- Biến đổi điện áp ngắn hạn. - Biến đổi điện áp dài hạn. - Mất cân bằng điện áp. - Biến dạng sóng điện áp. - Dao động điện áp. - Hiện tượng chớp nháy điện áp. - Định nghĩa hiện tượng chớp nháy điện áp. - Các ảnh hưởng của chớp nháy điện áp. - 20 Chương 2 Đo lường hiện tượng chớp nháy điện áp. - Các nghiên cứu về hiện tượng chớp nháy điện áp. - Đo lường hiện tượng chớp nháy điện áp theo tiêu chuẩn IEC. - Các khối chức năng của thiết bị đo lường chớp nháy điện áp. - Khối 1: Biến đổi điện áp ( input voltage adaptation. - Khối 2: Tách thành phần dao động điện áp ( spuaring multiplier . - 35 Chương 3 Xây dựng khối giám sát hiện tượng chớp nháy điện áp dựa trên nền tảng phần mềm Labview. - Xây dựng khối giám sát hiện tượng chớp nháy điện áp bằng Labview. - Phương thức đánh giá khối đo nhấp nháy điện áp đã xây dựng. - Mô phỏng với biên dạng dao động điện áp theo hình sin. - Mô phỏng với biên dạng dao động điện áp theo dạng xung vuông . - Tác giả luận văn Nguyễn Việt Cường 5 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.1 Phân loại các hiện tượng liên quan đến chất lượng điện áp. - 10 Bảng 1.1.2 Giới hạn độ biến dạng sóng hài điện áp. - 23 Bảng 2.4.1 Qui định về tần số và mức độ dao động điện áp chu kỳ hình sin gây ra giá trị Pinst,max=1. - 34 Bảng 4.1.1 Đáp ứng của thiết bị đo nhấp nháy điện áp với biên dạng dao động điện áp hình sin (áp dụng với hệ 230V/50Hz). - 51 Bảng 4.1.2 Đáp ứng của thiết bị đo nhấp nháy điện áp với biên dạng dao động điện áp xung vuông (áp dụng với hệ 230V/50Hz). - 56 6 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1.1 Dao động điện áp và hiện tượng nhấp nháy do cường độ sáng thay đổi. - 25 Hình 2.3.1 Đường cong nhấp nháy điện áp theo tiêu chuẩn IEEE 141 và 519. - 27 Hình 2.4.1 Các khâu của thiết bị đo lường hiện tượng nhấp nháy điện áp theo tiêu chuẩn IEC. - 28 Hình 2.4.2 Phương thức tính toán mức độ nhấp nháy điện áp ngắn hạn Pst. - 36 Hình 2.4.3 Ví dụ về giá trị nhấp nháy điện áp ngắn hạn đo tại thanh góp cấp điện cho lò hồ quang. - 38 Hình 3.2.1 Sơ đồ khối của khối đo lường nhấp nháy điện áp. - 41 Hình 3.2.2 Giao diện khối đo lường nhấp nháy điện áp trên máy tính. - 42 Hình 4.2.1 Giao diện của khối tạo dao động điện áp. - 53 Hình 4.2.2 Dạng sóng điện áp phát ra và kết quả đo Pinst tương ứng. - Luận văn lựa chọn việc nghiên cứu xây dựng khối đo lường giám sát hiện tượng nhấp nháy điện áp dựa trên nền máy tính cá nhân. - Lịch sử nghiên cứu Hiện tượng nhấp nháy điện áp đã được thế giới nghiên cứu từ khá lâu (từ những năm đầu thế kỷ 20) và các tổ chức như IEEE và IEC đã đặt ra các tiêu chuẩn để đo lường đánh giá hiện tượng này. - Nội dung luận văn tập trung nghiên cứu về hiện tượng nhấp nháy điện áp (flicker) cùng với các nguyên nhân và ảnh hưởng của hiện tượng này. - Phân tích nguyên nhân, ảnh hưởng của hiện tượng nhấp nháy điện áp tới hệ thống điện cũng như thiết bị điện. - Chương 2: Đo lường hiện tượng chớp nháy điện áp ( flicker measurement) Đề cập tới các nghiên cứu về hiện tượng nhấp nháy điện áp, kèm theo là tiêu chuẩn IEC qui định về đo lường, đánh giá hiện tượng này. - Chương này cũng đi phân tích chi tiết về các khối cần xây dựng khi thực hiện việc đo lường nhấp nháy điện áp. - Sơ đồ chi tiết của khối giám sát hiện tượng nhấp nháy điện áp thực hiện bằng phần mềm Labview cũng sẽ được phân tích cụ thể trong chương này. - Các đóng góp mới của tác giả Tác giả đã đi sâu nghiên cứu và làm rõ vai trò chức năng của từng khâu trong toàn bộ qui trình đo lường hiện tượng nhấp nháy điện áp theo tiêu chuẩn IEC. - Thêm vào tác giả đã xây dựng được khối đo lường hiện tượng nhấp nháy điện áp dựa 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. - Các