ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN XUÂN ĐẠT

PHÂN TÍCH CẤU HÌNH, THÍ NGHIỆM RƠLE BẢO VỆ
SO LỆCH THANH CÁI P746 SỬ DỤNG GIAO THỨC
IEC 61850 TẠI TRẠM BIẾN ÁP 220KV NGŨ HÀNH SƠN

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số : 60520202

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ
KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

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

Phản biện 1:
PGS.TS Đinh Thành Việt
Phản biện 2:
TS Vũ Phan Huấn

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách khoa vào
ngày 13 tháng 5 năm 2017

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
 Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học
Bách khoa
 Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Hệ thống điện là một mạng lưới phức tạp gồm rất nhiều phần tử
cùng vận hành. Vì vậy để đảm bảo cho lưới điện vận hành an toàn,
ổn định thì không thể thiếu các thiết bị bảo vệ. 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.
Trong các trạm biến áp, hệ thống thanh cái là một trong những
phần tử quan trọng, là nơi nhận và phân phối điện năng từ nguồn
cung cấp đến các hộ tiêu thụ. Sự cố trên thanh cái rất ít xảy ra nhưng
vì thanh cái là đầu mối liên hệ của nhiều phần tử trong hệ thống nên
khi xảy ra ngắn mạch trên thanh cái nếu không được loại trừ một
cách nhanh chóng và tin cậy thì có thể gây ra những hậu quả nghiêm
trọng và có thể làm tan rã hệ thống.
Hệ thống bảo vệ so lệch thanh cái nhằm loại trừ các sự cố xảy ra
trên thanh cái chính vì vậy đòi hỏi rất cao về tính chọn lọc, khả năng
tác động nhanh, độ nhạy và độ tin cậy. Hiện nay, trên thế giới có rất
nhiều hãng sản xuất rơle hàng đầu như Sel, Siemen, ABB, Schneider
(trước đây là Areva), Toshiba … Tại các trạm biến áp thuộc khu vực
miền Trung-Tây Nguyên, rơle bảo vệ so lệch thanh cái Schneider
chủ yếu dùng rơle P740 gồm khối trung tâm chính P741 và khối mức
ngăn P742 (P743), hệ thống bảo vệ này đòi hỏi phải có nhiều rơle

tương ứng cho từng ngăn lộ làm cho việc thiết kế, thi công, cấu hình
trở nên phức tạp. Hiện nay hãng Schneider mới đưa vào sử dụng rơle
bảo vệ so lệch thanh cái P746 kết hợp mở rộng input, output dùng
rơle P849 theo giao thức truyền thông IEC 61850. Điều này làm thay
đổi thiết kế hệ thống bảo vệ từ cáp nhị thứ bằng các tin nhắn truyền
thông của các tín hiệu nhị phân giữa các thiết bị bảo vệ. Với việc cải
tiến rơle bảo vệ so lệch thanh cái cùng giao thức truyền thông IEC
61850 đòi hỏi nhân viên thí nghiệm cần có nghiên cứu cài đặt, cấu


2
hình và phương pháp thí nghiệm rơle đồng thời nhân viên vận hành
cần hiểu biết thông số cài đặt, thông tin bản ghi sự cố để vận hành tin
cậy, an toàn.
2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Rơle bảo vệ so lệch thanh cái Schneider P746 kết hợp mở rộng
input, output dùng rơle P849 sử dụng giao thức truyền thông IEC
61850. Áp dụng cho hệ thống bảo vệ so lệch thanh cái 110kV tại
trạm biến áp 220kV Ngũ Hành Sơn.
2.2. Phạm vi nghiên cứu
- Hệ thống bảo vệ so lệch trong trạm biến áp.
- Nghiên cứu cài đặt, cấu hình rơle Schneider P746, P849 kết
nối theo giao thức truyền thông IEC 61850.
- Xây dựng phương pháp thí nghiệm rơle bảo vệ Schneider
P746, P849. Lập file excel tính toán vùng tác động phục vụ công tác
thí nghiệm.
- Phần mềm mô phỏng các chế độ vận hành và sự cố của hệ
thống bảo vệ so lệch thanh cái.
3. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

- Mục tiêu:
Nghiên cứu cài đặt, cấu hình và thí nghiệm rơle bảo vệ so lệch
thanh cái Schneider P746, P849 dùng giao thức IEC 61850, ứng dụng
đưa vào vận hành tại trạm biến áp 220kV Ngũ Hành Sơn, giúp kiểm
định chất lượng hệ thống bảo vệ nhanh chóng, chính xác, an toàn.
- Nhiệm vụ chính:
+ Phân tích hệ thống bảo vệ so lệch thanh cái trong trạm biến
áp.
+ Phân tích cài đặt, cấu hình rơle Schneider P746, P849. Kết nối
theo giao thức truyền thông IEC 61850.
+ Xây dựng phương pháp thí nghiệm hệ thống bảo vệ so lệch


