Phân tích đánh giá chức năng rơle họ REX670 bảo vệ cho trạm 220 kV Đồng Nai 4.PDF

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

LÊ XUÂN TẤN

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG RƠLE
HỌ REX670 BẢO VỆ CHO TRẠM 220KV
ĐỒNG NAI 4

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số
: 60.52.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. LÊ KIM HÙNG

Phản biện 1: Nguyễn Hữu Hiếu

Phản biện 2: Lê Thị Tịnh Minh

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điện họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 30
tháng 6 năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
-Trung tâm thông tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, việc ứng dụng
khoa học kỹ thuật vào ngành điện ngày càng trở nên hữu ích hơn, thiết
thực hơn, mang lại hiệu quả ngày càng lớn trong sản xuất và phân phối
điện năng.
Hệ thống bảo vệ Rơ le có vai trò vô cùng quan trọng trong lĩnh vực
sản xuất và phân phối điện năng, công nghệ mới đã thay đổi hoàn toàn
các hệ thống bảo vệ rơ le, các hệ thống rơ le cũ được thay thế bằng các
rơ le kỹ thuật số, hoạt động chính xác hơn, tin cậy hơn, bền bỉ hơn đáp
ứng yêu cầu ngày càng cao trong bảo vệ thiết bị. Các hãng sản xuất lớn
như Nari, Siemens, ABB, Omron, … luôn đưa ra những cải tiến mới
cho các dòng rơ le của mình để cải thiện sự làm việc tin cậy, chính xác
cho các rơ le bảo vệ. Do vậy mức độ công nghệ ngày càng phát triển.
Hiện nay trạm 220kV Đồng Nai 4 đang sử dụng các rơ le kỹ thuật
số họ REX670 của hãng ABB sản xuất, qua vận hành cho thấy hệ thống
làm việc ổn định, tin cậy, tuy nhiên vẫn xảy ra một số trường hợp sự cố
tác động từ lưới gây cắt máy cắt tại trạm 220kV Đồng Nai 4, sa thải toàn
bộ công suất của trạm NMTĐ Đồng Nai 4 phát lên lưới.
Vì lý do đó em lựa chọn đề tài để nghiên cứu và đánh giá mức độ
an toàn tin cậy của hệ thống bảo vệ, và đánh giá sự làm việc của hệ
thống rơ le khi sự cố đường dây 220kv Đồng Nai 4 – Đắk Nông. Từ
việc phân tích, đánh giá sẽ đưa ra các đề xuất nếu chưa hợp lý.
2.

Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu kiểm tra khả năng đáp ứng của các rơ le bảo vệ đang
sử dụng tại trạm 220kV Đồng Nai 4;
Nghiên cứu và kiểm tra các giá trị seting đáp ứng yêu cầu trong
bảo vệ trạm biến áp và đường dây;
Đánh giá sự làm việc của hệ thống rơ le khi sự cố đường dây
220kv Đồng Nai 4 – Đắk Nông.


2
3.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu cấu trúc phần cứng và phần mềm của các rơ le kỹ
thuật số đang sử dụng: REC670, REL670, RED670 của hãng ABB.
Nghiên cứu, kiểm tra giá trị cài đặt của hệ thống bảo vệ đang cài
đặt;
Thiết bị đóng cắt, bảo vệ trạm 220kV Đồng Nai 4;
Khả năng mang tải của đường dây 220kV Đồng Nai 4 – Đắk
Nông;
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Hệ thống rơ le bảo vệ trạm 220kV Đồng Nai 4 bao gồm các rơ le
kỹ thuật số: REL670, REC670, RED670;
Tính toán kiểm tra một số chức năng cơ bản của trạm và đường
dây: 87L, 21, 59, 67, 67N.
Đánh giá sự làm việc của hệ thống rơ le khi sự cố đường dây

220kv Đồng Nai 4 – Đắk Nông.
4.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tài liệu về các loại rơ le REL670, REC670, RED670,
nghiên cứu giá trị cài đặt một số chức năng cơ bản do trung tâm điều độ
HTĐ Miền trung cung cấp. Kết hơp tính toán kiểm tra một số chức
năng cơ bản.
Sử dụng số liệu thực tế sửa chữa bảo dưỡng thiết bị của đơn vị thí
nghiệm hiệu chỉnh để kiểm tra đánh giá.
Kiểm tra làm việc của các chức năng qua phần mềm thử nghiệm rơ
le PCM 600.
Mô phỏng các chức năng của rơ le bảo vệ bằng phần mềm MatlabSimulink;


3
5.

Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học

Việc nghiên cứu hệ thống giúp nắm bắt được tổng quát về lý
thuyết cũng như thực tế cài đặt cho các rơ le kỹ thuật số hiện đại của
ABB.
5.2. Tính thực tiễn
Kết quả của đề tài sẽ là tài liệu bổ sung để các nhân viên nắm bắt
được sâu hơn hệ thống, giúp theo dõi, vận hành thiết bị an toàn tin cậy,
tránh để xảy ra các sự cố chủ quan gây cắt máy cắt không đúng yêu
cầu.

Kiểm chứng lại khả năng làm việc tin cậy của hệ thống rơ le bảo
vệ, đánh giá được thực trạng làm việc của hệ thống, loại bỏ các nguyên
nhân gây ra sự cố chủ quan.
Việc mô phỏng các chức năng bảo vệ sẽ đưa ra các hình ảnh trực
quan về diễn bến các sự cố trong và ngoài vùng, giúp hiểu rõ hơn về
các trường hợp sự cố, dẽ dàng quan sát và hiểu được đặc tính làm việc
của rơ le bảo vệ. Là tài liệu bổ sung phục vụ cho CBCNV có cơ sở
đánh giá để vận hành, bảo trì hệ thống rơ le bảo vệ NMTĐ Đồng Nai 4
6.

Dự kiến kết quả đạt được

Đánh giá được về khả năng làm việc an toàn, tin cậy của hệ thống
bảo vệ rơ le trạm phân phối 220kV Đồng Nai 4.
Mô phỏng chức năng bảo vệ 87L, 67 của đường dây Đồng Nai 4 –
Đắk Nông và ảnh hưởng của sự cố đến làm việc của trạm. Đưa ra kết
quả làm việc của rơ le một cách trực quan dễ hiểu cho CBCNV của
Công ty Thủy điện Đồng Nai.


4
CHƯƠNG 1
HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM PHÂN PHỐI 220kV ĐỒNG NAI 4
VÀ PHÂN TÍCH CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ CHO TRẠM
1.1.

Giới thiệu Công Ty Thủy Điện Đồng Nai

1.2.

Hệ thống bảo vệ trạm phân phối 220kV Đồng Nai 4
1.2.1. Sơ đồ nối điện chính NMTĐ Đồng Nai 4
1.2.2. Hệ thống bảo vệ trạm phân phối 220kV Đồng Nai 4

Hệ thống bao gồm có 07 tủ bảo vệ thực hiện các chức năng bảo
vệ 87L, 21, 67/67N, 27/59, 50/51, 50/51N, 50BF.
Các tủ RD11, RD21 chứa rơ le số RED670, thực hiện chức năng
bảo vệ 87L, 67/67N
Các tủ RD12, RD22 chứa rơ le số REL670, thực hiện các chức
năng bảo vệ 21L, 67/67N, 27/59, 50/51, 50/51N.
Tủ RG1 chứa các rơ le số REC670, RAHL401 thực hiện các
chức năng bảo vệ 50BF, 25/79 cho các máy cắt 272, 273.
Tủ RG2 chứa các rơ le số REC670, RAHL401 thực hiện các
chức năng bảo vệ 50BF, 25/79 cho các máy cắt 271, 274.
Tủ APR7 (P.01) là tủ thực hiện chức năng thu thập thông số,
cảnh báo tất cả các rơ le của hệ thống để hiển thị thông tin cho người
dùng, đồng thời thực hiện chức năng gửi và nhận tín hiệu bảo vệ truyền
cắt gữa đầu Đồng Nai 4 và đầu trạm 500kV Đắk Nông.
1.3.

Tìm hiểu về các rơ le số họ REX670

1.4.

