ĐỒ án 1 RƠ le số Thầy Nguyễn Văn Ánh

Ngày nay , với chính sách đổi mới phát triển và mở cửa hộinhập của chúng ta , nền kinh tế đã phát triển nhanh chóng đa dạng đặt ra nhữngyêu cầu cấp bách về việc nâng cao chất lượng dòng

ĐỒ ĐỒ Á Á ÁN N N 1 1

T TÌÌÌÌM M M HI HI HIỂ Ể ỂU U U V V VỀ Ề Ề C C CẤ Ấ ẤU U U T T TẠ Ạ ẠO O O ,,,, NGUY NGUY NGUYÊ Ê ÊN N N LLLLÝ Ý Ý HO HO HOẠ Ạ ẠT T T ĐỘ ĐỘ ĐỘNG NG NG V V VÀ À À Ứ Ứ ỨNG NG

D DỤ Ụ ỤNG NG NG C C CỦ Ủ ỦA A A R R RƠ Ơ ƠLE LE LE S SSSỐ Ố

LỜ Ờ ỜIIII N N NÓ Ó ÓIIII ĐẦ ĐẦ ĐẦU U

Ở nước ta trong suốt một thời gian dài , nhiệm vụ hàng đầu của ngành điện lực

là sản xuất được ra điện để sử dụng đáp ứng nhu cầu của người dân và quá trìnhcông nghiệp hóa , hiện đại hóa đất nước Lúc đó yếu tố chất lượng được đặt

xuống vị trí thứ hai Ngày nay , với chính sách đổi mới phát triển và mở cửa hộinhập của chúng ta , nền kinh tế đã phát triển nhanh chóng đa dạng đặt ra nhữngyêu cầu cấp bách về việc nâng cao chất lượng dòng điện và hạn chế sự cố về điệnxảy ra và bảo vệ các phần tử trong hệ thống điện để đảm bảo quá trình cấp phátđiện là liên tục, Điều này đòi hỏi việc ứng dụng các thiết bị tự động hóa trong hệthống điện với trình độ công nghệ ngày càng tiên tiến hơn

Rơle bảo vệ là bộ phận quan trọng trong số các thiết bị tự động hóa dùng trongngành điện lực Chúng có vai trò bảo vệ các phần tử hệ thống điện trong các điềukiện làm việc bất thường bằng cách cô lập sự cố càng nhanh càng tốt thông quacác thiết bị đóng cắt Do điều kiện lịch sử , các loại rơle bảo vệ ở nước ta chủ yếu

là rơle điện cơ ( xuát xứ từ Liên Xô) , trong quá trình khai thác và sử dụng cácloại rơ le này bộc lộ nhiều khuyết điểm như độ nhạy , độ chính xác không cao ,chi phí khai thác và sử dụng cao, tốc độ phát hiện và cách ly sự cố còn chậm Cho nên vấn đề sử dụng rơle số ngày nay để thay thế dần các loại rơle điện cơ cũ

là vô cùng cần thiết để khắc phục những mặt hạn chế của những loại rơle điện cơ

cũ góp phần vào việc xây dựng hệ thống điện ở nước ta an toàn và hiệu quả

CH CHƯƠ ƯƠ ƯƠNG NG NG IIII :::: C C CẤ Ấ ẤU U U T T TẠ Ạ ẠO O O V V VÀ À À NGUY NGUY NGUYÊ Ê ÊN N N L L LÍÍÍÍ HO HO HOẠ Ạ ẠT T T ĐỘ ĐỘ ĐỘNG NG NG C C CỦ Ủ ỦA A

R RƠ Ơ ƠLE LE LE S S SỐ Ố

I.T

I.TÌÌÌÌM M M HI HI HIỂ Ể ỂU U U CHUNG CHUNG CHUNG V V VỀ Ề Ề R R RƠ Ơ ƠLE LE LE S S SỐ Ố

1.

1.Gi Gi Giớ ớ ớiiii thi thi thiệệệệu u u chung chung

Rơ le nói chung được hiểu là thiết bị có tín hiệu đầu ra tăng hoặc giảm đột ngột

từ giá trị cực tiểu đến giá trị cực đại ( từ mức logic 0 đến mức logic 1 ) và ngượclại khi đầu vào đạt một ngưỡng giá trị nào đó Ví dụ như, rơ le nhiệt, tiếp điểm(đầu ra) sẽ đóng hoặc mở (tương ứng với giá trị 0 hoặc 1) khi dòng điện (tín hiệuđầu vào) đạt một giá trị quá dòng nào đó trong một thời gian nhất định

