Phương pháp tín hiệu (signaling) và ngắt có điều khiển (intertripping)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

© Department of Power Systems

Bảo vệ:
Phương pháp tín hiệu (signaling)
và ngắt có điều khiển (intertripping)
GVHD: Phạm Đình Anh Khôi
Sinh viên thực hiện:
Cao Sỹ Kỳ - 41201808
Trần Thủy Hoàng - 41201248
Phạm Duy Vương - 41204668

Protection: Signalling and Intertripping

page 1/32


Mục lục
1. Giới thiệu chung
© Department of Power Systems

2. Phương án bảo vệ bộ phận (unit protection schemes)
3. Điều khiển bảo vệ từ xa
4. Ngắt từ xa (intertripping)
5. Yêu cầu thực hiện
6. Môi trường truyền tín hiệu và nhiễu
7. Phương pháp phát tín hiệu (signaling)
Protection: Signalling and Intertripping

page 2/32

© Department of Power Systems

1. Giới thiệu chung
- Truyền phát tín hiệu bảo vệ là phương án dùng một số
rơle để điều khiển những rơle khác từ xa, để bảo vệ
mỗi bộ phận thì cần những hình thức giao tiếp khác
nhau
- Ngắt từ xa là hình thức giao tiếp phát ra tín hiệu để
điều khiển CB ngắt từ xa
- Thông điệp giao tiếp yêu cầu khá đơn giản, là
những chỉ dẫn để cho thiết bị biết hành động cần
phải làm (ngắt, chặn,…) hoặc là những dữ liệu đo
được để chuyển từ thiết bị này sang thiết bị khác

Protection: Signalling and Intertripping

page 3/32


1. Giới thiệu chung

© Department of Power Systems

 Các loại kênh truyền tín hiệu bảo vệ:
- Dây dẫn phụ/cáp thông tin của ngành điện hoặc
mạng bưu chính viễn thông
- Kênh tải ba (Power Line Carrier): Tải tín hiệu tần số
cao bằng dây dẫn của đường dây tải điện

- Kênh thông tin vô tuyến siêu cao tần (viba)
- Cáp quang

Protection: Signalling and Intertripping

page 4/32


© Department of Power Systems

2. Phương án bảo vệ bộ phận
- Phương án bảo vệ bộ phận là so sánh tín hiệu
pha,dòng điện của những tín hiệu khác nhau để
xác định số lượng rơle tại điểm cần đặt rơle bảo
vệ và điểm cần đặt rơle điều khiển bảo vệ từ xa

- Việc so sánh tín hiệu giữa điểm cần bảo vệ và
điểm cần đặt rơle bảo vệ từ xa sẽ cung cấp
thông tin giúp phát hiện sự cố giữa các khu vực
cần bảo vệ

Protection: Signalling and Intertripping

page 5/32


3. Điều khiển bảo vệ từ xa

© Department of Power Systems

- Điều khiển bảo vệ từ xa là gửi mọt tín hiệu để
khảo sát một lệnh điều khiển giữa điểm được bảo
về với những điểm cần đặt rờ le bảo vệ từ xa
- Thông điệp phản hồi nhận được sẽ giúp tăng
tốc độ xử lý sự cố trong vùng được bảo vệ
hoặc chặn quá trình ngắt từ sự cố ngoài vugnf
được bảo vệ
- Hệ thống bảo vệ từ xa được thiết kế dựa vào chế
độ vận hành của hệ thống cũng như vai trò của
lệnh điều khiển bảo vệ từ xa trong hệ thống

Protection: Signalling and Intertripping

page 6/32


4. Ngắt từ xa (Intertripping)

© Department of Power Systems

- Ngắt từ xa là ngắt có điều khiển bởi một CB để cách
ly một mạch điện hoặc thiết bị bằng cách phối hợp
ngắt với những CB khác
- Mục đích chính của ngắt từ xa là bảo vệ cả hai đầu bị
sự cố của mạch điện để cách ly khỏi những thiết bị có
liên quan
- Đối với những phương án EHV (extremely high
voltage) cần phải được bảo vệ với độ tin cậy cao, ngắt
từ xa sẽ hỗ trợ bảo vệ ngắt lại trong trường hợp ngắt
thất bại

