4.4.1 Xét các sự cố khi có ngắn mạch cùng hƣớng (hƣớng thuận 0km) a. Ngắn mạch 1 pha N(1)
Xét sự cố ngắn mạch giữa pha A - đất tại vị trí chiều dài 0% đường dây, với điện trở sự cố R= 0,001Ω. Ta mô phỏng hệ thống trên với thời gian 0.5s, tại thời điểm 0,2s xảy ra ngắn mạch.
Hình 4.10 Dòng điện và điện áp các pha trước và sau sự cố khi ngắn mạch 1 pha
Hình 4.11 Sơ đồ tín hiệu các khối trước và sau sự cố ngắn mạch 1 pha
● Function 67 signal là tín hiệu tác động của chức năng bảo vệ quá dòng có hướng.
● Function 51 signal là tín hiệu tác động của chức năng bảo vệ quá dòng.
● Function 51N signal và Function 67N signal là tín hiệu của chức năng bảo vệ quá dòng thứ tự không và bảo vệ quá dòng có hướng thứ tự không.
● Function 67- Backup signal tín hiệu của chức năng bảo vệ quá dòng có hướng dự phòng.
Như trên hình 4.1 ta thấy thời gian ngắn mạch là 0,2s, thời gian rơ le phát hiện sự cố là 0,216s, cộng với thời gian cài đặt ( t_ trip) bằng 0,02s. Thời gian đưa tín hiệu đi cắt là 0,236s.
Tín hiệu của chức năng bảo vệ có hướng dự phòng không tác động trong trường hợp ngắn mạch một pha chạm đất.
b. Ngắn mạch 2 pha N(2)
Xét sự cố ngắn mạch giữa pha A và pha B tại vị trí chiều dài 0% đường dây, với điện trở sự cố R= 0,001Ω. Ta mô phỏng hệ thống trên với thời gian 0.5s, tại thời điểm 0,2s xảy ra ngắn mạch.
Các khối thuật toán logic cho kết quả hình 4.13.
Hình 4.13 Sơ đồ tín hiệu các khối trước và sau sự cố ngắn mach hai pha
Kết quả, khi ngắn mạch 2 pha thì chỉ có bảo vệ có hướng Function 67 signal và bảo vệ quá dòng Function 51 signal tác động như trên hình 4.13.
Thời gian ngắn mạch là 0,02s, thời gian rơ le phát hiện sự cố là 0,216s, thời gian đưa tín hiệu đi cắt là 0,236s, nhưng đến thời gian 0,260s mới dập tắt dòng ngắn mạch.
Các tín hiệu của chức năng bảo vệ quá dòng thứ tự không, bảo vệ quá dòng có hướng thứ tự không và bảo vệ quá dòng có hướng dự phòng không tác động.
c. Ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1)
Xét sự cố ngắn mạch giữa pha A - pha B - đất, tại vị trí chiều dài 0% đường dây, với điện trở sự cố R = 0,001Ω. Ta mô phỏng hệ thống trên với thời gian 0.5s, tại thời điểm 0,2s xảy ra ngắn mạch.
Hình 4.15 Sơ đồ tín hiệu các khối trước và sau sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất
Kết quả mô phỏng ngắn mạch 2 pha chạm đất, ta thấy tín hiệu của các chức năng bảo vệ quá dòng, quá dòng thứ tự không và bảo vệ quá dòng có hướng, bảo vệ quá dòng có hướng thứ tự không đều phát hiện sự cố thời gian là 0,216s, và đưa tín hiệu đi cắt tại 0,236s.
Tín hiệu của chức năng bảo vệ quá dòng có hướng dự phòng trong trường hợp ngắn mạch hai pha chạm đất không hoạt động.
d. Ngắn mạch 3 pha N(3)
Xét sự cố ngắn mạch giữa pha A - pha B – pha C, tại vị trí chiều dài 0% đường dây, với điện trở sự cố R = 0,001Ω. Ta mô phỏng hệ thống trên với thời gian 0.5s, tại thời điểm 0,2s xảy ra ngắn mạch.
Dòng điện và điện áp trước và sau sự cố ngắn mạch 3 pha được quan sát như trên hình 4.16.
Hình 4.17 Sơ đồ tín hiệu các khối trước và sau sự cố ngắn mạch 3 pha
Khi ngắn mạch 3 pha thì điện áp ngắn mạch sẽ giảm gần về không, lúc này tín hiệu bảo vệ quá dòng có hướng, bảo vệ có hướng thứ tự không, quá dòng thứ tự không, không tác động nhưng ta thấy có tín hiệu ở 0,235s và dập tắt ở 0,252s.
Trong ngắn mạch 3 pha chỉ có bảo vệ quá dòng và bảo vệ quá dòng có hướng dự phòng tác động thời gian rơ le phát hiện sự cố 0,214s, đến 0,234s đưa tín hiệu đi cắt. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vậy kết quả mô phỏng đúng và chính xác khi ngắn mạch cùng hướng tại điểm 0km.
