Nghiên cứu thiết kế chế tạo rơle kỹ thuật số thông minh trong hệ thống điện

Bộ biến điện áp LV 20-P Cấu hình mạng RS485 hai dây

B KHOA HC VÀ CÔNG NGH B CÔNG THNG CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO RƠLE KỸ THUẬT SỐ THÔNG MINH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Mã số: KC.03.19/06-10 Cơ quan chủ trì: Chủ nhiệm đề tài: Công ty TNHH 1TV Phát triển Công nghệ Điện tử, Tự động hóa ThS. Nguyễn Thế Vinh 8958 Hà Ni - 2011 B KHOA HC VÀ CÔNG NGH B CÔNG THNG CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO RƠLE KỸ THUẬT SỐ THÔNG MINH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Mã số: KC.03.19/06-10 Ch nhim  tài (ký tên) ThS. Nguyễn Thế Vinh C quan ch trì  tài (ký tên và đóng dấu) Đặng Trần Chuyên Ban ch nhim chng trình (ký tên) GS. TSKH Cao Tiến Huỳnh B Khoa hc và Công ngh Vn phòng các chng trình (ký tên và đóng dấu khi gửi lưu trữ) Hà Ni - 2011 3 MỤC LỤC DANH MC CÁC BNG 5 DANH MC CÁC HÌNH V 7 CHNG 1. M U 13 1.1 Gii thiu chung 13 1.2 Mc tiêu, ni dung nghiên cu 14 1.3 Phng pháp nghiên cu 15 CHNG 2. NI DUNG KHOA HC CÔNG NGH Ã THC HIN 17 2.1 Tng quan tình hình nghiên cu trong và ngoài nc 17 2.2 Các k t qu kho sát và nghiên cu 24 2.3 Thit k phn cng rle k thut s 33 2.4 Thit k phn mm 83 2.5 Th nghim rle k thut s 206 CHNG 3. CÁC KT QU T C 230 3.1 SN PHM 1: Rle k thut s thông minh 230 3.2 SN PHM 2: B ph n mm rle k thut s 233 3.3 SN PHM 3: B phn mm máy tính 234 3.4 SN PHM 4: Tài liu 234 CHNG 4. KT LUN VÀ PH LC BÁO CÁO 236 4.1 Kt lun 236 4.2 Kin ngh 236 4.3 Tài liu tham kho 237 4.4 Ph lc báo cáo 239 Ph lc 1. H  s, vn bn pháp lý liên quan 239 Ph lc 2. Tóm tt qui trình thit k ch to rle k thut s 240 Ph lc 3. Các bn v thit k rle k thut s 243 4 Ph lc 4. Mt s vn  v tiêu chun IEC60255 248 Ph lc 5. Thit k v rle k thut s 264 5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bng 1 Các dng h hng và ch  làm vic không bình thng ca các phn t 24 Bng 2 Các rle k thut s c s dng trong h thng in Vit Nam 25 Bng 3 So sánh tng i các thông s kinh t- k thut ca các loi rle: 29 Bng 4 c t khi d liu 88 B ng 5 c t khi Data trong bc in ca BVQDPT/DL-TG 91 Bng 6 c t khi d liu bc in cài t thông s cho module BVQ/TA93 Bng 7 c t khi Data trong bc in ca BVQ/TA 95 Bng 8 c t khi d liu ca bc in t thông s cho BVSL 97 Bng 9 c t khi d liu c bn trong b c in ca BVSL áp tr HMI. 99 Bng 10 c t khi d liu dòng so lch và dòng hãm trong bc in ca BVSL áp tr HMI 101 Bng 11 c t khi d liu hài bc cao ca dòng so lch BVSL áp tr HMI 103 Bng 12 B s ( ) theo tiêu chun IEC60255-3 115 Bng 13 Công thc tính góc phase 128 Bng 14 Bù góc pha cho các t u dây máy bin áp 148 Bng 15 Các mã hàm trong RELAYPRO 186 Bng 16 c t b c in yêu cu trng thái u ra s (Master gi) 188 Bng 17 c t bc in áp tr trng thái u ra s (Slave gi) 189 Bng 18 c t bc in yêu cu trng thái u vào s (Master gi) 189 Bng 19 c t bc in áp tr trng thái u ra s (Slave gi) 189 Bng 20 c t bc i n yêu cu ni dung ca các bin Hold (Master gi)190 Bng 21 c t bc in áp tr ni dung ca các bin Hold (Slave gi). 