Nghiên cứu giải pháp chống sét lan truyền cho các thiết bị viễn thông bên trong tòa nhà
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN CHO CÁC THIẾT BỊ VIỄN
THÔNG BÊN TRONG TÒA NHÀ
RESEARCH ON LIGHTNING PROTECTION SOLUTION FOR TELECOMMUNICATION
EQUIPMENT INSIDE THE BUILDING
(2b)
Quyền Huy Ánh(1a), Bùi Thị Mộng Nhi
(1) Trường ĐHSPKT Tp.HCM
(2)
Học viên cao học Trường ĐHSPKT Tp.HCM
TÓM TẮT
Bài báo đề xuất việc xây dựng mô hình và mô phỏng các thiết bị chống sét lan truyền điển hình
trên mạng viễn thông trong môi trường Matlab. Các mô hình này có độ chính xác đạt yêu cầu: sai
số điện áp bảo vệ qua mô phỏng và qua giá trị cung cấp bởi nhà sản xuất thấp nhất là 0,76% và cao
nhất là 6,7% . Trên cơ sở kết quả mô phỏng thực hiện hướng dẫn lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét
và vị trí lắp đặt cho 3 mạng viễn thông điển hình trong một tòa nhà: Mạng Analog Telephone với
ADSL, mạng ISDN kết nối với ADSL, mạng viễn thông với "kết nối ghép kênh ISDN”. Kết quả
nghiên cứu có thể bổ xung vào thư viện của phần mềm Matlab phục vụ các bài toán nghiên cứu bảo
vệ quá điện áp do sét lan truyền trên mạng viễn thông.
Từ khóa: Thiết bị viễn thông, Mạng viễn thông, Chống sét mạng viễn thông.
ABSTRACT
The thesis offer modeling and simulating typical surge protectors on telecommunication
network in Matlab environment. These models have required accuracy: the error of protection
voltage which provided by simulation and by the manufacturer, have the lowest rate 0.76% and
the highest rate 6.7% . Build the guideline for selection of surge protectors and installation location
for 3 typical telecommunication networks: Analog Telephone Network with ADSL, ISDN
connection to ADSL, telecommunication network with "ISDN multiplexer". Research results can
be added to the library of Matlab software for the study of overvoltage protection by lightning
propagation on telecommunication networks.
Keywords: Telecommunication equipment, Telecommunication network, lightning
protection for telecommunication equipment.
1. GIỚI THIỆU
thiết bị chống sét trên đường tín hiệu viễn
thông để tránh tác hại quá điện áp do sét là
rất cần thiết.
2. THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN
TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG TÍN HIỆU
Trong các công trình xây dựng dân dụng và
công nghiệp đặc biệt là các tòa nhà cao tầng, nhà
máy, công trình công nghệ cao đều có mạng lưới
viễn thông và nó được xem là những đường dây
quan trọng nhất giúp “giao tiếp” với “thế giới bên
Để đánh giá độ chính xác của mô hình
ngoài”. Nếu sự cố sét đánh xảy ra thì thiệt hại lớn thiết bị chống sét lan truyền trên đường tín
nhất là hư hỏng thiết bị và quan trọng hơn nữa là hiệu viễn thông được thực hiện thông qua
ngưng dịch vụ truyền nhận, lưu trữ thông tin, dữ việc xây dựng mô hình các thiết bị chống sét
liệu.
Vì vậy, việc đề ra các giải pháp phòng chống
sét và đưa ra các khuyến cáo lựa chọn hợp lý các
của Hãng DEHN và so sánh điện áp bảo vệ
thông qua mô phỏng và giá trị cung cấp trong
catalogue của nhà sản xuất.
Trang 1/9
2.1 Mô phỏng các thiết bị chống sét trong kết
nối analog telephone với ADSL
a.Thiết bị BXT ML2 BD 180
Mô hình thiết bị BXT ML2 BD 180 trình bày
ở Hình 1 và dạng điện áp bảo vệ ứng với xung
20kA 8/20µs trình bày ở Hình 2.
