CƠ QUAN HỢP TÁC QUỐC TẾ NHẬT BẢN TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC VIỆT NAM DỰ ÁN ĐÀO TẠO GIÁO VIÊN/HƯỚNG DẪN VIÊN NGÀNH ĐIỆN TÀI LIỆU GIẢNG DẠY CHUY£N Đề Hệ THốNG RƠLE BảO Vệ (NÂNG CAO) (Mó s: JE-TRF-RY-02/02) Ngành: Trạm biếp áp Phiên 2.0 Hà Nội, tháng năm 2006 Hệ thống rơ le bảo vệ (Phần Nâng cao) PHẦN 1: THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ Nhóm Trạm biến áp Dự án JICA-EVN Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 NỘI DUNG: PHẦN I: THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ Chương SƠ ĐỒ VÉC TƠ VÀ PHÂN TÍCH SỰ CỐ 1-1 Sơ đồ véc tơ điện áp dòng điện cố 1-1-1 Sơ đồ véc tơ cố chạm đất (1) Hệ thống có trung tính nối đất trực tiếp (2) Hệ thống có trung tính cách ly so với đất: 1-1-2 Sơ đồ véc tơ cố ngắn mạch pha 1-1-3 Sơ đồ véc tơ cố ngắn mạch pha chạm đất 10 1-1-4 Sơ đồ véc tơ ngắn mạch pha 11 Chương 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 12 2-1 Mục đích việc thí nghiệm 12 2-2 Loại thí nghiệm 13 2-2-1 Thí nghiệm kiểm tra đặc tuyến 15 2-2-2 Thí nghiệm kiểm tra hoạt động 16 2-3 Quản lý chiều hướng liệu thí nghiệm 17 2-3-1 Quản lý thơng số thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến 17 2-3-2 Quản lý thơng số thí nghiệm hoạt động 18 2-3-3 Quản lý chiều hướng liệu thí nghiệm 18 Chương 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG 19 3-1 Khái niệm phạm vi sai số 21 3-2 Độ xác thiết bị đo lường hiệu chỉnh thiết bị đo lường 20 3-3 Nguồn cung cấp cho thí nghiệm 20 Chương 4: NGUYÊN LÝ CỦA CÁC LOẠI RƠ LE BẢO VỆ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 21 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 4-1 RƠ LE BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN 21 4-1-1 Nguyên tắc chung (đặc điểm chính) 21 4-1-2 Mạch thí nghiệm 25 (1) Mạch thí nghiệm kiểm tra đường đặc tính 25 (2) Mạch thí nghiệm kiểm tra hoạt động rơ le 26 4-1-3 Phương pháp thí nghiệm 27 (1) Đo lường dòng điện tác động nhỏ 27 (2) Đo lường thời gian tác động 28 4-2 RƠ LE BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ CHẠM ĐẤT CÓ HƯỚNG 31 4-2-1 Nguyên tắc chung (Đặc điểm chính) 31 4-2-2 Mạch thí nghiệm 33 (1) Mạch thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến 33 (2) Mạch thí nghiệm kiểm tra hoạt động rơ le 34 4-2-3 Phương pháp thí nghiệm 35 (1) Đo lường dòng điện tác động nhỏ 35 (2) Đo lường đặc tuyến góc pha 36 (3) Đo lường điện áp tác động nhỏ 37 (4) Đo lường thời gian tác động 38 4-3 RƠ LE BẢO VỆ SO LỆCH DÒNG ĐIỆN PHẦN TRĂM 4-3-1 Nguyên tắc chung 40 40 (1) Nguyên lý rơ le bảo vệ so lệch 40 (2) So sánh với hệ thống so lệch dòng điện 41 (3) Nguyên lý rơ le bảo vệ so lệch phần trăm 42 4-3-2 Mạch thí nghiệm 44 (1) Mạch thí nghiệm kiểm tra đặc tuyến (Bơm vào đầu cực) 44 (2) Mạch thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến (So lệch) 45 (3) Mạch thí nghiệm kiểm tra hoạt động rơ le 46 4-3-3 Phương pháp thí nghiệm 47 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 (1) Đo dòng điện tác động nhỏ 47 (2) Thí nghiệm kiểm tra đặc tính phần trăm 48 (3) Đo thời gian tác động 49 4-4 RƠ LE BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH 51 4-4-1 Nguyên tắc chung 51 (1) Quan hệ Tổng trở từ điểm đặt rơ le tới điểm cố với Điện áp cố Dòng điện cố 51 (2) Phối hợp thời gian loại trừ cố 52 (3) Giới thiệu tổng quan chủng loại rơ le khoảng cách 53 4-4-2 Mạch thí nghiệm 55 (1) Mạch thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến 55 (2) Mạch thí nghiệm kiểm tra hoạt động rơ le 56 4-2-3 Phương pháp thí nghiệm 57 (1) Rơ le Mho 57 (2) Rơ le khoảng cách 59 (3) Rơ le có đặc tuyến tổng trở hình Đa giác (Polygon) 62 (4) Đo thời gian tác động 63 PHẦN 2: CÔNG NGHỆ VỀ RƠ LE KỸ THUẬT SỐ Chương 1: CƠ SỞ CÔNG NGHỆ RƠ LE KỸ THUẬT SỐ 66 1.1 Số nhị phân (Hệ đếm có số nhị phân) Số mười sáu (Hệ đếm số 16) 66 1.1.1 Số nhị phân (Binary Number), bit, byte, word (từ) 67 1.1.2 Số mười sáu (Hexadecimal Number) 68 1.1.3 Phép toán số học số nhị phân 70 (1) Mã nhị phân 71 (2) Cộng trừ số nhị phân 73 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 (3) Phép nhân phép chia số nhị phân 74 (4) Số nhị phân Phân số thập phân 75 1.2 Lấy mẫu 77 1.2.1 Giá trị số lấy mẫu 77 1.2.2 Nguyên lý lấy mẫu 78 Chương 2: KIẾN THỨC CƠ SỞ VỀ PHẦN CỨNG CỦA CÔNG NGHỆ SỐ 80 2.1 Bộ xử lý trung tâm (CPU) 80 2.2 81 Bộ nhớ (Memory) 2.2.1 RAM Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên /Bộ nhớ Đọc-ghi 81 (1) DRAM (Dynamic system: Hệ thống động) RAM ĐỘNG 82 (2) SRAM (Static system) Hệ thống tĩnh 83 2.2.2 ROM (Read Only Memory) Bộ nhớ đọc 84 (1) Masked ROM 85 (2) PROM Bộ nhớ đọc chương trình hố 85 (3) EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) Bộ nhớ ROM xố lập trình 86 (4) EEPROM 87 2.3 Đầu vào Đầu (I/O: Input and Output) 89 2.4 Hoạt động vi xử lý (H/W) 89 2.4.1 Sự hoạt động lệnh với từ (Lệnh thực Word = 16 bits) CPU 89 (1) Thao tác xác lập lại (giải trừ lại) (Reset Operation) 94 (2) Thao tác dừng (Stop operation) 95 2.4.2 Lệnh từ phương thức định địa 95 2.4.2-1 Các lệnh từ 95 2.4.2-2 Phương thức định địa 97 (1) Định địa ghi trực tiếp (Register Direct Addressing) 97 (2) Định địa gián tiếp thông qua ghi mục (Index Register 98 Indirect Addressing) Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 (3) Định địa liệu trực tiếp (Immediate Data Addressing) 98 (4) Định địa trực tiếp (Direct Addressing) 99 2.4.3 Chức ngắt Xử lý nhiệm vụ 100 (1) Chức ngắt (Interruption Function) 100 (2) Xử lý nhiệm vụ (Task processing) 101 2.4.4 Chức DMA (Direct Memory Access) 102 Chương 3: THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA RƠ LE SỐ 105 3.1 Cấu tạo rơle số 105 3.1.1 Bộ lọc (Bộ lọc