Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801

Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RƠ LE SỐ
1.1 Giới thiệu chung
Rơle là một trong những thiết bị quan trọng trong số các thiết bị tự động
hoá dùng trong ngành điện. Rơle có nhiệm vụ bảo vệ các phần tử của hệ thống
điện trong các điều kiện làm việc không bình thường bằng cách cô lập các sự cố
một cách nhanh chóng thông qua các thiết bị đóng cắt. trước đây các rơle bảo vệ
trong hệ thống điện ở nước ta chủ yếu do các nước XHCN sản xuất, thường là
các rơle điện cơ. Trong quá trình sử dụng các rơle điện cơ này có một số nhược
điểm sau:
• Chi phí sử dụng cao: bao gồm chi phí để duy trì điều kiện làm việc (chiếm
diện tích lớn…), chi phí kiểm tra,chỉnh định lại các thông số bảo vệ với
tần suất lớn, do đó ảnh hưởng đến việc cung cấp điện liên tục gây thiệt hại
về kinh tế.
• Độ nhạy và độ chính xác không cao, dễ bị ảnh hưởng của nhiễu loạn bên
ngoài do phương thức truyền và xử lý tín hiệu tương tự.
• Các phần tử được bảo vệ được nối cứng nên khả năng thay đổi cấu hình
cũng như các tham số bảo vệ không linh hoạt.
• Khả năng cung cấp thông tin về hệ thống điện trong chế độ làm việc bình
thường và khi sự cố không cao (không có bản ghi thông tin sự cố, vị trí sự
cố…) nên khó xác định nguyên nhân và vị trí sự cố một cách chính xác.
• Tốc độ phát hiện và cách ly sự cố chưa cao. Làm ảnh hưởng đến sự làm
việc ổn định của hệ thống (hệ số trở về thấp, thời gian trễ lớn )
Để khắc phục các nhược điểm này, người ta sử dụng các rơle số một cách
đồng bộ được tích hợp nhiều tính năng, các rơle số ngày càng được cải tiến và
khắc phục được hầu hết các hạn chế của rơle điện–cơ và rơle tĩnh điện. Những
ưu việt lớn của Rơle số là:
• Tích hợp được nhiều tính năng vào một bộ bảo vệ như tự động đóng lại,
kết hợp với các bảo vệ phía sau như cầu chì, SI, Reclosed, có kích thước
nhỏ gọn, giảm diện tích phòng máy, tiết kiệm chi phí.
• Khả năng bảo vệ tinh vi, sát với ngưỡng chịu đựng của đối tượng bảo vệ.

Thí dụ có thể chọn các đặc tuyến bảo vệ quá dòng với thời gian phụ thuộc
có các độ nghiêng khác nhau sao cho phù hợp với đối tượng bảo vệ
• Độ tin cậy cao, chính xác và độ sẵn sàng cao, giảm được tần suất thí
nghiệm định kỳ (thời gian thí nghiệm định kỳ từ 3 đến 6năm), do vậy
cung cấp điện được ổn định và liên tục.
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 1
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
• Công suất tiêu thụ bé: khoảng 0.2VA (Rơle cơ là 10VA)
• Thực hiện các chức năng đo lường, hiển thị các thông số của hệ thống ở
chế độ làm việc bình thường và lưu giữ các dự liệu cần thiết khi sự cố
giúp cho việc phân tích, tìm nguyên nhân sự cố được chính xác và thuận
tiện hơn.
• Dễ dàng lấy được thông tin của Rơle và cài đặt lại thông qua cổng giao
tiếp của Rơle (được thiết kế theo quy chuẩn quốc tế) với máy tính. Dễ
dàng liên kết với các thiết bị bảo vệ khácvà với mạng lưới thông tin đo
lường như hệ thống SCADA…
Các rơle số hiện đại thường được chế tạo theo quan điểm “mỗi phần tử của HTĐ
được bảo vệ bằng một rơle tổ hợp “ Chẳng hạn để bảo vệ các đường dây tải điện
người ta kết hợp trong một rơle các chức năng sau:
- Bảo vệ khoảng cách có tính năng được bổ xung và mở rộng
- Bảo vệ quá dòng, quá dòng thứ tự không, quá dòng có hướng…
- Tự động đóng lại dường dây (TĐL)
- Kiểm tra đồng bộ
Từ bộ nhớ của rơle số có thể nhận được các thông tin sau:
- Khoảng cách đến điểm sự cố
- Dòng và áp của sự cố
- Thông số chỉ định, các đại lượng chỉnh định
- Thông số phụ tải (P, Q, U, I, f)
Bên cạnh những ưu điểm trên rơle số cũng có một số nhược điểm đó là:
• Giá thành khá cao đòi hỏi vốn đầu tư lớn khi nâng cấp đồng loạt các rơle

• Đòi hỏi người chỉnh định và vận hành có một trình độ cao
• Phụ thuộc nhiều vào bên cung cấp hàng trong việc sửa chữa và nâng cấp
thiết bị
1.2. Những khái niệm chung về bảo vệ Rơle trong HTĐ
Rơle bảo vệ là khái niệm dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị thực hiện một
hoặc một nhóm chức năng bảo vệ và tự động hoá hệ thống điện nhằm giảm thiểu
những hư hỏng về thiết bị và con người trong các chế độ vận hành không bình
thường của hệ thống.
1.2.1. Nguyên lý làm việc của thiết bị bảo vệ:
Thiết bị bảo vệ thường bao gồm một vài phần tử được sắp xếp để kiểm tra
điều kiện của hệ thống, xem xét trạng thái của các biến số quan sát được để đưa
ra quyết định và thi hành nếu được yêu cầu. Có thể mô tả thiết bị bảo vệ dưới
dạng sơ đồ khối như sau:
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 2
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
Hệ thống bảo vệ thường đo những đại lượng cố định của hệ thống như điện
áp và dòng điện và so sánh các đại lượng này với các ngưỡng do các kỹ sư bảo
vệ tính toán và cài đặt. Nếu phần tử so sánh đưa ra điều kiện cảnh báo thì phần
tử quyết định sẽ làm việc. Việc này liên quan cả đến phần tử thời gian để xác
định tính lâu dài của điều kiện sự cố và có thể yêu cầu kiểm tra hệ thống tại các
điểm khác của lưới điện. Cuối cùng, nếu tất cả các điều kiện kiểm tra đều thoả
mãn, phần tử thi hành sẽ làm việc (có nghĩa là máy cắt sẽ được chỉ thị cắt để
cách ly phần tử sự cố ra khỏi hệ thống).
Thời gian yêu cầu để thi hành tất cả các công việc trên được gọi là thời
gian loại trừ sự cố (clearing time) được định nghĩa như sau:
T
c
= T
p
+ T

d
+ T
a
Trong đó:
T
c
= thời gian loại trừ sự cố.
T
p
= thời gian so sánh (comparison time)
T
d
= thời gian quyết định (decision time)
T
a
= thời gian thi hành (action time), bao gồm cả thời gian làm việc của máy
cắt.
Thời gian loại trừ sự cố là rất quan trọng vì thiết bị bảo vệ sẽ được phối
hợp với các bảo vệ khác về thời gian để đảm bảo cắt đúng phần tử bị sự cố ra
khỏi lưới điện. Khi có sự cố, rất nhiều thiết bị bảo vệ cảm nhận được sự cố này.
Tuy nhiên mỗi thiết bị bảo vệ đều có hãm để đảm bảo phần tử gần sự cố nhất
làm việc trước, loại trừ sự cố ra khỏi hệ thống. Thời gian là một trong các đại
lượng hãm thường được dùng.
Thời gian loại trừ sự cố quan trọng do một vài dạng sự cố, như sự cố ngắn
mạch, cần phải được nhanh chóng loại trừ để phục hồi lại sự ổn định của hệ
thống. Điều này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí và loại sự cố. Tuy vậy có
một nguyên tắc chung là tất cả các điều kiện bất thường của hệ thống đều cần
phải được sửa chữa và tốc độ của việc sửa chữa là rất quan trọng.
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 3
Ngưỡng

