Luận văn thạc sĩ HCMUTE về mô hình hóa và mô phỏng thiết bị bảo vệ chống sét trên đường điện thoại

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích hcmute mô hình hóa và mô phỏng thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường điện thoại, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Văn Quang
• Người hướng dẫn: PGS.TS Quyền Huy Ánh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Mô Hình Hóa Và Mô Phỏng Thiết Bị Bảo Vệ Chống Sét Cho Đường Điện Thoại
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan và tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu và nhiện vụ của luận văn
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Các bước tiến hành
• 1.5. Điểm mới của luận văn
• 1.6. Giá trị thực tiễn của đề tài
• 1.7. Nội dung của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC TIÊU CHUẨN CHỐNG SÉT TRÊN ĐƯỜNG THOẠI
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH MÁY PHÁT XUNG CHUẨN
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT BỊ BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG DÂY THOẠI
• 5. CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG THOẠI
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan và tính cấp thiết của đề tài

Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị bảo vệ chống sét cho đường điện thoại là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong ngành kỹ thuật điện. Sét là hiện tượng tự nhiên gây ra nhiều thiệt hại cho các thiết bị điện, đặc biệt là trong mùa dông ở Việt Nam. Theo thống kê, có tới 2 triệu cú sét đánh xuống đất mỗi năm, gây thiệt hại lớn cho các dịch vụ viễn thông. Việc bảo vệ đường điện thoại khỏi sét lan truyền là cần thiết để đảm bảo an toàn cho thiết bị và duy trì hoạt động liên lạc. Luận văn này nhằm nghiên cứu và phát triển các mô hình thiết bị bảo vệ, từ đó đưa ra giải pháp hiệu quả cho vấn đề này.

1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn

Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu các tiêu chuẩn chống sét trên đường dây thoại, lập mô hình các máy phát xung áp sét và xung dòng chuẩn trong môi trường Matlab. Nhiệm vụ cụ thể bao gồm xây dựng mô hình GDT, TVS Zener Diode, UTB, SLP và đề xuất giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường thoại. Việc thực hiện các nhiệm vụ này sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo vệ thiết bị điện thoại khỏi tác động của sét.

1.2. Giá trị thực tiễn của đề tài

Đề tài này có giá trị thực tiễn cao, cung cấp công cụ mô phỏng hữu ích cho các nhà nghiên cứu và kỹ sư trong việc đánh giá hiệu quả của thiết bị bảo vệ chống sét. Kết quả nghiên cứu sẽ giúp tối ưu hóa các tính năng bảo vệ của thiết bị, nâng cao độ tin cậy trong quá trình vận hành. Hơn nữa, đề tài có khả năng phát triển ở những cấp nghiên cứu cao hơn, góp phần vào việc cải thiện hệ thống bảo vệ chống sét trong mạng viễn thông.

II. Các tiêu chuẩn chống sét trên đường dây thoại

Các tiêu chuẩn chống sét trên đường dây thoại rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho thiết bị và người sử dụng. Tiêu chuẩn TIA-968-A, TIA-968-B, GR 1089, ITU-T K và UL 60950 là những tiêu chuẩn chính được áp dụng. Những tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật và điều kiện thử nghiệm cho thiết bị chống sét. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này giúp giảm thiểu rủi ro và thiệt hại do sét gây ra, đồng thời đảm bảo tính ổn định và an toàn cho hệ thống viễn thông.

2.1. Tiêu chuẩn TIA 968 A và TIA 968 B

Tiêu chuẩn TIA-968-A và TIA-968-B quy định các yêu cầu về bảo vệ chống sét cho thiết bị viễn thông. Các tiêu chuẩn này đưa ra các phương pháp thử nghiệm và đánh giá hiệu quả của thiết bị chống sét. Việc áp dụng các tiêu chuẩn này giúp đảm bảo rằng thiết bị có khả năng chịu đựng được các tác động của sét, từ đó bảo vệ an toàn cho hệ thống viễn thông.

2.2. Tiêu chuẩn GR 1089 và ITU T K

Tiêu chuẩn GR 1089 và ITU-T K cung cấp hướng dẫn chi tiết về thiết kế và thử nghiệm thiết bị chống sét. Những tiêu chuẩn này giúp các nhà sản xuất thiết bị hiểu rõ hơn về yêu cầu kỹ thuật cần thiết để đảm bảo an toàn cho thiết bị trong môi trường có nguy cơ sét cao. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này không chỉ bảo vệ thiết bị mà còn bảo vệ người sử dụng khỏi những rủi ro không đáng có.