Rơle kỹ thuật số gọi tắt là rơle số (hình 1) làm việc trên nguyên tắc đo lường số.Các đại lượng đo lường như dòng điện và điện áp nhận được từ phía thứcấp của máy biến dòng điện (BI), và máy biến điện áp (BU) được số hoá Các sốliệu này được một hoặc nhiều bộ vi xử lý tính toán và ra các quyết địnhtheo một chương trình cài đặt sẵn trong rơle Sau đó rơle sẽ đưa ra các tín hiệuđến các thiết bị gần đó ( máy cắt, dao cách ly) để cắt nếu sự cố xảy ra trongmạch.Về cấu tạo , rơ le số được xây dựng từ các linh kiện bán dẫn chủ yếu là các

vi mạch số ( vi mạch logic ) nên đôi khi còn được gọi là rơ le bán dẫn kỹ thuật số

H Hìììình nh nh 1 1 1:::: H H Hìììình nh nh ả ả ảnh nh nh v v về ề ề rrrrơ ơ ơle le le ssssố ố

Ngày nay , người ta tạo ra được những rơle số có các tính năng làm việc ngàymột đa dạng và phức tạp hơn với các ưu điểm vượt trội hơn các rơle kiểu khác.Vìvậy rơ le số được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm, nghiên cứu khoahọc và các ngành sản xuất

2.

2.Nguy Nguy Nguyêêêên n n llllíííí llllà à àm m m vi vi việệệệcccc ccccủ ủ ủa a a rrrrơ ơ ơle le le ssssố ố

Rơle số làm việc trên nguyên tắc đo lường Các trị số của đại lượng tương tựlàdòng và áp nhận được từ phía thứ cấp của TI, TU là những biến đầu vào của rơlesố.S a u kh i qu a c á c b ộ l ọ c t ươ ng t ự , b ộ l ấ y m ẫ u ( c h ặ t ho ặ c b ă m c á c

đạ i l ượ ng tương tự theo một chu kỳ nào đó), các tín hiệu này chuyểnthành các tín hiệu số.Tuỳ theo nguyên tắc bảo vệ, tần số lấy mẫu có thể thayđổi từ 12 đến 20 mẫu trongmột chu kỳ của dòng điện công nghiệp Đối với rơle số(thường dùng cho bảo vệ máy phát điện) tần số lấy mẫu có thể được kiểm tra liêntục tuỳ lượng chỉnh định được nạp vào bộ nhớ EEPROM để đề phòng khảnăng mất số liệu chỉnh định khi mất nguồn điện thao tác Các phép tính

trung gian được lưu giữ tạm thời ở bộ nhớ RAM Trong rơle số việc tổ chứcghi chép và lưu trữ các dữ liệu về sự cố dễ dàng theo trình tự diễn biến vềthời gian với độ chính xác cao (ms), để giảm dung lượng bộ nhớ của bộ phận ghi

sự cố, thường người ta khống chế lượng các lần sự cố cònlại trong bộ nhớ tối

đa khoảng 8-10 Khi sự cố mới vượt qua số còn lưu lại trong b ộ nh ớ th ì

s ố li ệ u s ự c ố c ũ nh ấ t c ủ a qu á tr ì nh l ư u tr ữ s ẽ b ị xo á kh ỏ i b ộ nh ớ

để nhường chỗ cho số liệu sự cố vừa xảy ra.Trong trường hợp có sự cố, bộ vi sử

lý sẽ phát tín hiệu số điều khiển các Rơle đầu ra ở bộ phận vào/ra số đónghoặc ngắt mạch Người sử dụng có thể trao đổi thông tin với Rơle qua bànphím và màn hình đặt ở mặt trước của Rơle Trạng thái làm việc của Rơle đượcthể hiện ở các đèn LED hoặc qua màn hình của Rơle Rơle liên lạc với các thiết

bị bên ngoài hoặc trung tâm điều khiển thông qua các cổng thông tin tuầntự.Toàn bộ các bộ phận phần cứng của Rơle được cung cấp nguồn bởi bộphận chuyển đổi nguồn DC/AC với các cấp điện áp khác nhau, nguồn cung cấp

có thể là ắc quy hoặc chỉnh lưu lấy từ điện áp lưới điện 220 V hoặc 380 V

3.

3.Ph Ph Phâ â ân n n Lo Lo Loạ ạ ạiiii R R Rơ ơ ơle le le ssssố ố

Trên thị trường có rất nhiều loại rơ le số , để phân loại những rơ le số này người

ta dựa vào các đặc điểm khác nhau của rơ le để phân loại rơ le số thành 4 loạikhác nhau như sau :

+ Theo chức năng sử dụng : Rơ le bảo vệ , Rơ le điều khiển

+ Theo khả năng xử lí thông tin : Rơ le có bộ vi xử lí , Rơ le không có bộ vi xử

lí

+ Theo số lượng đầu vào ; Rơ le một đại lượng, Rơ le hai đại lượng

+ Theo loại điện áp sử dụng : Rơ le điện một chiều , Rơ le điện xoay chiều

4.

