II.1. Cấu trỳc điển hỡnh của rơle số:
Hỡnh 5.1 minh hoạ cấu trỳc điển hỡnh phần cứng của một rơle. Điện õp đầu văo hoặc dũng điện đầu văo của rơle được lấy qua cõc BU vă BI từđối tượng bảo vệ. Lưu ý tớn hiệu tương tự chỉ chuyển sang tớn hiệu số đối với điện õp nớn đối với cõc tớn hiệu dũng điện thỡ trước tiớn phải biến đổi nú sang điện õp theo nhiều cõch. Vớ dụ: cho dũng điện chạy qua một điện trở cú giõ trị xõc định vă lấy điện õp trớn hai đầu của điện trở đú để biểu diễn dũng điện. Sau đú cõc tớn hiệu năy được lọc bằng bộ lọc giải mờ.
Hoạt động của rơle kỹ thuật số: Tớn hiệu từ BI, BU sau khi được biến đổi thănh tớn hiệu phự hợp. Cõc tớn hiệu đờ được biến đổi năy được đưa văo bộ chọn kớnh. Bộ xử lý trung tđm sẽ gởi tớn hiệu đi mở kớnh mong muốn. Đầu ra của bộ chọn kớnh đưa văo bộ biến đổi tương tự -số (ADC) để biến đổi tớn hiệu tương tự thănh tớn hiệu số vă đưa văo bộ vi xử lý. Nguyớn lý biến đổi tớn hiệu phải thụng qua bộ lấy vă giữ mẫu (S/H).
Vỡ cõc bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC) thường rất đắt nớn khi thiết kế
người ta cố gắng tinh giản chỉ sử dụng một bộ ADC trong một rơle số, chớnh vỡ lý do
đú mă trong bộ vi xử lý cú đặt một bộ dồn kớnh (multiplexer) để lựa chọn cõc tớn hiệu cần thiết cung cấp cho đầu văo cõc bộ ADC. Vỡ ADC cú thời gian trễ xõc định khoảng 25 s nớn phải duy trỡ tớn hiệu tương tự ở đầu văo của ADC trong suốt qũ trỡnh chuyển đổi từ tương tự sang số. Điều năy được thực hiện bằng bộ khuyếch đại duy trỡ vă lấy mẫu S/H.
Tớn hiệu đầu ra của bộ ADC bđy giờ cú thể biến đổi tựy ý bởi bộ vi xử lý. Nhỡn chung trong một rơle số người ta sử dụng nhiều bộ vi xử lý (để thực hiện cõc chức năng khõc nhau). Vớ dụ bộ vi xử lý TMS320 để thực hiện thuật tõn của rơle, bộ vi xử lý 80186 để thực hiện cõc phĩp tõn logic. Bộ vi xử lý được đưa văo chếđộ
lăm việc theo chương trỡnh được căi đặt sẵn trong bộ nhớ ROM, đđy lă bộ nhớ khụng thay đổi được vă khụng bị mất dữ liệu khi bị mất nguồn. Nú so sõnh thụng tin đầu văo với cõc giõ trịđặt chứa trong bộ nhớ EEPROM (bộ nhớ chỉ đọc, lập trỡnh điện vă xúa được bằng điện). Cõc phĩp tớnh trung gian được lưu giữ tạm thời ở bộ nhớ RAM. Modul nguồn lăm nhiệm vụ biến đổi nguồn một chiều thănh nhiều nguồn một chiều cú cấp điện õp khõc nhau để cung cấp cho cõc chức năng khõc nhau của rơle.
Đđy lă bộ biến đổi DC/DC với đầu văo lấy từ acquy, hoặc bộ nguồn chỉnh lưu lấy
điện từ lưới điện tự dựng của trạm. Vỡ nguồn cung cấp từ acquy thường khụng ổn
định trong khi rơle số lại rất nhạy đối với sự thăng giõng của điện õp nớn trong nội bộ
rơle số đờ được tớch hợp một nguồn DC phụ cú giõ trị biến đổi với phạm vi ± 5 V hoặc ± 1 V nhằm ổn định nguồn cung cấp cho rơle số.
