PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG sét TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM dựa TRÊN hệ THỐNG ĐỊNH vị sét BLITZORTUNG và PHÂN TÍCH QUÁ độ sét CHO hệ THỐNG nối đất
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.49 MB, 93 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN
---------------o0o---------------
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG SÉT TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM DỰA TRÊN HỆ
THỐNG ĐỊNH VỊ SÉT BLITZORTUNG VÀ PHÂN TÍCH QUÁ ĐỘ SÉT CHO HỆ
THỐNG NỐI ĐẤT
ANALYSIS OF LIGHTNING ACTIVITY IN VIETNAM BASED ON
BLITZORTUNG LIGHTNING LOCATION SYSTEM AND LIGHTNING
TRANSIENT ANALYSIS OF GROUNDING SYSTEMS
GVHD: TS.NGUYỄN NHẬT NAM
ThS. VŨ ĐỨC QUANG
SVTH: TRẦN HỮU PHÚC
MSSV: 1512550
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 6 NĂM 2019
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô của
Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh trong suốt bốn năm học tập dưới mái
trường đại học ,bằng tấm lòng và sự nhiệt huyết với nghề, thầy cô đã truyền đạt những kiến
thức quý báu cả về chuyên môn cũng như những bài học về cuộc sống giúp những sinh viên
như chúng em trở thành những kỹ sư tương lai vừa vững vàng về chun mơn vừa hồn thiện
về đạo đức và lối sống . Những bài giảng của thầy cô sẽ là hành trang theo em suốt chặng
đường đời.
Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Nhật Nam - người thầy đã tâm huyết,
tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đề tài này, tạo mọi điều kiện để em có thể
hồn thành luận văn một cách tốt nhất.
Em xin cảm ơn anh Vũ Đức Quang - Phó Phịng Hệ Thống Điện Và Thiết Kế 3D Công ty cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2 (PECC2) thuộc Tập đoàn điện lực Việt Nam
(EVN) đã giúp đỡ em trong việc sử dụng phần mềm phục vụ làm luận văn cũng như cung cấp
số liệu thực tế về đường dây truyền tải.
Em xin cảm ơn TS. Maria Lorentzou – National Technical University of Athens (Đại
Học Quốc Gia Kỹ Thuật Athens) đã phản hồi những email thắc mắc của em về đề tài nghiên
cứu.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và bạn bè – đặc biệt là hai
người bạn Phan Văn Hưởng và Lê Hải Đăng đã cùng em thực hiện phần đầu của Luận Văn
này. Gia đình và bạn bè đã luôn đồng hành, động viên em trong cuộc sống, quá trình học tập,
cũng như trong thời gian thực hiện luận văn này.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 06 năm 2019
.
Sinh viên
Trần Hữu Phúc
2
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
GIỚI THIỆU
Sét hay tia sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất hay
giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu đơi khi cịn xuất hiện trong các trận phun trào
núi lửa hay bão bụi (cát). Đối với hệ thống truyền tải phân phối điện, việc bảo vệ chống sét là
không thể thiếu do sự quan trọng việc cung cấp điện liên tục tới các phụ tải quan trọng cũng
như đảm bảo chất lượng, độ tin cậy điện năng cho lưới điện. Vì thế bản đồ mật độ sét là cơng
cụ quan trọng và hữu ích khi tính tốn chống sét cho cả các cơng trình dân dụng cũng như
lưới truyền tải. Dữ liệu bản đồ mật độ sét cần cập nhật theo thời gian do sự biến đổi khí hậu
khơng ngừng, dẫn tới hiện tượng sét xảy ra khó lường hơn trước.
Quá độ là bài toán quan trọng đối với lĩnh vực hệ thống điện mà rất nhiều hiện tượng
liên quan đến như ngắn mạch, chống sét, sự cố ngắn mạch, đóng cắt tụ bù.. Quá độ sét cũng là
một bài toán quá độ thường xuyên xảy ra trong hệ thống điện cần phải giải quyết. Trong đó
mọi hiện tượng quá độ sét, tất cả đều sẽ phải xảy ra trên điện cực nối đất. Do đó nghiên cứu
tính tốn điện áp, dịng điện trên điện cực nối đất trong quá độ sét một cách chính xác sẽ giúp
các nghiên cứu sau này về trường từ, trường điện sinh ra xung quanh điện cực nối đất chuẩn
xác hơn. Từ đó các nghiên cứu này sẽ đưa ra các giải pháp an toàn cho người và vật trong
trường hợp sét đánh.