4.C C Cô ô ông ng ng d d dụ ụ ụng ng ng v v và à à ccccá á ácccc y y yêêêêu u u ccccầ ầ ầu u u ccccủ ủ ủa a a rrrrơ ơ ơle le le ssssố ố

a a C C Cô ô ông ng ng d d dụ ụ ụng ng ng ccccủ ủ ủa a a rrrrơ ơ ơ le le le b b bả ả ảo o o v v vệệệệ ssssố ố ố ::::

Trong quá trình vận hành hệ thống điện có thể xuất hiện tình trạng sự cố và chế

độ làm việc bất thường của các phần tử Các sự cố thường kèm theo hiện tượngdòng điện tăng khá cao và điện áp giảm thấp Các thiết bị có dòng điện tăng caochạy qua có thể bị đốt nóng quá mức cho phép và bị hỏng Khi điện áp giảm thấp,các hộ tiêu thụ không thể làm việc bình thường và tính ổn định của các máy phátlàm việc song song và của toàn hệ thống bị giảm Các chế độ làm việc không bìnhthường làm cho điện áp, dòng điện và tần số lệch khỏi giới hạn cho phép Nếu đểkéo dài tình trạng này, có thể xuất hiện sự cố Muốn duy trì hoạt động bìnhthường của hệ thống và các hộ tiêu thụ khi xuất hiện sự cố, cần phát hiện càngnhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó ra khỏi phần tử bị hư hỏng, nhờ vậy phầncòn lại duy trì được hoạt động bình thường, đồng thời giảm mức độ hư hại củaphần tử bị sự cố.Chỉ có thiết bị tự động bảo vệ mới có thể thực hiện tốt được yêucầu trên, thiết bị này gọi là bảo vệ rơle số

Bảo vệ rơle số sẽ theo dõi liên tục tình trạng và chế độ làm việc của tất cả cácphần tử trong hệ thống điện Khi xuất hiện sự cố, bảo vệ rơle phát hiện và cắtphần tử hư hỏng nhờ máy cắt điện Khi xuất hiện chế độ làm việc không bìnhthường, bảo vệ rơle số sẽ phát tín hiệu và tùy thuộc yêu cầu, có thể tác động khôiphục chế độ làm việc bình thường hoặc báo tín hiệu cho nhân viên trực

b b – – – C C Cá á ácccc y y yêêêêu u u ccccầ ầ ầu u u ccccơ ơ ơ b b bả ả ản n n đố đố đốiiii v v vớ ớ ớiiii b b bả ả ảo o o v v vệệệệ rrrrơ ơ ơle le le ssssố ố

* Tính chọn lọc:

Tính chọn lọc là khả năng phân biệt các phần tử hư hỏng và bảo vệ chỉ cắt cácphần tử đó

Tính chọn lọc là yêu cầu cơ bản nhất của bảo vệ rơle để đảm bảo cung cấp điện

an toàn liên tục Nếu bảo vệ tác động không chọn lọc, sự cố có thể lan rộng

* Tác động nhanh :

Bảo vệ phải tác động nhanh để kịp thời cô lập các phần tử hư hỏng thuộc phạm

vi bảo vệ nhằm:

+ Đảm bảo tính ổn định của hệ thống

+ Giảm ảnh hưởng của điện áp thấp (khi ngắn mạch) lên các phụ tải

+ Giảm tác hại của dòng điện ngắn mạch đối với thiết bị Bảo vệ tác động nhanhphải có thời gian tác động nhỏ

* Độ nhạy:

Bảo vệ cần phải tác động tức thời trong thời gian ngắn Bảo vệ cần tác độngkhông chỉ với các trường hợp ngắn mạch trực tiếp mà cả khi ngắn mạch qua điệntrở trung gian Ngoài ra bảo vệ phải tác động khi ngắn mạch xảy ra trong lúc hệthống làm việc ở chế độ cực tiểu, tức là một số nguồn được cắt ra nên dòng ngắnmạch có giá trị nhỏ

* Độ tin cậy:

Bảo vệ phải tác động chắc chắn khi xảy ra sự cố trong vùng được bảo vệ và khôngđược tác động sai đối với các trường hợp mà nó không có nhiệm vụ tác động

Một bảo vệ không tác động hoặc tác động sai có thể sẽ dẫn đến hậu quả là một sốlớn phụ tải bị mất điện hoặc sự cố lan rộng trong hệ thống dẫn đến rã lưới trênmột khu vực rộng lớn

5.

