Luận văn thạc sĩ nghiên cứu, phân tích cấu hình và thí nghiệm rơle bảo vệ so lệch dọc SEL 411l cho đường dây 500kv pleiku – cầu bông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

THÁI HÒA

NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH CẤU HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM
RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH DỌC SEL-411L CHO ĐƢỜNG
DÂY 500kV PLEIKU – CẦU BÔNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 852.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ ĐÌNH DƢƠNG

Đà Nẵng - Năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi.
Trong luận văn có trích dẫn một số thực nghiệm của hãng chế tạo rơle.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Thái Hòa


NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH CẤU HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM RƠLE BẢO VỆ
SO LỆCH DỌC SEL-411L CHO ĐƢỜNG DÂY 500kV PLEIKU – CẦU BƠNG

Học viên: Thái Hịa
Mã số: 852.02.01

Khóa: K34-ĐN

Chun ngành: Kỹ thuật điện
Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt: - Rơle bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây SEL-411L dùng tại các trạm biến áp 220kV và

500kV ở Việt Nam nhƣ: 500kV Pleiku & Cầu Bông, 220kV Nha Trang & Tuy Hòa... Đây là
loại rơle mới đòi hỏi nhân viên thí nghiệm, vận hành hiểu rõ cách cài đặt, cấu hình, thí nghiệm
để đảm bảo vận hành an tồn, tin cậy nhằm rút ngắn thời gian thí nghiệm với yêu cầu nghiêm
ngặt về thời gian cắt điện vì độ tin cậy cung cấp điện. SEL-411L có chức năng bảo vệ so lệch
tốc độ cao đƣờng dây truyền tải. Ngoài ra, cịn có các chức năng bảo vệ khác: khoảng cách và
q dịng với tính năng cắt 1 pha/3 pha, kiểm tra đồng bộ khi đóng lặp lại, giám sát mạch cắt,
bảo vệ lỗi máy cắt... Rơle có tính năng đo lƣờng mở rộng, ghi dữ liệu bao gồm chụp và báo
cáo dữ liệu có độ phân giải cao. Định vị sự cố bằng sóng truyền (TWFL) là một chức năng
đặc biệt của SEL-411L để thực hiện báo cáo vị trí sự cố một cách tự động có độ chính xác cao
nhất. Luận văn trình bày cách cấu hình và thí nghiệm rơle bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây.
Ngồi ra, để minh họa trực quan, tác giả sử dụng phần mềm Matlab để mơ phỏng hoạt động
của rơle.
Từ khóa - SEL-411L; TWFL; rơle; bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây; Pleiku – Cầu Bông.

RESEARCHING AND ANALYZING CONFIGURATION AND TESTING
LINE DIFFERENTIAL PROTECTION SEL-411L RELAY FOR 500kV
TRANSMISSION LINE PLEIKU – CAU BONG
Abstract - SEL-411L line differential protection has been used at some 220kV and 500kV

substations in Vietnam such as: 500kV Pleiku & Cau Bong, 220kV Nha Trang & Tuy Hoa ...

This is a new type of relay that requires experimental and operational personnel understand
how to install, configure, test to ensure safe and reliable operation to shorten the testing time
with a stringent electricity cutting time because of reliability of power supply. SEL-411L is a
high-speed current differential protection for transmission lines. In addition, there are other
protection functions: distance and overcurrent protection with 1-phase/3-phase trip,
synchronous inspection when reclosing, circuit trip monitoring, circuit breaker failure
protection... Relay has extended measurement feature, data recording feature including
collecting and reporting of high resolution data. Traveling wave fault location (TWFL) is a
special function of SEL-411L for automatic fault location reporting with the highest accuracy.
This thesis presents how to configure and test line differential protection. In addition, for
visual illustration, the author uses Matlab software to simulate relay operation. Keywords –
SEL-411L; TWFL; relay; line differential protection; Pleiku – Cau Bong.


MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài................................................................................................................................... 1
2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.................................................................................................. 1
3. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài...................................................................................................... 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................................................. 2
5. Đặt tên đề tài………………………………………………………….......…………..3
6. Bố cục luận văn………………………………………………………… ... ………...3
Chƣơng 1 – TỔNG QUAN HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG
DÂY…………………………………………………………… ... ………….4
1.1. Chức năng bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây…………………………… ………....4
1.2. Các loại rơle số bảo vệ so lệch dọc ĐZ thƣờng dùng…………………….. …….6
1.3. Kết luận…………………………………………………………………........…….7

Chƣơng 2 – RƠLE SEL-411L BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY VÀ CÁC
YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE…………....…………8
2.1. Các chức năng làm việc của SEL-411L…………………………… .. …………..8
2.1.1. Chức năng chính: bảo vệ so lệch dọc ĐZ SEL-411L.................................................... 9
2.1.1.1. Chức năng 87L………………………………………………………........……………9
2.1.1.2 . Đặc tính Alpha Plane tổng quát (mở rộng)-AP............................... ...........................10
2.1.1.3. Giám sát sự cố bên ngoài................................................................................................... ..11
2.1.1.4. MBA dạng inline...................................................................................................................... 12
2.1.1.5. Chức năng cắt 1 pha từ 87L................................................................................................ 13
2.1.2. Các chức năng bảo vệ khác................................................................................................... 13
2.1.2.1. Chức năng bảo vệ khoảng cách (21).......................................................... .....................13
2.1.2.2. Chức năng gia tốc bảo vệ (chống đóng vào điểm sự cố-SOTF)............................15
2.1.2.3. Chức năng dị dao động cơng suất (78).......................................................................... 15
2.1.2.4. Chức năng cắt và nhận truyền cắt..................................................................................... 16
2.1.2.5. Chức năng bảo vệ xa………………………………………………………………. . .16
2.1.2.6. Chức năng bảo vệ quá dòng................................................................................................ 16
2.1.2.7. Chức năng lỗi máy cắt....................................................................................................... .. 17
2.1.2.8 .Chức năng điện áp.................................................................................................................. 17
2.1.2.9 .Chức năng tần số.................................................................................................................. .. 17
2.1.2.10. Chức năng đóng lặp lại và kiểm tra hòa đồng bộ..................................................... 17
2.1.3. Định vị sự cố............................................................................................................................ .. 17
2.2. Phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến sự làm việc của rơle SEL-411L……......19
2.2.1. Điện dung đường dây tải điện……………………………………………….....19
2.2.2. Ảnh hưởng của sai số biến dòng…………………………………… .. ……….20
2.2.2.1. Sai số biến dòng điện…………………………………………………………….......20
2.2.2.2. Bão hịa mạch từ của biến dịng…………………………………………….............20
2.2.2.3. Dịng khơng cân bằng…………………………………………………………..........21
2.2.3. Ảnh hưởng của tụ bù dọc....................................................................................................... 22
2.2.3.1. Tác dụng của tụ bù dọc……………………………………………………….. .……23
2.2.3.2. Xác định dung lượng bù……………………………………………………… …….23

