Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự gia tăng nhanh chóng của các khu công nghiệp, nhà máy sản xuất và trung tâm thương mại đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc nâng cao công suất cũng như độ tin cậy của hệ thống phân phối điện năng. Trong quá trình truyền tải và phân phối điện—đặc biệt là ở cấp điện áp trung thế 22kV—các sự cố như quá dòng hoặc mất pha thường xuyên xảy ra, tiềm ẩn nguy cơ gây hư hại thiết bị nghiêm trọng và làm gián đoạn cung cấp điện trên diện rộng. Nhằm giảm thiểu tối đa thời gian mất điện và thiệt hại kinh tế, việc giám sát liên tục các thông số dòng điện và phát hiện sớm các sự cố trên đường dây truyền tải là một yêu cầu thực tiễn quan trọng.

Xuất phát từ thực tế đó, đề tài "Thiết kế và thi công hệ thống giám sát lưới điện" được thực hiện bởi nhóm tác giả Vũ Văn Đạt và Lê Văn Nhựt Quang, dưới sự hướng dẫn của ThS.GVC. Nguyễn Đình Phú tại Bộ môn Điện tử Công nghiệp – Y Sinh, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (thời gian thực hiện từ 30/03/2017 đến 25/07/2017).

Mục tiêu tổng quát của đề tài là xây dựng hoàn chỉnh một mô hình hệ thống giám sát dòng điện trên lưới điện ba pha cấp 22kV, phát hiện và cảnh báo các hiện tượng quá dòng, mất pha, đồng thời truyền dữ liệu giám sát từ xa qua mạng Internet. Các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định bao gồm:

  1. Giao tiếp các mô-đun ngoại vi với vi điều khiển.
  2. Thiết lập giao tiếp đa điểm giữa các thiết bị đo (Client) và bộ xử lý trung tâm (Server).
  3. Thiết kế, chế tạo phần cứng các mạch đo lường, mạch giao tiếp và mô hình cơ khí của toàn hệ thống.
  4. Xây dựng giao diện hiển thị, quản trị cơ sở dữ liệu trên nền tảng Web và ứng dụng di động Android, tích hợp cơ chế phát tín hiệu cảnh báo khi xảy ra sự cố.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các thông số dòng điện xoay chiều và trạng thái vận hành (bình thường, quá dòng, mất pha) trên các nhánh pha của lưới điện truyền tải cấp 22kV. Phạm vi thực nghiệm giới hạn ở mô hình gồm ba thiết bị đo độc lập gắn trên ba đường dây pha và một bộ xử lý trung tâm đặt ở khoảng cách thu nhận thực tế từ 200m đến 300m (khoảng cách tính toán lý thuyết tối đa là 3000m trong điều kiện không vật cản).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài kết hợp giữa lý thuyết đo lường điện tử, nguyên lý cảm biến dòng điện không tiếp xúc, kỹ thuật truyền thông không dây công suất thấp tầm xa và kiến trúc ứng dụng IoT (Internet of Things). Cụ thể:

  • Nguyên lý cảm biến dòng Hall/biến dòng CT: Sử dụng biến dòng hở tử trường để biến đổi dòng điện xoay chiều lớn thành tín hiệu dòng điện nhỏ (tỷ lệ 100A AC sang 50mA AC), sau đó chuyển đổi thành điện áp rơi trên điện trở đo và đưa vào bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC) của vi điều khiển.
  • Công nghệ truyền thông không dây LoRa (Long Range): Dựa trên chip vô tuyến Semtech SX1278 băng tần 433MHz, ứng dụng kỹ thuật điều chế trải phổ LoRa giúp tối ưu năng lượng tiêu thụ, khả năng chống nhiễu cao và cự ly truyền xa giữa các khối đo và trạm trung tâm.
  • Chuẩn giao tiếp nối tiếp và bus vi mạch: Ứng dụng chuẩn giao tiếp UART cho việc cấu hình và truyền nhận gói tin với mô-đun LoRa; chuẩn giao tiếp bus I2C (Inter-Integrated Circuit) cho việc kết nối đồng thời IC thời gian thực DS1307, bộ nhớ EEPROM 24LC512 và mô-đun chuyển đổi mở rộng chân PCF8574 điều khiển màn hình LCD 20x4.
  • Khảo cứu các giải pháp thương mại: Khóa luận khảo cứu nguyên lý hoạt động của hai dòng thiết bị cảnh báo đường dây đang lưu hành: bộ chỉ thị sự cố FCI (Fault Circuit Indicator, xuất xứ Mỹ, ứng dụng cho đường dây 6kV–35kV) và bộ cảnh báo sự cố FLA3 của hãng EMG (Cộng hòa Liên bang Đức, đang trang bị trên lưới điện 22kV miền Trung Việt Nam).

