II. MODUL THÍNGHIỆM RAMPING
1. Ví dụ ứng dụng
Module State Sequencer là một module của phần mềm Test Universe, dùng để điều khiển hợp bộ CMC phát giá trị dòng, áp đầu ra (biên độ, tần số, góc pha) hoặc thay đổi trạng thái đầu ra từ trạng thái (State) này sang trạng thái kế tiếp dựa trên các điều kiện logic đầu vào (BI của CMC, sau một khoảng thời gian, hoặc trigger bởi GPS, IRIG-B).
Module State Sequencer có thể được sử dụng để thí nghiệm thời gian tác động (trip
time) thành phần quá dòng cấp 1/ cấp 2 của rơ le bảo vệ q dịng có hướng hoặc vơ
hướng với đặc tính thời gian tác động IDMT hoặc DTOC, cũng như của rơ le bảo vệ tần số, điện áp.
Trong ví dụ này rơ le bảo vệ q dịng có 2 cấp: cấp 1 bảo vệ q dịng có hướng với đặc tính thời gian tác động loại IDMT (phụ thuộc) - Very Inverse (rất dốc), cấp 2 bảo vệ q dịng vơ hướng với đặc tính thời gian tác động loại DTOC (độc lập)
Hình 1: Sơ đồ bảo vệ quá dòng của một ngăn lộ
Bảng 1: Thông số chỉnh định rơ le
Tên thông số Giá trị thông số Ghi chú
Tần số 50Hz
Tỉ số biến điện áp VT (pri/sec)
10500 V/ 110 V Tỉ số biến dòng CT (pri/sec) 200 A/ 1A
Trang 45 / 187
Thành phần quá dòng cấp 1 (1st element)
IEC Very Inverse Directional Fwd 300A 1.2 45o Đặc tính tác động loại rất dốc Đặc tính hướng Giá trị tác động Pick-up 1.5 x In CT primary
Bội số thời gian Đặc tính góc rơ le Thành phần q dịng cấp 2 (2nd element) DTOC 600A 100ms Đặc tính tác động
Giá trị khởi động Pick-up 3 x In CT primary
Thời gian tác động 2. Giới thiệu lý thuyết
2.1 Khai báo các điểm thí nghiệm (Test Point) để thí nghiệm thời gian tác động Có 2 loại đặc tính q dịng chính: thời gian phụ thuộc (Inverse time) và thời gian độc lập (Definite time).
Trang 46 / 187
Bảng 2: Đặc tính tác động IDMT (xem IEC 60255-3 hoặc BS 142, phần 3.5.2)
Trong đó: t = Thời gian tác động tính bằng giây (s)
TP hoặc TMS = Giá trị cài đặt chỉnh định của bội số thời gian
I = Dòng sự cố
IP = Giá trị cài đặt chỉnh định của dịng tác động
Lưu ý: Một số rơ le có hệ số an tồn tăng giá trị cắt (increased pick-up value) cho đặc tính IDMT. Trong ví dụ này rơ le có giá trị 1.1 lần lớn hơn giá trị chỉnh định cấp 1. 2.2 Khai báo các điểm thí nghiệm (Test Point) để thí nghiệm thời gian tác động Ở ví dụ này ta sẽ sử dụng các giá trị độ lệch (sai số) thời gian và dịng sau đây để định nghĩa các điểm thí nghiệm (test points/ test shots):
Bảng 3: Độ lệch (sai số) của rơ le và thông số kỹ thuật
Tên thông số Tuyệt đối Tương đối
Thời gian trễ (Delay time) ± 10 ms 1%
Dòng tác động (Pick-up current) ±10 mA 3%
Thời gian tác động Xấp xỉ 40 ms
Góc sự cố (Angle faults) ±3°
Lưu ý: Giá trị độ lệch (sai số) và thời gian tác động phụ thuộc vào loại rơ le, có thể tìm thấy trong tài liệu thông số kỹ thuật trong hướng dẫn sử dụng rơ le.
