Thiết kế mạch đo lường và điều khiển từ xa qua mạng điện thoại

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

NGUYỄN HỒ HỮU NGỌC

THIẾT KẾ MẠCH ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI
CHUYÊN NGÀNH : THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN
MÃ NGÀNH : 60.52.50

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 7 NĂM 2008


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:
CBHD1: TS Võ Văn Huy Hoàng

.............................

CBHD2: PGS. TS Nguyễn Hoàng Việt

.............................

Cán bộ chấm nhận xét 1: .......................................................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2: .......................................................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . . năm 2008.

Có thể tham khảo luận văn tại:
Thư viện TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
Tp. HCM, ngày . . . . tháng . . . . năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN HỒ HỮU NGỌC

Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 12/10/1981

Nơi sinh: Tây Ninh

Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện

MSHV: 01806493

I- TÊN ĐỀ TÀI:
“THIẾT KẾ MẠCH ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA MẠNG ĐIỆN
THOẠI”
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
•

Thiết kế mạch đo lường và điều khiển từ xa qua mạng điện thoại.

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/01/2008
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2008
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : CBHD 1: TS VÕ VĂN HUY HOÀNG
CBHD 2: PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT
CBHD1

CBHD2

CN BỘ MƠN
QL CHUN NGÀNH

TS. Võ Văn Huy Hoàng

PGS.TS. Nguyễn Hoàng Việt

TS. Vũ Phan Tú

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chun ngành thơng qua.
Ngày…...tháng…..năm 2008
TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cám ơn Thầy PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt và Thầy TS.
Võ Văn Huy Hoàng. Các Thầy đã trực tiếp hướng dẫn và tạo mọi điều thuận
lợi để tơi hồn thành luận văn này.
Tơi xin chân thành cám ơn quý Thầy, Cô ở Khoa Điện-Điện tử Trường Đại
học Bách khoa, là những người truyền đạt kiến thức, định hướng nghiên cứu
trong suốt khóa đào tạo sau đại học.
Tôi xin chân thành cám ơn các Anh (Chị) tại Phòng Điều độ Điện lực Đà
Lạt, Điện lực Biên Hịa; Cơng ty Mỹ Phương (Cooper); Văn phịng đại diện
Cơng ty Nulec, Whipp & Bound, ABB đã cung cấp tài liệu kỹ thuật và những
ý kiến đóng góp q báu.
Tơi xin chân thành cám ơn Lãnh đạo và Các Anh (Chị) đồng nghiệp Điện
lực Tây Ninh đã tận tình hỗ trợ và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong thời gian
tơi cơng tác cũng như hồn thành luận văn tốt nghiệp.
Cuối cùng Tôi xin chân thành cám ơn Ba, Mẹ, Vợ, Em gái và Bạn bè đã
giúp đỡ, động viên trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu.
Xin trân trọng ghi nhớ
Nguyễn Hồ Hữu Ngọc


Đề tài: Thiết kế mạch đo lường và điều khiển từ xa qua mạng điện thoại
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
Luật Điện lực đã được Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
khóa XI, kỳ họp thứ 6 thơng qua ngày 03 tháng 12 năm 2004 và có hiệu lực thi hành
từ ngày 01 tháng 7 năm 2005. Điện năng là một hàng hóa đặc thù, là động lực thúc