Đại lượng
đo được
Phần tử
so sánh
Phần tử
quyết
định
Phần tử
thi hành
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
Hệ thống bảo vệ được thiết kế để ghi nhận những bất thường của hệ thống
mà nếu không kịp phát hiện có thể gây hư hỏng cho các thiết bị. Thiết kế và
thông số kỹ thuật của các phần tử trong hệ thống đóng một vai trò quan trọng
trong phương thức bảo vệ, hệ thống bảo vệ phải được thiết kế sao cho có thể chịu
được những thay đổi thường xuyên xảy ra trong hệ thống như sự thay đổi của tải
hay việc vận hành thao tác đóng cắt các đường dây.
1.2.2. Những yêu cầu đối với rơle bảo vệ:
- Tin cậy: là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng khi có sự xảy
ra trong phạm vi bảo vệ của chúng.
- Chọn lọc: là khả năng phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ
thống. Yêu cầu về chọn lọc là điều kiện cơ sở để đảm bảo một cách chắc chắn
việc cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ. Cắt không chọn lọc thường làm tăng
thêm phạm vi mất điện gây tổn thất cho các hộ dùng điện.
- Tác động nhanh: là khả năng bảo vệ phát hiện và cách ly phần tử sự cố ra khỏi
hệ thống càng nhanh càng tốt.
- Độ nhạy: để phát hiện được những thay đổi khác với tình trạng làm việc bình
thường của hệ thống, bảo vệ cần có một độ nhạy cần thiết. Thường độ nhạy của
bảo vệ được đặc trưng bằng hệ số độ nhạy K
n
Dòng điện NM bé nhất (khi NM trực tiếp ở cuối vùng bảo vệ)

K
n
=
Đại lượng dòng đặt (dòng điện khởi động)
Đối với các bảo vệ thường gặp, yêu cầu về độ nhạy K
n
=1,5÷2.
- Tính kinh tế: Phải dung hoà ở mức tốt nhất các yêu cầu về bảo vệ và giá cả
trong quá trình lựa chọn các thiết bị riêng lẻ cũng như tổ hợp toàn bộ các thiết bị
bảo vệ, điều khiển và tự động trong hệ thống điện.
1.2.3. Cơ cấu chung của hệ thống bảo vệ:
Bảo vệ làm việc theo tín hiệu điện thường được nối với HTĐ thông qua các
máy biến dòng điện (TI) và biến điện áp (TU). TI và TU có nhiệm vụ cách ly
mạch bảo vệ khỏi điện áp cao phía hệ thống, giảm biên độ của điện áp và dòng
điện hệ thống xuống những giá trị chuẩn phía thứ cấp, thuận tiện cho việc chế
tạo và sử dụng các thiết bị bảo vệ, đo lường và điều khiển.
Tín hiệu dòng và áp đưa vào rơle sẽ được so sánh với ngưỡng tác động của
nó và nếu vượt quá giá trị ngưỡng này thì rơle sẽ tác động gửi tín hiệu đi cắt
máy cắt của phần tử được bảo vệ. Để cung cấp năng lượng cho việc thao tác
máy cắt, rơle và các thiết bị phụ trợ khác, người ta thường sử dụng nguồn thao
tác riêng độc lập với phần tử được bảo vệ. Nguồn thao tác phải đảm bảo cho các
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 4
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
rơle, phần tử tự động, bộ phận đóng cắt của máy cắt làm việc tin cậy ở trạng thái
vận hành bình thường cũng như sự cố. Nguồn thao tác có thể là nguồn 1 chiều
hoặc xoay chiều.
Hình 1: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống bảo vệ
1.3. Nguyên lý làm việc và cấu tạo của rơle số
Rơle kỹ thuật số (gọi tắt là rơle số ) làm việc trên nguyên tắc đo lường số.
Các đại lượng đo lường như dòng điện và điện áp nhận được từ phía thứ cấp của

máy biến dòng điện (TI), và máy biến điện áp (TU) được số hoá. Các số liệu này
được một hoặc nhiều bộ vi xử lý tính toán và ra các quyết định theo một chương
trình cài đặt sẵn trong rơle. Có thể hiểu một hợp bộ bảo vệ rơle số là một chiếc
máy tính với đầy đủ cấu trúc và làm việc trên thời gian thực.
Rơle số làm việc trên nguyên tắc đo lường. Các trị số của đại lượng tương
tự là dòng và áp nhận được từ phía thứ cấp của TI, TU là những biến đầu vào
của rơle số.
Sau khi qua các bộ lọc tương tự, bộ lấy mẫu (chặt hoặc băm các đại lượng
tương tự theo một chu kỳ nào đó), các tín hiệu này chuyển thành các tín hiệu số.
Tuỳ theo nguyên tắc bảo vệ, tần số lấy mẫu có thể thay đổi từ 12 đến 20 mẫu
trong một chu kỳ của dòng điện công nghiệp.
Đối với rơle số (thường dùng cho bảo vệ máy phát điện) tần số lấy mẫu có
thể được kiểm tra liên tục tuỳ vào trị số hiện hưu của hệ thống.
Nguyên lý làm việc của rơle kỹ thuật số làm việc dựa trên giải thuật toán
theo chu trình các đại lượng điện (chẳng hạn như tổng trở mạch điện) từ trị số
của dòng và áp lấy mẫu. Trong quá trình tính toán liên tục này sẽ phát hiện ra
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 5
Thanh gãp
M¸y c¾t ®iÖn
MẠCH ĐIỆN ĐƯỢC BẢO
VỆ
CC
MCf
N
T¶i ba
TÝn hiÖu c¾t
CChBU
BI
K
RL

BI - Máy biến dòng điện
BU - Máy biến điện áp
CCh - Cầu chì
RL - R¬le
K - Khoá điều khiển (cắt máy cắt điện)
MCf - Tiếp điểm phụ của máy cắt điện
CC - Cuộn cắt của máy cắt
N - Nguồn điện thao tác
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
chế độ sự cố sau một vài phép tính nối tiếp nhau, khi đó bảo vệ sẽ tác động, bộ
vi xử lý gửi tín hiệu đến các rơle đầu ra để điều khiển máy cắt.
Sơ đồ khối của Rơle số sử dụng bộ vi xử lý
Thông tin về đối tượng bảo vệ được đưa vào Rơle qua đầu vào tương tự và
đầu vào số. Bộ phận biến đổi đầu vào lọc và khuếch đại tín hiệu tương tự thành
đại lượng phù hợp với đầu vào của bộ chuyển đổi tương tự - số. Tại đây các tín
hiệu tương tự sẽ được chuyển đổi thành giá trị số tỷ lệ với thông tin đầu vào. Bộ
vi sử lý được đưa vào chế độ làm việc theo chương trình chứa trong bộ nhớ lập
trình EPROM hoặc ROM. Nó so sánh thông tin đầu vào với các giá trị đặt chứa
trong bộ nhớ xoá ghi bằng điện EEPROM, các đại lượng chỉnh định được nạp
vào bộ nhớ EEPROM để đề phòng khả năng mất số liệu chỉnh định khi mất
nguồn điện thao tác. Các phép tính trung gian được lưu giữ tạm thời ở bộ nhớ
RAM.
Trong rơle số việc tổ chức ghi chép và lưu trữ các dữ liệu về sự cố dễ dàng
theo trình tự diễn biến về thời gian với độ chính xác cao (ms), để giảm dung
lượng bộ nhớ của bộ phận ghi sự cố, thường người ta khống chế lượng các lần
sự cố còn lại trong bộ nhớ tối đa khoảng 8-10. Khi sự cố mới vượt qua số còn
lưu lại trong bộ nhớ thì số liệu sự cố cũ nhất của quá trình lưu trữ sẽ bị xoá khỏi
bộ nhớ để nhường chỗ cho số liệu sự cố vừa xảy ra.
Trong trường hợp có sự cố, bộ vi sử lý sẽ phát tín hiệu số điều khiển các
Rơle đầu ra ở bộ phận vào/ra số đóng hoặc ngắt mạch. Người sử dụng có thể