Rơ le REL670
Chức năng bảo vệ khoảng cách 21/21N

➢ Bảo vệ làm việc dựa trên nguyên lý tính tổng trở:

+

Khi ngắn mạch trên đường dây bảo vệ thì tổng trở của đường
dây sẽ phụ thuộc vào vị trí của điểm ngắn mạch và biến thiên
giảm dần từ xa về gần.

➢ Đặc tuyến làm việc của chức năng bảo vệ 21 như Hình 1.7, Hình


5
1.8.

Hình 1.7: Đặc tuyến làm việc ngắn
mạch pha – đất

Hình 1.8: Đặc tuyến làm việc
ngắn mạch pha – pha

➢ Relay REL670 được kết nối với một relay khác ở đầu đường dây
Đắk Nông thông qua kênh truyền 85.

➢ Khi bảo vệ tác động sẽ gửi tín hiệu đi cắt MC 272, 273 (hoặc
271, 274).
Chức năng bảo vệ quá dòng có hướng 67/6N

➢ Chức năng 67:

+

Đặc tuyến làm việc (Hình 1.10) [1]:

Hình 1.10: Đặc tuyến làm việc của chức năng 67


6

➢ Chức năng 67N:

Hình 1.11: Đặc tuyến làm việc của chức năng 67N
Chức năng bảo vệ quá điện áp 59

➢ Bảo vệ nhằm ngăn ngừa hiện tượng phá hủy cách điện của các
thiết bị được nối vào lưới điện khi điện áp lưới tăng quá cao.

➢ Giá trị cài đặt: UB = 220kV [3]

+

+

1.5.

Cấp 1:
•

U1 >: 130%*UB

•

t1: 2.0 s

•

Đặc tuyến thời gian độc lập

Cấp 2:
•

U2 >: 146%*UB

•

t2: 1.0 s

•

Đặc tuyến thời gian độc lập

Rơ le RED670

Chức năng bảo vệ so lệch dọc đường dây 87L

➢ Bảo vệ làm việc dựa trên nguyên lý phối hợp giữa 2 relay số
RED670 đặt ở 2 đầu đường dây. Những tín hiệu kết nối giữa 2
relay này thông qua modul truyền thông LDCM và đường truyền


7
cáp quang. [1]

Hình 1.13. Sơ đồ kết nối rơ le bảo vệ đường dây

➢ Tín hiệu đấu nối cho bảo vệ như sơ đồ bảo vệ đường dây. Tín
hiệu bảo vệ so lệch đường dây 273 được lấy từ TI272, TI273 và
tín hiệu dòng từ phía relay RED670 phía đầu trạm 500kV Đăk
Nông thông qua đường truyền cáp quang.
Chức năng bảo vệ quá dòng có hướng 67/6N
(Cài đặt tương tự trong rơ le REL670 - ở phần rơ le REL670 phía
trên)
1.6. Rơ le REC670
Chức năng bảo vệ lỗi máy cắt 50BF
➢ Chức năng này có nhiệm vụ phát hiện lỗi tại máy cắt khi có lệnh
Trip máy cắt nhưng do lỗi cơ khí hoặc lỗi cuộn Trip mà máy cắt
không cắt. Khi đó chức năng sẽ phát hành lệnh trip lặp lại (TRRET)
chính máy cắt đó, nếu không thành công sẽ phát hành lệnh trip liên
động (TRBU) tới cắt các máy cặt liện quan tới máy cắt bị sự cố.
Tự động đóng lặp lại có kiểm tra đồng bộ (25/79)
➢ Chức năng hòa đồng bộ (25) có nhiệm vụ chọn thời điểm thích
hợp thỏa mãn các điều kiện về điện áp, tần số và góc lệch pha
theo giá trị đặt và gửi tín hiệu cho chức năng (79) thực hiện đóng
lặp lại MC.

+
+

Bộ hòa sẽ được kích hoạt khi có lệnh đóng MC.

+

Chức năng 79 luôn ở trạng thái có nhiệm vụ đóng lại máy cắt.