2.2.3.3. Ảnh hưởng khi bù dọc & nốt tắt nhanh TBD khi có ngắn mạch xảy ra.............23
2.3. Kết luận……………………………………………………………………...........25


Chƣơng 3 – PHÂN TÍCH CẤU HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG BẢO VỆ
SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY 500kV PLEIKU - CẦU BƠNG.................................. 26
3.1. Tính tốn chỉnh định, cài đặt & cấu hình rơle SEL-411L........................................ 26
3.1.1. Kiểm tra sự phù hợp của các biến dịng đã chọn......................................................... 26
3.1.2. Tính tốn ngắn mạch............................................................................................................... 28
3.1.2.1. Tính tốn ngắn mạch 3 pha................................................................................................. 29
3.1.3.2. Tính tốn ngắn mạch 1 pha................................................................................................. 30
3.1.3. Cài đặt rơle.................................................................................................................................... 31
3.1.3.1. Dữ liệu hệ thống điện............................................................................................................. 32
3.1.3.2. Cài đặt chung………... …………………………………………………………… .. .33
3.1.3.3. Hiển thị máy cắt....................................................................................................................... 33
3.1.3.4. Cài đặt nhóm group 1............................................................................................................. 34
3.1.3.5. Cài đặt chức năng bảo vệ so lệch dọc ĐZ 87L.......................................................... ..34
a. Cài đặt các phần tử so lệch pha.................................................................................................... 38
b. Cài đặt các phần tử so lệch thứ tự nghịch/thứ tự 0 (87LQ/87LG)................................... 40
3.1.3.6. Cài đặt các chức năng bảo vệ khác.................................................................................. 41
a. Giám sát quá độ CVT........................................................................................................................ 41
b. Hiệu suất của biến dòng cho các sự cố ngoài vùng............................................................... 43
c. Cài đặt chức năng bảo vệ khoảng cách...................................................................................... 44
d. Cài đặt chức năng cho PWS khi OOS......................................................................................... 45
e. Chức năng xâm lấn tải…………………………………………………………………. .... .46
f. Chức năng gia tốc bảo vệ (SOTF)........................................................................................ ........46
g. Logic kiểm tra mất áp...................................................................................................................... .47
h. Chức năng kiểm tra hướng........................................................................................................... . 47
i. Logic cắt.................................................................................................................................................. 47
j. Các tùy chọn cắt 1 pha..................................................................................................................... .49

k. Chức năng bảo vệ quá dòng trong SEL-411L......................................................................... .48
l. Chức năng điện áp trong SEL-411L............................................................................................ .50
m. Chức năng tần số trong SEL-411L.............................................................................................. 50
n. Logic cắt và bảo vệ.......................................................................... ................................................ .51
3.1.4. Phân tích cấu hình 87L........................................................................................................... 52
3.1.4.1. Cấu hình cho phép 87L làm việc........................................................................................ 52
3.1.4.2. Cấu hình khóa 87L………... ……………………………………………………… . .52
3.1.4.3.Cấu hình MC………... ………………………………………………………..............53
3.1.4.4.Cấu hình ĐZ………... ………………………………………………………...............54
3.1.4.5.Cấu hình 87L………... ………………………………………………………..............54
3.2. Thí nghiệm hệ thống rơle bảo vệ SEL-411L................................................................ ...55
3.2.1. Kiểm tra ban đầu........................................................................................................................ 55
3.2.2. Thí nghiệm các chức năng bảo vệ................................................................. .....................55
3.2.2.1. Kiểm tra chức năng đo lường............................................................................................. 57
3.2.2.2. Kiểm tra chức năng bảo vệ so lệch dọc (thử lệnh 87L)............................................ 58
a. Thử theo đường truyền thực tế giữa 2 ĐZ............................................................................ . .. 58
b. Thử bằng phương pháp Test Loopback...................................................................................... 59
3.2.3. Kiểm tra mang tải....................................................................................................................... 63
3.3. Kết luận……………………………………………………………………….......63


Chƣơng 4 – MƠ PHỎNG ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA CHỨC NĂNG 87L
TRONG SEL-411L TRÊN NỀN MATLAB/SIMULINK/ SIMPOWER SYSTEM
4.1. Xây dựng mơ hình để mơ phỏng…………………………........................................ .64
4.1.1. Xây dựng sơ đồ bảo vệ so lệch dọc đường dây.............................................................. 65
4.1.2. Mô phỏng nguyên lý & đặc tính làm việc của chức năng 87L..............................66
4.1.2.1. Xây dựng khối nguyên lý làm việc..................................................................................... 66
4.1.2.2. Phân tích sự làm việc của rơle ở các chế độ................................................................. 68
a. Mơ phỏng sự cố ngồi vùng bảo vệ............................................................................................. 68
b. Mô phỏng sự cố trong vùng bảo vệ…………………………………………………..........71

c. Nhận xét………………………………………………….............................................................. 74
4.2. So sánh, phân tích đánh giá kết quả.................................................................................... 74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................................... . . 76
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 77

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)............................................ .. 78
PHỤ LỤC 1:...................................................................................................................................... 79
PHỤ LỤC 2: CHƢƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG BẢO VỆ SO LỆCH DỌC
ĐƢỜNG DÂY BẰNG MATLAB......................................................................................................... 100
PHỤ LỤC 3:...................................................................................................................................... 102

KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN (bản
sao)................................................................................................................................................. ................


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CÁC KÍ HIỆU:
87L: Bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây
21: Bảo vệ khoảng cách
85: Bảo vệ xa
50BF: Bảo vệ lỗi máy cắt
59/27: Bảo vệ quá/kém áp
50/51: Bảo vệ cắt nhanh/quá dòng thời gian
81: Bảo vệ kém tần số
79: Tự động đóng lặp lại
25: Hịa đồng bộ
78: Dị dao động cơng suất
CÁC CHỮ VIẾT TẮT:
TI (CT): Máy biến dòng điện (Current Transformer)
TU (VT): Máy biến điện áp (Voltage Transformer)

MC: Máy cắt
TBD: Tụ bù dọc
KBN: Kháng bù ngang
ĐZ: Đƣờng dây
TWFL: Định vị sự cố bằng phƣơng pháp sóng lan truyền
HTĐ: Hệ thống điện
HTBV: Hệ thống bảo vệ
CB: Cầu Bông
PLK: Pleiku
PL1: Phụ lục 1
PL2: Phụ lục 2
PL3: Phụ lục 3


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu bảng
Bảng 1
Bảng 2
Bảng 3
Bảng 4
Bảng 5
Bảng 6
Bảng 7
Bảng 8
Bảng 9
Bảng 10
Bảng 11
Bảng 12
Bảng 13
Bảng 14

