ĐỒ án 1 RƠ le số Thầy Nguyễn Văn Ánh

ĐỒ ÁN 1
ỂU VỀ CẤU TẠO , NGUY
ÊN LÝ HO
ẠT ĐỘ
NG VÀ ỨNG
TÌM HI
HIỂ
NGUYÊ
HOẠ
ĐỘNG
DỤNG CỦA RƠLE SỐ

1


U
LỜI NÓI ĐẦ
ĐẦU

Ở nước ta trong suốt một thời gian dài , nhiệm vụ hàng đầu của ngành điện lực
là sản xuất được ra điện để sử dụng đáp ứng nhu cầu của người dân và q trình
cơng nghiệp hóa , hiện đại hóa đất nước. Lúc đó yếu tố chất lượng được đặt
xuống vị trí thứ hai. Ngày nay , với chính sách đổi mới phát triển và mở cửa hội
nhập của chúng ta , nền kinh tế đã phát triển nhanh chóng đa dạng đặt ra những
yêu cầu cấp bách về việc nâng cao chất lượng dòng điện và hạn chế sự cố về điện
xảy ra và bảo vệ các phần tử trong hệ thống điện để đảm bảo quá trình cấp phát
điện là liên tục,. Điều này đòi hỏi việc ứng dụng các thiết bị tự động hóa trong hệ
thống điện với trình độ cơng nghệ ngày càng tiên tiến hơn.
Rơle bảo vệ là bộ phận quan trọng trong số các thiết bị tự động hóa dùng trong
ngành điện lực . Chúng có vai trị bảo vệ các phần tử hệ thống điện trong các điều
kiện làm việc bất thường bằng cách cô lập sự cố càng nhanh càng tốt thơng qua

các thiết bị đóng cắt . Do điều kiện lịch sử , các loại rơle bảo vệ ở nước ta chủ yếu
là rơle điện cơ ( xt xứ từ Liên Xơ) , trong q trình khai thác và sử dụng các
loại rơ le này bộc lộ nhiều khuyết điểm như độ nhạy , độ chính xác khơng cao ,
chi phí khai thác và sử dụng cao, tốc độ phát hiện và cách ly sự cố còn chậm....
Cho nên vấn đề sử dụng rơle số ngày nay để thay thế dần các loại rơle điện cơ cũ
là vô cùng cần thiết để khắc phục những mặt hạn chế của những loại rơle điện cơ
cũ góp phần vào việc xây dựng hệ thống điện ở nước ta an toàn và hiệu quả.

2


ƯƠ
NG I : CẤU TẠO VÀ NGUY
ÊN LÍ HO
ẠT ĐỘ
NG CỦA
CH
CHƯƠ
ƯƠNG
NGUYÊ
HOẠ
ĐỘNG
RƠLE SỐ

ỂU CHUNG VỀ RƠLE SỐ
I.T
I.TÌÌM HI
HIỂ

Gi

ới thi
1.
1.Gi
Giớ
thiệệu chung
Rơ le nói chung được hiểu là thiết bị có tín hiệu đầu ra tăng hoặc giảm đột ngột
từ giá trị cực tiểu đến giá trị cực đại ( từ mức logic 0 đến mức logic 1 ) và ngược
lại khi đầu vào đạt một ngưỡng giá trị nào đó. Ví dụ như, rơ le nhiệt, tiếp điểm
(đầu ra) sẽ đóng hoặc mở (tương ứng với giá trị 0 hoặc 1) khi dịng điện (tín hiệu
đầu vào) đạt một giá trị q dịng nào đó trong một thời gian nhất định.
Rơle kỹ thuật số gọi tắt là rơle số (hình 1) 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 dịng điện (BI), và máy biến điện áp (BU) được số hoá. Các số
liệu này được một hoặc nhiều bộ vi xử lý tính tốn và ra các quyết định
theo một chương trình cài đặt sẵn trong rơle. Sau đó rơle sẽ đưa ra các tín hiệu
đến các thiết bị gần đó ( máy cắt, dao cách ly) để cắt nếu sự cố xảy ra trong
mạch.Về cấu tạo , rơ le số được xây dựng từ các linh kiện bán dẫn chủ yếu là các
vi mạch số ( vi mạch logic ) nên đôi khi còn được gọi là rơ le bán dẫn kỹ thuật số.