3
thanh cái dùng rơle Schneider P746. Lập file excel tính toán vùng tác
động của bảo vệ.
+ Nghiên cứu mô phỏng các chế độ vận hành và sự cố của hệ
thống bảo vệ so lệch thanh cái bằng phần mềm Matlab Simulink.
+ Cài đặt, cấu hình, thí nghiệm áp dụng cho trạm biến áp 220kV
Ngũ Hành Sơn và đưa ra các ý kiến áp dụng cho các trạm khác.
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài thuộc dạng nghiên cứu ứng dụng, mặc dù trạm biến áp
với hệ thống bảo so lệch thanh cái đưa vào vận hành trong hệ thống
điện từ nhiều năm qua nhưng ở khu vực miền Trung-Tây Nguyên thì
rơle Schneider P746, P849 kết nối theo giao thức truyền thông IEC
61850 chưa được sử dụng.
Với ý nghĩa thực tiễn, đề tài đã giúp nhân viên thí nghiệm nắm
rõ về rơle bảo vệ P746, P849 qua đó thuận lợi khi kiểm định chất
lượng hệ thống bảo vệ trong môi trường công tác nghiêm ngặt về
thời gian và tiến độ theo yêu cầu cung cấp điện liên tục, đồng thời

giúp người vận hành hệ thống có thể vận hành một cách an toàn, tin
cậy.
5. ĐẶT TÊN ĐỀ TÀI
“Phân tích cấu hình, thí nghiệm rơle bảo vệ so lệch thanh cái
P746 sử dụng giao thức IEC 61850 tại trạm biến áp 220kV Ngũ
Hành Sơn ”
6. BỐ CỤC LUẬN VĂN
Mở đầu
Chương 1: Bảo vệ so lệch trong trạm biến áp.
Chương 2: Rơle Schneider P746, P849 bảo vệ thanh cái.
Chương 3: Cấu hình và thí nghiệm hệ thống bảo vệ so lệch thanh cái
TBA 220kV Ngũ Hành Sơn.
Chương 4: Mô phỏng bảo vệ so lệch thanh cái.
Kết luận và kiến nghị


4
CHƢƠNG 1
BẢO VỆ SO LỆCH TRONG TRẠM BIẾN ÁP
1.1. CHỨC NĂNG BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƢỜNG DÂY
Bảo vệ so lệch dọc đường dây dựa trên nguyên tắc so sánh
dòng. Với bảo vệ so lệch dọc đường dây, để thay thế việc đấu nối
mạch dòng điện nhị thứ bằng dây dẫn phụ người ta sử dụng các
đường truyền thông tin như cáp quang và các bộ giao diện. Tín hiệu
dòng điện tại một đầu được rơle thu nhận và xử lý số hóa. Mỗi rơle
tại một đầu sẽ đo lường dòng điện tại chỗ và gởi thông tin về độ lớn
và góc pha của dòng điện đến rơle phía đối diện qua các bộ giao diện
dữ liệu bảo vệ và đường thông tin. Để bảo vệ so lệch làm việc đúng,
điều kiện đầu tiên là tổng dòng điện vào thiết bị bảo vệ bằng không
trong điều kiện vận hành bình thường. Tuy nhiên trong thực tế luôn

có xuất hiện dòng không cân bằng do dòng dung đường dây, lỗi biến
dòng điện, sai số dòng điện. Để tránh các ảnh hưởng gây ra tác động
nhầm cho rơle so lệch, các rơle hiện nay đều sử dụng các đặc tính
phân cực.
1.2. CHỨC NĂNG BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP
Bảo vệ so lệch máy biến áp dựa trên nguyên tắc so sánh dòng.
Các nguyên nhân sinh ra dòng không cân bằng trong quá trình vận
hành bình thường như tổ đấu dây MBA, tỷ số biến dòng điện khác
nhau … đều được xử lý bằng các giá trị cài đặt phù hợp đối với rơle
kỹ thuật số. Ngoài ra, rơle kỹ thuật số còn có chức năng hãm sóng
hài để ngăn ngừa sự mất cân bằng dòng điện gây ra tác động nhầm
khi đóng xung kích MBA (thành phần sóng hài bậc 2) hoặc khi hòa
song song hai MBA, hoặc khi quá kích thích MBA (thành phần sóng
hài bậc lẻ). Để tránh tình trạng dòng so lệch tăng cao gây ra do sai số


5
biến dòng điện khi dòng nhất thứ lớn, đặc biệt là khi ngắn mạch
ngoài vùng bảo vệ, các rơle bảo vệ so lệch máy biến áp hiện nay đều
sử dụng đặc tính phân cực.
1.3. CHỨC NĂNG BẢO VỆ SO LỆCH THANH CÁI
1.3.1. Bảo vệ so lệch thanh cái dùng rơle tổng trở thấp
Hệ thống bảo vệ thanh cái dựa trên nguyên lý tập trung tổng các
dòng điện đưa vào rơle so lệch thanh cái. Dòng điện so lệch được xác
định như sau: Idiff(t) = i1 + i2 + … + in. Nguyên lý này đơn giản
nhưng đòi hỏi tất cả các biến dòng phải đồng nhất vì dễ bị ảnh hưởng
bởi sự bão hòa biến dòng khi dòng sự cố ngoài lớn.
Các rơle bảo vệ thanh cái tổng trở thấp với các đầu vào hãm đã
giảm đáng kể tác động của sự bão hòa biến dòng và cho phép sử
dụng các biến dòng có tỉ số khác nhau. Các rơle này hoạt động trên

các đặc tính một hay nhiều độ dốc với dòng so lệch và dòng phân
cực được xác định như sau:
Idiff(t) = | i1+ i2…+ in |
Ibias(t) = |i1| + |i2| +…+ |in|
1.3.2. Bảo vệ so lệch thanh cái dùng rơle tổng trở cao
1.4. KẾT LUẬN
Chương 1 đã trình bày nguyên lý làm việc của một số chức năng
so lệch cơ bản trên rơle kỹ thuật số, qua đó cho ta thấy rơle kỹ thuật
số ngày nay được tích hợp nhiều chức năng bảo vệ với khả năng
chỉnh định thông số cài đặt và lập trình được nên có độ linh hoạt cao,
dễ dàng sử dụng cho các đối tượng bảo vệ khác nhau. Trên cơ sở đó
đi sâu vào phân tích các chức năng của rơle P746 trong chương 2.


