Phương pháp truyền phát tín hiệu (signaling) và ngắt từ xa (intertripping)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

Bảo vệ:
Phương pháp truyền phát tín hiệu (signaling)

© Department of Power Systems

và ngắt từ xa (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
2. Phương án bảo vệ bộ phận (unit protection schemes)

© Department of Power Systems

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


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

© Department of Power Systems

- 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



Các loại kênh truyền tín hiệu bảo vệ:

- Dây dẫn phụ/cáp thông tin của ngành điện hoặc mạng bưu chính viễn thông

© Department of Power Systems

- 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


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

© Department of Power Systems

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

- 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

© Department of Power Systems

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)

- 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

© Department of Power Systems

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)

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

© Department of Power Systems

- 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)

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

© Department of Power Systems

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)

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

© Department of Power Systems

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:
- Thời gian truyền phát tín hiệu
- Thời gian rơle bảo vệ vận hành

© Department of Power Systems

- 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

- 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

© Department of Power Systems

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

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

© Department of Power Systems

- 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

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

© Department of Power Systems

- 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


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

© Department of Power Systems

- 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)

- 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

© Department of Power Systems

nằm dưới
quy ền kiểm soát của công ty điện lực

Protection: Signalling and Intertripping

page 18/32


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

© Department of Power Systems

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


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

© Department of Power Systems

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

- 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

© Department of Power Systems

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


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

© Department of Power Systems

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

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

© Department of Power Systems

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

- 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,

© Department of Power Systems

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:

- Tín hiệu điện áp DC và DC đảo áp

© Department of Power Systems

- 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