tương tự) 108 3.1.2 Mạch lấy mẫu/giữ mẫu 109 3.1.3 Bộ dồn kênh (Bộ đổi nối) (MPX: Multiplexer) 110 3.1.4 Bộ chuyển đổi tương tự-số (A/D) 111 3.2 Lấy mẫu, Lượng tử hoá mã hoá 113 3.2.1 Q trình lấy mẫu 113 3.2.2 Lượng tử hố 116 3.2.3 Mã hố 117 3.3 Q trình xử lý tính toán 117 3.4 Sai số rơle số 118 3.4.1 Aliasing error (Sai số vượt dải đo) 118 3.4.2 Sai số lượng tử 118 3.4.3 Sai số phần tín hiệu tương tự 118 Chương 4: THUẬT TỐN TÍNH TOÁN CỦA RƠ LE SỐ 120 4.1 Bộ lọc số 120 4.2 Tính tốn dịch chuyển góc pha 122 4.3 Tính tốn biên độ 123 4.3.1 Phương pháp diện tích 124 4.3.2 Phương pháp cộng hai giá trị 125 4.3.3 Phương pháp bình phương biên độ 128 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 4.3.4 Phương pháp tính tốn hai mẫu liên tiếp 129 4.3.5 Phương pháp tính tốn ba mẫu liên tiếp 130 4.4 Tính tốn so sánh pha 130 4.4.1 Phương pháp tính tốn hai mẫu vng góc 131 4.4.2 Phương pháp tính tốn hai mẫu liên tiếp 132 4.4.3 Phương pháp tính tốn ba mẫu liên tiếp 133 4.5 Thuật tốn tính tốn rơle so lệch dòng điện 133 4.6 Thuật tốn tính tốn rơle khoảng cách (bằng phương pháp tính tốn so sánh pha) 134 4.6.1 Đường đặc tính Offset mho 134 4.6.2 Đường đặc tính Mho 136 4.6.3 Đường đặc tính điện kháng 137 4.7 Thuật tốn tính tốn rơle khoảng cách ( Phương pháp tính tốn biên độ) 138 4.7.1 Đường đặc tính Offset mho 138 4.7.2 Đường đặc tính Mho 139 4.7.3 Đường đặc tính điện kháng 141 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 Chương 1: SƠ ĐỒ VÉC TƠ VÀ PHÂN TÍCH SỰ CỐ 1-1 Sơ đồ véc tơ điện áp dòng điện cố 1-1-1 Sơ đồ véc tơ cố chạm đất (1) Hệ thống có trung tính nối đất trực tiếp Trong sơ đồ véc tơ biểu diễn cố ngắn mạch chạm đất pha (Điện trở điểm cố 0Ω) ~ Ea ~ Ec Điểm đặt rơ le Điểm cố ~ Eb Hình 1-2-1: Ea, Eb, Ec: Sức điện động pha Va, Vb, Vc: điện áp pha so với đất Ea Va Ec=Vc Ea Ia θ Va=0 Ec=Vc Eb=Vb Điểm đặt rơ le Ia θ Eb=Vb Điểm cố Hình 1-2-2: Va = điện đất pha cố trở nên điểm cố r v I a phụ thuộc vào Ea điện kháng mạch điện, dòng điện chạy mạch bị trễ pha góc đường dây (θ) sơ đồ véc tơ cảm kháng đường dây Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 (2) Hệ thống có trung tính cách ly so với đất A B C ZCT EVT R I0 V0 Điểm cố Rơ le Io Ea −Io Vo Vc Ec Eb Vb Hình 1-2-3: Trong hệ thống điện mô tả hệ thống điện có trung tính cách ly so với đất, ta dùng máy biến áp nối đất để tạo điểm trung tính nối đất dùng cho bảo vệ r Véc tơ Vo trình bày tương tự với trường hợp nối đất trung tính qua điện trở Dòng điện chạy tới điểm cố dòng điện chạy điện trở giới hạn (R) dung kháng đường dây khác Tức là, theo định lý Thevenin, dòng điện chạy tới điểm cố từ dung kháng Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 vm－3 vm vm T vm－3 | V sin ωt | | V cos ωt | V (a) | vm | = | V sin ωt | | vm－3 | = | －V cos ωt | = | V cos ωt | 0o 90o 180o 270o 