III. Mô hình máy phát xung chuẩn

Mô hình máy phát xung chuẩn là một phần quan trọng trong nghiên cứu thiết bị bảo vệ chống sét. Các dạng xung áp sét chuẩn như 1.2/50us, 10/700us và xung dòng sét 8/20us được sử dụng để mô phỏng các tình huống thực tế mà thiết bị có thể gặp phải. Việc xây dựng mô hình này trong môi trường Matlab cho phép các nhà nghiên cứu kiểm tra và đánh giá hiệu quả của thiết bị bảo vệ chống sét một cách chính xác. Độ chính xác của mô hình là yếu tố quyết định trong việc phát triển các giải pháp bảo vệ hiệu quả.

3.1. Các dạng xung sét tiêu chuẩn

Các dạng xung sét tiêu chuẩn được quy định rõ ràng trong các tài liệu kỹ thuật. Mỗi dạng xung có đặc điểm riêng, ảnh hưởng đến cách thức hoạt động của thiết bị bảo vệ. Việc hiểu rõ các dạng xung này giúp các nhà thiết kế có thể lựa chọn và phát triển thiết bị bảo vệ phù hợp với yêu cầu thực tế. Mô hình hóa các dạng xung này trong Matlab cũng giúp kiểm tra tính hiệu quả của thiết bị trong các tình huống khác nhau.

3.2. Mô hình máy phát xung áp và xung dòng

Mô hình máy phát xung áp và xung dòng là công cụ quan trọng trong việc nghiên cứu thiết bị bảo vệ chống sét. Các mô hình này cho phép mô phỏng các tình huống thực tế mà thiết bị có thể gặp phải, từ đó đánh giá hiệu quả bảo vệ. Việc sử dụng phần mềm Matlab để xây dựng mô hình giúp tăng cường độ chính xác và khả năng phân tích, từ đó đưa ra các giải pháp bảo vệ hiệu quả hơn cho đường điện thoại.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sét là hiện tượng tự nhiên phổ biến và nguy hiểm, đặc biệt tại Việt Nam – một trong ba tâm dông sét mạnh của châu Á. Mùa dông kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10 với trung bình khoảng 100 ngày dông và 250 giờ dông mỗi năm. Một số vùng như A Lưới (Huế) có thể lên tới 489 giờ dông/năm, trong khi các vùng khác như Cam Ranh chỉ khoảng 55 giờ/năm. Ước tính có khoảng 2 triệu cú sét đánh xuống đất mỗi năm tại Việt Nam, gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế và an toàn con người, đặc biệt ảnh hưởng đến hệ thống viễn thông. Theo số liệu của Viện Vật lý Địa cầu, trong 10 năm gần đây, có 820 vụ sét gây thiệt hại lớn, làm gián đoạn dịch vụ viễn thông và các ngành liên quan.

Quá điện áp do sét lan truyền trên đường điện thoại là nguyên nhân chính gây hư hỏng thiết bị, nhưng việc trang bị thiết bị chống sét lan truyền tại Việt Nam còn hạn chế. Các mô hình thử nghiệm và máy phát xung sét hiện nay chủ yếu do các hãng nước ngoài kiểm soát bản quyền, gây khó khăn trong việc đánh giá và phát triển thiết bị bảo vệ trong nước. Luận văn tập trung xây dựng mô hình hóa và mô phỏng thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường điện thoại trong môi trường Matlab, nhằm cung cấp công cụ nghiên cứu và đánh giá hiệu quả bảo vệ thiết bị trong điều kiện không thể đo thử thực tế.