đẩy phát triển sản xuất và đời sống xã hội. Tổng công ty Điện lực Việt Nam cùng
với Nhà nước đang từng bước hình thành thị trường điện và trong thị trường đó chất
lượng điện năng rất được quan tâm. Để nâng cao chất lượng điện năng, vận hành hệ
thống có hiệu quả (cả về kinh tế lẫn cơng tác sử dụng lao động) thì việc nghiên cứu
áp dụng mạng SCADA (Suppervisory Control and Data Accquistion - hệ thống điều
khiển có giám sát và thu thập dữ liệu) vào lưới điện là điều rất cần thiết.
Cùng với sự phát triển nhanh của nền kinh tế, khối lượng lưới điện phân phối (cả
về chiều dài lẫn dung lượng trạm biến áp) tại Việt Nam đang tăng lên rất lớn để đáp
ứng kịp sự phát triển ấy. Trong khi đó, nhân sự đang công tác tại các Điện lực (đơn
vị quản lý vận hành chủ yếu lưới điện phân phối) lại rất ít. Với khối lượng quản lý
lớn như vậy đã gây rất nhiều khó khăn trong cơng tác quản lý vận hành như giải
quyết thời gian xử lý sự cố chậm gây thiệt hại về kinh tế rất lớn cho các doanh
nghiệp và người dân (điều này cũng góp phần làm mất uy tín và lịng tin của người
sử dụng với ngành Điện), khó khăn trong việc lên kế hoạch bảo trì sửa chữa, lãng
phí khi khơng sử dụng hết các chức năng của các thiết bị đóng cắt trên lưới, … Như
vậy, yêu cầu về một hệ thống SCADA cho lưới điện phân phối là cần thiết và mang
tính thực tiễn cao. Mặt khác, cùng với sự phát triển của công nghệ, việc áp dụng các
phương thức “điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu vào lưới phân phối ngày càng
thể hiện nhiều ưu điểm: chính xác, nhanh chóng, phân tích và xử lý thơng tin kịp
thời.
Hơn nữa, ngành Điện đã triển khai đưa vào khai thác kinh doanh mạng viễn
thơng cơng cộng (E-Mobile – Di động tồn quốc; E-Phone – Di động nội vùng; ECom - Cố định không dây); mạng internet ADSL; liên kết với SCTV trong việc khai
thác truyền hình cáp nên hệ thống cáp quang, cáp đồng đã được kéo tương đối đầy
đủ (đi trên trụ điện lực luôn) nên với hệ thống truyền dẫn thông tin như vậy việc
triển khai thực hiện hệ thống SCADA để “điều khiển, giám sát; thu thập và xử lý
thơng tin” cho lưới điện phân phối là hồn tồn có khả năng thực hiện được vì các
thiết bị vốn được lắp đặt trên các trụ điện nên với một chi phí nhỏ nữa ta có thể tạo
thành một mạng SCADA cho lưới điện phân phối để dễ dàng trong công tác quản lý
vận hành, khai thác hiệu quả thiết bị lắp đặt, tiết kiệm chi phí trong sử dụng nhân
lực, …

Thực tế, hệ thống SCADA cho lưới điện phân phối đã được sử dụng tại một số
điện lực như: Biên Hòa, Đà Lạt …. Các hệ thống SCADA này sử dụng mạng vô
HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

1

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Đề tài: Thiết kế mạch đo lường và điều khiển từ xa qua mạng điện thoại
tuyến nên vẫn còn một số hạn chế như dễ bị nhiễu, tín hiệu khơng tốt, … từ đó việc
đóng cắt các thiết bị, số liệu thu thập,… khơng có độ tin cậy cao tạo nên tâm lý
không ổn định cho người quản lý vận hành (vì khơng tin vào số liệu nhận được).
Nên việc triển khai hệ thống SCADA qua hệ thống hữu tuyến (vốn đã được đầu tư
sẵn – cáp đồng, cáp quang) sẽ khắc phục được các khuyết điểm của các hệ thống
SCADA hiện tại.
Sau khi tham khảo các luận văn Thạc sỹ trước đây tôi nhận thấy: các đề tài về hệ
thống SCADA chỉ dừng lại ở mức độ lý thuyết là phân tích, đánh giá hiện trạng các
thiết bị đóng cắt trên lưới điện phân phối và triển vọng áp dụng mạng SCADA, chưa
có đề tài nào thi cơng phần cứng hay mơ hình.
Từ những ý tưởng này, em quyết định chọn cho mình đề tài “Thiết kế mạch đo
lường và điều khiển từ xa qua mạng điện thoại.”
Sơ đồ khối:
Board điều khiển
PC2

PC1

`

`

Board thu thập

Modem 1

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

Tổng đài

2

Modem 2

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Đề tài: Thiết kế mạch đo lường và điều khiển từ xa qua mạng điện thoại
Mơ hình phần cứng

I. Lý do thực hiện đề tài như sau:
- Các đề tài luận văn trước đây về hệ thống SCADA chỉ dừng lại ở mức độ lý
thuyết là phân tích, đánh giá hiện trạng các thiết bị đóng cắt trên lưới điện phân phối
và triển vọng áp dụng mạng SCADA, chưa có đề tài nào thực hiện thi công phần
cứng hoặc mô hình.
- Các hệ thống mini SCADA hiện đang áp dụng cho lưới điện phân phối tại
một số điện lực như Đà Lạt, Biên Hịa,… nhưng có rất nhiều khuyết điểm như dễ bị
nhiễu, tín hiệu khơng tốt,… vì sử dụng sóng vơ tuyến.

