Chương 10 : BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

Chương 10 : BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Giới thiệu
Nguyên lý hoạt động của rơle khoảng cách
Đặc tính hoạt động của rơle khoảng cách
Mối quan hệ giữa điện áp rơle và tỉ số
điện áp giới hạn để việc đo chính xác một vùng
Vùng bảo vệ
Đặc tính rơle khoảng cách


1. Introduction (giới thiệu)
Rơle khoảng cách đã được giới thiệu vào năm 1923 trong một nỗ lực để vượt qua
những ứng dụng liên quan với thời gian quá dòng chuyển tiếp đã được phân loại.
Các rơ le đầu tiên là dựa trên nguyên tắc cảm ứng đĩa được thiết kế đặc biệt để có
thời gian khoảng cách là tuyến tính (hoặc trở kháng) đặc trưng trong đó là tốc độ
hoạt động là tỷ lệ thuận với sự cố trở kháng vòng lặp, i.e.t và Z. rơ le này nằm ở
điểm khác nhau trong một hệ thống sẽ có xu hướng hoạt động như sau rơle gần sự
cố nhất thì hoạt động đầu tiên. Khi được sử dụng kết hợp với các yếu tố định
hướng hệ thống cung cấp một hình thức bảo vệ phân biệt cao mà không cần liên
kết thông tin và cung cấp một sự bảo vệ back-up. (Power System Protection – Vol
2)
“ Fault loop impedence (sự cố Các trở kháng vòng lặp là khía cạnh quan trọng
nhất để xem xét khi thiết kế một mạch điện. Nó ảnh hưởng trực tiếp kích thước của

bộ ngắt mạch và kích thước của cáp có thể được sử dụng trên một cài đặt)
Fault loop impedence là chính xác những gì tên của nó ngụ ý - đó là trở kháng
(hoặc kháng) của mạch kín (hoặc mạch) trong điều kiện sự cố.
Mỗi sự cố thường được coi là một mạch ngắn ở cuối cuối đường dây hoặc tại các
thiết bị đầu cuối của tải.
Các "loop" trong trường hợp này để chỉ toàn bộ con đường mà các dòng điện sẽ
chạy trong mạch trong điều kiện lỗi. Có 2 khả năng cho một mạch ngắn ở cuối
đường dây. Đầu tiên là ngắn mạch một pha. Thứ hai là ngắn mạch một pha chạm
đất.
Trở kháng của ngắn mạch pha chạm đât được sử dụng trong các tính toán. Điều
này là bởi vì các dây nối đất thường nhỏ hơn so với các dây đang hoạt động, do đó,
nó sẽ có sức đề kháng hơn sự cố phase to phase. Tại sao chúng tôi muốn các giá trị
điện trở cao hơn sẽ có ý nghĩa hơn sau này.
/>(Fault Loop Impedance)


“Backup protection” được thiết kế để hoạt động khi có một sự cố trong hệ thống
điện không được xử lí hết hoặc một tình trạng bất thường không được phát hiện
trong thời gian cần thiết vì sự thất bại hoặc không có khả năng bảo vệ khác để hoạt
động hay thất bại của máy cắt thích hợp để chuyến ngắt.( />
Tại sao Fault loop impedence quan trọng.
trở kháng trên mạch xác định có bao nhiêu dòng sẽ chảy nếu có ngắn mạch. Đường
dây dẫn hoạt động hiệu quả như một điện trở mà đã được đặt trên các máy cắt, như
thể hiện trong biểu đồ dưới đây.


Khi trở kháng cao, ít dòng sẽ chảy qua. Nếu nó là quá cao, đó một khả năng rất
thực tế rằng các máy cắt sẽ mất quá lâu để ngắt, nếu nó ngắt tại tất cả.

(Power System Protection – Vol 2)

Năm 1931, Lewis và Tippet phát triển các lý thuyết cổ điển bảo vệ rơle khoảng
cách trong đó cung cấp các gói kích thích cho sự phát triển nhanh chóng trong lĩnh
vực bảo vệ này, ngoài sự phát triển này đến các khái niệm về bước chuyển tiếp thời
gian đặt cho role khoảng cách là để khắc phục những vấn đề liên quan đến phụ
thuộc thời gian đo trở kháng trong việc phát triển hệ thống truyền tải. Bước chuyển
tiếp thời gian cho rơ le khoảng cách vẫn là cơ sở để bảo vệ khoảng hiện đại, như sẽ
được hiển thị sau này, trong đó để đảm bảo thời gian hoạt động tối thiểu cho
khoảng trở kháng , thời gian được tăng lên cho các phạm vi trở kháng cao hơn.
Cũng trong suốt giai đoạn phát triển này , sự hiểu biết về các yêu cầu bảo vệ rơ le
khoảng cách tăng lên nhanh chóng và đặc điểm mới nổi lên (như điện trở relay và
điện kháng relay) mà là phù hợp hơn với yêu cầu của hệ thống điện.
Trong nhiều năm gần đây, việc thành lập các phương pháp điện tử đã cung cấp một
thiết kế linh hoạt hơn nhiều mà được phản ánh chủ yếu trong sự phát triển của các
loại mới của bộ so sánh có tính chất phức tạp hơn mặc dù cũng cần lưu ý rằng sự
linh hoạt như vậy đã không phải luôn luôn được phát triển để có lợi thế tốt nhất,
đặc biệt là trong những năm đầu của sự phát triển.