Mục tiêu nghiên cứu bao gồm: nghiên cứu các tiêu chuẩn chống sét trên đường thoại, lập mô hình máy phát xung áp và dòng sét chuẩn, xây dựng mô hình các phần tử bảo vệ như ống phóng khí (GDT), diode Zener TVS, thiết bị UTB và SLP, đồng thời đề xuất giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mô hình xung sét dạng sóng 1.2/50µs, 10/700µs và 8/20µs, áp dụng cho thiết bị bảo vệ trên đường điện thoại tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình điện từ liên quan đến hiện tượng sét và quá điện áp lan truyền trên đường dây thoại. Hai mô hình chính được áp dụng là:

• Mô hình máy phát xung sét chuẩn: Bao gồm mô hình máy phát xung áp sét dạng sóng 1.2/50µs, 10/700µs và máy phát xung dòng sét dạng sóng 8/20µs. Mô hình này sử dụng mạch RLC nối tiếp với các tham số điện dung, điện cảm và điện trở được tính toán để tái tạo dạng sóng xung sét chuẩn theo các tiêu chuẩn quốc tế.

• Mô hình các phần tử bảo vệ chống sét: Gồm ống phóng khí (GDT), diode Zener TVS và các thiết bị bảo vệ như UTB, SLP. Mỗi phần tử được mô hình hóa dựa trên đặc tính điện áp, dòng điện và thời gian đáp ứng, đảm bảo độ chính xác so với nguyên mẫu thực tế.

Các khái niệm chính bao gồm: xung sét tiêu chuẩn, điện áp vận hành cực đại (UMCOV), dòng xung cực đại (Imax), thời gian đầu sóng (T1), thời gian toàn sóng (T2), tỷ số sóng đứng, và các tiêu chuẩn chống sét như TIA-968, GR 1089, ITU-T K.21, UL 60950.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ tài liệu kỹ thuật, tiêu chuẩn quốc tế và số liệu thử nghiệm do các nhà sản xuất thiết bị bảo vệ cung cấp. Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

• Xây dựng mô hình toán học và mô phỏng trong môi trường Matlab/Simulink cho các máy phát xung sét và thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền.

• Phân tích và so sánh kết quả mô phỏng với số liệu thử nghiệm thực tế để đánh giá độ chính xác của mô hình. Độ lệch của mô hình so với nguyên mẫu được kiểm nghiệm lần lượt dưới 1% cho GDT, dưới 4% cho diode Zener TVS, dưới 7% cho UTB và dưới 4% cho SLP.

• Thời gian nghiên cứu kéo dài trong khóa học cao học từ 2016 đến 2018, với các bước tiến hành gồm thu thập tài liệu, khảo sát tiêu chuẩn, xây dựng mô hình, mô phỏng và đánh giá kết quả.

Cỡ mẫu nghiên cứu là các thiết bị bảo vệ phổ biến trên thị trường Việt Nam, được lựa chọn dựa trên tiêu chí kỹ thuật và khả năng ứng dụng thực tế. Phương pháp chọn mẫu dựa trên tính đại diện và mức độ phổ biến của thiết bị trong ngành viễn thông.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Mô hình máy phát xung sét chuẩn: Mô hình máy phát xung dòng 8/20µs và máy phát xung áp 1.2/50µs, 10/700µs được xây dựng thành công trong Matlab với các tham số chính xác, tái tạo dạng sóng chuẩn theo tiêu chuẩn quốc tế. Kết quả mô phỏng cho thấy thời gian đầu sóng và thời gian toàn sóng nằm trong dung sai ±3% so với tiêu chuẩn.

2. Độ chính xác mô hình phần tử bảo vệ: Mô hình ống phóng khí (GDT) có sai số dưới 1% so với dữ liệu thử nghiệm, diode Zener TVS sai số dưới 4%, thiết bị UTB sai số dưới 7%, và thiết bị SLP sai số dưới 4%. Điều này chứng tỏ mô hình có độ tin cậy cao trong việc mô phỏng hành vi điện của các phần tử bảo vệ.

3. Hiệu quả bảo vệ của thiết bị chống sét lan truyền: Qua mô phỏng, thiết bị đa tầng (kết hợp GDT, điện trở hạn dòng và diode Zener) cho hiệu quả bảo vệ tốt hơn so với thiết bị đơn tầng, đặc biệt trong việc giảm điện áp dư và dòng xung truyền đến thiết bị cuối. Ví dụ, thiết bị UTB-SA (đa tầng) giảm điện áp dư xuống dưới 480V khi chịu xung dòng 3kA 8/20µs, trong khi thiết bị UTB-TA (đơn tầng) có điện áp dư cao hơn khoảng 10%.

