Rơle bảo vệ cách điện.

Nhiệm vụ cụ thể của Rơle số bảo vệ cách điện cho một động cơ tại nhà máy phân đạm Hà Bắc

Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện MC LC M C L C 1 CH NG I. T V N V V NHI M V TH 4 I. t v n .4 II. Cỏc nhi m v , ch c nng c a r le s b o v cỏch i n: 5 III.Nhi m v c th c a R le s b o v cỏch i n cho m t ng c t i nh mỏy phõn m H B c 5 CH NG 2:T NG QUAN V R LE S .7 I. T ng quan v s phỏt tri n c a R le s .7 Tr c nh ng n m 70 cỏc thi t b o l ng v b o v l nh ng r le i n t tuy chỳng cú th b o v thi t b i n kh i s c nhung cũn mang nhi u nh c i m : .7 II. Cỏc ch c nng c a r le s 8 2.1 .Ch c n ng o l ng : 8 L ch c n ng u tiờn v quan tr ng, nh m o, l c, tớnh ra nh ng thụng s m ch i n m r le ph i canh. Cỏc d i l ng v o u tiờn núi chung l : dũng 3 pha , dũng trung tớnh , ỏp 3 pha , ỏp th t zờro . S l ng c th tu theo yờu c u c th c a t ng lo i r le . Nh ng i l ng n y khi khụng cú s c cú d ng hỡnh sin v cõn b ng , dũmh trung tớnh ỏp th t zờro b ng khụng . Nh ng khi cú s c s cú nh ng bi n ng m nh c a t n s cụng nghi p , th ng sinh ra m t i x ng v sinh ra cỏc th nh ph n ng c v zờro . M t nột c bi t quan tr ng khỏc n a l k m theo ú th ng sinh ra nh ng th nh ph n quỏ t do l n khụng chu k khi n cho dũng i n ỏp quỏ m t d ng hỡnh sin . Do ú nh ng dũng ỏp o c n c : .8 2.2. Ch c n ng l y m u v canh s c .8 2.3. Ch c n ng b o v r le v ghi chộp s c .9 2.4. Ch c n ng ch ng s c .9 2.5. Ch c n ng t ng úng l i .9 2.6. Ch c n ng giao ti p v i ng i dựng .9 - 1 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện III. Cỏc ch ng lo i R le thnh b ngy nay 9 3.1. ng õy truy n t i .9 3.2. ng dõy phõn ph i .10 3.3. B o v mỏy bi n ỏp 10 3.4. B o v mụt .10 CH NG 3: THI T K T NG QU T 11 I.Ph ng h ng gi i quy t v n .11 II.Gi i thi u v m t s vi m ch dựng trong thi t b .16 2.1 Vi i u khi n 89C52 .16 C u trỳc bờn trong 89C52 .17 Dũng dũ u ra 23 V- = -5V(0,5 so v i GND) .24 2.3 ng h th i gian th c DS12887 .32 Nh ng nột c tr ng c a DS 12887: 32 Ch c n ng c a m t s chõn c b n .33 CH NG 4:T NH TO N THI T K CHI TI T .38 I.Tớnh toỏn thi t k m ch o: 38 II .M ch s hoỏ: 40 III. Hi n th k t qu o: 41 IV. Bn phớm ch c nng .46 V. EEPRROM .50 VI. Ghộp n i mỏy tớnh. 51 CH NG 5. THI T K PH N M M 53 I. L u thu t toỏn cho vi i u khi n: .53 1. L u thu t toỏn cho ch ng trỡnh kh i t o: 53 2. L u ch ng trỡnh ph c v ng t phớm: 54 3. L u ch ng trỡnh ph c v phớm FUNC: .55 4. L u ch ng trỡnh ph c v phớm INC: .56 6. L u ch ng trỡnh ph c v phớm OK: 58 7. Ch ng trỡnh ph c v ng t RTC .59 8. Ch ng trỡnh ph c v ng t truy n tin .60 II. Thi t k giao di n trờn PC: 63 II.thit k giao din trờn PC bng Visual Basic: . 