trao đổi thông tin với Rơle qua bàn phím và màn hình đặt ở mặt trước của Rơle.
Trạng thái làm việc của Rơle được thể hiện ở các đèn LED hoặc qua màn hình
của Rơle. Rơle liên lạc với các thiết bị bên ngoài hoặc trung tâm điều khiển
thông qua các cổng thông tin tuần tự.
Toàn bộ các bộ phận phần cứng của Rơle được cung cấp nguồn bởi bộ
phận chuyển đổi nguồn DC/AC với các cấp điện áp khác nhau, nguồn cung cấp
có thể là ăcquy hoặc chỉnh lưu lấy từ điện áp lưới điện 220 V hoặc 380 V.
Các rơle số hợp bộ thường có một bộ phần mềm đi kèm theo rất thuận tiện
cho việc sử dụng máy vi tính để chỉnh định, theo dõi hoạt động của rơle và trao
đổi thông tin vào, ra với rơle, cũng như giúp cho nhân viên vận hành có thể phân
tích sự cố nhanh chóng từ các số liệu lưu trữ trong rơle.
Dùng chương trình phần mềm điều khiển phần cứng: Một trong những
điểm nổi bật về mặt công nghệ của Rơle số so với các loại Rơle thế hệ trước đó
là kỹ thuật sử dụng phần mềm điều khiển phần cứng. Quy trình tiếp nhận thông
tin tương tự và thông tin số từ bên ngoài của Rơle số cũng tương tự như của thiết
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 6
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
bị giao diện, chỉ có điểm khác là thiết bị giao diện trao đổi thông tin qua lại với
bộ vi xử lý của máy tính theo kênh số liệu, kênh điều khiển và kênh địa chỉ
thông qua các giắc cắm chuẩn đặt trên kênh bản mạch chính của máy tính (sử
dụng máy tính trong việc thu thập thông tin và điều khiển) trong khi ở các Rơle
số việc ghép nối được thực hiện trực tiếp thông qua các giắc cắm.
Sơ đồ khối của Rơle bảo vệ dùng vi xử lý
1.4. Các tín hiệu đầu vào và đầu ra
1.4.1. Đầu vào tương tự
Tuỳ theo từng ứng dụng cụ thể mà số lượng đầu vào tương tự của Rơle số
có thể thay đổi. Như đối với Rơle bảo vệ quá dòng đầu vào thường là 3 dòng
pha A, B, C và đôi khi còn có đầu vào thứ tự không, dòng này có thể lấy từ dòng
tổng của 3 dòng thứ cấp các biến dòng (TI) pha hoặc lấy từ cuộc thứ cấp máy
biến dòng thứ tự không.

Đối với Rơle áp đầu vào thường là 3 áp pha hoặc đôi khi còn có đầu vào
cho áp thứ tự không nối tới cuộn thứ cấp tam giác hở của máy biến điện áp
(TU).
Đối với Rơle dùng cả áp lẫn dòng như Rơle bảo vệ khoảng cách có thể có
các đầu vào như trên (tối đa là 8 đầu vào).
Các giá trị danh định của các TI, TU được sử dụng tại các đầu vào tương tự
cần phải được cài đặt trong bộ nhớ của Rơle. Dòng định mức thứ cấp đối với
Rơle số thường là 1A hoặc 5A, áp định mức thường là 100V hoặc 110V
Các cuộn đầu vào tương tự được nối tới các cuộn biến dòng hoặc áp trung
gian đầu vào đặt trong Rơle.
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 7
§Çu
vµo
t.tù
Vµo/Ra
sè
U
I
M«
đ
un sè
Mô
đ
un vào/ra
BiÕn
®æi
®Çu
vµo
ChuyÓn
®æi

A/D
Th«ng
Tin
tuÇn tù
vµ
s.song
Giao
diÖn
vµo/ra
Bé
vi
sö
lý
Bé nhí
RAM
EPROM
ThiÕt bÞ phÝa xa
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
1.4.2. Đầu vào số
Các đầu vào số hay còn gọi là đầu vào trạng thái cung cấp thông tin về
trạng thái làm việc của hệ thống điện hay các thiết bị bảo vệ khác. Các thông tin
này chỉ có 2 giá trị O và 1
Các đầu vào này có thể chia làm 3 loại và thay đổi tuỳ theo từng rơle bảo vệ:
+ Thông tin đối tượng bảo vệ cung cấp, thí dụ như máy cắt, dao tiếp
địa, dao cách ly ở vị trí đóng hay mở (do các tiếp điểm phụ của máy cắt
thông báo), máy cắt không làm việc v.v…
+ Thông tin do các bảo vệ khác cung cấp, thí dụ như bảo vệkhí của
máy biến áp (bảo vệ Gas) cảnh báo hay tác động (Gas nặng thì đi cắt máy
cắt, Gas nhẹ thì cảnh báo), tín hiệu khoá hay cho phép trong sơ đồ liên động
(áp lực khí SF6 trong máy cắt ở mức thấp sẽ khoá thao tác máy cắt) v.v…

+ Tín hiệu điều khiển từ xa của người sử dụng, thí dụ như giải trừ các
cảnh báo, giải trừ tín hiệu sự cố trên rơle, điều khiển đóng cắt máy cắt trên
rơle, lấy thông số và các bản ghi sự kiện, khoá hoặc cho phép chức năng
TĐL làm việc v.v…
Các tín hiệu đầu vào thường là tín hiệu điện áp lấy từ nguồn phụ một chiều
(U
phụ
). Nguồn phụ này có thể là nguồn một chiều nuôi rơle hoặc điện áp khác có
giá trị danh định như sau: 24, 30, 48, 60, 110, 220V (tuỳ theo chủng loại và các
nhà chế tạo khác nhau). Thường một rơle làm việc với nhiều tín hiệu đầu vào số
khác nhau. Việc chuyển cấp điện áp làm việc được thực hiện bằng cách chuyển
các cầu nhảy (Jumper) hay để nguyên hoặc cắt các dây nối tại một vài vị trí trên
bản mạch thiết bị.
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 8
R¬le
TÝn hiÖu sè
§Çu vµo sè
Comparato
TÝn hiÖu
®Çu vµo
Unguìng
D
R
Uphô
L
R¬le
Uphô
TÝn hiÖu sè
R
®iÒu khiÓn

TÝn hiÖu
®Çu vµo
a)
b)
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
Bộ cách ly đầu vào sử dụng coparato (a) và bộ chuyển đổi quang điện (b)
Về cấu tạo, sơ đồ mạch tín hiệu số đầu vào cũng thường là các bộ cách ly
làm việc theo 2 nguyên tắc khác nhau có tác dụng bảo vệ thiết bị chống sự cố
bên ngoài.
- Bộ cách ly đầu vào sử dụng comparato (a): Bộ cách ly loại này lợi dụng
khả năng cách ly của các bộ so sánh dùng khuếch đại thuật toán coparato
với tổng trở đầu vào lớn. Tín hiệu đầu vào sẽ xuất hiện ở đầu ra bộ
comparato khi điện áp tín hiệu lớn hơn U
ngưỡng
. Dòng điện tiêu thụ khoảng
1-10mA. Cuộn chặn L hình xuyến với vài vòng dây có tác dụng chặn các
nhiễu xung kim ở đầu vào. Ở đây điot D đóng vai trò tạo ngưỡng cho
mạch đầu vào.
- Bộ cách ly đầu vào sử dụng bộ chuyển đổi quang điện (b): Khi có điện áp
tín hiệu, điot phát quang sẽ sáng là mở thông Trazitơ truyền tín hiệu điện
áp vào mạch bên trong. Bộ chuyển đổi quang được thiết kế với cổng có
điều khiển ở đầu vào. Nó chỉ cho tín hiệu vào bên trong khi bộ vi sử lý
quét đến đầu vào số đang xét. Điều này làm giảm công suất tiêu thị của
mạch đầu vào số trong chế độ chờ.
1.4.3. Đầu ra số
Các tín hiệu đầu ra cơ số 2 có thể phân loại theo 4 nhóm:
1. Nhóm tín hiệu điều khiển: Được đóng cắt bởi các rơle đầu ra. Hầu hết
các rơle số hiện nay đầu sử dụng các rơle có tiếp điểm để làm phần tử thao tác
đầu ra. Điện áp làm việc của chúng thường là dòng một chiều 24V. Tiếp điểm có
khả năng làm việc với dòng cắt lớn. Tiếp điểm điều khiển sử dụng điện áp thao

tác bên ngoài để thực hiện các quy trình đóng cắt MC như cắt 1 pha, cắt 3 pha,
đóng 3 pha. Tiếp điểm điều khiển thường có công suất và dòng làm việc lớn hơn
tiếp điểm báo tín hiệu. Để tăng độ tin cậy đôi khi người ta sử dụng các cặp tiếp
điểm kép mắc song song với nhau, cho phép giảm khả năng tiếp điểm bị hở khi
cần khép mạch điều khiển.
- Ví dụ sơ đồ làm việc có thể kết hợp giữa đầu vào và đầu ra số với các
cuộn điều khiển MC:
• Khi máy cắt MC mở, cuộn cắt bị khoá bởi tiếp điểm phụ 2 của MC.
• Tiếp điểm phụ 3 đóng, đầu vào số “Máy cắt mở” nhận được tín hiệu
áp.
• Khi tiếp điểm rơle đầu ra “Đóng máy cắt” khép mạch, cuộn đóng
làm việc.
• Tiếp điểm phụ sẽ khoá cuộn đóng và đưa cuộn cắt vào tình trạng
sẵng sàng làm việc.
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 9
Tỡm hiu r le s v ng dng ca r le s DGT 801 GVHD:PGS.TS Lờ Kim Hựng
in ỏp s bin mt u vo I
2
, ng thi xut hin u vo I
1
thụng bỏo trng thỏi Mỏy ct úng.
2. Nhúm cỏc tớn hiu cnh bỏo: Cng s dng cỏc rle cú tip im i
cnh bỏo tớn hiu bng ốn, cũi v.v trờn bng iu khin trung tõm hoc ni
nhn thụng tin xa.
3. Nhúm cỏc tớn hiu iu khin ốn LED trờn mt trc rle thụng bỏo cỏc
thụng tin v tỡnh trng lm vic ca rle. Theo nguyờn tc, cỏc tớn hiu ny
khụng s dng cỏc tip im u ra vỡ in ỏp lm vic ca cỏc ốn LED rt bộ
<3V, m ly trc tip t cỏc u ra ca cỏc vi mch s phn lụgic sau khi ó
c khuch i. Thng mi ốn LED tng ng vi mt thụng tincn thụng
SVTH:H Vn Nguyờn-Lp:11DLT Trang: 10