- Bây giờ là thời điểm thích hợp để triển khai thực hiện hệ thống SCADA hữu
tuyến cho lưới điện phân phối vì ngành Điện hiện nay đã thực hiện kéo gần như
hoàn chỉnh cáp đồng, cáp quang (phục vụ cho mạng viễn thơng Điện lực) có nghĩa
là hệ thống truyền dẫn thông tin đã được đầu tư sẵn nên việc triển khai hệ thống
SCADA qua hệ thống hữu tuyến là hồn tồn có thể và chi phí thực hiện khơng
nhiều do phương tiện truyền dẫn đã có sẵn (cáp đồng, cáp quang), các thiết bị trên
lưới hiện nay có hỗ trợ SCADA. Mặt khác, yêu cầu về giảm chi phí quản lý vận
hành lưới, rút ngắn thời gian xử lý sự cố, giảm thời gian mất điện, nâng cao chất
lượng điện năng,..
- Qua tham khảo Đề tài nghiên cứu cấp bộ “Ứng dụng PLC xây dựng Panel
SCADA giám sát lưới hạ thế” (do Thầy PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc chủ trì, cùng
các cộng sự) cũng là lý do để thực hiện đề tài. Đối với lưới điện hạ thế khả năng ứng
HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

3

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Đề tài: Thiết kế mạch đo lường và điều khiển từ xa qua mạng điện thoại
dụng của Đề tài cấp Bộ ở trên là rất cao và thiết thực vì lưới hạ thế nếu chúng ta
quản lý, giám sát được như vậy thì sẽ giảm được rất nhiều chi phí quản lý vận hành,
giảm nhân sự, đề xuất phương án cải tạo lưới cũng dễ dàng hơn, chất lượng điện
năng cũng nâng cao hơn, giải quyết khắc phục sự cố lưới cũng nhanh,…Tuy nhiên,
việc này chỉ áp dụng khả thi đối với lưới điện hạ thế mới xây dựng còn đối với lưới
hạ thế hiện hữu sẽ gặp rất nhiều khó khăn do kết cấu lưới phức tạp (dây khơng đúng
tiêu chuẩn, máng vào cây xanh,…)
- Triển khai hệ thống SCADA hữu tuyến để sử dụng hết các chức năng của
Recloser, LBS (hiện tại chỉ đóng cắt bằng tay hoặc qua tủ điều khiển mà không sử

dụng khả năng hỗ trợ SCADA). Như vậy sẽ khơng gây lãng phí và vận hành hiệu
quả lưới điện.
II. Nội dung chính của Đề tài:
1. Phần mở đầu: Tổng quan, lý do thực hiện và nội dung chính của Đề tài.
2. Phần 1: Kiến thức tổng quan – Gồm 2 chương:
a) Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo
vệ lưới điện phân phối.
b) Chương 2: Tổng quan hệ thống SCADA cho lưới điện phân phối hiện
tại.
3. Phần 2: Thiết kế phần cứng – gồm 4 chương:
a) Chương 3: Lý thuyết về giao tiếp máy tình và truyền qua Modem.
b) Chương 4: Giới thiệu các IC sử dụng trong đề tài.
c) Chương 5: Thiết kế mơ hình phần cứng.
d) Chương 6: Kết quả đạt được và hướng phát triển đề tài.

