THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MẠNG ĐIỆN HẠ THẾ TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.51 MB, 35 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
THUYẾT MINH
ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG
ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA MẠNG ĐIỆN HẠ THẾ TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
Chủ nhiệm đề tài:
Thành viên tham gia:
TS. ĐẶNG HỒNG HẢI
Ths PHẠM THỊ HỒNG ANH
Hải Phòng, tháng 4 /2016
0
TRƯỜNG
ĐẠI
TRƯỜNG
ĐẠIHỌC
HỌCHÀNG
HÀNGHẢI
HẢIVIỆT
VIỆTNAM
NAM
ĐIỆN
ĐIỆN- ĐIỆN
- ĐIỆNTỬ
TỬ
THUYẾTMINH
MINH
THUYẾT
ĐỀTÀI
TÀINCKH
NCKHCẤP
CẤPTRƯỜNG
TRƯỜNG
ĐỀ
ĐỀ TÀI
ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO THÔNG SỐ CƠ BẢN
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA MẠNG ĐIỆN HẠ THẾ TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
CỦA MẠNG ĐIỆN HẠ THẾ TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
Chủ nhiệm đề tài:
TS. ĐẶNG HỒNG HẢI
Chủ nhiệm đề tài:
TS. ĐẶNG HỒNG HẢI
Thành viên tham gia:
Ths PHẠM THỊ HỒNG ANH
Thành viên tham gia:
Ths PHẠM THỊ HỒNG ANH
Hải
Phòng,
tháng
Hải Phòng, tháng 4 /2016
1
4
/2016
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ đời sống nhân dân được
nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông
nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Công nghiệp luôn là khách
hàng tiêu thụ điện năng lớn nhất. Trong tình hình kinh tế thị trường hiện nay, các xí
nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải hạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh
tranh quyết liệt về chất lượng và giá cả sản phẩm. Điện năng thực sự đóng góp một
phần quan trọng vào lỗ lãi của các nhà máy, xí nghiệp. Chất lượng điện không tốt ảnh
hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm và gây gián đoạn quy trình sản xuất của các
nhà máy, xí nghiệp.
Việc thiết kế hệ thống đo thông số mạng điện để quản lý, giám sát chất lượng
nguồn điện và khả năng hoạt động của tải là rất cần thiết. Với các thông số thu được từ
mạng điện sẽ giúp đưa ra các phương án cải thiện làm tăng chất lượng điện và không
ảnh hưởng tới quy trình sản xuất của các nhà máy, xí nghiệp.
2. Mục đích của đề tài
Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống đo các thông số của mạng điện trong
phòng thí nghiệm. Cài đặt và vận hành hệ thống đo để đưa ra kết quả đo thông số
mạng điện trong phòng thí nghiệm.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mạng điện trong phòng thí nghiệm là nguồn lưới điện 3 pha 4 dây. Đối tượng và
phạm vi nghiên cứu là bộ tự động chuyển nguồn lưới điện chính – nguồn lưới điện dự
phòng và hệ thống đo thông số mạng điện trong phòng thí nghiệm.
4. Phương pháp nghiên cứu khoa học
Dựa vào cơ sở lý thuyết từ các môn học khí cụ điện, cung cấp điện để tính toán,
thiết kế cấu trúc hệ thống, lựa chọn thiết bị và đi dây cho mô hình hệ thống.
Dựa vào tài liệu cài đặt và vận hành đồng hồ đo đa năng của hãng Selec để thực
hiện cài đặt, đo và hiển thị kết quả đo thông số mạng điện trong phòng thí nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2
CHƯƠNG 1
HỆ THỐNG ĐO THÔNG SỐ MẠNG ĐIỆN
TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
1.1. TỔNG QUAN
1.1.1. Bài toán đo thông số mạng điện trong PTN
Ngày nay, ngành công nghiệp điện lực giữ vai trò quan trọng trong công cuộc
xây dựng đất nước. Năng lượng điện hay còn được gọi là điện năng, hiện nay là một
dạng năng lượng rất phổ biến, nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng tăng. Sở dĩ điện
năng được sử dụng thông dụng như vậy vì nó có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển
thành các dạng năng lượng khác (cơ, hóa, nhiệt,…), dễ truyền tải đi xa, hiệu suất lại
cao. Điện năng là loại năng lượng có ý nghĩa vô cùng to lớn đối với sự phát triển kinh
tế xã hội, đặc biệt nó là yếu tố không thể thiếu trong hoạt động sản xuất và kinh doanh
của các doanh nghiệp. Do nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng tăng nên chi phí cho
sử dụng nguồn năng lượng này càng tăng cao. Vì vậy việc quản lý nguồn năng lượng
này là rất cần thiết. Bài toán đặt ra cho các nhà quản lý là làm sao để lấy được các
thông số lưới điện tại các nhà máy, xí nghiệp. Từ đó có thể giám sát mạng điện và đưa
ra các phương án tiết kiệm năng lượng ở mức tối đa, giảm chi phí và tạo thuận lợi cho
doanh nghiệp trong hoạt động sản xuất.
Trong phạm vi đề tài này, ta cần giải quyết vấn đề quản lý, giám sát mạng điện
trong phòng thí nghiệm. Để việc quản lý, giám sát mạng điện đạt hiệu quả thì cần phải
có hệ thống đo thông số mạng điện. Bài toán đặt ra là ta phải xây dựng được hệ thống
đo thông số của mạng điện trong phòng thí nghiệm.