Bảng 15
Bảng 16
Bảng 17
Bảng 18
Bảng 19
Bảng 20
Bảng 21
Bảng 22


Bảng 23
Bảng 24
Bảng 25
Bảng 26
Bảng 27


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hiệu

Tên hình vẽ

hình vẽ
1.1

Ngun lý bảo vệ so lệch dọ

1.2

Bảo vệ so lệch dọc ĐZ tƣơn

2.1

Vùng làm việc & Vùng hãm

2.2

Đặc tính làm việc và đặc tín

2.3

Sơ đồ logic giám sát sự cố n

2.4

Bộ phận giám sát sự cố ngoà

2.5

Bù MBA dạng in-line ở rơle

2.6

Đặc tính Mho-Đặc tính trạng

2.7

Logic xâm lấn tải

2.8

Đặc tính Quad

2.9

Áp dụng VS để ƣớc lƣợng đ

2.10
2.11
2.12
2.13
2.14

Rơle trao đổi thông tin đỉnh

tin 87L
Sơ đồ định vị sự cố bằng TW

Dung dẫn pha-pha trên 1 mạ

pha-đất ĐZ mạch kép
Đặc tính từ hóa của biến dòn

CT bão hòa dữ dội, dòng thứ

2.15

(vùng C)
CT gây ra góc pha dẫn trƣớ

2.16

Đồ thị xác định thời gian tắt

3.1

HTĐ đƣợc sử dụng cho việc

3.2

Mặt trƣớc rơle SEL-411L

3.3

Trƣờng hợp khi tỉ số CT hai


3.4

Cài đặt góc mở 87LPA cho v

3.5

có sự cố ngồi vùng & các y
Sơ đồ cấu hình cho phép ch

3.6

Sơ đồ cấu hình cho phép kh

3.7

Sơ đồ đấu nối để thí nghiệm

3.8

Sơ đồ đấu nối thử theo đƣờn

4.1

Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ 8

4.2

Sơ đồ mơ phỏng chức năng

4.3

Mơ hình mơ phỏng thuật tố


4.4
4.5

Đặc tính tác động khi sự cố

Tín hiệu rơle khơng Trip khi

4.6

ngồi vùng
Giá trị dịng và áp tại đầu trạ

4.7

Đặc tính tác động khi sự cố

4.8

Tín hiệu rơle Trip khi sự cố

4.9

Giá trị dòng và áp sự cố 3 p

4.10

Giá trị dịng và áp sự cố 3 ph

4.11

Tín hiệu rơle Trip khi sự cố

4.12

Giá trị dòng và áp sự cố 1 p

4.13

Giá trị dòng và áp sự cố 1 ph

1
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong hệ thống điện (HTĐ), các thiết bị của HTBV đóng vai trị rất quan trọng. Nó
đóng góp một phần rất lớn trong việc đảm bảo an toàn và độ tin cậy cung cấp điện. Hệ
thống bảo vệ rơle có nhiệm vụ ngăn ngừa sự cố, hạn chế tối đa các thiệt hại do sự cố
gây nên và duy trì khả năng làm việc liên tục của hệ thống điện (HTĐ).
ĐZ 500kV có vai trò cực kỳ quan trọng trong việc truyền tải điện đi xa. Các hƣ hỏng
xảy ra trên ĐZ sẽ làm ảnh hƣởng đến việc cung cấp điện đến hộ tiêu thụ. Theo thống
kê trong thực tế vận hành, dạng ngắn mạch 3 pha chiếm 5%, 2 pha chiếm 10%, 2 phađất là 20% và đặc biệt ngắn mạch 1 pha chiếm tới 65% tổng số các dạng ngắn mạch.
Vì vậy, việc nghiên cứu chức năng 87L và các tình trạng làm việc khơng bình thƣờng,
sự cố xảy ra với ĐZ là rất cần thiết. Khi có sự cố trên ĐZ thì HTBV phải lập tức loại
trừ các sự cố xảy ra. Chính vì vậy địi hỏi các loại bảo vệ ĐZ phải đáp ứng cao về tính
chọn lọc, khả năng tác động nhanh, nhạy và tin cậy. Có thể nói, 87L là cấu hình rơle
tối ƣu để dung trong các tình huống ngắn mạch này bên cạnh chức năng 21.
Hiện nay, sự phát triển trong lĩnh vực công nghệ số đã cho phép chế tạo các loại rơle
so lệch dọc kỹ thuật số với nhiều tính năng vƣợt trội so với các loại rơle trƣớc đây.
Các nhà sản xuất đã cho phép tích hợp nhiều chức năng bảo vệ và nhiều giải pháp
nhằm giảm sự tác động không mong muốn, trong đó điển hình là rơle SEL-411L. Rơle
này đƣợc trang bị đầy đủ các chức năng điều khiển, bảo vệ & tự động hóa cho đƣờng
ĐZ tải điện. SEL-411L có các chức năng nhƣ: bảo vệ so lệch dọc cho từng pha, so
lệch thứ tự nghịch và thứ tự không để đảm bảo độ nhạy cao nhất. SEL-411L cho phép
lựa chọn nhiều phƣơng thức kết nối thông tin khác nhau và có đầy đủ các chức năng
bảo vệ dự phịng nhƣ: khoảng cách, quá dòng, quá/kém áp, quá/kém tần số, logic điều
khiển bảo vệ… cùng đƣợc tích hợp trong một khối rơle. Đặc biệt, SEL-411L có một
tính năng khá nổi trội so với SEL-311L là định vị sự cố bằng phƣơng pháp sóng lan
truyền (TWFL). TWFL sử dụng các nhãn thời gian từ dữ liệu sóng lan truyền và cần

một kênh truyền riêng biệt để thực hiện báo cáo vị trí sự cố một cách tự động. Phƣơng
pháp này có độ chính xác cao nhất.
Với yêu cầu đặt ra là bảo vệ hoạt động chính xác cho mọi dạng ngắn mạch và có tính
chọn lọc tuyệt đối nên cần có sự nghiên cứu sâu hơn về rơle số bảo vệ so lệch ĐZ
nhằm phân tích đánh giá tính chính xác, thời gian tác động và tính chọn lọc của rơle
bảo vệ này để giúp tăng độ ổn định, đảm bảo sự vận hành tin cậy, an toàn liên tục cho
HTĐ. Đây cũng chính là lý do để tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu, phân tích cấu
hình và thí nghiệm rơle bảo vệ so lệch dọc SEL-411L cho đƣờng dây 500kV
Pleiku - Cầu Bông‖
2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU


2
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Rơle số bảo vệ so lệch dọc ĐZ loại SEL-411L dùng cho ĐZ 500kV Pleiku - Cầu
Bơng.
2.2. Phạm vi nghiên cứu
- Hệ thống hóa về lý thuyết và các nghiên cứu bảo vệ so lệch so lệch dọc đƣờng
dây & phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến bảo vệ.
- Nghiên cứu chức năng, tính tốn cài đặt, cấu hình rơle SEL-411L cho đƣờng
dây 500kV Pleiku - Cầu Bơng.
- Xây dựng phƣơng pháp thí nghiệm rơle SEL-411L áp dụng cho đƣờng dây
500kV Pleiku - Cầu Bông.
- Mô phỏng rơle bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây 500kV Pleiku - Cầu Bông và các
dạng sự cố để phân tích sự làm việc của rơle (Matlab/Simulinks…).
- Áp dụng, đánh giá các kết quả và đƣa ra nhận xét.
3. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
Tìm hiểu sâu hơn chức năng; nghiên cứu tính tốn chỉnh định, cấu hình và thí
nghiệm rơle bảo vệ so lệch dọc ĐZ SEL-411L giúp kiểm tra chất lƣợng hệ thống bảo
vệ nhanh chóng, chính xác và an tồn hơn.