5.Ư Ư Ưu u u đ đ điiiiểểểểm m m ccccủ ủ ủa a a rrrrơ ơ ơle le le ssssố ố ố so so so v v vớ ớ ớiiii ccccá á ácccc lo lo loạ ạ ạiiii rrrrơ ơ ơ le le le kh kh khá á ácccc

* Rơle số có độ tin cậy cao :

+ Làm việc và xử lý dữ liệu theo kỹ thuật số nên hạn chế được ảnh hưởng cáctín hiệu gây nhiễu đến nội dung thông tin và kết quả đưa ra rơle

+ Rơle số có độ nhạy và độ chính xác cao có thể điều chỉnh đặt thông số làmviệc của rơ le sát với khả năng làm việc của thiết bị được bảo vệ

* Rơle số có tính linh hoạt trong sử dụng nhờ khả năng kết hợp nhiều chức năngbảo vệ trong cùng 1 thiết bị thay vì sử dụng nhiều rơle riêng lẻ

* Thời gian tác động nhanh kích thước trọng lượng và không gian lắp đặt nhỏgọn

* Có khả năng kết nối với máy tính qua các chương trình phần mềm giúp cho rơ

le số có các chức năng làm việc đa dạng và phức tạp , đáp ứng nhu cầu ngày càngcao của cuộc sống

* Thời gian hiệu chỉnh ngắn nên có khả năng tác động nhanh

* Có khả năng đo lường và nối mạng phục vụ cho công tác điều khiển , giám sát ,vận hành từ xa

* Do sử dụng các linh kiện có công suất tiêu thụ nhỏ nên nhiệt độ trong rơle khilàm việc không cao, tránh bị phát nóng khi làm việc

6.Nh Nh Nhượ ượ ượcccc đ đ điiiiểểểểm m m ccccủ ủ ủa a a rrrrơ ơ ơle le le ssssố ố

Mặc dù có rất nhiều ưu điểm và ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong hệthống điện và trong sản xuất công nghiệp , tuy nhiên rơle số cũng có khá nhiềunhược điểm như :

* Yêu cầu người vận hành và sửa chữa có trình độ cao

* Giá thành sản phẩm còn khá cao

* Rơle số là tổ hợp của nhiều phần tử rơle ( phần tử logic ) nên chỉ cần một linhkiện hoặc một bộ phận nào đó của rơle bị hư hỏng cũng làm cho rơle không làmviệc được gây thiệt hại , ngưng trệ đến cả hệ thống

* Chất lượng làm việc của rơle chịu ảnh hưởng nhiều của môi trường làm việc( bụi , độ ẩm , nhiệt độ, không khí )

II.C

II.CẤ Ấ ẤU U U T T TẠ Ạ ẠO O O C C CỦ Ủ ỦA A A R R RƠ Ơ ƠLE LE LE S S SỐ Ố

Cấu trúc của rơ le số được tạo thành từ tập hợp của nhiều bảng mạch in, tươngứng với các chức năng khác nhau Đươc cài đặt vào từng loại, với các kích cỡ ,kích thước khác nhau Có một số cách để đặt các mạch in vào trong rơ le số Đó làcác bảng mạch in được đặt chồng lên nhau Các mạch in nên được gắn liền vớinhau bởi các miếng bạc lót Tạo thàng một cấu trúc khối chương trình duy nhất,tương tự nhu một tủ sách ( hình 2) Sau đó các chương trình sẽ được cài đặt vào rơ

le bảo vệ số các bảng mạch in nên liên kết với nhau bằng cách kết nối phẳng dẻo,bọc chì Một hạn chế rõ ràng của việc thiết kế này là không thể thay thế mộtbảng mạch in duy nhất nào mà không cần tháo rỡ toàn bộ phần còn lại rơ le

H Hìììình nh nh 2 2 2:::: H H Hìììình nh nh ả ả ảnh nh nh ccccấ ấ ấu u u ttttạ ạ ạo o o ccccủ ủ ủa a a rrrrơ ơ ơle le le ssssố ố

+Các bảng mạch được lắp vào vỏ của rơ le bảo vệ số bằng các đường ray,+Cấu trúc của một rơ le bảo vệ số (hình 3):

H Hìììình nh nh 3 3 3 :::: S S Sơ ơ ơ đồ đồ đồ ccccấ ấ ấu u u tr tr trú ú úcccc ccccủ ủ ủa a a rrrrơ ơ ơle le le ssssố ố

Sơ đồ cấu trúc của rơ le bảo vệ số ( hình 3) gồm:

1: khối đầu vào tương tự

1.C C Cấ ấ ấu u u tr tr trú ú úcccc ch ch chíííính nh nh ccccá á ácccc b b bộ ộ ộ ph ph phậ ậ ận n n ccccủ ủ ủa a a role role

Rơle số là một thiết bị điện có vai trò và ứng dụng rất lớn trong nghành côngngiệp điên lực được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống điện Để đáp ứng đượcnhu cầu và vai trò đấy các nhà sản xuất đã chế tạo ra nhiều loại rơle với hình dạng

và cấu tạo khác nhau , để phù hợp với tính năng và ứng dụng của chúng trongthực tế Nhưng nhìn chung cấu tạo của một rơle vẫn theo một công thức

chung Sau đây là cấu tạo và tính năng của những bộ phận cơ bản trong rơle số.