190 Bng 22 c t bc in yêu cu ni dung ca các bin (Master gi) 191 Bng 23 c t bc in áp tr ni dung ca các bin (Slave gi) 191 6 Bng 24 c t bc in vit ni dung cho các bin (Master gi) 192 Bng 25 c t bc in áp tr (Slave gi) 192 Bng 26 Bn  b nh các thanh ghi 193 Bng 27 Th nghim truyn dn và phát bc x 257 7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1 S  phát trin v công ngh ca rle bo v 31 Hình 2 S  khi ca rle k thut s  tài 36 Hình 3 S  khi module chc nng ca rle k thut s  tài 37 Hình 4 Các module chc nng ca rle 47 Hình 5 S  khi ca mt module chc nng ca r le 48 Hình 6 Nguyên lý cách ly và chia in áp 49 Hình 7 B bin in áp LV 20-P 51 Hình 8 ng c tính ca b bin in áp LV 20-P 52 Hình 9 Nguyên lý cách ly và chia dòng in 53 Hình 10 S  khi chc nng ca ACS714 53 Hình 11 c tính vào ra ca ACS714LLCTR-20A-T 54 Hình 12 B lc Sallen-key, 4 cc thông thp Butterworth 500Hz cutoff 56 Hình 13 áp tuyn biên  ca b lc 56 Hình 14 Kt n i mch cách ly và chia t l vi mch lc thông thp bc 4 cho u vào dòng in 57 Hình 15 B lc Sallen-key, 4 cc thông thp Butterworth 150Hz cutoff, h s khuch i 1 57 Hình 16 áp tuyn biên  ca b lc 58 Hình 17 Kt ni mch cách ly và chia t l in áp vi mch lc thông thp bc 4 58 Hình 18 S  nguyên lý chuyn i A/D trong  tài 60 Hình 19 B cách ly u vào s dng khuch thut toán 62 Hình 20 B cách ly u vào s dng chuyn i quang in 62 Hình 21 S  nguyên lý ca C4IACA 63 Hình 22 Mt phn thit k module u vào s cách ly 63 Hình 23 S  nguyên lý ca AQG22105 64 8 Hình 24 Mt phn thit k ca module u ra s bo v cách ly và cu chì 65 Hình 25 B phát phi cung cp in áp so lch ti thiu 1.5V, trong khi b nhn cn ti thiu 200mV 66 Hình 26 Cu hình mng RS485 hai dây 67 Hình 27 Cu hình mng RS485 bn dây 67 Hình 28 Topo mng RS485 69 Hình 29 Áp dng b lc thông thp trong môi trng có nhiu 70 Hình 30 Trng thái in áp vi sai ca RS485 70 Hình 31 H thng mng RS485 vi h thng bo v bias và lc thông thp RC 71 Hình 32 S  cu trúc ca ISO3086DW 72 Hình 33 Module truyn thông RS485 73 Hình 34 in áp ch  chung ph thuc vào V noise và V GPD 73 Hình 35 Ni dây t chung cho các nút mng 74 Hình 36 Ni dây t chung cho các nút mng 75 Hình 37 Ni t cho các nút mng 75 Hình 38 Bo v TVS 76 Hình 39 Module bo v chng sét ba tng 77 Hình 40 Màn hình GLCD 79 Hình 41 Bàn phím 79 Hình 42 Ngun cung cp +5VDC cách ly 82 Hình 43 Rle k thut s VIELINA-SMR0910.01 82 Hình 44 Minh ha chc nng ca phn mm ng dng 84 Hình 45 Mô t hot ng ca các chng trình phn mm trong rle k thut s 85 Hình 46 Mô t hot ng FSA trong rle k thut s 86 Hình 47 Bc in cài t thông s cho module BVQDPT/DL-TG 88 Hình 48 Bc in hi áp s liu vi module BVQDPT/DL-TG 91 9 Hình 49 Bc in cài t thông s cho module BVQ/TA 93 Hình 50 HMI nhn s liu gia BVQ/TA 95 Hình 51 Bc in cài t thông s cho module BVSL 97 Hình 52 HMI yêu cu s liu t BVSL 99 Hình 53 Bc in hi áp d liu dòng so lch và dòng hãm module BVSL 101 Hình 54 Bc in hi áp d liu hài bc cao ca dòng so lch module BVSL 103 Hình 55 c tính thi gian ca bo v quá dòng in c lp thi gian 106 Hình 56 c tính thi gian ca bo v quá dòng in ph thuc thi gian 106 Hình 57 Mô hình phn mm bo v quá dòng 107 Hình 58 Lu  thut toán th tc khi ng 108 Hình 59 áp tuyn b lc IIR bc 4 vi Fc=70Hz 110 Hình 60 áp ng bc nhy ca b lc, n nh vi n>80 110 Hình 61 Lu  thut toán x lý tín hiu dòng module quá dòng 111 Hình 62 L u  thut toán bo v quá dòng ct nhanh 111 Hình 63 Lu  thut toán bo v quá dòng c lp theo thi gian 114 Hình 64 Minh ha mt h ng cong theo IEC60255-3 115 Hình 65  dc tiêu chun 116 Hình 66  dc rt dc 116 Hình 67  