1.1.2. Yêu cầu kỹ thuật
- Hệ thống đo phải có độ chính xác cao, hoạt động tin cậy, tốc độ xử lý nhanh.
- Hệ thống đo có khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, ít chịu ảnh
hưởng từ môi trường xung quanh như: bụi bẩn, rung lắc, nhiệt độ ở giới hạn cho phép,
độ ẩm cao,…
- Công suất tiêu thụ nhỏ.
- Khả năng chịu quá tải cao.
- Hệ thống có thể đo đa chức năng. Cụ thể, hệ thống đo có thể đo các thông số
của mạng điện như: điện áp, dòng điện, tần số, công suất (tác dụng, phản kháng, biểu
kiến), tần số, hệ số công suất, năng lượng.
3
- Hệ thống có khả năng đo ở các loại mạng điện khác nhau như: 3 pha 4 dây, 3
pha 3 dây, 1 pha 2 dây.
- Hệ thống đo có thể kết nối với các thiết bị điều khiển khác và kết nối với máy
tính để thực hiện giám sát mạng điện.
- Hệ thống đo phải có khả năng hoạt động dài hạn và cập nhật thông số đo mạng
điện liên tục.
- Hệ thống đơn giản, gọn nhẹ; dễ dàng cho việc lắp đặt, cài đặt cấu hình và vận
hành.
- An toàn cho người vận hành hệ thống.
1.1.3. Lập phương án đo thông số mạng điện trong PTN
Mạng điện trong phòng thí nghiệm là mạng điện 3 pha 4 dây. Mạng điện sử dụng
hai nguồn lưới chính và nguồn lưới dự phòng để cấp nguồn cho tải. Vì vậy, hệ thống
đo cần phải được đặt ở sau thiết bị đóng cắt của hai nguồn để đo thông số của cả hai
nguồn lưới điện.
Hệ thống đo thông số mạng điện trong phòng thí nghiệm cần phải được thiết kế
gồm thiết bị đo và đồng hồ đo. Thiết bị đo để đo lường lấy thông số mạng điện và
truyền kết quả đo về đồng hồ đo. Đồng hồ đo xử lý kết quả đo và hiển thị kết quả đo.
1.2. CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐO THÔNG SỐ MẠNG ĐIỆN TRONG PTN
Nguån
líi 1
Nguån
líi 2
TB§C
nguån 1
TB§C
nguån 2
ThiÕt bÞ
§KCNT§
CCCH 1
TB §o
CCCH 2
§ång hå ®o
T¶i 3 pha
Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống đo thông số mạng điện trong phòng thí nghiệm.
4
Giải thích chức năng cấu trúc hệ thống:
Hệ thống đo thông số mạng điện trong phòng thí nghiệm gồm hai bộ phận là thiết
bị tự động chuyển nguồn lưới điện và bộ phận đo thông số mạng điện.
- Bộ thiết bị tự động chuyển nguồn lưới điện:
+ TBĐC nguồn 1: là thiết bị đóng cắt nguồn lưới chính. Thiết bị đóng cắt nguồn
lưới chính sử dụng một Aptomat 3 pha và một công tắc tơ. Aptomat 3 pha để đóng cắt
nguồn và bảo vệ ngắn mạch, quá tải cho nguồn lưới chính, đồng thời đưa tín hiệu xác
có điện ở lưới chính tới PLC. Công tắc tơ nhận tín hiệu điều khiển từ PLC để thực hiện
đóng cắt nguồn cấp cho tải hoạt động.
+ TBĐC nguồn 2: là thiết bị đóng cắt nguồn lưới dự phòng. Thiết bị đóng cắt
nguồn lưới chính sử dụng một Aptomat 3 pha và một công tắc tơ. Aptomat 3 pha để
đóng cắt nguồn và bảo vệ ngắn mạch, quá tải cho nguồn lưới dự phòng, đồng thời đưa
tín hiệu xác có điện ở lưới dự phòng tới PLC. Công tắc tơ nhận tín hiệu điều khiển từ
PLC để thực hiện đóng cắt nguồn cấp cho tải hoạt động.
+ Thiết bị ĐKCNTĐ: là thiết bị điều khiển chuyển nguồn tự động. Thiết bị này là
PLC S7-1200 được cài đặt sẵn chương trình tự động chuyển nguồn với tím hiệu đầu
vào lấy từ nguồn lưới chính và nguồn lưới dự phòng. Tín hiệu ra của thiết bị điều
khiển chuyển nguồn tự động đưa đến các cơ cấu chấp hành để điều khiển đóng cắt
nguồn.
+ CCCH1, CCCH2: là cơ cấu chấp hành 1 và cơ cấu chấp hành 2. Các cơ cấu
chấp hành ở đây là các rơle điện từ nhận tín hiệu điều khiển từ PLC để diều khiển các
công tắc tơ ở thiết bị đóng cắt nguồn 1 và 2.
- Bộ phận đo thông số mạng điện:
+ TB Đo: Thiết bị đo sử dụng ở mạng điện trong phòng thí nghiệm là các biến
dòng đo lường. Các biến dòng đo lường này lấy tín hiệu dòng điện đưa về đồng hồ đo
để thực hiện đo thông số mạng điện.