hiện tượng nêu trên xảy ra trong thời gian ngắn nên rất khó xác định để đánh giá chất lượng điện áp. - Biến đổi dài bao gồm quá điện áp, kém điện áp và gián đoạn điện áp. - Biến dạng sóng điện áp Có 5 loại biến dạng sóng: 1. - Biến dạng do thành phần một chiều (dc offset) trong điện áp hoặc dòng điện xoay chiều. - để đánh giá mức độ biến dạng sóng hài: Tổng biến dạng sóng hài theo điện áp. - Những thiết bị dùng điện có sự biến đổi liên tục và nhanh chóng về dòng điện có thể gây nên biến đổi điện áp được gọi là sự nhấp nháy. - Hiện tượng chớp nháy điện áp 1.1.2.1. - Định nghĩa hiện tượng chớp nháy điện áp Dao động điện áp là những biến đổi có tính hệ thống của biên độ dạng sóng điện áp. - Hiện tượng này gây ra nhấp nháy về ánh sáng 16 phát ra của các đèn chiếu sáng và được gọi chung là hiện tượng nhấp nháy điện áp. - Hiện tượng nhấp nháy điện áp có thể gây ra khó chịu cho người đang làm việc hay không tùy thuộc rất nhiều vào biên độ dao động điện áp cũng như tần số biến đổi của điện áp này. - Dao động điện áp và nhấp nháy điện áp là hai thuật ngữ khác biệt về mặt kỹ thuật, nhưng thường có sự nhầm lẫn khi dùng hai thuật ngữ này. - Tuy nhiên, dao động điện áp và hiện tượng nhấp nháy có liên quan mật thiết với nhau. - Có thể coi nhấp nháy điện áp là hệ quả của dao động điện áp với một tần số thích hợp vì dao động điện áp làm cường độ chiếu sáng thay đổi (Hình 1.1.1). - Nguyên nhân Nguyên nhân của hiện tượng nhấp nháy điện áp bắt nguồn từ quá trình dao động điện áp. - Chỉ số đánh giá độ nhấp nháy điện áp được chia ra các cấp (ký hiệu bằng chữ P – Perceptibility Index. - Kiểm tra chất lượng điện áp & dòng điện (xác định hệ số quá tải cho phép. - Mục tiêu nghiên cứu của luận văn Mục tiêu của luận văn là xây dựng được khối giám sát chất lượng điện áp, cụ thể là hiện tượng nhấp nháy điện áp (Flicker) dựa trên phần mềm Labview. - Khối giám sát hiện tượng nhấp nháy điện áp sẽ cho phép biến máy tính trở thành thiết bị đo lường các hiện tượng chất lượng điện năng (kết hợp bộ chuyển đổi A/D và các cảm biến dòng, áp) tương tự như các thiết bị chuyên dụng. - Lý do lựa chọn xây dựng thiết bị giám sát hiện tượng nhấp nháy điện áp trên nền tảng máy tính cá nhân là do thiết bị sẽ có nhiều ưu điểm hơn trên quan điểm của người sử dụng, khả năng tùy biến tốt. - Tiêu chuẩn IEC qui định về phương pháp đo hiện tượng nhấp nháy điện áp sẽ được phân tích cụ thể làm tiền đề cho việc phát triển ứng dụng ở chương tiếp theo. - Các nghiên cứu về hiện tượng chớp nháy điện áp Dao động điện áp là những biến đổi có tính hệ thống của biên độ dạng sóng điện áp với tần số nhỏ hơn tần số công nghiệp 50Hz. - Nếu những dao động điện áp này diễn ra với tần số trong dải từ 0,005Hz ÷ 35Hz sẽ dẫn tới nhấp nháy của ánh sáng mà mắt người có thể cảm nhận được (4). - Hiện tượng dao động độ sáng của đèn mà mắt người có thể cảm nhận gọi là hiện tượng nhấp nháy điện áp. - Nhấp nháy điện áp có thể chia ra loại có chu kỳ hoặc không chu kỳ tùy theo loại dao động điện áp. - Ví dụ của nhấp nháy điện áp chu kỳ thể hiện trên Hình 2.1.1. - Mức độ dao động điện áp xét trong hiện tượng nhấp nháy điện áp thường được thể hiện bằng phần trăm. - theo điện áp định mức. - Các nghiên cứu ban đầu đã cố gắng lập ra một giới hạn gọi là đường cong nhấp nháy điện áp (theo tiêu chuẩn IEEE). - Các biến đổi biên dạng điện áp chậm hơn (ví dụ theo hình sin) ít gây ra các phản ứng về nhấp nháy điện áp hơn. - Trong thực tế biến đổi biên dạng điện áp có thể là bất kỳ dạng nào và với bất kỳ tần số nào. - Theo phương pháp này thì hiện tượng nhấp nháy điện áp được đánh giá dựa theo theo giá trị hiệu dụng của