Bảo vệ quá dòng theo đặc tính thời gian phụ thuộc trong rơ le số

Tóm tắt:
Nguyên tắc chung nhất của bảo vệ quá dòng từ rơ le điện cơ đến rơ le số là đo lường dòng sự cố và phát tín hiệu máy cắt và báo tín hiệu khi giá trị dòng điện này vượt qua ngưỡng cho phép trong thời gian xác định.

Chức năng của loại bảo vệ này là chống các ngắn mạch pha và các sự cố chạm đất phụ thuộc vào vị trí đặt biến dòng. Nếu phân loại theo dạng đặc tính tác động thì chia ra làm ba loại: đặc tính thời gian độc lập, đặc tính thời gian phụ thuộc và các loại trung gian. Bài báo này chỉ ra một phương pháp bảo vệ dựa trên đặc tính thời gian phụ thuộc.

Độ dốc tiêu chuẩn Độ dốc rất dốc

1. Bảo vệ quá dòng đặc tính thời gian phụ thuộc và các đường đặc tính
Dòng điện ở từng pha được so sánh với giá trị đã đặt trước (thường là như nhau cho cả 3 pha). Khi dòng điện thực tế vượt giá trị đặt, bộ vi xử lý dựa vào trị số dòng điện và đường đặc tính đã lựa chọn để tính toán thời gian cắt thích hợp, và sau khoảng thời gian tính toán này lệnh cắt sẽ được đưa ra.
Theo tiêu chuẩn IEC 60255-3, thông thường rơ le kỹ thuật số có 3 đường đặc tính bảo vệ hay gặp nhất:

– Đường cong dốc bình thường IEC-A (Normal inverse):  

Độ dốc cực dốc

Hình 1. Đồ thị minh họa các đường đặc tính theo tiêu chuẩn IEC 60255-3

(1)

– Đường cong rất dốc IEC-B (Very inverse):

(2)

– Đường cong cực kỳ dốc IEC-C (Extremely inverse):

(3)

 Trong đó: t – thời gian tác động của rơ le

Tp – thời gian đặt
I – dòng điện sự cố 
Ip – trị số dòng điện đặt

2. Lưu đồ thuật toán bảo vệ quá dòng đặc tính thời gian phụ thuộc và nguyên lý hoạt động của rơ le

 

a. Lưu đồ thuật toán 
b. Nguyên lý hoạt động của rơ le:
Dòng điện qua các biến dòng đưa tới các đầu vào của rơ le. Qua các cảm biến đo lường, rồi được khuếch đại lên. Tín hiệu này sẽ được chuyển đổi từ tương tự sang số bằng bộ biến đổi tương tự – số (ADC). Sau đó, tín hiệu được đưa tới bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý thực hiện những nhiệm vụ sau:
– Lọc và chuẩn hóa các số liệu đo lường.
– Kiểm soát các giá trị giới hạn và thủ tục thời gian, so sánh dòng thực tế và dòng đặt.
– Nếu dòng thực tế lớn hơn dòng đặt, rơ le sẽ tính toán thời gian tác động theo đường đặc tính đã lựa chọn.
– Quyết định đưa ra lệnh cắt (tín hiệu TRIP) tới máy cắt.
– Gửi kết quả lên module HMI, hiển thị sự cố (thông thường sử dụng LED).
– Lưu giữ các số liệu trong thời gian sự cố để phục vụ cho tính toán và phân tích.
Các đầu vào/ra nhị phân của bộ vi xử lý được liên kết với các thiết bị khác như tiếp điểm máy cắt, báo tín hiệu điều khiển lên màn hình,… Thời gian rơ le cắt thực tế sẽ trễ hơn so với tính toán theo phương trình một lượng cho phép (khoảng ±40ms÷±100ms).
3. Kết quả thực tế
Những vấn đề được đề cập đến ở trên đã được áp dụng trong đề tài KC03.19/06-10, “Nghiên cứu thiết kế chế tạo rơ le kỹ thuật số thông minh trong hệ thống điện”, thuộc đề tài cấp nhà nước. Sản phẩm của đề tài là rơ le VIELINA-SMR0910 đang trong quá trình thử nghiệm, và dần hoàn thiện. Tuy nhiên, kết quả thử nghiệm đủ để chứng minh lý thuyết trên. Trích dẫn một số kết quả thử nghiệm đạt được để chứng minh:

Tài liệu tham khảo:
[1]. Nguyễn Thế Vinh, “Nghiên cứu thiết kế chế tạo rơ le kỹ thuật số thông minh trong hệ thống điện”, 
Báo cáo định kỳ thực hiện đề tài KC03.19, kỳ 1, 11/2009.
[2]. Leslie Hewitson, Mark Brown Ramesh, Balakrishnan, “Practical power system protection”, 12/2004.

 

Nguồn: Tạp chí tự động hóa ngày nay

 

*

*

Top