II.2. Giao diện của rơle số: Đèu Đèu vào t-ơng t Bin đưi đèu vào Bĩ dơn kênh ADC Bĩ vi x lý ROM RAM EE PROM Giao Thụng u i Modul nguơn v1 v2 v3 DC S/H
Truyền dữ liệu (communication) lă điều cần thiết vỡ ba lý do sau đđy:
Để dễ dăng cho việc căi đặt cõc chương trỡnh văo bớn trong rơle.
Rơle phải trao đổi dữ liệu với cõc bộ phận đo lường ở xa.
Rơle phải phõt ra tớn hiệu đi cắt (Trip) vă tớn hiệu bõo động (Alarm) khi cú sự cố.
Khụng giống cõc rơle điện cơ vă cõc loại rơle tĩnh khõc, rơle số hầu như
khụng cần phải hiệu chỉnh. Việc căi đặt thường thực hiện bằng cõc chương trỡnh phần mềm từ một mõy tớnh cõ nhđn hay được tớch hợp trong rơle. Vỡ lý do đú mă một số
loại giao diện đờ được sử dụng để người dựng trao đổi dữ liệu với rơle.
* Loại 1: Loại năy phổ biến đối với cõc loại rơle số hiện đại cú măn hỡnh tinh thể
lỏng (LCD) vă băn phớm lắp ở mặt trước của rơle. Để nhập cõc giõ trị căi đặt, người sử dụng phải ấn cõc phớm để hiển thị vă thay đổi cõc giõ trị số xuất hiện trớn măn hỡnh.
* Loại 2: Sử dụng măn hỡnh hiển thị thụng thường (VDU) nối đến rơle số thụng qua cổng nối tiếp. Loại giao diện năy thường thấy ở cõc trạm biến õp (để hiển thị sơ đồ vận hănh) hoặc được sử dụng trong sơ đồ kết nối với rơle tại trạm qua modem từ
trung tđm điều khiển ở xa để lấy dữ liệu hay căi đặt lại thụng số.
Yớu cầu đối với rơle số lă phải cú phương phõp phõt ra tớn hiệu đi cắt vă
tớn hiệu bõo động thớch hợp. Vỡ cõc tớn hiệu năy cú dạng mờ nhị phđn (Binary) cho nớn bộ vi xử lý dễ dăng giải mờ cõc địa chỉ. Điều năy được thực hiện bởi khối tớn hiệu đầu ra (digital output) trong hỡnh 5.1. Mặc dự cụng nghệ số đờ được õp dụng trong bảo vệ rơle nhưng cõc tớn hiệu cắt vă bõo động vẫn phải lă cõc tớn hiệu tương tự đểđưa đến cõc rơle điện cơ thực hiện mệnh lệnh.
II.3. Mụi trường lăm việc của rơle:
Trạm biến õp lă mụi trường điện từ nguy hiểm đối với rơle kỹ thuật số vỡ nú nằm gần cõc đường dđy cao õp, dao cõch ly vă mõy cắt. Khi cú sự cố hay đúng cắt xảy ra điều cần thiết lă khụng cho nhiễu bớn ngoăi xđm nhập văo rơle lăm ảnh hưởng
đến sự lăm việc bỡnh thường của nú. Những nhiễu tõc động khụng mong muốn năy gọi lă tõc hại điện từ EMI (electromagnetic intefrence).
Cú hai nguyớn nhđn sinh ra EMI trong trạm biến õp lă:
Do thao tõc đúng cắt đường dđy hay xung sĩt truyền từ ngoăi đường dđy lăm nhiễu tớn hiệu điện õp đầu văo của rơle.
Do sĩt đõnh trực tiếp văo thiết bịđiện hoặc súng radio.
Vỡ bộ vi xử lý lăm việc với tốc độ cao nớn rơle số dễ bị ảnh hưởng của EMI. Vỡ vậy điều bắt buộc khi chế tạo rơle số lă nú phải cú tớnh tương hợp điện từ EMC
(Electromagnetic compatibility). Để rơle số đõp ứng được EMC phải õp dụng cõc biện phõp thớch nghi.
Cõc rơle điện cơ khụng chịu ảnh hưởng của EMC, do đú việc dựng rơle số
cũng gặp những trở ngại nhất định bớn cạnh những ưu điểm của nú.