Phương pháp nghiên cứu được triển khai theo quy trình kỹ thuật thực nghiệm:

  • Phương pháp phân tích, tính toán và thiết kế phần cứng: Vẽ sơ đồ nguyên lý (Schematic) và layout mạch in (PCB) đa lớp trên phần mềm Altium Designer 16; tính toán mạch phân áp, mạch lọc tụ điện cho ngõ ra cảm biến dòng và mạch ổn áp 5V dùng IC LM7805.
  • Phương pháp lập trình hệ thống nhúng: Sử dụng Arduino IDE để viết firmware C/C++ cho vi điều khiển ATmega328P (trên Arduino Nano) và SoC ESP8266 (trên kit NodeMCU Lua Wifi V3); sử dụng phần mềm chuyên dụng RF_Setting_EN_V2.7 để cấu hình địa chỉ và thông số truyền nhận cho mô-đun LoRa.
  • Phương pháp phát triển phần mềm ứng dụng: Lập trình ứng dụng giám sát di động bằng Java trên Android Studio; thiết lập Web Server với cơ sở dữ liệu quan hệ SQL, giao tiếp truyền nhận dữ liệu thông qua giao thức HTTP POST/GET và nạp mã nguồn qua FTP bằng FileZilla.
  • Phương pháp kiểm nghiệm thực nghiệm: Đo lường đối chứng dòng điện tiêu thụ của các tải thực tế (quạt điện, tủ lạnh, bếp hồng ngoại) giữa thiết bị tự chế tạo và đồng hồ vạn năng đo dòng tiêu chuẩn.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống giám sát lưới điện được phân chia thành cấu trúc phân tán gồm hai tầng phần cứng chính: Khối đo gắn trên từng dây pha và Bộ xử lý trung tâm, kết nối lên Tầng dịch vụ đám mây (Web Server và Ứng dụng Android).

Khối chức năng Linh kiện / Thiết bị chính Thông số kỹ thuật & Vai trò
Cảm biến đo dòng Cảm biến Hall Model SCT-013 (YHDC) Đo dòng ngõ vào 0–100A AC, ngõ ra 0–50mA AC, nhiệt độ làm việc -25°C đến 70°C, kích thước cửa sổ 13x13 mm.
Vi điều khiển khối đo Arduino Nano (ATmega328P) Hoạt động điện áp 5V, thực hiện lấy mẫu ADC ngõ vào từ cảm biến, xử lý tín hiệu dòng điện và điều khiển truyền nhận LoRa.
Truyền thông RF Mô-đun LoRa E32-TTL-100 (Semtech SX1278) Tần số 433MHz, công suất 100mW, chuẩn giao tiếp UART, 65536 địa chỉ định tuyến, gói dữ liệu 256 bytes, 4 chế độ hoạt động (Normal, Wake-up, Power-saving, Sleep).
Bộ xử lý trung tâm Kit NodeMCU Lua Wifi V3 (ESP8266-12E) Tích hợp vi điều khiển và kết nối mạng Wi-Fi, xử lý tổng hợp dữ liệu từ 3 kênh đo, điều khiển cảnh báo và đồng bộ lên máy chủ.
Đồng hồ thời gian thực IC RTC DS1307 (Dallas Semiconductor) Giao tiếp I2C, thạch anh định thời 32.768kHz, lưu trữ giây, phút, giờ, ngày, tháng, năm, có pin nuôi dự phòng 3V.
Bộ nhớ lưu trữ tạm IC EEPROM 24LC512 Dung lượng 512 Kbit (64 KByte), giao tiếp I2C, lưu trữ bản ghi sự cố và lịch sử dòng điện khi mất kết nối Internet.
Khối hiển thị tại chỗ LCD 20x4 kèm mô-đun I2C PCF8574 Hiển thị 4 dòng dữ liệu về thông số dòng điện 3 pha và trạng thái hệ thống, tiết kiệm chân vi điều khiển qua giao tiếp I2C.
Mạch nguồn IC ổn áp LM7805 & Pin dự phòng Khối đo sử dụng nguồn pin; khối trung tâm sử dụng nguồn DC hạ áp ổn định 5V/1A qua IC 7805 có tản nhiệt.

