3.1.1.1. Chức năng của IED
Các IEDs là các thiết bị như rơ le kỹ thuật số DR (Digital Relay), đồng hồ kỹ thuật số đa chức năng DMM (Digital Multifunctional Meter), công tơ điện tử nhiều biểu giá, các bộ biến đổi (Transducer)….có những chức năng, nhiệm vụ sau:
- Bảo vệ tác động khi xảy ra sự cố;
- Biểu thị trạng thái của các phần tử đóng cắt của lưới, ví dụ như trạng thái đóng /mở của máy cắt và dao cách ly…
- Điều khiển các thiết bị đóng cắt của lưới; - Ghi lại sự cố, sự kiện xảy ra trên lưới;
- Kiểm tra tình trạng hoạt động của bản thân chúng.
Sau đây giới thiệu một số IEDs quen thuộc là rơ le kỹ thuật số và công tơ điện tử nhiều biểu giá.
3.1.1.2. Rơ le kỹ thuật số
Cấu trúc chung của một rơ le kỹ thuật số:
Hình 3.2 cấu trúc chung của role kỹ thuật số
Chức năng của các khối:
- Đầu vào: dòng điện và điện áp được lấy từ các cuộn dây thứ cấp của biến dòng và biến điện áp.
- Khối biến đổi đại lượng đầu vào: dòng điện và điện áp danh định của thứ cấp biến dòng và biến áp có trị số 5A, 1A, 110V, 100V còn quá lớn so với thông số của linh kiện rơ le, do đó phải giảm tín hiệu xuống cỡ mA và 10V.
- Khối lọc tương tự: lọc nhiễu và lọc sóng hài bậc cao và các thành phần không mong muốn trong các đại lượng đầu vào.
- Khối biến đổi tương tự số A/D: biến đổi các tín hiệu tương tự thành các tín hiệu số.
le khoảng cách, rơ le so lệch bảo vệ máy phát điện, máy biến áp, đường dây siêu cao thế, hệ thống thanh cái sử dụng từ 2-3mP.
- Lưu trữ số liệu và giao tiếp với thiết bị: khối này có các nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu ở chế độ vận hành và chế độ sự cố; cổng giao tiếp chuyển đổi dữ liệu, cung cấp tín hiệu cho phần mềm phân tích sự cố; kết nối thông tin với các đối tượng khác, hệ thống thông tin và điều độ.
- Các phần tử thực hiện: các rơ le thừa hành thực hiện việc đóng cắt máy cắt điện, đưa ra cảnh báo; các đèn tín hiệu LED thông báo về trạng thái của rơ le: sẵn sàng, lỗi phần cứng/ mềm, hoạt động của các chức năng.
- Tín hiệu nhị phân BI (Binary Input): nhận tín hiệu nhị phân từ điều độ hoặc từ các phần tử khác thực hiện phối hợp liên động trong vận hành của hệ thống.
- Nguồn thao tác: biến đổi các nguồn điện 220V, 110V thành điện 12V, 24V, 48V DC cung cấp cho linh kiện.
Hình 3.3 cấu trúc của công tơ điện tử
- Đầu vào (Input): các tín hiệu đầu vào chủ yếu là: điện áp các pha, dòng điện các pha, các đại lượng này cung cấp tín hiệu cho hệ thống đo lường, cung cấp nguồn nuôi cho công tơ và điện áp giám sát. Điện áp điều khiển thay đổi giá trị điện năng và nhu cầu biểu giá, cài đặt lại giá trị, hạn chế nhu cầu sử dụng, đồng bộ các thông số. Các nút bấm để lật các trang màn hình và cài đặt thông số.
- Đầu ra (output): các tín hiệu đầu ra gồm: màn hình tinh thể lỏng LCD và các phím bấm sử dụng cho việc đọc tại chỗ các thông số: giá trị điện năng, điện
áp, dòng điện, góc pha, tần số, công suất…; tín hiệu quang dùng cho việc thí nghiệm các công tơ; các rơ le tĩnh sử dụng cho việc cảnh báo tín hiệu mà công tơ xác định như mất áp, quá dòng điện, ngược chiều công suất…; giao diện quang sử dụng cho việc thu thập dữ liệu tại chỗ bằng thiết bị cầm tay HHU (Hand Held Unit); giao diện thông tin RS232, RS485…
- Hệ thống đo lường: tín hiệu U, I từ cuộn thứ cấp của biến dòng và biến áp được chuyển đổi từ 5A, 110V xuống mA, mV thông qua điện trở Shunt dòng điện và điện trở phân áp, sau đó tín hiệu dòng và áp được đưa vào bộ chuyển đổi tương tự - số rồi đưa tới bộ xử lý tín hiệu số.
- Xử lý tín hiệu: bộ xử lý tín hiệu xác định giá trị đo từ giá trị số tức thời đầu vào như: công suất tác dụng, công suất phản kháng, U, I, f, góc lệch pha. - Các giá trị đo: đối với tín hiệu được sử dụng trên các thanh ghi bộ vi xử lý sẽ
quét liên tục số lượng các giá trị đã đo để xác định các giá trị như: điện năng hữu công, vô công, công suất, U, I, hệ số công suất…
- Thay đổi biểu giá: thay đổi biểu giá bằng tín hiệu điều khiển bên ngoài thông qua các điều khiển đầu vào Input Control , chuyển mạch thời gian và lịch cài đặt trong công tơ.
- Dữ liệu cho việc in hóa đơn bao gồm: điện năng cho từng biểu giá, điện năng tổng, nhu cầu công suất, nhu cầu công suất theo biểu giá, hệ số công suất, điện áp, dòng điện, tần số…
- Bộ nhớ: một bộ nhớ phục vụ cho việc ghi lại và lưu giữ biểu đồ phụ tải, bao gồm: cấu hình, các thông số của công tơ và bảo vệ các dữ liệu của hóa đơn không bị mất khi mất điện.
- Nguồn nuôi: nguồn nuôi cung cấp cho công tơ điện tử là nguồn sử dụng từ nguồn 3 pha của lưới, nhờ đó mà điện áp pha có thể thay đổi vượt quá dải điện áp mà không cần có sự điều chỉnh điện áp nguồn nuôi.
- Giao diện truyền tin: công tơ có các cổng truyền thông tin theo chuẩn RS232, RS 485, Optical… Nhờ đó có thể đọc được số liệu từ xa hoặc cài đặt thông số từ xa.