Trang 47 / 187
Hình 2: Vị trí các điểm thí nghiệm (Test points) để thí nghiệm Đặc tính thời gian cắt IDMT “Rất dốc” (theo IEC 60255-3)
Trang 48 / 187
Hình 3: Vị trí các điểm thí nghiệm (Test points) để thí nghiệm Đặc tính thời gian cắt IDMT
Như thể hiện trên Hình 2 và Hình 3, các điểm thí nghiệm (test points) có thể đặt nằm dọc trên đường đặc tính tác động. Với thành phần DTOC được khuyến cáo: các điểm thí nghiệm được đặt xấp xỉ 1% nằm ngoài dải độ lệch (sai số). Điều này không chỉ đảm bảo đánh giá thời gian tác động, nó khẳng định giá trị tác động của cấp quá dòng này nằm trong độ lệch (sai số) định trước.
Trang 49 / 187
2.3 Cấu trúc của module thí nghiệm State Sequencer
Với State Sequencer, một trạng thái (State 1, State 2, State 3…) có thể được định nghĩa là đầu ra tới rơ le theo thứ tự. State Sequencer có nhiều giao diện được sử dụng để định
nghĩa trạng thái cũng như đánh giá thí nghiệm. 2.3.1 Giao diện Table View
Giao diện Tab View cung cấp tổng thể các state được định nghĩa. Tại đây các giá trị đầu ra của mỗi trạng thái có thể được quan sát. Tên của các trạng thái cũng được khai báo trong giao diện này.
2.3.2 Giao diện Detail View
Tại giao diện Detail View, có thể cấu hình cho các đầu ra CMC và điều kiện trigger cho trạng thái được lựa chọn.
1. Tab Analog Out định nghĩa các giá trị được phát ra trong state được lựa chọn. Với Set mode có thể lựa chọn khai báo chế độ phát dòng, áp trực tiếp; hoặc tính tốn các giá trị như các thành phần đối xứng, giá trị sự cố hoặc tổng trở sự cố.
Trang 50 / 187
Lưu ý: Giá trị tương tự cần được đặt tn theo giá trị sự cố thực. Ví dụ, góc lệch pha dịng điện 180o cho sự cố pha-pha.
2. Tab Binary Out định nghĩa đầu ra nhị phân BO trong state được lựa chọn 3. Trong tab Trigger, có thể định nghĩa điều kiện Trigger cho state được lựa chọn
4. Để bắt đầu thí nghiệm với 1 xung đồng bộ thời gian (GPS/IRIG-B), tùy chọn này cần được chọn trong tab General.
Các điều kiện trigger có thể được sử dụng để điều khiển chu trình. Có thể lựa chọn: 1. Khoảng thời gian của một trạng thái (Timeout)
2. Đáp ứng của thiết bị được thử (test object) (Use binary trigger condition as specified below, ví dụ tín hiệu trip).
3. Điều khiển bằng tay (tương tác người dùng – User interaction) Lưu ý: Có thể kết hợp điều kiện (1) và (2)
Trang 51 / 187
2.3.3 Giao diện Measurement View (Time Assessments với TU 3.00)
Module thí nghiệm State Sequencer bao gồm cả phần đo thời gian giữa các trạng thái và
trigger (ví dụ: thời gian cắt). Nó có thể được đánh giá tự động và đưa vào biên bản báo cáo.
Lưu ý: Khai báo các điều kiện này được giải thích chi tiết hơn ở phần sau. 3. Hướng dẫn thực hành thí nghiệm với module thí nghiệm State Sequencer
Module thí nghiệm State Sequencer có thể được khởi động từ giao diện chính của phần mềm OMICRON Test Universe. Nó cũng có thể được Insert vào trong file OCC.
3.1 Khai báo Test Object
Trước khi thí nghiệm bắt đầu cần định nghĩa các cài đặt cho rơ le, bằng cách nháy đúp chuột vào biểu tượng Test Object trong OCC file hoặc nhấn vào biểu tượng Test Object trong module thí nghiệm Ramping
Trang 52 / 187
3.1.1 Cài đặt cho thiết bị
Các cài đặt chung cho rơ le được nhập vào phần Device của hàm RIO:
Lưu ý: Thông số Vmax và Imax giới hạn giá trị dòng và áp phát ra, để tránh hư hỏng cho thiết bị được thí nghiệm. Giá trị này cần được điều chỉnh tương ứng với phần Hardware Configuration khi nối đầu ra song song. Cần tham khảo hướng dẫn sử dụng của rơle để tránh phát quá giá trị qui định.
