Nghiên cứu giải pháp truy xuất và cài đặt từ xa các rơle bảo vệ trạm biến áp 110kv sử dụng ethernet switch layer 3

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

TRIỆU NGỌC TRINH

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRUY XUẤT VÀ CÀI ĐẶT
TỪ XA CÁC RƠLE BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 110kV
SỬ DỤNG ETHERNET SWITCH LAYER 3
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã số: 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2018


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học :……………………………………………………
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 :………………………………………………………..
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 :………………………………………………………..
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. ………………………………………
2. ………………………………………

3. ………………………………………
4. ………………………………………
5. ………………………………………
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA…………………..


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TRIỆU NGỌC TRINH

MSHV: 7140987

Ngày, tháng, năm sinh: 09/12/1991

Nơi sinh: ĐỒNG NAI

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN

Mã số: 60520202

I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRUY XUẤT VÀ CÀI ĐẶT TỪ XA

CÁC RƠLE BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 110kV SỬ DỤNG ETHERNET SWITCH
LAYER 3
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Nghiên cứu hiện trạng vận hành và đánh giá hệ thống rơle bảo vệ sử dụng trên
lưới EVN SPC.
Nghiên cứu hiện trạng vận hành của hệ thống SCADA trong EVN SPC.
Xây dựng giải pháp truy xuất và cài đặt rơle từ xa.
Triển khai mô phỏng giải pháp đã đề ra.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/8/2018
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2018
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. HUỲNH QUANG MINH

Tp. HCM, ngày … tháng 12 năm 2018
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA….…………………
(Họ tên và chữ ký)

Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ này vào trang đầu tiên của tập thuyết minh LV


LỜI CẢM ƠN
Trong q trình hồn thành đề tài luận văn, tôi đã nhận được rất nhiều sự

hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cơ trong khoa Điện, sự giúp đỡ của bạn
bè cũng như sự động viên, khích lệ tinh thần từ gia đình.
Tơi xin gửi đến gia đình tơi tình thương u, lời cảm ơn cho tất cả những gì
mà gia đình đã làm cho tơi.
Xin kính gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc đến TS. Huỳnh Quang Minh,
người đã hướng dẫn, mở đường cho tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn.
Xin cảm ơn tất cả các thầy cô đã dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức vơ giá
để tơi có thể có kết quả này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè tôi, các bạn cùng lớp cũng như các
bạn cùng làm luận văn với thầy Minh đã nhiệt tình giúp đỡ và động viên tinh
thần tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2018
Học viên thực hiện

Triệu Ngọc Trinh


TÓM TẮT
Xã hội ngày càng phát triển, đời sống kinh tế ngày một nâng cao, dẫn đến nhu
cầu sử dụng năng lượng phục vụ các tiện nghi tăng theo tương ứng. Ngoài ra, việc
đảm bảo cung cấp điện liên tục, chất lượng cao và hiệu quả cho khách hàng cũng
là nhiệm vụ chính mà ngành điện đã và đang nỗ lực thưc hiện. Hòa vào xu thế
chung này, ngành điện phải tự làm mới và nâng cấp chính mình, từng bước hiện
đại hóa, tự động hóa, nhằm nâng cao khả năng quản lý và vận hành lưới điện để
đạt được mục tiêu “cung cấp điện an toàn, liên tục, tin cậy, chất lượng và hiệu
quả” đã đề ra.
Để đáp ứng tối ưu hóa trong việc quản lý vận hành và nâng cao độ tin cậy lưới
điện, hiện nay ngành điện đã đầu tư hệ thống SCADA để quản lý và điều khiển xa
các trạm biến áp 110kV, tiến tới thực hiện mơ hình trạm biến áp khơng người trực.

Thực hiện chủ trương của Chính phủ về việc phát triển lưới điện thông minh, đến
năm 2020 phải chuyển 100% các trạm biến áp 110kV thành trạm không người
trực. Khi chuyển sang trạm biến áp 110kV khơng người trực thì tại mỗi Trung tâm
điều khiển xa phải đảm nhiệm quản lý và điều khiển xa tất cả các thiết bị trong các
trạm biến áp 110kV.
Với mục đích để tránh gây khó khăn, chậm trễ cho cơng tác truy xuất dữ liệu,
phân tích khi có sự cố xảy ra và nhanh chóng khơi phục lại lưới điện, nâng cao độ
tin cậy cung cấp điện thì việc nghiên cứu thực hiện kết nối các rơle trong trạm biến
áp 110kV không người trực để truy xuất và cài đặt từ xa là cấp bách để triển khai
ngay.
Với các phân tích trên, cho thấy rằng đề tài “Nghiên cứu giải pháp truy xuất
rơle và cài đặt từ xa các rơle bảo vệ trạm biến áp 110Kv sử dụng ethernet switch
layer 3” là thật sự cần thiết. Nghiên cứu này được áp dụng trong Tổng công ty
Điện lực miền Nam trực thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam.