+ Đồng hồ đo: Đồng hồ đo sử dụng trong mạng điện này là loại đồng hồ đo đa
chức năng. Đồng hồ có thể đo các thông số điện áp, dòng điện, tần số, công suất, hệ số
công suất, điện năng tiêu thụ của mạng điện.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
- Muốn cấp nguồn cho hệ thống hoạt động, ta phải đóng cả hai Aptomat cấp
nguồn lưới chính và nguồn lưới dự phòng. Tín hiệu từ hai Aptomat cấp nguồn được
5
đưa về PLC. PLC nhận được tín hiệu đầu vào ở cả hai nguồn lưới chính và nguồn lưới
dự phòng đều có điện. Với chương trình được cài đặt sẵn trong PLC sẽ đưa ra tín hiệu
điều khiển để đóng tiếp điểm của rơle ở cơ cấu chấp hành 1 cấp nguồn cho công tắc tơ
1. Khi công tắc tơ 1 có điện sẽ cấp nguồn lưới chính cho tải hoạt động. Lúc này, các
biến dòng đo lường sẽ đưa tín hiệu dòng điện của nguồn lưới chính về đồng hồ đo.
Đồng hồ đo là nhiệm vụ đo thông số dòng điện, điện áp, tần số, công suất, hệ số công
suất, điện năng tiêu thụ ở nguồn lưới chính.
- Khi nguồn lưới chính bị sự cố sẽ không có tín hiệu gửi về PLC. Khi đó, PLC sẽ
đưa ra tín hiệu điều khiển đóng tiếp điểm của rơle ở cơ cấu chấp hành 2 cấp nguồn cho
công tắc tơ 2, đồng thời đưa ra tín hiệu điều khiển mở tiếp điểm của rơle ở cơ cấu chấp
hành 1 để chắc chắn rằng đã ngừng cấp nguồn từ nguồn lưới chính.
Công tắc tơ 2 có điện sẽ cấp nguồn cho lưới dự phòng cho tải hoạt động. Lúc
này, các biến dòng đo lường sẽ đưa tín hiệu dòng điện của nguồn lưới dự phòng về
đồng hồ đo. Đồng hồ đo là nhiệm vụ đo thông số dòng điện, điện áp, tần số, công suất,
hệ số công suất, điện năng tiêu thụ ở nguồn lưới dự phòng.
- Khi nguồn lưới chính có điện trở lại thì tín hiệu được gửi về PLC. PLC sẽ đưa
ra tín hiệu điều khiển đóng tiếp điểm của rơle ở cơ cấu chấp hành 1 cấp nguồn cho
công tắc tơ 1 và mở tiếp điểm của rơle ở cơ cấu chấp hành 2 để chắc chắn rằng ngừng
cấp nguồn từ nguồn lưới dự phòng.
1.3. THIẾT BỊ CỦA MÔ HÌNH
1.3.1. Tự động chuyển nguồn
Nguån
líi 1
Nguån
líi 2
AT1
AT2
CTT1
CTT2
RL1
RL2
PLC S7-1200
RL3
RL4
T¶i 3 pha
Hình 1.2: Cấu trúc phần tự động chuyển nguồn.
6
Bộ thiết bị tự động chuyển nguồn lưới điện sử dụng các thiết bị sau:
+ Thiết bị đóng cắt nguồn: Sử dụng hai Aptomat 3 pha AT1, AT2 và hai công tắc
tơ CCT1, CTT2.
+ Thiết bị điều khiển chuyển nguồn tự động: Sử dụng PLC S7-1200.
+ Cơ cấu chấp hành: Sử dụng các rơle điện từ RL1, RL2, RL3, RL4.
1.3.2. Thiết bị đóng cắt và bảo vệ
+ Aptomat 3 pha: Trong bộ thiết bị tự động chuyển nguồn của phòng thí nghiệm sử
dụng 2 aptomat 3 pha do hãng LS sản xuất tại Hàn Quốc:
- Mã hiệu: BKN – 3P
- Số cực: 3
- Điện áp định mức: 400V AC
- Tần số: 50/60Hz
- Dòng cắt định mức: 3A
- Dòng cắt: 6000A
+ Aptomat 1 pha: Trong hệ thống đo thông số mạng điện của phòng thí nghiệm sử
dụng 4 aptomat 1 pha để bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho đồng hồ đo. Aptomat 1 pha
do hãng LS sản xuất tại Hàn Quốc:
- Mã hiệu: BKN – 1P
- Số cực: 1
- Điện áp định mức: 230/400V AC
- Tần số: 50/60Hz
- Dòng cắt định mức: 3A
- Dòng cắt: 6000A
+ Công tắc tơ: Trong bộ thiết bị tự động chuyển nguồn của phòng thí nghiệm sử dụng
2 công tắc tơ 3 pha do hãng LS sản xuất tại Hàn Quốc:
- Mã hiệu: GMC – 32
- Số cực: 3
- Số cặp tiếp điểm phụ: 2
- Điện áp định mức/Công suất định mức/Dòng điện định mức:
o 240VAC/7.5kW/32A
o 440VAC/15kW/32A
o 550VAC/18.5kW/28A
7
o 690VAC/18.5kW/20A
- Tần số: 50/60Hz
+ Rơle: Trong bộ thiết bị tự động chuyển nguồn của phòng thí nghiệm sử dụng 4 rơle
điện từ do hãng OMRON sản xuất.