- Nhiệm vụ chính:
+ Tìm hiểu lý thuyết về rơle bảo vệ so lệch dọc ĐZ. Đánh giá chức năng bảo vệ
so lệch dọc ĐZ;
+ Phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến đặc tính làm việc của rơle SEL-411L;
+ Tính ngắn mạch, tính tốn chỉnh định, cấu hình, sơ đồ logic của SEL-411L;
+ Xây dựng phƣơng pháp thí nghiệm rơle SEL-411L;
+ Tìm hiểu và áp dụng các chƣơng trình mơ phỏng rơle bảo vệ so lệch ĐZ và
các dạng sự cố để phân tích sự làm việc của rơle bằng phần mềm Matlab/Simulink.
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài thuộc dạng nghiên cứu ứng dụng. Từ trƣớc đến nay, các ĐZ cấp điện áp
220kV đến 500kV đều đã sử dụng rơle bảo vệ so lệch dọc là bảo vệ chính và đã đƣợc
đƣa vào vận hành trong hệ thống điện từ nhiều năm qua, nhất là tại các ĐZ 220kV,
500kV thƣờng sử dụng loại SEL-311L.
Với việc nghiên cứu rơle SEL-411L một cách cụ thể và có hệ thống sẽ giúp
chúng ta đánh giá, phân tích các sự cố chính xác hơn. Có thể ứng dụng mở rộng cho
các ĐZ hoặc các bảo vệ khác.
Với ý nghĩa thực tế, đề tài đã giải quyết đƣợc khối lƣợng lớn công việc cho nhân
viên thí nghiệm khi thử nghiệm, phân tích sự cố rơle bảo vệ so lệch dọc ĐZ (trong điều
kiện công tác nghiêm ngặt về thời gian, tiến độ theo yêu cầu cung cấp điện liên tục, an
toàn và tin cậy), giúp rút ngắn thời gian, tiến độ thí nghiệm. Đồng thời, cung cấp kiến
thức trong công tác vận hành, xử lý sự cố, nâng cao hiệu quả sử dụng rơle.


3

5. ĐẶT TÊN ĐỀ TÀI

Từ những lý do đã nêu ở trên. Đề tài đƣợc chọn có tên là: “Nghiên cứu, phân
tích cấu hình và thí nghiệm rơle bảo vệ so lệch dọc SEL-411L cho đƣờng dây
500kV Pleiku – Cầu Bơng‖

6. BỐ CỤC LUẬN VĂN
Luận văn gồm có 4 chƣơng:
MỞ ĐẦU
Chƣơng 1 – TỔNG QUAN HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH DỌC
ĐƢỜNG DÂY
1.1. Chức năng bảo vệ so lệch dọc ĐZ
1.2. Các loại rơle số bảo vệ so lệch dọc ĐZ thƣờng dùng
1.3. Kết luận
Chƣơng 2 – RƠLE SEL-411L BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY VÀ
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE
2.1. Các chức năng làm việc của SEL-411L
2.2. Phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến sự làm việc của rơle SEL-411L
2.3. Kết luận
Chƣơng 3 – PHÂN TÍCH CẤU HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG BẢO VỆ
SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY 500kV PLEIKU - CẦU BƠNG
3.1. Tính tốn chỉnh định, cài đặt & cấu hình rơle SEL-411L
3.2. Thí nghiệm hệ thống rơle bảo vệ SEL-411L
Chƣơng 4 – MƠ PHỎNG ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA CHỨC NĂNG 87L
TRONG SEL-411L TRÊN NỀN MATLAB/SIMULINK/ SIMPOWER SYSTEM
4.1. Xây dựng mơ hình để mơ phỏng
4.2. So sánh, phân tích đánh giá kết quả
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ


4

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY
Trong HTĐ Việt Nam, lƣới truyền tải có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc kết nối
điện giữa các khu vực, nối các nhà máy điện đến các TBA để truyền tải điện cho khắp mọi

miền đất nƣớc. Vì vậy, việc thiết lập một hệ thống truyền tải điện an toàn, tin cậy, ổn định
và bền vững khơng những là tiêu chí hàng đầu mà ngành điện đã và đang hƣớng đến mà
còn là mong đợi của khách hàng sử dụng điện. Để đảm bảo sự làm việc liên tục, an toàn
và tin cậy của các phần tử trong HTĐ, cần có những thiết bị rơle bảo vệ để ghi nhận và
phát hiện ra phần tử bị hỏng nhằm cô lập ngay chúng ra khỏi HTĐ.
Hiện nay, trong hệ thống điện Việt Nam đã và đang dùng phổ biến rơle kỹ thuật số
đến từ các nhà sản xuất nhƣ SEL, ABB, SIEMENS, SCHNEIDER, TOSHIBA (bảng
1). Ngoài các chức năng chính là bảo vệ, các rơle này cịn tích hợp thêm các chức
năng khác nhƣ đo lƣờng, điều khiển, tự động hóa, ghi bản tin sự cố, giám sát cấu hình
phần cứng, phần mềm… Các rơle số có thể làm việc riêng lẻ hoặc kết hợp nhiều chức
năng dự phịng khác trong một rơle mà khơng làm thay đổi độ tin cậy về chức năng
bảo vệ của chúng.
Bảng 1: Rơle kỹ thuật số ứng dụng trong hệ thống điện Việt Nam
Hãng Rơle
SEL
Siemens
ABB
Schneider
Toshiba

Trong chƣơng này sẽ phân tích nguyên lý chức năng bảo vệ so lệch dọc ĐZ trong
rơle số đƣợc sử dụng phổ biến tại các trạm biến áp hiện nay.
1.1. Chức năng bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây

Hình 1.1: Nguyên lý bảo vệ so lệch dọc đường dây


5
Bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây dựa trên nguyên lý so sánh dòng điện [2]. Hiểu một
cách đơn giản thì nó là rơle bảo vệ có 2 phần tử rơle đƣợc đặt tại 2 đầu đƣờng dây.