3


Hình 1: Hình ảnh về rơle số
Ngày nay , người ta tạo ra được những rơle số có các tính năng làm việc ngày
một đa dạng và phức tạp hơn với các ưu điểm vượt trội hơn các rơle kiểu khác.Vì
vậy rơ le số được sử dụng rộng rãi trong các phịng thí nghiệm, nghiên cứu khoa
học và các ngành sản xuất .....
Nguy
2.
2.Nguy

Nguyêên lí làm vi
việệc của rơle số
Rơle số làm việc trên nguyên tắc đo lường. Các trị số của đại lượng tương tựlà
dòng và áp nhận được từ phía thứ cấp của TI, TU là những biến đầu vào của rơle
số.Sa u kh i qu a c á c b ộ l ọ c tươ ng t ự, b ộ l ấ y m ẫ u (c h ặ t ho ặ c bă m c á c
đạ i l ượ ng 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 trongmột chu kỳ của dịng điện cơng 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 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

4


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 cònlại trong bộ nhớ tối
đa khoảng 8-10. Khi sự cố mới vượt qua số còn lưu lại trong b ộ nh ớ th ì
số li ệ u s ự c ố c ũ nh ấ t c ủ a qu á tr ì nh l ư u tr ữ s ẽ bị xo á kh ỏ i b ộ nh ớ
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 thơng 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 ắc quy hoặc chỉnh lưu lấy từ điện áp lưới điện 220 V hoặc 380 V.

Ph
3.
3.Ph
Phâân Lo
Loạại Rơle số
Trên thị trường có rất nhiều loại rơ le số , để phân loại những rơ le số này người
ta dựa vào các đặc điểm khác nhau của rơ le để phân loại rơ le số thành 4 loại
khác nhau như sau :
+ Theo chức năng sử dụng : Rơ le bảo vệ , Rơ le điều khiển .
+ Theo khả năng xử lí thơng tin : Rơ le có bộ vi xử lí , Rơ le khơng có bộ vi xử
lí .

5


+ Theo số lượng đầu vào ; Rơ le một đại lượng, Rơ le hai đại lượng .
+ Theo loại điện áp sử dụng : Rơ le điện một chiều , Rơ le điện xoay chiều .
Công dụng và các yêu cầu của rơle số
4.
4.C
a- Công dụng của rơ le bảo vệ số :
Trong quá trình vận hành hệ thống điện có thể xuất hiện tình trạng sự cố và chế
độ làm việc bất thường của các phần tử. Các sự cố thường kèm theo hiện tượng
dòng điện tăng khá cao và điện áp giảm thấp. Các thiết bị có dịng điện tăng cao
chạy qua có thể bị đốt nóng quá mức cho phép và bị hỏng. Khi điện áp giảm thấp,
các hộ tiêu thụ khơng thể làm việc bình thường và tính ổn định của các máy phát
làm việc song song và của toàn hệ thống bị giảm. Các chế độ làm việc khơng bình
thường làm cho điện áp, dòng điện và tần số lệch khỏi giới hạn cho phép. Nếu để
kéo dài tình trạng này, có thể xuất hiện sự cố. Muốn duy trì hoạt động bình
thường của hệ thống và các hộ tiêu thụ khi xuất hiện sự cố, cần phát hiện càng

nhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó ra khỏi phần tử bị hư hỏng, nhờ vậy phần
cịn lại duy trì được hoạt động bình thường, đồng thời giảm mức độ hư hại của
phần tử bị sự cố.Chỉ có thiết bị tự động bảo vệ mới có thể thực hiện tốt được yêu
cầu trên, thiết bị này gọi là bảo vệ rơle số .
Bảo vệ rơle số sẽ theo dõi liên tục tình trạng và chế độ làm việc của tất cả các
phần tử trong hệ thống điện. Khi xuất hiện sự cố, bảo vệ rơle phát hiện và cắt
phần tử hư hỏng nhờ máy cắt điện. Khi xuất hiện chế độ làm việc khơng bình
thường, bảo vệ rơle số sẽ phát tín hiệu và tùy thuộc yêu cầu, có thể tác động khơi
phục chế độ làm việc bình thường hoặc báo tín hiệu cho nhân viên trực.

6


b – Các yêu cầu cơ bản đố
đốii với bảo vệ rơle số
* Tính chọn lọc:
Tính chọn lọc là khả năng phân biệt các phần tử hư hỏng và bảo vệ chỉ cắt các
phần tử đó.
Tính chọn lọc là u cầu cơ bản nhất của bảo vệ rơle để đảm bảo cung cấp điện
an toàn liên tục. Nếu bảo vệ tác động khơng chọn lọc, sự cố có thể lan rộng.
* Tác động nhanh :
Bảo vệ phải tác động nhanh để kịp thời cô lập các phần tử hư hỏng thuộc phạm
vi bảo vệ nhằm:
+ Đảm bảo tính ổn định của hệ thống.
+ Giảm ảnh hưởng của điện áp thấp (khi ngắn mạch) lên các phụ tải.
+ Giảm tác hại của dòng điện ngắn mạch đối với thiết bị. Bảo vệ tác động nhanh
phải có thời gian tác động nhỏ .
* Độ nhạy:
Bảo vệ cần phải tác động tức thời trong thời gian ngắn. Bảo vệ cần tác động
không chỉ với các trường hợp ngắn mạch trực tiếp mà cả khi ngắn mạch qua điện

trở trung gian. Ngoài ra bảo vệ phải tác động khi ngắn mạch xảy ra trong lúc hệ
thống làm việc ở chế độ cực tiểu, tức là một số nguồn được cắt ra nên dòng ngắn
mạch có giá trị nhỏ.
* Độ tin cậy:
Bảo vệ phải tác động chắc chắn khi xảy ra sự cố trong vùng được bảo vệ và không
được tác động sai đối với các trường hợp mà nó khơng có nhiệm vụ tác động.

7


Một bảo vệ không tác động hoặc tác động sai có thể sẽ dẫn đến hậu quả là một số
lớn phụ tải bị mất điện hoặc sự cố lan rộng trong hệ thống dẫn đến rã lưới trên
một khu vực rộng lớn .
Ưu điểm của rơle số so với các lo
5.
5.Ư
loạại rơ le kh
kháác
* Rơle số có độ tin cậy cao :
+ Làm việc và xử lý dữ liệu theo kỹ thuật số nên hạn chế được ảnh hưởng các
tín hiệu gây nhiễu đến nội dung thông tin và kết quả đưa ra rơle.
+ Rơle số có độ nhạy và độ chính xác cao có thể điều chỉnh đặt thơng số làm
việc của rơ le sát với khả năng làm việc của thiết bị được bảo vệ.
* Rơle số có tính linh hoạt trong sử dụng nhờ khả năng kết hợp nhiều chức năng
bảo vệ trong cùng 1 thiết bị thay vì sử dụng nhiều rơle riêng lẻ.
* Thời gian tác động nhanh kích thước trọng lượng và khơng gian lắp đặt nhỏ
gọn.
* Có khả năng kết nối với máy tính qua các chương trình phần mềm giúp cho rơ
le số có các chức năng làm việc đa dạng và phức tạp , đáp ứng nhu cầu ngày càng
cao của cuộc sống .

* Thời gian hiệu chỉnh ngắn nên có khả năng tác động nhanh.
* Có khả năng đo lường và nối mạng phục vụ cho công tác điều khiển , giám sát ,
vận hành từ xa .
* Do sử dụng các linh kiện có cơng suất tiêu thụ nhỏ nên nhiệt độ trong rơle khi
làm việc không cao, tránh bị phát nóng khi làm việc.

8


Nh
ượ
6.
6.Nh
Nhượ
ượcc điểm của rơle số
Mặc dù có rất nhiều ưu điểm và ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong hệ
thống điện và trong sản xuất công nghiệp , tuy nhiên rơle số cũng có khá nhiều
nhược điểm như :
* Yêu cầu người vận hành và sửa chữa có trình độ cao .
* Giá thành sản phẩm cịn khá cao .
* Rơle số là tổ hợp của nhiều phần tử rơle ( phần tử logic ) nên chỉ cần một linh
kiện hoặc một bộ phận nào đó của rơle bị hư hỏng cũng làm cho rơle không làm
việc được gây thiệt hại , ngưng trệ đến cả hệ thống .
* Chất lượng làm việc của rơle chịu ảnh hưởng nhiều của môi trường làm việc
( bụi , độ ẩm , nhiệt độ, khơng khí.. )
ẤU TẠO CỦA RƠLE SỐ
II.C
II.CẤ
Cấu trúc của rơ le số được tạo thành từ tập hợp của nhiều bảng mạch in, tương
ứng với các chức năng khác nhau. Đươc cài đặt vào từng loại, với các kích cỡ ,

