Tính lựa chọn cấp bảo vệ dùng phần mềm MATLAB

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chương 4
TÍNH LỰA CHỌN CẤP BẢO VỆ DÙNG
PHẦN MỀM MATLAB
I . GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB :
1. Đònh nghóa :
MATLAB là môi trường tính toán kỹ thuật bằng máy tính. MATLAB tập hợp
các phép phân tích số học, tính toán ma trận, xử lý tín hiệu và đồ hoạ trong môi
trường dễ sử dụng trong đó các vấn đề và giải thuật được diễn tả bằng các biểu thức
toán học mà không cần phải lập trình phức tạp như các ngôn ngữ khác .
MATLAB cũng có những công cụ ứng dụng trong một số lónh vực gọi là các hộp
công cụ (toolbox) rất quan trọng đối với hầu hết người sử dụng MATLAB. Các hộp
công cụ bao gồm xử lý tín hiệu, thiết kế hệ thống điều khiển, tái tạo hệ thống động lực,
nhận dạng hệ thống và các lónh vực khác.
2. Cài đặt MATLAB vào máy tính:
a. Yêu cầu của phần mềm :
Phần mềm MATLAB được chứa trong đóa CD hay bao gồm nhiều đóa 1,4 MB:
đóa hệ thống và các đóa chứa các hộp thoại công cụ. Do đó để cài đặt MATLAB, cần
một máy tính với các yêu cầu sau :
♦ Máy tính IBM, Compaq hay hệ thống máy tính tương thích 100 % với một
CPU Intel 386, 486, hay CPU hiệu Pentium.
♦ Một đóa cứng với ít nhất 30 MB còn trống.
♦ Bộ nhớ trong phải tối thiểu là 8 MB.
♦ Một màn hình màu.
♦ Phần mềm Microsoft Window 3.X trở lên.
♦ Hệ điều hành MS-DOS version 3.1 hoặc mới hơn.
♦ Một mouse sử dụng được trong Window.
b. Các bước cài đặt :
Để máy tính sử dụng được MATLAB thì cấu hình tối thiểu bộ nhớ RAM phải có
dung lượng 16 MB hay 32 MB, ổ cứng 1,2 GB trở lên, ổ đóa CD để Install chương trình
từ CD – ROM, nếu không có ổ CD thì nạp chương trình này vào máy từ ổ đóa cứng phụ

đã nạp sẵn phần mềm MATLAB.
Khi để đóa CD vào máy, chương trình Auto Run tự động chạy.
TRANG 49
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nhấp chuột vào INSTALL, hộp thoại Setup xuất hiện.
Một vệt xanh xuất hiện tăng dần từ trái sang phải báo cho biết việc cài đặt đang
tiến hành.
Khi kết thúc quá trình thì hộp thoại Setup Type xuất hiện.
Chương trình MATLAB cho 3 chế độ cài đặt:
• Typical – cài đặt những phần chung nhất thường được nhiều người sử
dụng.
• Compact – cài đặt những phần hệ tối thiểu.
• Custom – cho phép người dùng chọn theo ý riêng.
Vì MATLAB 5.3 chiếm dung lượng rất lớn, ở đây chọn Custom để chọn lựa các
phần cần thiết cho phù hợp theo dung lượng ổ đóa cứng đang còn trống.
Nhấp chuột vào phần Custom – Destination Directory – mặc nhiên MATLAB
chọn đường dẫn thư mục cài đặt ở C:\ program Files\ Odyssey\ -nếu đồng ý thì nhấp vào
Next để tiếp tục. Hộp thoại Welcome xuất hiện.
Nếu không đồng ý thì nhấp vào nút Browse để chỉ đường dẫn khác. Hộp thoại
Choose Directory xuất hiện.
Nhập đường dẫn thư mục cài đặt trong hộp Path ,nhấn OK tiếp tục cài đặt.
Nhấn Next để tiếp tục cho đến khi hoàn thành quá trình cài đặt.
c. Khởi động chương trình MATLAB:
Trước tiên khởi động Windows, sau đó kích Mouse vào biểu tượng MATLAB để
kích hoạt chương trình và cửa sổ vùng làm việc (workspace)của MATLAB. Từ đây có
thể bắt đầu làm việc với chương trình MATLAB.
II.TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CẤP BẢO VỆ :
Những tác hại do sét đánh trực tiếp gây ra, gây thiệt hại lớn về ngừơi và tàisản,
do đó phải yêu cầu lựa chọn cấp bảo vệ.
Trong hầu hết các trường hợp, phải cân nhắc các yếu tố sau:

• Công trình có nhiều người làm việc.
• Dòch vụ trong công trình hoạt động liên tục.
• Mật độ sét tại vùng xây dựng công trình.
• Chiều cao công trình.
• Công trình có hay không có chứa vật liệu cháy nổ, các di sản
văn hoá không thể thay thế được.
Tùy theo đặc điểm của công trình mà có thể lựa chọn cấp bảo vệ thích hợp.
TRANG 50
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tuỳ theo tỷ số giữa tần số sét chấp nhận được N
c
và tần số sét tính toán N
d
mà ta
có thể quyết đònh lựa chọn cấp bảo vệ phù hợp.
1. Mục đích:
Tính toán lựa chọn cấp bảo vệ chống sét.
2. Môi trường tính toán:
Môi trường tính toán chống sét là phần mềm MATLAB 5.3.
3. Các số liệu ban đầu:
♦ Mật độ phóng điện sét N
g
là mật độ phóng điện sét hằng năm trên một
km
2
.
N
g
= N
a

/ 2,2
N
gmax
= 0,04 . N
k
1,25
= N
k
/ 10 = 2N
g
Trong đó :
N
gmax
: mật độ phóng điện sét lớn nhất
N
k
: số ngày dông trung bình trong năm ở một số đòa phương của Việt
Nam do tổng cục khí tượng thuỷ văn thống kê.
♦ Tần số sét đánh trực tiếp N
d
:
Trong một năm, tần số này được tính như sau:
N
d
= N
gmax
. A
c
. C
1

. 10
-6
( / năm )
Trong đó :
• A
c
: vùng tập trung tương đương của công trình, là vùng có xác suất
bò sét đánh giống như công trình ở cùng một điều kiện sét.
Đối với công trình có cấu trúc hình hộp chữ nhật với chiều dài là L,
chiều rộng là W, chiều cao là H, thì vùng tập trung tương đương được tính:
A
c
= LW + 6H( L + W ) + 9πH
2
• C
1
: hệ số phụ thuộc vào vò trí công trình
Vò trí công trình C
1
Công trình nằm trong vùng có các cấu trúc khác, cây cao ngang
hoặc cao hơn công trình.
0,25
Công trình bao quanh bởi các công trình khác thấp hơn. 0,5
Công trình độc lập, không có các công trình khác trong phạm vi 3H. 1
Công trình nằm trên núi hay đồi cao. 1
Khi vùng tập trung tương đương của công trình bao cho cả những công trình
lân cận thì các công trình lân cận khỏi cần phải tính toán kỹ.
TRANG 51
Bắt đầu
0.95≤E

≤0.98

0.8≤E<0.95
E:=1-Nc/Nd
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
♦ Tần số sét chấp nhận được N
c
:
N
c
= 5,5 / C
Trong đó : C = C
2
. C
3
. C
4
. C
5
Với :
• C
2
: hệ số cấu trúc công trình
C
2

Kết cấu Kim loại Thường Dễ cháy
Kim loại 0,5 1 2
Thường 1 1 2,5
Dễ cháy 2 2,5 3

• C
3
: hệ số phụ thuộc vào vật liệu chứa trong công trình
C
3
Không giá trò và không dễ cháy. 0,5
Giá trò bình thường và có khả năng bắt lửa. 1
Giá trò cao và đặc biệt bắt lửa. 2
Giá trò cao, bắt lửa cao, dễ gây nổ. 3
• C
4
: hệ số phụ thuộc tính năng của công trình
C
4
Không có người làm việc thường xuyên 0,5
Có người làm việc thường xuyên 1
Tập trung đông người, khó sơ tán 3
• C
5
: hệ số phụ thuộc vào tác hại của sét
C
5
Công trình không yêu cầu hoạt động liên tục, không có tác hại đối
với môi trường
1
Công trình yêu cầu hoạt động liên tục ,có tác hại đối với môi
trường
5
Có tác hại đối với môi trường 10
Nếu N

d
≤
N
c
: công trình có thể không cần hệ thống chống sét.
Nếu N
d
> N
c
: công trình cần thiết phải có hệ thống chống sét với hệ số E = 1
– N
c
/ N
d
cho phép lựa chọn cấp bảo vệ cho công trình.
TRANG 52
Bắt đầu
0.95≤E
≤0.98

0.8≤E<0.95
E:=1-Nc/Nd
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hệ số E Cấp bảo vệ lựa chọn Dòng xung đỉnh
( KA)
Khoảng cách tiên đạo
( m )
E > 0,98 Cấp 1 + biện pháp bảo
vệ bổ sung
- -

0,95 [ E
≤
0,98 Cấp 1 2,8 20
0,8 [ E < 0,95 Cấp 2 9,5 45
0 < E < 0,8 Cấp 3 14,7 60
Khi một hệ thống chống sét có hệ số E
’
nhỏ hơn hệ số tính toán E thì phải sử
dụng một số biện pháp bổ sung để tăng cường hiệu quả của các hệ thống, các biện
pháp tiêu biểu là :
♦ Giảm điện áp bước và điện áp tiếp xúc.
♦ Giảm ảnh hưởng quá điện áp xung lên các thiết bò điện tử.
4. Lưu đồ:
S
Đ

