(Luận văn) nghiên cứu, thiết kế hệ scada cho hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới

T N U N TRƯỜN T U T N N - VŨ ÌN NGHI N ỨU, T ỆP QUỲN ẾT Ế Ệ S ADA O Ệ T ỐN LƯỢN MẶT TRỜ NỐ LƯỚ P N NĂN lu an n va ỹ thuật viễn thông p ie gh tn to Chuyên ngành : SĨ T U T V ỄN T N oa nl w LU N VĂN T d ƯỚN TRƯỞN DẪN OA an lu KHOA CHUYÊN MÔN OA ll u nf va oi m z at nh PGS TS Nguyễn Hữu Cơng P ỊN ÀO T O z m co l gm @ an Lu Th i Ngu n – Năm 2019 n va ac th si lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si ỜI Tên là: Vũ ình Quỳnh Sinh ngày 06 tháng 11 năm 1988 Học viên lớp cao học kỹ thuật viễn thông K20 -KTVT – Trường Đại Học Công Nghiệp Thái Nguyên Xin cam đoan: đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế hệ SCADA cho hệ thống pin lượng mặt trời nối lưới” cơng trình nghiên cứu khoa học, độc lập thân hướng dẫn PGS.TS guyễn Hữu Công Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực có nguồn lu an gốc rõ ràng n va Thái Nguyên, ngày 25 tháng 12 năm 2019 p ie gh tn to TÁ GIẢ UẬ VĂ w d oa nl Vũ ình Quỳnh ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th i si ỜI Ả Trong thời gian nghiên cứu thực luận văn, nhận giúp đỡ nhiệt tình quan, tổ chức cá nhân Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới tất tập thể, cá nhân tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình thực nghiên cứu luận văn Trước hết xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghiệp Thái Ngun, phịng Đào tạo khoa Sau đại học nhà trường thầy cô giáo, người trang bị kiến thức cho suốt q trình học tập lu an Với lịng biết ơn chân thành sâu sắc nhất, xin trân trọng cảm n va ơn thầy giáo PGS.TS guyễn Hữu ông, người thầy trực tiếp bảo, tn to hướng dẫn giúp đỡ suốt trình nghiên cứu, hồn thành luận Tơi xin chân thành cảm ơn tất bạn bè, đồng nghiệp động p ie gh văn w viên, giúp đỡ nhiệt tình đóng góp nhiều ý kiến q báu để tơi hồn thành oa nl luận văn d Do thời gian nghiên cứu có hạn, luận văn hẳn lu va an tránh khỏi sơ suất, thiếu sót, tơi mong nhận đuợc đóng góp u nf thầy giáo tồn thể bạn đọc ll Tơi xin trân trọng cảm ơn! m oi Thái Nguyên, ngày 25 tháng 12 năm 2019 z at nh TÁ GIẢ UẬ VĂN z l gm @ m co Vũ ình Quỳnh an Lu n va ac th ii si H Ụ Á HI U Á TỪ VI T TẮT Từ viết tắt I Tiếng nh SCADA Supervisory Control And Data Acquisition PLC Programable Logic Control RTU Remote Terminal Unit DCS Distribution Control System DMS Distribution Management Systems EMS Energy Management System ICCP IEC International Electro technical Committee IED Intelligent Electronic Devices 10 HMI Human Machine Interface SCS Supervisory Control SAS Substation automation system CC Control Centre 14 an Giải nghĩa LAN Local Area Network 15 WAN Wide Area Network 16 AS 17 RDU 18 CCR 19 OSI Open System Interconnection 20 ADC Analog Digital Converter 21 AGC Automatic Generation Control 22 DA Distribution Automation 23 DAC Digital Analog Converter lu STT an Inter-Control Center Communications n va Protocol p ie gh tn to d oa lu 13 nl 12 w 11 ll u nf va oi m Applications Server z at nh RTU