Quy trình vận hành và xử lý dữ liệu của hệ thống:

  1. Thu thập tín hiệu: Cảm biến dòng SCT-013 biến đổi dòng tải thành dòng mA, đi qua mạch điện trở gánh và mạch phân áp bù DC để tạo điện áp dao động trong dải 0–5V trước khi đưa vào chân Analog của Arduino Nano.
  2. Xử lý sự cố tại chỗ: Arduino Nano tính toán giá trị dòng điện hiệu dụng (RMS). Nếu giá trị vượt ngưỡng cài đặt (quá dòng) hoặc sụt giảm đột ngột về 0 (mất pha), vi điều khiển lập tức kích hoạt đèn LED cảnh báo màu đỏ trên thân thiết bị đo (trạng thái bình thường duy trì LED xanh).
  3. Đóng gói và truyền vô tuyến: Gói dữ liệu chứa mã định danh thiết bị, giá trị dòng điện và cờ trạng thái được gửi qua mô-đun LoRa E32-TTL-100 theo cơ chế truyền định địa chỉ cố định (Fixed-point transmission). Chân AUX của mô-đun giám sát trạng thái truyền/nhận trong chu kỳ 1–2ms.
  4. Xử lý trung tâm và quản trị dữ liệu: Bộ xử lý NodeMCU ESP8266 thu thập gói tin từ 3 khối đo, gắn nhãn thời gian thực từ IC DS1307, xuất thông tin ra màn hình LCD 20x4 và gửi lên Web Server qua mạng Wi-Fi. Trường hợp mất kết nối Internet, dữ liệu tự động ghi vào EEPROM 24LC512 theo từng trang 128 bytes; khi có kết nối trở lại, vi điều khiển tuần tự đọc và đẩy toàn bộ dữ liệu tồn đọng lên máy chủ.
  5. Giao diện người dùng: Trang web hiển thị bảng cơ sở dữ liệu các mẫu tin cập nhật theo thời gian thực; ứng dụng Android Studio hỗ trợ kỹ sư vận hành tra cứu nhanh trạng thái lưới điện từ thiết bị cầm tay.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày lý do chọn đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tiễn trong công tác quản lý và vận hành lưới điện phân phối, đặc biệt là lưới trung thế 22kV. Tác giả nêu rõ mục tiêu thiết kế hệ thống giám sát dòng điện 3 pha, 6 nội dung nghiên cứu cần thực hiện và giới hạn phạm vi đề tài: mô hình gồm 3 thiết bị đo kích thước 5x6x6 cm, 1 bộ xử lý trung tâm kích thước 11x10x6.5 cm, sử dụng các cảm biến và linh kiện có sẵn trên thị trường, truyền nhận qua sóng RF LoRa và nuôi nguồn bằng pin.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương này tập trung khảo sát các bộ cảnh báo sự cố đường dây thương mại (FCI của Mỹ, FLA3 của Đức) và trình bày chi tiết cơ sở lý thuyết, thông số kỹ thuật của toàn bộ phần cứng, phần mềm được sử dụng:

  • Cảm biến biến dòng Hall 100A YHDC Model SCT-013.
  • Vi điều khiển Arduino Nano (chip ATmega328P) và Kit NodeMCU ESP8266-12E.
  • Mô-đun truyền thông LoRa E32-TTL-100 cùng IC Semtech SX1278, cấu hình 4 chế độ hoạt động thông qua các chân M0, M1 và chân trạng thái AUX.
  • Các linh kiện phụ trợ: IC thời gian thực DS1307, EEPROM 24LC512, LCD 20x4, IC chuyển tiếp I2C PCF8574, IC chuyển đổi USB-UART PL2303, IC nguồn 7805.
  • Lý thuyết hai chuẩn giao tiếp nối tiếp UART (cấu trúc khung truyền Start, Data, Parity, Stop) và I2C (đường truyền SDA, SCL, cơ chế truyền bit Start/Stop và xung đáp ứng ACK).
  • Giới thiệu môi trường phát triển: Arduino IDE, Altium Designer 16 và phần mềm cấu hình LoRa RF_Setting_EN_V2.7.