Bộ hòa sẽ làm việc trong vòng 30 s tính từ khi kích hoạt, nếu
điều kiện hòa vẫn không thỏa mãn sẽ báo lỗi hòa không thành
công, đồng nghĩa với việc thực hiện đóng lặp lại sẽ thất bại.
➢ Chức năng đóng lặp lại (79):


8
Kết luận Chương 1
Chương 1 tác giả đã giới thiệu về Công ty Thủy điện Đồng Nai và
hệ thống bảo vệ trạm 220kV Đồng Nai 4, đặc biệt là tìm hiểu các rơ le
họ REX670 bảo vệ cho trạm 220kV Đồng Nai 4.
Qua tìm hiểu đã cho thấy hệ thống bảo vệ trạm 220kV Đồng Nai 4
có đầy đủ các chức năng bảo vệ cần thiết để bảo vệ sự làm việc của
thiết bị trạm. Hệ thống rơ le bảo vệ do hãng ABB sản xuất, trong quá
trình làm việc rất ổn định, không xuất hiện lỗi thiết bị. Các nguyên lý
làm việc của rơ le đã được kiểm chứng và bảo vệ có tính chọn lọc cao.
CHƯƠNG 2
THỬ NGHIỆM KIỂM TRA LÀM VIỆC CỦA CÁC CHỨC NĂNG
VỚI PHẦN MỀM THỬ NGHIỆM RƠ LE PCM 600
Phần mềm thử nghiệm Rơ le PCM600 là phần mềm do hãng
ABB thiết kế, sử dụng để phục vụ cho việc cài đặt, lập trình và thử
nghiệm rơ le kỹ thuật số của hãng ABB.
2.1. Chức năng bảo vệ khoảng cách 21
2.1.1. Thông số mạch của bảo vệ khoảng cách 21
Đường dây 273: bảo vệ lấy tín hiệu từ:
Biến dòng điện: TI 272, TI273.
Biến điện áp: TU273
2.1.2. Thử nghiệm chức năng:
Sơ đồ đấu nối tín hiệu thử nghiệm (xem Hình 2.1):

TRIP

RJ45
Dòng điện bơm
Điện áp bơm

Hình 2.1: Sơ đồ kết nối thử nghiệm bảo vệ khoảng cách 21


9
Vùng 1
+ Bảo vệ 21N (pha- đất)
Chọn điểm 1: Tổng trở

Z = 24+j0
Chọn điểm 2: Tổng trở Z = 0,65+j4,4
Chọn điểm 3: Tổng trở Z = 0+j4,4
+

Bảo vệ 21 (pha- pha)
Chọn điểm 1 Tổng trở

Z = 6.0+j0
Chọn điểm 2 Tổng trở Z = 2.43 81.60 Ω = 0,35+j2,4
Chọn điểm 3: Tổng trở

Z = 2.4 900 Ω = 0+j2,4 Ω

Vùng 2
+ Bảo vệ 21N (pha- đất)

Chọn điểm 1 Tổng trở

Z = 30+j0
Chọn điểm 2 Tổng trở Z = 7.768 900 = 0 + j7,768
+

Bảo vệ 21 (pha- pha)
Chọn điểm 1 Tổng trở

Z = 12+j0
Chọn điểm 2 Tổng trở Z = 0+j4,236
Vùng 5
+ Bảo vệ 21N (pha- đất)

Z = 36+j0
Chọn điểm 2: Tổng trở Z = 0+j80
Chọn điểm 1: Tổng trở
+

Bảo vệ 21 (pha- pha)

Z = 15+j0
Chọn điểm 2 Tổng trở Z = 0+j90
Chọn điểm 1: Tổng trở

Thử trip: các điểm nằm trong vùng bảo vệ đều tác động trip
273+272, Tiếp điểm tác động tốt, đúng theo yêu cầu.
2.2. Chức năng bảo vệ so lệch dọc đường dây 87L.
2.2.1. Thông số mạch của bảo vệ so lệch 87L.

10
2.2.2. Thử nghiệm chức năng:
Sơ đồ đấu nối tín hiệu thử nghiệm như Hình 2.8.