ABSTRACT
Society has increasingly developed and economic life has been improved,
leading to an increasing demand for energy consumption. In addition, ensuring
continuous, high-quality and effective electricity supply to customers is the main
task that the electricity sector has been making efforts to implement. According to
this general trend, the electricity sector has to be renovated, upgraded, modernized
and automated so as to improve the management and operation of the electric grid
to achieve the goal of “The power supply with the safety, continuousness,
reliability, high-quality and efficiency”.
In order to optimize operation management and improve the reliability of the
electric grid, the electricity sector has invested in SCADA system for management
and remote control of 110kV substations, to achieve the target of unmanned
substations. To carry out the Government policy on the development of a smart
electric grid, 100% of 110kV substations must be transformed into unmanned

substations by 2020. When 110kV substations are transformed into 110kV
unmanned ones, each remote control center must manage and control all
equipments at 110kV unmanned substations.
For the purpose of avoiding difficulties and delays in data access, incident
analysis, rapid restoration of the electric grid as well as improvement in the
reliability of electricity supply, it is urgent to research connection of relays at
110kV unmanned substations for remote access and installation.
With the above analysis, it is shown that the title of “Research of solution to
relay access and remote installation of relays to protect 110kV substations using
ethernet switch layer 3” is essential. This research is applied to the Southern
Power Corporation under Electricity of Vietnam (EVN).


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn Thạc Sĩ “NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRUY
XUẤT VÀ CÀI ĐẶT TỪ XA CÁC RƠLE BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 110kV
SỬ DỤNG ETHERNET SWITCH LAYER 3” là cơng trình nghiên cứu của
riêng tơi. Các số liệu và tài liệu trong luận văn là trung thực và chưa được công
bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào. Tất cả những tham khảo và kế thừa
đều được trích dẫn và tham chiếu đầy đủ.

Học viên thực hiện

Triệu Ngọc Trinh


MỤC LỤC

Chương 1:

GIỚI THIỆU CHUNG ................................................................................. 1

1.1

Đặt vấn đề ........................................................................................................... 1

1.2

Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 1

1.3

Phương pháp nghiên cứu và nội dung nghiên cứu ............................................. 1

Chương 2:

HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ SỬ DỤNG TRONG EVN SPC ................... 3

2.1 Hiện trạng vận hành hệ thống rơle bảo vệ tại các trạm biến áp 110kV trực
thuộc EVN SPC ............................................................................................................. 3
2.2

Khảo sát các chủng loại rơle bảo vệ sử dụng trong EVN SPC .......................... 3
2.2.1 Rơle bảo vệ của hãng ABB: .......................................................................... 4
2.2.2 Rơle bảo vệ của hãng ALSTOM (thế hệ cũ): ................................................ 7
2.2.3 Rơle bảo vệ của hãng ALSTOM, AREVA, Schneider, GE (thế hệ
MiCOM): .................................................................................................................. 8
2.2.4 Rơle bảo vệ của hãng SIEMENS: ................................................................. 9
2.2.5 Rơle bảo vệ của hãng SEL:.......................................................................... 11
2.2.6 Rơle bảo vệ của hãng TOSHIBA: ............................................................... 12

Chương 3:
3.1

HỆ THỐNG SCADA CỦA EVN SPC ...................................................... 14

Mơ hình tổ chức quản lý SCADA của EVN SPC ............................................ 14

3.2 Mơ hình kết nối hệ thống SCADA điều khiển các trạm 110kV của EVN SPC
…………………………………………………………………………………….18
3.3

Đánh giá hiện trạng hệ thống đường truyền hiện nay ...................................... 24

Chương 4:

GIẢI PHÁP KẾT NỐI ............................................................................... 25

4.1

Các giao thức truyền thơng ............................................................................... 25

4.2

Mơ hình OSI ..................................................................................................... 28
4.2.1 Giới thiệu ..................................................................................................... 28
4.2.2 Hiệu quả giữa mơ hình kết nối mạng lớp 2 và mơ hình kết nối mạng lớp 3
……………………………………………………………………………..31

