Nghiên cứu thiết kế chế tạo rơle kỹ thuật số thông minh trong hệ thống điện

B KHOA HC VÀ CÔNG NGH B CÔNG THNG
CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10







BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO RƠLE KỸ THUẬT SỐ THÔNG
MINH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
Mã số: KC.03.19/06-10




Cơ quan chủ trì:
Chủ nhiệm đề tài:







Công ty TNHH 1TV Phát triển Công nghệ Điện tử, Tự động hóa
ThS. Nguyễn Thế Vinh

8958

Hà Ni - 2011


B KHOA HC VÀ CÔNG NGH B CÔNG THNG
CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10



BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO RƠLE KỸ THUẬT SỐ THÔNG
MINH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
Mã số: KC.03.19/06-10

Ch nhim  tài
(ký tên)




ThS. Nguyễn Thế Vinh
C quan ch trì  tài
(ký tên và đóng dấu)

Đặng Trần Chuyên

Ban ch nhim chng trình
(ký tên)






GS. TSKH Cao Tiến Huỳnh
B Khoa hc và Công ngh
Vn phòng các chng trình
(ký tên và đóng dấu khi gửi lưu trữ)






Hà Ni - 2011
3

MỤC LỤC
DANH MC CÁC BNG 5
DANH MC CÁC HÌNH V 7
CHNG 1. M U 13
1.1 Gii thiu chung 13
1.2 Mc tiêu, ni dung nghiên cu 14

1.3 Phng pháp nghiên cu 15
CHNG 2. NI DUNG KHOA HC CÔNG NGH Ã THC
HIN 17
2.1 Tng quan tình hình nghiên cu trong và ngoài nc 17
2.2 Các k
t qu kho sát và nghiên cu 24
2.3 Thit k phn cng rle k thut s 33
2.4 Thit k phn mm 83
2.5 Th nghim rle k thut s 206
CHNG 3. CÁC KT QU T C 230
3.1 SN PHM 1: Rle k thut s thông minh 230
3.2 SN PHM 2: B ph
n mm rle k thut s 233
3.3 SN PHM 3: B phn mm máy tính 234
3.4 SN PHM 4: Tài liu 234
CHNG 4. KT LUN VÀ PH LC BÁO CÁO 236
4.1 Kt lun 236
4.2 Kin ngh 236
4.3 Tài liu tham kho 237
4.4 Ph lc báo cáo 239
Ph lc 1. H
 s, vn bn pháp lý liên quan 239
Ph lc 2. Tóm tt qui trình thit k ch to rle k thut s 240
Ph lc 3. Các bn v thit k rle k thut s 243
4

Ph lc 4. Mt s vn  v tiêu chun IEC60255 248
Ph lc 5. Thit k v rle k thut s 264

5

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bng 1 Các dng h hng và ch  làm vic không bình thng ca các
phn t 24
Bng 2 Các rle k thut s c s dng trong h thng in Vit Nam 25
Bng 3 So sánh tng i các thông s kinh t- k thut ca các loi rle: 29
Bng 4 c t khi d liu 88
B
ng 5 c t khi Data trong bc in ca BVQDPT/DL-TG 91
Bng 6 c t khi d liu bc in cài t thông s cho module BVQ/TA93
Bng 7 c t khi Data trong bc in ca BVQ/TA 95
Bng 8 c t khi d liu ca bc in t thông s cho BVSL 97
Bng 9 c t khi d liu c bn trong b
c in ca BVSL áp tr HMI. 99
Bng 10 c t khi d liu dòng so lch và dòng hãm trong bc in ca
BVSL áp tr HMI 101
Bng 11 c t khi d liu hài bc cao ca dòng so lch BVSL áp tr HMI
103
Bng 12 B s ( ) theo tiêu chun IEC60255-3 115
Bng 13 Công thc tính góc phase 128
Bng 14 Bù góc pha cho các t u dây máy bin áp 148
Bng 15 Các mã hàm trong RELAYPRO 186
Bng 16 c t b
c in yêu cu trng thái u ra s (Master gi) 188
Bng 17 c t bc in áp tr trng thái u ra s (Slave gi) 189
Bng 18 c t bc in yêu cu trng thái u vào s (Master gi) 189
Bng 19 c t bc in áp tr trng thái u ra s (Slave gi) 189
Bng 20 c t bc i
n yêu cu ni dung ca các bin Hold (Master gi)190
Bng 21 c t bc in áp tr ni dung ca các bin Hold (Slave gi). 190

Bng 22 c t bc in yêu cu ni dung ca các bin (Master gi) 191
Bng 23 c t bc in áp tr ni dung ca các bin (Slave gi) 191
6

Bng 24 c t bc in vit ni dung cho các bin (Master gi) 192
Bng 25 c t bc in áp tr (Slave gi) 192
Bng 26 Bn  b nh các thanh ghi 193
Bng 27 Th nghim truyn dn và phát bc x 257