Protection: Signalling and Intertripping

page 7/32


4. Ngắt từ xa (Intertripping)

© Department of Power Systems

1. Ngắt trực tiếp (Direct Tripping)
- Trong ứng dụng của ngắt trực tiếp, tín hiệu ngắt có
điều khiển được gửi trực tiếp đến rơle ngắt tổng, lệnh
phản hồi sẽ làm cho CB vận hành
- Tín hiệu ngắt trực tiếp phải đáng tin cậy và an toàn
bởi vì bất cứ tín hiệu nào được nhận tại đầu nhận sẽ
ngắt mạch điện ở đó
- Khi thiết kế hệ thống ở phương pháp này phải đặc
biệt chú ý đến hiện tượng ngắt giả. Bởi vì hiện tượng
ngắt giả xảy ra, dẫn đến sự cách ly không cần thiết
các thiết bị của hệ thống

Protection: Signalling and Intertripping

page 8/32


4. Ngắt từ xa (Intertripping)

© Department of Power Systems

2. Ngắt cho phép (Permissive Tripping)
- Lệnh ngắt cho phép luôn được quan sát bởi một rơle
bảo vệ. CB sẽ ngắt chỉ khi nhận được tín hiệu phản hồi
khớp với vận hành bảo vệ của rơle bảo vệ chính
- Yêu cầu về độ tin cậy và an toàn của kênh giao tiếp
không cần thiết như ngắt trực tiếp
- Mục đích của phương pháp này giúp tăng tốc độ
ngắt cho các lỗi xảy ra trong vùng bảo vệ

Protection: Signalling and Intertripping

page 9/32


4. Ngắt từ xa (Intertripping)

© Department of Power Systems

3. Phương pháp chặn (Blocking Scheme)
- Lệnh chặn sẽ được bắt đầu bởi một thiết bị bảo vệ khi
nó phát hiện sự cố bên ngoài vùng được bảo vệ

- Khi phát hiện một sự cố bên ngoài vùng bảo vệ tại
đầu của một mạch bảo vệ thì một tín hiệu chặn sẽ
được gửi đến đầu điều khiển. Tại đầu điều khiển nhận
được tín hiệu đó sẽ ngăn đầu điều khiển vận hành bảo
vệ từ sự cố bên ngoài vùng bảo vệ

Protection: Signalling and Intertripping

page 10/32


© Department of Power Systems

4. Ngắt từ xa (Intertripping)

Protection: Signalling and Intertripping

page 11/32


5. Yêu cầu thực hiện
 Tổng thời gian xử lý sự cố bao gồm:

© Department of Power Systems

- Thời gian truyền phát tín hiệu
- Thời gian rơle bảo vệ vận hành
- Thời gian vận hành ngắt của rơle
- Thời gian vận hành của CB
 Tổng thời gian phải nhỏ hơn thời gian lớn nhất
mà một sự cố vẫn còn trên hệ thống mà gây ra
ít tổn hại nhất, gây ra sự mất ổn định của hệ
thống
Protection: Signalling and Intertripping

page 12/32

5. Yêu cầu thực hiện

© Department of Power Systems

- Tốc độ vận hành nhanh là yêu cầu tiên quyết của
hầu hết các hệ thống tín hiệu.
- Thời gian vận hành chuẩn nằm trong khoảng 5 - 40
(ms) phụ thuộc vào chế độ vận hành của hệ thống điều
khiển bảo vệ từ xa
- Nên vận hành ở điều kiện an toàn và đáng tin cậy
+ Mức độ an toàn được đánh giá bởi xác suất của
một lệnh không mong muốn xảy ra
+ Mức độ đáng tin cậy được đánh giá bởi xác suất
của một lệnh bị mất
Protection: Signalling and Intertripping