4. So sánh các tiêu chuẩn chống sét: Thiết bị bảo vệ được mô phỏng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn TIA-968, GR 1089, ITU-T K.21 và UL 60950, đảm bảo khả năng chịu đựng dòng xung sét lớn hơn 5kA, thời gian đáp ứng dưới 5ns, và suy hao tín hiệu dưới 0.5dB trong dải tần làm việc.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự khác biệt về hiệu quả bảo vệ giữa các thiết bị là do cấu tạo phần tử bảo vệ và cách kết hợp các phần tử trong mạch. Thiết bị đa tầng tận dụng ưu điểm của từng phần tử: GDT chịu dòng lớn, diode Zener phản ứng nhanh, điện trở hạn dòng giúp giảm biên độ dòng xung. Kết quả mô phỏng phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về thiết bị chống sét lan truyền, đồng thời cung cấp công cụ đánh giá hiệu quả bảo vệ trong điều kiện không thể thử nghiệm thực tế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ dạng sóng điện áp dư và dòng xung trên từng thiết bị, bảng so sánh sai số mô hình và bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật thiết bị. Điều này giúp minh họa rõ ràng hiệu quả và độ chính xác của mô hình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai sử dụng thiết bị chống sét đa tầng trên đường điện thoại tại các khu vực có hoạt động dông sét mạnh nhằm giảm thiểu thiệt hại thiết bị và gián đoạn dịch vụ. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; chủ thể: các nhà mạng viễn thông và đơn vị quản lý hạ tầng.

2. Phát triển và ứng dụng mô hình mô phỏng trong Matlab để đánh giá và lựa chọn thiết bị bảo vệ phù hợp với điều kiện địa phương, giúp tối ưu hóa chi phí và hiệu quả bảo vệ. Thời gian: liên tục; chủ thể: các viện nghiên cứu, trường đại học và nhà sản xuất thiết bị.

3. Tăng cường đào tạo và nâng cao nhận thức về bảo vệ chống sét lan truyền cho kỹ sư và cán bộ kỹ thuật trong ngành viễn thông, nhằm đảm bảo vận hành và bảo trì thiết bị đúng cách. Thời gian: 6-12 tháng; chủ thể: các cơ sở đào tạo và doanh nghiệp viễn thông.

4. Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình kiểm tra thiết bị chống sét lan truyền trong nước, dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế đã được nghiên cứu, nhằm thúc đẩy sản xuất và kiểm định thiết bị trong nước. Thời gian: 2-3 năm; chủ thể: Bộ Thông tin và Truyền thông, Bộ Khoa học và Công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Kỹ thuật điện, Viễn thông: Luận văn cung cấp mô hình và công cụ mô phỏng hữu ích để nghiên cứu hành vi thiết bị chống sét lan truyền, phục vụ cho các đề tài nghiên cứu và luận án cao học, tiến sĩ.

2. Các kỹ sư thiết kế và phát triển thiết bị bảo vệ chống sét: Tham khảo để hiểu rõ đặc tính hoạt động của các phần tử bảo vệ, từ đó cải tiến thiết kế, nâng cao hiệu quả và độ tin cậy sản phẩm.

3. Doanh nghiệp viễn thông và quản lý hạ tầng mạng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để lựa chọn thiết bị phù hợp, xây dựng giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại và gián đoạn dịch vụ.

4. Cơ quan quản lý nhà nước và tổ chức tiêu chuẩn: Tham khảo để xây dựng hoặc cập nhật các tiêu chuẩn kỹ thuật, quy định kiểm tra và đánh giá thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Thiết bị chống sét lan truyền là gì và tại sao cần thiết trên đường điện thoại?
   Thiết bị chống sét lan truyền bảo vệ thiết bị viễn thông khỏi quá điện áp do sét lan truyền qua đường dây thoại, ngăn ngừa hư hỏng và gián đoạn dịch vụ. Ví dụ, khi có sét đánh gần đường dây, dòng xung lớn có thể phá hủy thiết bị nếu không có bảo vệ.

2. Các tiêu chuẩn chống sét nào được áp dụng cho thiết bị bảo vệ trên đường thoại?
   Các tiêu chuẩn phổ biến gồm TIA-968 (Bắc Mỹ), GR 1089, ITU-T K.21 (Châu Âu và Viễn Đông), và UL 60950. Chúng quy định các yêu cầu về dòng xung, điện áp, thời gian đáp ứng và kiểm tra thiết bị.

