaăsétăvƠăc ngăđ ho tăđ ng của sét:

Dòng sét có d ng m t sóng xung, trung bình trong kho ng vài micro giây, dòng

đi nătĕngă nhanhăđ n tr s c că đ i t o nên phầnă đầuă sóngăvƠă sauăđóă gi m xu ng

chầm ch m trong kho ng 20-100� , t o nên phầnăđuôiăsóng.ăS lan truy năsóngăđi n

từ t o nên b iădòngăđi năsétăgơyănênăquáăđi n áp trong h th ngăđi n,ădoăđóăcần ph i

bi t nh ng tham s ch y u c a nó

Ismax:ăBiênăđ dòngăđi n sét

� :ăĐ d căđầuăsóngădòngăđi n sét hoặc th iăgianăđầu sóng v i xác xuất xuất

Trang 33

dông sét trung bình hoặc t ng s gi có dông sét trung bình trong m tănĕmă mỗi khu v c lãnh th và m tăđ trung bình c a sét trong khu v căđó,ăt c là s lần sét đánhăvƠoăm tăđ năv di n tích mặtăđất (1km2) trong m tăngƠyăsét.ăĐ i v i nhi u

n c phát tri năđƣăxơyăd ngăđ c b năđ phân vùng ho tăđ ng c a sét

2.4ăQuáăđi n áp n i b

2.4.1ăQuáăđi năápăđóngăc t

Đ i v i các h th ng cao áp và c c cao áp, sóng quáăđi năápăđóngăc t là nhân

t ch y uăđ c xem xét trong quá trình thi t k h th ngăcáchăđi n.ăTrongăkhiăđó,ăquáăđi n áp khí quy n ch là nhân t th y u.ăĐóălƠăvìăhaiănguyênănhơnăc ăb n sau:

1 Quá trình áp xuất hi nă trênă đ ngă dơyă doă phóngă đi nă sétă th ng ph thu căkhôngăđángăk vƠoăđi n áp làm vi căbìnhăth ng c a h th ng H

qu lƠ,ăbiênăđ c a chúng s cân x ng v i s gi m tr đ nh c aăđi n áp h

th ngăkhiăđi n áp h th ngătĕng

2 Cáchăđi n ngoài c a h th ngăđi năcóăc ngăđ đánhăth ng thấp nhất khi sóngăquáăđi n áp có th i gian t n t i trong kho ng từ 50ăđ n 500 µs cũngăchính là th i gian t n t i c a lo iăsóngăquáăđi năápăđóngăc t

Theo khuy n cáo c a hi p h i k thu tă đi n qu c t (International Electrotechnical Commission ậ IEC), tất c các thi t b đ c thi t k cho v n hành

cấpăđi n áp trên 300 kV nên cầnăđ c th nghi m b ngăxungăthaoătácă(đóngăc t)

2.4.2 Nguyên nhân

Nguyên nhân tr c ti pălƠmăphátăsinhăquáăđi n áp n i b có th là nh ng thao tácăđóngăc t các phần t c a h th ng trong ch đ làm vi căbìnhăth ngă(nh ăđóngă

c t m tă đ ng dây không t i, c t m t máy bi n áp không t i, c t ngu n ra kh i

đ ngă dơy,ă đóngă c t thi t b ),ă nh ngă cũngă cóă th là do b n thân c a nh ng tình

tr ng s c khác nhau trong h th ngăđi nănh :ăch măđất, ng n m ch,ăđ tădơyă…

Trang 34

 Quá đi n áp khi c t nh ngădòngăđi năđi n c măbé,ăđặt bi t khi c t máy

bi n áp không t i,ăđ ngăc ăkhôngăđ ng b và máy bù

Gây nên b i nh ngădaoăđ ng c ngăh ng trong h th ng bao g m

 Quáăđi n áp c ngăh ng tần s làm vi c (c ngăh ngăđi u hòa)

 Quáăđi n áp c ngăh ng tần s cao

 Quáăđi n áp c ngăh ng tần s thấpăh nătần s ngu n

2.4.4Các tham s c ủaăquáăđi n áp n i b

 Tr s c căđ i,ăđ căđặcătr ngăb i b i s c aăbiênăđ đi năápăphaăđ nh m c

 Th i gian duy trì c aăquáăđi năápăthayăđ i trong m t ph m vi r ng từ vài trĕmămicro giây (quáăđi n áp thao tác) đ năhƠngătrĕm,ăth m chí hàng ngàn phútă(quáăđi n áp c ngăh ng)

 Tính lặp l i và m că đ lan truy n: c c b trong phần t s c hay lan truy n trong toàn b h th ng

Trang 35

Quáăđi n áp n i b có th duyătrìăt ngăđ iălơuănênăđ i v iăcáchăđi n c a trang thi t b đi nănóăcũngănguyăhi m không thua kém gì so v iăcácăxungăquáăđi n

áp khí quy n trong th i gian rất ng n,ă đặc bi tă lƠă đ i v iă cáchă đi n c a các h

th ng siêu cao áp (330-750kV) mà đóăm căcáchăđi n ch vào kho ng (2ậ2.5)Up Quáăđi n áp n i b là nh ng s ki n mà s xuất hi n và di n bi n c a nó ch u s chi ph i c a nhi u y u t ng u nhiên nên các thông s c a nó mang tính chất th ng kê.ăPh ngăth c làm vi c c aăđi m trung tính c a h th ng nhăh ngăđ n tr s

c aăquáăđi n áp n i b

Trongăl iăđi năcóătrungătínhăcáchăđi n, ch măđất 1 pha trong phần l n các

tr ng h p không phá ho i s làm vi c c a h th ng,ănh ngăđi n áp c a 2 pha không ch măđấtătĕngălênăđi n áp dơyăgơyănênăquáăđi n áp n i b ăDoăđó,ăh s b i caoăh năsoăv iătr ng h păl iăcóătr ng h p trung tính tr c ti p n iăđất

Quáăđi n áp n i b cóăýănghĩaăquanătr ng trong vi c l a ch n m căcáchăđi n

c aăđ ng dây, c a các thi t b trong tr m phân ph i và trong s ph i h p cách

đi n v iăđặc tính c a ch ng sét van b o v

Trang 36

=� − ��1 uc = uxl + u td = � - � − ��1 = � (1- − ��1 )(2.2)Ph ngătrình (2.3) lƠăđi năápăquáăđ trên t v i m ch RC Áp d ng cho U=1V, R=0,68, C

= 10.96µF V yăph ngătrìnhăđi n áp trên t đi n:

Trang 39

2.4.5.2 Ngu n xoay chi u

Trang 40

Đi năápătrênăcu năc m:

Định dạng
Số trang	208
Dung lượng	4,46 MB