7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1 S  phát trin v công ngh ca rle bo v 31
Hình 2 S  khi ca rle k thut s  tài 36
Hình 3 S  khi module chc nng ca rle k thut s  tài 37
Hình 4 Các module chc nng ca rle 47
Hình 5 S  khi ca mt module chc nng ca r
le 48
Hình 6 Nguyên lý cách ly và chia in áp 49
Hình 7 B bin in áp LV 20-P 51
Hình 8 ng c tính ca b bin in áp LV 20-P 52
Hình 9 Nguyên lý cách ly và chia dòng in 53
Hình 10 S  khi chc nng ca ACS714 53
Hình 11 c tính vào ra ca ACS714LLCTR-20A-T 54
Hình 12 B lc Sallen-key, 4 cc thông thp Butterworth 500Hz cutoff 56
Hình 13 áp tuyn biên  ca b lc 56
Hình 14 Kt n
i mch cách ly và chia t l vi mch lc thông thp bc 4 cho
u vào dòng in 57
Hình 15 B lc Sallen-key, 4 cc thông thp Butterworth 150Hz cutoff, h s

khuch i 1 57
Hình 16 áp tuyn biên  ca b lc 58
Hình 17 Kt ni mch cách ly và chia t l in áp vi mch lc thông thp
bc 4 58
Hình 18 S
 nguyên lý chuyn i A/D trong  tài 60
Hình 19 B cách ly u vào s dng khuch thut toán 62
Hình 20 B cách ly u vào s dng chuyn i quang in 62
Hình 21 S  nguyên lý ca C4IACA 63
Hình 22 Mt phn thit k module u vào s cách ly 63
Hình 23 S  nguyên lý ca AQG22105 64
8

Hình 24 Mt phn thit k ca module u ra s bo v cách ly và cu chì 65
Hình 25 B phát phi cung cp in áp so lch ti thiu 1.5V, trong khi b
nhn cn ti thiu 200mV 66
Hình 26 Cu hình mng RS485 hai dây 67
Hình 27 Cu hình mng RS485 bn dây 67
Hình 28 Topo mng RS485 69
Hình 29 Áp dng b lc thông thp trong môi trng có nhiu 70
Hình 30 Trng thái in áp vi sai ca RS485 70
Hình 31 H thng mng RS485 vi h thng bo v bias và lc thông thp
RC 71
Hình 32 S  cu trúc ca ISO3086DW 72
Hình 33 Module truyn thông RS485 73
Hình 34 in áp ch  chung ph thuc vào V
noise
và V
GPD
73

Hình 35 Ni dây t chung cho các nút mng 74
Hình 36 Ni dây t chung cho các nút mng 75
Hình 37 Ni t cho các nút mng 75
Hình 38 Bo v TVS 76
Hình 39 Module bo v chng sét ba tng 77
Hình 40 Màn hình GLCD 79
Hình 41 Bàn phím 79
Hình 42 Ngun cung cp +5VDC cách ly 82
Hình 43 Rle k thut s VIELINA-SMR0910.01 82
Hình 44 Minh ha chc nng ca phn mm ng dng 84
Hình 45 Mô t hot ng ca các chng trình phn mm trong rle k thut
s 85
Hình 46 Mô t hot ng FSA trong rle k thut s 86
Hình 47 Bc in cài t thông s cho module BVQDPT/DL-TG 88
Hình 48 Bc in hi áp s liu vi module BVQDPT/DL-TG 91
9

Hình 49 Bc in cài t thông s cho module BVQ/TA 93
Hình 50 HMI nhn s liu gia BVQ/TA 95
Hình 51 Bc in cài t thông s cho module BVSL 97
Hình 52 HMI yêu cu s liu t BVSL 99
Hình 53 Bc in hi áp d liu dòng so lch và dòng hãm module BVSL
101
Hình 54 Bc in hi áp d liu hài bc cao ca dòng so lch module BVSL
103
Hình 55 c tính thi gian ca bo v quá dòng
in c lp thi gian 106
Hình 56 c tính thi gian ca bo v quá dòng in ph thuc thi gian 106
Hình 57 Mô hình phn mm bo v quá dòng 107
Hình 58 Lu  thut toán th tc khi ng 108