3. Mô hình máy phát xung sét chuẩn được xây dựng như thế nào?
   Mô hình sử dụng mạch RLC nối tiếp với các tham số điện dung, điện cảm và điện trở được tính toán để tạo ra dạng sóng xung sét chuẩn như 1.2/50µs, 10/700µs và 8/20µs, mô phỏng chính xác đặc tính điện của xung sét.

4. Độ chính xác của mô hình phần tử bảo vệ như thế nào?
   Mô hình ống phóng khí (GDT) có sai số dưới 1%, diode Zener TVS dưới 4%, thiết bị UTB dưới 7%, và SLP dưới 4% so với dữ liệu thử nghiệm thực tế, đảm bảo độ tin cậy cao trong nghiên cứu và ứng dụng.

5. Làm thế nào để lựa chọn thiết bị chống sét phù hợp cho đường điện thoại?
   Cần xem xét dòng xung cực đại thiết bị chịu được, điện áp vận hành cực đại, tốc độ truyền tín hiệu, điện áp bảo vệ và suy hao tín hiệu. Thiết bị phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật và phù hợp với điều kiện thực tế tại vị trí lắp đặt.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công mô hình máy phát xung sét chuẩn và các phần tử bảo vệ chống sét lan truyền trên đường điện thoại trong môi trường Matlab với độ chính xác cao (sai số dưới 7%).
• Mô hình thiết bị đa tầng (GDT + điện trở + diode Zener) cho hiệu quả bảo vệ vượt trội so với thiết bị đơn tầng, giảm thiểu điện áp dư và dòng xung truyền đến thiết bị cuối.
• Kết quả nghiên cứu phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế như TIA-968, GR 1089, ITU-T K.21 và UL 60950, đảm bảo tính ứng dụng thực tiễn cao.
• Đề xuất triển khai sử dụng thiết bị đa tầng, phát triển công cụ mô phỏng và nâng cao nhận thức kỹ thuật trong ngành viễn thông để tăng cường bảo vệ chống sét lan truyền.
• Các bước tiếp theo bao gồm mở rộng nghiên cứu mô hình cho các loại thiết bị khác, phát triển tiêu chuẩn kỹ thuật trong nước và ứng dụng mô hình vào thực tế vận hành mạng viễn thông.

Hành động ngay hôm nay: Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp viễn thông nên áp dụng mô hình mô phỏng để đánh giá và lựa chọn thiết bị bảo vệ phù hợp, góp phần nâng cao độ tin cậy và an toàn cho hệ thống mạng điện thoại tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN QUANG MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG ĐIỆN THOẠI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 SKC007513 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN QUANG MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG ĐIỆN THOẠI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017 Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Văn Quang Giới tính: Nam Ngày sinh: 10/9/1979 Nơi sinh: Hải Dương Quê quán: Thanh Hà, tỉnh Hải Dương Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 937A đường Nguyễn Trung Trực, khu phố 5, phường An bình, Thành phố Rạch Giá tỉnh Kiên Giang.

Điện thoại cơ quan: 02973. 863522 Điện thoại nhà riêng: 02973.863522 E-mail: vanquangkg@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo: 1999 - 2001 Nơi học (trường, thành phố): Trường Cao đẳng kinh tế kỹ thuật Kiên Giang Ngành học: Điện công nghiệp và Dân dụng 2.

Đại học: Trường đại học Sư phạm kỹ thuật, thành phố Hồ Chí Minh Hệ đào tạo: Hệ không chính quy Thời gian đào tạo: 2004-2009 Nơi học: Cơ sở liên kết.Trường Cao đẳng kinh tế kỹ thuật Kiên Giang – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Ngành học: Điện khí hóa & cung cấp điện. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Cung Cấp Điện.

Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Tại Trường Cao đẳng kinh tế kỹ thuật Kiên Giang. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2002- đến nay Nhà Thiếu nhi Kiên Giang Cán bộ kỹ thuật i Luan van Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 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 chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 10 năm 2017 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Quang ii Luan van Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh LỜI CẢM ƠN Điều trước tiên, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Quyền Huy Ánh, người Thầy đã tận tình trực tiếp hướng dẫn, cung cấp những tài liệu vô cùng quí giá và dìu dắt tôi thực hiện hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.