Data Acquisition Computer-to-Computer Remote z m co l gm @ an Lu n va ac th iii si DCE Data Communication Equipment 25 MS Master Stations 26 MTU Master Terminal Unit 27 TG57 Technical Committee 28 FTP File Transfer Protocol 29 HTTP Hyper Text Transfer Protocol 30 DNS Domain Name Service 31 DAUs Data Acquistion Units 32 TCP/IP 33 HDLC High Level Data Link Control 34 SDH Synchronous Digital Hierachy 35 CAL Calculations DRU Display Retrieval and Update DES Data Entry LOG Logging RTC RAS Real-Time Calculations 40 an lu 24 Global Position System II Tiếng Việt HTĐ QTQĐ CĐXL DCS TBA MBA Máy biến áp TTĐĐ Trung tâm điều độ Transmission Control Protocol/ Internet an Protocol n va ie gh tn to p 36 d oa lu 39 nl 38 w 37 ll u nf va GPS oi m Hệ thống điện z at nh Quá trình độ Chế độ xác lập z Trạm biến áp m co l gm @ Dây chống sét an Lu n va ac th iv si H STT Ụ Á HÌ H VẼ Ồ THỊ Tên hình Trang Cấu trúc hệ thống SCADA Hình 1.1 Kiến trúc phần mềm Client/Server Hình 1.2 hệ SCADA lu an Hình 1.3 Mơ hình mạng hình 18 Hình 1.4 Mơ hình mạng vịng trịn - Ring 19 Hình 1.5 Mơ hình mạng kiểu Bus 20 Hình 1.6 Mơ hình mạng hỗn hợp 21 va Cấu trúc hệ thống SCADA thể n Hình 1.7 ie gh tn to Phương pháp thâm nhập đường dẫn Hình 1.8 p Những chủ đề giao thức IEC 61850 nl w d 40 động hoá trạm với giaothức IEC61850 an lu Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời độc lập 43 va Sơ đồ đấu nối hệ thống điện mặt trời u nf 45 độc lập ll Hình 2.2 38 Cấu hình truyền thơng hệ thống tự oa Hình 2.1 29 mạng Profibus Hinh 1.9 Hình 1.10 25 giao thức kết nối oi m Sơ đồ địa lý huyện đảo Lý Sơn (Tỉnh Quảng Ngãi) 47 Hình 2.4 Đồ thị phụ tải ngày hộ tiêu thụ theo mù 49 Hình 2.5 Sơ đồ đấu nối hệ pin mặt trời vào hệ thống 59 Hình 2.6 Sơ đồ đấu nối hệ acqui dự trữ vào hệ thống @ 59 gm Sơ đồ hệ thống điện mặt trời xã An Bình l 60 m co (đảo Bé Lý Sơn) - Quảng Ngãi Biểu đồ trao đổi công suất ngày cực đại (mùa hè) an Lu Hình 2.8 z Hình 2.7 z at nh Hình 2.3 61 n va ac th v si Biểu đồ trao đổi cơng suất ngày cực đại Hình 2.9 61 (mùa đông) Cấu trúc hệ thống ĐMTLM Hình 2.10 66 nối lưới điển hình Sơ đồ đấu nối hệ thống điện mặt trời lắp Hình 2.11 67 mái nối lưới Sơ đồ lắp đặt thiết bị để thu thập liệu từ xa Hình 2.12 74 hệ thống ĐMT LMNL cho nhà tư nhân Sơ đồ cấu trúc hệ thống ĐMT lắp mái nối lu lưới văn phòng Cơng ty Điện lực an Hình 2.13 75 n va Bà Rịa - Vũng Tàu nối lưới cho văn phòng cơng ty điện lực Bà Rịa - Hình 2.14 gh tn to Sơ đồ đấu nối thiết bị hệ thống ĐMT lắp mái 77 p ie Vũng Tàu Sơ đồ khối hệ thống ĐMT hòa lưới dự phòng 83 va Cấu trúc chung hệ thống pin lượng mặt trời 84 u nf Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống điện lượng mặt trời an lu Hình 3.1 81 dự phịng (b) d oa Hình 2.16 80 Sơ đồ đấu nối hệ thống ĐMT hòa lưới (a) nl w Hình 2.15 Cấu trúc chung hệ thống SCADA - pin ll 85 lượng mặt trời oi z at nh Hình 3.4 m Hình 3.3 Các thành phần hệ thống 87 z thông tin số 88 Hình 3.6 Đường sóng đất sóng trời 89 Hình 3.7 Nonreturn - to - zero inverted m co 93 Hình 3.8 Chỉ số biến điệu 97 gm Dải tần phân bổ cho kênh sử dụng dây dẫn l @ Hình 3.5 an Lu n va ac th vi si Hình 3.9 Tín hiệu ASK 98 Hình 3.10 Sự can nhiễu dây truyền thơng 101 Hình 3.11 Nhiễu đồng kênh thơng tin di động tế bào 101 Sử dụng anten định hướng truyền thơng Hình 3.12 103 vơ tuyến Tạp âm xuất kênh truyền dẫn Hình 3.13 103 lu an n va Mật độ phổ công suất tạp âm trắng 104 Hình 3.15 So sánh phổ đơn sóng mang đa sóng mang 107 Hình 3.16 Chèn khoảng bảo vệ 109 Hình 3.17 Mơ hình kênh MIMO 112 Hình 3.18 Mơ hình kênh truyền SISO 115 Dung lượng kênh MIMO pha-đinh Rayleigh 116 Mơ hình hệ thống MIMO-SDM 117 p ie gh tn to Hình 3.14 w Hình 3.19 d oa nl Hình 3.20 ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th vii si H Ụ Á BẢ G BIỂU Tên bảng STT Tương quan giao thức IEC60870-5-101 với Bảng 1.1 lu Bảng 1.4 Kiến trúc TCP/IP n va to Bảng quy chiếu tính giao thức 43 hệ thống mạng công nghiệp Bức xạ trung bình tháng Lý Sơn 47 Cường độ xạ trung bình ngày xã An Bình 47 ( đảo Bé Lý Sơn) p ie gh tn Tổng nhu cầu điện loại phụ tải 48 xã An Bình Sản lượng điện theo tháng năm hệ thống điện mặt trời lắp đặt xã đảo An d oa nl w 51 Bình (Lý Sơn - Quảng Ngãi) va an lu Bảng 2.4 41 hệ thống mạng công nghiệp an Bảng 2.3 34 Bảng quy chiếu tính giao diện Bảng 2.1 Bảng 2.2 32 mơ hình OSI Bảng 1.2 Bảng 1.3 Trang 53 ll m Các thông số kỹ thuật inverter SMC5000A oi 54 z at nh Bảng 2.6 Các thông số kỹ thuật acqui GM1000 u nf Bảng 2.5 Các thông số kỹ thuật điều khiển acqui SI5048 55 z Bảng 2.7 gm @ mặt trời xã An Bình 57 m co Các thông số kinh tế - kỹ thuật 63 an Lu Bảng 2.9 Tổng hợp thiết bị hệ thống điện l Bảng 2.8 n va ac th viii si - Hệ thống có cấu trúcc thu đơn giản Tuy nhiên, kỹ thuật điều chế OFDM c ng có v i nhược điểm l : - Đường bao biên độ tín hiệu phát khơng phẳng Điều gây méo phi tuyến khuếch đại công suất phía phát thu Cho đến nay, nhiều kỹ thuật khác đưa để khắc phục nhược điểm - Sử dụng chuỗi bảo vệ tránh nhiễu phân tập đa đường lại làm giảm phần hiệu suất đường truyền, thân chuỗi bảo vệ khơng mang tin có ích lu an - Do yêu cầu điều kiện trực giao sóng mang phụ, hệ thống n va OFDM nhạy cảm với hiệu ứng Doppler dịch tần dịch tn to thời gian sai số đồng OFDM Tại Việt Nam, kỹ thuật OFDM ứng dụng trước tiên hệ p ie gh 3 Ứng dụng c w thống Internet băng rộng ADSL Sự nâng cao tốc độ đường truyền hệ oa nl thống ADSL nhờ công nghệ OFDM Nhờ kỹ thuật điều chế đa sóng d mang cho phép chồng phổ gi a sóng mang mà tốc độ truyền dẫn lu nf va an hệ thống ADSL tăng lên cách đáng kể so với mạng cung cấp dịch vụ Internet thông thường lm ul Bên cạnh mạng cung cấp dịch vụ Internet ADSL, heienj ứng z at nh oi dụng rộng rãi Việt Nam, hệ thống thơng tin vơ tuyến mạng truyền hình số mặt đất DVB-T, hệ thống phát số DAB DRM z khai thác sử dụng Các mạng máy tính khơng dây gm @ HiperLAN/2, IEEE80 2.11a, g khai thác cách rộng rãi l Việt Nam Kỹ thuật OFDM tảng kỹ thuật truyền dẫn vơ m co tuyến, có ý nghĩa thực tế khơng giới mà cịn nước an Lu Đặc biệt kỹ thuật OFDM đề xuất làm phương pháp điều chế sử dụng mạng thông tin thành thị băng rộng WiMax theo tiêu n va ac th 106 si chuẩn IEEE.802.16a hệ thống thông tin di động hệ thứ tư (4G) Kỹ thuật OFDM cịn kết hợp với kỹ thuật khác kỹ thuật đa anten phát đa anten thu (MIMO) nhằm nâng cao dung lượng kênh vô tuyến kết hơp với công nghệ CDMA nhằm phục vụ dịch vụ đa truy nhập mạng Một vài hướng nghiên cứu với mục đích thay đổi phép biến đổi FFT điều chế OFDM phép biến đổi Wavelet nhằm cải thiện nhạy cảm hệ thống hiệu ứng dịch tần đồng xảy giảm độ dài tối thiểu chuỗi bảo vệ hệ thống OFDM 3.3.1.2 Phương pháp điều chế đ sóng m ng trực gi o OFDM lu an Điều chế đa sóng mang phương pháp đặc biệt phép điều chế n va đa sóng mang thơng thường FDM với sóng mang phụ lựa chọn tn to cho sóng mang phụ trực giao với sóng mang phụ cịn lại Nhờ gh trực giao mà phổ tín hiệu kênh cho phép chồng lấn lên p ie Điều làm hiệu sử dụng phổ tín hiệu toàn hệ thống tăng d oa đây: nl w rõ rệt Sự chồng lấn phổ tín hiệu kênh mơ tả hình nf va an lu z at nh oi lm ul z gm @ Hình 3.15 So sánh phổ đơn sóng m ng v đ sóng m ng l Hình vẽ minh họa cách đơn giản nguyên lý trực giao, m co phổ tín hiệu kênh có dạng tín hiệu hàm sinc(x) Các kênh an Lu xếp đặt miền tần số cách khoảng đặn cho điểm cực đại kênh điểm không kênh lân cận n va ac th 107 si Điều làm nguyên lý trực giao thỏa mãn cho phép máy thu khơi phục lại tín hiệu phổ kênh chồng lấn lên Ưu điểm phương pháp điều chế trực giao OFDM không hiệu sử dụng băng tần mà cịn có khả loại trừ nhiễu xun tín hiệu ISI thơng qua sử dụng chuỗi bảo vệ (Guard interval) Do tín hiệu OFDM trước phát chèn thêm chuỗi bảo vệ để chống nhiễu xuyên tín hiệu ISI a Chèn khoảng thời gi n bảo vệ Do vật cản đường truyền, tín hiệu tới máy thu bị nhiễu lu an tín hiệu trễ Nếu tổ hợp thu trải dài nhiều symbol khơng n va có giao thoa ký hiệu ISI mà cịn có nhiễu giao thoa xuyên kênh ICI Việc tn to chia giải thơng thành nhiều sóng mang giảm trễ dài nhiều symbol Để khắc phục ISI symbol cạnh người ta thêm vào đầu p ie gh giao thoa symbol cạnh tránh w symbol khoảng thời gian bảo vệ TG (Guard interval – GI) Do tất oa nl sóng mang tuần hồn chu kỳ TU nên tín hiệu điều chế tuần d hoàn khoảng bảo vệ giống với phần cuối chu kỳ symbol (nên lu nf va an gọi đoạn thêm vào là: Cyclic Prefix – CP) Như trễ symbol trước nhiều TG khơng ảnh hưởng tới symbol z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th 108 si lu an n va Hình 3.16 Chèn khoảng bảo vệ tn to b Phép nhân với xung gh Trong hệ thống truyền dẫn vơ tuyến nào, tín hiệu trước p ie truyền nhân với xung Mục đích phép nhân giới w hạn phổ tín hiệu phát cho phù hợp với bề rộng cho phép kênh oa nl truyền Trong trường hợp bề rộng phổ tín hiệu phát lớn bề rộng d kênh truyền cho phép tín hiệu phát gây nhiễu xuyên kênh lu nf va an hệ thống khác Trong hệ thống OFDM, tín hiệu trước phát nhân với xung s’(t) Xung có bề rộng bề rộng lm ul mẫu tín hiệu OFDM Sau chèn chuỗi bảo vệ xung ký hiệu z at nh oi s(t) có độ rộng làTS /TG Dạng xung đơn giản xung vuông z xung sở thường gm @ Trong thực tế, lọc cosin nâng Các l sử dụng m co dạng xung khác ảnh hưởng nhiều đến phổ tín hiệu hệ thống an Lu n va ac th 109 si c Đánh giá phương pháp điều chế Tập trung vào kỹ thuật điều chế, ta nhận thấy kỹ thuật điều chế OFDM khắc phục nhiều nhược điểm kỹ thuật điều chế tương tự số trước điều chế đơn sóng mang, đa sóng mang, ASK , PSK , FSK , QAM,… chất lượng hệ thống OFDM sóng mang phụ sử dụng mức điều chế QAM khác mang lại chất lượng hệ thống khác Về khả ứng dụng OFDM rộng rãi mạng lại nhiều triển vọng Kỹ thuật OFDM ứng dụng nhiều hệ lu an thống truyền thông như: truyền hình số mặt đất, phát số, mạng Internet n va băng rộng ADSL đặc biệt ứng dụng mạng không dây tn to HiperLAN/2 WiMax Mặc dù có nhiều ưu điểm vượt trội gh phương thức điều chế OFDM sử dụng phép biến đổi Fourier nhanh FFT, song p ie không tránh khỏi nhược điểm kỹ thuật w OFDM nhạy cảm với hiệu ứng dịch tần đồng Q trình giải oa nl điều chế tín hiệu OFDM với độ lệch tần số dẫn đến tỷ số d BER cao Điều có nguyên nhân từ việc tính trực giao sóng lu nf va an mang nhiễu ICI thiếu chuẩn xác quay pha vector liệu thu nhận Các lỗi tần số xảy hai ngun nhân Đó lm ul lỗi tạo xung dao động cục hiệu ứng di tần Doppler Tuy nhiên z at nh oi nhược điểm khắc phục có cải tiến phương pháp điều chế OFDM Thật may mắn phát triển mạnh mẽ, z khơng ngừng xử lý tín hiệu số mang lại giải pháp để khắc phục nhược gm @ điểm OFDM, thay biến đổi FFT phép biết đổi Wavelet l điều chế OFDM Tuy nhiên khuôn khổ luận văn này, dừng lại m co phép biến đổi Fourier nhanh FFT an Lu Các khả ứng dụng OFDM có nhiều tiến triển tương lai Đã có nhiều ứng dụng OFDM thực tế n va ac th 110 si như: hệ thống truyền hình số mặt đất, phát số, Internet tốc độ cao ASDL, HiperLAN/2 đặc biệt hệ thống WiMax đưa vào thử nghiệm Việt Nam Tóm lại Điểm bật phương pháp điều chế OFDM sử dụng tính trực giao sóng mang áp dụng phép biến đổi Fourier nhanh FFT điều chế Việc khắc phục nhược điểm lại OFDM khả quan công nghệ xử lý số phát triển mạnh OFDM cơng nghệ tương lai hồn hảo kết hợp với công nghệ khác lu an CDMA hệ thống MIMO n va 3.3.2 KỸ THUẬT MIMO tn to 3 Giới thiệu truyền thông MIMO gh Yêu cầu dung lượng kênh truyền thông vô tuyến di p ie động tế bào, internet dịch vụ multimedia ngày gia tăng nhanh w chóng giới Tăng tần vô tuyến bị giới hạn dung lượng truyền thông oa nl yêu cầu đạt không sử dụng kỹ thuật làm tăng hiệu d suất phổ truyền thông Các ưu điểm kỹ thuật mã hóa mã lu nf va an turbo mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp cho phép tiến tới giới hạn dung lượng kênh Shannon hệ thống sử dụng tuyến anten đơn lm ul Xa nữa, ưu điểm hiệu suất sử dụng phổ đạt cách 3.3.2.2 Mơ hình kênh MIMO z at nh oi tăng số lượng anten phát anten thu z Có nhiều mơ hình kênh khác đề xuất cho hệ thống sử gm @ dụng nhiều anten phát nhiều anten thu (MIMO) dựa đặc trưng l phẩm chất hệ thống cần đạt Phân tập phát sử dụng nhiều anten phát để m co mang lại độ tin cậy tuyến cách phát tín hiệu theo nhiều an Lu đường khác Với phân tập thu, nhiều anten thu sử dụng để nâng cao phẩm chất lỗi cách kết hợp tín hiệu thu anten thu n va ac th 111 si Mã không gian-thời gian (STC: Space-time coding) giải pháp chung nhằm mang lại độ lợi phân tập hay độ lợi mã hố kết hợp dễ dàng với tất hệ thống sử dụng nhiều anten Sau xem xét hệ thống truyền dẫn vô tuyến sử dụng phân tập phát thu với anten phát M anten thu hình vẽ lu an n va tn to Kênh truyền anten máy phát (Tx) anten máy thu (Rx) p ie gh Hình 3.18 Mơ hình kênh MIMO w mơ tả hình vẽ gọi kênh hiều đầu vào- hiều đầu oa nl (MIMO) Một hệ thống truyền dẫn kênh MIMO gọi hệ thống d truyền dẫn MIMO Trong trường hợp đặc biệt N = M = 1, tương lu nf va an ứng có hệ thống phân tập thu SIMO phát MISO Kênh truyền đơn anten máy thu thứ m anten máy phát thứ n lm ul ký hiệu hmn Tương tự hệ thống phân tập phát thu, để z at nh oi tránh ảnh hưởng anten phát anten thu với nhau, khoảng cách yêu cầu tối thiểu phần tử anten mảng anten phát thu Kênh MIMO trường hợp gọi kênh MIMO không z gm @ tương quan (uncorrelated MIMO channel) Trong trường hợp pha-đinh l Rayleigh phẳng (flat fading) khơng có tương quan, hmn mơ hình m co hố biến số Gauss phức có giá trị trung bình phương sai Một ma trận số phức gồm M hang N cột sau: an Lu kênh MIMO gồm N anten phát M anten thu thường biểu diễn n va ac th 112 si Định nghĩa vector phát, thu tạp âm tương ứng là: lu Chúng ta có mối quan hệ tín hiệu thu tín hiệu phát an biểu diễn qua phương trình hệ thống sau: n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu lm ul 3 Dung kênh z at nh oi Dung kênh truyền cố định Dung lượng kênh truyền định nghĩa tốc độ truyền dẫn tối đa với xác suất lỗi tương đối nhỏ (có thể bỏ qua) Dung lương z tìm vào năm 1948 biểu diễn sau: m co l gm @ kênh truyền chịu ảnh hưởng tạp âm nhiễu cộng trắng Gauss Shannon an Lu Trong W băng tần kênh truyền tính đơn vị Hz, ρ tỷ số cơng suất tín hiệu tạp âm(SNR) n va ac th 113 si Kênh SISO Mơ hình tương đương kênh truyền SISO Hình 3.19 Mơ h nh kênh truyền SISO Trong trường hợp truyền tín hiệu qua kênh truyền cố định có độ lợi Chúng ta có tỷ số SNR đầu vào máy thu là: lu an n va tn to Dung kênh truyền trương hợp tính p ie gh cách thay tỷ số cơng suất tín hiệu tạp âm SNRSISO vào công thức Shannon: oa nl w d Kênh MISO an lu Tương tự kênh SISO, trường hợp kênh truyền phân tập nf va phát MISO, ch ng ta tính được: z at nh oi lm ul z gm @ sử dụng để chuẩn hố cơng suất phát N m co l an Lu n va ac th 114 si Hình 3.20 Mơ h nh tương đương c kênh MISO Kênh SIMO Đối với kênh truyền SIMO hình đây, tỷ số SNR lu an nhánh phân tập là: n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z Hình 3.21 Mơ h nh tương đương c kênh SIMO @ gm Để ý dung lượng kênh truyền phân tập phát phân tập m co l thu tăng theo quy luật logarit theo số lượng anten phân tập an Lu n va ac th 115 si Kênh MIMO Đối với trường hợp kênh MIMO mô tả hình 2.18, có mối quan hệ thu phát biểu diễn phương trình hệ thống sau: y = Hs + z lu an n va p ie gh tn to w Hình 3.22 Dung lượng kênh MIMO pha-đinh R yleigh oa nl Chúng ta thấy dung lượng kênh truyền MIMO ph -đinh R yleigh đạt đến g p r d lần dung lượng kênh M,N lu nf va an truyền SISO cố định Nhận xét cho thấy rõ tầm quan trọng việc sử dụng kênh truyền MIMO thông tin vô tuyến lm ul Cần ý để đạt dung lượng kênh MIMO nói trên, phần z at nh oi tử hmn ma trận kênh H cần biến Gauss phức độc lập với Điều tương đương với môi trường truyền dẫn máy phát máy thu z môi trường pha-đinh Rayleigh giàu tán xạ (uncorrelated rich scattering @ environment) gm Rayleigh cách đặt tương ứng N = hay M = m co l Dung lượng kênh SIMO MISO cho trường hợp pha-đinh an Lu n va ac th 116 si ỹ thuật ghép kênh theo không gian (S 3.3.3 ) Nguyên lý chung phương pháp phân kênh theo không gian đơn giản: máy phát (Tx) luồng tín hiệu phát chia thành luồng sn (t) truyền đồng thời qua anten phát Tại máy thu, luồng tín hiệu tách riêng ghép lại (MUX) với Phương pháp phân kênh theo không gian mô tả hình đây: lu an n va gh tn to p ie H nh 23 Mô h nh hệ thống MIMO-SDM w Do tín hiệu phát anten khác nên việc tách tín hiệu oa nl luồng phát máy thu chịu ảnh hưởng nhiễu đồng kênh từ luồng d lại Vì vậy, máy thu cần sử dụng tách tín hiệu tốt có khả cung lu nf va an cấp tỷ số lỗi bit ( BER) thấp, đồng thời lại không yêu cầu cao độ phức tạp tính tốn Do máy phát sử dụng phương pháp phân kênh theo không lm ul gian đơn phân kênh, nghiên cứu MIMO-SDM z at nh oi tập trung vào việc thiết kế tách tín hiệu máy thu Dựa theo theo tính chất tuyến tính phương pháp tách tín hiệu, z tách tín hiệu MIMO-SDM phân loại thành hai nhóm lớn gm @ tách tín hiệu tuyến tính tách tín hiệu phi tuyến l Các tách tín hiệu tuyến tính bao gồm: tách tín hiệu ZF (Zero- m co Forcing) tách tín hiệu MMSE (Minimum Mean-Square Error) Ưu điểm an Lu tách tín hiệu tuyến tính có độ phức tạp tính tốn thấp dễ thực nhờ thuật tốn thích nghi phổ biến LMS ( Least Mean Square: n va ac th 117 si bình phương trung bình nhỏ nhất), RLS (Recursive Least Square: bình phương nhỏ quy hồi), Nhược điểm tách tín hiệu tuyến tính phẩm chất tách tín hiệu (tỷ số lỗi bit) đạt tương đối thấp, đặc biệt sử dụng số lượng anten phát lớn Gần đây, nhờ việc áp dụng kết hợp với thuật tốn lattice-reduction tách tín hiệu tuyến tính ZF MMSE đạt tỷ số lỗi bít ( BER) gần tối ưu, độ phức tạp tính tốn khơng thay đổi Xét cách tổng quát vào thời điểm mà yêu cầu độ tính tốn phức tạp thấp quan trọng tách tín hiệu tuyến tính có ưu điểm và, vậy, thường áp dụng lu an thực tế nhiều n va Ngược lại, so với tách tín hiệu tuyến tính, tách tín hiệu tn to phi tuyến có ưu điểm có phẩm chất BER tốt hơn, lại chịu phải gh nhược điểm độ phức tạp tính tốn lớn Trong tách tín hiệu phi p ie tuyến, tách tín hiệu ML (Maximum Likelihood) tách tín hiệu tối ưu, w tức có phẩm chất BER tốt Tuy nhiên, yêu cầu độ phức tạp tính oa nl tốn tách tín hiệu lại lớn nhất, vậy, tách tín hiệu d sử dụng thực tế Gần đây, nghiên cứu đề xuất áp dụng thuật toán lu nf va an giải mã cầu (sphere decoding) vào tách tín hiệu ML nhằm giảm độ phức tạp tính tốn đến mức cho phép áp dụng thực lm ul tế Các tách tín hiệu sử dụng thuật tốn giải mã cầu, gọi tắt tách z at nh oi tín hiệu cầu phương (sphere dectector), tách tín hiệu đánh giá có triển vọng Ngồi tách tín hiệu ML , tách z tín hiệu phi tuyến khác SIC (Successive Interference Cancellation: triệt gm @ nhiễu nối tiếp) hay PIC (Parallel Interference Cancellation: triệt nhiễu song l song) sử dụng phương pháp kết hợp tách sóng tuyến tính với m co phương pháp triệt nhiễu song song nối tiếp nhằm cải thiện phẩm chất an Lu BER tận dụng độ tính tốn thấp tách tín hiệu tuyến tín n va ac th 118 si K T LUẬN Với trình tìm hiểu nghiên cứu thực trạng hệ thống viễn thông trạm điện lương mặt trời nói riêng luận văn làm rõ vấn đề sau: - Đánh giá hiểu giao thức, giao diện kết nối thiết bị sử dụng trạm điện lượng mặt trời - Đánh giá mặt kỹ thuật thiết bị viễn thông sử dụng, đưa yêu cầu kỹ thuật tối thiểu thiết bị phải đáp ứng Từ đưa định hướng mở rộng thiết bị tương lai lu an - Đưa định hướng áp dụng giao thức truyền thông để tiến tới n va xây dựng hệ thống trạm điện lượng mặt trời tn to - Đánh giá, phân tích xây dựng hồn chỉnh hệ thống thiết bị viễn - Giải pháp truyền dẫn thiết bị viễn thông mà tác giả để cập p ie gh thông trạm biến áp 110kV w luận văn áp dụng cho trạm lượng mặt trời quy mơ nhỏ hồn oa nl tồn áp dụng trạm quy mô lớn phương thức truyền dẫn d thiết bị viễn thông sử dụng trạm lu nf va an Với thời gian quy định nghiên cứu luận văn, luận văn chắn khó tránh khỏi thiếu sót, hạn chế việc trình bày giải lm ul pháp kiến nghị Đồng thời, kết nghiên cứu bước z at nh oi khởi đầu cho việc xây dựng nâng cấp hệ thống trang thiết bị viễn thông trạm điện lượng mặt trời tiến tới mục đích xây dựng trạm biến áp không z người trực theo định hướng chủ trương ngành điện Vì vậy, tác giả gm @ mong nhận nhiều ý kiến đóng góp quý báu thầy cô giáo, m co l nhà khoa học bạn bè, đồng nghiệp để tác giả hồn thiện đề tài an Lu n va ac th 119 si DANH MỤC TÀI LI U THAM KHẢO Tiếng Việt Hoàng Minh Sơn (2006), Mạng truyền thông công nghiệp, NXB Khoa [1] học kỹ thuật Trần Vinh Tịnh, Nguyễn Thành, Nguyễn Văn Ngà (2010), Nghiên [2] cứu giải pháp mở rộng hệ thống minisc d lưới điện phân phối – khu vực miền trung, tạp chí khoa học cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng [3] International Standard IEC 60870-5-101; IEC Standard 61850 [4] Bộ Công Thương (2014), Quy định quy tr nh điều độ hệ thống điện lu an quốc gi , thông tư số: 40 /2014/TT-BCT n va Số 125 (4/2011), Tạp chí tự động hóa ngày [6] Giải pháp tự động hoá trạm biến áp nhà sản xuất ABB, tn to [5] gh Siemens p ie Tiếng Anh [7] Office of The Manager National Communications System (2004), w oa nl Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) Systems, National d Communications System lu James Northcote – Green, Robert Wilson(2006), Control and nf va an [8] Automation of Electrical Power Distribution Systems http://baocongthuong.com.vn/ung-dung-giao-thuc-iec-60870-5-104- z at nh oi [9] lm ul Websites cho-giai- phap-truyen-thong-cua-he-thong-scada.html http://automation.net.vn/Cong-nghe-Ung-dung/thu-thap-du-lieu-dieu- z [10] @ khien- tram-khong-nguoi-truc.html m co l gm an Lu n va ac th 120 si