Nghiên cứu thiết kế rơ le bảo vệ và sa thải thải theo tần số

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGƯỜI THỰC HIỆN: PHẠM DUY QUYẾT ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ RƠ LE BẢO VỆ VÀ SA THẢI TẢI THEO TẦN SỐ Chuyên ngành: ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hà Nội – Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGƯỜI THỰC HIỆN: PHẠM DUY QUYẾT ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ RƠ LE BẢO VỆ VÀ SA THẢI TẢI THEO TẦN SỐ Chuyên ngành: ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đo lường hệ thống điều khiển NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS, TS NGUYỄN QUỐC CƯỜNG Hà Nội – Năm 2014 NỘI DUNG MỤC LỤC TRANG Trang phụ bìa Mục lục Lời cam đoan Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mụ bảng Danh mục hình vẽ đồ thị MỞ ĐẦU 10 Chương TỔNG QUAN VỀ RƠ LE 13 1.1 Rơ le điện 13 1.2 Rơ le điện tử 13 1.3 Rơ le số 14 1.3.1 Tổng quan 14 1.3.2 Chức 14 1.4 Các chủng loại rơ le hợp 16 1.4.1 Rơ le bảo vệ mô tơ 16 1.4.2 Rơ le bảo vệ máy phát 17 1.4.3 Rơ le bảo vệ máy biến áp 18 1.4.4 Rơ le bảo vệ đường dây phân phối 18 1.4.5 Rơ le bảo vệ đường dây truyền tải 18 1.4.6 Rơ le bảo vệ chức riêng rẽ 19 1.4.7 Rơ le bảo vệ sa thải tải theo tần số 19 CHƯƠNG RƠ LE BẢO VỆ VÀ SA THẢI TẢI THEO TẦN SỐ 20 2.1 Sự cần thiết rơ le bảo vệ sa thải tải theo tần số 20 2.2 Các hệ rơ le bảo vệ sa thải tải theo tần số 22 2.2.1 Rơ le bảo vệ sa thải tải theo tần số kiểu cũ 22 2.2.2 Rơ le bảo vệ sa thải tải theo tần số dùng kỹ thuật số 24 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ RƠ LE BẢO VỆ VÀ SA THẢI TẢI THEO TẦN SỐ 30 3.1 Yêu cầu kỹ thuật rơ le bảo vệ sa thải tải theo tần số 30 3.2 Cấu trúc rơ le bảo vệ sa thải tải theo tần số 32 3.2.1 Sơ đồ khối 32 3.2.2 Nguyên lý hoạt động 34 3.3 Thiết kế phần cứng 35 3.3.1 Mạch đo 35 3.3.1.1 Mạch đo điện áp 35 3.3.1.2 Mạch đo tần số 37 3.3.2 Mạch vào số 41 3.3.3 Mạch xử lý 42 3.3.4 Mạch tín hiệu hình 43 3.3.5 Mạch chấp hành 45 3.3.6 Giao diện truyền thơng 47 3.4 Thuật tốn điều khiển chương trình 49 3.4.1 Lưu đồ thuật toán rơ le 49 3.4.2 Chương trình lập trình 61 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 62 4.1 Bản vẽ khí rơ le bảo vệ sa thải tải theo tần số 62 4.2 Bản vẽ Module mạch rơ le bảo vệ sa thải tải theo tần số 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 Tài liệu tham khảo 76 Phụ lục LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đề tài luận văn cao học : “Nghiên cứu, thiết kế rơ le bảo vệ sa thải tải theo tần số” cơng trình nghiên cứu tơi, có hướng dẫn PGS, TS NGUYỄN QUỐC CƯỜNG Các số liệu luận văn sử dụng trung thực, có nguồn tham khảo trích dẫn ghi phần tài liệu tham khảo Kết luận văn trung thực, chưa công bố cơng trình nghiên cứu trước Hà Nội, ngày 25 tháng 03 năm 2014 Tác giả Phạm Duy Quyết DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT Các chữ viết tắt : AC BUS: Alternating current BUS ADC: Analog to digital converter ANSI: American National Standards Institute ANSI 81H: Over Frequency