Hình 59 áp tuyn b lc IIR bc 4 vi Fc=70Hz 110
Hình 60 áp ng bc nhy ca b lc, n nh vi n>80 110
Hình 61 Lu  thut toán x lý tín hiu dòng module quá dòng 111
Hình 62 L
u  thut toán bo v quá dòng ct nhanh 111
Hình 63 Lu  thut toán bo v quá dòng c lp theo thi gian 114
Hình 64 Minh ha mt h ng cong theo IEC60255-3 115
Hình 65  dc tiêu chun 116
Hình 66  dc rt dc 116
Hình 67  dc cc dc 116
Hình 68 Lu  thut toán bo v quá dòng ph thuc thi gian 117
Hình 69 Mô hình phn mm bo v quá/thiu áp 118
Hình 70 Lu  thut toán th t
c khi ng module quá/thiu áp 120
Hình 71 áp tuyn b lc IIR bc 4 vi Fc=70Hz, Fs=1000Hz 121
Hình 72 áp ng bc nhy n v, b lc n nh vi n>50 122
Hình 73 Lu  thut toán bo v quá áp ct nhanh 124
Hình 74 Lu  thut toán bo v quá áp c lp 124
10

Hình 75 Lu  thut toán bo v thiu áp ct nhanh 124
Hình 76 Lu  thut toán bo v thiu áp c lp 124
Hình 77 Mô hình phn mm bo v so lch 127
Hình 78 Minh ha thut toán DFT toàn chu k 129
Hình 79 Minh ha phân tích tín hiu bng k thut DFT 130
Hình 80 áp ng tn s |H
Re
()| và |H
Im
()| 130

Hình 81 Lu  thut toán ca chng trình x lý tín hiu 131
Hình 82 S  nguyên lý bo v so lch 133
Hình 83  th vec-t ca dòng in so lch I
OP
và dòng in hãm I
RT
khi có
ngn mch ngoài, hoc làm vic bình thng, rle không tác ng 134
Hình 84  th vec-t ca dòng in so lch I
OP
và dòng in hãm I
RT
khi có
ngn mch trong vùng bo v, rle tác ng. 134
Hình 85 c tính hot ng ca rle so lch 135
Hình 86 S  lô-gic hãm hài bc 2 và bc 4 136
Hình 87 S  lô-gic khóa thành phn hài bc 5 137
Hình 88 Dòng kích t 138
Hình 89 Lôgic khóa rle 139
Hình 90 Minh ha bù góc pha cho mt s t u dây máy bin áp 141
Hình 91 Minh ha bù góc pha 141
Hình 92 Ví d bù góc pha cho t u dây máy bin áp Yy0 142
Hình 93 Ví d bù góc pha cho t u dây máy bin áp Dy11 143
Hình 94 Ví d bù góc pha cho t u dây máy bin áp Dy5 144
Hình 95 Loi b dòng th t
 không (Zero Sequence Current Filtering) 145
Hình 96 Bù pha và loi b dòng th t không vi t u dây YNd5 147
Hình 97 Tng thêm u vào dòng in ph cho dòng trung tính 148
Hình 98 Bù t l bin dòng in 149
Hình 99 c tính rle bo v so lch ca  tài 151

Hình 100 Lu  thut toán rle so lch hãm hài, khóa hài, khóa DC 152
11

Hình 101 Mô t các khi tính toán rle so lch hãm hài, khóa hài, khóa DC
153
Hình 102 Cu hình h thng 159
Hình 103 H thng hot ng bình thng hoc xy ra li ngoài vùng 160
Hình 104 Hãm hài vi dòng kích t t hóa khi óng máy bin áp 161
Hình 105 Hin tng quá kích máy bin áp vi nguyên lý khóa hài bc nm
162
Hình 106 Kt qu mô phng khi h thng xut hin li bên trong, ti thi
im t=0.5s. Rle phát tín hiu trip ti thi im t=0.516s 163
Hình 107 Mi t
ng quan gia các module xây dng trên máy tính 164
Hình 108 Thut toán cài t thông s h thng và ng nhp 166
Hình 109 Thut toán truyn thông 167
Hình 110 Thut toán cài t thông s 169
Hình 111 Ca s giao din cài t chính 170
Hình 112 Menu Item h thng 171
Hình 113 Menu Item bo v quá dòng 171
Hình 114 Menu Item bo v in áp 172
Hình 115 Menu Item bo v so lch 172
Hình 116 Menu Item tr giúp 172
Hình 117 Góc trái ca Toolbar 173
Hình 118 Góc phi ca Toolbar 173
Hình 119 Ca s tra cu giá tr o hin thi module bo v quá dòng ca rle
175
Hình 120 Ca s thông s cài t bo v quá dòng 177
Hình 121 Ca s xác nhn cài t thông s 177
Hình 122 Ca s tra cu s liu o theo thi gian 178

Hình 123 Ca s tra cu thông s cài t theo thi gian 179
Hình 124 Ca s tra cu nht ký ngi dùng 180
12