Luận văn với đề tài : PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG SÉT TRÊN LÃNH THỔ VIỆT
NAM DỰA TRÊN HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ SÉT BLITZORTUNG VÀ PHÂN TÍCH
QUÁ ĐỘ SÉT CHO HỆ THỐNG NỐI ĐẤT được thực hiện trên phần mềm thương mại
EMTP tại Phòng Hệ Thống Điện Và Thiết Kế 3D- Công ty cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
(PECC2) thuộc Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN)với số liệu thực tế được cung cấp sẽ giúp
giải quyết một phần nào đó hai vấn đề đặt ra ở trên.
Nội dung luận văn gồm có 5 phần :
Chương 1 : Giới thiệu về trang web Blitzortung.org trong cung cấp dữ liệu sét trên thế giới
Chương 2 : Ứng dụng phần mềm Global Mapper trong việc vẽ bản đồ mật độ sét Việt Nam
Chương 3 : Mơ hình phân tích quá độ sét cho hệ thống nối đất xây dựng trên EMTP
Chương 4 : Phân tích quá độ sét cho hệ thống nối đất trên thực tế
Chương 5 : Kết luận chung
3
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH.........................................................................................................6
DANH MỤC BẢNG BIỂU.......................................................................................................9
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ TRANG WEB BLITZORTUNG.ORG TRONG CUNG
CẤP DỮ LIỆU SÉT TRÊN THẾ GIỚI................................................................................10
1.1) GIỚI THIỆU VỀ TRANG WEB CUNG CẤP DỮ LIỆU SÉT PHI LỢI NHUẬN
TOÀN CẦU BLITZORTUNG.ORG........................................................................................10
1.2) TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ VÀ DỮ LIỆU THU THẬP.......................................11
CHƯƠNG 2 : ỨNG DỤNG GLOBAL MAPPER TRONG VẼ BẢN ĐỒ MẬT ĐỘ SÉT
VIỆT NAM..............................................................................................................................15
2.1) GIỚI THIỆU VỀ GLOBAL MAPPER..............................................................................15
2.2) HƯỚNG DẪN THIẾT LẬP BẢN ĐỒ MẬT ĐỘ SÉT BẰNG GLOBAL MAPPER.......16
CHƯƠNG 3 : MÔ HÌNH PHÂN TÍCH Q ĐỘ SÉT CHO HỆ THỐNG NỐI ĐẤT
XÂY DỰNG TRÊN EMTP....................................................................................................28
3.1) GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ EMTP............................................................................28
3.1.1) Lịch sử hình thành và phát triển...................................................................................28
3.1.2) Ứng dụng của EMTP vào mơ phỏng và phân tích q độ hệ thống điện. ..............29
3.2) LÝ THUYẾT CHUNG VỀ MƠ HÌNH ĐIỆN CỰC NỐI ĐẤT........................................36
3.2.1) Giới thiệu tổng quan.....................................................................................................36
3.2.2 ) Mơ hình PI cho điện cực nối đất.................................................................................36
3.2.3 ) Mơ hình JMARTI trong phân tích điện cực nối đất....................................................38
3.3) ỨNG DỤNG EMTP WORKS MƠ PHỎNG PHÂN TÍCH Q ĐỘ SÉT......................41
3.3.1) Xây dựng mơ hình PI cho điện cực nối đất..................................................................42
3.3.2 ) Xây dựng mơ hình điện cực nối đất phụ thuộc tần số JMARTI.................................50
CHƯƠNG 4 : PHÂN TÍCH QUÁ ĐỘ SÉT CHO HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TRÊN MƠ
HÌNH ĐƯỜNG DÂY THỰC TẾ...........................................................................................61
4.1) PHÂN TÍCH DỮ LIỆU THỰC TẾ....................................................................................61
4.1.1) Hệ thống đường dây truyền tải 220kV Phú Lâm – Bình Tân......................................61
4
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
4.1.2) Xây dựng mô hình đường dây trên EMTP...................................................................63
4.2) MƠ PHỎNG Q ĐỘ SÉT TRÊN ĐƯỜNG DÂY VÀ QUAN SÁT ĐIỆN ÁP TRÊN
ĐIỆN CỰC NỐI ĐẤT GIỮA CÁC CỘT TRUYỀN TẢI.........................................................73
4.2.1 ) Sét đánh vào đường dây chống sét.............................................................................73
4.2.2 ) Sét đánh vào dây pha..................................................................................................75
CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN CHUNG.....................................................................................77
5.1 ) KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐƯỢC.......................................................................................77
5.2) HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN......................................................................77
PHỤ LỤC A.............................................................................................................................78
PHỤ LỤC B.............................................................................................................................86
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................87
5
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
DANH MỤC HÌNH ẢNH
CHƯƠNG 1
Hình 1.1: Nguyên tắc xác định sét và đầu thu tín hiệu trong dự án Blitzortung ......................11
Hình 1.2: Cách đăng nhập tài khoản và mật khẩu trong Blitzortung........................................12
Hình 1.3: Cách truy xuất dữ liệu từ Blitzortung.......................................................................12
Hình 1.4: Cách truy xuất dữ liệu sét theo tọa độ trên Blitzortung............................................12
Hình 1.5: Tải dữ liệu sét theo dạng CSV trên Blitzortung........................................................13
Hình 1.6 : Mẫu dữ liệu thu được từ Blitzortung.......................................................................13
Hình 1.7: Chuyển đổi thời gian trong Excel.............................................................................14
Hình 1.8: Mẫu dữ liệu thu được đã qua xử lý trong Excel.......................................................14
CHƯƠNG 2
Hình 2.1 : Hình ảnh minh họa cho phần mềm Global Mapper.................................................15
Hình 2.2: Giao diện phần mềm Global Mapper........................................................................16
Hình 2.3: Bản đồ mật độ sét từ dữ liệu 4 tháng cuối năm 2017 của Việt Nam........................27
Hình 2.4: Bản đồ mật độ sét từ dữ liệu năm 2017 của Việt Nam.............................................27
CHƯƠNG 3
Hình 3.1: Các lớp thiết kế và dữ liệu trong EMTP...................................................................33
Hình 3.2: Mơ hình PI đơn giản cho điện cực nối đất gồm các thành phần R,L,C [3]..............36
Hình 3.3: Mơ hình PI cho tồn bộ điện cực nối đất đã được chia ra thành các đoạn nhỏ tương
đương [3]...................................................................................................................................37
Hình 3.4: Mơ hình điện cực nối đất chơn ngang theo phương pháp Jmarti [13]......................38
Hình 3.5: Đồ thị điện áp theo thời gian trên điện cực nối đất với vị trí 0m ,20m, 40m [3].....40
Hình 3.6: Đồ thị điện áp theo thời gian tại điểm đầu điện cực (a) mơ hình JMARTI (b) mơ
hình PI và (c) điểm cuối điện cực [3] theo cả 2 phương pháp chơn ngang – dọc.....................40
Hình 3.7:Mơ hình cơ bản của điện cực nối đất chơn ngang.....................................................41
Hình 3.8: Mơ hình cơ bản của điện cực nối đất chơn theo chiều dọc.......................................41
Hình 3.9: Dịng Cigre trong EMTP Works...............................................................................42
Hình 3.10 : Các thành phần R,L,C trong thư viện EMTP Works.............................................42
Hình 3.11 : Cài đặt thơng số cho dịng CIGRE trong EMTP Works........................................43
Hình 3.13:Nhập thơng số tính tốn R,L,C vào trong EMTP Works.........................................45
Hình 3.14 : Mơ hình PI lập được từ tính tốn trên EMTP Works............................................45
Hình 3.15: Xuất đồ thị điện áp theo thời gian trên các đoạn của điện cực trong mô phỏng....46
6
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Hình 3.16 : Chỉnh thời gian mơ phỏng và tính tốn trên EMTP Works...................................46
Hình 3.17 : Kết quả mô phỏng trên EMTP Works điện áp trên điện cực nối đất theo thời gian
trên các vị trí 0m,20m,40m bằng mơ hình PI...........................................................................47
Hình 3.18 : Kết quả mô phỏng trên EMTP Works điện áp trên điện cực nối đất theo thời gian
trên các đoạn 60m, 80m, 100m dọc điện cực nối đất bằng mơ hình PI....................................48
Hình 3.19 : Đồ thị điện áp trị đỉnh phân bố theo chiều dài điện cực nối đất mơ hình PI........49
Hình 3.20 : Thuật tốn chương trình tính tốn viết trên Fortran...............................................51
Hình 3.21 : Sơ đồ ngun lý mơ hình đường dây phụ thuộc tần số trong EMTP [10].............53
Hình 3.22 : Mơ hình chi tiết file dữ liệu đầu vào đường dây phụ thuộc tần số trong EMTP...54
Hình 3.23 : Mơ hình đường dây phụ thuộc tần số trong EMTP...............................................56
Hình 3.24 : Cửa sổ chọn dữ liệu của mơ hình FD trên EMTP..................................................56
Hình 3.25 : Module Vscope trên EMTP...................................................................................56
Hình 3.26 : Mơ hình điện cực nối đất theo mơ hình phụ thuộc tần số JMARTI trên EMTP.. 57
Hình 3.27 : So sánh đồ thị điện áp tại đầu điện cực nối đất (1m) giữa mơ hình PI và mơ hình
JMARTI với các thơng số điện cực nối đất và dịng sét tương tự nhau....................................57
Hình 3.28 : So sánh đồ thị điện áp trên điện cực nối đât tại vị trí 20m giữa mơ hình PI và mơ
hình JMARTI............................................................................................................................58
Hình 3.29 : Đồ thị so sánh giá trị đỉnh điện áp các vị trí trên điện cực nối đất giữa mơ hình PI
và mơ hình JMARTI.................................................................................................................59
Hình 3.30 : Đồ thị điện áp tại vị trí đầu của điện cực khi chơn dọc so với khi được chơn nằm
ngang và có cùng thơng số........................................................................................................60
Hình 3.31 : Đồ thị điện áp tại vị trí đầu của điện cực khi chôn dọc so sánh giữa 2 mơ hình PI
và JMARTI khi có cùng thơng số.............................................................................................60
CHƯƠNG 4
Hình 4.1 : Mơ hình đường dây phụ thuộc tần số trong EMTP.................................................63
Hình 4.2 : Module Line Data và Cable Data trong EMTP.......................................................63
Hình 4.3 : Thơng số đường dây Phú Lâm – Bình Tân nhập trên mơ hình đường dây FD.......65
Hình 4.4: Chi tiết mơ hình dường dây phụ thuộc tần số FD Phú Lâm – Bình Tân trong
EMTP........................................................................................................................................65
Hình 4.5 : Module nguồn với trở kháng ( V with impedance).................................................66
Hình 4.6 : Thơng số nhập Module nguồn cho trạm Phú Lâm...................................................66
Hình 4.7 : Tạo Module mới trên EMTP....................................................................................67
Hình 4.8 : Giao diện Module cột truyền tải được tạo mới và thiết kế trên EMTP...................67
7
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Hình 4.9 : Giao diện dòng sét đánh vào đường dây tạo mới trên EMTP..................................68
Hình 4.10 : Giao diện mơ hình điện cực nối đất phân tích theo phương pháp JMARTI..........68
Hình 4.11: Hộp thoại báo yêu cầu tạo mạch cho các Module mới...........................................68
Hình 4.12 : Cài đặt thông số cho trở kháng dây nối đất...........................................................69
Hình 4.13 : Thơng số khai báo tính tốn trở kháng cho cột truyền tải.....................................69
Hình 4.14: Module Flash Over Switch....................................................................................70
Hình 4.15 : Thông số chuỗi sứ cách điện khai báo trên EMTP................................................70
Hình 4.16 : Mơ hình mạch đầy đủ của cột truyền tải................................................................71
Hình 4.17 : Mơ hình mạch cho dịng sét...................................................................................71
Hình 4.18 : Mơ hình mạch cho điện cực nối đất.......................................................................71
Hình 4.19: Mơ hình đường dây 220kV hồn chỉnh Phú Lâm – Bình Tân trên EMTP.............72
Hình 4.20: Mơ hình subcircuit 10 cột truyền tải tương ứng 3km xây dựng trên EMTP..........72