1. Giao din 2. lu chng trỡnh nhn bn tin ca mỏy tớnh CHNG 6: CHY TH, NH GI KT QU PH LC: I. Chng trỡnh phn mm cho vi iu khin ca Rle s bo v cỏch in. II. Chng trỡnh phn mm cho Giao din trờn PC vi rle cỏch in. III. Ti liu tham kho. - 2 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện Li núi u: Ngy nay, s phỏt trin ca cụng ngh vi in t, k thut vi x lý ó to ra nhng bc ngot cho quỏ trỡnh t ng hoỏ sn xut cng nh cỏc hot ng xó hi khỏc. iu ny ó mang li nhng li ớch to ln: m rng chc nng ca h thng, nõng cao tin cy, gim giỏ thnh sn phm. Tuy nhiờn, vic trin khai ng dng nhng tin b núi trờn vo nc ta cũn nhiu hn ch. Vic nghiờn cu thit k nhng thit b s dng nhng tin b ny l cn thit. Em thc hin ỏn nghiờn cu v thit k Rle s bo v cỏch in s dng Vi iu khin vi s hng dn ca PGS. Nguyn Bỡnh Thnh v ThS.Trn Vn Tun. Nhm mc ớch khng li nh nhng kin thc lý thuyt ó hc bng thc t nõng cao k nng kinh nghim thit k. Do thi gian ngn v kinh nghim bn thõn cũn hn ch nờn ti chc chn khụng trỏnh khi nhng thiu sút, rt mong c s gúp ý t phớa thy cụ v cỏc bn. - 3 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện Em xin chõn thnh cm n s giỳp tn tỡnh ca cỏc thy, cụ trong b mụn v cỏc bn ó giỳp em hon thnh ỏn. H ni, ngy 18 thỏng 5 nm 2004 Sinh viờn thc hin V Trng Quyn CHNG I. T VN V V NHIM V TH I. t vn Tt c cỏc thit b in, m bo an ton cho ngi vn hnh v s dng, u cú v mỏy khụng mang in. Cỏc phn t mang in u c cỏch in rt tt vi v mỏy. nhng thit b in cú cụng sut ln yờu cu vt liu cỏch in phi cú cht lng rt tt. Thm chớ cỏch in ca cỏc thit b in cũn phi thng xuyờn c theo dừi kim tra, bo dng v phc hi nu khụng m bo yờu cu. c bit l i vi cỏc thit b - 4 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện in lm vic trong mụi trng hoỏ cht, cỏch in ca chỳng rt d b h hi, gim tớnh cht cỏch in. Vic xy ra chm mch ca v mỏy nhng thit b in cú cụng sut ln s gõy thit hi nghiờm trng v ngi v ca. Vỡ vy phi cú mt thit b luụn theo dừi v kim tra cỏch in cho cỏc thit b in. Nu xy ra s c v cỏch in thỡ phi lp tc ct ngay thit b in ú ra khi li. Cụng vic theo dừi v tỏc ng loi tr thit b in cú s c v cỏch in ra khi li in cng nh bỏo ng v s c ny, c thc hin bi thit b cú tờn l Rle bo v cỏch in. II. Cỏc nhim v , chc nng ca rle s bo v cỏch in: +o canh in tr cỏch in ca thit b in. Phi o ngay khi thit b ang l vic. +Khi xy ra s c v cỏch in ca thit b in phi tỏc ng ct ngay thit b ú ra khi li in. Thụng bỏo v s c ny bng ốn bỏo hoc cũi bỏo. +Hin th giỏ tr in tr o c. +Cú th ci t cỏc thụng s config v thụng s setting cho rle nh khong o yờu cu chớnh xỏc, s on tuyn tớnh hoỏ, h s tuyn tớnh hoỏ trờn tng on, in tr ngng . +Ghi li lch s cỏch in. +Truyn tin vi phũng iu khin trung tõm ca h thng thu thp qun lý v iu khin d liu ca nh mỏy qua cng truyn thụng RS232 hoc RS485, ngi vn hnh cú th i thoi, ci t thụng s cho Rle t phũng iu khin trung tõm. III.Nhim v c th ca Rle s bo v cỏch in cho mt ng c ti nh mỏy