4.3

Lựa chọn mơ hình kết nối từ các trạm đến Trung tâm điều khiển xa. .............. 31

Chương 5:

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI ..................................................... 33


5.1

Yêu cầu chung .................................................................................................. 33

5.2

Phương án sử dụng switch công nghiệp và router công nghiệp ....................... 33
5.2.1 Yêu cầu kỹ thuật .......................................................................................... 33
5.2.2 Nhiệm vụ và tính năng của từng thiết bị ..................................................... 34
5.2.3 Danh mục thiết bị......................................................................................... 35
5.2.4 Địa chỉ IP đặt trên từng thiết bị phục vụ cho truy xuất xa ........................... 35
5.2.5 Sơ đồ kết nối ................................................................................................ 36
5.2.6 Diễn giải nguyên lý hoạt động ..................................................................... 37

5.3

Phương án sử dụng ethernet switch layer 3 ...................................................... 38
5.3.1 Yêu cầu kỹ thuật .......................................................................................... 38
5.3.2 Nhiệm vụ và tính năng của từng thiết bị ..................................................... 39
5.3.3 Danh mục thiết bị......................................................................................... 39
5.3.4 Địa chỉ IP đặt trên từng thiết bị phục vụ cho truy xuất xa ........................... 40
5.3.5 Sơ đồ kết nối ................................................................................................ 41

5.3.6 Diễn giải nguyên lý hoạt động ..................................................................... 42

5.4

Giải pháp kết nối các rơle không hỗ trợ cổng giao tiếp RJ45 .......................... 43
5.4.1 Yêu cầu kỹ thuật thiết bị chuyển đổi converter USB Server:...................... 43
5.4.2 Yêu cầu kỹ thuật thiết bị chuyển đổi converter Serial Server: .................... 43

5.5

So sánh và lựa chọn phương án ........................................................................ 44

Chương 6:

CÁC GIẢI PHÁP BẢO MẬT ................................................................... 45

6.1

Đối với các Ethernet Switch: ............................................................................ 45

6.2

Đối với máy tính truy xuất rơle: ....................................................................... 49

6.3

Đối với rơle bảo vệ: .......................................................................................... 49

Chương 7:

XÂY DỰNG MÔ PHỎNG ........................................................................ 50

7.1

Thử nghiệm thực tế ........................................................................................... 50

7.2

Mô phỏng .......................................................................................................... 50

7.3

Kết luận ............................................................................................................. 60


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Thống kê số lượng rơle bảo vệ sử dụng trong EVN SPC............................ 3
Bảng 2: Kế hoạch đưa vào vận hành TBA không người trực của EVN SPC ......... 15
Bảng 3: Đặc điểm các lớp trong mô hình OSI........................................................ 30
Bảng 4: Danh mục thiết bị tại TTĐKX phương án sử dụng switch công nghiệp ... 35
Bảng 5: Danh mục thiết bị tại TBA phương án sử dụng switch công nghiệp ........ 35
Bảng 6: Danh mục thiết bị tại TTĐKX phương án sử dụng ethernet switch layer 3
................................................................................................................................. 39
Bảng 7: Danh mục thiết bị tại TBA phương án sử dụng ethernet switch layer 3 ... 40
Bảng 8: So sánh 2 phương án truy xuất rơle từ xa ................................................. 44


DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Rơle bảo vệ q dịng SPAJ 140C ........................................................... 5