TRIP

RJ4
5
Từ Đắk Nông
Dòng điện

Hình 2.8: Sơ đồ kết nối thử nghiệm chức năng 87L
Quy đổi qua dòng nhị thứ: IdMin = 300*1/1200 = 0,25A
2.3.

Thử nghiệm chức năng bảo vệ quá điện áp đường dây 59

2.3.1. Thử nghiệm chức năng
Thiết bị thử nghiệm:

➢ Hợp bộ thử nghiệm rơ le CMC 256 Plus.
➢ Máy tính cài đặt phần mềm PCM600 chuyên dụng.
Sơ đồ đấu nối tín hiệu thử nghiệm tương tự sơ đồ Hình 2.1.
2.3.2. Thông số thí nghiệm
-

Thử giá trị điện áp pha tác động và thời gian tác động khi thử
từng pha một và thử 3 pha cùng 1 lúc:
Up = 63,5 V

Cấp 1: U> cấp 1 = 1,3*Up = 1,3 * 63,5 = 82,56 V
Cấp 2: U>> cấp 1 = 1,46*Up = 1,46 * 63,5 = 92,72 V

-

Thử trip: bảo vệ gửi tín hiệu Trip máy cắt 272+273 tốt, tiếp
điểm tác động đúng yêu cầu.


11
2.4.

Thử nghiệm chức năng bảo vệ quá dòng có hướng 67/67N

2.4.1. Thử nghiệm chức năng:
Thiết bị thử nghiệm:

➢ Hợp bộ thử nghiệm rơ le CMC 256 Plus.
➢ Bộ tạo dòng, áp CPC-100.
➢ Máy tính cài đặt phần mềm PCM600 chuyên dụng.
Sơ đồ đấu nối tín hiệu thử nghiệm tương tự Hình 2.1.
2.4.2. Thông số thí nghiệm:
-

Thử nghiệm 67:

Thử giá trị dòng điện tác động và thời gian tác động khi thử từng pha
một và thử 3 pha cùng 1 lúc:
•

Cấp 1: giá trị I tính toán: I = 1,35Ib = 1,35*1 = 1,35A

•

Cấp 2: giá trị I tính toán: I = 3,56Ib = 3,56*1 = 3,56A

•

Thử trip: bảo vệ gửi tín hiệu Trip máy cắt 272+273 tốt, tiếp điểm
tác động đúng yêu cầu.

-

Thử nghiệm 67N:

•

Cấp 1: giá trị I tính toán: I1 = 0,4Ib = 0,4*1 = 0,4A

•

Cấp 2: giá trị I tính toán: I2 = 3,05Ib = 3,05*1 = 3,05A
- Điện áp 3U0 min xác định hướng: 0.635 V.

- Thử trip: bảo vệ gửi tín hiệu Trip máy cắt 272+273 tốt, tiếp
điểm tác động đúng yêu cầu.
2.5.

Kết luận chương 2

Chương 2 tác giả đã thực hiện các thí nghiệm mô phỏng làm việc
của các rơ le REC670, RED670, REL670 theo các giá trị cài đặt thực
tế, qua thử nghiệm cho thấy rơ le làm việc tốt theo giá trị cài đặt.
Kết quả thử nghiệm của các rơ le như sau:


12
Giá trị tác
động

Tác động

Đánh
giá

1

Theo đặc tuyến
21/21N
cài đặt

Tác động đúng
vùng đặc tuyến

Cắt MC liên
quan đến
đường dây

Đạt

2

87L

Theo đặc tuyến
cài đặt

Tác động đúng
vùng đặc tuyến

Cắt MC liên
quan đến
đường dây

Đạt

Cấp 1: 82,56 V;
t=2s

Cấp 1: 82,6 V;
2s

Cấp 2: 92,72 V;
t=0,9s

Cấp 2: 92,72
V; 0,9s

Cắt MC liên
quan đến

đường dây

Đạt

Cấp 1: 1,35 A;
t=1,8s

Cấp 1: 1,35 A;
t=1,8s

Cấp 2: 3,56 A;
t=0,6s

Cấp 2: 3,55 A;
t=0,6s

Cắt MC liên
quan đến
đường dây

Đạt

Stt

3

4

Chức
năng

59

67/67N

Giá trị cài đặt

Như vậy các chức năng làm việc tốt, ổn định theo đáp ứng yêu cầu
cho hệ thống bảo vệ rơ le trong lưới điện truyền tải.
CHƯƠNG 3
ĐÁNH GIÁ SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG RƠ LE KHI SỰ
CỐ ĐƯỜNG DÂY 220kV ĐỒNG NAI 4 – ĐẮK NÔNG
NMTĐ Đồng Nai 4 nối với hệ thống điện quốc gia thông qua
đường dây 220kV mạch kép tới trạm 500kV Đắk Nông.
Thông số đường dây như sau:
-

Chiều dài: 11,356 km.

-

Loại dây dẫn: ACSR 500/64.


13
-

Tiết diện dây dẫn 500mm2

-

Loại cột: cột thép, 02 mạch đi chung 1 cột.

3.1. Mô phỏng một số chức năng bảo vệ của RED670 khi sự cố
bằng phần mềm Simulink..
3.1.1. Tổng quan về Matlab và Simulink.
3.1.1.1. Matlab
3.1.1.2. Simulink
3.1.2. Mô phỏng chức năng bảo vệ 87L cho đường dây 220kV
Đồng Nai 4 – Đắk Nông
3.1.2.1. Sơ đồ bảo vệ so lệch đường dây 220kV Đồng Nai 4 –
Đăk Nông.
3.1.2.2. Mô hình Sơ đồ bảo vệ 87L đường dây 274 Đồng Nai
4 – Đắk Nông
3.1.2.2.1. Mô hình hóa các khối chính

➢
➢
➢
➢
➢
➢

Hình 3.2

Khối máy phát H1, H2: Hình 3.2:
Khối máy cắt 220kV: Hình 3.3
Khối đo lường dòng điện, điện áp: hình 3.4
Khối đường dây truyền tải: như Hình 3.5.
Khối phụ tải: như Hình 3.6.

Khối tạo sự cố ngắn mạch: như hình 3.7.

Hình 3.3

Hình 3.4

Hình 3.5

Hình 3.6

Hình 3.7


14
3.1.2.2.2. Mô hình nguyên lý làm việc của chức năng bảo vệ
87L đường dây 274 Đồng Nai 4 – Đắk Nông bằng
Simulink.
Từ các khối cơ bản ta xây dựng mô hình chức năng bảo vệ 87L,
quá trình đo lường, xử lý tín hiệu và xuất lệnh cắt máy cắt theo sơ đồ
nguyên lý tại Hình 3.9.

KHỐI ĐO
LƯỜNG
KHỐI TÍNH TOÁN
IDIFF, IBIAS
KHỐI XỬ LÝ LOGIC

TRIP

Hình 3.9: Sơ đồ khối bảo vệ 87L

a. Khối đo lường: là khối có nhiệm vụ đo lường, tính toán dòng
điện từ 2 đầu của đường dây để đưa vào khối tính toán.
Tại đầu phía cuối đường dây: dòng điện lấy từ cổng ra Iabc của
khối TI278, qua khối Gain và đưa vào cổng dòng I274-R của khối
RED670.

Hình 3.10: Mô hình hóa khối đo lường


15
b. Khối tính toán Idiff, Ibias:
Dòng so lệch và dòng hãm từng pha được tính theo công thức (21) và (2-2) ta xây dựng mô hình tính toán như Hình 3.14.

Hình 3.14: Mô hình tính toán dòng so lệch và dòng hãm pha A
c. Khối xử lý Logic:
Từ các phương trình của đường đặc tuyến trong chương 2, ta xây
dựng mô hình đặc tuyến của chức năng bảo vệ 87L như Hình 3.17.