Hình 125 Ca s cài t thông s bo v so lch 181
Hình 126 Ca s cài t thông s bo v in áp 182
Hình 127 Ca s thông tin phn mm 183
Hình 128 Ca s cài t thông s h thng 184
Hình 129 Các bng, trng c s d liu  phn mm trên máy tính 186
Hình 130 C ch truyn thông 188
Hình 131 Cu hình th nghim hp b rle k thut s trong phòng thí
nghi
m 207
Hình 132 Qui trình thit k ch to các module chc nng rle k thut s241
Hình 133 Qui trình thit k ch to th rle k thut s 242
Hình 134 Xp chng sóng ac trên ngun cung cp dc 252
Hình 135 Sóng hình sin tt dn 1Mhz 253
Hình 136 Dng sóng chuyn tip nhanh (Fast Transient waveform) 254
Hình 137 Dng sóng ca dòng phóng tnh in 255
Hình 138 Xung phát  kim tra kh nng cách ly 260
Hình 139 Kích thc ca rle SEL-387, inch(mm), c=168mm 264
Hình 140 Rle SEL-387A bo v so lch dòng óng v
theo kiu panel flush
mounting 265
Hình 141 Kiu v máy panel surface mounting ca rle bo v so lch 7UT51
265
Hình 142 Lp ráp các module ca rle s 7SA511 267
Hình 143 Panel mt trc ca rle k thut s 269
Hình 144 Gá lp các module chc nng ca rle k thut s bên trong v máy
(left view) 270

Hình 145 Gá lp các module chc nng ca rle k thut s bên trong v máy
271
Hình 146 Phía sau ca v máy rle k thut s 272
Hình 147 Rle k
thut s VIELINA-SMR0910.01 272
13

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1 Giới thiệu chung
Trong lch s phát trin ã chng kin bao thay i to ln trong công ngh
ch to rle bo v. Rle in c ã c thay th bi rle tnh, và bây gi là
rle k thut s. Mi th h rle u c ci tin v kích c và các tính nng
làm cho  tin cy c
a các rle không ngng c nâng cao. iu này th
hin thành công ln trong vic thit k và ch to rle. V mt k thut, rle
bo v là các thit b t ng óng vai trò canh gác không mt mi, liên tc
theo dõi tình trng làm vic ca i tng c bo v: ng c in, máy
bin áp, máy phát in,…. Nhng yêu cu c bn c
a rle ó là: tin cy, chn
lc, tác ng nhanh, nhy và kinh t.
Mc tiêu ca mt h thng in (HT) là phát và cung cp in nng cho
khách hàng. H thng cn phi c thit k và qun lý sao cho có th phân
phi in nng n ni tiêu th t c c  tin cy và tính kinh t. T
nhng yêu cu kht khe ca xã h
i v tính liên tc ca ngun cung cp in
ã làm tng tm quan trng ca  tin cy và an toàn cung cp in. Thng
thì nhng yêu cu ca  tin cy và tính kinh t ca HT i nghch nhau,
nên vic thit k cn phi cân nhc k lng.
Nhiu thit b in có giá rt cao, do ó mt h thng in hoàn ch
nh s cn

mt khon u t rt ln.  cho ngun vn ó c quay vòng ti a, h
thng phi c tn dng càng nhiu càng tt trong kh nng gii hn ca
tính an toàn và tin cy trong cung cp in. Tuy nhiên, mt nguyên tc na là
h thng in phi vn hành an toàn mi lúc, mi ni. Cho dù h thng c
thi
t k tt nh th nào, các s c vn luôn luôn có th xy ra trên h thng
in, và các s c này tng trng cho s nguy him cho tui th và/hoc c
tính làm vic ca thit b.
14

V mt chc nng thì, các thit b bo v nói chung và các b rle nói riêng
có nhim v phát hin và loi tr phn t b s c ra khi h thng càng
nhanh càng tt, nhm ngn chn và hn ch ti a nhng hu qu ca s c.
Có th nói rng, thit b t ng c dùng ph bin nht  b
o v các h
thng in hin i là các rle.
Xut phát t nhu cu thc t, Công ty TNHH 1TV Phát trin công ngh in
t, T ng hóa thuc Vin NC in t, Tin hc, T ng hoá (VIELINA) ã
c giao ch trì thc hin  tài cp nhà nc mã s KC03.19/06-10:
Nghiên cứu thiết kế chế tạo rơle kỹ thuật số thông minh trong hệ thống
điện. Trong sut quá trình thc hin  tài chúng tôi luôn phi hp cht ch
vi các n v thuc EVN  m bo sn phm áp ng y  các yêu cu
ca ngi s dng cng nh các yêu cu v an toàn, yêu cu v  tin cy.
Sau ây, chúng tôi xin trình bày tóm tt v các kt qu ã t c trong quá
trình thc hin  tài KC03.19/06-10.
1.2
Mục tiêu, nội dung nghiên cứu
1.2.1 Mục tiêu đăng ký
Mc tiêu th nht:
Làm ch công ngh thit k ch to các rle k thut s phc v cho vic bo