MC
1
2
3
Cuộn cắt
Cuộn đóng
Tiếp điểm
phụ của MC
MC đóng
MC mở
I
1
I
2
O
1
O
2
Đầu
vào
số
Đầu
ra
số
Mở
MC
Đóng
MC
Nguồn thao tác
Rơle số

Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
báo cho người sử dụng. Một số rơle mỗi đèn LED có thể gán các thông báo bằng
cách lập trình từ bàn phím cho người sử dụng thực hiện.
4. Nhóm các tín hiệu trạng thái bên trong rơle. Trong rơle số có đặt các
thanh ghi để ghi nhận trạng thái các phần tử lôgic. Người sử dụng có thể hiển thị
các tham số này trên màn hình của rơle hoặc truy xuất từ xa qua cổng tuần tự.
1.5. Xử lý các tín hiệu tương tự
1.5.1. Các bộ biến đổi đầu vào
Các bộ biến đổi đầu vào đó là các máy biến áp (TU), máy biến dòng (TI)
tín hiệu và các Tranzitơ. Chúng có chức năng và cấu tạo giống các bộ phận
tương tự của rơle tĩnh.
- Các máy biến áp tín hiệu thường có số vòng dây lớn, kích thước dây nhỏ.
- Các máy biến dòng tín hiệu có số vòng dây nhỏ, kích thước dây lớn.
Trên thực tế, trong các rơle số sơ đồ nối dây của các biến dòng phụ thuộc
vào ứng dụng cụ thể. Thường các sơ đồ nối dây sau đây được sử dụng:
 Sơ đồ sao đầy đủ (Yo)
 Sơ đồ sao thiếu
 Sơ đồ hiệu 2 dòng pha (sơ đồ số 8)
Đối với rơle bảo vệ quá dòng hay khoảng cách 3 pha các máy biến dòng
được mắc theo sơ đồ sao đủ. Ứng dụng rộng trong hệ thống điện có trung tính
nối đất trực tiếp.

Sơ đồ sao thiếu thường dùng trong hệ thống điện có trung tính cách đất vì
trong hệ thống này dòng chạm đất nhỏ, khi chạm đất một pha không được coi là
chế độ sự cố.
Một rơle số ba pha có thể có các dạng đầu vào dòng như sau:
• Ba đầu vào nối với các biến dòng pha đo dòng các pha.
• Một đầu vào nối với biến dòng TTK hay dòng tổng ba pha để đo các
dòng chạm đất lớn.
• Một đầu vào nối với biến dòng TTK độ nhạy cao để đo các dòng

chạm đất bé.
• Sáu đầu vào nối với biến dòng pha để bảo vệ các máy điện 3 pha
trong bảo vệ so lệch….
1.5.2. Các bộ lọc và bộ khuếch đại
Tín hiệu tương tự ở đầu ra của các bộ biến đổi tín hiệu đầu vào thường qua
các bộ lọc sơ bộ tần số thấp, với tín hiệu cao tần bị chặn lại. Các bộ lọc này là
các bộ lọc tần bậc 1 kiểu R-C hay L-R. Các bộ lọc bậc cao không sử dụng vì làm
tăng độ trễ của tín hiệu. Trong các rơle số bộ lọc tương tự chỉ có vai trò như bộ
lọc thô. Các tín hiệu thông tin tiếp theo đó được lọc tinh ở các bộ lọc số khác.
Các bộ lọc thô có tác dụng loại bỏ các thành phần sóng hài bậc cao tần số lớn
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 11
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
hơn một nửa tần số lấy mẫu để nhằm làm giảm sai số theo định lý lấy mẫu
Shannon, các bộ lọc số không có khả năng phản ứng với các thành phần này.
Tín hiệu đầu ra của các bộ biến đổi chưa thể phù hợp được ngay với giá trị
đầu vào của các bộ chuyển đổi tương tự số được chọn. Các bộ chuyển đổi này
thường được làm việc với áp đầu vào có dải biến thiên từ 0 đến U
dd
hoặc từ -U
dd
đến +U
dd
. Vì vậy người ta thường dùng các bộ biến đổi và khuếch đại các tín
hiệu dòng và áp thành các giá trị phù hợp như trên. Bộ khuếch đại như vậy trong
các rơle số thường là các bộ khuếch đại thuật toán.
 Sơ đồ đầu vào tương tự ở một số loại Rơle số:
Sơ đồ nối dây của một rơle quá dòng kỹ thuật số điển hình loại 3 pha.
Ngoài các đầu vào thứ cấp của các máy biến dòng pha, biến dòng thứ tự không,
ở đây còn có các đầu vào áp thứ cấp dùng cho bảo vệ quá dòng có hướng, bảo
vệ quá dòng thứ tự nghịch, bảo vệ thiếu áp, bảo vệ quá áp… tuỳ theo từng loại

ứng dụng. Các tiếp điểm của rơle thao tác đầu ra có thể sử dụng để đi báo tín
hiệu hay thao tác cắt máy cắt. Tuỳ theo từng loại rơle, các tiếp điểm này được
dùng cho các chức năng xác định hay có thể thay đổi chức năng tuỳ theo cách
lập trình của người sử dụng. trong trường hợp sau, biến (hoặc hàm) thao tác của
các chức năng mong muốn sẽ được gán ra tiếp điểm được lựa chọn.
Các đầu vào số được sử dụng để thông báo trạng thái của đối tượng bảo vệ,
của trạng thái đang đóng hay cắt hay đơn thuần để điều khiển rơle từ xa. Trong
hầu hết các rơle quá dòng số đều sử dụng một số trong những đầu vào này để
kiểm tra trạng thái cuộn cắt và cuộn đóng. Đầu vào số được gán chức năng này
sẽ giám sát tiếp điểm máy cắt thông qua điện áp một chiều đặt vào nó. Điện áp
này được nối với 2 đầu của tiếp điểm máy cắt, nếu tiếp điểm này hở mạch và
cuộn cắt vẫn nguyên vẹn thì điện áp một chiều sẽ được đưa vào đầu vào số. Còn
nếu cuộn cắt hở mạch do đứt dây nối hay hỏng cuộn cắt, điện áp giám sát này sẽ
bằng 0 và rơle sẽ phát tín hiệu báo động.
Rơle có các đầu ra truyền thông tin số tuần tự hay song song nối với máy
tính hay thiết bị đầu cuối phía xa (RTU), hoặc có đường cáp quang cho phép nó
có thể trao đổi thông tin với các thiết bị bên ngoài. Trong nhiều trường hợp, rơle
có thể trao đổi thông tin với các RTU bằng các đầu ra tương tự dưới dạng nguồn
dòng hay nguồn áp. Rơle thường được sử dụng nguồn nuôi một chiều với các
cấp điện áp tiêu chuẩn khác nhau tuỳ theo các ứng dụng cụ thể hoặc hãng sản
xuất.

SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 12
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
Sơ đồ nối các đầu dây vào và ra của Rơle quá dòng kỹ thuật số
1.5.3. Bộ chuyển đổi tương tự số
Chức năng của các bộ chuyển đổi tương tự số trong rơle số:
 Chức năng dồn kênh: Cho phép bộ biến đổi ADC có thể làm việc với
nhiều đầu vào tương tự.
 Chức năng trích và giữ mẫu tín hiệu tương tự.