S

Đ S
Đ
Đ S

TRANG 53
Bắt đầu
Nhập các thông số L, W, H, C1,
C2, C3, C4, C5, Ngm
Nc:=5.5/C2*C3*C4*C5
Ac:=L*W+6*H*(L+W)+9*π*H²
Nd:=Ac*C1*Ngm*10-²
Nd>

Nc
0.95≤E
≤0.98

0.8≤E<0.95
E>0.
98
E:=1-Nc/Nd
Không cần
bảo vệ
Cấp 1 + bổ sung
Cấp 1
E:=1-Nc/Nd E:=1-Nc/Nd
Cấp 2
Cấp 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
5. Hướng dẫn sử dụng:
♦ Khởi động MATLAB 5.3.
♦ Chuyển thư mục hiện hành sang ổ đóa A bằng cách đánh
c:\>cd A:\ ↵
♦ Sau đó gọi file spkt bằng cách ngập lệnh spkt tại dấu nhắc của
chương trình :
A:\>spkt↵
♦ Giao diện của chương trình xuất hiện như hình ve.õ
♦ Nhập mật khẩu " anh " vào ô mật khẩu và nhấn phím Enter (↵)
TRANG 54
Kết thúc
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
♦ Cửa sổ làm việc của chương trình xuất hiện như hình vẽ :
♦ Nhập các thông số cần thiết vào: chiều dài L, chiều rộng W,

chiều cao H, mật độ phóng điện sét trong một năm trên một km Ngm,
các hệ số của công trình: C1, C2, C3, C4, C5.
♦ Đưa con trỏ tới mục tính toán, ấn phím Enter (↵ ).
♦ Chương trình tự động tính toán và đưa ra kết quả.
6. Các kết quả:
Nhập vào các thông số: dài L=68m, rộng W=40m, cao H=11m, C1=1, C2=2,
C3=3, C4=3, C5=10. Kết quả tính toán được hiển thò như sau:
TRANG 55
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thay đổi các thông số cần tính toán, dài L=44m, rộng W=25m, cao H=11m,
c1=1, c2=2, C3=3, C4=3, C5=10 ta được kết quả như sau :
7. Mã nguồn:
a) Demo
function demo()
t=(1:2:15)'*pi/8;
x=sin(t);
TRANG 56
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
y=cos(t);
fill(x,y,'r');
axis equal;
text(0,0,'CHỐNG SÉT','color',[1 1 1],...
'fontname','Vni-times','fontsize',40,...
'HorizontalAlignment','center');
b) Giao diện:
*Tao cac giao dien
pw=get(h1_Epw,'string');
if strcmp(pw,'anh')
set(h1_Title1,'visible','off');
set(h1_CT,'visible','off');

set(h1_HCG,'visible','off');
set(h1_TPW,'visible','off');
set(h1_Epw,'visible','off');
set(h1_THE,'visible','on');
set(h1_Frame1,'visible','on');
set(h1_Frame2,'visible','on');
set(h1_Frame3,'visible','on');
set(h1_Frame4,'visible','on');
set(h1_Tlwh,'visible','on');
set(h1_TL,'visible','on');
set(h1_TW,'visible','on');
set(h1_TH,'visible','on');
set(h1_Ngmax,'visible','on');
set(h1_EL,'visible','on');
set(h1_EW,'visible','on');
set(h1_EH,'visible','on');
set(h1_ENgmax,'visible','on');
set(h1_TC,'visible','on');
set(h1_TC1,'visible','on');
set(h1_TC2,'visible','on');
set(h1_TC3,'visible','on');
set(h1_TC4,'visible','on');
TRANG 57
ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP
set(h1_TC5,'visible','on');
set(h1_PC1,'visible','on');
set(h1_PC2,'visible','on');
set(h1_PC3,'visible','on');
set(h1_PC4,'visible','on');
set(h1_PC5,'visible','on');

set(h1_TKQ,'visible','on');
set(h1_TNd,'visible','on');
set(h1_TNc,'visible','on');
set(h1_TE,'visible','on');
set(h1_ENd,'visible','on');
set(h1_ENc,'visible','on');
set(h1_EE,'visible','on');
set(h1_BAction,'visible','on');
demo;
end
c) spkt
load SPKT
h0 = figure('Units','points', ...
'Color',[0 0 0], ...
'Colormap',mat0, ...
'FileName','SPKT', ...
'MenuBar','none', ...
'Name','HE CHUYEN GIA CHONG SET', ...
'NumberTitle','off', ...
'PaperPosition',[18 180 576 432], ...
'PaperUnits','points', ...
'Position',[0 21 480 324.75], ...
'Tag','Fig1', ...
'ToolBar','none',...
'DefaultaxesColor','none', ...
'DefaultaxesXColor',[1 0 1], ...
'DefaultaxesYColor',[1 0 1], ...
TRANG 58