1.1.Kh Khố ố ốiiii đầ đầ đầu u u v v và à ào o o ttttươ ươ ương ng ng ttttự ự ự ( tiếp nhận các tín hiệu về điện áp hoặc

dòng điện đầu vào)

+ Khối đầu vào tương tự (hình4), là yếu tố đơn giản nhất của rơ le số, chúngbao gồm một tập hợp các bộ đo điện áp, và đo dòng điện Tuỳ theo từng ứng dụng

cụ thể mà số lượng đầu vào tương tự của Rơle số có thể thay đổi Như đối vớiRơle bảo vệ quá dòng đầu vào thường là 3 dòng pha A,B, C dòng này cóthể lấy từ dòng thứ cấp của các biến dòng Đối với Rơle điên áp, đầu vàothường là điện áp 3 pha

H Hìììình nh nh 4 4 4:::: H H Hìììình nh nh ả ả ảnh nh nh v v vềềềề ccccấ ấ ấu u u ttttạ ạ ạo o o ccccủ ủ ủa a a kh kh khố ố ốiiii đầ đầ đầu u u v v và à ào o o ttttươ ươ ương ng ng ttttự ự ự

+Bộ đo dòng điện bao gồm các cuộn dây thứ cấp gồm nhiều vòng được bọccách điện, và cách nhiệt Cuộn sơ cấp gồm một vài vòng… Được bọc bênngoài.Dải đo của chúng thường từ 1A tới 5A , để đảm bào an toàn cho người

dùng, với những dòng điện lớn người ta sẽ cho qua bộ biến dòng điên BI đểgiảm dòng điên xuống mức cho phép.

+Bộ đo điện áp được thiết kế giống phần bên trong của máy biến áp Dải đothường từ 100V-110V.Cũng giống như bộ đo dòng điên, nếu điên áp quá lớn

cỡ vài trăm kV, nhà thiết kế cũng sẽ mắc thêm BU(bộ biến đổi điện áp đằngtrước)

1.2

1.2 B B Bộ ộ ộ llllọ ọ ọcccc ttttầ ầ ần n n ssssố ố ố v v và à à khuy khuy khuyêêêêch ch ch đạ đạ đạiiii

Bộ lọc tần số (Hình5) là mạch điện hay mạch điện tử có tích chất: cho các daođộng có tần số nằm trong một dải nào đó( gọi là dải thông) đi qua và chặn lại cácdao động có tần số không thuộc dải đó( gọi là dải chắn)

H Hìììình nh nh 5 5 5 :::: B B Bộ ộ ộ llllọ ọ ọcccc ttttầ ầ ần n n ssssố ố

+ Dao động đi qua được mạch nếu đối với tần số của nó, hệ số truyền đạt kháckhông Còn bị chặn lại khi hệ số truyền đạt bằng không( trich 4) Hệ số truyền đạtđược xác định bằng tỉ số của độ lớn tín hiệu ở đầu ra và đầu vào của mạch điên.+ Có 4 bộ lọc tần số cơ bản là: Thông thấp, thông cao, thông dải, chắn dải.

+ Trong bộ lọc của rơ le, tần số được lọc thường nhỏ hơn 50Hz( đây

là tần số điện công nghiệp của Việt Nam) Các tần số cao hơn sẽ bị lọc bỏ,không xét tới

+ Tín hiệu tương tự đầu ra thường được đưa qua các bộ lọc sơ bộ tần số thấp,với tín hiệu cao tần bị chặn lại Các bộ lọc này là các bộ lọc tần bậc 1 kiểu R-Chay L-R Các bộ lọc bậc cao không sử dụng vì làm tăng độ trễ của tín hiệu Dẫntới sai lệch về thông tin ra lệnh đóng cắt cho các thiết bị đóng cắt( như máy cắt,dao cách ly)

+ Các tín hiệu thông tin tiếp theo đó được lọc tinh ở các bộ lọc số khácCác bộ lọc thô có tác dụng loại bỏ các thành phần sóng hài bậc cao để nhằmlàm giảm sai số Tín hiệu đầu ra của các bộ biến đổi chưa thể phù hợpđược ngay với giá trịđầ u v à o c ủ a c á c b ộ c h u y ể n đổ i t ươ ng t ự s ố

đư ợ c ch ọ n Vì vậy người ta thường dùng các bộ biến đổi và khuếch đạicác tín hiệudòng và áp thành các giá trị phù hợp như trên Bộ khuếch đạinhư vậy trong các rơle số thường là các bộ khuếch đại thuật toán