Xin chân thành cám ơn đến tất cả Quí Thầy, Cô đã giảng dạy, trang bị cho tôi những kiến thức rất bổ ích và quí báu trong suốt quá trình học tập cũng như nghiên cứu sau này. Xin cảm ơn Gia đình đã tạo mọi điều kiện để tôi yên tâm học tập tốt trong suốt thời gian vừa qua. Xin cảm ơn Ban giám hiệu, quí thầy cô cùng các bạn đã động viên, tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong quá trình học tập, công tác cũng như trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Xin cảm ơn các Anh Chị em học viên cao học khóa (2016 - 2018), những người luôn dành những tình cảm sâu sắc nhất, luôn bên cạnh, động viên và khuyến khích tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017 Người thực hiện Nguyễn Văng Quang iii Luan van Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh TÓM TẮT Luận văn “Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường điện thoại” đi sâu vào nghiên cứu và lập mô hình các máy phát xung áp sét dạng sóng 1.2/50us, 10/700us, và xung dòng sét dạng sóng 8/20us phù hợp với các tiêu chuẩn viễn thông; mô hình các phần tử bảo vệ được sử dụng trong thiết bị chống sét lan truyền trên đường điện thoại như: GDT, TVS Zener Diode, và mô hình các thiết bị bảo vệ như: UTB, SLP.

Mức tương thích của các mô hình so với nguyên mẫu, được kiểm nghiệm bằng cách phân tích kết quả mô phỏng với các số liệu thử nghiệm được cung cấp bởi các nhà sản xuất. Độ chính xác của mô hình các phần tử bảo vệ: GDT thấp hơn 1%, TVS Zener Diode thấp hơn 4%, và của mô hình thiết bị bảo vệ: UTB thấp hơn 7%, SLP1RJ thấp hơn 4%. Luận văn cũng phân tích và có các nhận xét cụ thể về hiệu quả bảo vệ chống sét của từng mô hình cụ thể trên đường thoại. Luận văn cung cấp công cụ mô hình hoá và mô phỏng hữu ích trong môi trường Matlab cho các nhà nghiên cứu, các NCS, và các học viên cao học ngành Kỹ thuật điện trong việc nghiên cứu các hành vi và đáp ứng của thiết bị chống sét lan truyền trên đường thoại dưới tác động của xung sét lan truyền trong điều kiện không thể đo thử thực tế.

iv Luan van Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh ABSTRACT Thesis "Modeling and simulation equipment protection against lightning spreading over the telephone line" going into the study and modeling of the pulse generator voltage lightning waveforms 1.2 / 50us, 10 / 700us, and lightning current pulse waveform 8 / 20us accordance with telecommunications standards; model protection elements used in lightning protection devices spread over the phone line like: GDT, TVS Zener Diode, and models of protective equipment such as: UTB, SLP. Compatibility level of the model than the prototype, tested by analyzing the simulation results with the experimental data provided by the manufacturers. The accuracy of the model elements of protection: GDT lower than 1%, TVS Zener Diode 4% lower, and the protective device model: UTB lower than 7%, 4% lower SLP1RJ. Thesis also analyzes and specific comments on the effectiveness of lightning protection each specific model on the phone line.

Thesis provides tools to model and simulate useful in Matlab environment for the researchers, PhD student, and graduate students in Electrical Engineering in the study of the behavior and response of the equipment Surge protection on telephone lines under the impact of surge propagation conditions can not practical test. v Luan van Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh MỤC LỤC Trang LÝ LỊCH KHOA HỌC. i LỜI CAM ĐOAN. ii LỜI CẢM ƠN.

iv MỤC LỤC. vi DANH SÁCH HÌNH. ix DANH SÁCH BẢNG. xi DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT.

xii Chương: 1. Tổng quan và tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu và nhiện vụ của luận văn. Phạm vi nghiên cứu.

Các bước tiến hành. Điểm mới của luận văn. Giá trị thực tiễn của đề tài. Nội dung của luận văn .5 CÁC TIÊU CHUẨN CHỐNG SÉT TRÊN ĐƯỜNG THOẠI.