(NPAG)Vấn đề của việc kết hợp giải quyết sự cố nhanh với chọn ngắt cho nhà máy
là một mục tiêu quan trọng cho việc bảo vệ hệ thống điện. Để đáp ứng các yêu cầu
này, hệ thống bảo vệ tốc độ cao cho truyền tải và mạch phân phối chính phải phù
hợp khi sử dụng với bộ phận ngắt mạch tự động và nó liên tục phát triển và được
ứng dụng rất rộng rãi.
Bảo vệ khoảng cách, ở dạng cơ bản của nó, là một hệ thống bảo vệ phi-đơn vị cung
cấp đáng kể lợi thế về kinh tế và kỹ thuật. Không giống như bảo vệ pha và quá
dòng trung tính, các lợi thế quan trọng của bảo vệ khoảng cách là bảo hiểm sự cố
của mạch bảo vệ là hầu như độc lập với nguồn trở kháng thay đổi
Điều này được minh họa trong hình 10.1, nơi nó có thể được nhìn thấy rằng bảo vệ
quá dòng không thể áp dụng một cách thỏa đáng. Khoảng cách bảo vệ là tương đối
đơn giản để áp dụng và nó có thể được nhanh chóng hoạt động cho những lỗi nằm

dọc theo hầu hết một mạch bảo vệ. Nó có thể cũng cung cấp cả cấp một và h ỗ tr ợ
từ xa chức năng trong một sơ đồ. Nó có thể dễ dàng được điều chỉnh để tạo ra một
đơn vị bảo vệ Đề án khi áp dụng với một kênh báo hiệu. Trong hình thức này đó là
rất thích hợp cho các ứng dụng với tốc độ cao tự động đóng lặp lại-, để bảo vệ các
đường dây truyền tải quan trọng
Do đó,để relay hoạt động cho sự cố đường dây, dòng relay cài đặt <6640A và>
7380A. Điều này là không thực tế, quá dòng rơle không phù hợp Phải sử dụng bảo
vệ khoảng cách và đơn vị.


Hình 10.1 ưu điểm của khoảng cách trong bảo vệ quá dòng

2. Principles of Distance Relays (nguyên lý của relay
khoảng cách)
Bởi vì trở kháng của một đường dây truyền tải tỷ lệ với nó chiều dài, để đo khoảng
cách đó thì dùng rơle có khả năng đo trở kháng của một đường dây lên đến một
điểm định trước (điểm tầm). như vậy Một relay này được mô tả như một rơle
khoảng cách và được thiết kế để chỉ hoạt động cho những lỗi xảy ra giữa các vị trí


relay và tầm ho ạt đ ộng được lựa chọn, do đó c ó sự phân biệt đối với những lỗi
có thể xảy ra trong phần đường dây khác nhau.
Các nguyên tắc cơ bản của bảo vệ khoảng cách liên quan đến việc phân chia điện
áp tại các điểm đặt relay bằng cách đo hiện tại. việc tính các trở kháng được so
sánh với điểm tầm trở kháng. Nếu trở kháng đo được là nhỏ hơn điểm tầm trở
kháng, nó được giả định rằng một sự cố tồn tại trên đường giữa relay và điểm tầm.
Các điểm tầm với của một relay là quỹ tích điểm dọc theo đường dây trở kháng
được cắt bởi các đặc điểm biên của relay. Vì đây là phụ thuộc vào quan hệ của
điện áp và dòng điện và góc pha giữa chúng, nó có thể được vẽ trên một R / X sơ
đồ. điểm trở kháng hệ thống điện theo cách nhìn của relay trong suốt sự cố, nguồn

không ổn định và tải thay đổi có thể được vẽ trên cùng một sơ đồ và theo cách này
hiệu suất của các relay trong sự hiện diện của sự cố hệ thống và các rối loạn có thể
được nghiên cứu.(NPAG)