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

4

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Mục lục
MỤC LỤC
Trang
Lời cám ơn
Giới thiệu tổng quan
Mục lục
PHẦN 1: KIẾN THỨC TỔNG QUAN

Chương 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SỰ CỐ, GIỚI THIỆU
CÁC LOẠI THIẾT BỊ BẢO VỆ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI.
I. Tình hình sự cố lưới điện phân phối.
1. Sự cố lưới trung thế.
2. Sự cố trạm biến áp.
3. Sự cố lưới hạ thế.
4. Nhận xét, đánh giá.
II. Giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ trên lưới điện phân phối.
1. Máy cắt tự động đóng lại (Recloser).
2. Load Break Switch (LBS).
3. LBFCO và FCO.
Chương 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG SCADA CHO LƯỚI
ĐIỆN PHÂN PHỐI HIỆN TẠI.
I. Cấu hình hệ thống SCADA cho lưới điện phân phối
Thành phố Đà Lạt.
1. Hệ thống máy tính.
2. Hệ thống thơng tin liên lạc và các thiết bị in ấn.
3. Hệ thống nguồn.
4. Các trạm đầu cuối từ xa (RTU).
5. Phạm vi sử dụng hệ thống SCADA.
II. Chức năng của hệ thống SCADA Điện lực Đà Lạt.
III. Vận hành hệ thống SCADA Điện lực Đà Lạt.
1. Đăng nhập.
2. Thao tác các thiết bị trong hệ thống SCADA.
3. Hướng dẫn xem các giá trị đo lường từ xa.
4. Cách tạo, di chuyển và xóa các ghi chú.
5. Hướng dẫn in nội dung trên màn hình.
6. Hướng dẫn và giải thích các chức năng của thanh công cụ.
7. Hướng dẫn đọc và xem các sự kiện.
IV. Nhận xét ưu điểm và khuyết điểm của việc vận hành

hệ thống SCADA cho lưới điện phân phối hiện tại.
HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

5

01
05
08
09
09
09
10
10
11
11
23
26
32
33
33
33
33
34
34
34
35
35
36
37
39

40
41
43
44

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Mục lục
PHẦN 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
Chương 3: LÝ THUYẾT VỀ GIAO TIẾP MÁY TÍNH
VÀ TRUYỀN QUA MODEM.
I. Giao tiếp máy tính.
1. Giới thiệu RS 232 – Max 232.
2. Giới thiệu RS 485.
II. Họat động và tập lệnh của Modem.
1. Giới thiệu.
2. Các phương pháp điều chế và giải điều chế.
3. Nguyên tắc hoạt động của Modem.
4. Một số tập lệnh của Modem.
5. Thực hiện kết nối giữa 02 Modem
III. Kiểm sốt lỗi trong truyền thơng.
1. Phương pháp chẵn lẻ.
2. Phương pháp CRC (Cyclic Redundancy Check).
3. Phương pháp Bit Suffing.
4. Phương pháp Checksum.
Chương 4: GIỚI THIỆU CÁC IC SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI.
I. Vi điều khiển AT89C51.
II. Các phương pháp và IC đo nhiệt độ.

III. IC biến đổi A/D – ADC0809.
IV. Một số IC khác.
Chương 5: THIẾT KẾ MƠ HÌNH PHẦN CỨNG
I. Giới thiệu tổng quan về mơ hình phần cứng.
II. Thi công các Module cụ thể.
1. Thi công một kít SLAVE.
2. Module giao tiếp máy tính và vi xử lí.
3. Module giao tiếp tổng đài và Modem.
4. Module điện áp.
5. Module ADC.
6. Module dòng điện.
7. Module nhiệt độ.
8. Module tần số và hệ số cơng suất.
9. Module Relay (Đóng cắt thiết bị).
III. Giải thuật của các thành phần thu thập và điều khiển hệ thống.
Chương 6: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

6

45
46
46
52
59
59
59
61
63

66
68
68
68
68
68
70
71
74
78
80
81
82
84
84
85
86
87
88
90
91
92
96
96
111

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng

Mục lục
I. Kết quả đạt được.
II. Mơ hình phần cứng.
1. Tổng quan mơ hình
2. Máy tính 2 và Modem 2
3. Máy tính 1 và Modem 1
4. Tổng đài và 2 Modem
5. Kít đo lường và điều khiển thiết bị
III. Giao diện chương trình.
1. Máy tính 2
2. Máy tính 1
III. Hướng mở rộng và phát triển đề tài.
Phụ lục 1: Các từ viết tắt.
Phụ lục 2: Tài liệu tham khảo.
Phụ lục 3: Chương trình vi xử lí
Phụ lục 4: Lý lịch trích ngang.