v an toàn cho h thng in. Ch to thành công 01 loi rle k thut s có
các tính nng tng ng vi rle ca Siemens 7UTxx.
Mc tiêu th hai:
Kim nh mu rle 
ã ch to ti c quan có chc nng và a c vào áp
dng th trong h thng in ca Tp oàn in lc Vit Nam - EVN  t
ó, làm c s hoàn thin thit k.
1.2.2 Nội dung nghiên cứu
− Tìm hiu tng quan v các rle k thut s thông minh ca các hãng
sn xut ni ting trên th gii, các rle k
 thut s hin ang c s
dng trong EVN và nhu cu s dng rle k thut s thông minh trên
15

th trng, c bit là th trng các h thng in ca các công ty
trong Tp oàn in lc Vit Nam (EVN).
− Phân tích tính nng, cu hình mt s chng loi rle k thut s hin
ang c áp dng trong EVN, t ó a ra cu hình rle k thut s
cn ch to ca  tài.
− Trên c s c
a ni dung 1, ni dung 2 và mc tiêu ca  tài, chúng tôi
bt u nghiên cu thit k tng th rle k thut s thông minh.
− Thit k, s  nguyên lý, board mch in, kim tra chéo thit k. Ch
to các module phn cng.
− Thit k c khí, t làm v hp
− Xây dng phn mm cài t thông s, cu hình trên máy tính
− Thit k, xây d
ng phn mm cho rle k thut s VIELINA-
SMR09xx
− Lp ráp, chy th nghim trong phòng thí nghim, s dng thit b

chuyên dng (SIMPLE-A430) phát tín hiu gi lp  kim tra rle
− Tin hành kim nh ti các c quan chc nng: Công ty thí nghim
in Min Bc
− Chy th nghim trong thc t
− Hiu chnh, hoàn thin thit k
 sau khi th nghim thc t
1.3 Phương pháp nghiên cứu
1.3.1 Cách tiếp cận
- Phân tích xác nh rõ yêu cu thc t òi hi và nhu cu ca khách
hàng.
- Phân tích tình hình thc t các h thng bo v rle ang c s dng
trong h thng in Vit Nam và các công trình nghiên cu trong và
ngoài nc.
- Tham kho các mu sn phm tng t ca n
c ngoài.
16

- Cn c vào iu kin tài chính và công ngh ch to trong nc  la
chn phng án hp lý cho sn phm, ng thi quan tâm n kh
nng hin i hoá theo hng nâng cao cht lng sn phm
1.3.2 Phương pháp nghiên cứu
- Phân tích lý thuyt liên quan n  tài, k tha các công trình nghiên
cu trong và ngoài nc và phân tích mu sn phm tiêu biu ca nc
ngoài  tìm ra gi
i pháp thit k ch to sn phm phù hp, t các ch
tiêu  ra.
- Tham kho thit b mu ca nc ngoài  phc v công vic thit k
ch to.
- Tham kho các quy trình, quy chun hin i trong thit k, ch to
rle k thut s ca các công ty hàng u trên th gii, úc rút kinh

nghim.
- Tìm hiu và áp d
ng các tiêu chun quc t trong quá trình thit k, ch
to.
- ào to, tp hun và s dng các công c phát trin trên h nhúng.
- Thit k và phn bin thit k.
- Lp nhóm kim tra chéo quá trình thit k và hoàn thin sn phm theo
các tiêu chun qui nh.

17

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐÃ THỰC HIỆN
2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
2.1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Trc khi i vào phân tích ánh giá, chúng ta s làm rõ thut ng hin ang
c s dng và tn ti ó là digital relay và numerical relay. Trong
chng 7 ca cun: Network Protection & Automation Guide (Mt tài liu
trình bày rt hay ca hãng ALSTOM T&D Protection & Control Ltd v bo
v h thng in vi tên c d
ch ra ting Vit là: Hng dn bo v và t
ng hóa mng li in) phân tích rng: “The distinction between digital
and numerical relay rests on points of fine technical detail, and is rarely
found in areas other than Protection.” Chúng tôi tm dch là “S khác bit
gia digital relay và numerical relay nm trên quan im  hoàn thin v
công ngh ch không phi  nguyên lý bo v.” Có th nói rng, các thut
ng c các nhà ch to s dng nh là mt “quảng cáo” v các s
n phm
ca h. Trong  tài này, chúng ta không phân bit hai thut ng y mà ch
coi ó là mt s phát trin tt yu ca digital relay v mt hoàn thin công
ngh mà thôi. Thut ng chúng ta s dng trong báo cáo là rơle kỹ thuật số,

hiu là numerical relay.
T khi ngành in t Công nghip phát trin cùng vi các ngành công ngh
khác và  m bo các mc tiêu kinh t, k thu
t ca h thng in, các loi
khí c in t cng knh ã dn c thay th bng các rle k thut s thông
minh a nng nh gn. Nói chính xác hn là các rle in c cng nh rle
in t (hay còn gi là rle tnh, tnh hiu theo úng ngha en ca nó) dn
phi nhng nh
ng v trí phù hp cho các rle k thut s. Xu hng chung,
các hãng ch to rle k thut s ni ting trên th gii không ngng nâng cao
cht lng cng nh tính nng  áp ng các ng dng trong h thng in.
18