9.3 Operating principles ( nguyên lý hoạt động) (Power System Protection –
Vol 2)
9.3.1 Impedance measurement ( sự đo trở kháng)
Nguyên tắc hoạt động của bảo vệ khoảng cách là dựa trên thực tế rằng, từ bất kỳ
điểm đo trong một hệ thống điện trên đường dây trở kháng để một sự cố trong hệ
thống có thể được xác định bằng cách đo điện áp và dòng tại các điểm đo. Trong
thực tế, việc đo relay là để sắp đặt một điểm cân bằng như là , tại sự cố cụ thể thiết
lập, một dòng hoặc điện áp tỷ lệ với dòng sự cố chính (khác với dòng cân bằng)
hoặc điện áp tỷ lệ với điện áp chính. Điểm cân bằng này được xác định bởi các
thiết lập trở kháng relay, ZR. Như vậy, các relay hoặc hoạt động hoặc kiềm chế, tùy
thuộc vào việc các trở kháng sự cố là nhỏ hơn hoặc lớn hơn, các thiết lập rơle. Các
thiết lập của relay phải phù hợp với hệ thống chính bởi vì sau này bao gồm trở
kháng đó là cần thiết để lấy số liệu của góc pha của đường dây bảo vệ. Đây được
xem chi tiết hơn sau.
Relays như mô tả ở trên có thể được sử dụng tại các điểm khác nhau trên hệ thống
và bằng cách sắp xếp các rơle để cho nó gần sự cố hơn hoạt động sớm hơn so với
những rơ le ở xa, phân biệt ngắt của máy cắt kiểm tra tuyến dây khác nhau có thể


đạt được. Phân biệt như vậy đòi hỏi, ngoài việc trở kháng đo lường, một tính năng
định hướng và một tính năng phụ thuộc thời gian. Sau đó là thu được bằng cách
cung cấp một sự kết hợp của các rơle khoảng cách với các cấp thời gian bước đặc
trưng như hình. Trong các ví dụ cụ thể cho thấy, các đặc trưng của bảo vệ khoảng
cách tại bất kỳ địa điểm A, B, C hoặc D là trong 3 giai đoạn. Mỗ rơle có đo trở
kháng hướng.
Rơ le tại A có một giai đoạn 1 trở kháng phạm vi được thiết lập để hoạt động (ngay

lập tức) và máy cắt liên quan sẽ ngắt khi có một sự cố xảy ra trong 80% đầu tiên

của feeder 1 và chỉ khi có sự cố hiện tại là theo định hướng như hiển thị. Các thiết
lập giai đoạn 2 của relay cùng được thiết lập để bao gồm toàn bộ các nhánh 1 và


(thường) 20-30% đầu tiên của feeder 2 nhưng việc ngắt được bắt đầu sau một thời
gian trễ ngắn. Các thiết lập giai đoạn 3 được thiết lập bao gồm sự cố trong 1
đường dây 1 và 2 và có thể xa hơn nữa và ngắt sau một thời gian chậm trễ hơn nữa.
Kết hợp các giai đoạn đo lường và chồng lên những rơle B, C và D tương đối so
với hai lộ và với hướng đo được chỉ định bởi các mũi tên, kết quả tất cả đặc trưng
thời gian được hiển thị trong hình. Rõ ràng là bất kỳ sự cố trên tuyến trung chuyển
2 được cách ngay lập tức bằng cách hoạt động của relay tại C và vì rơle tại A hoạt
động chỉ sau một thời gian trễ cho những sự cố như vậy, feeder 1 vẫn còn trong
dịch vụ.
9.3.2) Derivation of basic measuring quantities(nguồn gốc cơ bản của đại lượng
đo lường)
Ngoài các yêu cầu cơ bản nêu trên, nó là cần thiết cho một bảo vệ khoảng cách để
thích ứng với sự đa dạng của lỗi hệ thống điện (ba pha, pha-pha, pha-đất, hai phato-earth và ba -phase-to-earth) bằng cách sắp xếp các rơle thích hợp đo trở kháng
tương tự cho tất cả các loại sự cố. Điều này đạt được bằng cách bắt nguồn từ độ
chính xác điện áp và dòng điện của hệ thống điện phù hợp với loại sự cố. Như vậy,
cho những sự cố liên quan đến hơn một pha là điện áp dây được đặt cho rơle cùng
với sự khác biệt của các dòng pha như minh họa trong hình. 9.3.2A. Bởi điều này
có nghĩa là trở kháng đo được cho sự cố pha chạm pha và ba pha là tích cực tự trở
kháng Z và nó có thể được hiển thị mà trở kháng này cũng được đo cho một tình
trạng lỗi double-earth. Cần lưu ý rằng đo trở kháng dựa trên điện áp pha-pha và
giai đoạn hiện tại (chứ không phải là sự khác biệt của dòng pha) kết quả trong trở
kháng khác nhau cho cả ba loại lỗi nhiều pha.