- 2 rơle OMRON 220VAC:
+ Mã hiệu: NY4NJ
+ Điện áp định mức: 240VAC
+ Dòng điện định mức: 5A
- 2 rơle OMRON 24VDC:
+ Mã hiệu: NY2NJ
+ Điện áp định mức: 28VDC
+ Dòng điện định mức: 5A
+ Biến dòng đo lường: Trong hệ thống đo thông số mạng điện của phòng thí nghiệm
sử dụng ba biến dòng đo lường do hãng BEW sản xuất tại Đài Loan để lấy thông tin
dòng điện của 3 pha:
- Mã hiệu: BE – 3RCT.
- Dòng định mức phía sơ cấp: 50A
- Dòng định mức phía thứ cấp: 5A
- Điện áp định mức: 660V
- Tần số: 50 – 60Hz
- Công suất: 2.5VA
+ Đồng hồ đo đa năng: Trong hệ thống đo thông số mạng điện trong phòng thí nghiệm
sử dụng một đồng hồ đo đa năng do hãng SELEC sản xuất tại Ấn Độ để lấy thông số
mạng điện, chi tiết được trình bày trong chương 2
8
CHƯƠNG 2
ĐỒNG HỒ ĐO ĐA NĂNG MFM384 – C
2.1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỒNG HỒ ĐO
+ Đồng hồ đo đa năng do hãng SELEC sản xuất tại Ấn Độ để lấy thông số mạng điện.
-
Đồng hồ có kích thước 96 x 96 mm.
-
Trọng lượng: 318gms.
-
Màn hình hiển thị:
+ Hiển thị bằng màn hình LCD có đèn nền.
+ Hiển thị thông số mạng điện 4 hàng, mỗi hàng có 4 số.
+ Hàng thứ 5 có 8 số để hiển thị thông số điện năng ( khả năng nhớ 10 năm).
+ Thanh đồ thị hiển thị ở đầu mỗi hàng.
+ Chuyển màn hình hiển thị tự động hoặc bằng tay (lập trình được).
+ Thời gian cập nhật màn hình hiển thị cho tất cả các thông số là 1 giây.
-
Điện áp tiêu chuẩn đầu vào:
11 300VAC (L - N)
19 519VAC (L – L)
Theo tiêu chuẩn UL:
11 277VAC (L - N)
19 480VAC (L – L)
-
Dòng điện tiêu chuẩn đầu vào:
Danh định là 5A AC (giá trị nhỏ nhất là 11mA, giá trị lớn nhất là 6A).
-
Phạm vi tần số: 45 65Hz
-
Tiêu hao năng lượng ở đầu vào: Lớn nhất 0.5VA/pha.
-
Biến dòng sơ cấp chọn được từ 5 10000A.
-
Biến dòng thứ cấp chọn được 1A hoặc 5A.
-
Biến áp sơ cấp chọn được từ 100 500kV.
-
Biến áp thứ cấp chọn được từ 100 500VAC (L – L).
-
Công suất tiêu thụ: nhỏ hơn 8VA.
-
Xung đầu ra:
+ Điện áp cho phép: giá trị lớn nhất là 24VDC.
+ Dòng điện cho phép: giá trị lớn nhất là 100mA.
9
+ Độ rộng xung: 100ms 5ms.
-
Điều kiện môi trường xung quanh cho phép:
+ Sử dụng trong nhà.
+ Độ cao cho phép lên đến 2000m.
+ Ô nhiễm môi trường mức độ 2.
+ Nhiệt độ cho phép hoạt động: -10 o C
+ Nhiệt độ cho phép bảo quản: -20 o C
55 o C .
75 o C .
+ Độ ẩm cho phép: lên đến 85%.
Hình 2.1: Mặt trước của đồng hồ đo MFM384-C.
2.2. CHỨC NĂNG
- Sử dụng để đo thông số trong các mạng điện như: 3 pha – 4 dây, 3 pha – 3 dây,
2 pha – 3 dây và 1 pha – 2 dây.
- Đo điện áp 3 pha.
- Đo dòng điện 3 pha.
- Đo tần số trong phạm vi 45 65Hz.
- Đo công suất tác dụng 3 pha (đo từng pha).
- Đo công suất phản kháng 3 pha (đo từng pha).
- Đo công suất biểu kiến 3 pha (đo từng pha).
- Đo năng lượng (điện năng) tác dụng 3 pha.
- Đo năng lượng (điện năng) phản kháng 3 pha.
- Đo năng lượng (điện năng) biểu kiến 3 pha.
- Đo hệ số công suất của 3 pha.
10
- Đồng hồ sử dụng chuẩn truyền thông MODBUS RTU kết nối với máy tính
thông qua đường truyền vật lý RS485 – RS232 hoặc RS485 – USB. Việc kết nối giữa
đồng hồ và máy tính để thực hiện giám sát mạng điện từ xa.
- Đầu ra xung (Pulse O/P) từ đồng hồ đo MFM384 – C có thể được đưa vào một
quá trình thông qua một PLC cho việc kiểm soát nguồn điện năng tiêu dùng trong quá
trình.
Gi¸ trÞ lín
nhÊt 24VDC
+ _
PLC
CC
_
+
_
+
RS485
_
+
Pulse O/P
L
N
MFM384 - C
I1
S1
I2
S2 S1
S2
I3
S1 S2
N
V1 V2
V3
Hình 2.2: Sơ đồ kết nối chân xung đầu ra với PLC.