 Chức năng chuyển đổi tín hiệu tương tự thành mã cơ số hai ở đầu ra
Từ 8 giá trị dòng và áp đầu vào (Ia, Ib, Ic,Io, Ua, Ub, Uc, Uo) các bộ biến
đổi tạo ra tối đa 11 tín hiệu tương tự (Ia, Ib, Ic,Io, Ua, Ub, Uc, Uo và Uab, Ubc,
Uca). Chúng được trích và giữa mẫu với tần số N khoảng 8, 12, 16, 20 lần trong
một chu kỳ 20 ms tuỳ theo từng loại rơle. Ví dụ Sel-321 N=16, với 7SA511
N=20.
Các tín hiệu tương tự sau khi được dồn kênh sẽ lần lượt được chuyển đổi
thành tín hiệu cơ số 2. Bộ ADC của rơle thường có 12bit, trong đó có 11bit dữ
liệu và 1bit dấu.
Trong một số loại rơle, do tốc độ thu thập thông tin nhanh, người ta phải sử
dụng bộ vi xử lý và bộ nhớ riêng có công suất lớn hơn để điều khiển vài bộ
ADC.
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 13
R¬le
Qu¸ dßng sè
BiÕn dßng
TTK
M¸y
c¾t
DZ
b¶o vÖ
BiÕn dßng
pha
BiÕn
®iÖn ¸p
®Çu c¸p quang
Nguån
DC
Cæng
truyÒn

tt sè
C¸c
tiÕp
®iÓm
r¬le
A
B C
A
B
C
Thu Ph¸t
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
1.6. Các phương pháp so sánh trong rơle số
Với các loại rơle làm việc với hai đại lượng đầu vào thường người ta sử
dụng hai nguyên tắc so sánh:
• So sánh biên độ.
• So sánh pha.
1.6.1. So sánh biên độ.
Trong các rơle làm việc với hai đại lượng đầu vào, thông thường một đại
lượng nào đó (Chẳng hạn X
1
) tác động theo hướng làm cho rơle khởi động còn
đại lượng kia (X
2
) tác động theo chiều hướng ngược lại (hãm, cản trở rơle tác
động).
Tín hiệu đầu ra Y của rơle sẽ xuất hiện khi:
21
XX =
Trong đó:

1
X
: là tín hiệu đầu vào khởi động

2
X
: là tín hiệu đầu vào hãm.
Nguyên lý so sánh biên độ hai đại lượng điện được sử dụng trong bảo vệ so lệch
và bảo vệ khoảng cách.
1.6.2. So sánh pha
So sánh pha phản ánh góc lệch pha giữa các đại lượng đầu vào nếu góc
lệch pha vượt quá (lớn hơn hay bé hơn) trị số pha định trước rơle sẽ tác động.
Các đại lượng tương tự đầu vào X
1
, X
2
qua các bộ biến đổi BD
1
, BD
2
biến thành
các xung chữ nhật X
1
’
, X
2
’
với thời gian trùng pha là t
k
. Kiểu so sánh này gọi là

so sánh thời gian trùng pha.
Nếu thời gian trùng pha t
k
lớn hơn thời gian đặt t
G
của bộ phận thời gian thì
sẽ xuất hiện tín hiệu đầu ra Y
1
. Để tăng độ chính xác của so sánh pha, có thể tiến
hành lọc và khử thành phần một chiều cũng như các sóng hài bậc cao trong các
đại lượng đầu vào X
1
, X
2
trước khi đưa vào bộ so sánh.
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 14
BG2
CL2
R2
R1
CL1
BG1
X
1
X
2
RL Y
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
1.7. Các bộ nguồn dùng cho rơle số
Ngoài các nguồn tín hiệu lấy từ các TI, TU, thì để làm việc được các rơle

số phải được cấp nguồn từ bên ngoài. Nguồn này thường là nguồn một chiều lấy
từ acquy hay các bộ biến đổi xoay chiều - một chiều. Trong rơ le số, nguồn một
chiều thường có các cấp điện áp khác nhau phụ thuộc vào các loại rơle bảo vệ
khác nhau: 24, 30, 48, 60, 110, 220V một chiều.
Trong các rơle số có bộ chuyển đổi “một chiều - một chiều” (DC/DC) sử
dụng cung cấp điện một chiều cao ở đầu vào để tạo ra các điện áp một chiều
thấp hơn dành cho các mục đích khác như: nuôi các vi mạch số, các bộ khuếch
đại thuật toán, các điện áp điều khiển đóng cắt các tiếp điểm của rơle đầu ra. Các
mức điện áp sử dụng ở đây là:
±
5V,
±
12V,
±
15V và +24V.
1.8 Các cổng vào ra thông tin tuần tự
Khả năng trao đổi thông tin với các thiết bị ở xa là mọt trong các ưu điểm
nổi bật của rơle số so với các loại rơle điện cơ và rơle tĩnh. Chức năng này được
thực hiện thông qua các giắc cắm chữ D có 9 hoặc 25 chân đặt ở mặt trước hay
sau của rơle số. Đó là các cổng vào ra thông tin tuần tự được nối tới bộ giao diện
vào ra thông tin số. Bộ giao diện này có các chức năng sau:
 Phối hợp giữa bộ phận truyền thông tin dạng song song bên trong
rơle số với bộ phận truyền tin tuần tự ở bên ngoài.
 Đồng bộ thời gian giữa phần thu và phát. Bình thường các bộ thu và
phát thuộc các thiết bị khác nhau nên thông tin trong chúng được
truyền với tốc độ khác nhau. Vì vậy cần phải có đồng bộ hoá chế độ
làm việc của hai phía về mặt thời gian.
 Phối hợp về mức điện áp và mã số của tín hiệu được truyền.
1.8.1. Giới thiệu nguyên lý làm việc của giao diện vào ra số liệu tuần tự.
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 15

X'
2
X'
1
X'
1,
X'
2
Yt
G
&
X
2
X
1
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
Tín hiệu tuần tự được trao đổi với rơle qua thông tin hữu tuyến hoặc cáp
quang trong mọi trường hợp được đưa về dạng mã số tuần tự hoặc song song.
Bộ phận chính của thiết bị giao diện là mạch thu phát vạn năng không đồng
bộ (UART), thực chất là bộ ghi dịch được chế tạo thành vi mạch chuẩn. Một sơ
đồ khác tương tự với UART có tên gọi là “Bộ phối hợp giao diện thông tin
không đồng bộ” (ACIA) cũng được sử dụng rộng rãi.
Nhiệm vụ chính của nó là phối hợp hai thiết bị có xung đồng bộ khác nhau
theo phương thức gọi là thông tin liên lạc không đồng bộ. Có nghĩa là các bit
thông tin được trao đổi qua lại không kèm theo tín hiệu đồng bộ thời gian để chỉ
điẻm đầu và điểm cuối của gói thông tin. Vì vậy người ta sử dụng ở đây các kiểu
mã hoá khác nhau, trên đường truyền các bit dữ liệu có thể bị sai lệch vì vậy
người ta có thể sử dụng thêm bit “chẵn lẻ” (PARITY) trước bit “STOP”.
Có hai kiểu bit “chẵn lẻ”: chẵn và lẻ. Nếu bit theo kiểu lẻ thì tổng các số 1
trong các bit dữ liệu được công với bit “chẵn lẻ” phải là một số lẻ. Nếu bit theo

kiểu chẵn thì tổng các số 1 cộng với bit “chẵn lẻ” là một số chẵn. Bit “chẵn lẻ”
do đầu thu phát tính toán và ghi vào cuối dây bit dữ liệu.
Đầu thu khi nhận dữ liệu sẽ kiểm tra bit “chẵn lẻ” và khi phát hiện ra lỗi sẽ
yêu cầu đầu phát của thiết bị ngoại vi phát lại.
Sơ đồ trên giới thiệu giắc cắm D 25 chân. Ở đây chân 1 và chân 7 là chân
nối đất. Chân 2 (TD) là đường truyền dữ liệu theo một chiều tới thiết bị bên
ngoài. Các tín hiệu tuần tự (với bit nhỏ nhất phát trước, bit lớn nhất phát sau)
được truyền từ đầu phát của bộ UART tới đầu vào đảo (-) của bộ khuếch đại
thuật toán làm việc theo chế độ so sánh (comparato). Đầu vào không đảo (+) của
bộ khuếch đại thuật toán (KTT) được giữ ở mức 1,5V. Nếu tín hiệu tại (-) là 5V
và cao hơn điện áp 1,5V tại (+), điện áp đầu ra của bộ KTT sẽ là -12V, tương
ứng với giá trị lôgic 1. Nếu tín hiệu đầu vào tại (-) là 0V và nhỏ hơn điện áp tại
(+),đầu ra của bộ KTT sẽ là +12V, tương ứng với giá trị mức lôgic 0. Chân 3
(RD) là đường nhận dữ liệu của cổng tuần tự. Các thiết bị ngoại vi truyền tín
hiệu tới rơle qua chân này và điôt tạo ngưỡng đến đầu vào đảo (-) của bộ
comparato. Đầu vào không đảo (+) của nó được giữa ở điện áp 2V. Nếu tín hiệu
vượt quá +2,5V, điôt sẽ thông mạch, bộ comparato sẽ dẫn điện theo chiều từ đầu
ra tới đầu vào và điện áp đầu ra của nó tụt xuống 0, tương ứng với mức lôgic 0
của các mạch số. Khi tín hiệu đầu vào nhỏ hơn +2,5V, thì bộ comparato sẽ
không dẫn điện, khi đó điện áp ở đầu ra sẽ là 5V tương ứng với mức lôgic 1. Khi
tín hiệu đầu vào đổi trạng thái, áp đầu ra của bộ comparato cũng thay đổi và làm
cho các bit của thanh ghi dịch ở đầu thu sẽ được đưa lần lượt tới các đầu ra từ
D0 đến D7.
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 16
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
Chân 8 của giắc cắm D là chân phát hiện cờ tràn (CD). Nó hoạt động giống
như RD, chỉ khác là nó gửi tín hiệu ngắt tới mạch điều khiển để thông báo thiết
bị ngoại vi đã sẵn sàng và có thể gửi tín hiệu. Đây đơn thuần là tín hiệu trạng
thái. Các chân khác cũng được sử dụng tuỳ theo từng ứng dụng cụ thể.
Sơ đồ khối của một bộ UART làm việc kết hợp với mạch khuếch đại vào/ra