Hình 2: Rơle bảo vệ REF 543 ............................................................................... 6
Hình 3: Rơle bảo vệ thế hệ mới của ABB.............................................................. 7
Hình 4: Rơle bảo vệ so lệch tổng trở cao KCGG 140 .......................................... 8
Hình 5: Rơle bảo vệ so lệch đường dây MiCOM P543 ........................................ 9
Hình 6: Rơle bảo vệ q dịng SIEMENS 7SJ80 ................................................ 10
Hình 7: Rơle bảo vệ so lệch đường dây SEL-311L ............................................. 11
Hình 8: Rơle bảo vệ so lệch máy biến áp TOSHIBA GRT100 ............................ 12
Hình 9: Rơle bảo vệ so lệch máy biến áp TOSHIBA GRT200 ............................ 13
Hình 10: Sơ đồ mơ hình TTĐK lưới điện 110kV và lưới điện trung áp hiện nay16
Hình 11: Sơ đồ định hướng thực hiện điều khiển qua SCADA các trạm 110kV và
lưới điện trung áp................................................................................................. 17
Hình 12: Sơ đồ tổ chức Chi nhán Điện cao thế tỉnh/ thành phố trực thuộc Công
ty Lưới điện cao thế miền Nam sau khi thành lập Tổ thao tác lưu động ............. 17
Hình 13: Mơ tả kết nối nối giữa các phần tử SCADA trong hệ thống SCADA của
EVN SPC .............................................................................................................. 19
Hình 14: Sơ đồ mạng truyền dẫn SDH ............................................................... 21
Hình 15: Sơ đồ kết nối mạng truyền dẫn SDH và IP .......................................... 22
Hình 16: Sơ đồ mạng viễn thơng tại Trung tâm SCADA chính (MCC) .............. 22
Hình 17: Sơ đồ kết nối mạng viễn thơng tại Trung tâm SCADA dự phịng (BCC)
.............................................................................................................................. 23
Hình 18: Sơ đồ kết nối mạng viễn thơng tại các tỉnh .......................................... 23
Hình 19: Mơ hình OSI/ISO.................................................................................. 25
Hình 20: Sơ đồ kết nối hệ thống SCADA của EVN SPC cùng với các giao thức
truyền thơng ......................................................................................................... 27
Hình 21: Mơ hình OSI với lớp 1, 2, 3 là lớp phương tiện, lớp 4, 5, 6, 7 là lớp
chủ. ....................................................................................................................... 29
Hình 22: Sơ đồ kết nối tổng thể phương án sử dụng switch cơng nghiệp tại Tây
Ninh ...................................................................................................................... 36
Hình 23: Sơ đồ kết nối thiết bị phương án sử dụng switch công nghiệp tại Tây
Ninh ...................................................................................................................... 37

Hình 24: Sơ đồ kết nối tổng thể cho phương án kết nối sử dụng ethernet switch
layer 3 .................................................................................................................. 41
Hình 25: Sơ đồ kết nối chi tiết từ 1 trạm trực tiếp về TTĐKX ............................ 41
Hình 26: Sơ đồ kết nối chi tiết từ trạm về TTĐKX thông qua 1 trạm trung gian 42
Hình 27: Sử dụng USB Hub và converter USB→RJ45 để kết nối các rơle không
hỗ trợ cổng RJ45 vào ethernet switch hoặc ethernet switch layer 3 ................... 43
Hình 28: Tính năng DHCP trong switch layer 3 để cấp IP duy nhất cho TTĐKX
.............................................................................................................................. 45
Hình 29: Tính năng Port Security có thể ngăn chặn truy cập bằng địa chỉ MAC
.............................................................................................................................. 46
Hình 30: Kết nối trực tiếp từ máy tính đến switch bằng cổng console ............... 47
Hình 31: Giao diện phần mềm Putty Configuration để truy cập vào thiết bị bằng
SSH ....................................................................................................................... 48
Hình 32: Sơ đồ đơn tuyến trạm biến áp 110kV Long Hiệp ................................. 54
Hình 33: Một số rơle bảo vệ tại trạm biến áp 110kV Long Hiệp ....................... 55
Hình 34: Sơ đồ thử nghiệm kết nối rơle để truy xuất từ xa ................................. 56
Hình 35: Cấu hình Ethernet Switch layer 3 tại trạm 110kV Long Hiệp ............. 56
Hình 36: Cấu hình ES Layer 3 ............................................................................ 57
Hình 37: Kết quả truy xuất từ phần mềm Toshiba .............................................. 58
Hình 38: Dữ liệu truy xuất trực tiếp tại rơle ....................................................... 58
Hình 39: Dữ liệu truy xuất trực tiếp tại rơle ....................................................... 59
Hình 40: Dữ liệu truy xuất trực tiếp tại rơle ....................................................... 59
Hình 41: Dữ liệu truy xuất trực tiếp tại rơle ....................................................... 59
Hình 42: Dữ liệu truy xuất trực tiếp tại rơle ....................................................... 60
Hình 43: Dữ liệu truy xuất trực tiếp tại rơle ....................................................... 60