2V (b) | vm | + | vm－3 | V 0o 90o 180o 270o 2V (c) | vm |－| vm－3 | V 0o 90o 180o 270o (1 + K2) V (1 + K) V 2V (d) Vm = | vm | + | vm－3 | + K | | vm |－| vm－3 | | 0o 90o 180o 270o Hình 4-3-3: Phương pháp cộng hai giá trị 127 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 Vm－1 Vm－2 (1 + K2) V Vm (1 + K) V 2V 30 vm－4 vm－3 30 vm－2 vm－5 vm－1 vm T Vm Vm－1 Vm－2 Hình 4-3-4: Loại bỏ ảnh hưởng độ gợn sóng Phương pháp cộng hai giá trị có đặc điểm sau: (1) Thời gian tính tốn ngắn (2) Sai số ảnh hưởng pha lấy mẫu nhỏ (3) Hiệu lọc cao (4) Cần tương đối nhiều điểm lấy mẫu để thu kết tính tốn xác 4.3.3 Phương pháp bình phương biên độ Phương pháp bình phương biên độ cách để tính tốn bình phương biên độ chủ yếu việc sử dụng phép nhân ． Như Hình 4-3-5, vector đầu vào V biểu diễn sau toạ độ cực ． ． ． V = | V | cos θ－j | V | sin θ = vm－j vm－3 128 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) (4-3-5) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 Do vậy, biểu thức nguyên lý phương pháp bình phương biên độ sau với hai thông số vm vm－3 lệch góc 900 ． | V |2 = vm2 + vm－32 (4-3-6) Vì giá trị bình phương biên độ thường sử dụng để phán hoạt động (đánh giá tính tốn) rơle, khơng cần thiết phải tính tốn thân biên độ vm－3 V cos θ vm θ vm T V sin θ ． V vm－3 Hình 4-3-5: Phương pháp bình phương độ lớn Phương pháp bình phương biên độ có đặc điểm sau: (1) Về mặt lý thuyết sai số tính tốn khơng xảy (2) Kết thu từ thông số mà chữ số nhỏ yêu cầu cho phép tính biên độ Với lý này, thời gian tính tốn (tác động) rơle bảo vệ trở nên ngắn chút so với phương pháp diện tích phương pháp cộng hai giá trị (3) Vì phép nhân phương pháp sử lý chính, nên bất lợi chút cho việc tính tốn thời gian Hơn nữa, kết đưa dạng luỹ thừa “second power”, việc áp dụng bị hạn chế mặt đặc tính bảo vệ (4) Hiệu lọc mà thu nhờ phương pháp diện tích phương pháp cộng hai giá trị khơng thể có 4.3.4 Phương pháp tính tốn hai mẫu liên tiếp Biểu thức ngun lý phương pháp tính tốn hai mẫu liên tiếp sau với hai thông số liên tiếp vm vm－1 ． | V |2 = (vm2 + vm－12－2 vm vm－1 cos ωT) / sin2 ωT 129 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) (4-3-7) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 vm－1 vm T Hình 4-3-6: Phương pháp tính tốn hai mẫu liên tiếp 4.3.5 Phương pháp tính tốn ba mẫu liên tiếp Biểu thức nguyên lý phương pháp tính tốn mẫu liên tiếp sau với thông số liên tiếp vm, vm－1 vm－2 ． k | V |2 = vm2－K vm－12 + vm－22 (4-3-8) Trong đó: k = 0.5, K = trường hợp khoảng thời gian lấy mẫu 300 vm－2 vm－1 vm T Hình 4-3-7: Phương pháp tính tốn ba mẫu liên tiếp 4.4 Tính tốn so sánh pha Điều thiếu rơle số phải biết mối quan hệ pha hai đầu vào Trong trường hợp này, để tính tốn hàm số lượng giác sinθ cosθ dễ dàng tính góc pha θ nói chung Có ngun lý tính tốn sau (1) Phương pháp tính tốn