phõn m H Bc Ti nh mỏy phõn m H Bc, mt mụ t quay mỏy bm dung dch Amoniac ,tt c b ngõm chỡm trong b dung dch Amụniac. Vỡ lm vic trong mụi trng hoỏ cht nờn cỏch in ca mụ t d b h hi. Nhim v ca thit b ny l o in tr cỏch in ca mt ng c in xoay chiu ba pha 380V. ng c c cp in bi mt bin ỏp xoay chiu ba pha 380V qua mt mỏy ct, phớa th cp ca mỏy bin ỏp l hỡnh sao trung tớnh khụng ni t. Cun dõy stato ca ng c cng l ba pha hỡnh sao trung tớnh khụng ni t. - 5 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện -Ta phi o in tr cỏch in gia stato ca ng c v v mỏy ngay c khi ng c ang lm vic. -Khi thy in tr cỏch in gim xung di mt ngng an ton ó t thỡ phi ra lnh ct ng c ra khi li. Bng vic ct mỏy ct t trờn ng cp in cho ng c. -Giỏ tr in tr cỏch in c hin th trờn mn hỡnh LCD v mn hỡnh LED. Ngoi ra cũn h thng ốn bỏo vic thụng bỏo c thun tin hn. -Lch s cỏch in c ghi li theo yờu cu sau Nu R c >600k , in tr cỏch in m bo cho ng c vn hnh an ton thỡ R c c ghi li mi ngy mt ln (ghi giỏ tr nh nht ca R c trong ngy ú) . Nu R c nm trong khong t 500k ữ 600k tuy ng c vn cú th vn hnh c nhng Rle phi da ra tớn hiu cnh bỏo v tỡnh trng ny v R c c ghi li theo chu k dy hn mi gi ghi mt ln (ghi giỏ tr nh nht ca R c trong gi ú ) . Nu R c <500k, khụng m bo an ton cho ng c vn hnh na thỡ nu ng c ang chy phi ct ngay ng c ra khi li v ghi li lp tc giỏ tr R c s c ny cựng thi im xy ra s c. Cũn nu ng c ó c ct ra khi li ri thỡ R c c ghi li mi gi mt ln( cng ghi giỏ tr nh nht ca R c trong gi ú ). -Cỏc thụng s ca Rle cú th c ci t bng mt bn phớm chc nng. -Rle cú th truyn tin vi mỏy tớnh qua cng RS232. - 6 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện CHNG 2:TNG QUAN V RLE S I. Tng quan v s phỏt trin ca Rle s Trc nhng nm 70 cỏc thit b o lng v bo v l nhng rle in t tuy chỳng cú th bo v thit b in khi s c nhung cũn mang nhiu nhc im : +Thi gian tỏc ng chm +Kộm chớnh xỏc +Khú thc hin cỏc phộp toỏn phc tp +Vi nhng nhim v nh cng yờu cu thit b bo v cng knh , chi phớ ln Sau nhng nm 70 in t phỏt trin mnh . ng dng cho thit b rle bo v ó t c nhng bc tin mnh . T ú cho n nay c chia lm 2 giai on : +Nhng nm 70-nm 90 : Rle in t - Nõng cao hn v chớnh xỏc v tỏc ng - Thc hin tt mt s phộp x lý : Cng , tr , nhõn , chia , o hm , tớch phõn , m , tr , . +T sau nhng nm 90 :Vi x lý , vi iu khin c a vo thit b o v bo v , ó to nờn nhng bc ngot trong s phỏt trin ca cỏc thit b trờn . - o nhanh tỏc ng nhanh chớnh xỏc cao tin cy cao - Cú th thu thp d liu v lu tr chỳng vi dung lng ln - Kh nng biu din thụng tin a dng phong phỳ ( hin th trờn LCD , LED , ghi v v th v giỏ tr trng thỏi ca quỏ trỡnh .) - Cú th thc hin cựng mt lỳc nhiu chc nng bo v cho mt i tng c bo v ( Tớnh thnh b cao ) - Truyn tin c vi phũng iu khin trung tõm - V kt cu cú th tớch thu gon rt nhiu : Mt rle