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Đặt vấn đề
Để đáp ứng nhu cầu phát triển của nền kinh tế, hệ thống điện tại khu vực
miền Nam nói riêng và cả nước nói chung hàng năm được đầu tư xây dựng thêm
các trạm biến áp và đường dây 110kV. Hiện nay, trên khu vực quản lý của Tổng
Công ty Điện lực miền Nam (EVN SPC) đang quản lý số lượng lớn trạm biến áp
110kV. Trong quá trình vận hành, đơn vị quản lý phải luôn theo sát các thiết bị,
báo cáo, phân tích nhanh khi xảy ra sự cố trên lưới điện để tìm ngun nhân xử
lý và khơi phục lại hệ thống. Tuy nhiên, phạm vi địa lý rộng lớn, trải dài 21 tỉnh
thành, số lượng và chủng loại rơle bảo vệ đang vận hành trên lưới nhiều và đa
dạng, do đó gây khó khăn, chậm trễ cho cơng tác truy xuất dữ liệu, phân tích khi
có sự cố xảy ra.
Hiện tại, Tổng Công ty Điện lực miền Nam đã nghiệm thu, đưa vào vận
hành hệ thống SCADA, tiến tới thực hiện mơ hình trạm biến áp khơng người
trực. Trên cơ sở hạ tầng của hệ thống SCADA này, đề tài sẽ nghiên cứu đề xuất
các giải pháp để kết nối từ xa rơle bảo vệ của các trạm biến áp, tạo điều kiện tiến
hành truy xuất dữ liệu và cài đặt từ xa thơng qua các máy tính Engineer tại trung
tâm điều khiển xa của Chi nhánh điện Cao thế các tỉnh.
Việc triển khai thành công đề tài sẽ giúp phát huy hiệu quả mơ hình trạm
biến áp không người trực, khai thác hiệu quả hạ tầng SCADA có sẵn, có thể truy
xuất tức thời khi có sự cố xảy ra, phân tích và báo cáo. Đồng thời có thể tiến
hành các cơng tác thay đổi trị số đặt, quản lý trị số đặt của rơle bảo vệ từ xa, nâng
cao khả năng quản lý thiết bị của đơn vị quản lý vận hành.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng vận hành hệ thống rơle bảo vệ và khảo sát các chủng loại
rơle bảo vệ đang sử dụng tại các trạm biến áp 110kV trực thuộc EVN SPC.
- Nghiên cứu các giải pháp kết nối từ xa cho hệ thống rơle bảo vệ tại các trạm biến
áp 110kV.
- Kết nối, truy xuất dữ liệu và cài đặt rơle từ Trung tâm điều khiển xa của các Chi

nhánh điện Cao thế - EVN SPC.
1.3 Phương pháp nghiên cứu và nội dung nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết, đề xuất mơ hình, mơ phỏng.
GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh
HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 1


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu kỹ thuật và thực trạng vận hành
của các dòng rơle bảo vệ hiện đang sử dụng trong các trạm biến áp 110kV của
EVN SPC.
- Mô hình: đề xuất giải pháp kết nối rơle từ xa.
- Mô phỏng: thử nghiệm kết nối và dùng phần mềm để truy xuất và cài đặt rơle từ
xa.

GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh
HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 2


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

Chương 2: HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ SỬ DỤNG TRONG EVN SPC
2.1 Hiện trạng vận hành hệ thống rơle bảo vệ tại các trạm biến áp 110kV trực
thuộc EVN SPC

Hiện nay Công ty Lưới điện cao thế miền Nam đang quản lý vận hành trên
5700 rơle bảo vệ các loại (số liệu tính đến tháng 12/2018). [1]
Về hãng sản xuất, hiện nay các rơle bảo vệ tại các TBA 110kV do EVN
SPC quản lý bao gồm 5 hãng sản xuất chính: Toshiba, Siemens, ABB, SEL và
Areva, Alstom/ Schneider (series Pxxx); các hãng sản xuất Cooper, Merlin, Gec
Alsthom, AEG,... hiện nay khơng cịn nhiều và đang được thay thế dần do khơng
có kết nối SCADA.
STT

Hãng sản xuất

Số lượng vận hành (cái)

1

Toshiba

3167

2

Siemens

704

3

Alstom

450

4

Areva

438

5

SEL

277

6

ABB

264

7

Schneider

260

8

Các hãng khác

168

Ghi chú

Bảng 1: Thống kê số lượng rơle bảo vệ sử dụng trong EVN SPC
2.2 Khảo sát các chủng loại rơle bảo vệ sử dụng trong EVN SPC
Hiện nay, tại các trạm biến áp 110kV của Tổng Công ty Điện lực miền Nam
đang sử dụng rơle bảo vệ của nhiều hãng sản xuất khác nhau (ABB, ALSTOM,
AREVA, Schneider, GE, SIEMENS, SEL, TOSHIBA); tương ứng với mỗi hãng
sản xuất là rất nhiều chủng loại khác nhau, riêng biệt, do đó để có thể lựa chọn
giải pháp truy xuất rơle cần phải thực hiện công tác khảo sát, đánh giá hiện trạng.
[2]
GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh
HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 3