Có th nói rng s ra i ca rle k thut s, phát trin mnh t nhng nm
1994 bi các hãng Nari, Siemens, ABB, GE,… ã th hin mt trang mi
trong công ngh ch to thit b bo v. Các vi x lý và vi iu khin ã thay
th nhng mch in tng t dùng trong rle tnh  thc thi các chc nng.
Khái nim rle k
thut s u tiên c a vào khong nhng nm 80, và
vi s ci thin không ngng kh nng ca nó, n nay rle k thut s vn
c coi là công ngh hin i cho rt nhiu ng dng.
So vi rle tnh, rle k thut s a vào b chuyn i tng t/ s cho mi
i lng tng t có th
 o c, s dng b vi x lý  o lng, tính toán
và thc thi các thut toán bo v. Vi x lý s dng mt vài k thut m, hoc
dùng phép bin i Fourier ri rc (thng gi là DFT)  thc thi thut toán.
Rle k thut s có th thit lp thông s rng hn và chính xác hn rle in
c hay rle tnh. Thêm n
a, nó có ng giao tip theo các chun truyn
thông công nghip nên có th kt ni thành h thng hoc ni vi các máy

tính. Mt s công trình nghiên cu ca nc ngoài trong nhng nm gn ây
có ni dung liên quan n  tài, nhìn chung u chú trng n vic tìm kim
các thut toán mi  nâng cao tính nng ca rle k thut s, tiêu biu là:
1. Công trình ca tp th các tác gi Frantisek Janı cek, Martin Mucha, và
Marian Ostrozlík: “A new protection relay based on fault transient
analysis using wavelet transform”,
ng trên tp chí “ELECTRICAL
ENGINEERING” nm 2007. Công trình này nêu lên mt phng pháp
mi trong vic phân tích li quá  s dng k thut phân tích wavelet
áp dng cho vic ra quyt nh ca rle bo v k thut s.
2. Công trình ca tp th tác gi Khorashadi-Zadeh, Zuyi LI, b môn
Electrical and Computer Engineering, Illinois Institute of Technology:
“A Sensitive ANN Based Differential Relay for Transformer Protection
with Security against CT aturation and Tap Changer Operation”, nm
19

2007. Công trình ã s dng mng n-ron cho vic nhn dng li ca
bo v máy bin áp công sut trên c s các tín hiu u vào dòng in,
in áp
3. Lun vn ca tác gi Harjit Singh Birdi, b môn Electrical Engineering,
University of Saskatchewan: “Power quality analysis using relay
recorded data”, nm 2006. Lun vn trình bày tính cp thit ca vic
phân tích cht lng in nng và các tiêu chun  ánh giá cht
lng in n
ng t ó  xut và gii quyt vn  PQA bi vic s
dng c s d liu c lu trong rle k thut s, t ó áp dng PC
trên c s phn mm xây dng t Visual C++ phân tích cht lng in
nng.
4. Okan Özgönenel: “Wavelet based ANN Approach for Transformer
Protection”, bài báo này gii thiu v phát trin công c phân tích

wavelet ri rc DWT kt hp v
i ANN  bt và phân bit dòng in
xung kích t hóa vi nhng li bên trong vùng bo v. DWT óng vai
trò tin x lý các tín hiu u vào trong khi ó ANN óng vai trò phân
loi li và các iu kin dòng xung kích t hóa.
5. Z Moravej, D N Vishwakarma: “ANN-based Harmonic Restraint
Differential Protection of Power Transformer”, bài báo này trình bày v
vic áp dng ANN cho bo v so lch máy bin áp công sut có hãm
hài. ANN có nhim v giám sát các iu kin hot ng so lch ca
máy bin áp, nhn d
ng li và phát tín hiu trip ch trong trng hp có
li bên trong. Bài báo ã  xut mt nguyên lý bo v chính xác,
nhanh, hiu qu, và tin cy. ANN c hun luyn thông qua thut toán
lan truyn ngc.
Nh chúng ta thy, hn ch ca b vi x lý cùng vi vic ly và x lý mu
(bng k thut DFT) ca dng sóng (dòng in, in áp) o c trong mi
chu k s d
n n tc  ca rle k thut s chm i trong mt s chc nng
20

bo v (nht là i vi chc nng bo v so lch, thng là 35ms i vi loi
rle so lch hin i ca Siemens, Toshiba). Vì vy, vi mt chc nng bo
v c th thì rle k thut s có thi gian tác ng lâu hn so vi rle tnh
tng ng. Tuy nhiên, thi gian chm thêm không ln, không nghiêm trng
trong bi cnh xem xét chung toàn b thi gian tác
ng và các hiu ng khác
có th xy ra nh hng n  n nh h thng in.
2.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
Nghiên cu ch to rle k thut s thông minh là xu hng chung trên toàn
th gii cng nh  Vit Nam. Các hãng ln ca nc ngoài nh Siemens,