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

7

112
113
113
113
114
114
115
115
115

119
120
122
123
124
136

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Phần 1: Kiến thức tổng quan

PHẦN 1:

KIẾN THỨC TỔNG QUAN
GỒM: 02 CHƯƠNG

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SỰ CỐ, GIỚI THIỆU
CÁC LOẠI THIẾT BỊ BẢO VỆ LƯỚI ĐIỆN

PHÂN PHỐI

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

8

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện
I.

TÌNH HÌNH SỰ CỐ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI:
1) Sự cố lưới trung thế:
Sự cố lưới trung thế

Phóng sứ, 257,
29%

Khác, 182, 20%

Phóng sứ
Phóng LA, FCO
Động vật (chim, rắn)
Diều giấy

Cây quẹt, 65, 7%

Đứt dây

Phóng LA, FCO,
64, 7%

Giông sét, 122,
14%
Đứt dây, 30, 3%
Diều giấy, 20, 2%

Động vật (chim,
rắn), 160, 18%

Giông sét
Cây quẹt
Khác

2) Sự cố trạm biến áp:
Sự cố trạm biến áp

Khác, 8, 11%

Sự cố MBA, 15,
20%

Hỏng tủ điện, 3, 4%

Sự cố MBA

Hỏng cáp lực, 7,
9%

Nổ chì
Hỏng cáp lực
Hỏng tủ điện
Khác
Nổ chì, 43, 56%

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

9

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện
3) Sự cố lưới hạ thế:
Sự cố lưới hạ thế

Khác, 197, 18%
Hư CB, 320, 31%

Hư CB
Chạm dây
Hỏng tiếp xúc

Đứt dây, 230, 21%

Đứt dây

Hỏng tiếp xúc, 175,

16%

Chạm dây, 150,
14%

Khác

4) Nhận xét, đánh giá:
- Trong thời gian qua, sự cố tăng lên rất cao, thể hiện sự thiếu quan tâm
trong công tác quản lý vận hành, trong đó phần lớn sự cố tập trung vào các
ngun nhân: phóng sứ, do động vật, khơng tìm ra ngun nhân và do giơng sét.
- Trong đó, sự cố do phóng sứ chiếm tỷ lệ cao nhất trong 3 năm gần đây, thể
hiện việc kiểm tra định kỳ của các đơn vị còn nhiều bất cập (thiếu kiểm tra đêm
nên khơng kịp thời phát hiện các sứ bị rị, các điểm tiếp xúc lưới điện không tốt;
kiểm tra hành lang lưới điện, kiểm tra hệ thống tiếp địa của các hệ thống chống
sét van, xử lý tốt sẽ hạn chế việc quá điện áp cục bộ, quá điện áp khí quyển, làm
giảm cách điện của sứ, đồng thời cũng kéo giảm sự cố do các nguyên nhân khác).
- 182 lần sự cố khơng tìm ra ngun nhân, chiếm 20% tổng sự cố thể hiện
việc thiếu quan tâm trong việc điều tra sự cố, khơng tìm rõ ngun nhân để khắc
phục, tiềm ẩn rất cao khả năng sự cố liên tiếp xuất hiện trên cùng một đường dây.
- Ngoài ra, trong thời gian gần đây, sự cố xuất hiện cùng một lúc trên hệ
thống TU, TI của các hệ thống đo đếm, sự cố xảy ra đều do phóng điện bề mặt,
khi xuất hiện vào các cơn mưa nhẹ đầu mùa. Điều này thể hiện ngồi chất lượng
TU, TI, cịn phụ thuộc vào tình trạng vệ sinh bề mặt của các thiết bị.

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

10

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt

TS. Võ Văn Huy Hoàng


Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện
II.

