Bài tập lớn môn Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 6: Công nghệ rơle

ắt cắt mạch theo yêu cầu trong điều kiện có sự cố, sau đó nó sẽ xuất ra một tính hiệu digital báo rằng CB đã cắt, để chắc chắn rằng CB đã cắt sự cố ra khỏi hệ thống. 
Tổng hợp các dữ liệu đầu vào.
Các bộ nhớ của Rơle đòi hỏi một số lượng tối thiểu và nhất định các dữ liệu được làm tươi liên tục. Xử lí dữ liệu đo được cũng như dữ liệu lưu trữ cho xử lý tín hiệu chính xác và phát hiện được các sự cố. Bộ nhớ có thể dễ dàng được mở rộng để cho phép lưu trữ dữ liệu trong khoảng thời gian lớn hơn, đối với cả tương tự và
kỹ thuật số, cộng với trạng thái của các kết quả đầu ra Rơle. Sau đó nó có khả năng
tổng hợp các mạch đang được theo dõi. Nếu như trong quá trình ghi nhận dữ liệu mà Rơle gặp lỗi hay sự cố tác động thụ động (sự cố ảnh hưởng đến Rơle) thì bộ nhớ Rơle sẽ bị đóng băng và sau đó sẽ khôi phục lại, đồng thời phân tích dữ liệu tại thời điểm sự cố (ví dụ như máy tính đang hoạt động bị sụp nguồn, ổ cứng sẽ đóng băng và khi bật máy lại, hệ điều hành sẽ tự động check lỗi)
Đồng bộ hóa thời gian:
Các dữ liệu hệ thống cũng như dữ liệu liên quan đến tiêu thụ năng lượng đòi hỏi phải được gắn với thời gian thực để phục vụ bất cứ mục đích hữu ích nào. Mặc dù Rơle có một đồng hồ riêng nằm bên trong nó nhưng mức độ chính xác có giới hạn và sử dụng của đồng hồ này để cung cấp thông tin thời gian có thể gây ra nhiều vấn đề nếu như sự sai khác thời gian giữa các nguồn dữ liệu khác nhau. Nhiều rơle kỹ thuật số đồng bộ hóa thời gian từ một đồng hồ bên ngoài. Các tiêu chuẩn thường được sử dụng là một tín hiệu IRIG-B (Tiêu chuẩn IRIG định nghĩa một định dạng mã thời gian nối tiếp được sử dụng với mạng truyền thông nối tiếp), hiện giờ
là được lấy từ một hệ thống vệ tinh GPS (Hệ thống định vị toàn cầu (GPS): Các vệ tinh GPS là các đồng hồ nguyên tử có độ chính xác cao được đặt trong quỹ đạo quanh trái đất. Tín hiệu vệ tinh mang thông tin về thời gian, có thểtruyền ở tốc độ ánh sáng tới thiết bị thu trên mặt đất. Những tín hiệu vệ tinh này cũng được điều chỉnh theo nguyên tắc của thuyết tương đối, nó cung cấp cho các thiết bị thu trên mặt đất thông tin về thời gian với độ chính xác cao.)
Lập trình logic:
Chức năng logic là một chức năng tốt, phù hợp với nhiều điều kiện, bằng cách sử dụng bộ vi xử lý. Việc thực hiện các thuật toán logic trong một Rơle không phải là mới. Tuy nhiên, bằng cách cung cấp một số lượng đáng kể các thông số I / O dạng kĩ thuật số và logic, đồng thời có khả năng được lập trình để sử dụng phần mềm off-line, có thể tăng cường thêm các tính năng bổ sung vào chương trình được lập trình. Ví dụ, một rơle báo quá dòng ở cuối, và sử dụng các yếu tố đầu để theo dõi nhiệt độ xung quanh biến áp và kích hoạt thiết bị báo động, báo cáo đến khu vực vận hành Rơle đầu hệ thống, từ đó loại loại bỏ việc sử dụng thêm một Rơle cảm biến nhiệt độ máy biến áp riêng biệt . 
