Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển và giám sát từ xa các trạm biến áp công cộng tại điện lực Đồng Nai: luận văn thạc sĩ

1 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nước Hệ thống điều khiển từ xa nắm giữ vai trị quan trọng cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Điều khiển từ xa đa dạng phong phú: lĩnh vực quân ứng dụng vào điều khiển máy bay không người lái, tên lửa, phi thuyền, vệ tinh nhân tạo,…; dân dụng điều khiển từ xa làm tăng tính tiện ích tăng giá trị sử dụng cho thiết bị Điều khiển thiết bị từ xa tự động quay số báo động có cố thơng qua hệ thống thông tin liên lạc kết hợp ngành Điện-Điện tử Viễn thông, phối hợp ứng dụng vi điều khiển đại hệ thống thông tin liên lạc hình thành hướng nghiên cứu phát triển không nhỏ khoa học kỹ thuật Điều khiển giám sát từ xa tự động quay số báo động có cố thơng qua mạng điện thoại khắc phục nhiều giới hạn hệ thống điều khiển từ xa báo động thông thường Hệ thống không phụ thuộc vào khoảng cách, môi trường, đối tượng điều khiển đối tượng báo động Điểm đặc trưng bật hệ thống tính lưu động tác nhân điều khiển, đối tượng báo động đối tượng điều khiển cố định Trên giới, nước phát triển có nhiều cơng trình nghiên cứu khoa học thành công sử dụng mạng điện thoại để điều khiển báo động: Tại Nga có nhà máy điện, kho lưu trữ tài liệu quý ứng dụng hệ thống điều khiển từ xa tự động báo động thơng qua đường điện thoại để đóng ngắt nơi cao áp, tự động quay số báo động có cố, tự động xả bình chữa cháy,…và nhiều hệ thống điều khiển báo động thông qua mạng Internet để điều khiển nhà máy điện nguyên tử [1-3] Ở Mỹ có chung cư lớn sử dụng hệ thống khóa cửa, két sắt lắp đặt bí mật thông qua tổng đài nội [4] Ở Việt Nam có số đề tài nghiên cứu sử dụng mạng điện thoại để điều khiển thiết bị [5-7] chưa thực đề tài hoàn chỉnh, phương pháp điều khiển thiết bị đề tài có phản hồi khơng xác, phản hồi tiếng nhạc tắt thiết bị cơng tắc bên ngồi Ngồi cịn có số đề tài nghiên cứu sử dụng mạng điện thoại để báo động có cháy đề tài thực lý thuyết Nói tóm lại, hệ thống điều khiển từ xa quay số báo động qua mạng điện thoại có đặc trưng bật, chúng ứng dụng cơng trình có tầm cở vừa nhỏ, chưa thực sản phẩm phổ biến dân dụng giá thành sản phẩm cao Đặc biệt, ngành điện lực cố xảy trạm biến áp chạm, cháy, nổ,…thường gây thiệt hại lớn người tài sản Nếu giám sát thơng số dịng điện, điện áp, cơng suất,…thì hoàn toàn điều khiển cắt nguồn trước xảy cố Xuất phát từ vấn đề trên, thực đề tài: “Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển giám sát từ xa trạm biến áp công cộng điện lực Đồng Nai”, với mục đích tạo thiết bị dùng để giám sát điều khiển trạm biến áp từ xa có độ xác cao, nhằm tránh cố rủi ro tai nạn người thiết bị, nâng cao tiện ích cho cơng nhân vận hành trạm biến áp cơng cộng, góp phần vào phát triển kinh tế công công nghiệp hóa đại hóa đất nước 1.2 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu Dựa vào mạng điện thoại di động sẵn có để thiết kế hệ thống tự động giám sát điều khiển trạm biến áp (TBA) cơng cộng có cố, với trợ giúp kỹ thuật vi điều khiển Hệ thống thiết kế mơ hình đóng ngắt TBA cơng cộng, tự động quay số báo động có cố cháy nổ, có người ngồi ngành điện lực đột nhập phá hoại Phương pháp phản hồi kết điều khiển, báo động tiếng nói tin nhắn lưu trữ cài đặt sẵn Ngoài hệ thống điều khiển người điều khiển nhập mã Password giọng nói, nên tuyệt đối an tồn, khơng xảy trường hợp người ngồi ngành điện lực điều khiển hệ thống vơ tình cố ý quay số ngẫu nhiên 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu Thiết kế thi công hệ thống giám sát điều khiển từ xa giao tiếp với điện kế PLC để lấy thông số trạm điện công cộng điện lực Đồng Nai thơng qua smart phone, nhằm mục đích tự động hóa việc đóng cắt trạm điện TBA giảm bớt nhân công theo dõi TBA, nhân công lấy thông số TBA, lộ sau MCCB thuộc phạm vi bán kính cấp điện TBA, giảm áp lực vận hành đường dây TBA công cộng ngành điện lực 1.2.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung vào việc điều khiển đóng cắt giám sát từ xa trạm TBA cơng cộng có cố thơng qua smart phone 1.3 Đối tượng nghiên cứu − Trạm TBA công cộng − Truyền nhận thơng tin phím nhấn thơng qua mạng di động, giải mã DTMF (Dual-tone multi-frequency) − Thuật toán Goertzel để giải mã DTMF − Điều khiển thiết bị SIM900 vi điều khiển ARM 1.4 Phương pháp nghiên cứu Trong đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: − Phương pháp tham khảo tài liệu: thu thập thông tin tài liệu từ sách, tạp chí, báo điện tử truy cập mạng internet − Phương pháp quan sát: khảo sát số mơ hình thực tế chương mạng internet − Phương pháp thực nghiệm: từ ý tưởng kiến thức chun mơn vốn có, người nghiên cứu thiết kết thi công hệ thống điều khiển giám sát từ xa trạm điện thông qua smart phone, chạy thử nghiệm phịng thí nghiệm vài tháng trước triển khai ứng dụng cho trạm điện TBA 1.5 Kế hoạch thực − Giai đoạn (6/2016–9/2016): Tìm tài liệu tham khảo − Giai đoạn (9/2016 – 11/2016): Tìm hiểu nghiên cứu truyền nhận tín hiệu bàn phím qua đường dây điện thoại Thuật toán Goertzel cho giải mã DTMF − Giai đoạn (11/2016 – 1/2017): SIM900 vi điều khiển ARM − Giai đoạn (1/2017–7/2017): Thiết kế thi công hệ thống điều khiển giám sát từ xa trạm điện TBA 1.6 Kết cấu luận văn Luận văn gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan Chương gồm nội dung sau: − Đặt vấn đề; − Các kết nghiên cứu nước; − Mục tiêu phạm vi nghiên cứu; − Đối tượng nghiên cứu; − Phương pháp nghiên cứu; Chương 2: Trạm biến áp TBA Chương gồm nội dung sau: − Các loại Trạm biến áp; − Trạm biến giàn − Trạm biến áp ngồi − Trạm biến kiểu treo − Trạm biến áp kiểu compact − Trạm biến áp kiểu hộp Chương 3: Giải mã tín hiệu DTMF Chương gồm nội dung sau: − Khái niệm DTMF; − Chế độ quay số đa tần DTMF (Tone); − Phân tích tín hiệu DTMF IC thu phát MT8880; − Phân tích tín hiệu DTMF thuật toán Goertzel; Chương 4: SIM900 Chương gồm nội dung sau: − Giới thiệu Module SIM900; − Phần cứng module SIM900; − Mạch nguồn; − Giao tiếp với sim card, giao tiếp với điện kế PLC (ĐK theo dõi tổn thất công công TBA) − Kết nối với vi điều khiển; − Đèn thông tin trạng thái SIM900; − Giao tiếp với SIM900 qua AT command; − Thiết kế chương trình cho SIM900; − Ví dụ mơ chương trình; Chương 5: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển giám sát từ xa trạm biến áp công cộng điện lực Đồng Nai Chương gồm nội dung sau: − Giới thiệu; − Ý tưởng thiết kế; − Thiết kế hệ thống; Chương 6: Kết luận Chương gồm nội dung sau: − Kết luận; − Hướng phát triển Chương 2: TRẠM BIẾN ÁP TBA 2.1 Trạm biến áp [8, 9] Hình Trạm biến áp Trạm biến áp (TBA) hiểu cách đơn giản thiết bị điện từ tĩnh có tác dụng truyền, đưa lượng tín hiệu điện xoay quanh chiều mạch điện thơng qua cảm ứng điện từ giữ ngun tần số Trạm biến áp đóng vai trị quan trọng việc truyền tải điện Trong trình truyền tải điện năng, TBA có chức chuyển đổi điện từ – 22 KV xuống 220 – 380V nhằm cung cấp toàn điện đến hộ gia đình, quan, xí nghiệp nhằm phục vụ sản xuất kinh doanh đời sống sinh hoạt người dân Việc sử dụng trạm biến áp giúp truyền tải điện đến hộ gia đình, đảm bảo trình phân phối điện quy trình, phù hợp với cơng suất điện thiết bị điện Do mà việc xây dựng trạm biến áp khu dân cư, cụm công nghiệp vấn đề đặc biệt quan trọng Hiện nay, cơng trình xây dựng năm gần đây, để đảm bảo mỹ quan đô thị, hầu hết trạm biến áp thiết kế nhỏ gọn, cáp điện ngầm hóa để đảm bảo mỹ quan Tuy nhiên, ý quan sát, tuyến đường cũ tồn đường dây trạm biến áp mặt đất nhằm đảm bảo cho việc cấp phát điện cho khu dân cư toàn thành phố Để đáp ứng kịp so với nhu cầu sử dụng điện ngày cao hộ gia đình Trạm biến áp muốn hoạt động hiệu trạm phải hoạt động 80% tải, bán kính cấp điện phù hợp, hệ thống bảo vệ TBA phải phù hợp với công suất máy biến áp tạo thành hệ thống hồn chỉnh để cung cấp điện Thơng thường có loại trạm biến áp để cáp điện là: Loại cấp điện cho mục đích sinh hoạt kinh doanh sản suất nhỏ lẽ thường TBA có cơng suất nhỏ gọn Hai loại có kích thước lớn thường dùng khu công nghiệp tập trung, kinh doanh sản xuất có cơng suất lớn 2.2 Phân loại trạm biến áp 2.2.1 Phân loại theo cấp điện áp Người ta phân làm cấp điện áp: − Siêu cao áp: Lớn 500 KV − Cao áp: 66kV, 110kV, 220kV 500kV − Trung áp: 6kV, 10kV, 15kV, 22kV 35 kV − Hạ áp: 0,4kV 0,2kV Các điện áp nhỏ KV 2.2.2 Phân loại trạm biến áp theo ngành điện lực Theo cách phân loại trên, ta lại có tên trạm biến áp: − Trạm biến áp trung gian: Nhận điện áp từ 500KV - 220 KV – 110 KV biến đổi thành điện áp 110 KV – 22 KV theo nhu cầu sử dụng.Và theo vùng miền áp dụng cấp điện áp phù hợp với vùng khác − Trạm biến áp phân phối: Nhận điện áp 22 KV biến đổi thành điện áp 0,4 => trạm biến áp dùng mạng hạ áp dân dụng tòa nhà, thường thấy trạm 22/0,4 KV 2.2.3 Phân loại theo công suất máy biến áp − Gồm máy biến áp có cấp điện áp sơ/thứ cấp: 35/0.4KV, 22/0.4 KV, 10&6.3/0.4 KV − Công suất biểu kiến Trạm phổ biến: 50KVA, 75KVA, 100KVA, 160KVA, 180KVA, 250KVA, 320KVA, 400KVA, 500KVA, 560KVA, 630KVA, 750KVA, 800KVA, 1000KVA, 1250KVA, 1500KVA, 1600KVA, 1800KVA, 2000KVA, 2500 KVA.3000KVA 4000KVA − Các công ty Sản Xuất máy Biến Áp như: Thibidi, Cơ điện Thủ Đức, Lioa v.v 2.3 Các đại lượng cần quan tâm trạm − S: Công suất biểu kiến ghi trạm biến áp (KVA) − P: Công suất tiêu thụ (KW) − Q: Công suất phản kháng (KVAR) − U: điện áp sơ cấp thứ cấp trạm (KV V) − I: Dòng điện thứ cấp (A), Dòng điện sơ cấp thường quan tâm 2.4 Các dạng trạm trạm biến áp Hiện thị trường có số trạm biến áp điển hình, phân thành trạm trời trạm nhà Đối với trạm xây dựng ngồi trời thơng thường loại trạm có cơng suất lớn nên việc lắp đặt máy biến áp chiếm khoảng diện tích định Để phân loại trạm biến áp ngồi trời cần phải dựa vào giá thành nhu cầu sử dụng So với trạm biến áp trời, trạm biến áp nhà thường chiếm diện tích định, trạm nhà có số dạng thường gặp, trạm kín trạm trọn Trạm kín dạng trạm mà hầu hết thiết bị điện áp đặt nhà Thơng thường trạm kín thường có hai loại: trạm cơng cộng phục vụ khu chung cư cao tầng trạm khách hàng sử dụng hộ gia đình, đặc biệt hộ gia đình kinh doanh sản xuất Trạm trọn u cầu phải đặt kín, khơng chịu ảnh hưởng tác nhân bên Trạm trọn thường nhỏ, lắp đặt nhà bê tơng sử dụng vùng nơng thơn 2.4.1 Trạm áp ngồi tháp đỡ trạm sắt Trạm biến áp ngồi tháp đỡ sắt loại trạm biến áp lắp đặt trực tiếp mặt đất, tháp đỡ hoàn toàn sắt Đây loại trạm biến áp thường sử dụng hệ thống TBA có cơng suất 630KVA, thường lắp đặt gần có diện tích hẹp Hình 2 Trạm biến áp tháp đỡ sắt Đây loại trạm biến áp lắp đặt trời Trạm biến áp có trụ đỡ trụ thép đơn vng gắn trực tiếp xuống mặt đất Trạm cấu tạo loại thép mạ kẽm có độ dày lớn từ đến mm Đây loại vật liệu tương đối bền thường sử dụng lĩnh vực chế tạo máy móc đại Tùy thuộc vào phận khác trạm biến áp mà người ta sử dụng loại vật liệu có độ dày phù hợp Trụ đỡ máy phải thiết kế theo tiêu kỹ thuật quy ước Việt Nam theo tiêu chuẩn quốc tế để đạt hiệu tối đa Loại trụ sử dụng để nâng đỡ lợi máy biến áp có cơng suất nhỏ 630KVA 10 Bởi chiếm diện tích nhỏ lắp đặt trực tiếp trời nên chúng thường lựa chọn để lắp đặt so với loại trạm biến áp khác Đặc biệt, loại trạm thích hợp sử dụng cho khu đô thị, thành phố đơng dân cư cần đảm bảo diện tích mặt đất nhỏ mang tính thẩm mỹ cao Ưu điểm nhược điểm trạm biến áp đơn thân: Do trạm biến áp kiểu trụ đơn thân có thiết kế chế tạo đơn giản, dễ lắp đặt nhỏ gọn chúng sử dụng rộng rãi Có thể dễ dàng bắt gặp trạm biến áp ngồi cơng trình từ nhỏ trường học, bệnh viện, nhà chung cư, nơi có diện tích rộng lớn công viên, khu công nghiệp, khu sản suất, khu thị,… Có thể tóm tắt số ưu điểm loại trạm sau: − Thứ nhất, trạm có thiết kế nhỏ gọn, lại lắp đặt trực tiếp ngồi trời nên thích hợp cho việc sử dụng khu thị, khu dân cư có diện tích mặt đật nhỏ Đồng thời, loại trạm đảm bảo tính thẩm mỹ phù hợp với nơi cần quy hoạch − Thứ hai, cấu tạo loại thép mạ kẽm có độ dày lớn, độ bền cao nên có khả chống thấm nước, chống giật điện cao, an toàn với người dùng Nhất lắp đặt nơi có dân cư đơng đúc, thường xun có người qua lại tính an tồn cải thiện − Thứ ba, trạm biến áp ngồi thiết kế đa dạng với nhiều loại công suất khác từ nhỏ loại trung bình Vì vậy, đáp ứng tối đa thị hiếu tiêu dùng khách hàng Khách hàng thoải mái lựa chọn loại trạm có cơng suất phù hợp với mục đích u cầu − Ngồi ra, thiết kế nhỏ gọn dễ vận chuyển trình lắp đặt giá phù hợp với loại phân khúc khách hành điểm cộng lớn cho loại trạm Bởi thế, chúng lựa chọn tiêu dùng hàng đầu khách hành nước Tuy nhiên, bên cạnh ưu điểm trạm biến áp ngồi tồn số nhược điểm như: 56 động, hệ thống gọi điện thông báo cho nhân viên điện lực, đồng thời tự động bật đèn, chuông báo động Hệ thống điều khiển lúc nhiều CB (đèn, quạt, chuông báo động v.v …) Hế thống cho phép giám sát nhiều cảm biến lúc (cảm biến phát người, cảm biến phát mở cửa tủ điện v.v…) Hình 17 Hình ảnh điều khiển trung tâm 5.4.11 Quy trình hoạt động hệ thống Người điều khiển gọi đến số điện thoại hệ thống để thực việc điều khiển (chỉ có ba số điện thoại cài đặt sẵn điều khiển hệ thống) • Trường hợp người điều khiển chủ động gọi đến để thực điều khiển hệ thống, quy trình diễn theo trình tự hình sau: Gọi đến số điện thoại hệ thống Xin chào, hệ thống … Nhấn phím điều khiển Người điều khiển Đã bật/tắt thiết bị … Hệ thống điều khiển 57 Hình 18 Qui trình người điều khiển thâm nhập vào hệ thống • Trường hợp cảm biến (cảm biến nước, cảm biến người, cảm biến mở cửa) tác động, hệ thống gọi điện cho người người điều khiển Quy trình hình sau: Cảnh báo, có tín hiệu cảm Nhấn phím điều khiển Đã bật/tắt thiết bị … Người điều khiển Hệ thống điều khiển Hình 19 Qui trình hệ thống cảnh báo cho người điều khiển 5.4.12 Cài đặt số điện thoại quản lý điều khiển Từ hình chính, nhấn phím A vào menu cài đặt số điện thoại người điều khiển Hình 20 Màn hình cài đặt số điện thoại người điều khiển Bộ điều khiển cho phép cài đặt số điện thoại quản lý Muốn cài đặt số điện thoại nào, ta dùng phím B (Di chuyển trỏ lên) phím C (di chuyển trỏ xuống) để chọn số điện thoại cần cài đặt sau nhấn phím D Hình 21 Màn hình cài đặt số điện thoại người điều khiển Màn hình cài đặt số điện thoại Tại hình này, ta có thể: 58 • Dùng phím số để nhập số điện thoại người điều khiển (Phím B để xóa chữ số vừa nhập sai) Sau nhập xong, nhấn phím D để lưu lại số điện thoại vừa nhập • Dùng phím A để trở hình chọn số điện thoại cần cài đặt 5.4.13 Quản lý tài khoản điện thoại Tại hình chính, ta nhấn *101# sau nhấn phím D để thực việc kiểm tra tài khoản điện thoại thông thường Tại hình hiển thị thơng tin tài khoản, dùng phím B C để cuộn hình lên xuống dịng (Biểu tượng mũi tên phía tay phải hình cho biết cuộn lên hay cuộn xuống) Hình 22 Kiểm tra thơng tin tài khoản Để nạp tiền vào tài khoản, hình ta nhập cú pháp nạp tiền theo quy định nhà mạng (thường hướng dẫn card nạp tiền), sau nhấn phím D để thực việc nạp tiền Hình 23 Nạp tiền vào tài khoản điện thoại 59 Chương 6: KẾT LUẬN 6.1 Kết luận Chúng tơi hồn tất thiết kế thi công hệ thống trung tâm điều khiển giám sát từ xa TBA công cộng điện thoại di động Hệ thống lắp đặt Phịng thí nghiệm Trang Bị Điện trường Đại học Lạc Hồng - Đồng Nai vận hành liên tục 24/24 tháng liên tục để đánh giá kiểm tra độ tin cậy, nhiễu từ trường Hệ thống hỗ trợ vận hành TBA cơng cộng mà khơng cần có người trực thơng qua trung tâm điều khiển tập trung Hệ thống trang bị phần mềm, phần cứng thiết bị viễn thông để thực chức thu thập liệu, giám sát điều khiển TBA mà không người trực Hệ thống xây dựng với trung tâm điều khiển module SIM900 chip vi điều khiển ARM Module SIM900 xem điện thoại động, cho phép người dùng lập trình thực việc gọi nhận gọi, gửi/nhận tin nhắn thông qua tập lệnh AT Command, thiết bị đầu cuối có khả giao tiếp điều khiển Hệ thống đường truyền đảm bảo đường truyền độc lập mặt vật lý, đáp ứng yêu cầu truyền tín hiệu thực liên tục, an tồn tin cậy Với hệ thống này, chúng tơi thực điều khiển giám sát từ xa TBA công cộng tập trung, thống hỗ trợ đa người dùng Hệ thống thu thập đầy đủ liệu từ TBA giống nhân viên trực vận hành trạm Mơ hình hệ thống điều khiển giám sát từ xa TBA công cộng điện thoại di động không cần nhân viên trực vận hành tới thao tác xu hướng phát triển tất yếu hệ thống quản lý TBA hạ đại, tiến đến mục tiêu đại hóa cơng tác vận hành TBA, tiết giảm nhân lực chi phí vận hành hệ thống điện Đặc biệt khơng rủi ro xảy cho người vận hành trạm 60 6.2 Hướng phát triển` Hệ thống dùng để giám sát thu thập liệu điều khiển thiết bị từ xa, hồn tồn dùng cho từ dân dụng đến công nghiệp khách sạn, nhà máy, ngân hàng, kho xưởng đặc biệt nơi môi trường khắc nghiệt, nguy hiểm cao áp Nhờ có điểu khiển từ xa người tiết kiệm thời gian trình lại, việc báo động cho người quan có chức kịp thời để xử lý tránh trường hợp báo động chậm gây hậu khôn lường Tôi mong ngành Điện lực nên quan tâm đầu tư để triển khai lắp đặt hệ thống giám sát điều khiển TBA từ xa thông qua điện thoại smart phone phạm vi nước, để nơi đâu có sóng điện thoại, người kỹ sư vận hành TBA theo dõi giám sát điều khiển TBA; có cố cắt nguồn cho TBA theo dõi để phòng ngừa trước xảy cố cháy nổ; vừa tự động hóa cơng nghiệp sản xuất, vừa đảm bảo an tồn tính mạng cho người vận hành vừa tiết kiệm kinh phí dùng nhân cơng trực tiếp giám sát điều khiển TBA; góp phần xây dựng đất nước ngày phồn thịnh; ngành điện tử điều khiển tự động đóng vai trò kinh tế mũi nhọn cho đất nước MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nước 1.2 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.2 Phạm vi nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Kế hoạch thực 1.6 Kết cấu luận văn Chương 2: TRẠM BIẾN ÁP TBA 2.1 Trạm biến áp [8, 9] 2.2 Phân loại trạm biến áp 2.2.1 Phân loại theo cấp điện áp 2.2.2 Phân loại trạm biến áp theo ngành điện lực 2.2.3 Phân loại theo công suất máy biến áp 2.3 Các đại lượng cần quan tâm trạm 2.4 Các dạng trạm trạm biến áp 2.4.1 Trạm áp ngồi tháp đỡ trạm sắt 2.4.2 Trạm biến áp 11 2.4.3 Trạm biến kiểu treo 12 2.4.4 Trạm biến kiểu giàn 13 2.4.5 Trạm biến áp kiểu ngồi 13 2.4.6 Trạm biến áp hợp 14 2.4.7 Trạm biến áp trọn kiểu compac 15 2.5 Các cố thường gặp trạm biến áp công cộng 16 2.5.1 Một vài hình ảnh cố trạm biến áp 16 2.5.2 Sự cố cầu chảy 18 2.5.3 Sự cố máy biến áp (MBA) 19 2.5.4 Sự cố MBA trầm trọng 19 Chương 3: GIẢI MÃ TÍN HIỆU DTMF 21 3.1 Khái niệm DTMF 21 3.2 Chế độ quay số đa tần DTMF (Tone) 22 3.3 Giải mã tín hiệu DTMF IC thu phát MT8870-MT8880 [11] 23 3.4 Giải mã tín hiệu DTMF thuật toán Goertzel [12] 25 3.4.1 Tần số lấy mẫu 26 3.4.2 Kích thước khối 26 Chương 4: SIM900 28 4.1 Giới thiệu Module SIM900 [6, 7] 28 4.2 Phần cứng module SIM900 29 4.2.1 Mạch nguồn 29 4.2.2 Giao tiếp với sim card 30 4.2.3 Kết nối với vi điều khiển 31 4.2.4 Đèn thông tin trạng thái SIM900 31 4.2.5 Giao tiếp với SIM900 qua AT command 32 4.3 Thiết kế chương trình cho SIM900 33 4.3.1 Cấu trúc chương trình cho SIM900 33 4.3.2 Hoạt động chương trình 33 4.3.3 Mô tả group file chương trình 35 4.4 Ví dụ mơ chương trình 36 4.4.1 Gửi tin nhắn 36 4.4.2 Đọc tin nhắn vừa đến 37 4.4.3 Đọc tin nhắn nhận hộp Inbox 38 4.4.4 Trường hợp khơng có tin nhắn hộp thư 38 4.4.5 Trường hợp có tin nhắn hộp thư tin nhắn chọn số 38 Chương 5: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TỪ XA CÁC TRẠM BIẾN ÁP CÔNG CỘNG TẠI ĐIỆN LỰC ĐỒNG NAI 39 5.1 Giới thiệu 39 5.2 Ý tưởng thiết kế 41 5.3 Thiết kế hệ thống [13-15] 41 5.3.1 Nguyên lý hoạt động 41 5.3.2 Giải mã tín hiệu DTMF 42 5.4 Sơ đồ khối 48 5.4.1 Khối nguồn 49 5.4.2 Khối xử lý trung tâm, khối đồng hồ thời gian thực 50 5.4.3 Khối hiển thị 51 5.4.4 Khối GSM 51 5.4.5 Khối công suất 52 5.4.6 Bộ nhớ 52 5.4.7 Khối cảm biến 53 5.4.8 Khối bàn phím 54 5.4.9 Hệ thống hoàn chỉnh 55 5.4.10 Mô tả hệ thống 55 5.4.11 Quy trình hoạt động hệ thống 56 5.4.12 Cài đặt số điện thoại quản lý điều khiển 57 5.4.13 Quản lý tài khoản điện thoại 58 Chương 6: KẾT LUẬN 59 6.1 Kết luận 59 6.2 Hướng phát triển 60 Công trình khoa học cơng bố Tài liệu tham khảo Danh mục hình Hình Trạm biến áp Hình 2 Trạm biến áp tháp đỡ sắt Hình Trạm biến áp 11 Hình Trạm biến áp kiểu treo 12 Hình Trạm biến áp kiểu giàn 13 Hình Trạm biến áp kiểu ngồi 14 Hình Trạm biến áp kiểu xây 15 Hình Trạm biến áp trọn kiểu Kios 15 Hình Hình ảnh cháy dây hạ sau TBA 16 Hình 10 Hình ảnh xử lý cố cáp ngầm TBA compact 17 Hình 11 Hình ảnh xử lý cố TBA 3X100KVA chập cuộn hạ 17 Hình 12 Hình ảnh cố chảy tủ RMU TBA compac 18 Hình Qui ước tần số cho bàn phím 22 Hình Module MT8870 24 Hình SIM900 28 Hình SIM900 GSM/GPRS Header Board (Gold-PCB) 29 Hình Mạch nguồn sử dụng chip LM2596 29 Hình 4 Module Simcard 30 Hình Pin description 30 Hình Kết nối qua cổng nối tiếp 31 Hình Neilight 31 Hình Dạng tín hiệu ghi âm nhấn phím 1234567890*#ABCD 47 Hình Dạng tín hiệu ghi âm nhấn phím 123 456 789 987 654 321 ABCD DCBA 47 Hình Kết giải mã Matlab 48 Hình Lưu đồ thuật tốn Goertzel 48 Hình 5 Sơ đồ khối hệ thống 49 Hình Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 50 Hình Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm khối đồng hồ 51 Hình Khối hiển thị 51 Hình Sơ đồ nguyên lý khối GSM 52 Hình 10 Sơ đồ nguyên lý khối công suất 52 Hình 11 Sơ đồ nguyên lý kết nối SD Card 53 Hình 12 Cảm biến dịng điện 53 Hình 13 Cảm biến điện áp 54 Hình 14 Cảm biến nhiệt độ 54 Hình 15 Sơ đồ nguyên lý khối bàn phím 54 Hình 16 Thiết bị giám sát điều khiển từ xa trạm biến áp hồn chỉnh 55 Hình 17 Hình ảnh điều khiển trung tâm 56 Hình 18 Qui trình người điều khiển thâm nhập vào hệ thống 57 Hình 19 Qui trình hệ thống cảnh báo cho người điều khiển 57 Hình 20 Màn hình cài đặt số điện thoại người điều khiển 57 Hình 21 Màn hình cài đặt số điện thoại người điều khiển 57 Hình 22 Kiểm tra thơng tin tài khoản 58 Hình 23 Nạp tiền vào tài khoản điện thoại 58 Cơng trình khoa học cơng bố [1] Cao Vantrung, Ngo Thanhbinh, Do Binhnguyen, Huynh Minhcanh, Phan Nhuquan, “Designing and Manufacturing the Remote Control and Monitoring System for Transformer Station in Dongnai Electricity”, the 8th Vietnam conference on mechatronics, 2016, p 65-70 Lời cam đoan Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Đồng nai, ngày 04 tháng 11 năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Cao Văn Trung Lời cảm ơn Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Q Thầy Cơ trường Đại Học Lạc Hồng- Đồng Nai tận tình truyền đạt, trang bị kiến thức Khoa học Kỹ thuật quý báu cho tơi q trình học Cao học trường để tơi hồn thành đề tài Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS Phan Như Quân người Thầy tận tình hướng dẫn truyền đạt kinh nghiệm nghiên cứu nhiệt huyết giúp đỡ tơi nhiều q trình thực để tơi hồn thành đề tài Tơi xin bày tỏ lòng tri ơn chân thành đến gia đình tơi, người ln âm thầm đồng hành bên cạnh động viên tơi suốt q trình học tập nghiên cứu, quà tinh thần vô quý giá, cho nghị lực lĩnh học tập nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến đồng nghiệp bạn bè giúp đỡ nhiều, tạo cho tơi niềm tin nỗ lực cố gắng để hồn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn! Đồng Nai, tháng 11 năm 2017 Cao Văn Trung Tài liệu tham khảo Diduck, V.J., Integrated local or remote control liquid gas leak detection and shut-off system 2000, Google Patents Fiorina, J.-N and J.-J Pillet, High quality electrical power distribution system 1995, Google Patents Morton, H.H., Alarm system 1980, Google Patents Martin, J.R and S.E Martin, Door lock control apparatus using paging communication 1999, Google Patents Hoàn, G.T.T.N., D.V Tuyền, and N.T Ban, Điều khiển từ xa thiết bị điện qua tin nhắn điện thoại 2010 Kỹ, T.Đ.H.S.P., Hệ thống điều khiển thiết bị từ xa cảnh báo cố thông qua đường dây điện thoại KDD-11 2011 Trường, P.Đ., Thiết kế hệ thống điều khiển xa qua đường dây thoại sở chip DTMF 2014, Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Nguyễn, H.K., Giáo trình: Nhà máy điện trạm biến áp (Dùng cho trường Đại học-Cao đẳng kỹ thuật) 2009: Giáo dục Việt Nam Phan, T and Đ Khải, Kỹ thuật lắp đặt vận hành trạm biến áp: Phần 2006, NXB giáo dục 10 Sharma, R., K Kumar, and S Vig DTMF based remote control system in Industrial Technology, 2006 ICIT 2006 IEEE International Conference on 2006 IEEE 11 SEMICONDUCTOR, M., Applications Of The MT8870 Integrated DTMF Receiver Application Note MSAN-108 MITEL, 2004 12 Schwingshackl, D., T Mayerdorfer, and D StrauBnigg Universal tone detection based on the Goertzel algorithm in Circuits and Systems, 2006 MWSCAS'06 49th IEEE International Midwest Symposium on 2006 IEEE 13 ABB, S.P.I.D.E.P MicroSCADA User’s Manual 8.2 2000 14 Tùng, B.V., et al., Giám sát từ xa trạm biến áp máy tính 2008 15 Zaghloul, M.S., GSM-GPRS Arduino Shield (GS-001) with SIM 900 chip module in wireless data transmission system for data acquisition and control of power induction furnace International Journal of Scientific & Engineering Research, 2014 5(4): p 776 16 Felder, M.D., J.C Mason, and B.L Evans, Efficient digital ITU-compliant zerobuffering DTMF detection using the non-uniform discrete fourier transform 2002, Google Patents ... Chương 5: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TỪ XA CÁC TRẠM BIẾN ÁP CÔNG CỘNG TẠI ĐIỆN LỰC ĐỒNG NAI 5.1 Giới thiệu Hiện ngành điện lực chưa thực việc đóng cắt từ xa trạm biến áp (TBA)... 5: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển giám sát từ xa trạm biến áp công cộng điện lực Đồng Nai Chương gồm nội dung sau: − Giới thiệu; − Ý tưởng thiết kế; − Thiết kế hệ thống; Chương 6: Kết luận. .. toàn điều khiển cắt nguồn trước xảy cố Xuất phát từ vấn đề trên, thực đề tài: ? ?Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển giám sát từ xa trạm biến áp công cộng điện lực Đồng Nai”, với mục đích tạo thiết