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương 3 xây dựng sơ đồ khối tổng thể và sơ đồ khối chức năng của từng phân hệ (khối đo, khối giao tiếp sóng RF, khối xử lý trung tâm, khối lưu trữ, khối hiển thị và khối nguồn). Tác giả tính toán chi tiết mạch phối ghép cảm biến dòng SCT-013 với Arduino (mạch phân áp hai điện trở và tụ lọc C1 ổn định điện áp ngõ ra DC offset), thiết kế mạng truyền nhận LoRa theo phương thức gán địa chỉ kênh cố định, tính toán mạch định thời DS1307 và bộ nhớ đệm EEPROM 24LC512, đồng thời hoàn thiện sơ đồ nguyên lý toàn mạch trên Altium.

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương này mô tả toàn bộ quá trình thi công thực tế từ bản vẽ thiết kế đến sản phẩm hoàn chỉnh:

  • Thiết kế mạch in PCB, tiến hành in, ủi, rửa mạch và hàn linh kiện cho 3 bo mạch khối đo và 1 bo mạch trung tâm.
  • Lắp ráp cơ khí, đóng gói các khối đo vào hộp bảo vệ kích thước 5x6x6 cm và bộ trung tâm vào hộp kích thước 11x10x6.5 cm có tích hợp màn hình LCD 20x4 và hệ thống LED hiển thị.
  • Xây dựng lưu đồ giải thuật chương trình chính, lưu đồ hàm truyền/nhận dữ liệu không dây trên Arduino IDE.
  • Lập trình ứng dụng di động trên Android Studio (tạo Activity, thiết kế giao diện theo dõi dòng điện).
  • Thiết kế cơ sở dữ liệu trên Web Server, tạo bảng lưu trữ bản ghi, thiết lập câu lệnh truy vấn dữ liệu SQL và tải mã nguồn hệ thống lên máy chủ thông qua giao thức FTP bằng phần mềm FileZilla.

Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá

Chương 5 trình bày toàn bộ dữ liệu kiểm nghiệm thực nghiệm của hệ thống:

  • Hình ảnh đóng gói hoàn chỉnh của 3 thiết bị đo và 1 bộ xử lý trung tâm.
  • Kiểm tra tính ổn định của quá trình truyền nhận dữ liệu vô tuyến giữa thiết bị đo và máy chủ trung tâm.
  • Thử nghiệm đo lường tải thực tế trên 3 thiết bị điện gia dụng: Quạt điện, Tủ lạnh (kênh đo số 1) và Bếp hồng ngoại. Đối chiếu số liệu dòng điện đo được từ thiết bị giám sát với kết quả đo trực tiếp bằng đồng hồ đo vạn năng.
  • Kiểm tra chức năng lưu trữ và đồng bộ dữ liệu của cơ sở dữ liệu web và ứng dụng Android.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Tác giả đúc kết lại các kết quả đã đạt được theo mục tiêu ban đầu, chỉ rõ những hạn chế còn tồn tại về mặt phần cứng và năng lượng, đồng thời đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cấp hệ thống phục vụ ứng dụng thực tế trên lưới điện công nghiệp.

Kết quả và đóng góp

Đề tài đã hoàn thành việc chế tạo mô hình thực nghiệm và kiểm thử hoạt động của hệ thống giám sát dòng điện 3 pha với các kết quả cụ thể:

  • Chế tạo hoàn chỉnh phần cứng: Hoàn thiện 03 khối đo gắn trực tiếp trên các pha đường dây (kích thước đóng gói 5 x 6 x 6 cm) và 01 bộ xử lý trung tâm (kích thước 11 x 10 x 6.5 cm).
  • Khả năng truyền thông không dây: Thiết lập thành công mạng thu phát LoRa điểm - đa điểm ở tần số 433MHz, truyền nhận dữ liệu định kỳ và tức thời giữa các khối đo và trạm trung tâm trong cự ly thực tế 200m – 300m.
  • Độ chính xác qua các phép đo thực nghiệm: Dữ liệu thực nghiệm thu thập từ việc đo dòng tải của các thiết bị tiêu thụ điện (quạt điện, tủ lạnh, bếp hồng ngoại) cho thấy hệ thống ghi nhận chính xác sự thay đổi của dòng điện khi so sánh đối chứng với đồng hồ vạn năng tiêu chuẩn; hệ thống phát hiện chính xác các trạng thái mất tải (mất pha) và vượt ngưỡng dòng điện cho phép (quá dòng).
  • Cơ chế dự phòng dữ liệu: Kiểm chứng thành công giải pháp lưu trữ tạm thời các bản ghi sự cố vào EEPROM 24LC512 khi ngắt kết nối mạng Wi-Fi và tự động đồng bộ đầy đủ lên cơ sở dữ liệu Web Server ngay khi có kết nối trở lại.
  • Đa dạng hóa nền tảng giám sát: Vận hành ổn định trang web quản trị dữ liệu thời gian thực và ứng dụng di động Android Studio, cho phép người vận hành truy xuất lịch sử dòng điện và nhận cảnh báo sự cố từ xa.