Hình 6: Điện áp bảo vệ của DRL PD 180
d.Thiết bị DPRO 230 NT
Mô hình thiết bị DPRO 230 NT trình
bày ở Hình 7 và dạng điện áp bảo vệ ứng
với xung 2.5kA 8/20µs trình bày ở Hình 8
và Hình 9.
Hình 1: Mô hình hóa BXT ML2 BD 180
Hình 2: Điện áp bảo vệ
b.Thiết bị DRL 10B 180 FSD
Mô hình thiết bị DRL 10B 180 FSD trình bày
ở Hình 3 và dạng điện áp bảo vệ ứng với xung
5kA 8/20µs trình bày ở Hình 4.
Hình 7: Mô hình hóa thiết bị DPRO 230 NT
Hình 3: Mô hình hóa thiết bị DRL 10B 180 FSD
Hình 8:Điện bảo vệ trênL/Lcủa DPRO230 NT
Hình 4: Điện áp bảo vệ của DRL 10B 180 FSD
c.Thiết bị DRL PD 180
Mô hình thiết bị DRL PD 180 trình bày ở
Hình 5 và dạng điện áp bảo vệ ứng với xung
10kA 8/20µs trình bày ở Hình 6.
Hình 9: Điện áp bảo trên L/N của DPRO 230
NT
e. Thiết bị DPRO 230 LAN100
Mô hình thiết bị DPRO 230 LAN100 trình
bày ở Hình 10 và dạng điện áp bảo vệ ứng
với xung 2.5kA 8/20µs trình bày ở Hình 11
và Hình 12.
Hình 5: Mô hình hóa thiết bị DRL PD 180 (kết hợp
với DRL 10B 180 FSD)
Trang 2/9
Hình 14: Điện áp bảo vệ V1 của DLI TC 2 I
Hình 15: Điện áp bảo vệ V2 của DLI TC 2 I
g. Thiết bị DSM TC 2 SK
Mô hình thiết bị DSM TC 2 SK trình bày ở
Hình 16 và dạng điện áp bảo vệ ứng với xung
5kA 8/20us trình bày ở Hình 17 và Hình 18.
Hình 10: Mô hình hóa thiết bị DPRO 230 LAN100
Hình 11: Điện áp bảo vệ trên L/N của
DPRO 230 LAN100
Hình 16: Mô hình hóa thiết bị DSM TC 2 SK
Hình 12: Điện áp bảo vệ 3 giá trị V1, V2,V3 trên L/L
của DPRO 230 LAN100 đều có dạng như trên
f.Thiết bị DLI TC 2 I
Mô hình thiết bị DLI TC 2 I trình bày ở Hình
13 và dạng điện áp bảo vệ ứng với xung 2.5kA
8/20us trình bày ở Hình 14 và Hình 15.
Hình 17: Điện áp bảo vệ V1 của DSM TC 2 SK
Hình 18: Điện áp bảo vệ V2 của DSM TC 2
SK
Hình 13: Mô hình hóa thiết bị DLI TC 2 I
Trang 3/9
Từ giá trị điện áp bảo vệ của mô hình các thiết
bị bảo vệ trong mạng ADSL và kết nối analog
telephone (Vpsim) và giá trị điện áp bảo vệ trong
catalogue (Vpcat), xác định được sai số điện áp
bảo vệ (Bảng 1).
Bảng 1: Giá trị điện áp bảo vệ cho trong catalogue
và qua mô phỏng
Hình 20: Điện áp bảo vệ L/Ncủa DPRO 230
ISDN
Hình 21: Điện áp bảo vệ V2 của DPRO
230 ISDN
Nhận xét: Mô hình các thiết bị bảo vệ trong
mạng ADSL và kết nối analog telephone đề xuất
có độ chính xác khá cao, sai số điện áp bảo vệ nằm
trong phạm vi cho phép cao nhất là 7,1% vá thấp
nhất là 1,5%.