Trang 53 / 187
3.2 Cấu hình chung về phần cứng (Global Hardware Configuration) hợp bộ CMC cho rơ le bảo vệ q dịng có hướng
Cấu hình chung (global Hardware Configuration) sẽ qui định cấu hình đầu vào đầu ra chung của hợp bộ CMC. Nó áp dụng cho mọi module thí nghiệm con, do đó, cần được định nghĩa theo đấu nối của rơ le. Có thể mở bằng cách nhấp đúp chuột vào biểu tượng Hardware Configuration trong OCC
3.2.1 Ví dụ cấu hình đầu ra hợp bộ CMC cho rơ le bảo vệ với dòng định mức thứ cấp 1A
Trang 54 / 187
Lưu ý: Với bảo vệ q dịng vơ hướng đầu ra điện áp đặt ở “not used”
3.2.2 Ví dụ cấu hình đầu ra hợp bộ CMC cho rơ le bảo vệ với dòng định mức thứ cấp 5A
Lưu ý: Với bảo vệ q dịng vơ hướng đầu ra điện áp đặt ở “not used” Hãy đảm bảo rằng kích cỡ dây đủ để nối song song
Trang 55 / 187
3.2.3 Đầu ra tương tự (Analog Outputs)
Đầu ra tương tự (AO), đầu vào và ra số (BI & BO) có thể kích hoạt riêng rẽ trong từng Hardware Configuration của từng module thí nghiệm cụ thể (xem phần 3.3)
3.2.4 Đầu vào số (Binary Inputs)
1. Tín hiệu khởi động Start là tùy chọn (khơng cần thiết, nhưng nó có thể được hiển thị
trong Time Signal View của State Sequencer để phân tích thí nghiệm)
2. Tín hiệu cắt Trip cần được nối tới một BI (có thể sử dụng BI1…BI10)
3. Tiếp điểm có điện (wet contacts) đáp ứng điện áp định mức của đầu vào BI với điện áp của lệnh cắt máy cắt hoặc chọn Potential Free với tiếp điểm khô (dry contacts). 3. BO và AI khơng được sử dụng cho thí nghiệm này.
Trang 56 / 187
3.2.5 Sơ đồ nối dây với hợp bộ thí nghiệm cho rơ le bảo vệ q dịng có hướng Lưu ý: Sơ đồ nối dây sau đây chỉ là ví dụ. Việc nối dây của đầu vào dịng tương tự có thể khác đi nếu các chức năng bảo vệ bổ sung (ví dụ bảo vệ chạm đất độ nhạy cao) được sử dụng. Trong trường hợp này IN có thể được đấu dây riêng rẽ.
Trang 57 / 187
3.3 Cấu hình riêng về phần cứng (Local Hardware Configuration) hợp bộ CMC cho rơ le bảo vệ q dịng có hướng
Cấu hình riêng (local Hardware Configuration) sẽ kích hoạt đầu ra/ đầu vào của hợp bộ thí nghiệm CMC cho module thí nghiệm được lựa chọn. Do đó cần phải khai báo cho mỗi module thí nghiệm riêng rẽ. Có thể mở bằng cách nhấp chuột vào biểu tượng Hardware Configuration trong module thí nghiệm:
3.3.1 Đầu ra tương tự phát dòng/ áp
Lưu ý: Với bảo vệ q dịng vơ hướng điện áp đã được deactivated trong Cấu hình chung (global Hardware Configuration). Do đó, nó sẽ khơng hiện lên ở đây.
Trang 58 / 187
Lưu ý: Tiếp điểm khởi động (Start contact) không cần thiết cho đánh giá thí nghiệm
nhưng có thể được sử dụng để phân tích trong Time Signal View của State Sequencer.
3.4 Khai báo cấu hình thí nghiệm Cách tiếp cận chung
Khi thí nghiệm thời gian tác động cho rơ le bảo vệ q dịng có hướng hoặc vơ hướng với State Sequencer, các bước sau đây được khuyến cáo:
Tính tốn các giá trị thí nghiệm và thời gian thí nghiệm
Vì thời gian tác động của thành phần cấp 1 phụ thuộc vào dịng thí nghiệm, cấp này cần được thí nghiệm với nhiều hơn 1 điểm thí nghiệm. Mặt khác, thời gian tác động của thành phần cấp 2 độc lập với dịng thí nghiệm. Do đó, chỉ cần thí nghiệm 1 điểmthínghiệm là đủ cho cấp này. Khuyến cáo là 2 test shots được đặt xấp xỉ 1% nằm ngoài dải độ lệch (sai số) của cấp 2. Điều này không chỉ cung cấp 1 điểm thí nghiệm cho cấp 1 và chỉ 1 điểm thí nghiệm cho cấp 2, nó cũng khẳng định vị trí của giá trị tác động cấp 2. Vị trí của test shots được thể hiện trên Hình 2. Với các điểm này, thời gian cắt định mức và độ lệch (bao gồm cả thời gian tác động) phải được tính tốn.