hai mẫu vng góc (2) Phương pháp tính tốn hai mẫu liên tiếp (3) Phương pháp tính tốn ba mẫu liên tiếp 130 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 4.4.1 Phương pháp tính tốn hai mẫu vng góc ． ． Như biểu diễn Hình 4-4-1, góc lệch pha véc tơ V I giả định góc θ Thơng số thời vm im biểu diễn sau ． ⎡π ⎤ vm = | V | sin ⎢ m⎥ ⎣6 ⎦ 4-4-1 ． ⎡π ⎤ im = | I | sin ⎢ m − θ ⎥ ⎣6 ⎦ Dữ liệu trước khoảng thời gian = khoảng thời gian lấy mẫu (tức 90o) biểu diễn sau ． π⎤ ⎡π vm－3 = | V | sin ⎢ m − ⎥ 2⎦ ⎣6 4-4-2 ． ⎡π π⎤ im－3 = | I | sin ⎢ m − θ − ⎥ ⎣6 2⎦ vm－3 ． V θ T θ vm im－3 ． I im T Hình 4-4-1: Phương pháp tính tốn hai mẫu vng góc Từ biểu thức (4-4-1) (4-4-2) ta nhận biểu thức sau 131 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 vm im + vm－3 im－3 = ． ． ⎧ ⎡π ⎤ π ⎤ ⎡π π ⎤⎫ ⎡π ⎤ ⎡π = | V || I | ⎨sin ⎢ m⎥ sin ⎢ m − θ ⎥ + sin ⎢ m − ⎥ sin ⎢ m − θ − ⎥ ⎬ 2⎦ ⎣6 ⎦⎭ ⎦ ⎣6 ⎩ ⎣6 ⎦ ⎣6 ． ． ⎧ ⎡π ⎤ ⎡π ⎤ ⎡π ⎤ ⎡π ⎤⎫ = | V || I | ⎨sin ⎢ m ⎥ sin ⎢ m − θ ⎥ + cos ⎢ m⎥ cos ⎢ m − θ ⎥ ⎬ 6 6 ⎣ ⎩ ． ． = | V || I | cos θ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎭ (4-4-3) [Ở sử dụng biểu thức: cos (A－B) = cos A cos B + sin A sin B] Tương tự, từ biểu thức (4-4-1) (4-4-2) nhận biểu thức sau vm－3 im－vm im－3 ． ． ⎧ ⎡π π ⎤ ⎡π π ⎤⎫ ⎤ ⎡π ⎤ ⎡π = | V || I | ⎨sin ⎢ m − ⎥ sin ⎢ m − θ ⎥ − sin ⎢ m⎥ sin ⎢ m − θ − ⎥ ⎬ 2⎦ ⎣6 ⎦⎭ ⎦ ⎣6 ⎦ ⎣6 ⎩ ⎣6 ． ． ⎧ ⎡π ⎤ ⎡π ⎤ ⎡π ⎤ ⎡π ⎤⎫ = －| V || I | ⎨cos ⎢ m⎥ sin ⎢ m − θ ⎥ − sin ⎢ m⎥ cos ⎢ m − θ ⎥ ⎬ 6 6 ⎩ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎭ ． ． ⎧ ⎡π ⎤ ⎡π ⎤ ⎡π ⎤ ⎡π ⎤⎫ = | V || I | ⎨sin ⎢ m⎥ cos ⎢ m − θ ⎥ − cos ⎢ m⎥ sin ⎢ m − θ ⎥ ⎬ ⎣6 ⎦ ⎣6 ⎦ ⎣6 ⎦⎭ ⎩ ⎣6 ⎦ ． ． = | V || I | sin θ (4-4-4) [Ở sử dụng biểu thức: sin (A－B) = sin A cos B - cos A sin B] ． ． Mặc dù cần thiết chia biểu thức (4-4-3) (4-4-4) cho | V | | I | để tính toán giá trị cos θ sin θ, biểu thức sử dụng thường cho hoạt động (tính tốn) rơle bảo vệ 4.4.2 Phương pháp tính tốn hai mẫu liên tiếp Biểu thức gốc phương pháp tính tốn hai mẫu liên tiếp trình bày với hai nhóm thơng số liên tiếp (vm, im) (vm－1, im－1) ． ． | V || I | cos θ = {vmim + vm－1im－1－(vmim－1 + vm－1im)cos ωT} /sin2 ωT (4-4-5) ． ． (4-4-6) | V || I | sin θ = (vm－1 im－vm im－1) /sin ωT 132 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 4.4.3 Phương pháp tính tốn ba mẫu liên tiếp Biểu thức nguyên lý phương pháp tính tốn ba mẫu liên tiếp trình bày nhóm thơng số liên tiếp (vm, im); (vm－1, im－1) (vm－2, im－2) ． ． (4-4-7) k | V || I | cos θ = vm im－K vm－1 im－1 + vm－2 im－2 Trong đó: k = 0.5, K = trường hợp khoảng thời gian lấy mẫu 30o 4.5 Thuật tốn tính tốn rơle so lệch dòng điện Bảo vệ so lệch đường dây truyền tải hệ thống bảo vệ chủ đạo đặc biệt hệ thống điện nhiều đường dây (nhiều nhánh, đa cực) biểu diễn Hình 4-5-1, việc ứng dụng bảo vệ năm gần tăng lên ． IA ． IB ~ ~ ． ． ． ． Id = IA + IB + IC ． IC ~ Hình 4-5-1: Bảo vệ so lệch cho hệ thống điện ba nhánh (ba cực) Sơ đồ khối bảo vệ so lệch trình bày Hình 4-5-2 Thơng số dòng điện trạm truyền qua lại thông qua hệ thống thông tin chẳng hạn hệ thống truyền sóng viba (tức sóng radio hay sóng cực ngắn) Trong trường hợp này, phương trình tuyến tính (bậc nhất): ． ． ． ． | Id |－K1 (| IA | + | IB | + | IC |)－K0 > (4-5-1) áp dụng cho việc đánh giá, phương pháp diện tích phương pháp cộng hai giá trị thích hợp cho phương trình tính tốn Trong trường hợp phương trình bậc hai: ． ． ． ． | Id |2－K1 (| IA |2 + | IB |2 + | IC |2)－K0 > (4-5-2) ． ． ． áp dụng, phương pháp bình phương biên độ thích hợp (Id = IA + IB ． + IC, K0 K1: số) 133 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) Giá trị tức thời Trạm A JE-TRF-RY-02 Tính toán giá trị tuyệt đối ． | IA | iAm, iAm－1, iAm－2, ． | IA |2 Đánh giá phương trình tuyến tính ． ． ． ． | Id |－K1 (| IA | + | IB | + | IC |)－K0 > ． | IB | Giá trị tức thời Trạm B iBm, iBm－1, iBm－2, ． | IB |2 ． | IC | Giá trị tức thời Trạm C iCm, iCm－1, iCm－2, Đánh giá phương trình bậc hai ． ． ． ． | Id |2－K1 (| IA |2 + | IB |2 + | IC |2)－K0 > ． | IC |2 Giá trị tức thời dòng cố Id idm = iAm + iBm + iCm K0, K1: số ． | Id | idm－1 = iAm－1 + iBm－1 + iCm－1 ． | Id |2 idm－2 = iAm－2 + iBm－2 + iCm－2 Hình 4-5-2: Sơ đồ khối bảo vệ so lệch 4.6 Thuật tốn tính tốn rơle khoảng cách (bằng phương pháp tính tốn so sánh pha) 4.6.1 Đường đặc tính Offset mho Đường đặc tính Offset mho góc nhạy cực đại 60o trình bày Hình 4-6-1 X ．． Z1I ． ．． ． a = Z1I－V ． ． ．． b = V－Z2I θ ． V ．． Z2I φ O ． I 60o R Hình 4-6-1: Đường đặc tính Offset mho 134 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 ． ． Cả Z1 Z2 có góc pha 60o, chúng xác định giá trị cài đặt | ． ． Z1 | | Z2 | ． Trong trường hợp véc tơ điện áp V nằm bên vòng tròn, rơle tác động ． Còn trường hợp V nằm bên ngồi vòng tròn, rơle khơng tác động Để đánh giá, hai vector sau xem xét: ． ．． ． a = Z1I－V ． ． ．． b = V－Z2I (4-6-1) Việc đánh giá thực vào góc lệch pha véc tơ θ < 90o → cos θ > → tác động θ > 90o → cos θ < → khơng tác động Trị số cosθ tính tốn đề cập Phần 4.4.1 (biểu thức (4-4-3)) Biểu thức đánh giá đưa biểu thức sau đây: ．． | a || b | cos θ = am bm + am－3 bm－3 > (4-6-2) Ở am bm biểu thức biểu diễn vm im+2 việc áp dụng Phương pháp tính tốn dịch chuyển góc pha (vượt trước 60o ) đề cập Phần 4.2 am = Z1 im+2－vm (4-6-3) bm = vm－Z2 im+2 Do từ biểu thức (4-6-2) (4-6-3) ta có: (Z1 im+2－vm) (vm－Z2 im+2) + (Z1 im－1－vm－3) (vm－3－Z2 im－1)－K0 > Z1 (vm im+2 + vm－3 im－1) + Z2 (vm im+2 + vm－3 im－1) －Z1Z2 (im+22 + im－12)－(vm2 + vm－32)－K0 > (Z1 + Z2) (vm im+2 + vm－3 im－1)－Z1Z2 (im+22 + im－12)－(vm2 + vm－32)－K0 > K0 số để hạn chế làm việc khơng ổn định dòng điện điện áp vô nhỏ, tương ứng với hạn chế lò so rơle điện Để biểu diễn liệu qua, m thay (m−3) Và vm−6 = −vm