C. RƠLE SO LỆCH SỐ KBCH130
Rơle hoăn toăn xử lý bằng tớn hiệu số, rơle sử dụng hai vi xử lý: một xử lý tớn hiệu số (DSP) thực hiện cõc thuật tõn bảo vệ, cú nhiệm vụ xử lý cõc tớn hiệu dũng vă õp đờ được biến đổi thănh tớn hiệu số từ bộ chuyển đổi A/D đểđưa lệnh bảo vệ vă
bõo hiệu phự hợp với tớnh trạng bảo vệ vă một vi xử lý 80C196 thực hiện chức năng truyền dữ liệu với cõc thiết bị bớn ngoăi như băn phớm, măn hỡnh LCD để căi đặt thụng số vă hiển thị tỡnh trạng rơle, thực hiện cõc phĩp tõn logic. Rơle cú thể kết nối cõc rơle khõc được thiết kế tương đồng vă với mõy vi tớnh.
Cõc tớn hiệu dũng vă õp được đưa văo bộ biến đổi tớn hiệu để biến đổi thănh cõc tớn hiệu thớch hợp để rơle xử lý, sau đú tớn hiệu được đưa đến bộ lọc để trõnh lỗi giả. Tớn hiệu sau khi qua bộ lọc được đưa văo bộ chuyển đổi tương tự số (A/D) thụng qua bộ chọn kớnh để biến đổi tớn hiệu tương tự thănh tớn hiệu số vă đưa văo bộ vi xử
lý DSP.
Ban phm
Coơng truyeăn nođi tieđp Cac rle khac
Man hnh tinh theơ long (LCD) 80C19 Boụ cach ly quang Tn hieụu cai aịt Thođng sođ va tnh trõng bạo veụ DSP Tn hieụu t boụ chuyeơn oơi A/D Hnh 5.2: S oă khođi rle KBCH
Rơle KBCH130 cú 13 đầu văo tương tự dũng vă õp, trong đú 9 đầu văo dũng
điện dựng cho bảo vệ so lệch, 3 đầu văo dũng dựng cho bảo vệ chống chạm đất cú giới hạn (REF) vă một đầu văo õp dựng cho bảo vệ qũ kớch thớch.
Rơle sử dụng phĩp biến đổi Fourier rời rạc (DFT: Discrete Fourier transform)
để lọc tớn hiệu rời rạc. DFT lă cộng cụ tõn học manh cho phĩp xõc định bất kỳ một loại tớn hiệu cú tần số nhất định trong N giõ trị lấy mẫu. I. Cõc chức năng của rơle KBCH * Chức năng bảo vệ. Bảo vệ so lệch. Bảo vệ so lệch ngưỡng thấp cú hờm. Bảo vệ so lệch ngưỡng cao. Bảo vệ so lệch chống chạm đất cú giới hạn cuộn dđy MBA. Bảo vệ qũ kớch thớch. Tõc động hờm khi xuất hiện dũng từ hõ tăng vọt. Khõ bảo vệ bằng thănh phần súng hăi bậc 5.
Chức năng logic: 8 đầu văo tớn hiệu cõch ly quang, mỗi mạch đầu văo cõch ly quang chứa một điụt phõt quang để bảo vệ rơle trong trường hợp đấu lộn cực tớnh tớn hiệu đầu văo.
Sựđa dạng cõc chức năng bảo vệ của rơle KBCH khụng chỉđược ứng dụng để
bảo vệ MBA mă cũn cú thể sử dụng chức năng bảo vệ so lệch hoặc bảo vệ tổng trở
cao để bảo vệ cho cõc thiết bị sau: + Bộ mõy phõt - mõy biến õp. + Mõy phõt điện. + Khõng điện. * Cđc chức năng khđc (chức năng khng bảo vệ): Chức năng ghi sự cố (túm tắt cõc lý do rơle tõc động cắt). Ghi sự kiện (túm tắt cõc sự kiện xảy ra với rơle).
Điều khiển đầu phđn õp từ xa.
Chức năng hiển thị cõc giõ trị đo lường.
Cú thể hiển thị 4 thứ tiếng: Anh, Phõp, Đức, Tđy Ban Nha...