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

2.2.1 Rơle bảo vệ của hãng ABB:
Các rơle ABB hiện đang sử dụng trên lưới điện EVNSPC rất đa dạng, một số
chủng loại có thời gian vận hành đã lâu, cụ thể như sau:
- Các rơle thuộc dòng SPAJ, SPAE, SPAF, SPAS, …:
 Ưu điểm:
 Rơle dạng số thế hệ cũ, cấu hình setting đơn giản trực tiếp trên màn
hình rơle.
 Vận hành rất ổn định, tin cậy.
 Khuyết điểm:
 Rơle thế hệ cũ, thời gian vận hành lâu năm (>10 năm) do đó khả
năng hư hỏng cao.

 Khơng có khả năng giao tiếp, tùy chỉnh, cấu hình logic bên trong.
 Khơng có bộ “disturbance record”.
 Khơng hỗ trợ kết nối SCADA theo IEC 60870-5-103 và 61850.
 Đánh giá:
 Các dòng rơle bảo vệ SPAJ, SPAE, SPAF, SPAS, … tuy vận hành
rất ổn định và tin cậy, tuy nhiên thời gian sử dụng đã lâu năm (>10
năm). Bên cạnh đó, các dịng rơle bảo vệ này khơng hỗ trợ cổng giao
tiếp, vì vậy khơng thể thực hiện cơng tác truy xuất rơle từ xa.

GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh
HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 4


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

Hình 1: Rơle bảo vệ q dịng SPAJ 140C
- Các Rơle thuộc dòng REF 511, REL 511, REX 521, …:
 Ưu điểm:
 Rơle kỹ thuật số thế hệ cũ.
 Vận hành ổn định, tin cậy.
 Hỗ trợ giao thức IEC60870-5-103.
 Khuyết điểm:
 Rơle thế hệ cũ, thời gian vận hành lâu năm (>10 năm) do đó khả
năng hư hỏng cao.
 Cổng giao tiếp hồng ngoại không thông dụng.
 Giao tiếp rơle phức tạp, khó khăn. Đối với dịng REF 5x, mỗi loại
phải sử dụng software riêng. Dòng REL 5x Sử dụng 02 phần mềm:
01 phần mềm dùng cài đặt thơng số, phần mềm cịn lại để cấu hình

configure.
 Một số chủng loại cũ không hỗ trợ giao thức IEC 61850.
 Các Software sử dụng cho chủng loại rơle này chỉ chạy trên nền tảng
Windows XP.
GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh
HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 5


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

 Đánh giá: Các dòng rơle bảo vệ REF 543, REL 511, REX 521, …tuy
vận hành rất ổn định và tin cậy, tuy nhiên thời gian sử dụng đã lâu năm
(>10 năm). Bên cạnh đó, các dịng rơle bảo vệ này sử dụng cổng giao
tiếp bằng hồng ngoại, khơng cịn bán rộng rãi trên thị trường, phần
mềm giao tiếp cũ và chỉ sử dụng hạn chế trên hệ điều hành Windows
XP, vì vậy khơng tiến hành thực hiện truy xuất rơle từ xa đối với các
chủng loại rơle này.

Hình 2: Rơle bảo vệ REF 543

- Các Rơle thuộc dòng RET 650, REG 650,…:
 Ưu điểm:
 Rơle kỹ thuật số thế hệ mới, có khả năng cấu hình, tùy chỉnh logic
bên trong cao.
 Hỗ trợ giao thức IEC 60870-5-103, 61850.
 Cổng giao tiếp thông dụng dạng RJ45.

GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh

HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 6


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

 Khuyết điểm:
 Giao tiếp rơle phức tạp, mỗi dòng rơle phải sử dụng đúng version
phần mềm và driver gây khó khăn.
 Đánh giá: Các dịng Rơle bảo vệ RET 650, REG 650,… là các dòng
rơle bảo vệ kỹ thuật số thế hệ mới của hãng ABB, hỗ trợ cổng giao tiếp
theo chuẩn RJ45, thuận lợi để tiến hành thực hiện truy xuất Rơle từ xa.