Hình 4.21 : Thiết lập thời gian mơ phỏng cho mơ hình sét đánh vào đường dây Phú Lâm –
Bình Tân....................................................................................................................................72
Hình 4.22 : Hình ảnh trụ truyền tải đầu tiên xuất phát từ trạm Phú Lâm ( SV thực hiện)........73
Hình 4.23 : Mơ hình sét đánh vào đường dây chống sét tại cột đầu tiên rời trạm Phú Lâm. . .73
Hình 4.24 : Đồ thị điện áp trên các cọc nối đất theo các trụ truyền tải khi sét đánh vào đường
dây chống sét trên đoạn Phú Lâm – Bình Tân..........................................................................74
Hình 4.25 : Đồ thị trị đỉnh điện áp theo thứ tự trụ khi sét đánh vào dây chống sét đường dây
220kV Phú Lâm – Bình Tân.....................................................................................................75
Hình 4.26 : Đồ thị điện áp trên các cọc nối đất theo các trụ truyền tải khi sét đánh vào pha A
trên đoạn Phú Lâm – Bình Tân.................................................................................................75
Hình 4.27: Đồ thị điện áp trên các cọc nối đất theo các trụ truyền tải khi sét đánh vào pha C
trên đường dây 220kV Phú Lâm – Bình Tân............................................................................76
Hình 4.28 : Đồ thị điện áp trên các cọc nối đất theo các trụ truyền tải khi sét đánh vào pha B
trên đường dây 220kV Phú Lâm – Bình Tân............................................................................76
8
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
DANH MỤC BẢNG BIỂU
CHƯƠNG 3
Bảng 3.1: Phân loại dải tần số trong EMTP..............................................................................32
Bảng 3.2 : Giá trị đỉnh điện áp trên cọc nối đất theo chiều dài tính tốn theo mơ hình PI.......48
Bảng 3.3 :Hằng số điện môi của một số loại vật chất theo Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa
học Tự nhiên và Công nghệ số 29.............................................................................................52
Bảng 3.4: Giá trị đỉnh điện áp trên cọc nối đất theo chiều dài tính tốn theo mơ hình Jmarti. 58
CHƯƠNG 4
Bảng 4.1: Thơng số chi tiết đường dây 220 kV từ trạm Phú Lâm đi Bình Tân........................61
Bảng 4.2: Bảng thông số cọc nối đất cột truyền tải trên đường dây Phú Lâm – Bình Tân......62
Bảng 4.3 : Điện áp trị đỉnh trên các điện cực nối đất theo trụ truyền tải..................................74
9
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ TRANG WEB BLITZORTUNG.ORG
TRONG CUNG CẤP DỮ LIỆU SÉT TRÊN THẾ GIỚI
1.1)
GIỚI THIỆU VỀ TRANG WEB CUNG CẤP DỮ LIỆU SÉT PHI LỢI
NHUẬN TOÀN CẦU BLITZORTUNG.ORG
Blitzortung.org [1] là trang web chính thức của mạng lưới phát hiện sét phi thương mại có
quy mơ trên tồn thế giới. Mục tiêu của dự án này là để đạt được một mạng lưới vị trí thu sét
trên tồn thế giới có chi phí thấp và đồng thời có độ chính xác cao dựa trên số lượng các đầu
thu lớn đặt gần nhau, thường cách nhau từ 50km - 250km.
Các trạm thu sét này truyền dữ liệu của chúng đến một máy chủ trung tâm, nơi các vị trí
sét đánh sẽ được tính tốn bởi thời gian và độ trễ của các tín hiệu. Các nhà phát triển là những
tình nguyện viên sẽ tự mua và lắp ráp phần cứng. Đơn cử như tại Nhật Bản dự án đã đã lắp
đặt cảm biến sét tại hơn 24 địa điểm trên khắp Nhật Bản, ví dụ như Hokkaido, Tokyo,
Okinawa, Ogasawara v.v.
Các tổn thất kinh tế do sét đánh gây ra là rất lớn. Định vị vị trí sét là cần thiết trong cơng
tác phịng chống thiên tai cũng như hạn chế mất điện do sét đánh vào các trạm biến áp hoặc
đường dây truyền tải và các khu vực dân cư. Hệ thống định vị sét thương mại thông thường
chủ yếu là các hệ thống thuộc sở hữu của các công ty thời tiết và các công ty điện lực, nơi dữ
liệu được cung cấp thông tin công khai với khu vực rộng như một quốc gia hay một miền, và
dữ liệu chi tiết là bảo mật hoặc phải tốn một khoản phí để được cung cấp.
Mặt khác, do sự tiến bộ trong công nghệ IoT, việc kiểm soát các trạm thu, thiết bị và cảm
biến sét trở nên dễ dàng hơn bằng cách sử dụng mạng Internet cũng như việc mua và lắp đặt
các thiết bị này cũng trở nên khả thi do chi phí giảm.
Theo đó, dự án “Blitzortung” đã ra đời nhằm mục đích thực hiện mạng lưới phát hiện sét
tồn cầu phi thương mại bằng cách sử dụng trang web Blitzortung.org với nguồn dữ liệu mở
thu được từ các trạm thu đạt được nhờ những tiến bộ về công nghệ.
Dự án được “Blitzortung” bắt đầu vào năm 2012 bởi Giáo sư Egon Wanke của Đại học
Heinrich Heine ở Đức, và mạng lưới được thiết lập và điều hành bởi các tình nguyện viên xây
dựng các trang web nhận riêng của họ là tự mua và lắp ráp bộ dụng cụ. Dữ liệu về sét như tọa
độ vị trí của tia chớp đang được công bố công khai trong thời gian thực qua internet. Lưu ý
10
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
rằng dữ liệu không thể được sử dụng cho mục đích thương mại. Hiện tại các điểm thu chủ yếu
phân bố ở Mỹ, Châu Âu và Châu Đại Dương, và đến tháng 12 năm 2017, 2000 địa điểm đã
được đăng ký, khoảng một nửa trong số đó (1000) hiện đang hoạt động. Tại Nhật Bản, Viện
Công nghệ Shonan thành lập đầu thu đầu tiên vào tháng 2 năm 2016 và đến tháng 12 năm
2017, 24 địa điểm khác đã được thiết lập trên khắp Nhật Bản từ Hokkaido đến Okinawa và
bốn địa điểm ở nước ngồi cũng được thiết lập ở Mơng Cổ, Ấn Độ , Bangladesh và
Campuchia. Trong số các sóng điện từ tạo ra bởi sét, chỉ có các phát xạ trong phạm vi VLF
(nhiễu xạ) được nhận, và các tín hiệu này có tính chất lan truyền trên một khoảng cách dài.
Đặc biệt, kể từ khi sử dụng các tín hiệu này để xác định sét vào ban đêm, vị trí của sét cách xa
khu vực thu lên tới 5000 km có thể được xác định, tính tốn vị trí sét trở nên khả thi ở Châu
Đại Dương và Châu Á.
1.2)
TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ VÀ DỮ LIỆU THU THẬP.
Nguyên tắc của hệ thống xác định vị trí sét (LLS) của Blitzortung.org sử dụng thời gian
sóng lan truyền để xác định vị trí sét, nơi vị trí sét được xác định dựa trên sự sai khác thời
gian cho cùng một tín hiệu nhận được bởi nhiều trạm khác nhau. Sự sai khác về thời gian đến
giữa hai trạm (và vị trí của các trạm này) giúp ta tìm được đường cong quỹ đạo tín hiệu dạng
hyperbool từ nguồn phát xạ điện từ. Do đó, điểm giao nhau của các đường cong hyperbol từ
ba trạm thu sét sẽ xác định được vị trí của sét. hình dưới cho thấy ngun tắc tính tốn vị trí
sét. Tuy nhiên, trong dự án Blitzortung.org, số lượng trạm thu sét tối thiểu để xác định vị trí
sét là sáu trạm.
Hình 1.1: Ngun tắc xác định sét và đầu thu tín hiệu trong dự án Blitzortung [1]
11
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Cách truy xuất dữ liệu từ Blitzortung
Đăng nhập tài khoản vào trang Web trong đó tài khoản được cung cấp từ thầy
Nguyễn Nhật Nam.
Hình 1.2: Cách đăng nhập tài khoản và mật khẩu trong Blitzortung
Tại mục Historical Data ta chọn Customized Archive Data để lấy dữ liệu sét đánh chi
tiết trong Blitzortung.
.
Hình 1.3: Cách truy xuất dữ liệu từ Blitzortung
Nhập thời gian, tọa độ vị trí cần lấy, trong đó giới hạn là vùng nằm trong 4 cạnh dựa
trên vĩ độ bắc, vĩ độ nam, kinh độ đông và kinh độ tây. Ta lấy Việt Nam trong vùng vĩ độ 824 và kinh độ từ 102 -110 dựa theo 4 cực của tổ quốc.
12
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Hình 1. 4: Cách truy xuất dữ liệu sét theo tọa độ trên Blitzortung
.
Hình 1.5: Tải dữ liệu sét theo dạng CSV trên Blitzortung
Sau khi tải xuống dữ liệu, mở được dữ liệu thu được như sau
13
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Hình 1.6 : Mẫu dữ liệu thu được từ Blitzortung.
Time: Thời gian sét đánh (Unix time thời gian này từ lúc sét đánh so với ngày
1/1/1970)
Cách chuyển: (lấy 10 số đầu)/60/60/24 +0:00:00 ngày 1/1/1970.
VD: theo bảng trên :1501545837/60/60/24=17379.00274 +25569 (tính từ 0:00:00 1/1/1970)
=42948.00274
Hình 1.7: Chuyển đổi thời gian trong Excel
Lat: Vĩ độ. ( dạng decimal)
Lon: Kinh độ. Dùng Excel để chuyển từ dãy số sang đơn vị độ.
14
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
VD: 20.547893 Dùng lệnh: convert_degree(20.547893) trong excel : 20° 32' 52"
Alt: altitude (độ cao) tại đây thì khơng có dữ liệu về độ cao.