Hai phần tử rơle này gửi tín hiệu với nhau thơng qua 3 phƣơng thức:
- Sử dụng sợi quang nối trực tiếp vào rơle ở 2 đầu đƣờng dây;
- Kênh truyền dẫn quang;
- Kênh thuê riêng.
Tại cùng một thời điểm thì phần tử rơle sẽ so sánh dòng điện theo đại lƣợng về
pha tại đầu và cuối đƣờng dây đƣợc bảo vệ. Nếu 2 giá trị dịng điện đó có độ lệch lớn
hơn giá trị đƣợc cài đặt thì rơle sẽ tác động cắt máy cắt để cô lập đƣờng dây bị sự cố,
tránh sự cố lan rộng. Để thực hiện điều này, tại hai đầu phần tử đƣợc bảo vệ đặt các
máy biến dịng có cùng tỉ số biến dịng ni. Có hai nguyên lý làm việc của bảo vệ so
lệch là ngun lý làm việc theo dịng điện tuần hồn và nguyên lý làm việc theo điện
áp cân bằng. Thời gian tác động của bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây đƣợc cài đặt là 0
(s). Ƣu điểm lớn nhất của bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây là độ tin cậy cao, không phụ
thuộc vào chiều dài của đƣờng dây và cấu tạo của dây dẫn [2].
Khi vận hành bình thƣờng, bỏ qua ảnh hƣởng của dòng dung, dòng điện sơ cấp
CT1 và CT2 là i (hình 1.1). Nếu tỷ số biến dòng giống nhau, cuộn dây nhị thứ của các
biến dòng CT1 và CT2 tại 2 đầu đƣờng dây có thể đƣợc nối trực tiếp tạo thành một
mạch điện kín với dịng điện nhị thứ là I. Nhƣ vậy trong điều kiện vận hành bình
thƣờng, dịng điện chạy qua phần tử đo lƣờng M là zero. Khi một sự cố xuất hiện

trong vùng bảo vệ, xuất hiện dòng sự cố từ trạm 1 đến điểm ngắn mạch là i 1, từ trạm 2
là i2, tƣơng ứng dòng nhị thứ là I 1 và I2. Lúc đó dịng chảy qua phần tử đo lƣờng M là
I1 + I2 làm tác động phần tử M [2].
Với bảo vệ so lệch dọc ĐZ, để thay thế việc đấu nối mạch dòng điện nhị thứ bằng
dây dẫn phụ, ta sử dụng các đƣờng truyền thông tin nhƣ cáp quang và các bộ giao diện.
Tín hiệu dịng điện tại một đầu đƣợc rơle thu nhận và xử lý số hóa. Mỗi rơle tại một đầu
sẽ đo lƣờng dịng điện tại chỗ và gởi thơng tin về độ lớn và góc pha của dịng điện đến
rơle phía đối diện qua các bộ giao diện dữ liệu bảo vệ và đƣờng thông tin.
* Đánh giá bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây:
Tính chọn lọc: Theo nguyên tắc tác động, bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối. Khi trong
HTĐ có dao động hoặc xảy ra tình trạng khơng đồng bộ, dịng ở 2 đầu phần tử đƣợc

bảo vệ luôn bằng nhau và không làm cho bảo vệ tác động mất chọn lọc [2].
Tác động nhanh: Do bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối nên khơng yêu cầu phải phối
hợp thời gian với bảo vệ phần tử kề. Nó có thể thực hiện để tác động khơng thời gian.
Độ nhạy: Bảo vệ có độ nhạy tƣơng đối cao do dịng khởi động có thể chọn nhỏ hơn
dòng làm việc của đƣờng dây [2].


6
Tính đảm bảo:
- Sơ đồ phần rơle của bảo vệ không phức tạp lắm và làm việc khá đảm bảo[2].
- Nhƣợc điểm chủ yếu của bảo vệ là có dây dẫn phụ . Khi đứt dây dẫn phụ có
thể làm kéo dài thời gian ngừng hoạt động của bảo vệ, hoặc bảo vệ có thể tác động
khơng đúng (nếu bộ phận kiểm tra đứt mạch thứ cấp không làm việc) [2].
Hiện nay, cấu hình các hệ thống rơle bảo vệ cho hệ thống lƣới truyền tải của EVN [9]:
* Cấu hình hệ thống rơle bảo vệ cho đƣờng dây trên khơng 500kV bảo vệ cho đƣờng
dây 500kV có hai sợi cáp quang độc lập liên kết hai trạm 500kV hai đầu đƣờng dây,
bao gồm ba bộ bảo vệ:
 Bảo vệ chính 1: đƣợc tích hợp các chức năng 87L, 67/67N, 50/51, 50/51N, 85, 74;
 Bảo vệ chính 2: đƣợc tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 67/67N, 50/51, 50/51N,
79/25, 27/59, 50BF, 85;
 Bảo vệ dự phịng: đƣợc tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51,
50/51N, 79/25, 27/59, 50BF, 85, 74. Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 đƣợc dự phịng kép,
tích hợp trong bảo vệ dự phịng và trong một trong hai bộ bảo vệ chính. Hai bộ bảo vệ so
lệch truyền tín hiệu trên hai sợi cáp quang độc lập. Bảo vệ khoảng cách đƣợc phối hợp
hai đầu với nhau thông qua một trong hai sợi cáp quang nêu trên hoặc PLC.
* Bảo vệ cho đƣờng dây 500kV chỉ có một sợi cáp quang liên kết hai trạm 500kV hai
đầu đƣờng dây, bao gồm hai bộ bảo vệ:
 Bảo vệ chính: đƣợc tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 21/21N, 67/67N, 50/51,
50/51N, 79/25, 27/59, 50BF, 85, 74;
 Bảo vệ dự phịng: đƣợc tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51,

50/51N, 79/25, 27/59, 50BF, 85, 74. Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 đƣợc dự phịng
đúp, đƣợc tích hợp trong bảo vệ dự phòng và trong bảo vệ chính. Bảo vệ so lệch
truyền tín hiệu trên đƣờng cáp quang. Chức năng bảo vệ khoảng cách trong bảo vệ
chính đƣợc phối hợp hai đầu với nhau thông qua sợi cáp quang nêu trên. Bảo vệ
khoảng cách dự phòng đƣợc phối hợp hai đầu với nhau thông qua kênh tải ba.
1.2. Các loại rơle số bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây thƣờng dùng
Ngày nay với tốc độ phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, rơle điện từ đƣợc
thay thế bằng rơle kỹ thuật số có các tính năng vƣợt trội. Nhiều nhà sản xuất trên thế
giới đã chế tạo các dòng sản phẩm chất lƣợng và tin cậy nhƣ rơle kiểu 7UT51, 7SD52
của hãng Siemens, rơle kiểu MTP của hãng GE Multilin, bảo vệ so lệch ĐZ SEL-311L
và đặc biệt là SEL-411L của hãng SEL…Đặc điểm của bảo vệ so lệch đƣờng dây là
rơle phải đƣợc đặt ở hai đầu đƣờng dây truyền tải và chúng cần phải tƣơng đồng về
tính năng kỹ thuật, nhƣ hình 1.2.