GIỚI THIỆU CÁC LOẠI THIẾT BỊ BẢO VỆ TRÊN LƯỚI ĐIỆN
PHÂN PHỐI:
1. Máy cắt tự động đóng lại (Recloser):
1.1. Nulec R27LL:

1.1.1 Thơng số kỹ thuật:
Hiệu
Kiểu
Điện áp định mức
Mức cách điện xung
Dòng điện định mức
Dòng ngắn mạch trong 3 giây
Dòng ngắn mạch định mức
Khả năng cắt dòng 25.5kA
Buồng dập hồ quang
Cách điện

: NU-LEC (Australia).
: R27LL
: 27kV
: 150kV
: 630A
: 12.5kA
: 12.5kA

: 500 lần.
: Chân không
: SF6.

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

11

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện
1.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
a. Cấu tạo :
Máy cắt tự đóng lại Nulec là một máy cắt 3 pha lắp trên cột, được điều khiển
bằng điện tử. Buồng cắt chân khơng được bao bọc xung quanh bằng khí SF6 đặt
trong thùng bằng thép khơng rĩ hàn kín. Hệ thống cáp cách điện, giá lắp chống sét,
giá treo máy trên trụ giúp treo máy trên trụ được dễ dàng. Việc đóng cắt được thực
hiện bằng cuộn dây điện từ không phụ thuộc vào nguồn cao thế. Hình bên dưới
minh hoạ cấu tạo máy cắt R27LL.

Trong đó :
1. Lớp vỏ bên ngồi.
2. Tấm chặn kim loại.
3. Cuộn soleniod.
4. Tiếp điểm dạng thanh đẩy.
5. Buồng cắt chân khơng.
6. Dây nối mềm.
7. Biến dịng điện.

8. Thanh cái
17. Khí Sulphur hexaflouride.
b. Hoạt động :

9. Sứ xuyên polymer.
10. Cáp nhôm không thấm nước.
11. Khối lắp cáp tín hiệu.
12. Vị trí nạp khí.
13. Giá treo.
14. Chốt gài.
15. Lò xo nén tiếp điểm.
16. Cáp quang.
18. Khối điện tử.

Máy cắt được đóng bằng cuộn dây solenoid, cuộn dây này được kích bởi một
tụ điện đặt trong thùng điều khiển. Quy trình đóng sẽ đóng buồng tiếp điểm chân
khơng, nạp lị xo cắt và cài cơ cấu vào vị trí đóng. Có thể xem cần báo hiệu ở bên
hơng máy cắt. Cuộn dây cắt cũng được kích bởi một tụ điện đặt trong thùng điều
khiển.
HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

12

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện
1.1.3 Mô tả tủ điều khiển:
Mặt trước tủ điều khiển R-MPC

O PE RA TO R C O N TR O L PA NE L
-----------------------------------------SY STEM STA TU S-----------------------------------------------L ocal Control O N
E/F O N ,
SEF O N
O ne Shot to Lockout
C old L oad Pickup O FF
15:23:58 20/02/94

C LO SE

H ELP

PA NE L
O N/O FF

TRIP

M EN U

SEL ECT

PR E SS T O
A C TIV E
PA N EL

LO C A L
R EM O T E

R U NN IN G

A UT O
O N /O FF

Q U IC K
K EY S

EN TE R

E A R TH
PR O T

C O LD
LO A D

BATTERYCOMPARMENT
RS232

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

Fit only 4.5 V olt A lkaline - Type M N 1203

13

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện
1.2 Cooper NOVA27:

1.2.1 Thông số kỹ thuật:
Hiệu
Kiểu
Tiêu chuẩn

: Cooper (Mỹ).
: NOVA27 (Chân không).
: IEEE Standard C37.60-2003.
: IEEE Standard C37.61-1973.
: ANSI C37.85-2002.
Điện áp định mức
: 27kV.
Điện áp định mức tối đa
: 29.2kV.
Điện áp định mức chịu đựng ở tần số công nghiệp (BIL) 60Hz : 125kV
Khơ trong một phút
: 60kV.
Ướt trong 10 giây
: 50kV.
Dịng điện định mức
: 630A.
Khoảng cách đường rò sứ
: 41,5( 30,5) inch.
Dòng cắt định mức (In) ở 27kV : 12.5 kA (Thành phần đối xứng).
Chu kỳ đóng cắt dịng sự cố
Bảng 1
% dòng cắt định
Số lần hoạt
Loại