điện áp, chế độ vận hành của tải và đường cong nhấp nháy điện áp được xây dựng sẵn. - Tiêu chuẩn IEEE 141-1993 và IEEE 519-1992 đưa ra các đường cong để người sử dụng có thể căn cứ vào đó đánh giá mức độ trầm trọng của hiện tượng nhấp nháy điện áp. - Chi tiết của đường cong nhấp nháy điện áp được thể hiện trong Hình 2.2.1. - 27 Căn cứ theo đường cong này có thể thấy rằng khi độ lệch điện áp (giá trị hiệu dụng) vượt tới mức 9V (tương đương với tỷ số ∆V/V=±8% với lưới điện 120V của Mỹ) thì ngăn lộ cấp điện sẽ chịu hiện tượng nhấp nháy điện áp. - Ở đây khi mức lệch điện áp lớn hơn 7V thì hiện tượng nhấp nháy điện áp hầu như không còn phụ thuộc vào tần số nữa, người sử dụng chắc chắn cảm nhận được hiện tượng này.. - Giới thiệu chung về tiêu chuẩn IEC61000-4-15 Có thể thấy rằng việc đánh giá, đo lường hiện tượng nhấp nháy điện áp là rất phức tạp do nó phụ thuộc cả vào khả năng cảm nhận của mắt người và bộ não. - Tiêu chuẩn IEC đưa ra mô hình của thiết bị đo hiện tượng nhấp nháy điện áp dựa theo cả mức độ thay đồi điện áp, tần suất lặp lại của sự thay đổi này. - Thiết bị đo lường hiện tượng nhấp nháy điện áp đề xuất trong tiêu chuẩn này áp dụng cho hệ thống 120 V và 230 V, 50 Hz và 60 Hz. - Mục tiêu chính của tiêu chuẩn này là cung cấp các thông tin cơ bản 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 nháy điện áp. - Các khối chức năng của thiết bị đo lường chớp nháy điện áp Mô hình thiết bị đo lường hiện tượng nhấp nháy điện áp theo tiêu chuẩn IEC được thể hiện trên Hình 2.2.2. - Theo mô hình này, thiết bị đo hiện tượng nhấp nháy điện áp cần có 5 khối xử lý tín hiệu cần thiết để đo các giá trị nhấp nháy điện áp tức thời, ngắn hạn và dài hạn. - Hình 2.2.2 Các khâu của thiết bị đo lường hiện tượng nhấp nháy điện áp theo tiêu chuẩn IEC 29 2.2.2.1. - Điều này đảm bảo rằng việc đo lường hiện tượng nhấp nháy điện áp không phụ thuộc vào giá trị tuyệt đối (đo bằng Volt) của điện áp đầu vào. - Thành phần điện áp dao động này có thể hiểu như đường bao biên độ điện áp. - Ví dụ điện áp đầu vào dao động với biên dạng V(t. - Tín hiệu điện áp (50/60Hz) này đang bị dao động với biên dạng hình sin, với độ lớn là m và tần số góc là ωm. - Khối 3: Lọc các tín hiệu hữu ích ( Filter ) Khối 3: gồm 3 loại bộ lọc cơ bản với mục tiêu lọc bỏ các tín hiệu khác (phát sinh do quá trình bình phương điện áp) ngoài tín hiệu dao động điện áp mà có khả năng tạo ra nhấp nháy điện áp. - Thành phần dc không gây ra dao động điện áp do đó không gây ra dao động ánh sáng. - Tín hiệu đầu ra của cả khối 4 này sẽ là một tín hiệu tức thời tỷ lệ với khả năng cảm nhận nhấp nháy điện áp của con người. - Hay diễn đạt cách khác thì đây chính là giá trị nhấp nháy điện áp tức thời Pinst . - 33 Do tín hiệu đầu vào là chu kỳ nên giá trị nhấp nháy điện áp tức thời Pinst cũng có tính chất chu kỳ. - Giá trị lớn nhất của Pinst (còn gọi là giá trị cảm nhận lớn nhất) là một đại lượng quan trọng trong đo lường hiện tượng nhấp nháy điện áp. - Đây cũng chính là các giá trị có thể sử dụng để hiệu chỉnh thiết bị đo lường hiện tượng nhấp nháy điện áp. - 34 Bảng 2.2.1 Qui định về tần số và mức độ dao động điện áp chu kỳ hình sin gây ra giá trị Pinst,max . - Giá trị nhấp nháy điện áp ngắn hạn Pst (short-term flicker indicator) Giá trị Pst thể hiện mức độ của nhấp nháy điện áp được tính trung bình trong khoảng thời gian 10 phút. - Pst có thể được sử dụng để đánh giá các dao động điện áp ngắn hạn lặp lại, liên tục do các phụ tải gây ra. - Giá trị Pst=1 hoặc cao hơn thể hiện rằng mức độ nhấp nháy điện áp đã gây khó chịu cho người quan sát, hay nói cách khác với Pst
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt