Giảm nhiễu, cải thiện phép đo xác định vị trí phóng điện cục bộ trong máy biến áp theo lý thuyết thời gian đến

iện quá 
trình phát và thu sóng siêu âm được thể 
hiện theo sơ đồ khối hình 6. 
Trong phần thí nghiệm này, nhóm tác giả 
chỉ trình bày quá trình phát và thu nhận 
sóng siêu âm theo phương pháp thời gian 
đến trong môi trường đồng nhất là không 
khí và không có vật cản giữa các cảm 
biến. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
76 Số 13 tháng 11-2017 
Hình 6. Mô hình hệ thống phát và thu sóng siêu âm 
4.1. Sơ đồ khối phát sóng siêu âm 
Sơ đồ khối phát sóng siêu âm được thể hiện trên hình 7. 
Phát xung tín hiệu
(VĐK)
Khuếch đại Phát sóng siêu âm
(Cảm biến)
Hình 7. Sơ đồ chức năng khối phát sóng siêu âm
Hình 8. Xung điện áp sau khi đi qua mạch phát 
sóng siêu âm 
Mạch phát xung tín hiệu sử dụng vi điều 
khiển phát ra một chuỗi xung gồm 4 xung 
vuông, tần số 40 kHz sau đó được khuếch 
đại với biện độ điện áp yêu cầu tại đầu ra 
là ± 10 V, dòng điện xấp xỉ 40 mA, tần số 
40 kHz. 
Sau khi thiết kế và chạy thử cho ra được 
tín hiệu sau mạch phát sóng siêu âm có 
dạng như hình 8. 
4.2. Sơ đồ khối thu sóng siêu âm 
Sơ đồ khối thu sóng siêu âm được thể 
hiện trên hình 9. Trong đó: 
 Tiền khuếch đại: cấu trúc mạch điện 
như hình 10. 
Tính điện áp đầu ra: 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 13 tháng 11-2017 77 
2
1
2,5 (V)
47 kΩ
2,5 (V)
1 kΩ
 47 2,5 (V) (15)
out in
in
in
R
V V
R
V
V
  
  
  
Nếu đầu vào 
-3 3V 20 10 sin(40 10 t) (V)in      , biểu 
thức (15) có thể được viết lại là 
 -3 347 20 10 sin(40 10 t) 2,5 (V)
0,94sin(40000t) 2,5 (V) (16)
outV       
  
Như vậy Vout trong biểu thức (16) luôn 
nằm trong khoảng điện áp từ 0 V đến 3,5 
V và thỏa mãn yêu cầu theo thiết kế. 
Tiền khuếch 
đại
Thu sóng siêu 
âm
(Cảm biến)
Lọc Khuếch đại So sánh Tạo ngắt
(VĐK)
Mạch thu sóng siêu âm
Hình 9. Sơ đồ chức năng khối thu sóng siêu âm
Hình 10. Sơ đồ mạch tiền khuếch đại 
 Bộ lọc: sử dụng bộ lọc thông dải AE-
BP40S, có tần số trung tâm là 40 kHz, 
biên độ điện áp đầu vào tối đa 20 V, hệ số 
suy hao của bộ lọc là 30dB. 
 Bộ khuếch đại: cấu trúc mạch điện như 
hình 11. 
Tính điện áp đầu ra: 
4
3
2,5 (V)
47 kΩ
2,5 (V)
1,5 kΩ
 31,3 2,5 (V) (17)
out in
in
in
R
V V
R
V
V
  
  
  
Nếu đầu vào 
-3 3V 29 10 sin(40 10 t) (V)in      , biểu 
thức (17) có thể được viết lại là 
-3 331,3 29 10 sin(40 10 t) 2,5 (V)
0,91sin(40000t) 2,5 (V) (18)
outV         
  
Như vậy Vout trong biểu thức (18) luôn 
nằm trong khoảng điện áp từ 0 V đến 
3,5 V và thỏa mãn yêu cầu theo thiết kế. 
Hình 11. Sơ đồ mạch khuếch đại 
 Mạch so sánh: cấu trúc mạch điện như 
hình 12. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
78 Số 13 tháng 11-2017 
Hình 12. Sơ đồ mạch so sánh. 
Các kết quả thu được: 
a. Tín hiệu thu đƣợc từ đầu thu cảm biến siêu âm 
khi đầu phát phát liên tục sóng siêu âm 
tần số 40 kHz 
b. FFT tƣơng ứng của tín hiệu 
từ đầu thu cảm biến siêu âm 
Hình 13. Tín hiệu vào của hệ mạch 
a. Tín hiệu sau khi đi qua bộ tiền khuếch đại, bộ 
lọc, bộ khuếch đại 
b. FFT tƣơng ứng của tín hiệu sau khi đi qua bộ 
tiền khuếch đại, bộ lọc, bộ khuếch đại 
Hình 14. Tín hiệu ra của hệ mạch 
Như vậy, các nhiễu không mong muốn tác 
động lên tín hiệu tại điểm thu do hiện 
tượng sóng truyền đa đường tới cảm biến 
thu được loại bỏ và biên độ tín hiệu tại tần 
số 40 kHz đã được khuếch đại khoảng 50 
lần so với điện áp 2,5 V. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 13 tháng 11-2017 79 
a. Lựa chọn mức điện áp V2 quá 
thấp sẽ gây sai số do mức biên độ 
của nhiễu lớn 
b. Lựa chọn mức điện áp V2 
quá cao sẽ gây sai số do V2 
vƣợt quá mức biên độ lớn nhất 
của tín hiệu 
c. Lựa chọn mức điện áp V2 
thích hợp sẽ giảm thiểu đƣợc 
sai số của hệ 
d. Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa 
điện áp V2 và n 
V2 2505 2607 2709 2806 2902 3006 3115 
n 3; 2 2 2 2;1 1;2 2 2 
V2 2806 2822 2839 2854 2869 2888 2902 
n 2 2 2 2;1 1 1;2 2 
V2 2505 2403 2301 2204 2108 2004 1895 
n 3; 2 2 2 2;1 1;2 2 2 
V2 2204 2189 2174 2157 2141 2224 2108 
n 2 2 2 2;1 1 1;2 2 
 Chọn V2 = 2869 mV hoặc V2 = 2141 mV 
Hình 15. Các phƣơng pháp để lựa chọn mức điện áp so sánh (điện áp ngƣỡng), 
với V2 là điện áp tùy chỉnh để so sánh và n là số lƣợng các chữ số bất ổn định trong quá trình đo 
5. KẾT LUẬN 
Qua những phân tích ở trên có thể đi tới 
kết luận phương pháp thời gian đến là 
phương pháp được ưu tiên hàng đầu để 
xác định vị trí các điểm PD trong máy 
biến áp. Khó khăn gặp phải là cần giảm 
nhiễu phép đo PD tại chỗ trong khi tín 
hiệu PD là các xung dòng tần số cao chịu 
tác động của nhiễu là một trong những 
thách thức lớn. Bằng thực nghiệm qua mô 
hình thí nghiệm trên cho thấy, nhiễu có 
thể được loại bỏ dựa trên cơ sở thiết kế 
các bộ lọc và lựa chọn mức ngưỡng thích 
hợp. Vì vậy có thể cải thiện được độ 
chính xác của phép đo. Tuy nhiên bài báo 
chưa đánh giá được sai số của vị trí PD 
cần xác định và hướng phát triển của bài 
báo sẽ giải quyết vấn đề này. 
Lời cảm ơn 
Nhóm tác giả xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới 
sự tài trợ từ kinh phí đề tài có mã số B2015-
01-92 của Bộ Giáo dục và Đào tạo để bài báo 
có thể được thực hiện thành công. 
80 
80 Số 13 tháng 11-2017 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Mithun Mondal and G.B. Kumbhar (2016), “Partial discharge localization in a power 
transformer: method, trend and future research”, ITET technical review. 
[2] Wasim M.F. Al-Masri, Mamoun F. Abdel-Hafez, Member, IEEE, and Ayman H. El-Hag, Senior 
Member, IEEE, “Toward high-accuracy estimation of partial discharge location”, 2016 IEEE. 
[3] P.E. Gabe Paoletti and PhD. Alex Golubev (2000), “Partial discharge theory and technology 
related to medium voltage electrical equipment”, IEEE reprinted, with permission from paper 
99-25 presented at the IAS 34th annual meeting. 
[4] Partha Ray, A K Maitra and Arijit Basuray, “A New Threshold Function for De-noising Partial 
Discharge Signal Based on Wavelet Transform”, 2013 International Conference on Signal 
Processing, Image Processing and Pattern Recognition [ICSIPRl]. 2013 IEEE. 
[5] Wojciech Sikorski1 and Waldemar Ziomek2, “Detection, recognition and location of partial 
discharge sources using acoustic emission method”, 1Poznan University of Technology, Poland 
and 2University of Manitoba, Canada. 
[6] Shacha M.Markalous, Stefantenbohlen and Kurt Feser, Germany, “Detection and location of 
partial discharges in power transformers using aconstic and electromanetic signals”. 2008 
IEEE. 
[7] [7]. Sina Mehdizadeh, Mohammadreza Yazdchi and Mehdi Niroomand, “A novel AE based 
algorithm for PD localization in power transformer”. Accepted: June 17, 2013. 
[8] Partha Ray, A K Maitra and Arijit Basuray. 2013 International Conference on Signal 
Processing, Image Processing and Pattern Recognition [ICSIPRl], “A New Threshold Function 
for De-noising Partial Discharge Signal Based on Wavelet Transform”. 2013 IEEE. 
[9] Inglada, V., (1928), “Die berechnung der herdkoordinated eines nahbebens aus den 
eintrittszeiten der in einingen benachbarten stationen aufgezeichneten P-oder P-wellen”, 
Gerlands Beitrage zur Geophysik 19, 73-98. 
[10] Leighton, F. and W. Blake (1970), “Rock noise source location techniques,” USBM RI 7432. 
[11] Leighton, F. and W. I. Duvall (1972), “A least squares method for improving rock noise source 
location techniques,” USBM RI 7626. 
[12] Geiger, L. (1912), “Probability method for the determination of earthquake epicentres from 
the arrival time only,” Bull. St. Louis. Univ. 8, 60-71. 
[13] Thurber, C. H. (1985), “Nonlinear earthquake location: theory and examples,” Bull. Seism. 
Soc. Am. 75, 779-790. 
[14] Wojciech Sikorski and Krzysztof Walczak, “Power transformer diagnostics based on acoustic 
emission method”, Chaper 5, Poznan University of Technology, Poland. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 13 tháng 11-2017 81 
Giới thiệu tác giả: 
Tác giả Nguyễn Vũ Thắng tốt nghiệp Thạc sĩ tại Học viện Kỹ thuật quân sự 
chuyên ngành kỹ thuật điện tử năm 2010. Hiện tác giả là nghiên cứu sinh tại 
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, Khoa Điện - Điện tử. 
Lĩnh vực nghiên cứu: xử lý tín hiệu, xác định phóng điện cục bộ trong máy 
biến áp. 
Tác giả Đỗ Anh Tuấn nhận bằng tốt nghiệp Đại học và Thạc sĩ chuyên ngành 
hệ thống điện tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội năm 2004 và 2008. Năm 
2012, tác giả tốt nghiệp Tiến sĩ chuyên ngành vật liệu điện - điện tử và phóng 
điện cao áp tại Trường Đại học Dongguk, Hàn Quốc. Hiện tác giả là giảng viên 
Bộ môn Hệ thống điện - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên. 
Lĩnh vực nghiên cứu chính: phóng điện trong chất khí, kỹ thuật điện cao áp và 
các ứng dụng. 
Tác giả Nguyễn Hoàng Nam nhận bằng Kỹ sư điện tại Trường Đại học Bách 
khoa Hà Nội (HUST) năm 2002, bằng Thạc sĩ về thiết bị đo và vi điện tử tại 
Trường Đại học Hendri Poincaré, cộng hòa Pháp năm 2004, và nhận bằng 
Tiến sĩ vi điều tử và điện tử Nano tại Trường Đại học Bách khoa Grenoble, 
cộng hòa Pháp năm 2009. Hiện tác giả công tác tại Bộ môn Kỹ thuật đo và Tin 
học công nghiệp (3I) - Viện Điện - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đồng 
thời là nghiên cứu viên tại Viện Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa (ICEA). 
Lĩnh vực nghiên cứu: hệ thống đo thông minh, các hệ thống nhúng và hệ 
thống năng lượng tái tạo. 
Tác giả Hoàng Sĩ Hồng tốt nghiệp đại học và thạc sĩ chuyên ngành đo lường 
điều khiển tại Trường Đại Học Bách khoa lần lượt vào năm 1999 và 2001. 
Năm 2010 tác giả tốt nghiệp Tiến sĩ kỹ thuật điện tại Trường Đại học Ulsan 
Hàn Quốc. Hiện tác giả công tác tại Bộ môn Kỹ thuật đo và Tin học công 
nghiệp - Viện Điện - Trường Đại Học Bách khoa Hà Nội. 
Lĩnh vực nghiên cứu: cảm biến và thiết bị đo thông minh trong hệ thống điện.