giới thiệu về rơle kỹ thuật số

giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số giới thiệu về rơle kỹ thuật số

GIỚI THIỆU VỀ RƠLE KỸ THUẬT SỐ

I Giới thiệu chung về Rơle số

Các loại Rơle điện cơ và rơle tĩnh ngày nay hầu như không còn được sản xuất nữa, thay vào đó là những rơle số với những ưu việt rất lớn

- Tích hợp nhiều chức năng vào một bộ bảo vệ, nhờ đó kích thước của hệ thống bảo vệ và giá thành giảm rất đáng kể

- Độ tin cậy và độ sẵn sàng rất cao do giảm được yêu cầu để bảo trì các chi tiết cơ khí và trạng thái của rơle có thể được kiểm tra thường xuyên

- Độ chính xác cao nhờ các bộ lọc số và các thuật toán đo lường tối ưu

- Công suất tiêu thụ bé khoảng : 0,1VA (Rơle tĩnh: 1VA; Rơle cơ: 10VA)

- Ngoài chức năng bảo vệ còn có thể thực hiện được nhiều chức năng đo lường và tự động như: hiển thị và ghi chép các thông số của hệ thống trong chế độ tải làm việc bình thường và các chế độ tại khi gặp sự cố, lưu trữ các

dữ liệu cần thiết để giúp ích cho việc phân tích sự cố, xác định vị trí điểm

Ví dụ: Để bảo vệ một đường dây tải điện, người ta sử dụng 1 hợp bộ Rơle số thông thường bao gồm các chức năng sau:

- Bảo vệ khoảng cách;

- Bảo vệ quá dòng;

- Bảo vệ quá dòng thứ tự không;

- Bảo vệ quá dòng có hướng;

- Bảo vệ quá điện áp;

- Chức năng TĐL và chức năng Kiểm tra đồng bộ

Từ Rơle ta có thể khai thác được các thông tin sau:

- Thông số vận hành của Đường dây như: U, I, P, Q, f

- Các tham số chỉnh định và thời gian tác động của từng chức năng bảo vệ đã được cài đặt theo phiếu chỉnh định ở trong Rơle

- Khai thác được khoảng cách từ điểm sự cố đến TI, TU đường dây ở điểm đặt Rơle, ngoài ra có thể khai thác được thông số dòng điện và điện áp sự

cố

Trên thực tế, để bảo vệ cho 1 đối tượng trong HTĐ người ta thường sử dụng 2 bộ bảo vệ Rơle số của 2 hãng sản xuất khác nhau và có chức năng tương tự nhau Trong đó 1 bộ được sử dụng làm bảo vệ chính, 1 bộ được sử dụng làm bảo vệ dự phòng Cả 2 bộ được vận hành song song mục đích là để nâng cao yêu cầu đảm bảo và chọn lọc của bảo vệ.Tuy nhiên hiện tại vì lí do kinh tế mà điều này chỉ được áp dụng đối với bảo vệ ở các cấp điện áp từ 220kV trở lên

Các thông số làm việc của Rơle số có thể xem trực tiếp bằng các phím bấm trên mặt Rơle, hoặc từ xa thông qua kênh truyền thông tin

Để cài đặt cho Rơle, chúng ta có thể sử dụng phím bấm trên Rơle hoặc sử dụng các phần mềm chuyên dụng để kết nối máy tính với Rơle

II Nguyên lý làm việc của Rơle số

- Các rơle số đều làm việc dựa trên nguyên tắc đo lường số

- Các giá trị số của đại lượng tương tự dòng và áp nhận được từ phía thứ cấp của

TI và TU là những tham số đầu vào của Rơle số

- Sau khi qua các bộ lọc tương tự, bộ lấy mẫu các tín hiệu này sẽ được chuyển thành tín hiệu số

- Nguyên lý làm việc của Rơle số dựa trên giải thuật tính toán theo chu trình các đại lượng điện ( chẳng hạn như tổng trở của mạch điện được bảo vệ ) từ trị số của dòng điện và điện áp đã lấy mẫu

- Các giá trị cài đặt được dùng làm giá trị tham chiếu, được nạp vào bộ nhớ

EEPROM ( bộ nhớ chỉ đọc và có thể xoá bằng điện ) của Rơle, để đề phòng mất số liệu chỉnh định khi mất nguồn điện cấp cho Rơle