Hình 3.17: Mô hình đặc tuyến làm việc của chức năng 87L (pha A)
d. Sơ đồ mô phỏng tổng quát:
Từ các phân tích trên, ta xây dựng mô hình tổng thể của bảo vệ
87L cho đường dây 274 Đồng Nai 4 – Đắk Nông như Hình 3.17 sau:


16

Hình 3.17: Mô hình bảo vệ 87L đường dây 274 Đồng Nai 4.
3.1.2.3. Kết quả mô phỏng.
3.1.2.3.1. Trường hợp sự cố ngoài vùng bảo vệ.
Mô phỏng sự cố ngoài vùng bảo vệ bằng cách cho khối

Outside Fault ở cuối đường dây tác động, cài đặt thời gian đưa sự
cố tác động là 0.04s
Ta ghi nhận kết quả như hình sau:

Hình 3.18: Dòng so lệch và dòng hãm trong trường hợp sự cố ngoài


17

Hình 3.19: Kết quả mô phỏng sự cố ngoài vùng bảo vệ
Điểm làm việc trên đường đặc tính như hình 3.20:

Hình 3.20: Điểm làm việc khi ngắn mạch ngoài.
3.1.2.3.2. Trường hợp sự cố trong vùng bảo vệ.
Ta ghi nhận kết quả như Hình 3.21 và Hình 3.22:

Hình 3.21: Dòng so lệch và dòng hãm trong trường hợp sự cố trong.


18

Hình 3.22: Kết quả mô phỏng sự cố trong vùng bảo vệ

Hình 3.23: Điểm làm việc của chức năng 87L khi ngắn mạch trong
vùng bảo vệ
Như vậy mô hình bảo vệ 87L làm việc chính xác trong vùng bảo
vệ.
3.1.3. Mô phỏng chức năng bảo vệ 67 của rơ le RED670.
3.1.3.1. Mô hình hóa bảo vệ 67
Bảo vệ 67 là bảo vệ tác động khi quá dòng điện theo 1 hướng

định trước. đó là hướng công suất từ thanh cái vào đường dây, nếu
hướng công suất ngược lại, từ đường dây vào thanh cái thì bào vệ
không tác động để đảm bảo tính chọn lọc.


19
Mô hình bảo vệ 67 như hình 3.25.

SO SÁNH
DÒNG
ĐIỆN
TRIP
ĐỊNH
HƯỚNG

Hình 3.25: Mô hình bảo vệ 67 của đường dây Đồng Nai 4 –
Đắk Nông
Sơ đồ bảo vệ gồm các khối:
a. Khối định hướng công suất.
Là khối sử dụng để xác định hướn công suất để bảo vệ tác động
khi đúng hướng lựa chọn cài đặt. Logic của khối định hướng công suất
như hình 3.26.

Hình 3.26: Logic của khối định hướng công suất
b. Khối so sánh dòng điện.
Khối so sánh dòng điện có nhiệm vụ xác định dòng điện sự cố,
nếu vượt qua giá trị cài đặt thì kết hợp với bộ phận định hướng công
suất để xuất tín hiệu cắt máy cắt nếu đúng hướng cài đặt. Thực chất đây
là 1 bảo vệ quá dòng điện.
Chi tiết cài đặt như hình 3.27.

20

Hình 3.27: Sơ đồ logic của khối so sánh dòng điện.
c. Khối TRIP.
Là khối nhận tín hiệu từ bộ so sánh dòng điện và bộ dịnh hướng
công suất, xuất lệnh trip máy cắt.
Sơ đồ của khối TRIP như hình 3.28.

Hình 3.28: khối TRIP
3.1.3.2.
a.

Kết quả mô phỏng.
Khi ngắn mạch ngược hướng bảo vệ.
Ta chọn điểm ngắn mạch tại thanh cái C22

Tương tự mô phỏng bảo vệ 87L, ta chọn điểm ngắn mạch tại
thời điểm 0,04s. kết quả mô phỏng như sau:


21

Hình 3.29: Giản đồ dòng điện và tín hiệu Trip khi ngắn mạch
ngược hướng 67
Căn cứ giản đồ trên ta nhận thấy, dòng điện ngắn mạch vượt
quá giá trị cài đặt (1,35 Ib), tuy nhiên hướng công suất là từ đường dây
vào thanh cái nên bảo vệ không tác động, tín hiệu Trip không tác động
(mức 1).