sử 135 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 dụng (Z1 + Z2)(vm－3 im－1 + vm－6 im－4)－Z1Z2(im－12 + im－42)－(vm－32 + vm－62)－K0 > (Z1 + Z2)(vm－3 im－1－vm im－4)－Z1Z2(im－12 + im－42)－(vm－32 + vm2)－K0 > VI cos (φ－60o) I2 V2 (4-6-4) Biểu thức (4-6-4) thuật toán tính tốn rơle khoảng cách có đường đặc tính offset mho 4.6.2 Đường đặc tính Mho Đường đặc tính Mho góc nhạy cực đại 60o biểu diễn Hình 4-6-2 Thuật tốn tính tốn Đường đặc tính mho dễ dàng thu cách thay đổi Z2 trường hợp Đường đặc tính offset mho đề cập Đó ． ．． ． a = Z1I－V ． ． b=V (4-6-5) Z1 (vm－3 im－1－vm im－4)－(vm－32 + vm2)－K0 > (4-6-6) X ．． Z1I ． ．． ． a = Z1I－V θ 60o φ O ． V ． I R Hình 4-6-2: Thành phần Mho Đặc tính Mho phải đánh giá điểm cố nằm phía trước nằm phía sau, chí trường hợp xảy cố gần phía đầu đường dây (hay cái) điện áp đầu vào Do gọi “hiệu ứng 136 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 nhớ” đóng vai trò quan trọng Có vài cách để đạt hiệu ứng nhớ, sử dụng liệu N chu kỳ trước đơn giản Khi thời gian nhớ đặt chu kỳ (24 liệu lấy mẫu với việc lấy mẫu góc điện 30o), biểu thức sử dụng thay cho biểu thức (4-6-6) Z1 (vm－27 im－1－vm－24 im－4)－(vm－27 vm－3 + vm－24 vm)－K0 > (4-6-7) 4.6.3 Đường đặc tính điện kháng Đường đặc tính điện kháng biểu diễn hình 4-6-3 ． ． ． a = V－jXI X θ ． jXI φ ． V ． I O R Hình 4-6-3: Đường đặc tính điện kháng Trong trường hợp véc tơ sau xem xét X giá trị cài đặt ． ． ． a = V－jXI (4-6-8) ． ． b=I Việc đánh giá tiến hành dựa góc lệch pha chúng θ < 0o → sin θ < → Tác động θ > 0o → sin θ > → Khơng tác động Trị số sinθ tính tốn đề cập Mục 4.4.1 (Biểu thức (4-4-4)) Biểu thức đánh giá đưa biểu thức sau ．． | a || b | sin θ = am－3 bm－am bm－3 < (4-6-9) Ở am bm biểu thức biểu diễn vm, im im+3 việc áp dụng phương pháp tính tốn dịch chuyển pha (vượt trước 90o) đề cập Phần 4.2 137 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 am = vm－X im+3 (4-6-10) bm = im Do vậy, từ biểu thức (4-6-9) (4-6-10), ta có (vm－3－X im) im－(vm－X im+3) im－3 + K0 < X (im2－im－3 im+3)－(vm－3 im－vm im－3)－K0 > K0 số hạn chế, sử dụng để biểu diễn liệu trước im+3 =－im－3 X (im2 + im－32)－(vm－3 im－vm im－3)－K0 > I2 (4-6-11) VI sin φ Biểu thức (4-6-11) thuật tốn tính tốn rơle khoảng cách có đường đặc tính điện kháng 4.7 Thuật tốn tính tốn rơle khoảng cách ( Phương pháp tính tốn biên độ) 4.7.1 Đường đặc tính Offset mho Đặc tính Offset mho góc nhạy lớn 60o hình 4-7-1 X ． ． ．． b = V－ZCI ． ．． a = ZRI ．． ZCI ． V 60o O ． I R Hình 4-7-1: Offset mho element ． ． Cả hai véc tơ ZR ZC có góc pha 600 chúng xác định giá ． ． trị cài đặt | ZR | | ZC | Đường đặc tính Offset mho biểu diễn đường 138 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 ．． ．． tròn mà tâm trùng với đầu mũi tên vector ZCI bán kính | ZRI | trình bày Hình 4-7-1 Do vậy, biểu thức đánh giá đưa biểu thức sau K0 số hạn