3. Relay Performance(đặc tính hoạt động rơle)

Đặc tính hoạt động rơle khoảng cách được định nghĩa về độ chính xác và thời gian
tác động. Độ chính xác là một sự so sánh thực tế miền thuần trở của rơle trong
điều kiện thực tế với giá trị cài đặt relay (trong ohms). độ chính xác nhất là phụ
thuộc vào mức điện áp hiện tại của relay trong điều kiện sự cố. các kỹ thuật đo trở
kháng được dùng trong riêng từng dạng relay cũng có tác động ?
Thời gian thao tác có thể thay đổi tùy theo dòng sự cố ,với vị trí sự cố liên quan
đến thiết lập relay, và với các điểm trên sóng điện áp mà tại đó các lỗi xảy ra. Tùy
thuộc vào các kỹ thuật đo lường làm việc trong một thiết kế đặc thù ralay, sai số
khi đo tín hiệu trong thời gian ngắn, cũng có thể trì hoãn bất lợi đến hoạt động
relay cho sự cố gần phạm vi hoạt động . Nó là bình thường đối với điện cơ và rơle
khoảng cách tĩnh để yêu cầu thời gian hoạt động cả tối đa và tối thiểu. Tuy nhiên,
đối với relay khoảng cách kỹ thuật số hoặc số hiện đại, sự biến đổi giữa chúng là
nhỏ hơn nhiều điều kiện vận hành hệ thống và vị trí sự cố
3.1) relay khoảng cách điện cơ/tĩnh
Với thiết kế rơle cơ điện và trước relay tĩnh, độ lớn của số lượng đầu vào đặc biệt
là ảnh hưởng cả đến độ chính xác và thời gian hoạt động. đó là thường lệ để trình
bày thông tin về hoạt động relay biểu diễn bởi điện áp / đường cong, như thể hiện
trong hình 10.2, và thời gian hoạt động / đường cong vị trí sự cố cho giá trị khác
nhau của tỷ lệ nguồn trở kháng (SIR) như trong Hình 10.3, trong đó:


SIR =
là trở kháng nguồn của hệ thống đến vị trí đặt rơle
là trở kháng đường dây tương đương với tầm hoạt động thiết lập cho rơle

3.2 rơle khoảng cách số/kĩ thuật số

Ngoài ra, các thông tin trên đã được kết hợp trong một tập hợp đường cong cong,
nơi vị trí sự cố như là một tỷ lệ phần tram của relay thiết lập tương phản với tỉ lệ
nguồn trở kháng, như minh họa trong hình 10.4.

Hình 10.4

SIR nhỏ thì và lớn
SIR lớn thì và nhỏ

4. Mối quan hệ giữa điện áp relay và tỉ số


Một cách đơn giản ta có mạch tương đương như thể hiện trong hình 10.5 (a), có thể
đại diện cho bất kỳ tình trạng sự cố trong một hệ thống điện ba pha. Các điện áp V
áp dụng cho vòng lặp trở kháng là hở mạch điện áp của hệ thống điện. Điểm R đại
diện cho vị trí relay, và là dòng và điện áp đo bằng relay,


Trở kháng và được mô tả như là trở kháng nguồn và đường dây vì vị trí của nó
liên quan đến vị trí đặt relay. Trở kháng nguồn là thước đo mức độ sự cố tại điểm
đặt relay . Còn các sự cố liên quan đến đất nó phụ thuộc vào cách thức của hệ
thống nối đất phía sau điểm đặt relay.
trở kháng đường dây là sự đo trở kháng của các phần bảo vệ . Điện áp đặt cho
relay và = . Đối với mỗi sự cố ở trong tầm với, điều này có thể được thể hiện
nhanh chóng trong điều kiện tỉ số bởi của biểu thức sau đây:

do đó

hoặc (đặc trương cho hình 10.b)

1. đối với sự cố pha, V điện áp dây và được xác định bởi tỉ số trở kháng thứ tự
thuận nguồn và trở kháng dây . Là điện áp dây relay và là dòng dây qua
relay
2. đối với sự cố chạm đất, V là điện áp pha và là một sự hợp lại tỉ số gồm trở
kháng thứ tự thuận và trở kháng thứ tự không. là điện áp pha và là dòng
relay

5. Điện áp giới hạn để việc đo chính xác một vùng.
Khả năng của một rơle khoảng cách để đo chính xác cho một miền điểm sự cố phụ
thuộc vào điện áp tối thiểu ở các vị trí relay trong điều kiện này là trên một giá trị


đã kê khai. Điện áp này, mà phụ thuộc vào việc thiết kế tiếp, cũng có thể được trích
dẫn trong các điều khoản của một tối đa tương đương hoặc SIR.
Khoảng cách rơ le được thiết kế sao cho, cung cấp các miền điện áp Tiêu chuẩn
được đáp ứng, bất kỳ lỗi đo tăng thêm cho những sự cố gần rơle sẽ không ngăn cản
relay hoạt động . Relay hiện đại nhất được cung cấp với sự phân cực điện áp pha
mạnh và hoặc điện áp phân cực bộ nhớ. Mục đích chính của role điện áp phân cực
là để đảm bảo chính xác sự phản ứng có hướng của relay cho sự cố lân cận, hướng
về phía trước hoặc ngược lại, nơi sợ cố vòng lặp đo điện áp bằng relay có thể là rất
nhỏ.