kích thước khác nhau. Có một số cách để đặt các mạch in vào trong rơ le số. Đó là
các bảng mạch in được đặt chồng lên nhau. Các mạch in nên được gắn liền với
nhau bởi các miếng bạc lót. Tạo thàng một cấu trúc khối chương trình duy nhất,
tương tự nhu một tủ sách ( hình 2). Sau đó các chương trình sẽ được cài đặt vào rơ
le bảo vệ số. các bảng mạch in nên liên kết với nhau bằng cách kết nối phẳng dẻo,
bọc chì. Một hạn chế rõ ràng của việc thiết kế này là không

thể thay thế một

bảng mạch in duy nhất nào mà khơng cần tháo rỡ tồn bộ phần còn lại

9

rơ le


Hình 2: Hình ảnh cấu tạo của rơle số
+Các bảng mạch được lắp vào vỏ của rơ le bảo vệ số bằng các đường ray,
+Cấu trúc của một rơ le bảo vệ số (hình 3):

úc của rơle số
Hình 3 : Sơ đồ cấu tr
trú

10


Sơ đồ cấu trúc của rơ le bảo vệ số ( hình 3) gồm:
1: khối đầu vào tương tự
2:Bộ lọc tần số

3: mạch lấy mẫu
4:Bộ dồn kênh
5:Bộ chuyển đổi tương tự sang số
6:Bộ vi xử lí
7:Bộ đếm thời gian
8:Bộ nhớ

EFPROM

9: Bộ nhớ RAM
10:Bộ nhớ ROM
11:Tín hiệu đầu vào đầu ra
12: bàn phím và màn hình
13:Cổng liên lạc nối tiếp
14:Bộ nối, ghép
15:Tín hiệu chuyển tiếp đầu ra.

Cấu tr
úc ch
1.
1.C
trú
chíính các bộ ph
phậận của role
Rơle số là một thiết bị điện có vai trị và ứng dụng rất lớn trong nghành cơng
ngiệp điên lực . được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống điện . Để đáp ứng được
nhu cầu và vai trò đấy các nhà sản xuất đã chế tạo ra nhiều loại rơle với hình dạng
và cấu tạo khác nhau , để phù hợp với tính năng và ứng dụng của chúng trong
thực tế. Nhưng nhìn chung cấu tạo của một rơle vẫn theo một công thức

11


chung .Sau đây là cấu tạo và tính năng của những bộ phận cơ bản trong rơle số.

u vào tươ
ng tự ( tiếp nhận các tín hiệu về điện áp hoặc
.Khốối đầ
đầu
ương
1.1.Kh
dịng điện đầu vào).
+ Khối đầu vào tương

tự (hình4), là yếu tố đơn giản nhất của rơ le số, chúng

bao gồm một tập hợp các bộ đo điện áp, và đo dòng điện. 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. dịng này có
thể lấy từ

dịng thứ cấp của các biến dòng. Đối với Rơle điên áp, đầu vào

thường là điện áp 3 pha.

u vào tươ
ng tự.
Hình 4: Hình ảnh về cấu tạo của kh
khốối đầ
đầu

ương

+Bộ đo dòng điện bao gồm các cuộn dây thứ cấp gồm nhiều vòng được bọc
cách điện, và cách nhiệt . Cuộn sơ cấp gồm một vài vịng…

Được bọc bên

ngồi.Dải đo của chúng thường từ 1A tới 5A , để đảm bào an toàn cho người

12


dùng, với những dòng điện lớn người ta sẽ cho qua bộ biến dòng điên BI để
giảm dòng điên xuống mức cho phép.
+Bộ đo điện áp được thiết kế giống phần bên trong của máy biến áp. Dải đo
thường từ 100V-110V.Cũng giống như bộ đo dòng điên, nếu điên áp quá lớn
cỡ vài trăm kV, nhà thiết kế cũng sẽ mắc thêm BU(bộ biến đổi điện áp đằng
trước).

1.2 Bộ lọc tần số và khuy
khuyêêch đạ
đạii
Bộ lọc tần số (Hình5) là mạch điện hay mạch điện tử có tích chất: cho các dao
động có tần số nằm trong một dải nào đó( gọi là dải thơng) đi qua và chặn lại các
dao động có tần số khơng thuộc dải đó( gọi là dải chắn).