1.3 M M Mạ ạ ạch ch ch llllấ ấ ấy y y m m mẫ ẫ ẫu u

+ Lấy mẫu : là quá trình biến đổi tín hiệu liên tục thành các mẫu tín hiệu rời rạctheo thời gian, với Ts là chu kì lấy mẫu và Fs là tần số lấy mẫu.Để biến đổi mộttín hiệu tương tự sang số người ta không thể biến đổi mọi giá trị của tín hiệutương tự mà chỉ có thể đổi một số giá trị cụ thể bằng cách lấy mẫu tín hiệu đó theomột chu kì xác định nhờ một tín hiệu có dạng xung Hình dưới đây là một mạchlấy mẫu cơ bản

H Hìììình nh nh 6 6 6 :::: ssssơ ơ ơ đồ đồ đồ m m mộ ộ ộtttt m m mạ ạ ạch ch ch llllấ ấ ấy y y m m mẫ ẫ ẫu u u ccccơ ơ ơ b b bả ả ản n

+ Tiêu chuẩn lấy mẫu: quá trình lấy mẫu được thực hiện ở một tần số ổn định Tần

số lấy mẫu Fs là số lượng các mẫu thu được trong một giây Fs phải lấy đủ lớn đểbiểu diễn đầy đủ tín hiệu, nhưng không được quá lớn vì sẽ tốn nhiều bộ nhớ Vàcác mẫu không được chèn lên nhau

+ Các tín hiệu tương tự sau khi đi qua bộ lọc tần số sẽ lấy mẫu( hình 7)

H Hìììình nh nh 7 7 7 :::: ccccá á ácccc ttttíííín n n hi hi hiệệệệu u u khi khi khi đượ đượ đượcccc ssssử ử ử llllíííí

1.4

1.4 B B Bộ ộ ộ d d dồ ồ ồn n n k k kêêêênh nh

+ Ví dụ : làm thế nào dể 8 người 1 đầu nói và nghe được 8 người ở đầu bên kiacùng 1 lúc Ta không thể dùng 8 đường dây để kết nối cho 8 đường tín hiệu được

vì tốn kém, bị nhiễu giũa các đường dây hay suy giảm tín hiệu trên đường truyền

Có một cách là ghép các đường tín hiệu lại với nhau để giảm bớt số đường truyền

và bên nhận được cũng phải tách đường nhận được trở thành 8 đường tín hiệu banđầu nhưng để không lẫn lộn giữa các đường tín hiệu ghép lại thì cần phải đặt chomỗi đường một mã riêng Mạch điện tử thực hiện chức năng ghép nhiều đưHờnglại với nhau được gọi là mạch dồn kênh

+ Mạch dồn kênh (Hình 8), hay còn gọi là mạch ghép kênh là một dạng mach tổhợp cho phép chọn 1 trong nhiều các kênh vào để đưa tới một ngõ ra Dưới đây làhình ảnh nguyên lý của bộ dồn kênh

H Hìììình nh nh 8: 8: 8: M M Mạ ạ ạch ch ch d d dồ ồ ồn n n k k kêêêênh nh nh trong trong trong rrrrơ ơ ơ le le le ssssố ố

+Hình ảnh ở trên là mạch dồn kênh 4 sang 1 4 nguồn tín hiệu đầu vào và mộtnguồn đầu ra

+Mạch ở trên có 2 trạng thái điều khiển là S0 và S1 chúng tạo ra 4 trạng tháilogic Mỗi một trạng thái tại một thời điểm sẽ cho phép một ngõ vào nào đó

1.5

1.5 B B Bộ ộ ộ chuy chuy chuyểểểển n n đổ đổ đổiiii ttttươ ươ ương ng ng ttttự ự ự sang sang sang ssssố ố ố (ADC) (ADC)

+ Bộ chuyển đổi ADC thực hiện 2 chức năng cơ bản là lượng tử hóa và mã hóa.Lượng tử hóa là gán các giá trị của 1 tín hiệu tương tự vào vùng các giá trị rời rạc

có thể xảy ra trong quá trình lượng tử hóa Mã hóa là gán giá trị nhị phân cho từnggiá trị rời rạc sinh ra trong quá trình lượng tử hóa

+ Ở đây, các tín hiệu tương tự như điện áp và dòng điện được lấy từ bộ đầu vào,biến thiên liên tục theo thời gian dạng sóng hình sin qua bộ lọc để lấy được tínhiệu dạng chuẩn nhất, sẽ được biến đổi sang dạng số nhị phân , đưa qua vi xử lý.+Một ADC được xây dựng theo 1 trong 2 phương pháp là phương pháp trực tiếp

và phương pháp gián tiếp Trong phương pháp trực tiếp áp hoặc dòng điện tương

tự cần chuyển đổi được so sánh liên tục với điện áp ra của 1 DAC khi mã nhịphân ở nối vào của nó liên tục thay đổi, khi có sự cân bằng giữa 2 điện áp này, mãnhị phân ở nối vào của DAC chính là kết quả Trong phương pháp chuyển đổigián tiếp, điện áp, dòng điện cần chuyển đổi trước hết được chuyển sang một đạilượng trung gian sau đó đại lượng này mới được chuyển sang dạng mã số.Phương pháp chuyển đổi trực tiếp được sử dụng phổ biến