Đóng góp của đề tài là xây dựng một giải pháp kỹ thuật khép kín từ tầng cảm biến, truyền thông không dây tầm trung đến tầng ứng dụng IoT đám mây với chi phí chế tạo thấp, phù hợp làm mô hình nghiên cứu và thử nghiệm trong giám sát lưới điện phân phối.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận tự chỉ ra các mặt hạn chế trong quá trình thực hiện:

  • Vấn đề năng lượng: Hệ thống chưa tối ưu hóa được năng lượng tiêu thụ; nguồn cấp cho các thiết bị đo trên đường dây hiện phụ thuộc hoàn toàn vào pin, cần phải thay thế hoặc sạc lại định kỳ.
  • Độ chính xác và độ nhạy linh kiện: Do sử dụng các cảm biến và mô-đun phần cứng có sẵn trên thị trường phục vụ chế tạo mô hình học thuật, hệ thống vẫn tồn tại sai số nhất định trong phép đo dòng điện so với các thiết bị đo lường chuyên dụng trong công nghiệp.
  • Cự ly truyền vô tuyến thực tế: Mặc dù mô-đun LoRa E32-TTL-100 có cự ly lý thuyết lên đến 3000m trong môi trường lý tưởng không vật cản, cự ly hoạt động thực tế bị suy hao, chỉ đạt từ 200m đến 300m do ảnh hưởng của môi trường và địa hình lắp đặt.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo được tác giả đề xuất:

  • Nghiên cứu cơ chế thu hoạch năng lượng (Energy Harvesting) trực tiếp từ từ trường xung quanh đường dây tải điện hoặc tích hợp tấm pin năng lượng mặt trời để tự cấp nguồn liên tục cho khối đo.
  • Tối ưu hóa thuật toán tiết kiệm năng lượng cho vi điều khiển (chuyển sang chế độ Deep Sleep khi không lấy mẫu) và cấu hình chế độ Power-saving cho mô-đun LoRa.
  • Nâng cấp cảm biến công nghiệp có độ chính xác cao hơn, cải tiến mạch lọc tín hiệu tương tự để giảm thiểu sai số đo lường.
  • Tích hợp thêm các thuật toán bảo mật, mã hóa dữ liệu truyền nhận trên sóng vô tuyến và mở rộng số lượng nút đo để giám sát các mạng lưới phân phối phức tạp hơn.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên, học viên ngành Kỹ thuật Điện tử – Truyền thông, Kỹ thuật Cơ điện tử, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Hệ thống Nhúng và IoT khi thực hiện các đồ án liên quan đến đo lường không dây và giám sát từ xa.
  • Kỹ sư nghiên cứu giải pháp thiết bị phụ trợ giám sát mạng lưới điện hạ thế và trung thế.

Các nội dung có giá trị tham khảo kỹ thuật cao trong văn bản bao gồm:

  • Thiết kế mạch phối ghép cảm biến biến dòng Hall (SCT-013) với vi điều khiển qua mạch phân áp bù DC và tụ lọc nhiễu.
  • Phương pháp cấu hình và thiết lập chế độ truyền nhận định địa chỉ cho mô-đun LoRa E32-TTL-100 (Semtech SX1278).
  • Giải pháp phần cứng và lưu đồ thuật toán lưu trữ đệm dữ liệu vào EEPROM 24LC512 qua bus I2C để chống mất mát dữ liệu khi đứt kết nối mạng.
  • Kiến trúc tích hợp trọn vẹn từ phần cứng nhúng (Arduino, ESP8266) đến tầng ứng dụng Web Server và Android App.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô-đun truyền thông không dây LoRa E32-TTL-100 sử dụng IC chính nào và có các chế độ hoạt động nào?
Mô-đun LoRa E32-TTL-100 sử dụng IC chính là Semtech SX1278 hoạt động ở tần số 433MHz, công suất 100mW. Mô-đun có 4 chế độ hoạt động được điều khiển thông qua trạng thái logic của 2 chân M1 và M0:

  • Chế độ Bình thường (M1=0, M0=0): Cổng Serial luôn mở, truyền nhận dữ liệu liên tục.
  • Chế độ Báo thức (M1=0, M0=1): Tự động kèm mã kích hoạt wake-up trong gói dữ liệu khi truyền.
  • Chế độ Tiết kiệm pin (M1=1, M0=0): Đóng cổng Serial, chỉ nhận dữ liệu khi có mã đánh thức.
  • Chế độ Ngủ (M1=1, M0=1): Đóng truyền nhận, sử dụng để nạp cấu hình thông số cho LoRa.

2. Hệ thống xử lý dữ liệu như thế nào khi bộ xử lý trung tâm bị mất kết nối Internet?
Khi xảy ra sự cố mất kết nối mạng Wi-Fi/Internet, bộ xử lý trung tâm (NodeMCU ESP8266) sẽ tạm ngừng gửi dữ liệu lên Web Server và tự động ghi toàn bộ dữ liệu dòng điện kèm nhãn thời gian thực (từ RTC DS1307) vào bộ nhớ ngoài EEPROM 24LC512 dung lượng 512 Kbit thông qua bus I2C. Khi đường truyền Internet được khôi phục, vi điều khiển sẽ tuần tự đọc các bản ghi từ EEPROM và gửi bù toàn bộ lên cơ sở dữ liệu máy chủ.

3. Cảm biến dòng điện Hall 100A YHDC Model SCT-013 có các thông số kỹ thuật cơ bản nào?
Cảm biến biến dòng SCT-013 có dòng điện ngõ vào danh định 0–100A AC, dòng điện ngõ ra tương ứng 0–50mA AC, dải nhiệt độ làm việc từ -25°C đến 70°C và kích thước lỗ kẹp dây là 13 mm x 13 mm. Tín hiệu dòng điện ngõ ra dạng mA được chuyển thành điện áp thông qua điện trở gánh và mạch phân áp bù DC trước khi đưa vào chân ADC của Arduino Nano.

4. Hệ thống đã được kiểm nghiệm thực tế với các loại tải nào và đạt khoảng cách truyền vô tuyến bao nhiêu?
Trong quá trình thực nghiệm, hệ thống được thử nghiệm đo dòng điện trên 3 loại tải tiêu thụ thực tế gồm: quạt điện gia dụng, tủ lạnh (đo trên kênh đo số 1) và bếp hồng ngoại. Khoảng cách truyền nhận vô tuyến giữa các khối đo và bộ xử lý trung tâm đạt cự ly thực tế từ 200m đến 300m (khoảng cách lý thuyết trong điều kiện không vật cản là 3000m).

5. Kích thước vật lý và nguồn cấp của các khối trong mô hình hệ thống được thiết kế như thế nào?
Mô hình hoàn chỉnh gồm:

  • 03 thiết bị đo kích thước 5 x 6 x 6 cm gắn trên các pha đường dây, sử dụng nguồn cấp từ pin.
  • 01 bộ xử lý trung tâm kích thước 11 x 10 x 6.5 cm, sử dụng nguồn điện một chiều được ổn định qua IC LM7805 (5V/1A) và tích hợp màn hình LCD 20x4 ở mặt ngoài hộp thiết bị.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công hệ thống giám sát lưới điện" đã xây dựng thành công một mô hình hoàn chỉnh phục vụ giám sát dòng điện 3 pha cấp 22kV và phát hiện các sự cố quá dòng, mất pha từ xa. Bằng việc tích hợp cảm biến dòng SCT-013, vi điều khiển Arduino Nano, công nghệ truyền thông không dây LoRa 433MHz và kit SoC NodeMCU ESP8266, hệ thống đã thực hiện tốt việc thu thập dữ liệu, lưu trữ đệm ngoại tuyến qua EEPROM và hiển thị trực quan trên giao diện Web cũng như ứng dụng di động Android. Dù còn một số hạn chế về nguồn cấp pin và cự ly truyền thực tế, kết quả của đề tài cung cấp một giải pháp kỹ thuật thiết thực và tài liệu tham khảo chi tiết cho các nghiên cứu phát triển hệ thống giám sát lưới điện thông minh.