- Trong quá trình tính toán liên tục này, kết hợp so sánh kết quả tính toán với các đại lượng cài đặt, sẽ phát hiện ra chế độ sự cố sau rất nhiều các phép tính nối tiếp nhau Khi đó bảo vệ sẽ tác động và bộ vi xử lý sẽ gửi tín hiệu đến các đầu ra của Rơle số để đi cắt Máy Cắt ( có thể đi cắt trực tiếp hoặc thông qua các Rơle trung gian )

- Trong Rơle số việc tổ chức ghi chép và lưu trữ các dữ kiệu về sự cố rất dễ dàng theo trình tự diễn biến về thời gian với độ chính xác đến miligiây ( ms )

- Để đảm bảo dung lượng bộ nhớ của bộ phận ghi sự cố, thường người ta khống chế các lần sự cố còn lưu trong bộ nhớ khoảng 10 bản ghi tuỳ loại Rơle số được sử dụng Khi xuất hiện sự cố mới vượt quá số lần cho phép lưu trữ, thì số liệu của sự

cố cũ nhất trong quá trình lưu trữ sẽ bị xoá khỏi bộ nhớ để nhường chỗ cho số liệu của sự cố mới vừa xảy ra

- Tất cả các thông tin về thông số vận hành, thao tác và sự cố đều được lưu lại trong bộ nhớ của Rơle để ngăn ngừa trường hợp nguồn cấp cho Rơle bị mất

- Đầu ra của Rơle có các đèn LED tín hiệu để cảnh báo cho người vận hành về trạng thái của Rơle cũng như thao tác mà Rơle đã tiến hành

- Các hợp bộ Rơle số thường có một phần mềm chuyên dụng đi kèm rất thuận tiện cho việc sử dụng máy tính để chỉnh định Rơle, theo dõi các hoạt động của Rơle, và trao đổi thông tin vào/ra với Rơle, cũng như để giúp nhân viên vận hành có thể phân tích các sự cố từ các số liệu đã được ghi chép trong các bản ghi sự cố

- Cổng vào/ra của Rơle số cho phép dễ dàng ghép nối với các thiết bị thông tin, đo lường , điều khiển và bảo vệ ở trong trạm điện hoặc ở các cấp điều độ cao hơn

III Vận hành hệ thống Rơle bảo vệ kỹ thuật số

1 Kiểm tra khi Rơle chưa mang điện

Bước kiểm tra này phải được tiến hành trước khi cấp nguồn cho Rơle hoạt động

để đảm bảo an toàn cho thiết bị Các aptomat cấp nguồn cho Rơle phải ở vị trí cắt

* Kiểm tra bằng mắt bên ngoài:

- Dùng mắt để kiểm tra xem Rơle có bị hư hỏng, méo, dập … trong quá trình vận chuyển , lắp đặt hay không Nếu phát hiện ra bất kỳ điều jì bất thường thì phải thông báo ngay cho bên quản lý thiết bị biết

- Kiểm tra các thông số định mức ghi trên nhãn Rơle xem có phù hợp với hệ thống không, xác định chính xác các thông số sau:

+ Điện áp định mức nguồn nuôi : thông thường là 110 – 250 VDC

+ Dòng điện định mức thứ cấp: có thể là 1A hoặc 5A

+ Điện áp thứ cấp định mức

+ Điện áp làm việc của các đầu vào tương tự của Rơle

+ Tần số làm việc: thông thường là 50Hz

* Kiểm tra tiếp địa an toàn: Kiểm tra xem các điểm nối đất của Rơle ( thường các điểm này được bố trí ở bên cạnh và mặt sau của Rơle ) đã được nối chắc chắn vào thanh tiếp địa của vỏ tủ và nối vào hệ thống tiếp địa chung của trạm hay chưa

* Kiểm tra sơ đồ nối dây của Rơle: Kiểm tra Rơle đã được đấu nối chính xác vào

hệ thống Để kiểm tra ta có thể so sánh sơ đồ nối dây nội bộ của Rơle với sơ đồ nguyên lý theo thiết kế xem có phù hợp hay không

* Để Rơle có thể hoạt động được cần kiểm tra các mạch như sau:

- Mạch cấp nguồn nuôi cho Rơle: Kiểm tra xem đã được nối vào nguồn có cấp điện áp phù hợp với điện áp nguồn định mức của Rơle chưa

- Mạch dòng điện: kiểm tra hệ thống mạch dòng cấp cho Rơle đã được đấu đúng và khép kín hay chưa ( kiểm tra đến tận điểm đấu nối của TI )