6
CHƢƠNG 2
RƠLE SCHNEIDER P746, P849 BẢO VỆ THANH CÁI
2.1. CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH TRONG RƠLE P746
Rơle bảo vệ so lệch thanh cái P746 được thiết kế cho bảo vệ
thanh cái các cấp điện áp từ phân phối đến truyền tải. Rơle bao gồm
nhiều tính năng không bảo vệ để hỗ trợ chẩn đoán và phân tích sự cố
hệ thống. P746 tích hợp so lệch thanh cái, lỗi máy cắt, vùng chết, bảo
vệ quá dòng và thích hợp ứng dụng cho hệ thống nối đất trực tiếp.
2.1.1. Bảo vệ so lệch thanh cái
Thành phần bảo vệ chính là bảo vệ so lệch dòng phân cực riêng
từng pha. Phương pháp được dùng là thuần túy số và phân tích điểm
nút trong toàn bộ sơ đồ, trong mỗi vùng và sơ đồ cơ sở.
a. Nguyên lý làm việc
Ứng dụng theo định luật Kirchhoff. So sánh tổng dòng vào và ra
của vùng bảo vệ và vùng kiểm tra. Khi vận hành bình thường, dòng

so lệch bằng không. Khi xảy ra sự cố dòng so lệch tăng bằng dòng
nhánh sự cố.
Một vài công thức tổng có thể được dùng cho sơ đồ bảo vệ so
lệch: tổng vector, tổng tức thời.
b. Đặc tính phân cực và dòng so lệch
Bảo vệ so lệch thanh cái làm việc dựa trên ứng dụng thuật toán có
đặc tính phân cực, so sánh giữa dòng so lệch và phân cực hoặc dòng
hãm. Đặc tính này nhằm đảm bảo độ ổn định của bảo vệ khi ngắn
mạch ngoài trong sơ đồ có máy biến dòng với đặc tính khác nhau.
Thuật toán làm việc theo:
 Dòng so lệch: Idiff(t) = | ∑ i |


7
 Dòng

hãm hoặc

phân cực:
Ibias(t) = ∑ i
 Độ dốc đặc tính

phân cực: kx
Hình 2.3 thể hiện
đặc tính của thành phần
dòng so lệch pha.
Đặc tính pha được
xác định theo cài đặt bảo

Hình 2.3 : Đặc tính phân cực bảo vệ so

lệch

vệ: vùng trên ngưỡng cài
đặt dòng so lệch ID>2 và độ dốc đặc tính phân cực (k2 x Ibias) (k2 là
giá trị phần trăm độ dốc phân cực).
c. Giám sát bằng thành phần kiểm tra vùng
Dòng so lệch được đo lường trong vùng sự cố sẽ bằng dòng
được đo lường trong toàn hệ thống. Một trong những lí do thường
xuyên gây ra tác động nhầm của bảo vệ so lệch thanh cái là lỗi vị trí
thực tế của dao cách ly hoặc máy cắt trong trạm được phản hồi (tiếp
điểm phụ không đúng). Điều này làm xuất hiện dòng so lệch trong
một hoặc nhiều nhánh.
Để an toàn, bảo vệ thanh cái chỉ tác động vùng thanh cái cụ thể
nếu thành phần vùng so lệch và vùng kiểm tra đồng thời cùng tác
động. Ưu điểm chính của phần này là không nhạy nếu sơ đồ thực tế
không phù hợp.
Đặc tính kiểm tra vùng được xác định dựa trên cài đặt bảo vệ:
Vùng trên ngưỡng cài đặt dòng so lệch IDCZ>2 và độ dốc đặc
tính phân cực (kCZ x Ibias) (kCZ là giá trị phần trăm độ dốc phân cực
cho vùng kiểm tra).


8
Vùng kiểm tra được giới hạn bởi dòng tất cả các nhánh vào và
ra toàn bộ thanh cái: Idiff(t)CZ = |∑ idiff |
d. Sự giám sát bởi thành phần so sánh pha
Khi sự cố bên ngoài gây bão hòa máy biến dòng, dòng so lệch
sẽ xuất hiện. Dòng so lệch được đo lường có thể phát hiện sự cố bên
trong và khởi tạo tác động không mong muốn trên thanh cái. Để
tránh rủi ro tác động trong trường hợp này, hầu hết bảo vệ thanh cái

dùng thuật toán so sánh pha để nhận biết sự cố bên ngoài hay bên
trong.
Đặc tính của thuật toán là:
- Làm việc không dựa vào điện áp
- Góc pha được lưu trong mỗi chu kỳ
- Chỉ dòng điện có độ lớn chắc chắn được đưa vào tính toán (đặt
theo phần trăm dòng định mức của mỗi biến dòng).
- Khi tất cả các góc của dòng điện nằm trong vùng ±90o sẽ
không khóa bảo vệ so lệch thanh cái.
- Nếu chỉ có một dòng được đưa vào tính toán thì xem như sự
cố bên trong.
Do đó, khi thành phần so sánh pha tính toán có hơn một dòng
điện có độ lớn lớn hơn ngưỡng đặt (đặt theo phần trăm dòng định
mức của mỗi biến dòng) và tất cả các góc dòng điện này không nằm
trong vùng ±90o thì sẽ khóa bảo vệ so lệch.
e. Tiêu chuẩn tác động
Tín hiệu tác động cho từng vùng là: nếu sự cố được phát hiện
trong vùng và được chắc chắn bởi vùng kiểm tra đồng thời thành
phần so sánh pha không khóa bảo vệ so lệch.
f. Mạch giám sát dòng điện
Trong vận hành bình thường, dòng so lệch sẽ bằng không hoặc


9
không đáng kể (do dòng không cân bằng). Bất kỳ sự bất thường được
phát hiện thông qua ngưỡng ID>1.
2.1.2. Các bảo vệ bổ sung
a. Bảo vệ vùng chết
Trong một xuất tuyến, nếu dao cách ly hoặc máy cắt mở thì
vùng chết là vùng giữa thành phần được mở và máy biến dòng. Rơle