Bảng 4: Tính tốn các điểm thí nghiệm và độ lệch (sai số) Vị trí Dịng thí nghiệm Thời gian cắt định
mức Độ lệch (sai số) IP (cấp 1) x 1.2 1.80 A 81.0 s 810 ms + 40 ms = 850 ms IP (cấp 1) x 1.5 2.25 A 32.4 s 324 ms + 40 ms = 364 ms IP (cấp 2) x 0.96 2.88 A 17.61 s 176 ms + 40 ms = 216 ms IP (cấp 2) x 1.04 3.12 A 100 ms 10 ms + 40 ms = 50 ms Cài đặt trong Table View/ Detail View
Các điểm thí nghiệm được tính tốn trên đây phải được khai báo trong State Sequencer nhưng giữa các điểm thí nghiệm rơ le cần được reset lại. Điều này được thực hiện bởi trạng thái “Healthy 2..4”. Ngoài ra một trạng thái trước sự cố (“Healthy 1”) và sau sự cố (“No fault”) được định nghĩa. Các trạng thái này đảm bảo rơ le trở lại trạng thái ban đầu trước điểm thí nghiệm đầu tiên và tín hiệu nhị phân được ghi lại sau lệnh cắt của điểm thí nghiệm cuối cùng.
Bảng 5: Định nghĩa trạng thái cho thí nghiệm thời gian tác động.
Trạng thái Dịng thí nghiệm Thời gian giới hạn Điều kiện trigger nhị phân Healthy 1 I = 0.5 x In = 500 mA 5 s None (không sử dụng) I = 1.2 x IP (cấp 1) I = 1.80 A 100 s Trip (trigger bởi lệnh cắt) Healthy 2 I = 0.5 x In = 500 mA 5 s None (không sử dụng) I = 1.5 x IP (cấp 1) I = 2.25 A 100 s Trip (trigger bởi lệnh cắt)
Trang 59 / 187
Healthy 3 I = 0.5 x In = 500 mA 5 s None (không sử dụng) I = 0.96 x IP (cấp 2) I = 2.88 A 100 s Trip (trigger bởi lệnh cắt) Healthy 4 I = 0.5 x In = 500 mA 5 s None (không sử dụng) I = 1.04 x IP (cấp 2) I = 3.12 A 100 s Trip (trigger bởi lệnh cắt)
No fault 0 A 5 s None (không sử dụng)
Lưu ý: Với rơ le q dịng có hướng, điện áp 3 pha phải được đặt về giá trị định mức (ngoài trạng thái cuối).
Khai báo các trạng thái trong giao diện Table View được thể hiện dưới đây:
Lưu ý: Góc giữa các dịng điện phải tn theo loại sự cố. Ví dụ, sự cố pha - pha có góc lệch 180o
giữa mỗi dịng sự cố. Với rơ le q dịng có hướng, các góc cũng phải điều chỉnh theo đặc tính
hướng.
Với điều kiện trigger trong giao diện Detail View, hai cài đặt khác nhau được thực hiện. Với trạng thái “Healthy” và “No Fault” Với các trạng thái còn lại
Trang 60 / 187
Lưu ý: Thời gian chờ đợi (Timeout) của trạng thái sự cố phải dài hơn thời gian cắt của dịng thí nghiệm.
Cài đặt trong giao diện Measurement View (Time Assessments)
Đánh giá thí nghiệm được khai báo trong Measurement View (Time Assessments trong TU 3.00 trở về sau). Trong ví dụ này, thời gian cắt của cả 4 điểm thí nghiệm (test points) được đo và đánh giá.
1. Tên (Name) có thể được đặt cho mỗi lần đo.
2. Ignore before đảm bảo thí nghiệm khơng bị ảnh hưởng bởi tín hiệu nhị phân xảy ra trước
điểm thí nghiệm liên quan.