Giá trị Max X/R
mức (%In)
động
NOVA27
15-20
88
4
45-55
112
8
90-100
32
15
Tổng cộng 232
Buồng dập hồ quang
: Chân không.
Cách điện
: Rắn.
Tỉ số CT
: 1000 : 1.
Điện áp cuộn đóng
: 240VAC (250VDC).
Trọng lượng rec không bao gồm trọng lượng tủ điều khiển và biến dòng:
NOVA27: 91kg (200lbs).

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

14

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt

TS. Võ Văn Huy Hoàng


Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện
1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
a. Cấu tạo :
Máy cắt Kyle loại NOVA27 3 pha là thiết bị điều khiển điện tử, cung cấp
đáng tin cậy chu trình tự động đóng cắt bằng chân khơng, tác động bảo vệ q dịng,
ghi dữ liệu đo đạc, cung cấp cho lưới phân phối tới điện áp 34,5kV.
Recloser NOVA sử dụng nhựa epoxy cyclo-aliphatic bao bọc lấy 03 buồng
cắt chân không. Trọng lượng nhẹ thao tác đóng và cắt recloser được thực hiện nhờ
một cơ cấu chấp hành từ tính kéo dài tuổi thọ tiếp điểm. Cách điện polymer rắn
khơng ổn định với khí ga, dung dịch hoặc chất điện môi bọt. Cách điện cao với
ozon, oxi, ẩm ướt, nhiểm bẩn và ánh sáng cực tím.
Recloser NOVA có sử dụng với 2 loại điều khiển tự động và thao tác bằng
tay, được thiết kế và kiểm nghiệm với hệ thống thử nghiệm Cooper 3 pha điều khiển
tự động. Chu trình tự đóng lại, phối hợp bảo vệ với khả năng ứng dụng cao hơn .
Thao tác tự đóng lại là chương trình điều khiển bằng điện tử được cải tiến với
độ tin cậy và mức độ chính xác cao. Tác động chính xác cho phép phối hợp với thiết
bị bảo vệ khác trên hệ thống. Chương trình hệ thống được thay đổi dễ dàng với sự
chính xác và chắc chắn.
Trạng thái tiếp điểm của máy cắt được chỉ thị nhờ một vạch chỉ thị vị trí đóng
cắt rất dễ thấy đặt ở đáy máy cắt bên ngồi của vỏ máy.
Recloser có thể cắt một lần bằng sào thao tác khi kéo cần màu vàng nằm bên
hơng máy cắt xuống. Khi muốn đóng lại recloser cần phải đẩy cần an toàn màu vàng
lên rồi sử dụng phím điều khiển để đóng lại recloser.
Ln ln tn theo các thủ tục an tồn. Recloser khơng thích hợp để sử
dụng như một thiết bị cách ly về điện và cơ học.
b. Hoạt động :
Máy cắt tự đóng lại (Recloser) NOVA27 là một thiết bị bảo vệ quá dòng trên

lưới phân phối cho phép điều khiển và lập trình được.
Một bộ rec đầy đủ bao gồm : Máy cắt, tủ điều khiển và cáp nối.
Hoạt động của máy cắt tự đóng lại được lập trình trong một bộ điều khiển
điện tử có đặc tính cắt theo số lần và thời gian tự động đóng lại đặt trước.
Dịng điện trên mỗi pha của lưới điện được cảm nhận liên tục qua 3 biến
dòng chân sứ đặt trong máy tại các chân 1, 3, 5 (X). Khi có sự cố xảy ra (chạm pha
hoặc chạm đất), dòng sự cố sẽ được bộ điều khiển cảm nhận sau đó phát lệnh đến
mạch ngắt để cắt rec. Nếu rec được đặt ở chế độ tự động lập trình trước, khi sự cố là
thống qua thì rec sẽ tự đóng lại, cấp điện bình thường cho các phụ tải, nếu sự cố là
vĩnh cửu thì máy cắt sẽ chuyển qua chế độ đóng cắt lặp lại theo số lần đã được lập
trình cho đến khi cắt cô lập rec khỏi lưới (lock out).