P746 có thể bảo vệ vùng này với chức năng bảo vệ vùng chết. Đây
đơn giản là bảo vệ quá dòng có thời gian trễ.
b. Bảo vệ hƣ hỏng máy cắt (50BF)
Phần cứng của P746 đáp ứng tối đa 7 hoặc 21 máy cắt (7 cho
chế độ 3 pha, 21 cho chế độ 1 pha).
- Tiêu chuẩn trở về của bảo vệ hư hỏng máy cắt :
 Tiêu chuẩn dòng điện.
 Tiêu chuẩn trở về kém dòng.
- Tiêu chuẩn logic trở về (chỉ lỗi hư hỏng máy cắt xuất tuyến).
- Khởi tạo 50BF bên trong như tác động từ thành phần so lệch
87BB: Đối với khởi tạo 50BF bên trong, chức năng 50BF trở về chỉ
khi điều kiện trở về được thỏa mãn.
- Khởi tạo lỗi hư hỏng máy cắt bên ngoài: Đối với khởi tạo lỗi
hư hỏng máy cắt bên ngoài, hư hỏng máy cắt trở về khi khởi tạo bên
ngoài trở về hoặc khi điều kiện trở về thỏa mãn.
2.1.3. Chức năng giám sát trạng thái dao cách ly, máy cắt
a. Chức năng giám sát trạng thái dao cách ly
Chức năng này có thể được cài đặt ở PSL: Rơle P746 có thể
được cài đặt để hiển thị trạng thái các tiếp điểm phụ thường hở (89A)
hoặc thường kín (89B) của dao cách ly. Dưới điều kiện bình thường,
những tiếp điểm này sẽ ở trạng thái ngược nhau.
b. Chức năng giám sát trạng thái máy cắt
Chức năng hiển thị trạng thái máy cắt có thể cài đặt tại PSL.


10
P746 có thể cài đặt hiển thị trạng thái tiếp điểm phụ thường hở (52a)
hoặc thường kín (52b) của máy cắt. Ở điều kiện bình thường thì
những tiếp điểm này ở trạng thái ngược nhau.
2.1.4. Các bản ghi nhiễu loạn

Rơle được tích hợp đo lường, phương tiện ghi sự kiện, sự cố,
bản tin thích hợp cho việc phân tích các sự cố phức tạp trên hệ thống.
Rơle cũng linh hoạt trong việc cho phép lập trình các phương tiện
này cho phù hợp với nhu cầu sử dụng.
a. Bản ghi sự cố
Mỗi khi bản ghi sự cố thiết lập, một bản ghi sự kiện cũng được
tạo. Sự kiện cho biết một bản ghi sự cố được ghi và được gắn thẻ
thời gian tương ứng. Bản ghi sự cố bao gồm thời gian xảy ra, vị trí sự
cố, giá trị đo lường khi sự cố…
b. Bộ ghi các nhiễu loạn
Bộ ghi các nhiễu loạn tích hợp có bộ nhớ lưu trữ riêng của nó.
Số lượng bản ghi trên rơle phụ thuộc vào việc chọn lựa thời gian ghi.
Cấu hình bộ ghi các nhiễu loạn bao gồm thời gian bản ghi và vị
trí kích hoạt, việc lựa chọn tín hiệu số hoặc analog được ghi, và
nguồn tín hiệu kích hoạt bản ghi.
2.1.5. Minh họa một số ứng dụng bảo vệ so lệch rơle P746
Hệ thống thanh cái được nối với nhau có thể chỉ bằng dao cách
ly hoặc máy cắt hoặc cả dao cách ly và máy cắt với một hoặc hai CT
đi kèm. Ứng dụng với một trường hợp cụ thể thì vùng bảo vệ và
vùng kiểm tra của rơle sẽ khác nhau. Dưới đây tác giả sẽ trình bày
một số trường hợp tính toán vùng bảo vệ của rơle với các sơ đồ vận
hành khác nhau.
a. Thanh cái đơn hoặc đôi với bộ phân đoạn thanh cái
b. Thanh cái đôi với một CT tại thanh cái nối


11
c. Thanh cái đôi với hai CT tại thanh cái nối
2.1.6. Ƣu nhƣợc điểm của rơle P746
a. Ƣu điểm

Rơle bảo vệ thanh cái P746 được thiết kế và chứng tỏ khả năng
tác động nhanh chóng và chính xác trong tất cả các trường hợp sự cố
nội bộ xảy ra. P746 có thể bảo vệ cho tối đa 4 vùng, 21 xuất tuyến,
với hầu hết các dạng sơ đồ khác nhau: thanh cái đơn, kép, thanh cái
dự phòng, sơ đồ một rưỡi…
Ưu điểm bảo vệ thanh cái được phân đoạn riêng :
- Tăng độ nhạy cho vùng kiểm tra.
- Khi rơle/CT hư hỏng: Khi sử dụng hệ thống phân đoạn với hai
hoặc nhiều hơn thì sự khác biệt là khi rơle/CT hư hỏng ở một phía sẽ
không ảnh hưởng đến phía còn lại. Đây là yêu cầu hết sức cơ bản vì
thanh cái thì rất lớn và việc bảo vệ toàn thanh cái bị loại bỏ là không
chấp nhận được.
- Đơn giản hóa thuật toán: Trong thuật toán của P746, có thể dễ
dàng đưa ra việc bố trí do thuật toán cho 2 phía đều độc lập với phía
còn lại.
b. Nhƣợc điểm sơ đồ thanh cái nhiều xuất tuyến có kiểm tra
vùng
- Ảnh hưởng độ nhạy vùng kiểm tra
- Ảnh hưởng của dòng không cân bằng trong vùng kiểm tra
- Khi rơle/CT hư hỏng: Khi mạch giám sát CT hoạt động hay
trường hợp rơle hư hỏng đối với sơ đồ thanh cái không tách riêng sẽ
có thể ảnh hưởng tới vùng kiểm tra và khóa hoàn toàn bảo vệ thanh
cái.
2.2. CHỨC NĂNG RƠLE P849
Rơle P849 là thiết bị mở rộng input và output được thiết kế để


12
tăng ứng dụng có thể. Thiết bị bao gồm đầy đủ các tính năng để hổ
trợ và phân tích sự cố.