Hinh 22: Điện áp bảo vệ V3 của DPRO 230
ISDN
2.2 Mô phỏng các thiết bị bảo vệ chống sét cho
ISDN kết nối với ADSL
b. Thiết bị DLI ISDN I
a. Thiết bị DPRO 230 ISDN
Mô hình thiết bị DLI ISDN I trình bày ở
Hình 23 và dạng điện áp bảo vệ ứng với
xung 2.5kA 8/20µs trình bày ở Hình 24 và
Hình 25.
Mô hình thiết bị DPRO 230 ISDN trình bày ở
Hình 19 và dạng điện áp bảo vệ ứng với xung
2.5kA 8/20µs trình bày ở Hình 20, Hình 21 và
Hình 22.
Hình 19: Mô hình hóa thiết bị DPRO 230 ISDN
Hình 23: Sơ đồ mô hình hóa DLI ISDNI
Trang 4/9
Bảng so sánh giá trị điện áp bảo vệ được mô
phỏng trên Matlab của thiết bị với giá trị
điện áp bảo vệ của thiết bị trong catalogue
Bảng 2:
Giá trị điện áp bảo vệ cho trong
catalogue và qua mô phỏng
Hình 24: Điện áp bảo vệ V1
Nhận xét: Mô hình thiết bị bảo vệ chống sét
cho ISDN kết nối với ADSL đề xuất có độ
chính xác cao, sai số điện áp bảo vệ cao nhất
là 2,6%.
Hình 25: Điện áp bảo vệ V2
c. Thiết bị DSM ISDN SK
Mô hình thiết bị DSM ISDN SK trình bày ở
Hình 26 và dạng điện áp bảo vệ ứng với xung 5kA
8/20µs trình bày ở Hình 27 và Hình 28.
2.3 Các thiết bị bảo vệ chống sét cho hệ
thống viễn thông với "kết nối ghép kênh
ISDN”
Mạng sơ cấp kết nối kiểu ghép kênh
(NTPM) có 30 kênh B tốc độ 64 kBit/s,
kênh D và kênh đồng bộ tốc độ 64 kBit/s và
cho phép tốc độ truyền dữ liệu lên đến
2MBit/s. NTPM được cung cấp bởi giao
thức U2m.
Hệ thống điện thoại liên lạc có quy mô
lớn hoặc mạng kết nối dữ liệu với khối
lượng dữ liệu lớn được kết nối với giao thức
này. CTMTQG cũng được cấp nguồn
230VAC.
Hình 26: Sơ đồ mô hình hóa DSM ISDN SK
a.Thiết bị BXT ML4 BD HF24
Mô hình thiết bị BXT ML4 BD HF24 trình
bày ở Hình 29 và dạng điện áp bảo vệ ứng
với xung 5kA 8/20µs trình bày ở Hình 30.
Hình 27: Điện áp bảo vệ V1, của DSM ISDN SK
Hình 29: Mô hình hóa thiết bị
Hình 28: Điện áp bảo vệ V2 của DSM ISDN SK
Trang 5/9
BXTML4BDHF24
3.GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT LAN
TRUYỀN CHO CÁC THIẾT BỊ VIỄN
THÔNG BÊN TRONG TÒA NHÀ
Để bảo vệ chống sét lan truyền có hiệu
quả cho các thiết bị viễn thông bên trong tòa
nhà, cần chú ý đến các vấn đề sau:
3.1 Lựa chọn đúng chủng loại thiết bị bảo
vệ theo yêu cầu
a.Trên đường tín hiệu
Hình 30: Điện áp bảo vệ của BXTML4BDHF24
Bảng 5:
Tiêu chuần quan trọng của thiết
bị bảo vệ trên đường tín hiệu
b. Thiết bị DRL HD 24
Mô hình thiết bị DRL HD 24 trình bày ở Hình
31 và dạng điện áp bảo vệ ứng với xung 5kA
8/20µs trình bày ở Hình 32.