dc cc dc 116 Hình 68 Lu  thut toán bo v quá dòng ph thuc thi gian 117 Hình 69 Mô hình phn mm bo v quá/thiu áp 118 Hình 70 Lu  thut toán th t c khi ng module quá/thiu áp 120 Hình 71 áp tuyn b lc IIR bc 4 vi Fc=70Hz, Fs=1000Hz 121 Hình 72 áp ng bc nhy n v, b lc n nh vi n>50 122 Hình 73 Lu  thut toán bo v quá áp ct nhanh 124 Hình 74 Lu  thut toán bo v quá áp c lp 124 10 Hình 75 Lu  thut toán bo v thiu áp ct nhanh 124 Hình 76 Lu  thut toán bo v thiu áp c lp 124 Hình 77 Mô hình phn mm bo v so lch 127 Hình 78 Minh ha thut toán DFT toàn chu k 129 Hình 79 Minh ha phân tích tín hiu bng k thut DFT 130 Hình 80 áp ng tn s |H Re ()| và |H Im ()| 130 Hình 81 Lu  thut toán ca chng trình x lý tín hiu 131 Hình 82 S  nguyên lý bo v so lch 133 Hình 83  th vec-t ca dòng in so lch I OP và dòng in hãm I RT khi có ngn mch ngoài, hoc làm vic bình thng, rle không tác ng 134 Hình 84  th vec-t ca dòng in so lch I OP và dòng in hãm I RT khi có ngn mch trong vùng bo v, rle tác ng. 134 Hình 85 c tính hot ng ca rle so lch 135 Hình 86 S  lô-gic hãm hài bc 2 và bc 4 136 Hình 87 S  lô-gic khóa thành phn hài bc 5 137 Hình 88 Dòng kích t 138 Hình 89 Lôgic khóa rle 139 Hình 90 Minh ha bù góc pha cho mt s t u dây máy bin áp 141 Hình 91 Minh ha bù góc pha 141 Hình 92 Ví d bù góc pha cho t u dây máy bin áp Yy0 142 Hình 93 Ví d bù góc pha cho t u dây máy bin áp Dy11 143 Hình 94 Ví d bù góc pha cho t u dây máy bin áp Dy5 144 Hình 95 Loi b dòng th t  không (Zero Sequence Current Filtering) 145 Hình 96 Bù pha và loi b dòng th t không vi t u dây YNd5 147 Hình 97 Tng thêm u vào dòng in ph cho dòng trung tính 148 Hình 98 Bù t l bin dòng in 149 Hình 99 c tính rle bo v so lch ca  tài 151 Hình 100 Lu  thut toán rle so lch hãm hài, khóa hài, khóa DC 152 [...]... dung nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu đăng ký Mục tiêu thứ nhất: Làm chủ công nghệ thiết kế chế tạo các rơle kỹ thuật số phục vụ cho việc bảo vệ an toàn cho hệ thống điện Chế tạo thành công 01 loại rơle kỹ thuật số có các tính năng tương đương với rơle của Siemens 7UTxx Mục tiêu thứ hai: Kiểm định mẫu rơle đã chế tạo tại cơ quan có chức năng và đưa được vào áp dụng thử trong hệ thống điện của Tập đoàn Điện. .. hình một số chủng loại rơle kỹ thuật số hiện đang được áp dụng trong EVN, từ đó đưa ra cấu hình rơle kỹ thuật số cần chế tạo của đề tài − Trên cơ sở của nội dung 1, nội dung 2 và mục tiêu của đề tài, chúng tôi bắt đầu nghiên cứu thiết kế tổng thể rơle kỹ thuật số thông minh − Thiết kế, sơ đồ nguyên lý, board mạch in, kiểm tra chéo thiết kế Chế tạo các module phần cứng − Thiết kế cơ khí, đặt làm vỏ hộp... thiện thiết kế 1.2.2 Nội dung nghiên cứu − Tìm hiểu tổng quan về các rơle kỹ thuật số thông minh của các hãng sản xuất nổi tiếng trên thế giới, các rơle kỹ thuật số hiện đang được sử dụng trong EVN và nhu cầu sử dụng rơle kỹ thuật số thông minh trên 14 thị trường, đặc biệt là thị trường các hệ thống điện của các công ty trong Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) − Phân tích tính năng, cấu hình một số chủng... nghiên cứu thiết kế chế tạo rơle thì cũng đã có một số đơn vị trong nước tiến hành nhưng mới ở những sản phẩm thay thế đơn giản, chưa có các tính năng cần thiết để đảm bảo rằng đó là những