7

Hình 1.2: Bảo vệ so lệch dọc đường dây tương đồng về tính năng kỹ thuật.
Thực tế hiện nay, việc đầu tƣ mua sắm thiết bị cho hệ thống bảo vệ so lệch đƣờng
dây truyền tải điện cao áp là do các chủ đầu tƣ xây dựng các trạm biến áp ở hai đầu
đƣờng dây truyền tải thực hiện và việc liên lạc giữa hai hệ thống bảo vệ này thông qua
các thiết bị Teleprotection (truyền cắt bảo vệ xa); PCM-30 ...và 02 lõi cáp quang trong
số 12 lõi của ĐZ cáp quang OPGW-12 treo trên đƣờng dây truyền tải điện cao áp.
Do đó, để hệ thống bảo vệ so lệch đƣờng dây tác động nhanh và tin cậy cần phải có
sự phối hợp chặt chẽ giữa các chủ đầu tƣ trong q trình mua sắm thiết bị, ví dụ đối
với hệ thống bảo vệ so lệch đƣờng dây SEL-411L cần phải biết rõ Order Code
(0411L7JC0421524XX) của rơle đã đƣợc hoặc sẽ lắp đặt ở phía đầu ĐZ đối diện.
1.3.Kết luận
Chƣơng 1 đã trình bày nguyên lý làm việc cơ bản của chức năng bảo vệ so lệch ĐZ

trên rơle kỹ thuật số. Qua đó cho ta thấy rơle kỹ thuật số ngày nay đƣợc tích hợp
nhiều chức năng bảo vệ với khả năng chỉnh định thông số cài đặt và lập trình đƣợc
nên có độ linh hoạt cao, dễ dàng sử dụng cho các đối tƣợng bảo vệ khác nhau. Trên cơ
sở đó ta đi sâu vào phân tích các chức năng của rơle SEL 411L và các yếu tố ảnh
hƣởng đến bảo vệ trong chƣơng 2.


8
CHƢƠNG 2
RƠLE SEL-411L BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY VÀ CÁC
YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE
2.1. Các chức năng làm việc của SEL-411L
SEL-411L đƣợc thiết kế cho bảo vệ ĐZ và cáp lực với các cấp điện áp truyền tải (lƣới
220kV, 500kV tại Việt Nam). Nó tích hợp các chức năng: bảo vệ so lệch dọc ĐZ,
khoảng cách, bảo vệ quá dòng, điện áp, tần số, định vị sự cố trong một khối rơle. Dƣới
đây là một số tính năng cơ bản mà SEL411L có thể thực hiện:
- Bảo vệ chính so lệch dọc ĐZ hoặc cáp lực, tác động nhanh và an toàn (sử
dụng chức năng so lệch ĐZ để bảo vệ hai, ba hoặc bốn thiết bị đầu cuối).
- Đầy đủ các chức năng bảo vệ dự phòng tin cậy nhƣ: 21, 50/51… (kết hợp 5
vùng của các phần tử khoảng cách pha-pha và pha-đất với các phần tử q dịng có
hƣớng); Cung cấp phần tử 21 và hƣớng trong các sơ đồ bảo vệ dựa trên đƣờng truyền
tin nhƣ: POTT, DCB và DCUB hoặc cho bảo vệ dự phịng cắt nhanh/có thời gian.
- Cắt với tốc độ cao: Rơle này dùng phần tử HSDPS (lựa chọn hƣớng và pha
tốc độ cao) và các phần tử 21 tốc độ cao để phát hiện các sự cố có dịng lớn của HTĐ
nhƣ ngắn mạch pha-pha.
- Đầy đủ chức năng đóng lặp lại có kiểm tra hòa đồng bộ cho 02 máy cắt;
- Đồng bộ pha (synchrophasor);
- Giám sát mạch cắt;
- Chức năng ghi chụp sự cố nâng cao file có độ phân dải cao, bản ghi có thể lên
đến 8kHZ mẫu;

- Định vị sự cố bằng 3 phƣơng pháp trong đó có phƣơng pháp định vị bằng
sóng lan truyền (TWFL) là ƣu việt nhất;
- Tự động hóa: Tận dụng các tính năng tự động hóa nâng cao bao gồm các phần
tử lập trình để điều khiển tại chỗ và từ xa. Sử dụng các đƣờng links nối tiếp và
Ethernet để truyền tải thông tin quan trọng một cách hiệu quả, bao gồm cả dữ liệu đo
lƣờng, bảo vệ và điều khiển trạng thái I/O, đồng bộ pha theo IEEE C37.118, các tin
nhắn GOOSE IEC 61850, các bộ ghi sự kiện (SER), các báo cáo, giám sát MC, các
bản ghi sự kiện tóm tắt của rơle và đồng bộ hóa thời gian... Sử dụng các phƣơng trình
điều khiển SELOGIC mở rộng với các hàm tốn học và so sánh trong các ứng dụng
điều khiển. Có các mức xác nhận để chỉnh định mạch đầu vào điều khiển cách ly cao
để kết hợp dễ dàng các phần tử từ các hệ thống khác nhau. Kết hợp tới 1000 lines của
logic tự động hóa để tăng tốc và cải thiện các hoạt động điều khiển.
Kết nối thông tin đa dạng (Rơle cung cấp các giao diện truyền thông mở rộng từ tiêu
chuẩn SEL ASCII và các giao thức truyền thơng nâng cao MIRRORED BITS® cho tới
kết nối Ethernet với card Ethernet tùy chọn. Với card Ethernet, có thể sử dụng các


9
công cụ truyền thông mới nhất của ngành, bao gồm các giao thức: Telnet, FTP, IEC
61850 và DNP3 (nối tiếp và LAN / WAN)).
Phần mềm ACSELERATOR QuickSet® SEL-5030 hỗ trợ trong việc cấu hình, thiết
lập, kiểm sốt và thu thập dữ liệu từ rơle (tại chỗ và từ xa). Phần mềm này đƣợc bao
gồm khi mua card Ethernet tùy chọn với sự hỗ trợ của giao thức IEC 61850.
ACSELERATOR Architect cho phép bạn xem và cấu hình theo giao thức IEC 61850
thơng qua giao diện GUI.
2.1.1. Chức năng chính: Bảo vệ so lệch dọc đường dây SEL-411L
2.1.1.1. Chức năng 87L