Hình 5 : Bộ lọc tần số

13

+ Dao động đi qua được mạch nếu đối với tần số của nó, hệ số truyền đạt khác
khơng. Cịn bị chặn lại khi hệ số truyền đạt bằng không( trich 4) Hệ số truyền đạt
được xác định bằng tỉ số của độ lớn tín hiệu ở đầu ra và đầu vào của mạch điên.
+ Có 4 bộ lọc tần số cơ bản là: Thông thấp, thông cao, thông dải, chắn dải.
+ Trong bộ lọc của rơ le, tần số được lọc thường nhỏ hơn 50Hz( đây
là tần số điện công

nghiệp của Việt Nam). Các tần số cao hơn sẽ bị lọc bỏ,

khơng xét tới.
+ Tín hiệu tương tự đầu ra thường được đưa 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. Dẫn
tới sai lệch về thơng tin ra lệnh đóng cắt cho các thiết bị đóng cắt( như máy cắt,
dao cách ly).
+ Các tín hiệu thơng tin tiếp theo đó được lọc tinh ở các bộ lọc số khác
Các bộ lọc thơ có tác dụng loại bỏ các thành phần sóng hài bậc cao để nhằm
làm giảm sai số. Tín hiệu đầu ra của các bộ biến đổi chưa thể phù hợp
được ngay với giá trịđầ u v à o c ủ a c á c bộ ch uy ể n đổ i t ươ ng t ự s ố
đư ợ c ch ọ n. Vì vậy người ta thường dùng các bộ biến đổi và khuếch đại
các tín hiệudịng 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.

14


1.3 Mạch lấy mẫu
+ Lấy mẫu : là quá trình biến đổi tín hiệu liên tục thành các mẫu tín hiệu rời rạc
theo thời gian, với Ts là chu kì lấy mẫu và Fs là tần số lấy mẫu.Để biến đổi một

tín hiệu tương tự sang số người ta khơng thể biến đổi mọi giá trị của tín hiệu
tương tự mà chỉ có thể đổi một số giá trị cụ thể bằng cách lấy mẫu tín hiệu đó theo
một chu kì xác định nhờ một tín hiệu có dạng xung. Hình dưới đây là một mạch
lấy mẫu cơ bản

Hình 6 : sơ đồ một mạch lấy mẫu cơ bản
+ Tiêu chuẩn lấy mẫu: quá trình lấy mẫu được thực hiện ở một tần số ổn định. Tần
số lấy mẫu Fs là số lượng các mẫu thu được trong một giây. Fs phải lấy đủ lớn để
biểu diễn đầy đủ tín hiệu, nhưng khơng được q lớn vì sẽ tốn nhiều bộ nhớ....Và
các mẫu không được chèn lên nhau.

15


+ Các tín hiệu tương tự sau khi đi qua bộ lọc tần số sẽ lấy mẫu( hình 7)

Hình 7 : các tín hi
hiệệu khi đượ
đượcc sử lí.

1.4 Bộ dồn kênh
+ Ví dụ : làm thế nào dể 8 người 1 đầu nói và nghe được 8 người

ở đầu bên kia

cùng 1 lúc. Ta không thể dùng 8 đường dây để kết nối cho 8 đường tín hiệu được
vì tốn kém, bị nhiễu giũa các đường dây hay suy giảm tín hiệu trên đường truyền.
Có một cách là ghép các đường tín hiệu lại với nhau để giảm bớt số đường truyền
và bên nhận được cũng phải tách đường nhận được trở thành 8 đường tín hiệu ban
đầu nhưng để khơng lẫn lộn giữa các đường tín hiệu ghép lại thì cần phải đặt cho

mỗi đường một mã riêng. Mạch điện tử thực hiện chức năng ghép nhiều đưHờng
lại với nhau được gọi là mạch dồn kênh

16


+ Mạch dồn kênh (Hình 8), hay cịn gọi là mạch ghép kênh là một dạng mach tổ
hợp cho phép chọn 1 trong nhiều các kênh vào để đưa tới một ngõ ra. Dưới đây là
hình ảnh nguyên lý của bộ dồn kênh

Hình 8: Mạch dồn kênh trong rơ le số
+Hình ảnh ở trên là mạch dồn kênh 4 sang 1. 4 nguồn tín hiệu đầu vào và một
nguồn đầu ra.
+Mạch ở trên có 2 trạng thái điều khiển là S0 và S1. chúng tạo ra 4 trạng thái
logic. Mỗi một trạng thái tại một thời điểm sẽ cho phép một ngõ vào nào đó.

ng tự sang số (ADC)
1.5 Bộ chuy
chuyểển đổ
đổii tươ
ương
+ Bộ chuyển đổi ADC thực hiện 2 chức năng cơ bản là lượng tử hóa và mã hóa.
Lượng tử hóa là gán các giá trị của 1 tín hiệu tương tự vào vùng các giá trị rời rạc
có thể xảy ra trong q trình lượng tử hóa. Mã hóa là gán giá trị nhị phân cho từng
giá trị rời rạc sinh ra trong quá trình lượng tử hóa.