6. Vùng bảo vệ
Cẩn thận lựa chọn các vùng cài đặt và thời gian ngắt cho các các vùng khác nhau
để có phép đo chính xác phối hợp giữa các rơle khoảng cách trên một hệ thống
điện. bảo vệ khoảng cách cơ bản sẽ bao gồm bảo vệ tức thời có hướng Zone 1 và
một hoặc nhiều khu vực thời gian bị trì hoãn. Tầm hoạt động chính và thời gian cài
đặt cho 3 vùng bảo vệ khoảng cách được thể hiện trong hình 10.6. các rơle khoảng
cách kỹ thuật số và số có thể có nhiều hơn ba khu vực (ví dụ như P44x lên đến
năm, P43x lên đến tám), một số thiết lập để đo lường theo hướng ngược lại. Thiết

lập đặc trưng cho ba vùng tiên tiến c ủa bảo vệ khoảng cách cơ bản được đưa ra
trong các phần dưới đây. Để xác định các cài đặt cho một thiết kế relay chi tiết
hoặc cho một đ phối hợp bảo vệ khoảng cách chi tiết , gồm đầu nối tín hiệu, nh ững
relay này nên theo sự chỉ dẫn nhà sản xuất .
6.1 cài đặt vùng 1
relay Điện cơ / tĩnh thường có bảo vệ vùng 1 được thiết lập bảo vệ tức thời lên đến
80% của trở kháng đường dây. Đối với relay số và kĩ thuật số, thiết lập lên đến
85% để có thể được an toàn. Các kết quả 15-20% đảm bảo giới hạn an toàn rằng
bảo vệ Vùng 1 mất chọn lọc do sai sót trong các máy biến dòng và điện áp, dữ
liệu về tổng trở đường dây cung cấp không chính xác khi chỉnh định và đo lường
relay. Nếu không, nó sẽ là một thiệt hại của sự phân biệt với hoạt động bảo vệ
nhanh chóng trên đường dây . Vùng 2 của bảo vệ khoảng cách phải che còn lại 1520% của đ ư ờng d ây.


6.2 cài đặt vùng 2
Để đảm bảo độ che phủ toàn bộ đường dây với phụ cấp đối với nguồn lỗi đã được
của những lỗi đã liệt kê trong phần trước, các thiết lập tầm với của Vùng bảo vệ 2
nên có ít nhất 120% của trở kháng đường dây . Trong nhiều ứng dụng nó là thường
để thiết lập Vùng 2 bảo vệ toàn bộ đường dây + 50% trở kháng đường dây liền kề
ngắn nhất. Nếu có thể, điều này đảm bảo rằng các kết quả đạt tối đa hiệu quả tầm
hoạt động Zone 2 không v ượt quá hoạt động hiệu quả tối thiểu vùng 1 trong bảo
vệ đường dây liền kề.
Điều này tránh sự cần thiết để phân loại thời gian thiết lập Vùng 2 giữa thượng
nguồn và hạ nguồn relay. Trong cơ điện và tĩnh relay, bảo v ệ Vùng 2 được cung
cấp bởi các yếu tố riêng biệt hoặc bằng cách mở rộng tầm hoạt động vùng 1 sau
một thời gian trễ được khởi xướng bởi một máy dò phát hiện sự cố. Trong hầu hết
các kỹ thuật số và số rơ le, vùng 2 được thực hiện trong phần mềm.


Vùng 2 có thời gian trì hoãn để đảm bảo phân biệt với bảo vệ chính của phần

đường liền kề, bao g ồm bảo vệ cấp 1 cộng với thời gian của máy cắt. Do đó tầm
bao phủ hoàn toàn của một phần đường dây là đạt được, với giải quyết nhanh cho
sự cố trong lần đầu tiên 80-85% của đường dây và giải quyết chậm cho sự cố của
phần còn lại của đường dây
6.3 cài đặt vùng 3
bảo vệ từ xa cho tất cả các sự cố trên các đường dây liền kề có thể được được cung
cấp bởi bảo vệ cấp ba đó là thời gian trì hoãn l ơ ớn h ơ n phân biệt với bảo vệ c â
ấp 2 cộng với thời ngắt của máy cắt cho đường dây liền kề. Vùng 3 tầm chỉnh định
nên đặt ít nhất là 1,2 lần tổng trở đường dây bảo vệ và tổng trở đường dây kế tiếp
dài nhất.
Trên các hệ thống điện được kết nối với nhau, ảnh hưởng của nguồn công suất tại
thanh cái từ xa là nguyên nhân tổng trở biểu kiến đó được của relay lớn hơn nhiều
so với trở kháng thực tới điểm sự cố và điều này cần phải được đưa vào xem xét
khi thiết lập cho Zone 3. Trong một số hệ thống, những thay đổi trong các thanh
cái của nguồn công suất từ xa có thể ngăn chặn sự hỗ trợ từ xa của bảo vệ cấp 3
nhưng trong các hệ thống phân phối hình tia với một đầu cung cấp nguồn không bị
trở ngại nảy.
6.4 Cài đặt cho chiều ngược lại và vùng khác
rơle kỹ thuật số hoặc số có thể có thêm trở kháng khu đó có thể được sử dụng để
cung cấp chức năng bảo vệ bổ sung. Ví dụ, nơi ba khu đầu tiên được thiết lập như
trên, Khu 4 có thể được sử dụng để cung cấp bảo vệ back-up cho các thanh cái địa
phương, bởi áp dụng một thiết lập tầm ngược thứ tự của 25% của khu vực 1 đến.
Ngoài ra, một trong những vùng chuyển tiếp-tìm kiếm (thường Khu vực 3) có thể
được thiết lập với một tầm ngược nhỏ bù đắp từ nguồn gốc của sơ đồ R / X, ngoài
việc thiết lập tầm phía trước của nó. An bù đắp đo đặc tính trở kháng là không định
hướng. Một lợi thế của một vùng không định hướng của trở kháng đo là nó có thể
hoạt động trong một close-up, zeroimpedance lỗi, trong tình huống mà có thể
không có giai đoạn khỏe mạnh tín hiệu điện áp hoặc tín hiệu điện áp bộ nhớ có sẵn
để cho phép hoạt động một khu vực trở kháng hướng. Với thời gian bù đắp-zone
chậm trễ bỏ qua, có thể được cung cấp 'Chuyển-on-to-Fault' (SOTF) bảo vệ. Điều

