Đang tải... (xem toàn văn)
NỘI DUNG I. CẤU TRÚC RƠLE SỐ VÀ ƯU ĐIỂM CỦA RƠLE SỐ 1. Cấu trúc cơ bản của rơle số 2. Ưu điểm của RƠLE số II. CHUYỂN ĐỒI TƯƠNG TỰ-SỐ CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẦU VÀO VÀ LỌC TÍN HIỆU SỐ 1. Vài khái niệm cơ bản 2. Lọc và chuyển đổi (A/D) tín hiệu vào. III. BIỂU DIỄN CÁC ĐẦU VÀO BẰNG CÁC THÀNH PHẦN TRỰC GIAO IV. PHÉP ĐO CÔNG SUẤT 1. Theo tương quan dòng và áp 2. Theo các thành phần dòng và áp trực giao V. PHÉP ĐO TỔNG TRỞ 1. Sử dụng phép đo P và Q 2. Sử dụng các thành phần trực giao của dòng và áp 3. Phép đo Z dựa trên mô hình đường dây tuyến tính 4. Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo Z
SỬ DỤNG RƠLE SỐ TRONG BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN NỘI DUNG I CẤU TRÚC RƠLE SỐ VÀ ƯU ĐIỂM CỦA RƠLE SỐ Cấu trúc rơle số 2 Ưu điểm RƠLE số II CHUYỂN ĐỒI TƯƠNG TỰ-SỐ CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẦU VÀO VÀ LỌC TÍN HIỆU SỐ Vài khái niệm Lọc chuyển đổi (A/D) tín hiệu vào IV PHÉP ĐO CÔNG SUẤT 13 Theo tương quan dòng áp 13 Theo thành phần dòng áp trực giao 14 V PHÉP ĐO TỔNG TRỞ 14 Sử dụng phép đo P Q 15 Sử dụng thành phần trực giao dòng áp 15 Phép đo Z dựa mơ hình đường dây tuyến tính 16 Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo Z 16 eBook for You III BIỂU DIỄN CÁC ĐẦU VÀO BẰNG CÁC THÀNH PHẦN TRỰC GIAO 10 I CẤU TRÚC RƠLE SỐ VÀ ƯU ĐIỂM CỦA RƠLE SỐ Cấu trúc rơle số * Đo lường biến đổi trị số tín hiệu vào - Mạch dòng điện I: dòng thứ cấp IT = 0,1; 1; A eBook for You - Rơle số tiêu thụ lượng (vào khoảng 0,1VA/chức năng) - Khi dịng IT nhỏ hiệu sử dụng rơle tốt Z T = Zd + ∑ Z TB (Tổn thao) (Thiết bị) Zd=0,1om; *IT = 5A; Stổn hao = I T 2Zd = 52.2 0,1= 5VA SdđBI = 20VA; = (20-5)/20*100=7 *IT = 1A; Stổn hao = I T 2Zd =1.2.0,1=0,2VA SdđBI = 20VA; = (20-0,2)/20*100 ≈ * Nếu IT = 0,1A Stổn hao ≈ Sử dụng BI công suất bé sử dụng BI kiểu (quang điện, faraday) Tương tự BU: SddBU vào cỡ vài trăm VA UT = 100-110V BU có cơng suất bé -> sử dụng BU kiểu tụ phân cấp (110kV trở lên) * Rơle hợp bộ: - Nhiều mạch I vào tuỳ theo loại RƠLE sử dụng(RƠLE bảo vệ SLTG vào khoảng 10, thường mạch BVSL hay BVQD pha, thứ tự :2-5,6) Đấu 3U0 (Nối cuộn tam giác hở) - Mạch vào đấu vào dòng, áp pha lọc I2,I0,U2,U0 thực RƠLE (đấu nối đơn giản RƠLE cơ) (1) Làm chức giảm trị số dòng I áp U thích ứng với phần tử rơle (I giảm mA, U giảm chuc V) (2) Chuẩn bị tín hiệu vào : a) Khâu lọc tương tự, lọc nhiễu, hài bậc cao tín hiệu vào b) Khuếch đại: làm tăng biên độ tín hiệu hữu ích c) Chuyển đổi tương tự số: biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số-> xử lý (3) Khối trung tâm RƠLES: a) Giao diện nối tiếp: Kết nối với máy tính; hệ thống điều khiển, RƠLE tbị tự động khác b) Khối xử lý: gồm vi sử lý 16bít 32bít làm nhiệm vụ sử lý tín hiệu số (lọc số, tính tốn đại lượng vào) thực quan hệ logic (theo đặc tính rơle), đưa quy định(cảnh báo, báo động cắt MC, khoá BV, liên động, ) ->Khâu quan trọng RƠLE ->phân biệt chủng loại tính RƠLE eBook for You - Mạch U: Đấu pha (ABC0) RƠLE hợp đa chức năng: dùng nhiều P khác + P thực chức ĐK hoạt động chung RƠLE + P thực chức BV + P thực chức BV dự phòng (4) Khối Vào-Ra: - Liên hệ với mạch điều khiển (tín hiệu sơ) - Mạch cảnh báo(nhiều tiếp điểm) Ưu điểm RƠLE số * Nguyên lý sử lý tín hiệu: Xử lý tín hiệu số có nhiều ưu việt - Tốc độ sử lý nhanh -> đảm bảo tính tác động nhanh Hiện thời gian tác động RƠLE vào khoảng ½ chu kỳ (khoảng 10ms) Tương lai ¼ chu kỳ - Đặc tính BV đa dạng, đáp ứng yếu cầu khác mục đích BV -> chất lượng BV tốt Ví dụ: eBook for You - Độ xác cao: Sai số chủ yếu khâu đo (chỉnh) giá trị đầu vào.Sai số bé -> hệ số an tồn, dự phịng thấp -> độ nhạy bảo vệ cao eBook for You - Điều chỉnh xác, phạm vi điều chỉnh rộng - Đa chức (kết hợp nhiều chức RƠLE) * Chức BV đường dây: BV + nhiều loại BV dự phòng * Chức đo lường: I, U, P, Q, cos , f, * Chức tự động hố: tự đóng lại, hồ đồng bộ, tự cắt tải, sa thải phụ tải theo tần số, * Lưu trữ số liệu (vận hành bình thường, cố)Fault Recorder-FR FR +phầm mềm phân tích cố->đánh giá phân tích cố * Định vị cố (Fault locator _FL) -> làm dễ dàng trình tìm kiếm xử lý cố (sai sơ 2-3%) * Chức tự kiểm tra báo lỗi (cả phần cứng phần mềm) -> vượt trội so với hệ trước - Cấu trúc theo modul: dễ kiểm tra, thử nghiệm, thay sửa chữa Các RƠLE # biệt modul ( P, C) - Kết nối đơn giản (kết nối quang) - Kích thước chuẩn hố, lắp ráp thay thuận lợi - RƠLE hợp -> chức bảo vệ ->chức điều khiển ->Hệ thống BV điều khiển máy tính II CHUYỂN ĐỒI TƯƠNG TỰ-SỐ CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẦU VÀO VÀ LỌC TÍN HIỆU SỐ Vài khái niệm eBook for You Tín hiệu V(t) chứa: - Tần số bản: biên đô V1, tần số ω1 - Hài bặc cao (k): biên độ Vk, tần số kω1 - Thành phần DC: trị số ban đầu V0, số Ta V(t) = V1 cos(ω1 t − α1 ) + V0 e − t / Ta p +∑ V k cos(kω1t − α k ) k =2 Ví dụ dịng ngắn mạch eBook for You Lọc chuyển đổi (A/D) tín hiệu vào NHẬN XÉT: Chu kỳ lấy mẫu Ti ngắn số mẫu fản ánh tín hiệu tương tự ban đầu -> độ xác phép biến đổi A/D cao Mâu thuẩn: Chu kỳ lấy mẫu nhỏ: xác cao -> thời gian xử lý tăng -> ảnh hưởng tới yêu cầu tác động nhanh RƠLE Đẩm bảo yêu cầu xác, tần số lấy mẫu fi >= 4fp Kiểm tra: sử dụng quy tắc quen thuộc Định luật KTĐ: Kirhoff I + Các thành phần đối xứng Utgiác hở = 3U0 = Ua+Ub+Uc + Quan hệ logic A = B -> phủ định (NO) - Kiểm tra lỗi tín hiệu số: Sử dụng bít chẵn lẻ Xư lý tín hiệu: Lọc tính hiệu số - Cho qua dải tần số - Chắn dải tần số - Cho qua tần số cao eBook for You - Cho qua tần số thấp eBook for You Đáp ứng lọc - Bộ lọc với đáp ứng xung vô hạn (hồi quy) p r k =0 k =1 y (n) = ∑ ak x(n − k ) − ∑ bk y (n − k ) y(n)-tín hiệu đầu thứ n x(n)-tín hiều đầu vào thứ n ak,bk- hệ số -Bộ lọc với đáp ứng xung hữu hạn (bất hồi quy) p y ( n ) = ∑ ak x ( n − k ) k =0 -> Cửa sổ (khung) số liệu: Xác định hệ số ak Tw= (p+1)Ti eBook for You Các loại cửa sổ số liệu thường dùng: III BIỂU DIỄN CÁC ĐẦU VÀO BẰNG CÁC THÀNH PHẦN TRỰC GIAO * Phương pháp thành phần trực giao Biên độ vào x(t) =X1cos (ω1t - ) X1- biên độ tín hiệu 10 ω1-tần số góc -góc lệch pha ban đầu Thành phần trực giao: x a = X1 cos(ω1t − α) thành phần thực xr = X cos(1t − − ) thành phần ảo eBook for You xa, xr lệch pha II/2 (thẳng góc -> trực giao) Vídụ: Sử dụng pp thành phần trực giao để lọc đối xứng Bộ lọc TPĐX kiểu tương tự Nhược điểm: - tốn - đặc tính khơng lý tưởng (chứa thành phần # đầu ra) - quán tính (điện) lớn 11 eBook for You -> thiết bị số lọc TPĐX pp trực giao 12 IV PHÉP ĐO CƠNG SUẤT Theo tương quan dịng áp i(t) RƠLE U(t) i(t) = eBook for You i(t)=I1cos(ω1t - α1 +ϕ) U(t) = U1cos(ω1t - α1) i(t).U(t)= ½.U1.I1 [cosϕ + cos(2ω1t-2α1+ϕ)] Lấy phân tích ta được: t P= U1.I1 cos = ∫ U( τ).i( τ).dτ T1 t −T1 / Công suất phản kháng: Q= U1.I1.sin = t t 2 ∫ U( τ).i(τ − τ1 ).dτ = ∫ U(τ − τ1 ).i(τ).dτ T1 t −T1 / T1 t −T1 / Trong đ ó = T1 / Dạng số (phân tích theo Euler rời rạc) P= m / 2−1 ∑U (n − k ).i(n − k ) m k =0 Q=− m / 2−1 m / 2−1 U (n − k ).i(n − k − m / 4) = − ∑U (n − k − m / 4).i(n − k ) ∑ m k =0 m k =0 13 Theo thành phần dòng áp trực giao U(t) : Ua(t)=U1 cos(ω1t - α1) Ur(t)=U1sin(ω1t - α1) i(t) : ia(t)=I1cos(ω1t - α1 +ϕ) ir(t)=I1sin(ω1t - α1 +ϕ) P = 0,5U1.I1.cosϕ=0,5[ua(t).ia(t)+ur(t).ir(t) ] Q = -0,5U1.I1.sinϕ=0,5[ur(t).ia(t)- ua(t).ir(t) ] Dạng số: U(n) [i(n) + i(n −1) ][U(n)− U(n− 1) + 0,5 [i(n)− i(n− 1) ][ − ] 4.cos2 ( Q = 0,5 ω1.Ti ) ω T 4.sin2 ( i ) i(n) U(n) [i(n) + i(n −1) ][U(n)− U(n− 1)− 0,5 [ − i(n− 1) ][ − ] 2.sin(ω1.Ti ) U(n 1) − 2.sin2 ( U(n 1) − ω1.Ti ) ] ] eBook for You P = 0,5 Dạng đơn giản: P=0,5[i(n).U(n)+i(n-m/4)U(n-m/4)] Q=0,5[i(n).U(n-m/4)- i(n-m/4)U(n)] V PHÉP ĐO TỔNG TRỞ Sử dụng BV khoảng cách Z< 14 Chọn ngưỡng khởi động: ZN < Zkd < Zbình thường Z< : ko tác động eBook for You Z RN= (U1 i2’- U2 i1’)/ (i1 i2’- i2 i1’) t2: U2=RN.i2+ LN.i2’ eBook for You Xác định quan hệ U,I cho thời điểm khác ->LN=(U2 i1- U1 i2)/ (i1 i2’- i2 i1’) Thường chọn khoảng