rơle kỹ thuật số thông minh và chưa thiết kế được các loại rơle có các chức năng quan trọng (ví dụ bảo vệ so lệch, quá dòng phụ thuộc,…) Những vấn đề còn tồn tại của các công trình nghiên cứu và chế tạo rơle kỹ thuật. .. đã chứng kiến bao thay đổi to lớn trong công nghệ chế tạo rơle bảo vệ Rơle điện cơ đã được thay thế bởi rơle tĩnh, và bây giờ là rơle kỹ thuật số Mỗi thế hệ rơle đều được cải tiến về kích cỡ và các tính năng làm cho độ tin cậy của các rơle không ngừng được nâng cao Điều này thể hiện thành công lớn trong việc thiết kế và chế tạo rơle Về mặt kỹ thuật, rơle bảo vệ là các thiết bị tự động đóng vai trò canh... nêu bật được vai trò quan trọng của rơle kỹ thuật số trong hệ thống bảo vệ, một số công trình đã thành công trong các vấn đề phát hiện và bảo vệ các hệ thống điện bằng việc sử dụng các rơle kỹ thuật số 23 2.2 Các kết quả khảo sát và nghiên cứu 2.2.1 Các nội dung khảo sát, nghiên cứu Trong quá trình vận hành hệ thống điện có thể xuất hiện tình trạng sự cố và chế độ làm việc không bình thường của các... nghiên cứu - Phân tích lý thuyết liên quan đến đề tài, kế thừa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước và phân tích mẫu sản phẩm tiêu biểu của nước ngoài để tìm ra giải pháp thiết kế chế tạo sản phẩm phù hợp, đạt các chỉ tiêu đề ra - Tham khảo thiết bị mẫu của nước ngoài để phục vụ công việc thiết kế chế tạo - Tham khảo các quy trình, quy chuẩn hiện đại trong thiết kế, chế tạo rơle kỹ thuật số. .. tương tự - Nhóm 3 là rơle kỹ thuật số Các tín hiệu trước khi xử lí được chuyển thành dạng mã số Nhóm này là các loại rơle dùng vi mạch số có bộ vi xử lí Nó cũng thuộc nhóm rơle tĩnh nhưng để phân biệt rõ hơn thì chia chúng thành hai nhóm khác nhau Bảng 3 So sánh tương đối các thông số kinh tế- kỹ thuật của các loại rơle: Thông số kinh Rơle điện cơ Rơle tĩnh Rơle kỹ thuật tế kỹ thuật số Điệ Cả Nhi Khuếc... tạo, các thiết bị cũ vận hành lâu năm của Liên Xô được thay thế bằng các thiết bị công nghệ mới như rơle kỹ thuật số Trong tương lai, việc nâng cấp các hệ 30 thống bảo vệ sử dụng các rơle công nghệ cũ trong hệ thống điện nước ta đương nhiên sẽ vẫn tiếp tục được triển khai 2.2.2.2 Xu hướng phát triển rơle kỹ thuật số trong tương lai McLaren là người đầu tiên đưa ra các khái niệm về hệ thống rơle mở (Open... Panel mặt trước của rơle kỹ thuật số 269 Hình 144 Gá lắp các module chức năng của rơle kỹ thuật số bên trong vỏ máy (left view) 270 Hình 145 Gá lắp các module chức năng của rơle kỹ thuật số bên trong vỏ máy 271 Hình 146 Phía sau của vỏ máy rơle kỹ thuật số 272 Hình 147 Rơle kỹ thuật số VIELINA-SMR0910.01 272 12 CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu chung Trong lịch sử phát . KC.03/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO RƠLE KỸ THUẬT SỐ THÔNG MINH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Mã số: KC.03.19/06-10 Cơ quan chủ. BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO RƠLE KỸ THUẬT SỐ THÔNG MINH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Mã số: KC.03.19/06-10 Ch nhim  tài (ký tên). trì thc hin  tài cp nhà nc mã s KC03.19/06-10: Nghiên cứu thiết kế chế tạo rơle kỹ thuật số thông minh trong hệ thống điện. Trong sut quá trình thc hin  tài chúng tôi luôn phi