Hình 2.1: Vùng làm việc và vùng hãm của chức năng so lệch ĐZ
Bảo vệ chính so lệch dọc ĐZ, tác động nhanh và an toàn (sử dụng chức năng so

lệch ĐZ để bảo vệ hai, ba hoặc bốn thiết bị đầu cuối, hình 2.1). SEL-411L áp dụng
thuật tốn Alpha Plane tổng quát sử dụng cho các ứng dụng nhƣ nhiều dịng trong
vùng so lệch, ứng dụng hãm sóng hài hoặc cho máy biến áp (MBA) dạng ―in-line‖ và
bù dòng nạp của ĐZ. Với thuật tốn AP thì các phần tử so lệch mỗi pha riêng biệt
(87LP), so lệch thứ tự nghịch (87LQ) và so lệch thứ tự 0 (87LG) dùng bộ so sánh AP.
Kết hợp với giám sát quá dòng, giám sát sự cố ngoài vùng, chúng cung cấp chức năng
87L an toàn và nhạy. Nguyên lý AP tổng quát tƣơng tự nhƣ SEL-311L có hai đầu
cuối. Tuy nhiên, SEL-311L & SEL-411L là hai nền tảng phần cứng và phần mềm hồn
tồn độc lập. Chúng khơng tƣơng thích để dùng chung trong một sơ đồ 87L.
SEL411L chứa năm thành phần so lệch dọc đƣờng dây gồm: Một cho từng pha
(87LP: pha A, B và C), một cho thứ tự nghịch (87LQ) và một cho thứ tự không
(87LG), sử dụng các bộ so sánh AP. Các thành phần pha cung cấp bảo vệ tốc độ cao
cho sự cố có dịng lớn. Thành phần thứ tự nghịch và thứ tự không cung cấp bảo vệ
nhạy cho sự cố dịng khơng đối xứng. Kết hợp với giám sát quá dòng, giám sát sự cố
ngồi vùng, bù dịng điện nạp tùy chọn, và logic phát hiện sự cố. Chức năng 87L hoạt
động an toàn và đảm bảo độ nhạy cao nhất.
Bù dòng điện nạp đƣờng dây tăng cƣờng độ nhạy của các phần tử 87L trong
các ứng dụng của rơle để bảo vệ các đƣờng dây cao áp dài hoặc cáp điện. Dòng điện
nạp đƣợc tính tốn bằng cách sử dụng các điện áp ở cuối đƣờng dây đo đƣợc. Giá trị
này sau đó đƣợc trừ đi từ dòng điện pha đƣợc đo. Phƣơng pháp bù này cho kết quả bù
chính xác cho cả điều kiện hệ thống cân bằng và không cân bằng.
87L trong rơle cung cấp những chức năng sau đây:


10
➤Tính tốn các sóng hài trong dịng so lệch cho các ứng dụng MBA dạng ―inline‖ mà không cần phải gửi các sóng hài của các dịng điện đầu cuối qua kênh 87L.
➤Giám sát sự cố bên ngoài dựa vào trình tự gia tăng dịng so lệch và dịng hãm.
2.1.1.2. Đặc tính Alpha Plane tổng quát (mở rộng)-AP
Giá trị Alpha là một tỷ số phức giữa dòng dòng từ xa (I R) và tại chỗ (IL). Nó
đƣợc đại diện bằng độ lớn và góc pha. Nguyên lý bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây AP có

thể đƣợc áp dụng một cách tự nhiên cho các vùng đƣợc bao bọc bởi hai dòng điện,
chẳng hạn nhƣ đối với hai đƣờng dây đầu cuối đƣợc kết nối trong sơ đồ có một máy
cắt ở mỗi đầu (xem hình 2.2). Trong trƣờng hợp này, chúng ta đo lƣờng và so sánh tỉ
số phức của hai dòng điện (k = I R/IL) với đặc tính làm việc. Qui định dịng chạy vào
0

0

ĐZ đƣợc bảo vệ có góc 0 , dịng chạy ra khỏi ĐZ đƣợc bảo vệ có góc 180 . Khi vận
hành bình thƣờng hoặc sự cố ngồi vùng đƣợc bảo vệ thì tỉ số dòng điện ở hai đầu là
0

0

1 ∠ 180 . SEL-411L có đặc tính bao xung quanh điểm 1 ∠ 180 , vùng đó gọi là vùng
hãm. Rơle sẽ khơng tác động khi tỷ số dịng điện nằm trong vùng hãm.
+ Làm tƣơng tự nhƣ thế cho các pha khác (B và C).

Hình 2.2: Đặc tính làm việc và hãm của chức năng 87L trong SEL-411L
Nguyên tắc hoạt động của AP đã đƣợc chứng minh an tồn, nhanh chóng và
nhạy vì sự kết hợp của các yếu tố bao gồm: khả năng chống lại tốt với mức độ bão hịa
của CT khi ngắn mạch ngồi, độ nhạy tốt, tốc độ của các phần tử so lệch (87LQ,
87LG), và độ nhạy tốt của các phần tử (87LQ và 87LG).
Thuật ngữ ―AP mở rộng‖ đề cập đến một thuật toán với các đặc điểm sau:
➤ Nó đo lƣờng bất kỳ số lƣợng dịng điện nào có liên kết với vùng so lệch.
➤ Nó cho phép thao tác tùy ý các tín hiệu trung gian so lệch và hãm.


11
➤ Nó tạo ra hai dịng điện tƣơng đƣơng (dịng tại chỗ và dòng từ xa) để cho ra

một tỷ số phức trên AP, với tỷ số này kiểm tra so với đặc tính làm việc của AP. Rơle sử
dụng thuật tốn AP mở rộng vì những lý do sau:
+ Khả năng làm việc với các ĐZ có nhiều đầu với mỗi thiết bị đầu cuối có nhiều
dịng điện liên kết với vùng 87L.
+ Có khả năng thực hiện bù dịng điện nạp khơng phải ƣớc tính chính xác số
lƣợng dòng điện nạp từ mỗi thiết bị đầu cuối liên kết với vùng so lệch. AP truyền
thống hoạt động dựa trên các dòng điện của vùng và sẽ yêu cầu mỗi dòng điện của
vùng phải đƣợc bù riêng.
+ Khả năng cung cấp bảo vệ MBA dạng ―in-line‖, đặc biệt là với lợi thế của
việc hãm sóng hài khi tình trạng dịng từ hóa tăng vọt. AP truyền thống khơng phát
hiện tín hiệu hãm sóng hài này và khơng thể có các ứng dụng nhƣ vậy.
+ Có khả năng hãm tốt các phần tử so lệch (87LQ và 87LG) hơn khi sự cố ngồi
vùng bảo vệ (ví dụ nhƣ các sự cố ba pha đối xứng).
2.1.1.3. Giám sát sự cố ngoài vùng bảo vệ
Chức năng 87L của rơle kết hợp một thuật tốn phát hiện sự cố ngồi vùng bảo vệ.
Thuật tốn này phân tích một số tính năng nhất định của các dòng điện vùng 87L để
khai báo sự kiện bên ngoài nhƣ: sự cố, khởi động tải dƣới tỷ số X/R đặc biệt cao, hoặc
dịng từ hóa tăng vọt của MBA có thể gây nguy hiểm cho sự an tồn của 87L khi độ
bão hịa của CT có thể xuất hiện.
Việc xác định thuật toán xảy ra trƣớc và ở bất kể độ bão hòa nào của biến dòng (CT),
có tính an tồn thích hợp cho sơ đồ 87L, đặc biệt là đối với các phần tử 87LQ và
87LG. Thuật tốn phát hiện sự cố bên ngồi gồm hai trƣờng hợp:
➤Trƣờng

hợp ―bão hòa AC‖ bảo vệ chống lại sự bão hịa có khả năng nhanh và
nghiêm trọng do biên độ của dòng điện rất lớn trong các sự cố bên ngồi gần sát vùng;
➤Trƣờng hợp ―bão hịa DC‖ bảo vệ chống lại sự bão hịa chậm và ít nghiêm trọng hơn,
nhƣ trong các trƣờng hợp: dịng từ hóa MBA tăng đột biến hoặc các sự cố