Schneider Electric, ALSTOM T&D Protection & Control Ltd,… liên tc a
ra các dòng sn phm mi vi các tính nng ngày càng phong phú và cht
lng ngày càng cao.
 n
c ta, vic thit k ch to các rle  bo v cho trung áp là nhu cu rt
cp bách k t nhng nm 1990. Mt s n v trong nc, t 1995, ã bt
tay nghiên cu ch to và cui nhng nm 1990 ã có kt qu v các loi rle
tnh (vi tính nng n gin) cn thit nht.
V vn  ging d
y rle k thut s ã c thc hin  hu ht các trng
i hc có chuyên ngành in nh: Trng i hc Bách khoa Hà Ni, i
hc M a cht, i hc in lc, … cng nh các trng khác thuc min
Trung và min Nam. Trng i hc in lc ã kt hp vi Toshiba (Nht
B
n)  ging dy v cu to và cách s dng rle k thut s thông minh;
Các trng i hc nh Bách khoa Hà Ni, à Nng, M a cht, … cng
rt quan tâm n vn  khai thác s dng các rle k thut s ca các hãng
ch to ni ting nh rle so lch 7UT613, 7SJ512 ca Siemens.
Danh sách mt s rle k thut s
(cng nh mt s thông tin v tính nng
ca chúng) ang c s dng trong h thng in Vit Nam:
1. Rle so lch dòng in k thut s loi LFCB-102 có th ghép ni vi
cáp quang (87D).
21

2. Rle k thut s bo v khong cách loi 7SA513 (21). Dùng cho bo
v các ng dây ti in cao và siêu cao áp (500kV).
3. Rle t ng óng li LFAA 102 (79). LFAA 102 dùng  óng li
mch in mt hoc hai ln vi các phn t ni vào mch qua mt
hoc hai máy ct.

4. Rle quá dòng in loi MCGG 62 (51), s dng bo v d
phòng cho
các bo v chính ca ng dây, là loi rle quá dòng ba pha có b
phn ct nhanh.
5. Rle so lch tng tr cao loi MCAG14 (87), thng s dng bo v
máy phát in, bin áp t ngu, kháng in, ng c in
6. Rle quá dòng in loi MCGG 82 (50/51, 50N/51N), s dng  bo
v d phòng cho bo v so lch ca kháng i
n  chng li các dng
ngn mch nhiu pha và chm t.
7. Bo v so lch máy bin áp loi 7UT513 (87), dùng  bo v máy
bin áp ba cun dây.
8. Bo v so lch tác ng nhanh loi 7SS13, dùng  bo v so lch
thanh góp n hoc nhiu phân on chng tt c các dng s c vi
thi gian tác ng c chc ms.
V
 vn  nghiên cu thit k ch to rle thì cng ã có mt s n v trong
nc tin hành nhng mi  nhng sn phm thay th n gin, cha có các
tính nng cn thit  m bo rng ó là nhng rle k thut s thông minh
và cha thit k c các loi rle có các chc nng quan trng (ví d
 bo v
so lch, quá dòng ph thuc,…). Nhng vn  còn tn ti ca các công trình
nghiên cu và ch to rle k thut s trong nc:
1. Các rle không h tr chun truyn thông;
2. Không ghi li các nguyên nhân gây ra s kin;
3. Còn gp nhiu khó khn trong vn  thc hin ch to rle k thut
s theo các tiêu chun liên quan (ví d, IEC60255);
22