Tiêu chuẩn TIA-968-A, TIA-968-B. Tiêu chuẩn GR 1089. Tiêu chuẩn ITU-T K. Tiêu chuẩn UL 60950 .13 MÔ HÌNH MÁY PHÁT XUNG CHUẨN.

Các dạng xung sét tiêu chuẩn.13 vi Luan van Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 3. Các thông số của xung áp sét tiêu chuẩn. Các thông số của xung dòng sét tiêu chuẩn. Mô hình máy phát xung sét.

Mô hình máy phát xung dòng. Mô hình máy phát xung áp. Mô phỏng các dạng xung sét tiêu chuẩn. Máy phát xung dòng 8/20 us và dạng sóng mô phỏng.2/50 us và dạng sóng mô phỏng.

Máy phát xung áp 10/700us và dạng sóng mô phỏng .24 THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG DÂY THOẠI. Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Thiết bị chống sét trên đường dây thoại kiểu kết nối vặn vít (UTB-TA). Thiết bị chống sét trên đường Modem kiểu kết nối vặn vít (UTB-SA) 25 4.

Thiết bị chống sét cho 1 cặp dây thoại (SLP1K2) và 10 cặp dây thoại (SLP10-K1F) kiểu kết nối giá Krone .Thiết bị chống sét cho đường dây thoại kiểu kết nối RJ11. Yêu cầu kỹ thuật và điều kiện lựa chọn .Yêu cầu kỹ thuật. Điều kiện lựa chọn .30 XÂY DỰNG MÔ HÌNH THIẾT BỊ CHỐNG SÉT TRÊN ĐƯỜNG THOẠI. Mô hình ống phóng điện khí GDT.

Tổng quan về ống phóng điện khí. Các loại mô hình ống phóng khí. Mô hình TVS Zener Diode. Mô hình thiết bị chống sét lan truyền trên đường thoại (UTB, SLP) .48 vii Luan van Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 5.

Giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường thoại. Vị trí lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền. Chọn thiết bị cho một vị trí chỉ định.54 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 55 viii Luan van Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 2.

Sơ đồ nối dây máy phát kiểm tra thiết bị. Dạng xung điện áp sét tiêu chuẩn. Dạng xung dòng sét tiêu chuẩn. Mô hình máy phát xung dòng sét.

Sơ đồ mạch phát xung áp .Giai đoạn đầu sóng của dạng sóng áp .Thời gian toàn sóng. Sơ đồ máy phát xung dòng 8/20us. Giao diện máy phát xung dòng 3kA 8/20us. Dạng sóng mô phỏng.

Sơ đồ máy phát xung áp 5kV 1. Giao diện máy phát xung áp 5kV 1. Dạng sóng mô phỏng máy phát xung áp 5kV 1. Sơ đồ máy phat xung áp 5kA 10/700us.

Giao diện máy phát 5kv 10/700us. Dạng sóng mô phỏng máy phát 5kv 10/700us. Cấu tạo thiết bị chống sét lan truyền trên đường dây thoại. Cấu tạo thiết bị chống sét lan truyền trên đường Modem.

Cấu tạo thiết bị chống sét cho 1 cặp/10 cặp dây thoại. Cấu tạo thiết bị chống sét cho đường dây thoại kiểu kết nối RJ11. Mặt cắt ngang của ống phóng khí. Thời gian đáp ứng của ống phóng khí.

Mô hình ống phóng khí SPICE của Kraft. Mô hình ống phóng khí bằng SPICE của Larsson. Mô hình ống phóng điện khí đề nghị. Sơ đồ khối điều khiển SC.

Giao diện khối Breaker. Sơ đồ mô phỏng phóng điện khí trong MATLAB. Giao diện Mask Editor trong MATLAB. Tạo biểu tượng cho mô hình trong MatLab.

Biểu tượng ống phóng khí đơn. Mô hình ống phóng khí đôi. Sơ đồ mạch thiết bị chống sét SLP10-K1F. Dạng sóng điện áp dư của thiết bị chống sét SLP110K1Fứng với xung ngõ vào 5kV 10/700us.

Mô hình thiết bị chống sét SLP10K1F. Dạng sóng điện áp dư của mô hình thiết bị chống sét SLP10K1F. Mặt cắt ngang của Diode Zener. 41 ix Luan van Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Hình 5.

Các dạng khuôn mẫu TVS Zener Diode. Ghép Zener Diode với 2 diode .