Pol: Pole (cực) tại đây khơng có dữ liệu về cực.
Mds: tham số Mds (maximum deviation) chỉ định giới hạn lỗi tối đa cho vị trí được tính tốn
(độ lệch tối đa) 10203.
Mcg: khoảng cách tối đa các thiết bị dò 154.
CHƯƠNG
Hình 1.8: Mẫu dữ liệu thu được đã qua xử lý trong Excel
2 : ỨNG DỤNG GLOBAL MAPPER TRONG VẼ BẢN ĐỒ MẬT ĐỘ SÉT
VIỆT NAM
2.1 ) GIỚI THIỆU VỀ GLOBAL MAPPER
Global Mapper cung cấp nhiều công cụ vẽ và
chỉnh sửa bản đồ hiệu quả, giúp chuyển đổi,
chỉnh sửa, in ấn, theo dấu GPS và tận dụng tối đa
chức năng GIS trên dữ liệu. Phần mềm này còn
hỗ trợ truy xuất cùng lúc nhiều hệ dữ liệu khác
nhau, có thể chia sẻ hoặc in ấn.
Global Mapper là ứng dụng có khả năng tạo
bản đồ, công cụ cho phép chỉnh sửa, tạo và xóa các
thơng tin bản đồ. Đặc biệt Global Mapper giúp
chuyển đổi, chỉnh sửa, in ấn, theo dấu GPS và tận
dụng tối đa chức năng GIS trên dữ liệu.
Global Mapper cho phép bạn tạo bản đồ và hỗ trợ nhiều định dạng như: các loại
Vector, Arc, các tập tin ASCII, BMP, nhị phân, các file GPS, AutoCAD, tập tin GIS, các loại
Raster... Kết quả có thể được xuất trực tiếp sang các định dạng Web như: Google maps,
15
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Virtual Earth,... Ortelius cũng là ứng dụng Vector tạo bản đồ có chức năng tương tự và đặc
biệt Ortelius cịn khơng giới hạn số lượng layers và layers groups nên bạn có thể linh hoạt
trong việc vẽ các bản đồ theo style của mình.
Hình 2.1 : Hình ảnh minh họa cho phần mềm Global Mapper
Ứng dụng Global Mapper cho phép tham chiếu các mốc, đoạn thẳng, độ cao... Vì vậy
mà biểu đồ được tạo có mơ hình chân thực 3D. Cơng cụ cịn có chức năng như: Zoom giúp
bạn có thể phóng to hoặc thu nhỏ bất kỳ một vị trí nào muốn xem. Converter cho phép chuyển
đổi giữa các hệ tọa độ khác nhau. Digitizer cho phép sửa đổi thơng tin các vector.
Ứng dụng cịn có khả năng truy xuất cùng lúc nhiều dữ liệu như: Nguồn hình ảnh, bản
đồ địa lý, dữ liệu địa chấn chia vạch, các hình ảnh màu độ phân giải cao từ DigitalGlobe.
Đồng thời cho phép xem bản đồ mô hình 3D với hình ảnh chân thực. Ngồi ra, Global
Mapper là cơng cụ vượt trội hơn cả trong việc tìm địa chỉ, tên, thông tin khác trên bản đồ.
Hơn thế nữa, Global Mapper được thiết kế giao diện khá thân thiện, cài đặt đơn giản và dễ
dàng sử dụng cho mọi đối tượng người dùng. Ứng dụng tương thích chạy trên hệ điều hành
Windows 98/NT/2000/ME/XP (32-64 bit) / Vista (32-64 Bit).
2.2) HƯỚNG DẪN THIẾT LẬP BẢN ĐỒ MẬT ĐỘ SÉT BẰNG GLOBAL MAPPER
Hướng dẫn tạo bản đồ mật độ sét trên Global Mapper ( tham khảo Global Mapper’s
User Mannual [6] )
Phần mềm cho phép xài thử trong vòng 30 ngày, dưới đây sử dụng bản dùng thử của phần
mềm để thiết lập bản đồ mật độ sét.
Mở Global Mapper version 20.0.0 ra ta được giao diện như sau
16
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Trong đó ta có thể sử dụng phần Online Source để tìm các bản đồ được đăng tải miễn phí
17
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
Nhấn vào
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
để lấy bản đồ thế giới đã được vẽ sẵn.