1.6

1.6 B B Bộ ộ ộ x x xử ử ử llllý ý ý trung trung trung ttttâ â âm m

+ Đây có thể coi là một bộ phận quan trọng nhất của rơ le Nhiệm vụ chính của nó

là xử lý các chương trình vi tính Bộ xử lý trung tâm có nhiều kiểu dáng khácnhau Ở mức đơn giản nhất nó là một con chip Ở mức phức tạp hơn, nó là một

bộ mạch với hàng trăm con chip Bộ xử lý trung tâm là một mạch xử lý dữ liệutheo chương trình được thiết lập trước

H Hìììình nh nh 9 9 9 :::: H H Hìììình nh nh ả ả ảnh nh nh v v vềềềề b b bộ ộ ộ ssssử ử ử llllíííí trung trung trung ttttâ â âm m m (CPU (CPU (CPU ))))

+Cấu tạo của nó gồm:

-Bộ điều khiển: là các vi xử lý có nhiệm vụ điều khiển hoạt động xử lý

-Bộ số học logic: thực hiện các phép tính toán do bộ diều khiển ra lệnh

-Thanh ghi:Sau khi tính toán và ra được lệnh, lệnh này sẽ được lưu trênThanh ghi, và tác động tới các bộ phận xung quanh liên quan

+ Dưới đây là hình ảnh các bộ phận được sắp xếp trong bộ xử lý trung tâm

+ Nguyên lý làm việc của bộ xử lý trung tâm:

-Dữ liệu bên ngoài (các tín hiệu dạng số ) sẽ được tiếp nhận và lưu vào bộ ghi

- Nhận lưu trữ( hay thanh ghi) Sau đó tín hiệu này sẽ được bộ điều khiển xửlý

- Ra các lệnh tín toán và đưa tới bộ số học logic Sau khi tính toán, bộ số học sẽtruyền lại tín hiệu tính toán được cho bộ điều khiển, và lưu trữ chúng trên thanhghi Hoàn tất, bộ điều khiển sẽ ra các tín hiệu để điều khiển

1.7

1.7 B B Bộ ộ ộ đế đế đếm m m th th thờ ờ ờiiii gian gian

+ Bộ đếm thời gian là các thiết bị ngoại vi thực hiện một nhiệm vụ đơn giản là

ghi lại qua trình hoạt động của rơ le như: số lần rơ le tác động, số lần cắt của rơ le,thời gian , ngày giờ đóng cắt của rơ le…

+ Rơ le làm việc như thế nào sẽ được bộ đếm ghi lại, và lưu vào bộ nhớ tiện choquá trình kiểm tra giám sát của người vân hành , người kĩ sư

+ Chính nhờ có bộ đếm , khi người vận hành có sai sót gì đó Người kiểm tra sẽbiết được chính xác thời gian, ngày giờ để xử phạt đúng nhất

+ Bộ nhớ của ROM được tích hợp trong chip của vi điều khiển

+ROM được sử dụng trong trường hợp các rơ le được sản xuất với một lượng lớn

b)

b)EEPROM EEPROM

+ EEPROM là công nghệ mới nhất của ROM Điểm khác biệt cơ bản nhất của

nó với ROM là chúng có khả năng xóa được chương trình bằng phương pháp lập

trình mà không cần đến các thiết bị chuyên dụng.

+ Bằng cách sử dụng EEPROM người ta có thể dễ dàng xóa bỏ các chương trìnhđược nạp trên nó của các bo mạch chủ

+ Rơ le số sử dụng EEPROM cho mục đích sản xuất với số lượng ít, đơn chiếc

c)

c)RAM RAM

+ Bộ nhớ RAM dùng làm môi trường xử lý thông tin, lưu trữ các kết quả trunggian và kết quả cuối cùng của các phép toán, xử lí thông tin Nó cũng dùng để tổchức các vùng đệm dữ liệu, trong các thao tác thu phát, chuyển đổi dữ liệu

+ Các căn bản sự kiện và thông tin về sự cố được lưu trữ trong các DRAM vìtốc

độ ghi nhớ nhanh của chúng Tại đây cũng lưu trữ thông tin về dao động điện,cácnhiễu loạn, các lịch trình làm việc của rơle theo thời gian

+ Các dữ liệu thông tin đo lường, các kết quả tính toán… được lưu trữ trong các

bộ nhớ RAM (SRAM và DRAM) dùng nguồn cung cấp của rơle Tại đay cũnglưutrữ thông tin ngày tháng, thời gian thực Các dữ liệu này sẽ bị xoá nếu rơle bịmấtnguồn cung cấp Người điều hành có thể truy xuất văn bản sự kiện từ xa, căncứvào ngày tháng ghi trên rơle để biết được tình trạng làm việc của rơle bảo vệ