- Đầu ra xung (Pulse O/P) từ đồng hồ đo MFM384 – C được sử dụng là máy phát
báo động hoặc bộ điều khiển tổng điện năng tiêu thụ bằng cách kết nối nó với bộ đếm
và mạch điều khiển. Bộ đếm được đặt giá trị ở mức tiêu thụ điện năng tối đa. Khi bộ
đếm đạt đến giá trị đặt sẽ phát tín hiệu tới mạch điều khiển để có điều chỉnh phù hợp.
12/24VDC
_
+
Bé
®Õm
M¹ch
®iÒu
khiÓn
CC
_
+
_
+
Pulse O/P
L
N
_
+
RS485
MFM384 - C
I1
S1
I2
S2
S1
S2
I3
S1 S2
N
V1 V2
V3
Hình 2.3: Sơ đồ kết nối chân xung đầu ra với bộ đếm và mạch điều khiển.
11
2.3. LẮP ĐẶT VÀ ĐẤU NỐI
- Đấu nối dây dẫn cho đồng hồ đo phải được thực hiện theo đúng quy định bố trí
đấu nối. Chắc chắn rằng tất cả kết nối phải chính xác.
- Dây cáp sử dụng để đấu nối nguồn cấp cho đồng hồ đo phải có tiết diện 0.5mm2
5mm2. Dây cáp có khả năng chịu dòng tải là 6A.
- Dây cáp đấu nối thường sử dụng là dây cáp có lõi bằng đồng, có thể là cáp lõi
xoắn hoặc cáp lõi đơn.
- Để tránh nguy cơ bị điện giật phải ngắt nguồn điện đến đồng hồ đo trong khi
đấu nối dây dẫn.
- Đồng hồ đo này thông thường được tích hợp trở thành một phần của tủ điều
khiển chính và trong trường hợp như vậy người dùng không thể tiếp cận trực tiếp tới
hệ thống dây điện bên trong sau khi đã được lắp đặt.
- Dây dẫn không được tiếp xúc với mạch bên trong của đồng hồ, nếu không có
thể dẫn đến mối nguy hiểm cho tính mạng người vận hành hoặc bị chập điện khi vận
hành.
- Thiết bị đóng cắt phải được lắp đặt thuận tiện cho việc đóng, cắt cấp nguồn cho
đồng hồ đo. Tuy nhiên, thiết bị đóng cắt phải được đặt ở vị trí thuận tiện dễ dàng có
thể điều khiển.
- Trước khi ngắt kết nối thứ cấp của biến dòng ra khỏi đồng hồ đo phải đảm bảo
chắc chắn rằng biến dòng đã bị ngắn mạch để tránh bị điện giật và bị thương.
- Đồng hồ đo không được lắp đặt trong điều kiện môi trường khác với những môi
trường đã nêu ở phần thông số kỹ thuật.
- Đồng hồ đo không được tích hợp cầu chì bảo vệ bên trong. Khi lắp đặt đồng hồ
đo cần lắp đặt thêm aptomat hoặc cầu chì có giá trị 275VAC/0.5A ở bên ngoài để bảo
vệ đồng hồ đo.
12
R
S
T
N
AT7
BD1
BD2
BD3
N
+
Pulse O/P
L
+
RS485
MFM384 - C
I1
S1
I2
S2 S1
S2
I3
S1 S2
N
V1 V2 V3
AT4
AT5 AT6
T¶i 3 pha
Hình 2.4: Sơ đồ lắp đặt và đấu nối dây dẫn cho đồng hồ đo.
2.4. CÀI ĐẶT
- Ấn giữ nút E (
) trong 3 giây để chuyển đổi giữ chế độ điều khiển tự động và
bằng tay. Thông thường, đồng hồ đo hoạt động mặc định ở chế độ điều khiển tự động.
Trong chế độ hoạt động tự động, các trang màn hình hiển thị được chuyển một cách tự
động với tốc độ 5 giây mỗi trang. Khi đồng hồ đang ở chế độ hoạt động tự động mà
các phím được ấn thì thiết bị tạm thời chuyển sang chế độ điều khiển bằng tay và trang
đang hiển thị sẽ hiển thị trên màn hình, nếu phím không bị ấn trong 5 giây thì đồng hồ
đo tiếp tục hoạt động ở chế độ điều khiển tự động.
- Đồng hồ đo có 6 phím ấn chuyên dụng với biểu tượng như:
,
,
,
,
,
. Để cài đặt cấu hình cho đồng hồ, ta dùng 6 phím chuyên dụng này để nhập vào
danh sách cấu hình hoặc thay đổi cài đặt.
+ Ấn giữ đồng thời 2 nút
và
trong 3 giây để đăng nhập vào hoặc thoát khỏi
cài đặt cấu hình.
+ Ấn nút
hoặc
để di chuyển sang trái hoặc sang phải mỗi con số để thay
đổi hoặc nhập vào cấu hình cần chọn.
+ Ấn nút
hoặc
để tăng dần hoặc giảm dần thông số cấu hình cho đến khi
phù hợp.
+ Ấn nút
+ Ấn phím
để quay lại trang cài đặt cấu hình trước.
để lưu lại cài đặt cấu hình và di chuyển đến trang kế tiếp.
13
Bảng 2.1: Thông số cài đặt cấu hình cho đồng hồ đo.