2.2.1. Ứng dụng bảo vệ
Được đặc trưng bằng khả năng giao tiếp IEC 61850-8.1 trong
mạng ethenet đơn hoặc đôi. P849 có thể mở rộng số lượng đầu vào
và đầu ra cho bất kỳ thiết bị ở tất cả các cấp điện áp ( từ trung áp đến
cao áp ), bất kỳ nhà sản xuất nào ( truyền thông IEC 61850 thông qua
GOOSE và Reports).
2.2.2. Ứng dụng điều khiển
P849 có thể giao tiếp với các giao thức thông thường và do đó
có thể kết nối với các hệ thống điều khiển từ xa.
2.3. GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG IEC 61850 VÀ MÔ HÌNH
GOOSE
2.3.1. Giới thiệu giao thức truyền thông IEC 61850
2.3.2. Mô hình GOOSE
Truyền thông ngang hàng tốc độ cao trong các hệ thống bảo vệ
và điều khiển trên cơ sở IEC 61850 sử dụng một phương pháp riêng
biệt được thiết kế để đáp ứng một loạt các yêu cầu. Với quan điểm về
mô hình sự kiện trạm chung (Generic Substation Event - GSE) dựa
trên việc truyền chỉ thị tạo ra khi có sự kiện cụ thể của TBA xuất
hiện, mô hình GOOSE là rất quan trọng.
Khi có sự thay đổi trạng thái của một tin nhắn GOOSE, cơ chế
lặp lại đảm bảo chắc chắn rằng tin nhắn được gửi đi với một khoảng
thời gian thay đổi giữa các lần lặp của tin nhắn từ thời gian cực tiểu
chỉ và mili giây tăng dần lên đến thời gian lặp cực đại khoảng một
giây. Khi đến thời gian lặp cực đại thì tin nhắn tiếp tục được truyền
theo thời gian này đến khi tin nhắn thay đổi trạng thái.


13
2.4. KẾT LUẬN
Chương này đã phân tích rõ nguyên lý hoạt động, thông số của

các chức năng chính trong rơle P746, P849, mô hình kết nối giữa
P746 và P849 theo giao thức truyền thông IEC 61850. Các thông số
này quyết định sự làm việc chính xác của rơle, đảm bảo cho lưới điện
vận hành an toàn, tin cậy. Vì vậy yêu cầu nhân viên thí nghiệm,
người vận hành phải nắm vững để có thể cài đặt thông số, cấu hình
PSL, MCL, kết nối theo giao thức IEC 61850 truyền tin nhắn Goose
được sử dụng tại TBA 220kV Ngũ Hành Sơn sẽ phân tích trong
chương 3.


14
CHƢƠNG 3
CẤU HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG BẢO VỆ SO LỆCH
THANH CÁI TBA 220KV NGŨ HÀNH SƠN
TBA 220kV Ngũ Hành Sơn được mở rộng từ TBA 110kV Quận
3 vào năm 2016. Hệ thống 110kV tại trạm gồm hai thanh cái với 3 lộ
tổng, 4 xuất tuyến và ngăn phân đoạn 112. Hệ thống thanh cái được
thiết kế bảo vệ bằng rơle so lệch thanh cái P746. Trong chương này
tác giả sẽ trình bày cài đặt thông số, cấu hình và thí nghiệm hệ thống
bảo vệ thanh cái trạm. Hệ thống bảo vệ thanh cái gồm 3 rơle P746
bảo vệ cho lần lượt pha A, B, C và rơle P849 truyền tín hiệu trạng
thái máy cắt, dao cách ly đến P746 theo tin nhắn GOOSE.
3.1. CẤU HÌNH RƠLE P746
Dựa vào cơ sở lý thuyết của P746 đã trình bày trong chương 2 ta
sẽ tiến hành cấu hình, đây là bước quan trọng giúp cho rơle vận hành
đúng theo yêu cầu của hệ thống. Ta tiến hành các bước sau thông qua
phần mềm Schneider Electric Easergy Studio:
- Cài đặt thông số chỉnh định trong mục Settings.
- Cấu hình Programmable Scheme Logic (PSL).
- Cấu hình MCL để truyền tin nhắn GOOSE từ P849 đến P746.

3.1.1. Cài đặt thông số mục Settings
Thực hiện cài đặt theo phiếu chỉnh định do Trung tâm điều độ
hệ thống điện miền Trung ban hành. Các bước cài đặt thông số quan
trọng của rơle P746:
- Cài đặt mục CONFIGURATION: để đơn giản hóa các thiết
lập của IED, cột cài đặt cấu hình được dùng để cho phép hoặc vô
hiệu hóa các chức năng.
- Cài đặt CT and VT RATIOS: cài đặt tỉ số TI của tất cả các
nhánh nối vào hệ thống thanh cái theo các giá trị nhất thứ và nhị thứ.