page 13/32


5. Yêu cầu thực hiện

© Department of Power Systems

1. Ngắt trực tiếp
- Phương pháp này cần độ an toàn cực cao bởi có thể
gặp tín hiệu nhiễu lớn bất cứ khi nào
2. Ngắt cho phép
- Sau khi truyền một lệnh nên reset để có được độ tin cậy
cao để tránh những vận hành ẩn không thấy được trong

quá trình thay đổi dòng điện
3. Phương pháp chặn
- Ở phương pháp này có thể chỉ cần độ an toàn thấp
nhưng độ tin cậy cần phải cao bởi khi một lệnh chặn
bị mất sẽ không chặn được quá trình ngắt sai của sự
cố bên ngoài vùng bảo vệ
Protection: Signalling and Intertripping

page 14/32


© Department of Power Systems

5. Yêu cầu thực hiện

Protection: Signalling and Intertripping

page 15/32


6. Môi trường truyền tín hiệu và nhiễu

© Department of Power Systems

1. Dây dẫn phụ hoặc cáp thông tin
- Dây dẫn phụ hoặc cáp thông tin điện lực thường được đặt
cùng rãnh với cáp cao áp hoặc trong rãnh cáp riêng hay bằng
dây trần trên cột nên sinh ra sức điện động cảm ứng
- Để hạn chế điện áp cảm ứng dùng các van chống quá
điện áp để nối tắt các dây dẫn phụ trong trường hợp điện

áp tăng cao (khi xuất hiện quá trình quá độ)

Protection: Signalling and Intertripping

page 16/32


© Department of Power Systems

6. Môi trường truyền tín hiệu và nhiễu

- Khi đó các thiết bị thứ cấp phải chịu đựng nổi điện áp
cảm ứng khi có sét đánh hoặc khi đóng cắt bên phía sơ
cấp của hệ thống điện
- Dây dẫn phụ và cáp thông tin dùng cho bảo vệ được
dung cho các hệ thống điện tập trung, khoảng cách giữa
các đầu phát và thu tín hiệu không lớn
- Dây dẫn phụ và cáp thông tin làm việc với tín hiệu
truyền dẫn từ một chiều đến tín hiệu xoay chiều 200Hz,
với bán kính 11km, thích hợp với bảo vệ so lệch

Protection: Signalling and Intertripping

page 17/32


6. Môi trường truyền tín hiệu và nhiễu
2. Các kênh tải ba (PLC)

© Department of Power Systems

- Sử dụng dây dẫn của chính đường dây tải điện để truyền
tín hiệu cao tần dùng cho bảo vệ và thông tin liên lạc
- Ưu điểm là dây dẫn chắc chắn hơn, tổn hao trong truyền
tín hiệu sẽ thấp hơn, kênh truyền hoàn toàn nằm dưới
quy ền kiểm soát của công ty điện lực

Protection: Signalling and Intertripping

page 18/32


© Department of Power Systems

6. Môi trường truyền tín hiệu và nhiễu
- Sơ đồ hai pha tuy có tốn kém hơn so với sơ đồ pha - đất,
nhưng mức tổn hao khi truyền tín hiệu sẽ thấp hơn và
không bị phụ thuộc vào điện trở đất cũng như nối đất vì
vậy được dùng rộng rãi
- Tổn hao tín hiệu trên đường dây ít phụ thuộc vào
mưa ẩm
- Công suất đầu ra của thiết bị phát cao tần thường từ
2 ÷ 100W tuỳ từng tương quan giữa tín hiệu – nhiễu