17


+ Ở đây, các tín hiệu tương tự như điện áp và dòng điện được lấy từ bộ đầu vào,

biến thiên liên tục theo thời gian dạng sóng hình sin qua bộ lọc để lấy được tín
hiệu dạng chuẩn nhất, sẽ được biến đổi sang dạng số nhị phân , đưa qua vi xử lý.
+Một ADC được xây dựng theo 1 trong 2 phương pháp là phương pháp trực tiếp
và phương pháp gián tiếp. Trong phương pháp trực tiếp áp hoặc dòng điện tương
tự cần chuyển đổi được so sánh liên tục với điện áp ra của 1 DAC khi mã nhị
phân ở nối vào của nó liên tục thay đổi, khi có sự cân bằng giữa 2 điện áp này, mã
nhị phân ở nối vào của DAC chính là kết quả. Trong phương pháp chuyển đổi
gián tiếp, điện áp, dòng điện cần chuyển đổi trước hết được chuyển sang một đại
lượng trung gian sau đó đại lượng này mới được chuyển sang dạng mã số.
Phương pháp chuyển đổi trực tiếp được sử dụng phổ biến.

1.6 Bộ xử lý trung tâm
+ Đây có thể coi là một bộ phận quan trọng nhất của rơ le. Nhiệm vụ chính của nó
là xử lý các chương trình vi tính . Bộ xử lý trung tâm có nhiều kiểu dáng khác
nhau. Ở mức đơn giản nhất nó là một con chip. Ở mức phức tạp hơn,
bộ mạch với hàng trăm con chip. Bộ

nó là một

xử lý trung tâm là một mạch xử lý dữ liệu

theo chương trình được thiết lập trước.

Hình 9 : Hình ảnh về bộ sử lí trung tâm (CPU )

18


+Cấu tạo của nó gồm:
-Bộ điều khiển: là các vi xử lý có nhiệm vụ điều khiển hoạt động xử lý

-Bộ số học logic: thực hiện các phép tính tốn do bộ diều khiển ra lệnh
-Thanh ghi:Sau khi tính tốn và ra được lệnh, lệnh này sẽ được lưu trên
Thanh ghi, và tác động tới các bộ phận xung quanh liên quan.

+ Dưới đây là hình ảnh các bộ phận được sắp xếp trong bộ xử lý trung tâm.

+ Nguyên lý làm việc của bộ xử lý trung tâm:
-Dữ liệu bên ngồi (các tín hiệu dạng số ) sẽ được tiếp nhận và lưu vào bộ ghi .
- Nhận lưu trữ( hay thanh ghi). Sau đó tín hiệu này sẽ được bộ điều khiển

xử

lý.
- Ra các lệnh tín tốn và đưa tới bộ số học logic. Sau khi tính tốn, bộ số học sẽ
truyền lại tín hiệu tính tốn được cho bộ điều khiển, và lưu trữ chúng trên thanh
ghi. Hồn tất, bộ điều khiển sẽ ra các tín hiệu để điều khiển .
1.7 Bộ đế
m th
ời gian
đếm
thờ
+ Bộ đếm thời gian là

các thiết bị ngoại vi thực hiện một nhiệm vụ đơn giản là

19


ghi lại qua trình hoạt động của rơ le như: số lần rơ le tác động, số lần cắt của rơ le,
thời gian , ngày giờ đóng cắt của rơ le…..

+ Rơ le làm việc như thế nào sẽ được bộ đếm ghi lại, và lưu vào bộ nhớ tiện cho
quá trình kiểm tra giám sát của người vân hành , người kĩ sư.
+ Chính nhờ có bộ đếm , khi người vận hành có sai sót gì đó. Người kiểm tra sẽ
biết được chính xác thời gian, ngày giờ để xử phạt đúng nhất.

ớ kết cấu của rơle số ( RAM , ROM , EEPROM )
1.8 Các bộ nh
nhớ
a) ROM
+ Bộ nhớ ROM

dung để lưu chương trình do người viết chương trình viết ra.