Hình 3: Rơle bảo vệ thế hệ mới của ABB

2.2.2 Rơle bảo vệ của hãng ALSTOM (thế hệ cũ):
- Các rơle thuộc dòng KBCH, KCGG, KCEG,…
 Ưu điểm:
 Rơle dạng số thế hệ cũ, cấu hình setting đơn giản trực tiếp trên màn
hình rơle.
 Vận hành rất ổn định, tin cậy.
 Khuyết điểm:
 Rơle thế hệ cũ, thời gian vận hành lâu năm (>10 năm) do đó khả
năng hư hỏng cao.
 Khơng có khả năng giao tiếp, tùy chỉnh, cấu hình logic bên trong.
 Khơng lưu trữ dữ liệu dạng sóng sự cố.
 Không hỗ trợ kết nối SCADA theo IEC 60870-5-103 và 61850
GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh
HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 7


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

 Đánh giá: Các dòng rơle bảo vệ KBCH, KCGG, KCEG,… tuy vận
hành rất ổn định và tin cậy, tuy nhiên thời gian sử dụng đã lâu năm
(>10 năm). Bên cạnh đó, các dịng rơle bảo vệ này khơng hỗ trợ cổng
giao tiếp, vì vậy khơng thể thực hiện cơng tác truy xuất rơle từ xa.

Hình 4: Rơle bảo vệ so lệch tổng trở cao KCGG 140
2.2.3 Rơle bảo vệ của hãng ALSTOM, AREVA, Schneider, GE (thế hệ
MiCOM):
- Các rơle thuộc dòng Px2x, Px3x, Px4x:
 Ưu điểm:
 Rơle kỹ thuật số.
 Cổng giao tiếp vật lý RS232 thông dụng.
 Phần mềm giao tiếp trực quan, thân thiện dễ sử dụng để cấu hình
setting, logic, đọc dữ liệu sự cố, ...
GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh
HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 8


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

 Khuyết điểm:
 Các rơle dòng Px2x bị lỗi khi kết nối truyền thơng IEC 60870-5-103,

có tình trạng bị treo màn hình khơng reset được.
 Các rơle dịng Px3x bị lỗi màn hình, màn hình LCD xuất hiện các ký
tự lạ.
 Một số rơle thế hệ cũ không hỗ trợ IEC 61850.
 Đánh giá: Các dòng rơle bảo vệ Px2x, Px3x, Px4x là dạng rơle kỹ thuật
số tiên tiến, hỗ trợ giao tiếp bằng cổng vật lý RS232, do đó có thể thực
hiện kết nối truy xuất xa. Nhưng do khơng có cổng giao tiếp RJ45 và sử
dụng cổng vật lý RS232 nên khi thực hiện truy xuất xa cần phải sử
dụng bộ chuyển đổi (converter) RS232→RJ45 phù hợp.

Hình 5: Rơle bảo vệ so lệch đường dây MiCOM P543
2.2.4 Rơle bảo vệ của hãng SIEMENS:
- Các rơle thế hệ 7SJ, 7UT, 7SA, 7SS, 7RW, … :
 Ưu điểm:
 Rơle kỹ thuật số.
 Các rơle thế hệ SIPROTEC 4 trở về trước dây giao tiếp RS232, rơle
thế hệ SIPROTEC 5 mới sử dụng cổng RJ45 thông dụng.
GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh
HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 9


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

 Các rơle thế hệ SIPROTEC 4: phần mềm giao tiếp trực quan, thân
thiện dễ sử dụng để cấu hình setting, logic, đọc dữ liệu sự cố.
 Các rơle thế hệ SIPROTEC 5 có thể cấu hình linh hoạt theo người sử
dụng.
 Vận hành rất ổn định, tin cậy, tỉ lệ hư hỏng ít.

 Khuyết điểm:
 Các rơle 7RW60 (27/59, 81), 7SS6 cài đặt bằng tay khơng có khả
năng giao tiếp, khơng có chức năng ghi nhận “disturbance record”.
 Đánh giá: Các rơle thế hệ 7SJ, 7UT, 7SA, 7SS, 7RW,… là dạng rơle kỹ
thuật số tiên tiến, hỗ trợ giao tiếp bằng cổng vật lý RS232, do đó có thể
thực hiện kết nối truy xuất xa. Nhưng do khơng có cổng giao tiếp
RJ45 và sử dụng cổng vật lý RS232 nên khi thực hiện truy xuất xa cần
phải sử dụng bộ chuyển đổi (converter) RS232→RJ45 phù hợp.