15
- Kích hoạt khối điều khiển GOOSE nằm trong mục IED
Configurator, khối này sẽ xác định các thông số để truyền dữ liệu
qua Ethernet Lan. Ít nhất một khối điều khiển Goose trong IED phải
được kích hoạt tin nhắn Goose để làm việc.
- Cài đặt mục Disturb Recorder: đây cũng là một trong những
cài đặt quan trọng trong rơle, phục vụ cho mục đích tìm hiểu nguyên
nhân làm bảo vệ tác động.
- Cài đặt mục Group 1: bao gồm tất cả các thông số liên quan
đến các chức năng bảo vệ trong rơle ( chỉ bao gồm các chức năng
được Enable trong mục Configuration).
3.1.2. Cấu hình Programmable Scheme Logic (PSL)
a. Tổng quan về PSL
Mục đích của PSL là cho phép người dùng cấu hình sơ đồ logic
hợp lí phù hợp với ứng dụng cụ thể của mình. Điều này được thực
hiện thông qua các cổng logic lập trình và thời gian trễ.
Chương trình này cung cấp sự linh hoạt cho người dùng để thiết
kế sơ đồ logic riêng của họ. Tuy nhiên, nó cũng có nghĩa PSL được
cấu hình thành một hệ thống rất phức tạp, do đó thiết lập PSL được

thực hiện thông qua phần mềm hỗ trợ trên máy tính Easergy Studio.
b. Cấu hình PSL tại TBA 220kV Ngũ Hành Sơn
Cấu hình trạng thái máy cắt, dao cách ly trong sơ đồ vận hành,
các tín hiệu này được nhận từ các đầu vào ảo. Cấu hình này giúp rơle
biết được trạng thái vận hành của các thiết bị nhất thứ từ đó làm việc
chính xác khi có sự cố xảy ra.
Sau khi cấu hình đầu vào ảo, ta sẽ cấu hình cho các đầu vào cách
ly quang. Khi nhận được tín hiệu, rơle sẽ khởi tạo chức năng lỗi hư
hỏng máy cắt từ bên ngoài, kiểm tra dòng vượt ngưỡng thông số chỉnh
định sẽ tác động cắt các ngăn có liên quan sau thời gian chỉnh định.


16
Cấu hình đầu ra tác động của ngăn máy cắt 176, khi có tín hiệu
tác động của bảo vệ thì rơle sẽ xuất các đầu ra đi tác động cắt máy
cắt ngăn 176.
Cấu hình đầu vào ảo dùng để khóa bảo vệ so lệch thanh cái
trong một số trường hợp đặc biệt. Cấu hình cho các tín hiệu bảo vệ
khởi động hoặc tác động kích hoạt bộ ghi sự cố.
3.1.3. Cấu hình Micom Configuration Language (MCL)
MCL dùng để truyền tin nhắn GOOSE từ rơle P849 đến các rơle
P746 theo giao thức IEC 61850. Để cấu hình MCL ta thực hiện cấu
hình lần lượt: tạo tập tin mới MCL, cấu hình truyền thông, tạo
dataset, cấu hình Goose publishing, Goose subscribing.
- Tạo và chỉnh sửa file MCL.
- Cấu hình truyền thông: Mở cây thư mục vào mục
Communication, trong mục Address configuration gõ địa chỉ IP cho
rơle, trong mục General configuration lựa chọn Fiber hoặc Copper
tùy thuộc vào cáp kết nối giữa các rơle với nhau.
- Tạo dataset: dataset là một tập hợp các dữ liệu được lấy từ mô

hình dữ liệu của IED.
- Cấu hình Goose Publishing: kết nối các biến trong dataset đã
chọn đến khối điều khiển Goose để có thể truyền tín hiệu đến các
rơle khác.
- Cấu hình Goose Subscribing: cấu hình trên P746 để có thể
nhận được các tín hiệu truyền từ P849.
3.2. THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG BẢO VỆ SO LỆCH THANH
CÁI
Hệ thống bảo vệ so lệch thanh cái là một hệ thống bảo vệ phức
tạp do đó yêu cầu nhân viên thí nghiệm phải nắm vững nguyên lí
hoạt động, các chức năng làm việc và quy trình thí nghiệm.


17
3.2.1 Thí nghiệm ban đầu
Mục đích của kiểm tra ban đầu là đánh giá sự làm việc của chức
năng bảo vệ có trong rơle theo thiết kế ban đầu phù hợp với nguyên
lý làm việc của mạch điện, kiểm tra khả năng sẵn sàng của rơle trước
khi cấp nguồn nuôi ….
3.2.2 Thí nghiệm chức năng bảo vệ
Thí nghiệm các chức năng bảo vệ của rơle tại hiện trường theo
thiết kế và phiếu chỉnh định yêu cầu của các Trung tâm Điều độ hệ
thống điện. Nó nhằm đánh giá chất lượng của thiết bị từ các nhà cung
cấp, các đặc tính hoạt động của rơle, sự phù hợp của các giá trị cài đặt
trong sự phối hợp bảo vệ của hệ thống; sự phù hợp của thiết kế… Thí
nghiệm hệ thống bảo vệ so lệch thanh cái trạm bao gồm kiểm tra đo
lường, chức năng bảo vệ so lệch và bảo vệ lỗi hư hỏng máy cắt trên cơ
sở sử dụng hợp bộ thí nghiệm Omicron. Kiểm tra bản tin sự cố và bộ
ghi nhiễu loạn từ rơle có đúng với thực tế thí nghiệm.
a. Kiểm tra đo lƣờng: Tiến hành đấu nối sơ đồ mạch nhị thứ từ

hợp bộ thí nghiệm vào các chân rơle như hình 3.29. Bơm dòng lần
lượt vào từng pha, kiểm tra giá trị hiển thị độ lớn, góc pha của dòng
điện từng ngăn, dòng so lệch, dòng phân cực trên rơle.