4.4.2 Xét các điểm sự cố không cùng hƣớng với rơ le (hƣớng nghịch 0km) a. Ngắn mạch 1 pha N(1)
Xét sự cố ngắn mạch giữa pha A - đất, tại vị trí chiều dài 0% đường dây, với điện trở sự cố R = 0,001Ω. Ta mô phỏng hệ thống trên với thời gian 0.5s, tại thời điểm 0,2s xảy ra ngắn mạch.
Dòng điện và điện áp trước và trong sự cố khi ngắn mạch một pha chạm đất được quan sát hinh 4.18.
Hình 4.19 Sơ đồ tín hiệu các khối trước và trong sự cố ngắn mạch 1 pha
Khi ngắn mạch 1 pha chạm đất, tín hiệu của các chức năng bảo vệ quá dòng có hướng, quá dòng có hướng thứ tự không và bảo vệ quá dòng có hướng dự phòng không tác động (do ngược hướng với rơ le).
Trong trường hợp này chỉ có chức năng của bảo vệ quá dòng và quá dòng thứ tự không tác động (do không cần xác định hướng).
b. Ngắn mạch 2 pha N(2)
Xét sự cố ngắn mạch giữa pha A - pha B, tại vị trí chiều dài 0% đường dây, với điện trở sự cố R = 0,001Ω. Ta mô phỏng hệ thống trên với thời gian 0.5s, tại thời điểm 0,2s xảy ra ngắn mạch.
Dòng điện và điện áp trước và trong sự cố khi ngắn mạch hai pha được quan sát trên hình 4.20.
Hình 4.21 Sơ đồ tín hiệu các khối trước và trong sự cố ngắn mạch 2 pha
Đối với ngắn mạch hai pha không chạm đất, chỉ có tín hiệu của chức năng bảo vệ quá dòng tác động. thời gian rơ le nhận biết sự cố là 0,214s.
Trong trường hợp này các chức năng bảo vệ quá dòng có hướng, quá dòng có hướng thứ tự không, bảo vệ quá dòng hướng dự phòng không tác động (do ngược hướng rơ le), như trên hình 4.21.
c. Ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1)
Xét sự cố ngắn mạch giữa pha A - pha B - đất, tại vị trí chiều dài 0% đường dây, với điện trở sự cố R = 0,001Ω. Ta mô phỏng hệ thống trên với thời gian 0.5s, tại thời điểm 0,2s xẩy ra ngắn mạch.
Hình 4.23 Sơ đồ tín hiệu các khối trước và trong sự cố ngắn mạch 2 pha cham đất
Khi ngắn mạch hai pha chạm đất, thì chỉ có tín hiệu của chức năng bảo vệ quá dòng, quá dòng thứ tự không làm việc (không cần xác định hướng). Thời gian rơ le nhận biết được sự cố là 0,214s.
Trong trường hợp này các chức năng bảo vệ quá dòng có hướng, quá dòng có hướng thứ tự không và bảo vệ quá dòng có hướng dự phòng không tác động (do ngược hướng với rơ le).
d. Ngắn mạch 3 pha N(3)
Xét sự cố ngắn mạch giữa pha A - pha B - pha C, tại vị trí chiều 0% đường dây, với điện trở sự cố R = 0,001Ω. Ta mô phỏng hệ thống trên với thời gian 0.5s, tại thời điểm 0,2s xảy ra ngắn mạch.
Dòng điện và điện áp trước và trong sự cố khi ngắn mạch 3 pha được quan sát hình 4.24.
Hình 4.25 Sơ đồ tín hiệu các khối trước và trong sự cố ngắn mạch 3 pha
Khi ngắn mạch 3 pha, các sơ đồ tín hiệu của chức năng bảo vệ quá dòng có hướng, quá dòng có hướng thứ tự không, quá dòng có hướng dự phòng, không tác động (do ngược hướng với rơ le).
Tín hiệu của chức năng bảo vệ quá dòng, nhận biết sự cố tại thời điểm 0,214s, tín hiệu bảo vệ quá dòng thứ tự không không tác động vì không có ngắn mạch chạm đất.
4.4.3 Sự cố ngắn mạch cùng hƣớng(hƣớng thuận 30km với Rđ =5Ω) a. Ngắn mạch 1 pha N(1)
Xét sự cố ngắn mạch giữa pha A - đất, tại vị trí chiều dài 30km đường dây, với điện trở sự cố R = 5 Ω. Ta mô phỏng hệ thống trên với thời gian 0.5s, tại thời điểm 0,2s xảy ra ngắn mạch.
Hình 4.27 Sơ đồ tín hiệu các khối trước và sau sự cố
Thời gian phát hiện sự cố của rơ le là 0,217s, thời gian đưa tín hiệu đi cắt 0,237s, thời gian dập tắt dòng sự cố là 0,251s
b. Ngắn mạch 3 pha N(3) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xét sự cố ngắn mạch giữa pha A - pha B - pha C, tại vị trí chiều dài 30km đường dây, với điện trở sự cố R = 5 Ω. Ta mô phỏng hệ thống trên với thời gian 0.5s, tại thời điểm 0,2s xảy ra ngắn mạch.