s cú th thay th 1 t rle c - Giỏ thnh r hn thit b truyn thng : Vớ d mt t role truyn thng bo v mt ng dõy phõn phi cựng vi t giỏ khong 3500 USD . Trong khi ú mt role s bo v ng dõy phõn phi giỏ khong 1500 USD , ti a l 2000 USD . Nu sn xut trong nc thỡ giỏ ch cũn mt - 7 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện na n 2/3 giỏ trờn thm chớ nu a vo sn xut hng lot giỏ ch cũn 1/3 . II. Cỏc chc nng ca rle s 2.1 .Chc nng o lng : L chc nng u tiờn v quan trng, nhm o, lc, tớnh ra nhng thụng s mch in m rle phi canh. Cỏc di lng vo u tiờn núi chung l : dũng 3 pha , dũng trung tớnh , ỏp 3 pha , ỏp th t zờro . S lng c th tu theo yờu cu c th ca tng loi rle . Nhng i lng ny khi khụng cú s c cú dng hỡnh sin v cõn bng , dũmh trung tớnh ỏp th t zờro bng khụng . Nhng khi cú s c s cú nhng bin ng mnh ca tn s cụng nghip , thng sinh ra mt i xng v sinh ra cỏc thnh phn ngc v zờro . Mt nột c bit quan trng khỏc na l km theo ú thng sinh ra nhng thnh phn quỏ t do ln khụng chu k khin cho dũng in ỏp quỏ mt dng hỡnh sin . Do ú nhng dũng ỏp o cn c : - Bin nh bng nhng bin dũng CT ( Current transformer ) , bin ỏp VT ( Votlage transformer ) c bit ( Khụng bóo ho v dói rng ) - Lc thụng thp ra thnh phn tn s cụng nghip gm lc cng khi cn kt hp vi lc mm . Do tt c cỏc rle tớnh toỏn bng giỏ tr hiu dng hỡnh sin ca U , I m cỏc i lng U ,I khi xy ra s c u khụng cú hỡnh sin nờn phi lc cú tớn hiu hỡnh sin . Vớ d khi o tn s bng phng phỏp o chu k thỡ phi to ra mt xung vuụng t xung xung hỡnh sin khi hỡnh sin i qua im 0 . Do ú mun cú kt qu o chớnh xỏc phi tin hnh lc thụng thp 2.2. Chc nng ly mu v canh s c Gm cỏc cụng vic sau : - Ly mu dũng , ỏp , tn s m pha a vo b m mu. - Tớnh toỏn phõn tớch ra cỏc s liu cn thit, tớnh toỏn cỏc biu thc c trng s c, so ngng phỏt hin s c. - 8 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện 2.3. Chc nng bo v rle v ghi chộp s c Khi xy ra s c thỡ modul canh o s khi ng chy choc nng bo v rle x lý ng vi cỏc s c y. ng thi mt modul s ghi chộp li din bin ca s c cú th ly ra dựng sau ny. 2.4. Chc nng chng s c Khi phỏt hin ra s c rle s canh mt khong thi gian tu vo ngi s dng t. Sau khong thi gian ú nu rle vn phỏt hin s c thỡ nú s phỏt tớn hiu iu khin tỏc ng lờn mỏy ct ct phn t s c ra khi li. 2.5. Chc nng t ng úng li Nu rle c lp trỡnh t ng úng li thỡ khi li in tr li trng thỏi n nh bỡnh thng mt khong thi gian do ngi dựng t rle s phỏt tớn hiu iu khin tỏc ng n cun úng úng phn t ó b ct lỳc trc tr li hot ng. 2.6. Chc nng giao tip vi ngi dựng Ngi dựng cú th t li cỏc thụng s ngng thụng qua phớm chc nng, hoc trc tip trờn mỏy tớnh ch nu rle cú chc nng ghộp ni truyn tin vi mỏy tớnh. III. Cỏc chng loi Rle thnh b ngy nay 3.1.ng õy truyn ti c chia lm cỏc loi ng dõy : - Cao v siờu cao ỏp t 200 500 kV - Trung v cao