Trang
Phạm vi lựa
Cấu hình
chọn
được chọn
Mật khẩu
0000 đến 9998
1000
1
Thay đổi mật khẩu
Có/ Không
Không
1.1
Mật khẩu mới
0000 đến 9998
1000
cấu
Chức năng
hình
3P4W, 3P3W,
2
Lựa chọn mạng điện
1P2W-P1,
1P2W-P2,
3P4W
1P2W-P3
3
Biến dòng thứ cấp
1A hoặc 5A
4
Biến dòng sơ cấp
5
Biến áp thứ cấp
100V đến 500V
380
6
Biến áp sơ cấp
100V đến 500kV
380
7
Slave ID
1 đến 255
1
1A, 5A đến
10000A
5
50
300, 600, 1200,
8
2400, 4800,
Tốc độ Baud
9600 và 19200
9600
(bps)
9
Parity
Chẵn, lẻ, không
Không
10
Dừng bit
1 hoặc 2
1
11
Thời gian đèn nền màn hình sáng
0 đến 7200 giây
0000
12
Yêu cầu kiểu khoảng thời gian giữa hai sự kiện
13
Yêu cầu khoảng thời gian giữa hai sự kiện
1 đến 30
15
14
Yêu cầu độ dài khoảng thời gian
1 đến 30 phút
1
15
Số trang tự động hiển thị lớn nhất
1 đến 21
21
16
Thay đổi trình tự trang hiển thị
Có/ Không
Không
16.01
Trình tự trang 1
1 đến 21
1
14
Thay đổi/ Cố
định
Thay đổi
16.02
Trình tự trang 2
1 đến 21
2
16.03
Trình tự trang 3
1 đến 21
3
16.04
Trình tự trang 4
1 đến 21
4
16.05
Trình tự trang 5
1 đến 21
5
16.06
Trình tự trang 6
1 đến 21
6
16.07
Trình tự trang 7
1 đến 21
7
16.08
Trình tự trang 8
1 đến 21
8
16.09
Trình tự trang 9
1 đến 21
9
16.10
Trình tự trang 10
1 đến 21
10
16.11
Trình tự trang 11
1 đến 21
11
16.12
Trình tự trang 12
1 đến 21
12
16.13
Trình tự trang 13
1 đến 21
13
16.14
Trình tự trang 14
1 đến 21
14
16.15
Trình tự trang 15
1 đến 21
15
16.16
Trình tự trang 16
1 đến 21
16
16.17
Trình tự trang 17
1 đến 21
17
16.18
Trình tự trang 18
1 đến 21
18
16.19
Trình tự trang 19
1 đến 21
19
16.20
Trình tự trang 20
1 đến 21
20
16.21
Trình tự trang 21
1 đến 21
21
17
Trọng lượng xung (kWh)
0.01 đến 99.99
0.01
18
Độ rộng xung (giây)
0.1 đến 2.0
0.1
19
Cài đặt mặc định nhà máy
Có/ Không
Không
20
Thiết lập lại năng lượng và nhu cầu lớn nhất
Có/ Không
Không
20.1
Mật khẩu
0001 đến 9999
1001
20.01
Thiết lập lại năng lượng hữu công
Có/ Không
Không
20.02
Thiết lập lại năng lượng vô công
Có/ Không
Không
20.03
Thiết lập lại năng lượng biểu kiến
Có/ Không
Không
20.04
Thiết lập lại giá trị lớn nhất của dòng điện
Có/ Không
Không
Có/ Không
Không
20.05
Thiết lập lại giá trị lớn nhất của công suất tác
dụng
15
20.06
20.07
20.08
20.09
Thiết lập lại giá trị nhỏ nhất của công suất tác
dụng
Thiết lập lại giá trị lớn nhất của công suất phản
tác dụng
Thiết lập lại giá trị nhỏ nhất của công suất phản
tác dụng
Thiết lập lại giá trị lớn nhất của công suất biểu
kiến
Có/ Không
Không
Có/ Không
Không
Có/ Không
Không
Có/ Không
Không
2.5. VẬN HÀNH
Đồng hồ đo đa năng MFM384 – C tích hợp 6 nút ấn cho người vận hành dễ dàng
kiểm tra các thông số mạng điện. Chức năng của từng nút như sau:
- Nút V ( Volt): Khi ấn nút này, người vận hành sẽ thu được thông số về điện áp
của 3 pha.
- Nút I (Ampe): Ấn nút này người vận hành sẽ thu được dòng điện của 3 pha.
- Nút VAF (Volt, Ampe, Frequence): Khi ấn nút này, người vận hành sẽ thu được
cả ba thông số về điện áp, dòng điện của từng pha và tần số.
- Nút PF (Power Factor): Ấn nút này người vận hành sẽ thu được hệ số công suất
của 3 pha.
- Nút P (Power): Ấn nút này người vận hành thu được giá trị công suất tác dụng,
công suất phản kháng, công suất biểu kiến của 3 pha.
- Nút E (Energy): Ấn nút này người vận hành thu được giá trị năng lượng (điện
năng) tác dụng, phản tác dụng và biểu kiến của 3 pha.
Để vận hành đồng hồ đo thì ta ấn lần lượt các nút chức năng sau:
a. Ấn nút V:
- Màn hình hiển thị đầu tiên: Hiển thị các hàng điện áp pha của 3 pha và hàng
trung bình cộng điện áp pha.