tạo thành bộ phận chủ yếu của giao diện thông tin tuần tự. Vi mạch này gồm 3
thành phần chính: Đầu thu, đầu phát và mạch điều khiển.
1.9 Các bộ nhớ kết cấu và cấu trúc phần mềm của rơle số
1.9.1 Các bộ nhớ và kết cấu của rơle số
Các chương trình cơ bản điều khiển sự làm việc của rơle thường được chứa
trong bộ nhớ ROM hoặc EPROM.
+ ROM được sử dụng trong trường hợp rơle được sản xuất với số lượng lớn
hoặc nhà chế tạo có công nghệ ghi thông tin vào ROM hoàn thiện.
+ EPROM cho mục đích khi sản xuất với số lượng ít, đơn chiếc vì tuy EPROM
đắt hơn nhưng nó cho phép sửa chữa các chương trình đã ghi trong nó.
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 17
D6
D7
0
1
2
3
4
5
6
70
1
2
3
4
5
6
7
DTS
Ng¾t

(CD)
RD
DSR
CTS
RTS
TD
-12V
+12V
+15V
K§TT
5V
1
2
3
4
5
6
7
12
13
25
comparato
+2V
§Çu thu
Ng¾t
Bé ®iÒu khiÓn
Thanh ghi
dÞch
UART
D7 D6

D5
D4
D3 D2
D1 D0
CD DSR DTS CTS RTS
1 0 0 1 1 10 0
0
0
11 1001
VÞ trÝ ch©n
nh×n tõ bªn ngoµi
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
Các thông tin chỉnh định bảo vệ và thông tin về hệ thống điện được lưu trữ hoặc
trong DRAM kiểu CMOS (dùng nguồn riêng pin), hoặc trong EEPROM hoặc cả
hai. Các bộ RAM động hay NVRAM có ưu điểm là tốc độ ghi thông tin nhanh
nhưng nếu pin nuôi chúng bị sự cố thì sẽ bị trục trặc. Vì vậy, thông thường
người ta ghi các thông tin này vào trong các bộ nhớ EEPROM. Khi rơle mất
nguồn cung cấp, thông tin ghi nhớ trong chúng vẫn không bị mất đi.
Các căn bản sự kiện và thông tin về sự cố được lưu trữ trong các DRAM vì
tốc độ ghi nhớ nhanh của chúng. Tại đây cũng lưu trữ thông tin về dao động
điện, các nhiễu loạn, các lịch trình làm việc của rơle theo thời gian v.v…
Các dữ liệu thông tin đo lường, các kết quả tính toán… được lưu trữ trong
các bộ nhớ RAM (SRAM và DRAM) dùng nguồn cung cấp của rơle. Tại đay
cũng lưu trữ thông tin ngày tháng, thời gian thực. Các dữ liệu này sẽ bị xoá nếu
rơle bị mất nguồn cung cấp. Người điều hành có thể truy xuất văn bản sự kiện từ
xa, căn cứ vào ngày tháng ghi trên rơle để biết được tình trạng làm việc của rơle
bảo vệ.
Trong rơle, các chức năng thường được chế tạo trên các bản mạch riêng biệt tạo
thành các môđun. tuỳ theo các laọi rơle có thể có các môđun sau:
 Môđun nguồn

 Môđun tín hiệu vào
 Môđun bộ vi xử lý
 Môđun thông tin
 Giao diện người sử dụng
Môđun nguồn đựơc chế tạo độc lập và được che chắn cẩn thận vì đây là
nguồn phát sinh nhiễu mạch. Đôi khi môđun vào và ra tín hiệu được chế tạo
chung trên một bản mạch. Tương tự như vậy, đôi khi môđun thông tin trong các
rơle mới hiện nay chỉ là bản mạch nhỏ được gắn trên môđun khác.
1.9.2.Cấu trúc phần mềm
1.9.2.1.Khái niệm chung
Các chương trình phần mềm là điểm khác biệt lớn nhất trong rơle số so với
các rơle khác. Thực chất chúng là các bit thông tin được sắp xếp theo các trình
tự quy định gọi là lệnh và được chứa trong các bộ nhớ khác nhau. Khi rơle được
cấp nguồn, bộ vi xử lý và các linh kiện phần cứng khác sẽ hoạt động tuân theo
sự hướng dẫn của các tệp lệnh này theo một chương trình xác định trước, nhờ đó
rơle có thể hoạt động như một phần tử tự động.
Các chương trình phần mềm của rơle số có thể phân làm 2 nhóm chính:
• Phần mềm hệ thống
• Phần mềm ứng dụng
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 18
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
Phần mềm hệ thống bao gồm các chức năng tự kiểm tra báo lỗi nội bộ rơle,
các thông tin vào ra. Nó chỉ phối sự hoạt động qua lại giữa các bộ phận phần
cứng với nhau, tạo môi trường phần mềm cho các ứng dụng khác nhau có thể
phát triển và hoạt động hiệu quả. Tóm lại đây là phần mềm cơ sở mà bất cứ thiết
bị kỹ thuật số dùng vi xử lý nào cũng phải được trang bị để có thể hoạt động
được.
Các chương trình phần mềm ứng dụng được sử dụng phụ thuộc vào các
chức năng bảo vệ được cài đặt trong rơle. Để rơle có thể làm việc hiệu quả, các
chương trình quy định chi tiết thao tác của các linh kiện phần cứng trong mỗi

chế độ làm việc khác nhau như xử lý các số liệu tương tự, số liệu số, tương tức
với người sử dụng, vào ra thông tin, ra quyết định thao tác v.v…
Bộ vi xử lý thực hiện các chương trình ứng dụng theo 2 cách chính:
• Chạy các chương trình ứng dụng lần lượt theo trình tự thời gian.
• Phương pháp này gọi là phương pháp ngắt: cho phép khởi động chương
trình ứng dụng nào đó khi bộ vi xử lý nhận được thông tin từ bên ngoài.
Khi đó dừng các hoạt động khác của rơle để thực hiện chương trình ứng
dụng phù hợp với thông tin bên ngoài đó, sau đó quay lại thực hiện các
thao tác còn dang dở.
1.9.2.2. Chương trình hệ thống
 Chương trình tự kiểm tra khi đóng nguồn
Các rơle số hiện nay cho phép kiểm tra khả năng làm việc của các phần tử
chính của phần cứng ngay sau khi rơle được cung cấp nguồn và hiển thị kết quả
kiểm tra lên màn hình. Các phần tử này có thể là: Bộ vi xử lý, các bộ nhớ, bộ
đồng hồ thời gian, các bộ kiểm tra ngắt vào ra thông tin, bộ chuyển đổi tương tự
số v.v…Kết quả kiểm tra có thể là “tốt”, “báo động”, và “hư hỏng nội bộ”
Trong một số rơle, các loại bộ nhớ như EPROM và RAM được kiểm tra
không chỉ vào lúc bật nguồn mà còn quy định theo chu kỳ bởi chương trình phần
mềm. Các ô nhớ bị hư hỏng phát hiện được sẽ bị cô lập tự động để tránh lỗi cho
các lần ghi thông tin tiếp theo.
 Chương trình hệ thống vào/ra cơ sở (BIOS)
Chương trình này cung cấp một giao diện nhằm tương thích hoàn toàn các
chương trình ứng dụng với cơ sở phần cứng của rơle. Đó là tập hợp các chu
trình điều khiển các linh kiện phần cứng cho phép người lập trình ứng dụng
giám sát và truyền các dữ liệu qua lại các bộ phận vào/ra một cách dễ dàng. Với
các chương trình BIOS, người lập trình ứng dụng không cần phải hiểu một cách
tỉ mỉ các bộ phận vào/ra dữ liệu trong rơle làm việc như thế nào mà chỉ cần biết
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 19
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
chúng có thể làm được gì. Khi phần cứng của rơle được nâng cấp, chỉ cần thay