Protection: Signalling and Intertripping

page 19/32


© Department of Power Systems

6. Môi trường truyền tín hiệu và nhiễu

- Khi có sét đánh vào đường dây hoặc đường dây bị sự cố
hay thao tác đóng cắt, có thể gây nhiễu mạnh đến kênh
thông tin có thể làm cho thiết bị thu cao tần bị quá tải vì
vậy các thiết bị thuộc hệ thống ngắt liên động phải được
chỉnh định để không xảy ra tác động nhầm
- Mức độ tắt dần của tín hiệu cao tần truyền qua kênh dẫn
phụ thuộc vào loại sự cố, tuy nhiên thường chọn trong
giới hạn giữa 20 đến 30dB

Protection: Signalling and Intertripping

page 20/32


6. Môi trường truyền tín hiệu và nhiễu
3. Các kênh vô tuyến vi ba

© Department of Power Systems

- Các kênh vi ba cho phép truyền tín hiệu trong một dải khá
rộng và sử dụng các modem với năng lực truyền rất lớn
- Tín hiệu bảo vệ và điều khiển có thể truyền nối tiếp với độ
dài đủ lớn và độ mã hoá phức tạp để đảm bảo độ tin cậy
của truyền tin nhưng vẫn giữ được tốc độ truyền rất cao
- Các thiết bị vi ba làm việc với tần số từ 0,2 ÷ 10GHz vì
nó làm việc có định hướng và dải tần số đã được định
trước nên ít bị nhiễu, cho phép sử dụng đồng thời nhiều

kênh thông tin và mở rộng dải tần số của tín hiệu truyền
để dùng cho cả mục đích thông tin (thoại) lẫn truyền dữ
liệu
Protection: Signalling and Intertripping

page 21/32


© Department of Power Systems

6. Môi trường truyền tín hiệu và nhiễu

- Mức độ tắt dần của tín hiệu vi ba không phụ thuộc sự cố
trên đường dây tải điện nhưng bị ảnh hưởng của nhiễu vô
tuyến, nhiễu này thường do bản thân các thiết bị vô tuyến
gây nên

- Chiều cao của các cột ăng ten vi ba được hạn chế để
ảnh hưởng của gió bão và thay đổi nhiệt không tác động
nhiều đến sự làm việc của ăng ten

Protection: Signalling and Intertripping

page 22/32


6. Môi trường truyền tín hiệu và nhiễu

© Department of Power Systems

4. Cáp quang
- Cáp quang là những sợi thuỷ tinh nhỏ có khả năng truyền
ánh sáng đi xa, có khả năng truyền dẫn lượng thông tin
khổng lồ và khả năng kháng nhiễu rất tốt

Protection: Signalling and Intertripping

page 23/32


6. Môi trường truyền tín hiệu và nhiễu

© Department of Power Systems

- Trong hệ thống điện cáp quang thường được chế tạo kết
hợp bên trong dây nhôm lõi thép để làm nhiệm vụ chống sét
trên các đường dây tải điện
- Thiết bị để mã hoá và giải mã thường được sử dụng có
tần số tương ứng với bước sóng 850, 1300, 1550 nanomet
- Với các kênh truyền tín hiệu quang ở tần số hàng trăm
MHz khoảng cách truyền hàng chục km, khi khoảng cách
lớn hơn cần có những trạm lặp trung gian
- Hiện nay cáp quang được chế tạo kết hợp với cáp lực để
giảm giá thành và tăng tính bền vững, an toàn của tuyến
cáp quang
Protection: Signalling and Intertripping

page 24/32

7. Phương pháp phát tín hiệu
 Có rất nhiều phương pháp khác nhau được sử
dụng trong truyền phát tín hiệu bảo vệ:

© Department of Power Systems

- Tín hiệu điện áp DC và DC đảo áp
- Những tín hiệu âm tại tần số cao và tần số nói
- Điều chế tần số tín hiệu âm liên quan đến 2
hay nhiều tông tại tần số cao và tần số giọng nói
 Người ta quy định một băng thông/ kênh truyền
sóng 4KHz thường được gọi là kênh truyền sóng
tần số giọng nói (vf). Tần số giọng nói còn được
chọn làm tần số chuẩn hóa của truyền thông.
Protection: Signalling and Intertripping

page 25/32