với tỉ số X/R đặc biệt cao.
Hình 2.3 cho thấy một sơ đồ logic đơn giản về thành phần ―bão hịa AC‖ của thuật
tốn. Nguyên lý hoạt động dựa trên cơ sở rằng: sau khi sự cố khởi động, dịng so lệch
khơng xuất hiện ngay khi có sự cố ngồi vùng bảo vệ, nhƣng tín hiệu hãm lập tức tăng
ngay. Logic sự cố ngồi vùng này khác với logic sự cố trong vùng (trong đó, cả dịng
so lệch và dịng hãm đều xuất hiện đồng thời). Thuật toán theo dõi sự khác biệt này
đáp ứng với những thay đổi về dòng so lệch và dịng hãm. Nếu thuật tốn phát hiện sự
gia tăng đầy đủ về tín hiệu hãm mà khơng có sự gia tăng tƣơng ứng của tín hiệu so
lệch, nó sẽ thơng báo có một sự cố bên ngồi. Khi cả hai tín hiệu phát triển đồng thời,
logic EFDAC sẽ khơng khẳng định.


12

Hình 2.3: Sơ đồ logic giám sát sự cố ngồi vùng (trường hợp “bão hịa AC”)
Nói chung, rơle sẽ phát hiện ra sự cố ngoài vùng (trong giới hạn độ nhạy của
thuật toán phát hiện sự cố) đối với tất cả các sự cố ngoài vùng gần sát với thiết bị ở các
đầu đƣờng dây liên quan. Tùy thuộc vào dịng điện chạy về điểm sự cố ngồi vùng,
rơle có thể phát hiện hoặc không phát hiện ra các sự cố ngoài vùng gần sát với thiết bị
ở các đầu đƣờng dây từ xa. Để giải quyết vấn đề này, các rơle chuyển đổi các bit phát
hiện sự cố ngoài vùng để thông báo cho tất cả các rơle đặt ở các đầu ĐZ nếu có bất kỳ
rơle nào phát hiện ra một sự cố ngoài vùng.
SEL-411L kết hợp output từ cả hai logic để điều khiển một Relay Word bit (bit)
phát hiện lỗi bên ngoài (EFD). Rơle sử dụng kết hợp ―OR‖ của trƣờng hợp bão hòa
AC và DC không chỉ để điều khiển bộ giám sát sự cố bên ngồi tại chỗ, mà cịn để
chuyển tiếp thơng tin về sự cố bên ngoài đến tất cả các thiết bị đầu cuối từ xa.
Bit EFD mà chúng ta thấy là output của Hình 2.4 là 1 sự kết hợp ―OR‖ của bộ
phận giám sát sự cố ngoài vùng tại chỗ và từ xa. Bằng cách này, tất cả các thiết bị đầu
cuối đều nhận đƣợc một cảnh báo về sự cố ngoài vùng ngay cả khi một trong các thiết
bị đầu cuối có dịng điện nhỏ nhất đóng góp cho sự cố. Khi xác nhận bit EFD thì tất cả

các phần tử 87L chuyển sang chế độ an toàn cao.

Hình 2.4: Bộ phận giám sát sự cố ngồi vùng kết hợp (AC &
DC) 2.1.1.4. MBA dạng mắc nối tiếp
Chức năng 87L thực hiện việc bù nhóm vector MBA dạng mắc nối tiếp. Chức năng
này cũng cung cấp logic khóa trong điều kiện đóng xung kích MBA và cung cấp cả
hai: hãm sóng hài và chặn dịng từ hóa trong MBA. Việc bù dòng điện xảy ra ở rơle tại
chỗ trƣớc khi đến rơle từ xa. Khi rơle tại chỗ nhận dữ liệu từ các thiết bị ở đầu ĐZ đối
diện, nó có thể lấy đƣợc các dữ liệu này thơng qua việc sử dụng cùng tín hiệu đang xử
lý và thuật tốn nhƣ Hình 2.5.


13

Hình 2.5: Bù MBA dạng In-Line ở rơle tại
chỗ 2.1.1.5. Chức năng cắt một pha từ 87L
SEL-411L cho phép cắt một pha từ 87L. Điều này bao gồm các sự cố điện trở cao từ
các phần tử 87LQ và 87LG nhạy. Các phần tử này khơng có pha sự cố cố định. Do đó,
chức năng 87L kết hợp logic lựa chọn pha bị sự cố của chính nó và sử dụng các thành
phần đối xứng trong các dòng so lệch pha để cung cấp kiểu sự cố rất nhạy, chính xác
và nhanh để nhận biết. Dịng so lệch có sẵn cho SEL-411L là dòng sự cố tại điểm sự
cố. Mối quan hệ về góc pha giữa các thành phần đối xứng của dòng sự cố này cho
phép lựa chọn pha rất chính xác, ngay cả dƣới sự hiện diện của dòng điện nạp, sai số
CT hoặc một số lỗi về đồng bộ hóa dữ liệu. Rơle cũng sử dụng logic lựa chọn pha bị
sự cố này từ 87LP các phần tử pha bởi vì các phần tử này kém nhạy hơn và có thể thay
đổi độ tin cậy giữa ba pha theo điện trở sự cố và các điều kiện khác. Khi thực hiện cắt
1 pha trong chế độ ―slave‖ từ logic 87DTT, SEL-411L sử dụng logic nhận dạng một
đầu đã đƣợc chứng minh dựa trên các mối quan hệ về góc trong dịng điện tại chỗ.
2.1.2. Các chức năng bảo vệ khác
2.1.2.1. Chức năng bảo vệ khoảng cách (21)

SEL-411L có năm vùng khoảng cách độc lập: vùng 1 và 2 đƣợc chọn cố định theo
hƣớng thuận. Vùng 3, 4 và 5 có thể chọn hƣớng thuận hoặc nghịch nhƣng khi trong cùng
1 vùng pha-pha hay pha-đất, nếu ta đã chọn theo một hƣớng nào đó thì chức năng cịn lại
cũng chọn theo hƣớng đó. Tất cả các vùng đƣợc cài đặt độc lập. Chức năng này dùng cực
tính điện áp thứ tự thuận và để tạo ra một đặc tính đƣờng trịn mở rộng. Các phần tử
khoảng cách pha hoạt động trên các sự cố pha-pha, pha-đất và 3 pha.
Bảo vệ khoảng cách đặc tính Mho: SEL-411L sử dụng đặc tính Mho cho pha-pha và
pha-đất. Hai vùng đƣợc cố định theo hƣớng thuận và ba vùng cịn lại có thể đƣợc đặt
hƣớng thuận hoặc nghịch.
Tất cả các phần tử Mho sử dụng cực tính thứ tự thuận mở rộng đặc tính hoạt động tỷ
lệ với trở kháng nguồn. Điều này tạo sự tin cậy, an toàn cho các sự cố sát vùng.