Hình 6: Rơle bảo vệ quá dòng SIEMENS 7SJ80
GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh
HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 10


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

2.2.5 Rơle bảo vệ của hãng SEL:
- Các Rơle thuộc dòng 311L, 351, 311C, 421, 387, ….:
 Ưu điểm:
 Rơle kỹ thuật số.
 Cổng giao tiếp vật lý RS232 thông dụng.
 Phần mềm giao tiếp trực quan, linh hoạt, có rất nhiều biến nhiều
hàm.
 Vận hành rất ổn định, tin cậy, tỉ lệ hư hỏng ít.

 Khuyết điểm:
 Đa phần các Rơle SEL trên lưới EVN SPC là loại thế hệ cũ, không
hỗ trợ giao thức IEC 60870-5-103 và 61850.

 Phần mềm giao tiếp rơle quá linh hoạt, có rất nhiều biến, nhiều hàm
logic do đó yêu cầu người cấu hình phải am hiểu sâu.
 Đánh giá: Các dòng rơle bảo vệ 311L, 351, 311C, 421, 387, … là dạng
rơle kỹ thuật số tiên tiến, hỗ trợ giao tiếp bằng cổng vật lý RS232, do
đó có thể thực hiện kết nối truy xuất xa. Nhưng do khơng có cổng giao
tiếp RJ45 và sử dụng cổng vật lý RS232 nên khi thực hiện truy xuất xa
cần phải sử dụng bộ chuyển đổi (converter) RS232→RJ45 phù hợp.

Hình 7: Rơle bảo vệ so lệch đường dây SEL-311L

GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh
HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 11


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

2.2.6 Rơle bảo vệ của hãng TOSHIBA:
- Các Rơle thế hệ GR – 100 (GRD100, GRT100, GRZ100, …):
 Ưu điểm:
 Rơle kỹ thuật số.
 Cổng giao tiếp vật lý RS232 thông dụng.
 Phần mềm giao tiếp trực quan, thân thiện dễ sử dụng để cấu hình
setting, logic, đọc dữ liệu sự cố.
 Khuyết điểm:
 Thời gian vận hành trên lưới SPC ngắn khoảng từ 2013, tuy nhiên tỉ
lệ hư hỏng nhiều và có hiện tượng hoạt động bất thường đối với
nhiều chủng loại.
 Phần mềm giao tiếp sử dụng nhiều thơng số cài đặt được mã hóa

bằng “số học” rất dễ sai sót.
 Đánh giá: Các rơle thế hệ GR – 100 (GRD100, GRT100, GRZ100, …)
là dạng rơle kỹ thuật số tiên tiến, hỗ trợ giao tiếp bằng cổng vật lý
RS232, do đó có thể thực hiện kết nối truy xuất xa. Nhưng do khơng có
cổng giao tiếp RJ45 và sử dụng cổng vật lý RS232 nên khi thực hiện
truy xuất xa cần phải sử dụng bộ chuyển đổi (converter) RS232→RJ45
phù hợp.

Hình 8: Rơle bảo vệ so lệch máy biến áp TOSHIBA GRT100
GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh
HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 12


Nghiên Cứu Giải Pháp Truy Xuất Và Cài Đặt Từ Xa Các Rơle Bảo Vệ TBA 110kV Sử Dụng Ethernet Switch Layer 3

- Các Rơle thế hệ GR – 200 (GRD200, GRT200, GRZ200, …):
 Ưu điểm:
 Rơle kỹ thuật số thế hệ mới.
 Hỗ trợ cổng giao tiếp RJ45 thông dụng.
 Khuyết điểm:
 Các rơle GR-200 giao tiếp phức tạp, mỗi dòng rơle phải sử dụng
đúng Version phần mềm và driver gây khó khăn.
 Phần mềm giao tiếp sử dụng nhiều thơng số cài đặt được mã hóa
bằng “số học” rất dễ sai sót.
 Đánh giá: Các dịng rơle bảo vệ thế hệ GR – 200 (GRD200, GRT200,
GRZ200, …) do có hỗ trợ cổng giao tiếp RJ45 nên có thể thực hiện truy
xuất rơle từ xa.

Hình 9: Rơle bảo vệ so lệch máy biến áp TOSHIBA GRT200

GVHD: TS. Huỳnh Quang Minh
HVTH: Triệu Ngọc Trinh

Trang 13