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

15

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện
Hình minh họa cấu tạo bên trong của rec NOVA27:

Buồng cắt hồ quang trong chân khơng (NOVA27) :
Máy cắt tự đóng lại loại NOVA 27 sử dụng buồng cắt hồ quang trong chân
không. Buồng cắt chân không dập hồ quang ở mức năng lượng thấp nhanh chóng,
kéo dài tuổi thọ tiếp điểm và buồng cắt, tạo ứng suất cơ học nhỏ và có mức độ an
toàn cao. Khoảng cách tiếp điểm khoảng 1,5 inch.
Hình minh hoạ tiếp điểm trong mơi trường chân khơng

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

16

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện
Hình minh họa đấu dây của rec NOVA27:

1.2.3 Cấu tạo tủ FXB :
- Bảng điều khiển phía trước tủ điều khiển,
phần mềm điều khiển và các thao tác bằng
bàn phím.
- Màn hình tinh thể lỏng thể hiện được 4
hàng chữ với 20 ký tự.
- Có 05 phím truy cập nhanh (phím nóng).
- Lập trình và kiểm tra thơng qua menu
điều khiển.
- Thể hiện đồ thị phụ tải hoạt động, các sự
cố xảy ra, chu trình làm việc của REC.
Hình minh họa tủ điều khiển FXB

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

17

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng

Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện
Các phím chức năng và màn hình hiển thị của tủ FXB

- Backup Control Battery : Nguồn ắc quy điều khiển dự phòng.
- 4 -line by 20-character LCD display module : Màn hình hiển thị.
- Fault Target Led indicators : Đèn hiển thị trạng thái sự cố.
- Manual operating Control Keypad (and hot key) : các phím nóng truy cập
nhanh.
- Status led indicators : Đèn hiển thị trạng thái.
- Battery Test Terminals : Các đầu cực kiểm tra pin.
- Display Switch : Công tắc ngắt nguồn cấp cho đèn led.
- Power capacitor : Tụ điện.
- SR-232 Port : Cổng dữ liệu RS232.
- Pulse/Maintain Switch : Xung/công tắc bảo dưỡng.
- Supervisory ON/OFF Switch : Công tắc bật/tắc chế độ giám sát.
- Hot line tag led indicator and/or Manual ON/OFF switch : Công tắc hiển thị
đường dây đang có điện hoặc bật/tắc chế độ đóng bằng tay.
- SGF/SEF Blocked keypad : Phím điều khiển chế độ cắt dòng đất nhạy.
- TRIP/CLOSE Switch : Nút nhấn đóng/cắt rec.
- AC Supply input terminal block : Các đầu cấp nguồn AC vào tủ.

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

18

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng

Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện
1.3. Rec ABB VR3S:

1.3.1 Thông số kỹ thuật:
Hiệu
: ABB (Mỹ).
Kiểu
: VR – 3S
Điện áp định mức
: 24,9kV.
Điện áp định mức tối đa
: 27kV.
Điện áp định mức chịu đựng ở tần số công nghiệp (BIL) 60Hz
Khơ trong một phút
: 60kV.
Ướt trong 10 giây
: 50kV.
Dịng điện định mức
: 560A - 630A - 800A.
Dòng cắt định mức (In) ở 24.9kV : 12,5 kA (Thành phần đối xứng).
Buồng dập hồ quang
: VR – 3S (Chân không).
Cách điện
: Rắn.
1.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
a. Cấu tạo:
Máy cắt tự đóng lại (Recloser) VR–3S là một thiết bị bảo vệ quá dòng trên
lưới phân phối. Dưới đây là các hình minh hoạ về cấu tạo.

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

19

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng


Chương 1: Tổng quan tình hình sự cố, giới thiệu các loại thiết bị bảo vệ lưới điện
Hình minh hoạ lớp võ bên ngồi và bộ chỉ thị vị trí đóng/cắt của recloser

HVTH: Nguyễn Hồ Hữu Ngọc

20

GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Việt
TS. Võ Văn Huy Hoàng