Chương trình là tập hợp các câu lệnh thể hiện các thuật toán để giải quyết các
cơng việc cụ thể , chương trình do người thiết kế viết trên máy vi tính, sau đó
được lưu vào trong ROM của vi điều khiển, khi hoạt động , vi điều khiển

xuất

từng câu lệnh trong ROM ra để thực hiện chương trình. ROM cịn dung để chưa
thong tin các số liệu bảng, các tham số hệ thống, các số liệu cố định của hệ thống.
+ Trong quá trình hoạt động nội dung ROM là cố định, không thể thay đổi, chỉ
được thay đổi khi xóa hoặc nạp chương trình.
+ Bộ nhớ của ROM được tích hợp trong chip của vi điều khiển.
+ROM được sử dụng trong trường hợp các rơ le được sản xuất với một lượng lớn.
EEPROM
b)
b)EEPROM
+ EEPROM là công nghệ mới nhất của ROM. Điểm khác biệt cơ bản nhất của
nó với ROM là chúng có khả năng xóa được chương trình bằng phương pháp lập

20


trình mà khơng cần đến các thiết bị chun dụng.
+ Bằng cách sử dụng EEPROM người ta có thể dễ dàng xóa bỏ các chương trình
được nạp trên nó của các bo mạch chủ.
+ Rơ le số sử dụng EEPROM cho mục đích sản xuất với số lượng ít, đơn chiếc.
RAM
c)
c)RAM
+ Bộ nhớ RAM

dùng làm môi trường xử lý thông tin, lưu trữ các kết quả trung

gian và kết quả cuối cùng của các phép tốn, xử lí thơng tin. Nó cũng dùng để tổ
chức các vùng đệm dữ liệu, trong các thao tác thu phát, chuyển đổi dữ liệu.
+ Các căn bản sự kiện và thông tin về sự cố được lưu trữ trong các DRAM vìtốc
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.
+ Các dữ liệu thông tin đo lường, các kết quả tính tốn… được lưu trữ trong các
bộ nhớ RAM (SRAM và DRAM) dùng nguồn cung cấp của rơle. Tại đay cũng
lưutrữ thông tin ngày tháng, thời gian thực. Các dữ liệu này sẽ bị xoá nếu rơle bị
mấtnguồn cung cấp. Người điều hành có thể truy xuất văn bản sự kiện từ xa, căn
cứvào ngày tháng ghi trên rơle để biết được tình trạng làm việc của rơle bảo vệ.

1.9 Tín hi
hiệệu chuy
chuyểển ti
tiếếp vào , ra

-Tín hiệu vào:
+ Các đầu vào số hay cịn 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 thơng
tin này chỉ có 2 giá trị O và 1( làm việc hoặc không làm việc). Đó là : Thơng tin

21


đối tượng bảo vệ cung cấp, thí dụ như máy cắt, dao tiếp địa,da o c á ch ly ở v ị
tr í đó ng ha y m ở (d o c á c ti ế p đi ể m ph ụ c ủ a m á y c ắ t th ô ng báo), máy
cắt không làm việc v.v…. Thông tin do các bảo vệ khác cung cấp, … Tín
hiệu điều khiển từ xa của người sử dụng.

-Tín hiệu ra :
+ Các tín hiệu đầu ra của rơle có thể được chia làm 4 nhóm cơ bản:
• Nhóm 1 : nhóm tín hiệu điều khiển.
• Nhóm 2 : nhóm tín hiệu cảnh báo .
• Nhóm 3 : nhóm các tín hiệu điều khiển đèn LED.
• Nhóm 4 : nhóm tín hiệu bên trong rơle .
+ Hiện nay các rơle số thường được sử dụng 2 loại cổng đầu ra cơ bản
sau:
-Chuẩn đầu ra RS-232:
Với rắc cắm chữ D dao động từ 4 đến 37 chân (4,9,15,25,37) trong rơle
số hay dùng loại 9 chân và loại 25 chân . RS-232: sử dụng phương thức
truyền số liệu không đối xứng.

-Chuẩn đầu ra RS-485:
Sử dụng phương thức truyền số liệu sai lệch đối xứng, do có cáckhả
năng chống nhiễu tốt hơn chuẩn RS232 và khả năng truyền thơng tin có thể xatới
1700m. RS485 có thể ghép nối nhiều điểm chính vì vậy mà nó được sử

dụngrộng rãi trong các mạng cơng nghiệp.