Hình 3.29: Sơ đồ đấu nối mạch nhị thứ đo lường.


18
b. Thí nghiệm chức năng bảo vệ so lệch:
- Kiểm tra ngưỡng so lệch.
- Kiểm tra thời gian tác động của bảo vệ.
- Kiểm tra ngưỡng cảnh báo ID>1.
- Kiểm tra thời gian cảnh báo.
- Kiểm tra đặc tính phân cực.
- Kiểm tra đường cảnh báo alarm k1 ta thực hiện tương tự tại
hai điểm, 95% và 105% của k1.
- Kiểm tra riêng thành phần so sánh pha: Ta sẽ kiểm tra tại hai
điểm 99% và 101% của giá trị Phcomp pu ratio.
Tiến hành kiểm tra tất cả các đầu ra của rơle, khi sự cố trên
thanh cái 1 đầu ra sẽ tác động cắt tất cả các máy cắt trên thanh cái 1,
tương tự với thanh cái 2.
Rút bản tin sự cố trên rơle, kiểm tra giá trị dòng điện, các biến
tác động.
Để thuận tiện cho việc thí nghiệm bảo vệ so lệch thanh cái,
nhằm mục đích rút ngắn thời gian thí nghiệm, đảm bảo độ chính xác
khi thí nghiệm rơle P746 tác giả lập bảng tính toán giá trị thí nghiệm
chức năng so lệch bằng file excel.
c. Thí nghiệm bảo vệ lỗi hƣ hỏng máy cắt :
Bảo vệ được khởi tạo từ hai thành phần bảo vệ bên ngoài và bảo
vệ bên trong. Ta sẽ tiến hành thí nghiệm từng thành phần riêng.

- Khởi tạo 50BF từ bên ngoài: Kiểm tra giá trị ngưỡng dòng trở
về, thời gian tác động retrip, thời gian tác động backup trip.
- Khởi tạo 50BF từ bảo vệ so lệch thanh cái: Kiểm tra thời gian
tác động retrip, thời gian tác động backup trip
Tiến hành kiểm tra tất cả các đầu ra của rơle, khi lỗi hư hỏng
máy cắt nào thì sẽ đi cắt tất cả các máy cắt lân cận máy cắt đó.


19
Tiến hành rút bản tin sự cố trên rơle, kiểm tra giá trị dòng điện,
các biến tác động.
Kiểm tra tương tự cho tất cả các ngăn còn lại.
3.2.3 Kiểm tra mang tải
Mục đích của việc kiểm tra thiết bị bảo vệ khi mang tải lần đầu
nhằm đánh giá tính đúng đắn của hệ thống mạch dòng điện, mạch
điện áp đưa vào rơle phù hợp với các chức năng bảo vệ và các giá trị
chỉnh định đã được cài đặt trên rơle, nhằm đảm bảo hệ thống bảo vệ
rơle hoạt động an toàn và tin cậy.
3.3. KẾT LUẬN
Rơle bảo vệ phải giám sát liên tục hệ thống điện và phải sẵn
sàng để phát hiện những sự cố ngẫu nhiên, vì vậy công tác thí
nghiệm rơle bảo vệ trước khi đưa vào vận hành và thí nghiệm định
kỳ là rất quan trọng, đảm bảo sự hoạt động tin cậy của chúng. TBA
220kV Ngũ Hành Sơn là trạm đầu tiên sử dụng P746, P849 dùng
giao thức IEC 61850 truyền tin nhắn Goose tại khu vực miền Trung.
Do đó việc cài đặt thông số, cấu hình chi tiết và trình tự thí nghiệm
đã được trình bày chi tiết trong chương này sẽ giúp nhân viên thí
nghiệm có thể hiểu rõ các thông số vận hành, cấu hình tại trạm,
phương pháp thí nghiệm từ đó rút ngắn thời gian thí nghiệm tại các
TBA khác dùng rơle P746 và P849.



20
CHƢƠNG 4
MÔ PHỎNG BẢO VỆ SO LỆCH THANH CÁI
Để đánh giá đầy đủ hơn sự làm việc đúng đắn của hệ thống bảo
vệ so lệch thanh cái trong trạm biến áp đối với các dạng sự cố khác
nhau tác giả tiến hành mô phỏng sự làm việc của bảo vệ tại trạm biến
áp 220kV Ngũ Hành Sơn.
4.1. XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG RƠLE SỐ
VỚI SIMULINK/ SIMPOWERSYSTEM
4.1.1. Xây dựng sơ đồ bảo vệ so lệch thanh cái
Từ sơ đồ nguyên lý bảo vệ trạm biến áp 220kV Ngũ Hành Sơn,
tác giả sử dụng các phần tử trong thư viện Simpowersystem và thư
viện Simulink để xây dựng mô phỏng rơle số bảo vệ so lệch thanh
cái. Trong đó các phần tử được sử dụng để thay thế trong mô phỏng
gồm có: máy phát điện đồng bộ, máy cắt ba pha, biến dòng điện,
biến điện áp, tải ba pha và một số thiết bị phụ khác.
4.1.2. Mô phỏng rơle bảo vệ so lệch thanh cái
a. Xây dựng khối nguyên lý làm việc
Từ sơ đồ phương thức bảo vệ so lệch thanh cái và nguyên tắc
tính toán của rơle Schneider P746, sử dụng các khối tính toán trong
thư viện Simulink để thiết kế các mạch tính toán của khối bảo vệ so
lệch thanh cái. Mô phỏng rơle bảo vệ so lệch thanh cái với hai khối
bảo vệ so lệch thanh cái ứng với hai hệ thống thanh cái.
Trong sơ đồ này ta mô phỏng các nguồn gồm MBA T1, T2,
AT3, đường dây 172. Tải gồm đường dây 171, 174, 176. Các điểm
sự cố được lựa chọn nằm trên thanh cái C11, C12 và sau TI ngăn
176. Sơ đồ mô phỏng gồm có nguồn, máy biến dòng, thanh cái, máy
cắt, tải, khối tính toán so lệch. Ngăn 112 được mô phỏng có 2 máy

biến dòng dùng để đưa vào tính toán cho các khối so lệch.