này là cần thiết, nơi có đường dây điện áp máy biến áp, cung cấp việc hoán đổi


nhanh chóng trong các sự kiện của dòng tai nạn energisation với kẹp nối đất bảo trì
trái ở vị trí. Khu trở kháng bổ sung có thể được triển khai như là một phần của một
khoảng cách Đề án bảo vệ sử dụng kết hợp với một teleprotection kênh báo hiệu

7. Đặc tính rơle khoảng cách
Một số rơle số đo chính xác trở kháng sự cố và sau đó xác định xem hoạt động
được yêu cầu theo ranh giới trở kháng được xác định trên sơ đồ . rơle khoảng cách
Cổ truyền và rơle số , việc mô phỏng các yếu tố trở kháng rơle truyền thống không
đo chính xác trở kháng . Họ so sánh điện áp sự cố đo được với một điện áp được
suy ra từ dòng sự cố và vùng trở kháng cài đặt để xác định liệu có phải sự cố là
trong vùng hoặc ngoài vùng. bộ so sánh trở kháng relay khoảng cách hoặc bộ so
sánh thuật toán mô phỏng truyền thống được phân loại theo họ đặc điểm đường
cực, số lượng đầu vào tín hiệu mà họ có, và phương pháp so sánh tín hiệu được
thực hiện. Phổ biến loại so sánh hai biên độ tương đối hoặc pha của hai đầu vào để
có được đặc tính vận hành đó là hoặc đường thẳng hoặc vòng tròn khi vẽ trên một
biểu đồ R/X. Ở mỗi giai đoạn phát triển thiết kế của rơle khoảng cách, sự phát
triển của điện trở hình dạng trở kháng đặc trưng và tinh sảo đã được chi phối bởi
các công nghệ sẵn có và chi phí chấp nhận được. Vì nhiều rơle truyền thống vẫn
còn phục vụ và vì một số rơle số mô phỏng kỹ thuật của các rơle truyền thống, một
đánh giá ngắn gọn của bộ so sánh trở kháng là hợp lý.
7.1) Bộ so sánh pha và biên độ
chức năng đo của relay về cơ bản dựa trên s ự so sánh hai đ ại lượng độc lập là
biên độ hoặc bộ so sánh pha. Đối với các yếu tố trở kháng của một rơle khoảng
cách, số lượng được so sánh là điện áp và dòng đo bởi relay. Có nhiều kỹ thuật có
sẵn để thực hiện các so sánh, tùy thuộc vào Công nghệ sử dụng. Họ thay đổi từ cân
bằng chùm tia (so sánh biên độ) và vòng cảm ứng (so sánh pha) rơ le điện từ,
thông qua diode và hoạt động khuếch đại bộ so sánh trong rơle khoảng cách tĩnh,

để bộ so sánh số liên tục trong rơ le kỹ thuật số và các thuật toán được sử dụng
trong số rơle.
Bất kỳ loại đặc tính trở kháng có thể thu được bằng một bộ so sánh thì cũng có
thể thu được với bộ sao sánh khác . Việc bổ sung và gi ảm các tín hiệu cho một loại
bộ so sánh sản xuất theo tín hiệu yêu cầu để có được một đặc tính tương tự sử
dụng loại khác . Ví dụ, so sánh V và I trong một bộ so sánh biên độ kết quả trong