22


ƯƠ
NG II : CÁC NGUY
ÊN LÝ CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠLE
CH
CHƯƠ
ƯƠNG
NGUYÊ
VÀ ỨNG DỤNG BẢO VỆ CỦA RƠ LE SỐ

ÊN LÝ CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠLE
I.CÁC NGUY
NGUYÊ

Tìm hi
1.T
hiểểu chung
Trong bất kì hệ thống điện nào cũng ln ln tồn tại một mối đi dọa đưa hệ
thống đến chế độ làm việc khơng bình thường . Những hỏng hóc dẫn đến sự
ngưng làm việc của các phần tử hệ thống điện gọi là sự cố. Trong các sự cố , sự cố
ngắn mạch thường xảy ra nhiều, các sự cố loại này thường kèm theo hiện tượng
quá dòng và giảm áp trong mạch điện và tần số lệch khỏi giá trị cho phép. Các
phần tử hệ thống điện khi có dịng điện lớn chạy qua có thể bị phá hủy do đót
nóng quá mức, bị hỏng cách điện do nhiệt lượng lớn của dòng điện , do hồ quang ,
do sự quá điện áp gây nên . Các sự cố này dẫn đến sự mất ổn định của các nhà
máy điện ,làm tan rã hệ thống gây thiệt hại lớn cho quốc gia. Để duy trì được sự

làm việc bình thường của các hệ thống điện cách tốt nhất là nhanh chóng cơ lập
phần tử bị sự cố khỏi hệ thống để sửa chữa một cách nhanh chóng và tự động thực
hiện bởi các thiết bị tự động bảo vệ , mà thường được gọi là rơle. Để tìm hiểu rỡ
hơn về cách thức tiến hành bảo vệ của rơle ta sẽ xét một số nguyên lí bảo vệ của
rơle.

23


á dòng ( RI )
2. Bảo vệ qu
quá
Bảo vệ quá dòng là bảo vệ tác động khi giá trị của dòng điện chạy trong mạch
vượt quá ngưỡng cho phép xác định nào đó ( mỗi một hãng sản xuất thiết bị bảo
vệ có một ngưỡng giới hạn q dịng cho phép ) . Bảo vệ quá dòng là loại bảo vệ
đơn giản nhất( vì nó dựa trên hiện tượng tăng dòng điện khi xảy ra sự cố ngắn
mạch )và hiệu quả nhất. Vì vậy nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều mạng điện .
Chức năng chính của bảo vệ quá dòng là chống các hiện tượng ngắn mạch .

a ) Sơ đồ chung bảo vệ q dịng

Hình 10 : Sơ đồ bảo vệ quá dòng điện

BI : máy biến dòng điện
RI : rơ le số quá dòng điện
CC : cuộn cắt máy cắt

24

TĐ : tiếp điểm của máy cắt
N : sự cố ngắn mạch
+ Bộ biến đổi đại lượng đầu vào : biến đổi dòng điện để phù hợp với dòng điện
làm việc của rơ le.
+ Nguồn thao tác : thường là nguồn 1 chiều , và thường sử dụng nguồn điện của
mạng điện cung cấp sau khi được chỉnh lưu và lưu lại trong ắc quy để cung cấp
năng lượng cho cuộn cắt của máy cắt .
+ Bộ phận chấp hành : thường là máy cắt , nhận tín hiệu bảo vệ từ rơ le quá dòng ,
và nhận năng lượng từ nguồn thao tác để cắt phần tử cần được bảo vệ ra khỏi
mạng điện.

b) Nguyên lí bảo vệ quá dòng
Khi chưa xảy ra sự cố dòng điện trong mạch chảy qua bảo vệ rơ le ln có trị
số nhỏ hơn hoặc bằng dòng điện khởi động (IIkđ) của bảo vệ rơ le . Dòng điện khởi
động của rơ le do các hãng sản xuất thiết bị bảo vệ quy định và được lập trình sẵn
trong chương trình chạy của rơ le nhưng nó có trị số lớn hơn hoặc bằng trị số của
dòng điện làm việc cực đại (IIlvmax) của phần tử cần được bảo vệ .
Khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch , giá trị dòng điện chạy trong mạch khi đó sẽ
tăng nhanh và có trị số lớn hơn giá trị khởi động (IIkđ) của bảo vệ rơ le, khi đó rơ
le phát tín hiệu đến bộ phận chấp hành ( máy cắt ) để cắt phần tử được bảo vệ ra
khỏi mạng điện .

25