Dùng công cụ Zoom ( phóng to) trên thanh cơng cụ
Phóng to khu vực Việt Nam ta được
Tại đây ta chọn Digitizer tool trên thanh công cụ
(Công cụ cho phép chỉnh sửa chọn các Vector)
Click vào một điểm bất kỳ tại biên giới trên biển
của Việt Nam ( Để chọn các vector điểm xác định
biên giới )
Tại đây ta ra được các tập hợp vector điểm tạo thành biên giới
của nước Việt Nam.
Nhấn chuột phải ta ra được hộp thoại sau. Ở đây ta chọn Edit
Area Feature
18
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Sau đó xuất hiện Modify Selected Area Features. Tại đây ta chọn Feature Layer là
Style chọn Width ( độ đậm nhạt đường biên) là 2 bỏ dấu tick tại Show Label for this Area
cùng với đó là Fill Pattern ta chọn No Fill
19
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Sau khi nhấn OK ta điền tên khu vực. Khu vực ta chọn trở thành Layer mới
Tại Layer Projection chọn Projection là
Geographic (Latitude/Longitude)
và tại Datum chọn WGS84
20
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Tại thanh Control Center lúc này ta sẽ thấy bản đồ Việt Nam đã được tách riêng ra thành một
layer . Bỏ dấu tick tại ô countries.gmp ta sẽ được bản đồ Việt Nam riêng biệt
Ta chọn File > Open Generic Text File(s) để nhập dữ liệu từ các file csv.
Ta chọn file định dạng CSV lưu vĩ độ và kinh độ của các điểm sét đánh
Lưu ý : Ở đây ta lưu vĩ độ tại cột đầu tiên, kinh độ tại cột kế tiếp
21
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Tại đây ta được hộp thoại Generic ASCII Text File Import Options
Ở đây do lưu vĩ độ ở cột thứ nhất, kinh độ ở cột thứ 2, cùng với đó là định dạng CSV (Các dữ
liệu cách nhau bằng dấu phẩy) nên ta chọn
Import Type : Point Only (All Features are Points) do dữ liệu chỉ là các điểm
Cordinate Order : Y/Northing/Latitude Coordinate First do vĩ độ nằm ở cột thứ nhất
Coordinate Format : Deafault ( Decimal or Separated) do số vĩ độ và kinh độ ta lấy ở dạng
số thập phân.
Cordinate Layout :
Fields to Skip at Start of Line : 0 ( Bắt đầu lấy dữ liệu tại hàng số 0)
Rows to Skip at Start of File : 0 ( Bắt đầu lấy dữ liệu tại cột 0)
Coordinate Pairs Per Line : 1 (1 dòng là 1 tọa độ)
Tại Coordinate Delimiter ta chọn Comma do vĩ độ và kinh độ tách nhau bằng các dấu phẩy.
Tại Assign Loaded Points Feature the Classification ta chọn Unknown Points Feature do
các điểm này không nằm trong nhóm đặc biệt.
Nhấn OK xuất hiện hộp thoại Unknown Projection ta tiếp tục chọn OK
22
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Chọn phép chiếu các điểm thông qua hộp thoại Select Projection
Tại Layer Projection chọn Projection là
Geographic (Latitude/Longitude)
và tại Datum chọn WGS84
Lưu ý:
Planar Units : Arc Degress.
Elavation Units : Meters
Tại Control Center lúc này đã xuất hiện
Layer chứa các điểm ta đã đưa dữ liệu vào.
Sau đó ta click phải chuột vào bộ dữ liệu ta
đã nhập.
23
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Chọn Analysis > DENSITY – Create Density Grid ( Heat Map) để tạo bản đồ mật độ cho
những điểm ta đã nhập.
Xuất hiện hộp thoại Density Grid Setup lúc này ta chọn
Population Field : < Point Count>
Search Radius : 12 kilometers do ( Khu vực ≈ 450 000 km2 / 34 627 điểm ≈ 12 km2/điểm)
Cells per radius : 3 (chia nhỏ 12 km2 ra làm 3 pixel )
Area Units : Square Kilometers. ( Đơn vị là km2)
Density Type : Gaussian Kernel ( Sử dụng phương pháp Gauss – Kernel)
Shader : Default Shared Shader ( Bóng đổ mặc định )
24
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: TS.Nguyễn Nhật Nam
Nhấn OK ta ra
được bản đồ mật
độ của các điểm đã tạo tuy nhiên bản đồ này lại đè lên bản đồ ta mong muốn . Do đó ta chuột
phải vào Layer bản đồ ta đã chọn sau đó nhấn Layer Order > Reoder Maps by
Description/Resolution/Location
Ở Select Map Order ta chọn Layer Description ( Ascending Alphabetical)
25
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