cách (t1-t2)=Δt=Ti t2: i = → i(n) + i(n − 1) ω1.Ti ; 2.cos U2 = U (n) + U (n − 1) ; 1.Ti cos i'2 = i(n) + i(n − 1) T sin i Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo Z *Sai số máy biến đổi đo lường BI,BU -Máy biến dịng điện BI nI=IS/IT Khi NM: bình thường nI=const IS tăng -> bão hoà nI#const -Máy biến điện áp BU nu=US/UT bình thường nu=const Khi cố uI#const BI,BU làm việc với sai số lớn nI#const, uI#const ZR=UR/IR=(U/nU)/(I/nI)=(U/I)/(nU/nI)=Z/nZ nU/nI=nZ tỷ số biến tổng trở 16 Khi nu#const, nI#const nZ#const khơng phản ánh trung thành Z (tổng trở phía thứ cấp) ->Khống chế cách kiểm tra sai số BI,BU *Ảnh hưởng điện trở độ chỗ cố RF -Điện trở độ RF bao gồm: +Điện trở hồ quang Rhq chỗ NM (Rhq tỷ lệ nghịch với IN xác định thực nghiệm, có tính trở) +Điện trở đất Rd (NM chạm đất, có tính tác dụng,được quy định tuỳ theo Udm RF=Rd+Rhq RF làm tăng tổng trở mạch vòng ngắn mạch; không gây chọn lọc eBook for You ZN’=ZN+RF=(RN+RF)+jXN Thường RF làm thay đổi vùng tác động rơle khoảng cách(từ vùng sang vùng 2->làm tăng thời gian làm việc Z< từ t =0 đến t = ∆t =0,3s) I II Tính ảnh hưởng RF: phương pháp xếp chồng 17 a.Mạch đẳng trị b.Chế độ bình thường eBook for You c.Chế độ cố 18 eBook for You -Ảnh hưởng của dao động công suất * * = ( E , E ) góc truyền tải Bình thường 1 = 2 = db -> =const ->P( )=const ->U,I=const Dao động công suất(không đồng bộ) 1 # # db -> =var ->P( )=var ->U,I=var 19 -> =180 đường dây UT=0 T-tâm dao động (tâm điện) Với dòng điện I: I= E1 − E2 ∆E = Z Z1 + Z + Z L ∑ Giả thiết |E1|=|E2|=E -> ∆E = 2E sin I= 2E sin Z∑ 2E > I (3) đường dây N Z∑ eBook for You Khi =1800 -> I max = Z=U/I biến thiên theo chu kỳ +0, +II/2, +3II/2, 2II =180 ->Z=U/I giảm mạnh -> Z< phản ứng có ngắn mạch-> cắt khơng chọn lọc đường dây -> phải khố Z< khơng cho làm việc có dao động điện NM (dz/dt)NM = ∞ cho phép Z< tác động Dao động (dz/dt)DĐ =0 khoá Z< ko cho tác động 20 NM t1=t2: ∆t =t1-t2=0 Dao động t’2 > t’1 : ∆t =t’2 – t’1 >0 khoá Z< eBook for You Có thể sử dụng dR/dt thay cho dZ/dt để khố Z< 21 ...I CẤU TRÚC RƠLE SỐ VÀ ƯU ĐIỂM CỦA RƠLE SỐ Cấu trúc rơle số * Đo lường biến đổi trị số tín hiệu vào - Mạch dòng điện I: dòng thứ cấp IT = 0,1; 1; A eBook for You - Rơle số tiêu thụ lượng... ≈ Sử dụng BI công suất bé ? ?sử dụng BI kiểu (quang điện, faraday) Tương tự BU: SddBU vào cỡ vài trăm VA UT = 100-110V BU có cơng suất bé -> sử dụng BU kiểu tụ phân cấp (110kV trở lên) * Rơle. .. - Kiểm tra lỗi tín hiệu số: Sử dụng bít chẵn lẻ Xư lý tín hiệu: Lọc tính hiệu số - Cho qua dải tần số - Chắn dải tần số - Cho qua tần số cao eBook for You - Cho qua tần số thấp eBook for You Đáp