Hình 4.29 Sơ đồ tín hiệu các khối trước và sau sự cố ngắn mạch 3 pha
Thời gian rơ le phát hiện sự cố 0,214s, thời gian đưa tín hiệu cắt là 0,234s thời gian dập tắt dòng sự cố là 0,253s. Tín hiệu của chức năng bảo vệ quá dòng có hướng dự phòng, không tác động (do U > 0 ).
KẾT LUẬN
Luận văn mô phỏng bảo vệ quá dòng có hướng của rơ le kỹ thuật số dựa trên nền MATLAB/SIMULINK. Nguyên lý bảo vệ dòng điện có hướng và bảo vệ dòng điện có hướng thứ tự không là nguyên lý phổ biến để bảo vệ cho các đường dây truyền tải. Mô hình mô phỏng rơ le bảo vệ quá dòng có hướng được xây dựng bằng công cụ Simulink/simpowersystem.
Trong luận văn đã xây dựng được bảo vệ quá dòng có hướng với hai nguồn máy phát và bốn điểm sự cố trên đường dây để đánh giá độ chính xác và tin cậy của rơ le bảo vệ. Các sự cố ngắn mạch xảy ra trực tiếp trên đường dây đều được mô phỏng và cho kết quả đúng.
● Đối với điểm ngắn mạch nằm gần với máy cắt ở vị trí 0km trên đường dây, tại thời điểm xảy ra sự cố, đến thời điểm cắt máy cắt khi mô phỏng đều cho kết quả chính xác.
● Đối với các điểm ngắn mạch tại vị trí 0km trên đường dây ngược hướng với rơ le thì chỉ có bảo vệ quá dòng tác động, còn bảo vệ quá dòng có hướng sẽ không tác động, và kết quả các tín hiệu trên mô phỏng đều cho kết quả đúng.
● Các khối logic mô phỏng bảo vệ quá dòng và quá dòng có hướng, bảo vệ quá dòng thứ tự không, quá dòng có hướng thứ tự không và bảo vệ quá dòng có hướng dự ph ng đều làm việc đúng và chính xác khi các điểm sự cố ngắn mạch trên đường dây.
● Hướng phát triển của đề tài:
+ Thêm các chức năng bảo vệ quá dòng có hướng sử dụng tín hiệu dòng điện và điện áp thứ tự nghịch.
+ Xét thêm ảnh hưởng của quá trình tự đóng lại đến các chức năng bảo vệ quá dòng có hướng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] GS .VS Trần Đình Long, Bảo vệ các hệ thống điện, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội.
[2] Nguyễn Hoàng Việt, Bảo vệ rơ le và tự động hóa hệ thống điện, Nhà xuất bản đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.
[3] Nguyễn Phùng Quang Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động,
nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật 2006.
[4] Luận văn cao học đề tài “ Sử dụng công cụ Matlab/Simulink để mô phỏng rơ le số”, Lê Mạnh Tuấn.
[5] Báo cáo chuyên đề, Giải mã chức năng bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng
67N và bảo vệ quá dòng có hướng 67. TS. Nguyễn Đức Huy.
[6] Siemens Manual C53000-G1140-C147-9
PHỤ LỤC
Hình A2 Sơ đồ logic bảo vệ quá dòng có hướng
B) MỘT SỐ KẾT QUẢ BỔ SUNG
Hình B1 Dòng điện và áp ngắn mạch 1 pha tại điểm 30km cùng hướng, R= 0Ω
Hình B3 Dòng điện và điện áp trước và sau sự cố ngắn mạch 2 pha cùng hướng 30km, R= 0Ω
Hình B5 Dòng điện và điện áp trước và sau sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất cùng hướng 30km, R= 0Ω
Hình B7 Tín hiệu trước và sau sự cố ngắn mạch 3 pha cùng hướng 30km, R= 0Ω (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình B9 Dòng và áp trước sự cố và trong sự cố ngắn mạch 1 pha ngược hướng 30km, R= 0Ω
Hình B11 Dòng và áp trước sự cố và trong sự cố ngắn mạch 2 pha ngược hướng 30km, R= 0Ω
Hình B12 Tín hiệu trước và trong sự cố ngắn mạch 2 pha ngược hướng 30km, R= 0Ω
Hình B13 Dòng và áp trước sự cố và trong sự cố ngắn mạch N(1,1)
ngược hướng 30km, R= 0Ω
Hình B15 Dòng và áp trước sự cố và trong sự cố ngắn mạch 3 pha ngược hướng 30km, R= 0Ω
Hình B16 Tín hiệu trước và trong sự cố ngắn mạch 3 pha ngược hướng 30km, R= 0Ω