- Màn hình hiển thị thứ 2: Hiển thị các hàng điện áp dây của 3 pha và trung bình
cộng điện áp dây.
- Màn hình hiển thị thứ 3: Hiển thị hàng tổng tỉ lệ phần trăm điện áp pha của 3
pha và hàng trung bình cộng điện áp pha.
16
- Màn hình hiển thị thứ 4: Hiển thị tổng tỉ lệ phần trăm của các hàng điện áp dây
của 3 pha và trung bình cộng điện áp dây.
b. Ấn nút I
- Màn hình hiển thị đầu tiên: Hiển thị dòng điện của 3 pha và dòng điện trung
tính.
- Màn hình hiển thị thứ 2: Hiển thị giá trị lớn nhất nhu cầu dòng điện của 3 pha
và trung bình cộng dòng điện.
- Màn hình hiển thị thứ 3: Hiển thị tổng tỉ lệ phần trăm dòng điện của 3 pha và
trung bình cộng dòng điện pha.
c. Ấn nút VAF
- Màn hình hiển thị đầu tiên: Hiển thị điện áp, dòng điện, hệ số công suất của pha
thứ nhất và tần số.
- Màn hình hiển thị thứ 2: Hiển thị điện áp, dòng điện, hệ số công suất của pha
thứ hai và tần số.
- Màn hình hiển thị thứ 3: Hiển thị điện áp, dòng điện, hệ số công suất của pha
thứ ba và tần số.
- Màn hình hiển thị thứ 4: Hiển thị giá trị trung bình đại lượng điện áp, dòng điện
và hệ số công suất của 3 pha và tần số.
d. Ấn nút PF
Hiển thị hệ số công suất của 3 pha và trung bình cộng hệ số công suất.
e. Ấn nút P
- Màn hình hiển thị đầu tiên: Hiển thị công suất tác dụng của 3 pha và tổng công
suất tác dụng.
- Màn hình hiển thị thứ 2: Hiển thị công suất phản kháng của 3 pha và tổng công
suất phản kháng.
- Màn hình hiển thị thứ 3: Hiển thị công suất biểu kiến của 3 pha và tổng công
suất biểu kiến.
- Màn hình hiển thị thứ 4: Hiển thị công suất tác dụng, phản kháng, biểu kiến và
hệ số công suất pha thứ nhất.
- Màn hình hiển thị thứ 5: Hiển thị công suất tác dụng, phản kháng, biểu kiến và
hệ số công suất pha thứ hai.
17
- Màn hình hiển thị thứ 6: Hiển thị công suất tác dụng, phản kháng, biểu kiến và
hệ số công suất pha thứ ba.
- Màn hình hiển thị thứ 7: Hiển thị tổng công suất tác dụng, phản kháng, biểu
kiến và trung bình cộng hệ số công suất của 3 pha.
- Màn hình hiển thị thứ 8: Hiển thị giá trị lớn nhất nhu cầu công suất tác dụng,
công suất phản kháng, công suất biểu kiến.
- Màn hình hiển thị thứ 9: Hiển thị giá trị nhỏ nhất nhu cầu công suất tác dụng,
công suất phản kháng.
f. Ấn nút E
- Màn hình hiển thị đầu tiên: Hiển thị năng lượng (điện năng) tác dụng của 3 pha.
- Màn hình hiển thị thứ 2: Hiển thị năng lượng (điện năng) biểu kiến của 3 pha.
- Màn hình hiển thị thứ 3: Hiển thị năng lượng (điện năng) phản kháng của 3 pha.
18
CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐO THÔNG SỐ MẠNG ĐIỆN
TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
3.1. MÔ HÌNH HỆ THỐNG
Hình 3.1: Mô hình hệ thống
Mô hình thí nghiệm được xây dựng trên một bảng điện có kích thước 120 x 80 bao
gôm các attomat, công tăc tơ, đồng hồ, tụ, tải, thiết bị bù được bố trí một cách hợp lí
như trên.
Chức năng của các thiết bị như sau:
- Attomat 1,2 là 2 attomat dùng để cấp nguồn từ hai lưới dự phòng lưới 1 và lưới 2,
và có chức năng là bảo vệ ngắn mạch cho mô hình
- 2 công tắc tơ được dùng để đống cắt nguồn lưới 1 và lưới 2 là thiết bị được điều
khiển bởi 2 rơ le trung gian.
- 6 attomat 1 pha được sử dụng để cấp nguồn cho đồng hồ đo và thiết bị bù tự động
- 4 biến dòng dùng cho việc đo lường
- 3 công tắc tơ ở dưới được sử dụng cho việc đóng cắt các tụ lên lưới
- tải là động cơ không động bộ roto lồng sóc.
- thiết bị bù được dùng để điều khiển đóng tụ bù lên lưới
- đồng hồ điện năng: đo thông số điện năng từ nguồn cấp
19
Trong mô hình, các thiết bị được lắp đặt trên cùng một bảng mạch chế tạo bằng
vật liệu thép sơn tĩnh điện. Quy cách bố trí các thiết bị và đi dây được thiết kế trong
bản vẽ bố trí thiết bị và đi dây. Dây dẫn đấu nối cho các thiết bị được quy định: pha R
– dây màu đỏ, pha S – dây màu vàng, pha T – dây màu xanh, dây trung tính – dây màu
đen.
Mô hình hệ thống có bảng đèn cảnh báo sự cố mất pha, mất nguồn.