một đặc tính trở kháng v òng tròn tại của sơ đồ R/X. Nếu tổng và sự khác biệt của
V và I được áp dụng cho bộ so sánh pha thì kết quả là một đặc điểm tương tự
7.2) Trở kháng đặc trưng
Đặc điểm này sẽ không lấy tính góc pha giữa dòng và điện áp đặt vào nó; vì lý do
này của nó trở kháng đặc trưng khi vẽ trên một biểu đồ R/X là một vòng tròn với
trung tâm của nó là nguồn gốc của sự phối hợp và của bán kính đến tr ở kháng
được cài đặt của nó. Hoạt động xảy ra cho tất cả các trở kháng giá trị thấp hơn
thiết lập, có nghĩa là, cho tất cả các điểm trong vòng tròn. Đặc điểm relay, thể hiện
trong hình 10.7, do đó kh ông đ ịnh h ư ớng, và trong hình thức này sẽ hoạt động
cho tất cả các s ự c ố dọc vector AL và cũng cho tất cả các sự c ố sau thanh cái lên
đến trở kháng AM. Nó cũng cần lưu ý A là điểm đ ặt relay và RAB là góc mà các
sự dòng sự cố lệch pha với điện áp relay cho sự cố trên đường dây AB và RAC là
góc chính tương đương cho sự cố trên AC . Vector AB đại diện cho trở kháng ở
phía trước của rơle giữa relay đặt tại điểm A và cuối đường AB. Vector AC đại diện
cho trở kháng của đường AC phía sau điểm đặt relay. AL đại diện cho tầm với của
Zone 1 bảo vệ tức thời, thiết lập để chiếm 80% đến 85% của đường dây bảo vệ.
Một relay sử dụng thì đặc tính có ba nhược điểm quan trọng.
i. nó là không định hướng; nó sẽ thấy sự c ố của hai ở phía trước và phía sau các
điểm đ ặt relay, và do đó đòi hỏi một yếu tố định hướng để cho nó phân biệt đúng
ii. nó không đồng nhất bảo vệ sự cố trở kháng
iii. nó dễ bị dao động điện và tải nặng của một đường dây dài, bởi vì trong những
khu vực rộng lớn được bao phủ bởi các vòng tròn trở kháng

sự điều khi ển có định hướng thực chất sự phân biệt đặc trưng cho một rơle khoảng
cách, để làm cho relay không đáp ứng được các bảo vệ sự cố bên ngoài đường dây.
Điều này có thể thu được bằng cách thêm phần tử điều khiển định hướng riêng.
Các đặc tính trở kháng của một phần tử điều khiển định hướng là một đường thẳng
trên sơ đồ R/X, do đó, các đặc trưng kết hợp của sự định hướng và rơle trở kháng
là nửa vòng tròn APLQ trong hình 10.8.
Nếu một sự cố xảy ra ở F gần C trên đường thẳng song song CD, đ ịnh hướng đơn
vị RD tại A sẽ hạn chế do d òng IF1 . Đồng thời, trở kháng đơn vị bị ngăn cản hoạt


động bởi ức chế đầu ra của đơn vị RD . Nếu điều khiển này không được cung cấp,
yếu tố dưới trở kháng có thể hoạt động trước khi mở cầu dao điện C. Sự đảo
ngược của dòng thông qua relay từ IF1 đến IF2 khi C mở ra có thể sau đó dẫn đến
việc ngắt không chính xác của đường d ây khỏe mạnh nếu định hướng đơn vị RD
hoạt động trước khi đặt lại trở kháng đơn vị. Đây là một ví dụ về sự cần thiết phải
xem xét đúng sự phối hợp của nhiều yếu tố rơle để đạt được hiệu năng relay đáng
tin cậy trong phát triển các điều kiện sự cố. Trong thiết kế rơle cũ, các loại vấn đề
được giải quyết được thường được gọi là một trong những 'liên hệ chủng tộc'.
7.3) Rơle tự phân cực

Các yếu tố trở kháng thường được gọi như vậy bởi vì đặc trưng của nó là một
đường thẳng trên một sơ đồ tổng dẫn. nó khéo léo kết hợp những đặc tính chọn lọc
giữa kiểm soát tầm và điều khiển hướng, do đó loại bỏ các "cuộc đua liên lạc ' vấn


đề có thể gặp phải với tầm riêng biệt và các yếu tố điều khiển hướng. Điều này đạt
được bằng cách cho thêm một tín hiệu phân cực. Yếu tố trở kháng là đặc biệt hấp
dẫn vì lý do kinh tế tiếp nơi các yếu tố cơ điện được sử dụng. Kết quả là, họ đã
được rộng rãi triển khai trên toàn thế giới trong nhiều năm và lợi thế của họ và
những hạn chế hiện nay được hiểu rõ. Vì lý do này, họ vẫn là mô phỏng trong các

thuật toán của một số rơle số hiện đại.

Các đặc trưng của y ếu tố trở kháng, khi vẽ trên một sơ đồ R/X, là một vòng tròn
có chu vi đi qua nguồn gốc, như minh họa trong hình 10.9 (b). Điều đó chứng tỏ
các yếu tố trở kháng vốn đã định hướng và như vậy mà nó sẽ hoạt động chỉ cho
những sự cố trong hướng về phía trước dọc theo AB.
Các đặc tính trở kháng được điều chỉnh bằng cách thiết lập Zn , tầm trở kháng, dọc
theo đường kính và phi, góc thay đ ổi của các đường kính từ trục R. Góc được
gọi là goc đ ặc t ính relay (RCA). Rơ le hoạt động cho giá trị của s ự c ố trở kháng
ZF trong đặc t ính của nó.