ỏp t 6 22 35 66 v 110 kV Trong cỏc bo v ng dõy cao ỏp v siờu cao ỏp bao gm cỏc bo v chớnh sau : - So dc phng hng v khong cỏch gia cỏc min , cú th t 3 4 min - Quỏ dũng so lch dc tng pha - Khoỏ v ct khi dao ng mt ng b - Chm t tc thi - So lch pha Tt c cỏc bo v trờn u cú th úng li v truyn v trung tõm. Trong cỏc rle bo v ng dõy trung tớnh v cao ỏp cú th cú cỏc loi bo v sau : - Khong cỏch gia cỏc min , gia pha v tng pha - 9 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện - Quỏ dũng 4 on th t khụng - So dc khong cỏch cú hng - Quỏ dũng ct nhanh quỏ dũng nh thi gian - Quỏ ỏp v thp ỏp - Sa thi ti theo tn s - Chm t 3.2. ng dõy phõn phi Bao gm cỏc bo v chớnh sau : - Quỏ dũng thi gian - Quỏ dũng tc thi - Bo v cụng sut cú hng - Quỏ ỏp v thp ỏp - Sa thi ti theo tn s - T ng phc hi in ỏp thp 3.3. Bo v mỏy bin ỏp Bao gm cỏc bo v chớnh sau : - Bo v so lch - Quỏ ti v quỏ dũng thi gian - Bo v nhit - Bo v rle ga ( do ngn mch trong cun dõy bin ỏp ) - Kỡm hóm thnh phn iu ho 3.4. Bo v mụt Bao gm cỏc bo v chớnh sau : - Quỏ dũng - Quỏ ti - Ngn mch - Chm t , cỏch in - Gim cụng sut khi mt ti - So lch pha - Quỏ ỏp v thp ỏp - Ngc pha - 10 - [...]... RS232 S khi: - 14 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện MN HèNH HIN TH LED MCH O & KHUCH I MN HèNH HIN TH LCD S HO ICL 7109 BN PHM CHC NNG VI IU KHIN 89C52 REAL TIME CLOCK DS12887 B NH EEPROM 28C64 TIP IM PH CA MY CT TRUYN TIN LấN MY TNH QUA CNG RS232 TIP IM RLE CHUYN TIP H THNG ẩN BO HIU MY TNH TRUNG TM - 15 - CềI BO NG Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện 1 II.Gii thiu v mt s vi mch dựng... sao trung tớnh khụng ni t Cun dõy stato ca ng c cng l ba pha hỡnh sao trung tớnh khụng ni t -Ta phi o in tr cỏch in gia stato ca ng c v v mỏy ngay c khi ng c ang lm vic - 11 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện -Khi thy in tr cỏch in gim xung di mt ngng an ton ó t thỡ phi ra lnh ct ng c ra khi li Bng vic ct mỏy ct t trờn ng cp in cho ng c -Giỏ tr in tr cỏch in c hin th trờn mn hỡnh LCD v mn... dung cú tớch hp cao ca ATMEL Chip AT89C52 cng tng thớch cỏc tp lnh v cỏc chõn ca chun cụng bghip MSC-51 Flash trờn chip ny cho phộp b nh chng trỡnh c lp trỡnh li trờn h - 12 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện thng hoc bng b lp trỡnh nh khụng mt ni dung quy c Bng cỏch kt hp mt CPU linh hot 8 bit vi Flash trờn chip n th , AT89C52 l mt h vi x lý 8 bit mnh cho ta mt gii phỏp cú hiu qu v chi phớ... th kt qu o, hin th lch v l giao din thõn thin cho ngi s dng khi cn ci t thụng s cho thit b õy do yờu cu v khi lng thụng tin cn hin th nờn ta dựng loi LCD 2dũng_ 20 kớ t - 13 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện Mn hỡnh hin th LED Mc ớch ngi dựng cú th quan sỏt kt qu o t khong cỏch xa Do c im ca di o v phõn gii ca thit b m õy ta thit k mn hỡnh hin th LED 3_3/4 digit, cú du phy ng B nh EEPROM:...