đổi các chương trình BIOS kèm theo mà không ảnh hưởng đến chương trình ứng
dụng. Điều này cho phép các phần mềm ứng dụng có thể tồn tại lâu dài không
phụ thuộc vào sự phát triển của phần cứng.
Các chương trình điều khiển vào/ra cho phép điều khiển các bộ phận sau đây:
các đầu vào trạng thái sô, các đầu ra thao tác số, các cổng song song và tuần tự,
màn hình hiển thị, bàn phím, các đèn LED, các đầu vào tương tự v.v…
 Chương trình thực thi đa nhiệm
Đây là chương trình cho phép vi xử lý có thể thực hiện đồng thời vài chức
năng ứng dụng theo thời gian thực. Nó hoạt động bằng cách cho phép người lập
trình ứng dụng phân chia chương trình ứng dụng thành các nhiệm vụ nhỏ riêng
biệt. Mỗi nhiệm vụ được gán một thứ tự ưu tiên. Chương trình đa nhiệm chỉ cho
phép thực hiện một nhiệm vụ trong một thời điểm. Các nhiệm vụ khác đã được
kích hoạt khi đó được nhớ trong các bộ nhớ theo trật tự hàng nếu không thể thực
thi chúng ngay lập tức. Các nhiệm vụ có thứ tự ưu tiên cao hơn sẽ được thực
hiện trước các nhiệm vụ có thứ tự ưu tiên thấp hơn. Việc phân chia các chương
trình ứng dụng như vậy cho phép biến hoá các chức năng bảo vệ trong rơle trong
các chế độ làm việc khác nhau.
 Các chương trình phục vụ cho lập trình ứng dụng
Đây là các chương trình phần mềm được sử dụng trong giai đoạn phát triển
các phần mềm ứng dụng dùng trong rơle. Đó là các chương trình gỡ rối
(DEBUGGING) sử dụng khi tắt nguồn hoặc đang chạy chương trình ứng dụng
để kiểm tra và thay đổi nội dung các bộ nhớ và các công vào/ra, các thanh ghi
cũng như các bước thực hiện chương trình.
1.9.2.3. Các chương trình ứng dụng
Các chương trình này điều khiển sự làm việc của bộ vi xử lý đối với các môđun
vào/ra tín hiệu số và tương tự, môđun thông tin và giao diện với người sử dụng.
Trong các rơle số sử dụng nhiều bộ vi xử lý, nó còn cho phép bộ vi xử lý chính
điều khiển sự hoạt động của bộ vi xử lý phụ.
-Khởi động: Phần mềm ứng dụng của bọ vi xử lý trong chế độ khởi động sẽ thực
hiện các thao tác sau:

+ Đọc các thông tin trạng thái trong các EEPROM hoặc NVRAM. Nếu các cảnh
báo chưa được giải trừ trong lần làm việc trước thì chúng được phục hồi và
được hiển thị ở mặt trước rơle
+ Tất cả các giá trị đặt của rơle được nhớ trong EEPROM được rà soát lại xem
có ở trong miền làm việc cho phép không. Nếu giá trị đặt ở ngoài miền làm việc,
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 20
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
tín hiệu cảnh báo sẽ phát ra. Các giá trị hợp lý sẽ được tải từ EEPROM vào
trong miền làm việc của bộ nhớ RAM của rơle.
+ Bộ vi xử lý khởi động các đồng hồ thời gian, các điều khiển ngắt và vào ra
cùng các biến dữ liệu.
- Xử lý dữ liệu tương tự: Các tín hiệu tương tự đầu vào như dòng và áp lấy mẫu
với tốc độ N mẫu chong một chu kỳ tần số công nghiệp và được chuyển đổi
thành giá trị số. Kết quả thu được lưu trữ trong các bộ đệm. bộ vi xử lý tiến hành
các phần mềm lọc các giá trị số theo các thuật toán lọc như lọc Fourrier hay lọc
rời rạc hoặc lấy đạo hàm để xác định các tín hiệu thông tin có ích. Trong một số
rơle số có tốc độ thu thập thông tin cao, người ta sử dụng riêng một bộ vi xử lý
để thực hiện các thao tác này kèm theo chương trình phần mềm phục vụ nó.
- Xử lý các tín hiệu số: Các tín hiệu số ở đầu vào trạng thái (điện hoặc
quang/điện) được kiểm tra liên tục theo chu kỳ dài ngắn khác nhau tuỳ theo tính
cấp thiết của từng loại thông tin. Ví dụ tín hiệu cắt liên động cần phải được cập
nhật trong vòng một vài chu kỳ lấy mẫu, các tín hiệu khác như giải trừ hoặc
đồng bộ thời gian có thể lâu hơn…
+ Các tín hiệu điều khiển các rơle đầu ra được bộ vi xử lý liên tục quét tới trong
vòng một, hai chu kỳ lấy mẫu. Khi xảy ra sự cố, tín hiệu điều khiển của bộ vi xử
lý thay đổi, trong thời gian rất ngắn các rơle đầu ra sẽ khổi động để đi báo tín
hiệu hoặc đi cắt đối tượng được bảo vệ.
-Giao diện người sử dụng: Phần mềm giao diện người sử dụng đọc các mã từ
bàn phím và thông báo kết quả lên màn hình (điot phát quang hoặc màn tinh thể
lỏng). Người sử dụng giao tiếp với rơle qua menu hình cây hoặc theo nguyên tắc

địa chỉ.
-Thông tin liên lạc: Việc trao đổi thông tin với các thiết bị qua các cổng tuần tự
hoặc ssong song được thực hiện qua các giao thức (protoco). Trong các rơle có
yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng thông tin như bảo vệ so lệch đường dây, đôi
khi người ta dùng riêng một bộ vi xử lý cho chức năng thông tin liên lạc kèm
theo đó là phần mềm phục vụ boj vi xử lý này. Độ phức tạp của phần mềm
thông tin liên lạc phụ thuộc vào cổng thông tin được chọn (song song hay tuần
tự), mã thông tin, giao thức thông tin và các chức năng phụ trợ kèm theo. Nó
bao gồm các thao tác lập truyền gói thông tin, nhận, khẳng định và tách các
thông tin có ích.
- Đo lường và bản ghi sự kiện
Đo lường là một trong những nhiệm vụ của bộ vi xử lý thông tin tương tự. Bộ
phận này cập nhật thông tin về hệ thống điện theo chu kỳ lấy mẫu f
s
=50.N trước
hết nhằm mục đích phát hiện sự cố. Kết quả đo lường và tính toán nhận được
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 21
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
được lưu trữ ở bộ nhớ RAM. Theo một chu kỳ chậm hơn (khoảng 1s) một vài
trong các thông số này được tải vào bộ nhớ của màn hình. Khi kích hoạt chức
năng đo lường của rơle, phần mềm điều khiển sẽ hiện thị nội dung của bộ nhớ
màn hình theo địa chỉ được chọn. Đó có thể là giá trị dòng, áp, dòng tổng ba pha
v.v… theo giá trị tức thời hay hiệu dụng. Các thông số này sẽ liên tục được thay
đổi mới bằng cách xoá các giá trị cũ nạp thêm giá trị mới nhất vào.
Bản ghi sự kiện được lưu giữa tại các DRAM có nguồn nuôi riêng cho phép lưu
giữ thông tin ngay cả khi mất nguồn cung cấp, có hai loại bản ghi:
• Loại ghi thông tin vắn tắt các sự kiện được ghi theo trình tự thời gian,
theo nguyên tắc lần lượt. Các sự kiện lâu sẽ bị xoá dần sao cho số lượng sự
kiện nhớ được không đổi.
• Loại thứ hai cho phép ghi tỉ mỉ hơn về thông tin vừa diễn ra. Điều kiện

thực hiện loại này là rơle thực hiện thao tác đóng cắt MC. Khác với loại
trên là có thể xem trực tiếp trên màn hình hiển thị của rơle thì ở loại này
phải có phần mềm phụ trợ để có thể truy cập vào rơle để hiển thị thông tin
trên màn hình máy tính. Ví dụ như rơle SEL-351 sử dụng phần mềm
SELPLOT hay rơle quá dòng 7SJ512 và 7SA511 của SIEMEMS dùng
chương trình DIGSI, việc giao tiếp thực hiện qua cổng giao tiếp tuần tự.
-Các chức năng bảo vệ: Các chức năng bảo vệ của rơle được xây dựng thành
các chương trình con với các biến đầu vào là các giá trị đặt bảo vệ, các kết quả
đo lường hoặc trạng thái lôgíc của các tham số trung gian là hàm của các biến đo
lường đầu vào cuối cùng, là các trạng thái lôgíc đầu ra của các chức năng bảo vệ
khác. Khi chức năng bảo vệ được kích hoạt, các biến đầu vào của nó được kích
hoạt theo và được nạp vào các địa chỉ cố định trong bộ nhớ RAM. Phần mềm
chức năng bảo vệ thực chất là một thuật toán làm việc theo quy trình cho trước.
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 22
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
CHƯƠNG 2:GIỚI THIỆU VỀ RƠ LE SỐ DGT801
VÀ CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH
2.1. Giới thiệu về dòng rơ le DGT 801:



Fig.1
：
DGT801A

Protection

Cubicle

(front

view)
Dòng rơ le DGT 801 bào gồm các loại sau: DGT 801A,DGT 801B,DGT
801C,DGT 801F. Các chế độ phần cứng và phần mềm của các loại này đều
tương tự nhau và khác biệt duy nhất giữa chúng là nằm ở số lượng nguồn phần
cứng và kích thước giao diện bảng LC tương ứng trên các tủ (xem chi tiết ở
bảng dưới). Tất cả các loại trên đều được thiết kế làm việc với hai nguồn cung
cấp và hệ thống dual-CPU với kỹ thuật xử lý song song. Vì vậy chúng có cấu
hình tiên tiến,hoàn hảo trong vận hành,đáng tin cậy và an toàn trong vận hành.
Mỗi loại rơ le DGT 801 được ứng dụng với những chức năng khác nhau.
Tên dòng bảo vệ DGT 801C DGT 801A DGT 801B DGT 801F
Đặc
điểm
cấu
hình
Số nguồn
cung cấp
2 3 3 1
Số CPU
bảo vệ
2 2 2 2
Số CPU
điều khiển
1 1 1 1
Bảng hiển
thị màu LC
6.4” 10.4” 10.4” 6.4”
Chế độ
hoạt động
Kích thước

tủ điện
6U 10U 12U 6U
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 23
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
Giao
diện
Đầu vào
tương tự
28 30 60 0
Số đầu ra
cắt
4×4 4×4 4×6 4×4
Số đầu ra
tín hiệu
8×4 8×6 8×6 8×4
Số bảo vệ 22 4×6 4×6+8×2 22
Đầu vào
nhị phân
cắt trực
tiếp.
4 4×2 4×2 4×2/4×3
Đầu vào
nhị phân
bình
thường
8 12 8×2 8×2/8×3
Phạm vi ứng dụng
(chỉ tham khảo)
Bộ kích cỡ
vừa và nhỏ :

Khởi
động/dự
phòng máy
biến áp
Bộ kích cỡ
lớn và
nhỏ,Khởi
động /dự
phòng máy
biên áp
Bộ kích cỡ
lớn
Bảo vệ nhị
phân,yêu cầu
được lắp ráp
trong tủ riêng
biệt
2.2. Phạm vi ứng dụng:
Bộ bảo vệ rơ le số DGT 801 máy phát-máy biến áp được ứng dụng bảo vệ
trong các nhà máy nhiệt điện và thủy điện với công suất đến 1000MW ở cấp
điện áp cao 750KV và ít hơn khi ở chế độ kết nối khác nhau. Và nó cũng được
áp dụng riêng biệt cho máy phát, máy biến áp chính, trạm biến áp, máy biến áp
kích thích (bộ kích từ) Và nó có thể đáp ứng yêu cầu tự động hóa trong hệ
thống điện.
DGT 801A (or B,C) ,bảo vệ ở mỗi lớp có thể thực hiện các chức năng của
một số bảo vệ chính, của những bảo vệ hoạt động không bình thường và những
bảo vệ dự phòng. Các chức năng bảo vệ ở mỗi lớp khác nhau có thể linh hoạt
lựa chọn theo yêu cầu.
Đối với rơ le DGT 801F ,nó là loại bảo vệ đặc biệt được dùng trong bảo
vệ nhi phân. Với cơ chế nhân đôi nó hoàn toàn đáp ứng được những yêu cầu

quan trọng của những phần tử,cho bộ bảo vệ máy phát-máy biến áp có kích cỡ
vừa và lớn,mỗi thiết lập của bảo vệ thì bao gồm tương ứng với hai lớp của
DGT 801A(or B,C). Và những chức năng của bảo vệ này được phân bố hợp lý
phù hợp với những quy tắc. Việc cấu hình như vậy có thể làm cho những cài
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 24
Tìm hiểu rơ le số và ứng dụng của rơ le số DGT 801 GVHD:PGS.TS Lê Kim Hùng
đặt của bảo vệ ở mỗi rơ le đảm bảo thực hiện được tất cả các chức năng bảo vệ
chính, bảo vệ dự phòng và làm việc độc lập với nhau.
Những bảo vệ có thể được cài đặt một cách độc lập phù hợp với các mục
yêu cầu bắt buộc và đạt đến độ tin cậy N-1. Khái niệm về N-1 được hiểu là nếu
một bộ phận trong phần cứng hoặc phần mềm bảo vệ có thể sai thì vẫn có bảo
vệ chính và bảo vệ dự phòng của các phần tử sẽ tiếp tục hoạt động của nó. Bộ
bảo vệ kép được cấu hình theo nguyên tắc như vậy sẽ đạt đến một độ tin cậy
N-2. Với cơ chế song song này thì sẽ đáp ứng được căn bản những yêu cầu tại
những mục quy định bắt buộc, nó có thể ngăn chặn sự bảo vệ từ việc từ chối
vận hành trong trường hợp có sự cố bất ngờ của hệ thống.
2.2.1. Phạm vi ứng dụng của DGT-801C:
Bảo vệ DGT-801C được gọi là chế độ bảo vệ nhỏ, bảo vệ mà có thể thực
hiện tương đối ít số lượng chức năng bảo vệ và ứng dụng chung cho bảo vê máy
phát-máy biến áp vừa và nhỏ.
2.2.2. Phạm vi ứng dụng của DGT-801A:
Bảo vệ DGT-801A được gọi là bảo vệ ở chế độ trung bình, có thể thực
hiện số lượng các chức năng lớn hơn so với chế độ nhỏ. Và giao diện tương tác
giữa ngưỡi và máy (MMI) của nó thì hiện đại và mạnh mẽ. Bảo vệ này thường
áp dụng chung cho bộ bảo vệ máy phát-máy biến áp cỡ lớn và vừa hoặc những
bộ bảo vệ có yêu cầu tương đối cao và nhỏ.
2.2.3. Phạm vi ứng dụng cua DGT-801B:
Bảo vệ DGT-801B được gọi đơn giản là bảo vệ ở chế độ lớn, cấu hình
nguồn phần cứng của nó rất mạnh, những bảo vệ lớp đơn có thể thực hiện tất
cả các chức năng cho các bộ lớn và vừa với công suât 600MW hoặc ít hơn, ví

dụ tích hợp bảo vệ chính và bảo vệ dự phòng. Một hệ thống gồm hai lớp bảo vệ
có thể hợp thành cấu hình có ưu thế nhất bởi cơ chế nhân đôi. Ở đây, có nhĩa là
độ tin cậy của nó trong suốt quá trình hoạt động có thể đáp ứng các yêu cầu
trong những quy tắc của bảo vệ
2.3. Những chức năng bảo vê:
Cấu hình có sự chọn lọc và sự linh hoạt của phần mềm đồ họa được xác
định có thể làm cho bảo vệ DGT-801 A, B, C, F đáp ứng được các yêu cầu về
cấu hình đối với những chủng loại khác nhau của những bộ bảo vệ máy phát-
máy biến áp kích cỡ lớn và vừa.
DGT 801 bao gồm các chức năng sau:
-Bảo vệ chính ngắn mạch stator máy phát
-Bảo vệ so lệch dọc máy phát.
-Bảo vệ so lệch bộ máy phát-máy biến áp.
-Bảo vệ so lệch dọc máy phát không hoàn toàn.
-Bảo vệ so lệch ngang độ nhạy cao.
-Bảo vệ chạm đất một pha stator máy phát
SVTH:Hà Văn Nguyên-Lớp:11DLT Trang: 25