- Mạch điện áp đưa vào rơle

- Mạch đi cắt máy cắt liên quan

- Mạch cảnh báo tín hiệu bảo vệ tác động, bảo vệ hư hỏng

- Các mạch tín hiệu tương tự bên ngoài đấu vào BI của Rơle

* Kiểm tra cách điện: kiểm tra cách điện cuả từng bộ phận trong Rơle so với đất theo chỉ dẫn của nhà chế tạo Các phần tử cần kiểm tra là: mạch dòng, nguồn nuôi, các rơle đầu ra, các đầu vào Rơle, các cổng giao tiếp của Rơle

* Kiểm tra nguồn nuôi: kiểm tra nguồn cấp cho Rơle đã được đấu nối đúng cực tính và có điện áp phù hợp với điện áp định mức của Rơle

2 Cấp nguồn kiểm tra hoạt động của Rơle

Bật aptomat cấp nguồn cho Rơle Kiểm tra lần lượt các hạng mục sau:

- Kiểm tra đèn báo Rơle đang hoạt động: đối với các loại Rơle thường gặp thì đèn LED xanh báo Rơle làm việc bình thường Nếu đèn LED báo đỏ thì có nghĩa Rơle đang báo lỗi và không làm việc Các lỗi này của Rơle có thể do một số nguyên nhân sau: Chỉnh định cài đặt bên trong Rơle không phù hợp, có hư hỏng phần cứng bên trong Rơle, có xung đột giữa phần cứng

và phần mềm của Rơle, Rơle bị treo do bị tràn bản ghi sụ cố.v.v Ngoài ra nếu Rơle đang trong quá trình vận hành bình thường mà xảy ra báo lỗi hay

treo Rơle không thể giải trừ được bằng các phím bấm Reset trên mặt Rơle, thì người vận hành có thể giải trừ bằng cách đơn giản nhất là tắt nguồn cấp cho Rơle ở trong tủ và bật lại Nếu Rơle vẫn treo và báo lỗi thì phải thông báo ngay cho các bên có trách nhiệm xử lý biết và tách Rơle ra khỏi vận hành

- Kiểm tra các thông báo xuất hiện trên màn hình của Rơle: sau khi quá trình khởi động của Rơle kết thúc thì màn hình sẽ hiển thị các thông số ngầm định như: chủng loại Rơle, thông số đo lường dòng và áp v.v

- Thực hiện giao tiếp với Rơle thông qua các phím bấm và màn hình: duyệt qua các thư mục của Rơle, kiểm tra các đèn LED chỉ thị của Rơle bằng nút Reset hoặc vào trong menu kiểm tra đèn của Rơle

Ví dụ : đối với Rơle Siemens

- Thực hiện giao tiếp với Rơle bằng phần mềm Ví dụ: đối với Rơle Micom các đời P122, P123.v v có thể sử dụng phần mềm MiCom S1 hoặc

MiCom S1 Studio dùng cáp 9 chân theo chuẩn RS-232 để kết nối với Rơle thông qua máy tính, tương tư đối với Rơle Siemens ta có thể dùng phần mềm DIGSI 4 để kết nối với Rơle

3 Cài đặt Rơle số

Thông thường khi Rơle được xuất xưởng thì nó đã có các thông số ngầm định do nhà sản xuất đã cái đặt sẵn Tuy nhiên ta phải căn cứ vào Phiếu chỉnh định do các trung tâm điều độ cấp và căn cứ vào các thiết bị hiện tại, sơ đồ thiết kế để kiểm tra

và cài đặt lại các thông số làm việc của Rơle cho phù hợp

Các thông số cần phải cài đặt để Rơle bảo vệ làm việc bao gồm:

- Cấu hình của Rơle: trong phần menu của Rơle liệt kê tất cả các chức năng bảo vệ của nó ví dụ như khoảng cách, quá dòng, tự động đóng lặp lại.v.v

- Thông số làm việc: ta cần chú ý đến các thông số chính như tỷ số của biến dòng TI, tỷ số của biến điện áp, các thông số của đường dây ( như trở kháng thứ tự thuận, góc nhạy, chiều dài đường dây đối với bảo vệ khoảng cách ).v.v…

- Bật cái chức năng bảo vệ được sử dụng, cài đặt giá trị tác động và thời gian tác động theo đúng phiếu chỉnh định