ANSI 81L: Under Frequency ANSI 81R: Rate of change of Frequency BPS: Bit per secon CT: Current tranformer DEC: Decrement EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory FPLR: Frequency protection and load sedding relay INC: Increment INT0: External Interrupt INT1: External Interrupt1 I2C: Inter-Integrated Circuit, referred to as I-squared-C, I-two-C, or IIC Kb: Kilobyte LCD: Liquid crystal display MIPS: Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages SCL: Serial clock SDA: Serialdata SRAM: Static random access memory USART: Universal asynchronous receiver/transmitter VT: Voltage tranformer Các ký hiệu : f : Tần số T: Chu kỳ Ua: Điện áp pha A Ub: Điện áp pha B Uc: Điện áp pha C ω : Tần số góc ωc: Tần số cắt DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3-1 Bảng chân lý mạch vào số Bảng 3-2 Bảng mã phím đầu vào số DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 2-1: Sơ đồ khối rơ le bảo vệ sa thải tải theo tần số kiểu cũ Hình 2-2 Sơ đồ đấu dây rơ le UFD 14 Hình 2-3 Sơ đồ chức rơ le BE1-81O/U Hình 2-4 Sơ đồ đấu nối tín hiệu tần số rơ le BE1-81O/U Hình 2-5 Sơ đồ chức rơ le DFF-GEK106166 Hình 2-6 Sơ đồ đấu dây rơ le DFF-GEK106166 Hình 3-1 Sơ đồ khối rơ le bảo vệ sa thải tải theo tần số Hình 3-2 Sơ đồ kết nối tín hiệu với thiết bị ngoại vi Hình 3-3 Sơ đồ kết nối tín hiệu với lưới điện Hình 3-4 Mạch đo điện áp ba pha Hình 3-5 Mạch đo tần số Hình 3-6 Dạng điện áp vào/ra mạch đo tần số Hình 3-7 Mạch đo tần số điện áp Hình 3-8 Mạch vào số Hình 3-9 Mạch xử lý Hình 3-10 Mạch tín hiệu Hình 3-11 Mạch ghép nối hình Hình 3-12 Mạch chấp hành – Rơ le Hình 3-13 Giao diện truyền thơng Hình 3-14 Mạch xử lý trung tâm - mạch vào số - giao diện truyền thông hiển thị Hình 3-15 Lưu đồ chương trình Hình 3-16 Lưu đồ thuật tốn Mode Hình 3-17 Lưu đồ thuật tốn Mode Hình 3-18 Lưu đồ thuật tốn Mode Hình 3-19 Lưu đồ thuật tốn Mode Hình 3-20 Lưu đồ chương trình ngắt phím Hình 3-21 Lưu đồ thuật tốn chương trình phím Menu Hình 3-22 Lưu đồ thuật tốn chương trình phím INC (tăng) Hình 3-23 Lưu đồ thuật tốn chương trình phím DEC (giảm) Hình 3-24 Lưu đồ chương trình phục vụ ngắt truyền tin USART Hình 4.1 Hình dạng FPLSR-01 Hình 4.2 Hình dạng mặt trước FPLSR-01 Hình 4.3 Kích thước mặt trước FPLSR-01 Hình 4.4 Kích thước mặt đáy FPLSR-01 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý Module mạch xử lý Hình 4.6 Sơ đồ mạch in mặt Module mạch xử lý Hình 4.7 Sơ đồ mạch in mặt Module mạch xử lý Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý Module mạch đo Điện áp - Tần số Hình 4.9 Sơ đồ mạch in mặt Module mạch đo Điện áp - Tần số Hình 4.10 Sơ đồ mạch in mặt Module mạch đo Điện áp - Tần số Hình 4.11 Sơ đồ nguyên lý Module mạch Hiển thị Hình 4.12 Sơ đồ mạch in mặt Module mạch Hiển thị Hình 4.13 Sơ đồ mạch in mặt Module mạch Hiển thị Hình 4.14 Sơ đồ nguyên lý Module mạch chấp hành Rơ le Hình 4.15 Sơ đồ mạch in mặt Module mạch chấp hành Rơ le rjmp wait00_9 ; ldi temp,0x10 out twdr,temp ldi temp,0x084 out twcr,temp ; Dieu khien =10 ;xoa co TWINT,1