4. Mi ch dng li  mt s chc nng n gin ca rle nh: 50; 51

trong khi nhng chc nng quan trng khác (ví d nh chc nng 87-
bo v so lch) thì li cha c nghiên cu thit k ch to mt cách
úng mc.
Sau ây là mt s công trình ca các nhà nghiên cu khoa hc và các t chc
trong nc ã nghiên cu có n
i dung liên quan n  tài trong nhng nm
gn ây:
1. Công trình ca PGS. Nguyn Bình Thành, Khoa in Trng i hc
Bách khoa Hà Ni, ng trên Tuyn tp các báo cáo khoa hc VICA
ln th 3: “Tóm lc nhng phát trin mi trong thit b bo v rle
h thng in lc”. Bài báo cáo nêu nên nhng phát trin mi nht v
công ngh ch to rle k thut s
trên th gii, bài báo nhn mnh v
vai trò ca rle k thut s là rt quan trng “nó ã ánh du vic kt
thúc thi i ca các rle c in và in t” (trích bài báo ca tác gi,
trang 544, Vica3).
2. Công trình ca tp th tác gi PGS. TS. Lê Kim Hùng, Trng i
hc Bách khoa à Nng và ThS Nguyn Thành, Công ty in lc 3.
“ng dng h thng t
 ng li phân phi DAS  gim thi gian và
phm vi mt in khi có s c vnh cu ca li in phân phi min
Trung”. Công trình ã ánh giá v các s c li in và cách khc
phc. Kt qu ca công trình nói chung là rt áng khích l nht là
trong iu kin ca t nc ta hin nay. Các tác gi ã rt thành công
trong v
n  rút ngn thi gian mt in, gim thiu phm vi mt in,
cng nh gim thiu v thi gian và chi phí cho vn  bo dng.
3. Công trình ca tác gi PGS. Nguyn Trng Qu, i hc Bách khoa
Hà Ni. “Nghiên cu, thit k, ch to các SCADA phc v ngành
nng lng”. Công trình s dng các rle k thut s trong h th

ng
SCADA  bo v h thng in.
23

Nhìn chung các công trình ã gii quyt c các vn  t ra, nêu bt c
vai trò quan trng ca rle k thut s trong h thng bo v, mt s công
trình ã thành công trong các vn  phát hin và bo v các h thng in
bng vic s dng các rle k thut s.



24

2.2 Các kết quả khảo sát và nghiên cứu
2.2.1 Các nội dung khảo sát, nghiên cứu
Trong quá trình vn hành h thng in có th xut hin tình trng s c và
ch  làm vic không bình thng ca các phn t. Phn ln các s c
thng kèm theo hin tng dòng in tng khá cao và in áp gim khá
thp. Các thit b có dòng in tng cao chy qua b 
t nóng quá mc cho
phép dn n h hng. Khi in áp gim thp thì các h tiêu th không th
làm vic bình thng, tính n nh ca các máy phát làm vic song song và
ca toàn h thng b gim. Các ch  làm vic không bình thng cng làm
cho áp, dòng và tn s lch khi gii hn cho phép và nu  kéo dài trình
trng này có th xut hin s c. Có th nói, s c làm ri lon các ho
t ng
bình thng ca h thng in nói chung và ca các h tiêu th in nói
riêng. Ch  làm vic không bình thng có nguy c xut hin s c làm
gim tui th ca các máy móc thit b. Mt s dng s c thng xy ra 
các phn t mng in c th hin trong bng 1.

Bảng 1 Các dạng hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường của các
phần tử
STT Các dạng hư hỏng Máy
phát
Biến áp Đường
dây
1 Ngn mch gia các pha + + +
2 Ngn mch gia các vòng dây + +
3 Ngn mch chm masse (v hoc
t)
+ + +
4 Ngn mch cun kích t +
5 Quá ti i xng + + +
6 Quá ti không i xng + + +
7 Quá áp trên cc phát máy bin áp +
25

8 Ch  không ng b +
9 Mc du b thp +
10 t dây + + +
Mun duy trì hot ng bình thng ca h thng và ca các h tiêu th in
thì khi xut hin s c cn phát hin càng nhanh càng tt ch s c  cách ly
nó khi phn t không b h hng, có nh vy phn t còn li mi duy trì
c hot ng bình thng, ng thi gim mc  h hng ca s c. Nh

vy ch có các thit b t ng rle bo v mi có th thc hin tt c các
yêu cu nêu trên. Các mng in hin i không th làm vic thiu các h
thng rle bo v, vì nó theo dõi liên tc trình trng làm vic ca tt c các
phn t trong h thng in.
Khi xut hin s c, rle bo v

 phát hin và cho tín hiu khi ct các phn t
h hng thông qua các máy ct in (MC).
Khi xut hin ch  làm vic không bình thng, rle bo v s phát hin và
tu thuc theo yêu cu có th tác ng  khôi phc ch  làm vic bình
thng hoc báo tín hiu cho nhân viên trc.
Hin nay trong ngành in ca chúng ta, hu nh tt c các trm in 110kV,
220kV, 500kV, các nhà máy th
y in, nhit in và các n v khác u s
dng các loi rle k thut s  thc hin nhim v iu khin, bo v và
truyn thông. Bng 2 trình bày danh sách mt s loi rle k thut s ang
c s dng trong h thng in Vit Nam.
Bảng 2 Các rơle kỹ thuật số được sử dụng trong hệ thống điện Việt Nam
STT Tên rơle Hãng sản xuất Chức năng
1 TAPCON 240 Maschinenfabrik
Reinhausen
GmbH
- Rle t ng iu chnh in
áp
2 C264 Micom - Rle iu khin mc ngn