a. Lá thép rôto; b Phần tử dây quấn; c Bố trí phần tử dây quấn
5.1.1. Cấu trúc điển hình của rơle số
Trong thời gian gần đây, người ta có thể xử lý một khối lượng lớn thông tin trong một thời gian rất ngắn đối với chế độ làm việc của trang thiết bị điện được bảo vệ. Hiện nay, trong hệ thống điện những thông tin này được xử lý bằng máy vi tính. Cũng tương tự như các bảo vệ thực hiện bằng điện cơ, điện tử, bảo vệ bằng kỹ thuật số cũng có những phần chức năng: đo lường, tạo thời gian, phần logic hoạt động theo chương trình định trước để đi điều khiển các máy cắt.
Với khả năng linh động của các rơle dùng kỹ thuật số, ngoài chức năng phát hiện ngắn mạch, còn làm nhiệm vụ đo lường, định vị trí sự cố, lưu trữ các hiện tượng trước và sau thời điểm ngắn mạch, phân tích dữ liệu hệ thống, dễ dàng giao tiếp với các bảo vệ khác, hiển thị thông tin dễ dàng cho người sử dụng.
235
Một rơle kỹ thuật số có thể bao gồm các bộ phận: bộ biến đổi I sang V, bộ lọc, bộ chỉnh lưu chính xác, bộ dịch pha, bộ phát hiện đi qua điểm zero, bộ chọn kênh, mạch lấy mẫu và giữ, bộ biến đổi ADC, bộ vi xử lý, bộ xuất nhập, các tiếp điểm rơle điều khiển…
Hình 5.1 Sơ đồ khối của Rơle số
Hình 5.1 minh họa cấu trúc điển hình phần cứng của một rơle. Điện áp đầu vào hoặc dòng điện đầu vào của rơle được lấy qua các BU và BI từ đối tượng bảo vệ. Các tín hiệu tương tự chỉ chuyển sang tín hiệu số đối với điện áp nên đối với các tín hiệu dịng điện thì trước tiên phải biến đổi nó sang điện áp theo nhiều cách. Ví dụ: cho dịng điện chạy qua một điện trở có giá trị xác định và lấy điện áp trên hai đầu của điện trở đó để biểu diễn dịng điện.
Tín hiệu từ máy biến điện áp và máy biến dòng sau khi đã được biến đổi thành tín hiệu áp tương ứng được cho qua bộ lọc để tránh lỗi giả. Sau khi qua bộ lọc, các tín hiệu này sẽ cho qua hay khơng cho qua bộ chỉnh lưu chính xác và đầu ra sẽ được đưa vào bộ chọn kênh. Bộ vi xử lý trung tâm sẽ gửi lệnh đến bộ chọn kênh để mở ra kênh mong muốn. Đầu ra bộ chọn kênh sẽ đưa vào bộ biến đổi A/D, để biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số và đưa vào bộ vi xử lý. Nguyên lý biến đổi tín hiệu phải qua mạng lấy mẫu và giữ cho tín hiệu điện áp tức thời khơng thay đổi trong chu kỳ biến đổi.
Đầu ra của bộ biến đổi AD là tín hiệu số tương ứng với tín hiệu tương tự đầu vào và đưa vào bộ vi xử lý. Tác động liên thông của bộ vi xử lý trung tâm với bộ nhớ (chương trình phần mềm) cho phép đo trị số đặt, xác định đặc tuyến
236
khởi động của bảo vệ theo chương trình định trước, xác định thời gian làm việc, logic tác động, tự động thay đổi sự quan hệ trong phần logic phụ thuộc vào các tín hiệu từ các đối tượng được bảo vệ, và sau cùng cho quyết định đi điều khiển máy cắt, thông qua các bộ xuất nhập, DAC, tiếp điểm rơle…