IV Qui trình vận hành và cài đặt đối với một số loại Rơle thường gặp

1.Rơle quá dòng REF54X

Là thiết bị được sản xuất với công nghệ kỹ thuật số của hãng ABB được tích hợp các chức năng áp dụng trong lưới phân phối và truyền tải điện

Bên trong Rơle được tích hợp rất nhiều chức năng khác nhau tuỳ theo nhu cầu sử dụng như: bảo vệ quá dòng pha có hướng và không hướng, bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng và không hướng, bảo vệ tần số, bảo vệ điện áp, kiểm tra đồng bộ, tự động đóng lặp lại.v.v

* Ở mặt trước của Rơle bao gồm:

- Clear/Cancer: Giải trừ các hiển thị và chỉ thị đèn LED, xoá các cảnh báo và sự kiện, thoát khỏi chế độ cài đặt, ấn duy trì 2s phím C để giải trừ tất cả các tín hiệu cảnh báo

- Enter ( E ) : Ấn duy trì 2s phím E để nhập password chuyển sang MAIN MENU

- Disable: Khi đèn R/L không sáng toàn bộ các thao tác từ xa tại chỗ đều bị khoá

- Select: Phím lựa chọn đối tượng cần điều khiển tại chỗ

- Close ( I ) : Phím lựa chọn lệnh đóng nếu đối tượng đang mở

- Open ( O ) : Phím lựa chọn lệnh mở nếu đối tượng đang đóng

b) Hiện thị các LED

- Đèn xanh:

+ Sáng: Rơle làm việc bình thường, không cảnh báo, nguồn nuôi Rơle tốt

+ Nhấp nháy: Rơle ở chế độ kiểm tra ( test mode ) hoặc Rơle cảnh báo hư hỏng kèm theo thông tin cảnh báo trên màn hình nếu ở chế độ bình thường cần giải trừ lại Rơle

+ Không sáng: Hư hỏng nguồn nuôi Rơle, kiểm tra nguồn nuôi bên ngoài trước khi can thiệp vào khối nguồn Rơle

- Đèn vàng:

+ Không sáng: Không có chức năng nào khởi động

+ Sáng: Có chức năng bảo vệ khởi động, nếu có nhiều khởi động xảy ra trong khoảng thời gian ngắn thì khởi động gần nhất được hiển thị, để xem rõ hơn cần vào xem sự kiện gần nhất

+ Nhấp nháy: Chức năng bảo vệ của Rơle bị khoá, hoặc một chức năng bảo vệ bị khoá trong khi một chức năng bảo vệ khác khởi động Cần kiểm tra chức năng bảo

vệ và thông số cài đặt

- Đèn đỏ:

+ Không sáng: không có tín hiệu cắt sự cố

+ Sáng: Có tín hiệu cắt sự cố, để giải trừ ấn phím ( C ) , nếu có nhiều tín hiệu cắt

sự cố trong 1 khoảng thời gian ngắn thì tín hiệu cắt sự cố đầu tiên được hiển thị + Nhấp nháy: Tín hiệu hư hỏng máy cắt, để giải trừ ấn phím ( C ) trong 2s

* Vận hành rơle

Rơle được chia làm 3 mức password theo 3 tính chất khác nhau:

Mức 1 ( MIMIC ): Cho phép thay đổi để lụa chọn chế độ từ xa, tại chỗ, được giải trừ sau 1 khoảng thời gian ( time out ) Password: 100000

Mức 2 ( parameter ): Nhập và thay đổi các thông số chỉnh định Password:

2 Rơle bảo vệ khoảng cách P443

* Cài đặt Rơle

Rơle bảo vệ khoảng cách P443 có thể được cài đặt thông qua các phím bấm trên mặt Rơle hay thông qua máy tính sử dụng phần mềm MiCom S1 hoặc MiCom S1 Studio

Chu trình cài đặt bằng phím bấm trên mặt Rơle:

Khi cài đặt từ phần mềm, màn hình điều khiển của chúng như sau:

Chúng bao gồm 4 mục chính :

- Setting and Records: Cài đặt tham số bảo vệ cho Rơle

- PSL Editor: Cài đặt các đầu vào số BI và các đầu ra BO của Rơle

- Monitoring: Chức năng đo lường dưới tải

- Menu Test Editor

Sau khi chọn Setting and Record menu để đặt tham số bảo vệ

Ở đây ý nghĩa của các tham số như sau:

- System data: Cài đặt ngôn ngữ, tần số sử dụng

- CB control: Cài đặt tham số cho máy cắt

- Canfiguaration: Lựa chọn các chức năng bảo vệ quá dòng , khoảng cách, lựa chọn các nhóm bảo vệ

- CT and VT Ratio: Đặt tỷ số biến dòng điện và điện áp

- Record Control and Disturb Recorder: Chức năng ghi chụo sự cố

- Measure’t setup: Cài đặt chức năng đo lường

- Opto Config: Cấu hình điện áp đặt vào BI (đầu vào) của Rơle

- Group 1: Đặt tham số cho nhóm bảo vệ 1, trong menu này thì chỉ những chức năng đã được chọn trong phần Configuaration mới được hiển thị và cho phép định nghĩa

- Group 2: Đặt tham số cho nhóm bảo vệ 2

- Group 3: Đặt tham số cho nhóm bảo vệ 3

- Group 4: Đặt tham số cho nhóm bảo vệ 4

Sau khi cài đặt xong tham số bảo vệ cho Rơle thì ta tiến hành cấu hình đầu vào BI

và đầu ra BO của Rơle Để tiến hành cấu hình BI, BO của Rơle ta lựa chọn chức năng PSL_Editor ở trong menu chính

Ở đây khi Rơle xuất xưởng thì một số đầu vào và đầu ra của Rơle đã được gán sẵn các chức năng, cần phải dựa trên cơ sở các bản vẽ để thay đổi lại các đầu ra/vào đó cho đúng với yêu cầu sử dụng

Ta có thể định nghĩa lại các chức năng cho các đầu vào BI của Rơle:

Cũng như định nghĩa lại các chức năng cho các đầu ra đi cắt và cảnh báo

* Một số hư hỏng thường gặp:

- Mất nguồn nuôi Rơle: Đèn Healthy sẽ tắt, khi đó sẽ có tín hiệu báo nguồn nuôi Rơle bị mất Tiến hành kiểm tra Aptomat cấp nguồn cho Rơle và các hàng kẹp cấp nguồn cho Rơle

- Rơle không làm việc: Đèn out of service sáng, khi đó Rơle bị treo Cán bộ vận hành có thể khởi động lại Rơle bằng cách bật tắt nguồn cấp cho Rơle Nếu Rơle vẫn không làm việc thì phải báo ngay cho các bên có trách nhiệm xử lý và tách Rơle ra khỏi vận hành

- Rơle cảnh báo: Đèn Alarm sáng báo Rơle đang cảnh báo Tiến hành kiểm tra xem Rơle cảnh báo tín hiệu jì, bằng cách xem tất cả các LED bên cạnh và vào Rơle để kiểm tra bằng bàn phím trên mặt Rơle

- Rơle bị khoá ( block ): Mặt màn hình sẽ báo block service Khi khởi động lại mà không được, đây là trường hợp rơle bị hỏng bên trong nội bộ của Rơle phải tách ra sửa chữa hoặc thay thế bằng Rơle khác

3 Rơle bảo vệ quá dòng 7SJ62

Rơle 7SJ62 do hãng SIEMENS chế tạo kết cấu chắc chắn trong 1 khối gọn, nhẹ thuận tiện trong việc lắp đặt cũng như thao tác trong vận hành Rơle bảo vệ quá dòng 7SJ62 là loại Rơle kỹ thuật số được tích hợp nhiều chức năng bên trong Rơle như: bảo vệ quá dòng, bảo vệ điện áp, bảo vệ tần số, bảo vệ quá tải, tự động đóng lặp lại.v.v

* Hình dáng bên ngoài của Rơle 7SJ62 và sơ đồ đấu nối chân như hình dưới đây: Mặt trước của Rơle bao gồm các đèn điốt quang ( LED ) và màn hình tinh thể lỏng LCD Chúng thông báo cho người vận hành biết những thông tin như các đại lượng đo lường, các sự cố xảy ra, các trạng thái làm việc của Rơle 7SJ62

Tất cả các thông tin trong Rơle 7SJ62 đều có thể truy cập được thông qua các nút bấm của Rơle Các thông số bao gồm: các thông số cài đặt cho bảo vệ và điều khiển, các bản ghi sự cố, thông số vận hành và các gía trị đo lường Các giá trị cài đặt có thể thay đổi được theo yêu cầu của vận hành