1.Thiết bị bảo vệ trên đường ADSL, cáp RJ45
(T1)
2.Thiết bị bảo vệ trên đường ISDN với
ADSL(T2)
Hình 31: Mô phỏng thiết bị DRL HD 24
3.Thiết bị trên đường ISDN (T3)
4.Thiết bị bảo vệ trên đường NTPM (T4)
Bảng 6: Các g
iá trị tiêu chuẩn của thiết bị
bảo vệ trên các đường tín hiệu
Hình 32: Điện áp bảo vệ của DRL HD 24
Bảng so sánh giá trị điện áp bảo vệ được mô
phỏng trên Matlab của thiết bị với giá trị điện áp
bảo vệ của thiết bị trong catalogue.
Bảng 3:
catalogue và qua mô phỏng
Giá trị điện áp bảo vệ cho trong
b.Thiết bị bảo vệ trên đường cấp
nguồn cho thiết bị viễn thông (T5)
Bảng 7: Các g
iá trị tiêu chuẩn của thiết bị
bảo vệ trên các đường nguồn
Nhận xét: Mô hình các thiết bị bảo vệ chống sét
cho hệ thống viễn thông với "kết nối ghép kênh
ISDN” đề xuất có độ chính xác khá cao, sai số
điện áp bảo vệ rất nhỏ ≤ 1,35%.
Trang 6/9
3.2 Lắp đặt thiết bị bảo vệ ở các vị trí cần thiết
a.Mạng kết nối Analog Telephone với
ADSL
c. Mạng viễn thông với "kết nối ghép
kênh ISDN”.
Hình 35: Sơ đồ bố trí thiết bị chống sét lan
truyền cho hệ thống viễn thông với "kết nối
ghép kênh ISDN”
Hình 33: Sơ đồ bố trí thiết bị chống sét lan truyền
cho mạng kết nối Analog Telephone với ADSL
Nhóm thiết bị 1, 2, 3 đảm bảo tiêu chí T1
Nhóm thiết bị 4 đảm bảo tiêu chí T2
Nhóm thiết bị 1 đảm bảo tiêu chí T4
Nhóm thiết bị 2 đảm bảo tiêu chí T2
Nhóm thiết bị 3,4 đảm bảo tiêu chí T5
Ghi chú:
Nhóm thiết bị 5 đảm bảo tiêu chí T5
.
.
NT (Network Temiation): Kết nối mạng
BCU(Broadband Coection Unit): Bộ kết nối mạng
băngthôngrộng
Ghi chú:
.
.
Network Temiation: Kết nối mạng
Broadband Coection Unit (BCU): Bộ kết nối mạng
băng thông rộng
.
.
Splitter: Bộ táchchiaquang
SDB(Sub DistributionBoard): Tủphânphối
.
.
Splitter: bộ tách chia quang
SDB: Sub Distribution Board: Tủ phân phối
.
NTPM (NetworkTerminationPrimaryMultiplexer):
Bộ ghép kênh sơ cấp kết cuối mạng.
b.Mạng ISDN kết nối với ADSL
4.KẾT LUẬN
Bài báo “Giải pháp chống sét lan truyền
cho thiết bị viễn thông bên trong tòa nhà” đã
đề xuât:
Hình
34:
Sơ đồ
bố trí
thiết
bị
Mô hình hóa và mô phỏng các thiết
bị chống sét lan truyền điển hình trên mạng
viễn thông trong môi trường Matlab. Các
mô hình này có độ chính xác đạt yêu cầu:
sai số điện áp bảo vệ qua mô phỏng và qua
giá trị cung cấp bởi nhà sản xuất thấp nhất
là 0,76% và cao nhất là 6,7% (≤ 10%). Các
mô hình này cung cấp công cụ cho các nhà
sản xuất, các nhà nghiên cứu khi giải bài
toán bảo vệ chống quá áp do sét trong mạng
viễn thông.
chống sét lan truyền cho mạng ISDN kết nối với
ADSL
Nhóm thiết bị 1, 2, 3 đảm bảo tiêu chí T1
Nhóm thiết bị 4,5 đảm bảo tiêu chí T3
Nhóm thiết bị 6 đảm bảo tiêu chí T5
Hướng dẫn lựa chọn thiết bị bảo vệ
chống sét và vị trí lắp đặt cho 3 mạng viễn
thông điển hình: Mạng Analog Telephone
với ADSL, mạng ISDN kết nối với ADSL,
mạng viễn thông với "kết nối ghép kênh
ISDN” tạo thuận lợi cho người sử dụng khi
xây dựng giải pháp chống sét lan truyền cho
mạngviễn thông.