b. Khi ngắn mạch đúng hướng của bảo vệ 67.
Xét ngắn mạch trên đường dây 274.
Khi ngắn mạch trên đường dây 274 thì rơ le RED670 cho
đường dây 274, thì chức băng 67 hướng thuận, còn rơ le RED670 của
đường dây 273 là hướng ngược.
Kết quả mô phỏng bảo vệ 67 của 2 rơ le RED670 đường d6ay
273 và 274 như sau:
Kết quả bảo vệ 67 của rơ le RED670 đường dây 274

Hình 3.30: Tín hiệu bảo vệ 67 của đường dây 274


22
Ta thấy bảo vệ 67 tác động, tín hiệu Trip máy cắt xuất ra cắt
máy cắt, sau khi cắt thì dòng điện đường dây 274 về bằng 0.
Kết quả bảo vệ 67 của rơ le RED670 đường dây 273

Hình 3.31: Tín hiệu bảo vệ 67 của đường dây 273
Ta thấy bảo vệ 67 của RED670 đường dây 273 không tác động
do hướng công suất là ngược hướng bảo vệ. Tín hiệu Trip máy cắt
không tác động, và sau khi máy cắt đường dây 274 cắt ra, điểm ngắn
mạch bị cô lập, khi đó dòng điện đường dây 273 khôi phục lại trạng
thái vận hành ổn định.
3.2. Đánh giá sự làm việc của hệ thống rơ le bảo vệ trạm khi sự cố
đường dây 274 Đồng Nai 4 – Đắk Nông.
3.2.1.

Đánh giá kết quả mô phỏng bảo vệ chính của rơ le RED670.

Qua mô phỏng các chức năng chính của rơ le RED670 gồm

chức năng 87L, chức năng 67 bảo vệ trạm 220 kV Đồng Nai 4. Ta nhận
thấy kết quả như sau:
a. Đối với bảo vệ 87L:
Qua kết quả mô phỏng ở phần trên, ta nhận thấy các giá trị cài
đặt hiện nay của chức năng 87L rơ le RED670 tác động hoàn toàn đúng
lý thuyết và tác động loại trừ sự cố trong vùng bảo vệ một cách chính
xác, tin cậy, không có tác động sai vùng đặc tính cài đặt.
b. Đối với bảo vệ 67.


23
Chức năng bảo vệ 67 của rơ le RED670 qua mô phỏng ở phần
trên, ta nhận thấy chức năng 67 tác động hoàn toàn chính xác theo lý
thuyết, đảm bảo tính chọn lọc, không tác động khi hướng công suất
ngược hướng bảo vệ.
Nhận xét: Như vậy ta có thể nhận thấy rơ le RED670 bảo vệ
cho trạm 220kV Đồng Nai 4 làm việc chính xác, loại trừ được sự cố khi
xuất hiện sự cố trong vùng bảo vệ, kết quả mô phỏng ở trên cho thấy
thiết bị làm việc chính xác.
3.3. Kết luận Chương 3
Như vậy Chương 3 tác giả đã xây dựng mô hình hóa các chức
năng chính của rơ le RED670 bao gồm chức năng bảo vệ 87L và chức
năng 67 để bảo vệ cho trạm 220kV Đồng Nai 4.
Khi xảy ra ngắn mạch đường dây 274 thì qua mô phỏng ta thấy
chức năng 87L, 67 tác động tốt, loại trừ sự cố, đường dây còn lại (273)
không tác động cắt máy cắt, đường dây vẫn đáp ứng tốt khả năng mang
tải lượng công suất 340MW từ Nhà máy Thủy điện Đồng Nai 4 lên lưới
điện quốc gia.
Như vậy giá trị cài đặt hiện nay của các rơ le REX670 bảo vệ
cho trạm 220kV Đồng Nai 4 đáp ứng được yêu cầu, qua mô phỏng cho

thấy rơ le làm việc đúng theo lý thuyết loại trừ nhanh sự cố đảm bảo
cho thiết bị làm việc, truyền tải công suất của các tổ máy NMTĐ Đồng
Nai 4 lên lưới điện quốc gia khi sự cố 1 đường dây.