Cần lưu ý rằng tầm với trở kháng thay đổi với góc sự cố. Như đường dây được
bảo vệ được tạo thành từ trở kháng và điện cảm, góc sự cố của nó sẽ phụ thuộc vào
các giá trị tương của R và X tại tần số hoạt động của hệ thống. Theo một điều kiện
s ự cố phóng điện hồ quang, hoặc một sự cố liên quan đến đất trở kháng thêm vào,
chẳng hạn như tháp trở kháng hoặc sự cố thông qua thảm thực vật, giá trị của điện
trở thành phần của trở kháng sư c ố sẽ tăng để thay đổi góc trở kháng. Như vậy
một relay có một góc đặc trưng tương đương với góc đường dây sẽ đạt dưới mức
chống lại điều kiện sự cố.
Nó là bình thường, do đó, để thiết lập RCA nhỏ hơn góc đường dây , để nó có thể
chấp nhận một lượng nhỏ trở kháng sự cố mà không cần gây ra dưới tầm. Tuy
nhiên, khi thiết lập các relay, các sự khác biệt giữa các góc đường dây và góc đặc
tính rơle phải được biết. Các kết quả đặc tính được hiển thị trong Hình 10.9 (c)
trong đó tương ứng với AB chiều dài của đường dây là bảo vệ. Với nhỏ hơn , đại


lượng thực tế của đường dây bảo vệ,AB, sẽ bằng với giá trị relay cài đặt AQ nhân
với.AQ là giá trị relay cài đặt =
cos( ). Do đó các thiết lập chuyển tiếp yêu cầu là được cho bởi:

7.4 ) Offset Mho và đặc tính dạng thấu kính
Dưới gần các điều kiện điều kiện, khi điện áp relay giảm về không hoặc gần bằng
không, một relay sử dụng đặc trưng trở kháng tự phân cực hay bất kỳ hình thức
khác của sự tự phân cực trở kháng định hướng đặc trưng có thể không hoạt động
khi nó được yêu cầu để làm như vậy. Phương pháp bao gồm điều kiện này bao gồm


việc sử dụng các đặc tính trở kháng kh ông đ ịnh hư ớng, như bù đắp mho, bù đắp
lenticular, hoặc tự phân cực và bộ nhớ phân cực đ ịnh hướng đặc điểm trở kháng
Nếu dòng phâ n cực được sử dụng, đặc tính mho được chuyển sang nắm lấy nguồn
gốc, vì vậy mà các yếu tố đo lường có thể hoạt động close-up lỗi ở cả phía trước và
hướng ngược lại. Các bù đắp mho tiếp có hai ứng dụng chính:
7.4.1) Vùng 3 và vùng busbar back-up
Trong ứng dụng này, nó được sử dụng kết hợp với các đơn vị đo mho như một máy
dò lỗi và / hoặc đơn vị đo lường khu 3. Vì vậy, với đảo ngược đạt đến sắp xếp để
mở rộng vào các khu busbar, như thể hiện trong Hình 10.10 (a), nó sẽ cung cấp trở
lại bảo vệ cho những lỗi busbar. Cơ sở này cũng có thể được cung cấp với các đặc
tính tứ giác. Một lợi ích nữa của việc áp dụng Vùng 3 là cho bảo vệ máy cắt trong
sự cố (SOTF), nơi mà các khu 3 thời gian trễ sẽ được bỏ qua trong một thời gian
ngắn ngay sau đường dây cấp điện để cho phép giải phóng mặt bằng nhanh chóng
của một lỗi bất cứ nơi nào dọc theo đường bảo vệ.

7.4.2) Carrier starting
unit in distance
schemes with carrier
blocking
Nếu sự xê dịch mho đơn vị được sử dụng cho sự khởi động phát tín hiệu , nó là sắp
xếp như trong hình 10.10 (b). Sóng mang truyền qua nếu sự cố là bên ngoài để bảo

vệ đường dây nhưng bên trong tầm với của relay thiết lập, để ngăn chặn tăng tốc
vùng thứ hai hoặc thứ ba của relay tại điểm xa.sự truyền tải là ngăn chặn bên trong
sự cố bởi hoạt động của bộ phận đo lường mho đơn vị, trong đó cho phép sự cố
tốc độ cao giải phóng mặt bằng của địa phương và từ xa bộ phận ngắt mạch kết
thúc.

7.4.3 ) Sự ứng dụng của đặc tính vòng tròn
Có một nguy cơ rằng sự thay đổi mho relay được hiển thị trong Hình 11.10 (a) có
thể hoạt động trong điều kiện chuyển tải tối đa nếu Zone 3 của relay có một thiết
lập tầm lớn. A lớn Zone 3 tầm lớn có thể yêu cầu cung cấp lại lên bảo vệ từ xa cho