chế ．． ． ．． | ZRI |－| V－ZCI |－K0 > (4-7-1) Trong trường hợp này, hai véc tơ sau xem xét ． ．． a = Z RI ． ． ．． b = V－ZCI (4-7-2) Ở đây, am bm biểu thức biểu diễn vm im+2 nhờ việc áp dụng phương pháp tính tốn dịch chuyển pha (vượt trước 60o) đề cập Phần 4.2 am = ZR im+2 (4-7-3) bm = vm－ZC im+2 ． ． Để tính toán giá trị | a | | b |, phương pháp cộng hai giá trị áp dụng đề cập Mục 4.3.2 (các biểu thức (4-3-3) (4-3-4)) 4.7.2 Đường đặc tính Mho Đường đặc tính Mho góc nhạy cực đại 60o Hình 4-7-2 X ． ．． V－ZCI ．． ZCI ． V 60o ． I O R Hình 4-7-2: Thành phần Mho Chúng ta dễ dàng nhận Biểu thức đánh giá đường đặc tính mho 139 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 ． ． việc thay véc tơ ZR véc tơ ZC trường hợp đường đặc tính offset mho đề cập Đó là: ．． ． ．． | ZCI |－| V－ZCI |－K0 > (4-7-4) Ngoài ra, biểu thức đánh giá đường đặc tính mho mà có đưa “hiệu nhớ” vào tính tốn biểu diễn sau ． ．． ． ．． ． (4-7-5) | ZCI + KVM |－| V－ZCI + KVM |－K0 > ． VM vector điện áp nhớ K số Như đề cập Mục 4.6.2, ví dụ điện áp hai chu kỳ trước sử dụng làm điện áp nhớ ． VM Hiệu nhớ giải thích Hình 4-7-3 X X ．． ZCI ．． ZCI ． VM O ． I O ． VM R (a) Sự cố bên ． I R (b) Sự cố bên ngồi Hình 4-7-3: Hiệu nhớ thời điểm cố gần đầu cực (đầu đường dây) ．． ． Trong trường hợp cố xảy bên trong, điện áp nhớ VM hướng với ZCI Vì thành phần biểu thức (4-7-5) trở nên lớn thành phần thứ hai, nên đặc tính mho tác động ． Trong trường hợp cố xảy bên ngoài, điện áp nhớ VM ngược hướng với ．． ZCI Vì thành phần biểu thức (4-7-5) trở nên nhỏ thành phần thứ hai, nên đặc tính mho khơng tác động Đối với hoạt động đường đặc tính mho rơle, Phương pháp tính tốn dịch chuyển góc pha Phương pháp tính tốn biên độ áp dụng vào Biểu thức 140 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 (4-7-5) đường đặc tính offset mho đề cập 4.7.3 Đường đặc tính điện kháng Đường đặc tính điện kháng biểu điễn Hình 4-7-4 Biểu thức đánh giá đưa biểu thức K0 số hạn chế ． ． ． | V－j2XI |－| V |－K0 > (4-7-6) Đối với hoạt động đường đặc tính điện kháng rơle, Phương pháp tính tốn dịch chuyển góc pha Phương pháp tính toán biên độ áp dụng vào Biểu thức (4-7-6) X ． ． V－j2XI ． j2XI ． jXI ． V O ． I R Hình 4-7-4: Thành phần điện kháng 141 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) ...Hệ thống rơ le bảo vệ (Phần Nâng cao) PHẦN 1: THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ Nhóm Trạm biến áp Dự án JICA-EVN Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 NỘI DUNG: PHẦN I: THÍ... 21 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 4-1 RƠ LE BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN 21 4-1-1 Nguyên tắc chung (đặc điểm chính) 21 4-1-2... 47 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao) JE-TRF-RY-02 (1) Đo dòng điện tác động nhỏ 47 (2) Thí nghiệm kiểm tra đặc tính phần trăm 48