1.9

1.9 T T Tíííín n n hi hi hiệệệệu u u chuy chuy chuyểểểển n n ti ti tiếếếếp p p v v và à ào o o ,,,, ra ra

-Tín hiệu vào:

+ Các đầu vào số hay còn gọi là đầu vào trạng thái cung cấp thông tin

về trạng thái làm việc của hệ thống điện hay các thiết bị bảo vệ khác Các thôngtin này chỉ có 2 giá trị O và 1( làm việc hoặc không làm việc) Đó là : Thông tin

đối tượng bảo vệ cung cấp, thí dụ như máy cắt, dao tiếp địa,da o c á ch ly ở v ị

tr í đó ng ha y m ở (d o c á c ti ế p đ i ể m ph ụ c ủ a m á y c ắ t th ô ng báo), máycắt không làm việc v.v… Thông tin do các bảo vệ khác cung cấp, … Tínhiệu điều khiển từ xa của người sử dụng

-Tín hiệu ra :

+ Các tín hiệu đầu ra của rơle có thể được chia làm 4 nhóm cơ bản:

• Nhóm 1 : nhóm tín hiệu điều khiển

• Nhóm 2 : nhóm tín hiệu cảnh báo

• Nhóm 3 : nhóm các tín hiệu điều khiển đèn LED

• Nhóm 4 : nhóm tín hiệu bên trong rơle

+ Hiện nay các rơle số thường được sử dụng 2 loại cổng đầu ra cơ bảnsau:

-Chuẩn đầu ra RS-232:

Với rắc cắm chữ D dao động từ 4 đến 37 chân (4,9,15,25,37) trong rơle

số hay dùng loại 9 chân và loại 25 chân RS-232: sử dụng phương thứctruyền số liệu không đối xứng

-Chuẩn đầu ra RS-485:

Sử dụng phương thức truyền số liệu sai lệch đối xứng, do có cáckhảnăng chống nhiễu tốt hơn chuẩn RS232 và khả năng truyền thông tin có thể xatới1700m RS485 có thể ghép nối nhiều điểm chính vì vậy mà nó được sửdụngrộng rãi trong các mạng công nghiệp

CHƯƠ ƯƠ ƯƠNG NG NG II II II :::: C C CÁ Á ÁC C C NGUY NGUY NGUYÊ Ê ÊN N N L L LÝ Ý Ý C C CƠ Ơ Ơ B B BẢ Ả ẢN N N C C CỦ Ủ ỦA A A B B BẢ Ả ẢO O O V V VỆ Ệ Ệ R R RƠ Ơ ƠLE LE

V VÀ À À Ứ Ứ ỨNG NG NG D D DỤ Ụ ỤNG NG NG B B BẢ Ả ẢO O O V V VỆ Ệ Ệ C C CỦ Ủ ỦA A A R R RƠ Ơ Ơ LE LE LE S S SỐ Ố

I.C CÁ Á ÁC C C NGUY NGUY NGUYÊ Ê ÊN N N L L LÝ Ý Ý C C CƠ Ơ Ơ B B BẢ Ả ẢN N N C C CỦ Ủ ỦA A A B B BẢ Ả ẢO O O V V VỆ Ệ Ệ R R RƠ Ơ ƠLE LE

1.T T Tììììm m m hi hi hiểểểểu u u chung chung

Trong bất kì hệ thống điện nào cũng luôn luôn tồn tại một mối đi dọa đưa hệthống đến chế độ làm việc không bình thường Những hỏng hóc dẫn đến sựngưng làm việc của các phần tử hệ thống điện gọi là sự cố Trong các sự cố , sự cốngắn mạch thường xảy ra nhiều, các sự cố loại này thường kèm theo hiện tượngquá dòng và giảm áp trong mạch điện và tần số lệch khỏi giá trị cho phép Cácphần tử hệ thống điện khi có dòng điện lớn chạy qua có thể bị phá hủy do đótnóng quá mức, bị hỏng cách điện do nhiệt lượng lớn của dòng điện , do hồ quang ,

do sự quá điện áp gây nên Các sự cố này dẫn đến sự mất ổn định của các nhàmáy điện ,làm tan rã hệ thống gây thiệt hại lớn cho quốc gia Để duy trì được sựlàm việc bình thường của các hệ thống điện cách tốt nhất là nhanh chóng cô lậpphần tử bị sự cố khỏi hệ thống để sửa chữa một cách nhanh chóng và tự động thựchiện bởi các thiết bị tự động bảo vệ , mà thường được gọi là rơle Để tìm hiểu rỡhơn về cách thức tiến hành bảo vệ của rơle ta sẽ xét một số nguyên lí bảo vệ củarơle