Đồ án tốt nghiệp - Rơle số bảo vệ cách điện Gim dũng Nc ta ó t 4/5 rle s cp cao ỏp Cỏc rle ny chy núi chung l tt tuy nhiờn cú mt s rle ca mt s hóng hot ng cha tt Ngi ta ó phỏt hin ra v thay th chỳng bng cỏc rle s khỏc tt hn... truy cp ti tng bớt Ngoi ra cũn lm bus a ch thp AD0ữAD7,v truyn d liu trong ch c vit ngoi vi bng bus -P1(1ữ 8) l cng vo ra song song thụng thng cú th truy cp ti tng bớt - 16 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện -P2(21ữ28)l cng vo ra song song thụng thng cú th truy cp ti tng bớt Ngoi ra cũn lm bus a ch thp AD0ữAD7 trong ch c vit ngoi vi bng bus -P2(10ữ17)l cng vo ra song song thụng thng cú th... thớch hp vi cỏc ng dng iu khin gm: +Thanh ghi PC(Program Counter_con tr chng trỡnh) +Control Unit +Instruction decorder Memory: RAM 256 bytes+ cỏc thanh ghi chc nng c bit - 17 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện EEPROM 8KB Ba b Timer/Counter 16 bit Cng truyn ni tip Full-duplex Cu trỳc ngt gm 6 ngun ngt / vector vi 2 mc u tiờn Mỏy phỏt ng b trờn chip Timer/Counter : AT89C52 cú 3 Timer/Counter... 0sillator frequency 2 SMOD = i vi Mode 2 : Baud rate 0sillator frequency 64 1 SMOD = 0 : Baud rate = 64 0sillator frequency 1 SMOD = 1 : Baud rate = 32 0sillator frequency - 18 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện i vi Mode 1 v Mode 3 : Trong 2 ch d ny s dng Timer 1 nh tc baud Khi Timer 1 bỏo trn : Baud rate = 2 SMOD x ( Timer 1 Over Flow Rate ) 32 Khi Timer 1 s dng ch t ng np li s m khi trn... hin chng trỡnh phc v ngt Bng cỏc vector ngt : Ngun ngt IE0 TF0 IE1 TF1 RI&TI TF2 a ch 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 002bH 2.2 Gii thiu v vi mch chuyn i tng t s ICL7109: - 19 - Đồ án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện L? GND Vcc Status Ref in Pol Ref cap Or Ref cap + B12 Ref in + B11 In hi B10 In low B9 Comm on B8 Int B7 Az B6 Buf B5 Ref out B4 -V B3 Send B2 Run/Hold B1 Buf osc out Test Osc sel LBE... 3 trng thỏi Bit 11 High = True Bớt s liu ra 3 trng thỏi Bit 10 High = True Bớt s liu ra 3 trng thỏi - 20 1 2 Đồ án tốt nghiệp 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Rơle số bảo vệ cách điện B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 TEST Bit 9 High = True Bớt s liu ra 3 trng thỏi Bit 8 High = True Bớt s liu ra 3 trng thỏi Bit 7 High = True Bớt s liu ra 3 trng thỏi Bit 6 High = True Bớt . án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện MC LC M C L C ......................................................................................1. án tốt nghiệp Rơle số bảo vệ cách điện III. Cỏc ch ng lo i R le thnh b ngy nay ........................................9