3. Đây là nơi khai báo các điều kiện cho điểm bắt đầu (Start) và kết thúc (Stop) của phép đo. Các điều kiện này có thể là trạng thái hoặc tín hiệu nhị phân.
Lưu ý: Nếu các trạng thái được sử dụng ở đây, việc đo sẽ ln được kích hoạt vào thời điểm bắt đầu trạng thái.
4. Thời gian cắt định mức cũng như độ lệch (sai số) cần phải nhập vào ở đây. 5. Thời gian cắt thực cũng như sai số so với thời gian cắt định mức được hiển thị sau khi thí nghiệm kết thúc. Nếu sai số nằm trong giới hạn độ lệch, phép đo sẽ được đánh giá là đạt (passed), ngược lại sẽ là khơng đạt (failed).
IV. MODUL THÍ NGHIỆM PULSE RAMPING 1. Ví dụ ứng dụng 1. Ví dụ ứng dụng
Module Pulse Ramping là một module của phần mềm Test Universe, dùng để điều khiển hợp bộ CMC phát giá trị biên độ (dòng, áp, tần số) theo các bước xung tăng hoặc giảm theo thời gian.
Module Pulse Ramping có thể được sử dụng để thí nghiệm giá trị tác động thành
phần quá dòng cấp 2 của rơ le bảo vệ q dịng có hướng hoặc vô hướng với đặc tính thời gian tác động IDMT hoặc DTOC, cũng như thành phần cấp 2 hoặc cao hơn của rơ le bảo vệ tần số, điện áp.
Trong ví dụ này rơ le bảo vệ q dịng có 2 cấp: cấp 1 bảo vệ q dịng có hướng với đặc tính thời gian tác động loại IDMT (phụ thuộc) - Very Inverse (cực dốc), cấp 2 bảo vệ q dịng vơ hướng với đặc tính thời gian tác động loại DTOC (độc lập)
Trang 61 / 187
Sơ đồ bảo vệ quá dịng của một ngăn lộ
Bảng 1: Thơng số chỉnh định rơ le Tên thông số Giá trị thông số Ghi chú
Tần số 50Hz Tỉ số biến điện áp VT (pri/sec) 10500 V/ 110 V Tỉ số biến dòng CT (pri/sec) 200 A/ 1A Thành phần quá dòng cấp 1 (1st element)
IEC Very Inverse Directional Fwd 300A 1.2 45o Đặc tính tác động loại rất dốc Đặc tính hướng Giá trị tác động Pick-up 1.5 x In CT primary
Bội số thời gian Đặc tính góc rơ le Thành phần quá dòng cấp 2 (2nd element) DTOC 600A 100ms Đặc tính tác động
Giá trị khởi động Pick-up 3 x In CT primary
Thời gian tác động 2. Giới thiệu lý thuyết
2.1 Khai báo các bước xung (Pulse Ramps) để thí nghiệm giá trị tác động thành phần cấp 2
Ở ví dụ này ta sẽ sử dụng các giá trị độ lệch thời gian và dòng sau đây để định nghĩa bước xung:
Trang 62 / 187
Bảng 2: Độ lệch của rơ le và thông số kỹ thuật
Tên thông số Tuyệt đối Tương đối
Thời gian trễ (Delay time) ± 10 ms 1%
Dòng tác động (Pick-up current) ±10 mA 3% Giá trị tác động/ trở về
(Drop-off/pick-up value) 95%
Góc sự cố (Angle faults) ±3°
Lưu ý: Giá trị độ lệch phụ thuộc vào loại rơ le, có thể tìm thấy trong tài liệu thơng số kỹ thuật trong hướng dẫn sử dụng rơ le.
Đặc tính thời gian cắt IDMT với độ lệch dòng
Lưu ý: Một số rơ le có hệ số an tồn tăng giá trị cắt (increased pick-up value) cho đặc tính IDMT. Trong ví dụ này rơ le có giá trị 1.1 lần lớn hơn giá trị chỉnh định cấp 1.
Trang 63 / 187
Đặc tính thời gian cắt DTOC với độ lệch dịng
Với module thí nghiệm Pulse Ramping giá trị tác động của thành phần cấp 2 sẽ được thí nghiệm. Bước xung (Pulse Ramp) để thí nghiệm giá trị tác động của thành phần cấp 2
Trang 64 / 187
Lưu ý: Lệnh cắt cần được nối tới một đầu vào BI của CMC. Do không thể thay đổi điều