Ghi chú:
.
.
NT (Network Temiation): Kết nối mạng
BCU (BroadbandCoectionUnit) Bộ kết nối mạngbăngthông
rộng
.
.
.
Splitter: bộ táchchia quang
SBD (Sub Distribution Board) Tủphânphối
NTBA(Network Termination Basic Access): Thiết bị kết nối
mạngcơ bản
.
SDB (Sub Distribution Bard): Tủphân phối
Trang 7/9
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] PGS.TS Quyền Huy Ánh, Th.S Đỗ Bình Dương. Mô phỏng quá điện áp do sét lan truyền trên
đường dây điện thoại. Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2004.
[2] Lê Quốc Dân, Phạm Hồng Mai. Chống sét cho mạng viễn thông Việt Nam, những điều bất cập.
Ban Viễn Thông– TTTTBĐ”.
[3] Luận văn thạc sĩ Phạm Thị Hằng. Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị chống sét lan truyền trên
mạng truyền thông. Ttrường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2014.
[11] Andreas Beutel, Student Member “Surge protection of low voltage power systems for
cellular telecommunications sites”, IEEE, and John Van Coller, Member, IEEE, 2003.
[12] R.Markowska. Lightning effects on external and internal cabling in
telecommunication centres with towers.Bialystok Technical University Poland.
[13] Applying FDTD Simulation to Lightning Surge Route Analysis in Microwave Relay
Stations, Journal of International Council on Electrical Engineering Vol. 1, No. 1, pp.
60~66, 2011.
[14] R.Markowska. “Lightning effects in base stations of global systems for mobile
communication”, Bialystok Technical University Poland.
[15] Justin J. Junkus. Surge Protection's Essential Rolein the Cable's Telecommunications
Triple Play, w w w.ti i n e tt e c h. c o m.
[16] Countermeasures to lightning backflow current in telecommunication cables. Ota-ku,
144-0053 Japan, Practical Field Information about Telecommunication Technologies”,
Vol. 8 No. 10 Oct. 2010.
A
practical
approach
of lightning protection measures for power receiving facilities in telecom building, year
2014.
[18] Lightning protection for wireless telecommunication transceive facilities, 2017 IEEE
Symposium on Product Compliance Engineering (SPCEB-Boston).
[19] Richard Kithil Jr. Lightning Protection for Telecommunications Facilities. Founder &
CEO National Lightning Safety Institute (NLSI), 19th International Lightning Detection
Conference 24-25 April • Tucson, Arizona, USA, 2006.
Trang 8/9
[20] Josef Vašata, Radovan Doleček. Electromagnetic Compatibility and Lightning
Current Impacts in the Railway Equipment Buildings, 26th Conference Radioelektronika
2016, April 19-20, Košice, Slovak Republic, 2016.
[21] Product Data Sheet DEHN
Thông tin liên hệ tác giả chính (người chịu trách nhiệm bài viết):
Họ tên:
Đơn vị:
Điện thoại:
Email:
Bùi Thị Mộng Nhi
Học viên Cao học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
0908981263
XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Trang 9/9
BÀI BÁO KHOA HỌC
THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ
Bài báo khoa học của học viên
có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn
Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ
Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam.
Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý
của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.
ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN!
Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2018-2019 của Thư viện Trường Đại học
Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.
10 trang
09/01/2024
23080
Free
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu giải pháp chống sét lan truyền cho các thiết bị viễn thông bên trong tòa nhà", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_giai_phap_chong_set_lan_truyen_cho_cac_thiet_bi_v.pdf