21
b. Phân tích sự làm việc của rơle ở các chế độ
- Chế độ làm việc bình thường: Thiết lập sơ đồ vận hành với tất
cả các máy cắt đóng (hình 4.7). Kết quả chương trình xác định điểm
làm việc của rơle trên đặc tính với Idiff = 0; Ibias = 2,19 tại thanh cái 1
và Idiff = 0; Ibias = 3,28 tại thanh cái 2. Như vậy trong điều kiện vận
hành bình thường sẽ không có dòng so lệch trong vùng bảo vệ của
hai thanh cái và rơle không tác động.

Hình 4.7 : Sơ đồ truyền tải công suất khi vận hành bình thường.
- Sự cố trong vùng bảo vệ:
Sơ đồ vận hành như trong chế độ bình thường, chọn điểm ngắn
mạch trên thanh cái C11. Kết quả chương trình xác định điểm làm
việc của rơle trên đặc tính của thanh cái 1 với Idiff = 10,5; Ibias =
12,75, đây là điểm ngắn mạch trong vùng bảo vệ của thanh cái 1,
rơle xuất lệnh TRIP các máy cắt 131, 133, 171 và 112. Điểm làm
việc trên thanh cái 2 với Idiff= 0; Ibias = 17; bảo vệ trên thanh cái 2
không tác động (hình 4.11).
- Sự cố ngoài vùng bảo vệ: Sơ đồ vận hành như trong chế độ
bình thường, chọn điểm ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ thanh cái 1, 2.
Kết quả chương trình xác định điểm làm việc của rơle trên đặc tính
thanh cái 1 với Idiff = 0; Ibias = 8,5; điểm làm việc của rơle trên đặc


22
tính thanh cái 2 với Idiff = 0; Ibias = 23,3. Đây là điểm ngắn mạch
ngoài vùng bảo vệ của hai thanh cái, rơle không tác động.


Hình 4.11: Sự cố trong vùng bảo vệ thanh cái 1.
c. Nhận xét: Kết quả chương trình mô phỏng bảo vệ so lệch
thanh cái Schneider P746 ở các chế độ là phù hợp với thực tế vận
hành của rơle tại trạm biến áp 220kV Ngũ Hành Sơn.
4.2. KẾT LUẬN
Trong chương này, tác giả đã mô phỏng được nguyên lý làm
việc của bảo vệ so lệch thanh cái trên cơ sở sơ đồ phương thức và
rơle bảo vệ trạm biến áp 220kV Ngũ Hành Sơn.
Mô phỏng rơle có cấu tạo đầu vào, đầu ra, đặc tính bảo vệ và
logic làm việc giống với rơle thực tế, các thông số cài đặt cũng bám
sát chức năng của rơle thật tạo sự tiện lợi trong sử dụng. Với việc mô
phỏng rơle, mô phỏng sơ đồ bảo vệ thanh cái trạm biến áp, ta có thể
kiểm tra thông số cài đặt, phân tích và nghiên cứu sự làm việc của
rơle ở trạng thái vận hành bình thường cũng như các dạng sự cố
trong hệ thống điện.


23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ cùng với sự ra
đời ngày càng nhiều các chủng loại rơle bảo vệ so lệch thanh cái đòi
hỏi chuyên môn của người thí nghiệm và vận hành cũng phải theo
kịp. Bảo vệ so lệch thanh cái là một bảo vệ phức tạp trong hệ thống
bảo vệ, đòi hỏi người thí nghiệm phải có hiểu biết chuyên sâu về
phương thức bảo vệ, vận hành trong trạm biến áp để tránh cấu hình
nhầm gây ra tác động không mong muốn khi thao tác sơ đồ cũng như
chuyển đổi sơ đồ vận hành. Tác giả thực hiên đề tài này với mục
đích:
- Giúp cho người sử dụng và thí nghiệm hiểu rõ hơn về hệ thống

bảo vệ so lệch trong trạm biến áp nhất là bảo vệ so lệch thanh cái.
- Nắm bắt các thông số cài đặt, cấu hình và thí nghiệm rơle
P746, đây là rơle mới được sử dụng tại trạm biến áp thuộc khu vực
miền Trung, qua đó giúp người vận hành dễ dàng trong quá trình sử
dụng, cài đặt thông số, kiểm tra cấu hình, đọc bản tin sự cố, đồng
thời giúp nhân viên thí nghiệm rút ngắn thời gian thí nghiệm trong
điều kiện yêu cầu nghiêm ngặt về thời gian cắt điện.
- Trao đổi tin nhắn Goose theo giao thức truyền thông IEC
61850 ngày càng được sử dụng phổ biến thay thế cho việc dùng cáp
nhị thứ truyền thống đòi hỏi nhân viên thí nghiệm phải trau dồi thêm
kiến thức về cấu hình Goose. Với cấu hình Goose đã trình bày trong
đề tài giúp cho nhân viên thí nghiệm cấu hình Goose được cho tất cả
các rơle hãng Schneider đồng thời giúp cho việc cấu hình Goose các
hãng rơle khác trở nên dễ dàng hơn.
Với cách thức xây dựng mô phỏng logic làm việc của rơle bằng
Matlab/Simulink để xem xét sự làm việc của nó đối với các dạng sự
cố là giải pháp tốt để nghiên cứu, phân tích đánh giá sự làm việc của