Các thành phần thiết bị trong mô hình hệ thống:
- Hai aptomat 3 pha AT1, AT2 và hai công tắc tơ CTT1, CTT2 thực hiện chức
năng đóng cắt nguồn lưới chính và nguồn dự phòng.
- Sáu aptomat 1 pha làm nhiệm vụ cấp nguồn cho PLC, thiết bị bù, đồng hồ đo và
lấy tín hiệu điện áp ở 3 pha về đồng hồ đo.
- PLC và 4 rơle điện từ thực hiện chức năng điều khiển đóng cắt nguồn lưới điện
tự động.
- Các biến dòng BD1, BD2, BD3 đo lường dòng điện các pha và đưa tín hiệu về
đồng hồ đo.
- Biến dòng BD4 đo lường dòng điện ở pha R (pha cấp nguồn cho thiết bị bù) và
đưa tín hiệu về thiết bị bù.
- Ba công tắc tơ CTT3, CTT4, CTT5 được điều khiển bởi thiết bị bù để điều
khiển tự động đóng cắt ba tụ bù công suất.
3.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ
3.2.1. Sơ đồ bố trí thiết bị cho mô hình
20
Ð Ð Ð
1 2 3
Sto Star
p t
AT
1
AT CTT CTT
2
2 1
BD1
AT AT AT AT AT AT
6
3
4
5
8
7
PLC
RL
1
RL
2
RL
3
RL
4
BD3
BD4
Tải
CT
T
3
CT
T
4
CT
T
5
T
ụ
T
ụ
T
ụ
Ðồng
hồ
đo
Thiết
bị
bù
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thiết bị của mô hình
3.2.2. Sơ đô đi dây cho mô hình
a. Sơ đồ chung: Dây từ nguồn được chia làm 2 nguồn là nguồn 1 và nguồn 2, qua cầu
đấu nguồn 1 được nối đến attamat 1, nguồn 2 được nối đến atomat 2, sau đó attomat 1
sẽ cấp nguồn cho contactor1, attomat 2 sẽ cấp nguồn cho contactor 2, 3 thanh cái sẽ
được đi qua biến dòng và nối đến phụ tài. Bộ điều khiển PLC sẽ được cấp nguồn từ
cầu đấu, các rơ le trung gian được kết nối với PLC, Đồng hồ đo được nối với biến
dòng thông qua các dây điều khiển, đồng hồ đo được nối với máy tính thông qua cổng
21
RS485. Bộ điều khiển bù được lấy nguồn sau contactor và đâu ra được nối với cuộn
hút của 3 contactor phía dưới. Tụ bù được nối với contactor để bù hệ số cos phi đưa
lên lưới.
R S T N
Ð1 Ð2 Ð3
Stop Start
LN
AT1 AT2 CTT1 CTT2
AT3 AT4 AT5 AT6 AT7 AT8
INPUT
PLC S7 - 1200
RL1 RL2 RL3 RL4
OUTPUT
BD1
BD2
BD3
L N
BD4
_
+
RS485
Dong ho do
S1 S2 S1 S2 S1 S2 N V1 V2 V3
N01 N02 C1 N03 N04 C2 N05 N06 C3
Thiet bi bu
L N
CTT3 CTT4 CTT5
Tai
Tu1
Tu2
Tu3
Hình 3.3: Sơ đồ đi dây chung cho mô hình thí nghiệm
b. Sơ đồ phần chuyển nguồn tự động
+ sơ đồ mạch động lực
22
S1 S2
RA1
RA2
Luới 1
MC1
Lưới 2
MC2
R1
R2
3 PHA
S1
S2
T1
T2
N1
N1
MC1
MC2
K1
Ð1
K2
MC1
Ð4
MC2
Ð2
MC1
Ð3
MC1
Ð5
MC2
Ð6
MC2
Phụ Tải
Hình 3.4: Sơ đồ mạch động lực của mô hình thí nghiệm
Nguyên lí của mạch động lực:
Giả sử có 2 nguồn là nguồn lưới 1 và nguồn lưới 2, nếu nguồn điện 1 đang sử
dụng mà mất điện thì ngay lập tức RA2 có điện, tín hiệu được gửi đến PLC, lúc này
PLC sẽ thực hiện chương trình để điều khiển cấp nguồn cho rơ le K1, tiếp điểm rơ le
K2 ở mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho cuộn hút MC2, tiếp điểm MC2 đóng lại
nguồn lưới 2 được cấp đến phụ tải. Khi nguồn lưới 1 có điện trở lại thì RA1 có điện
tiếp điểm RA1 đóng lại cấp tín hiệu điều khiển cho PLC S7-1200.Lúc này plc sẽ thực
hiện chương trình cấp nguồn cho rơ le trung gian K1, tiếp điểm K1 ở mạch động lực
đóng lại cấp nguồn cho cuộn hút MC1, tiếp điểm MC1 đóng lại, tải lại được cấp nguồn
trở lại từ lưới 1. Và lúc này đồng thời tiếp điểm MC2 ở mạch động lực sẽ mở ra.
23
L+
M
R
N
RA1
L
N
INPUT
I0.0
RA2
I0.2
I0.1
CTT2
STOP
START
I0.3
I0.4
CTT1
I0.5
PLC S7-1200
1L
OUTPUT
Q0.0
Q0.0
K1
K2
Hình 3.5 Sơ đồ điều khiển cho PLC S7-1200
24