Đây là một ví dụ cơ bản, nhưng những ưu điểm khác cũng được các nhà sản xuất Rơle – logic quan tâm theo nhiều cách khác nhau, theo yêu cầu các đề án vì những tiện ích khác nhau, vv. Sẽ không còn cần nữa những Rơle riêng biệt hoặc một số Rơle logic cứng có dây, từ đó giảm chi phí sản xuất. Lập trình logic cũng dễ dàng tùy chỉnh cho một ứng dụng cụ thể, và loại bỏ các thiết bị khác nếu không cần thiết.
Sự dự phòng – thiết lập nhóm:
Trong lịch sử, các rơle điện cơ và tĩnh đã được ghép thành một nhóm cùng với các thiết lập để thực hiện các chức năng bảo vệ.
Nhóm Rơle cần yêu cầu thiết lập chuyển tiếp tình huống dự phòng khác nhau để duy trì mức độ mong muốn của mạng bảo vệ (các mức độ lỗi sẽ giảm xuống, bộ phận mạng vẫn hoạt động tốt trong nhiều tình huống).
Vấn đề này có thể được khắc phục bằng việc sử dụng nhiều nhóm Rơle, chỉ một trong số đó là sử dụng ở bất kỳ thời gian nào. Việc huyển đổi giữa các nhóm có thể dễ dàng thực hiện được bởi một lệnh từ xa từ các nhà điều hành, hoặc có thể thông qua các lập trình hệ thống logic. Điều này có thể loại bỏ việc cần thiết phải trùng lặp rơle đã được trang bị với một số hình thức chuyển đổi của các yếu tố đầu vào và kết quả đầu ra tùy thuộc vào cấu hình mạng. Các nhà điều hành cũng sẽ
có khả năng lập trình từ xa Rơle với một nhóm cài đặt nếu cần thiết.
Kết luận
Việc cung cấp thêm các tính năng trong rơle số có thể tránh được việc cần thêm nhiều các thiết bị đo lường / kiểm soát khác được trang bị trong một trạm biến áp. Một xu hướng là tích hợp các chức năng của các Rơle riêng biệt trong quá khứ vào một Rơles số. Rơ le bảo vệ không còn thực hiện chức năng bảo vệ cơ bản; nhưng đang trở thành một chi tiết và một phần chính của một chương trình tự động hóa trạm. Việc lựa chọn một Rơ le bảo vệ hơn là một số thiết bị khác ngoài Rơle là hợp lý, như các rơle bảo vệ, hầu như bắt buộc trên mạch của bất kỳ thiết kế trạm nào. Như vậy, các chức năng trước đây được thực hiện bởi các thiết bị riêng biệt như bộ điều khiển bằng cơ khí, các thiết bị đo đạc Analog và các thiết bị tương tự lúc bấy giờ đều được tìm thấy trong một rơle bảo vệ. Bây giờ có thể thực hiện một trạm biến áp tự động hóa bằng cách sử dụng rơle kỹ thuật số như là chỉ huy. Khi sức mạnh của bộ vi xử lý tiếp tục phát triển và áp lực lên các nhà khai thác giảm chi phí tiếp tục, xu hướng này có thể sẽ tiếp tục, sự phát triển rõ ràng là việc cung cấp các thiết bị RTU trong rơle, rằng hành động như các bộ tập trung thông tin cục bộ trong các chương trình tự động hóa toàn bộ mạng lưới điện.
Trạm thu thập dữ liệu trung gian: Là các khối thiết bị vào ra đầu cuối từ xa RTU (Remote Terminal Units) hoặc là các khối điều khiển logic khả trình PLC (Programmale Logic Controllers) có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp hành (cảm biến cấp trường, các hộp điều khiển đóng cắt và các van chấp hành).
Các vấn đề về Rơle số: (Network Protection & Automation Guide – chapter 6 – Numerical Relays Issues)
Sự ra đời của rơle số đã khắc phục cho một số những vấn đề của rơ le thế hệ trước cùng nhiều vấn đề mới phát sinh. Một số các vấn đề mới cần phải được giải quyết như sau:
a. Phiên bản của các phần mềm điều khiển Rơle
b. Quản lý dữ liệu Rơle
c. Thử nghiệm và vận hành
1. Phiên bản của các phần mềm điều khiển Rơle
Rơle số thực hiện chức năng của mình bằng phần mềm. 
Các chương trình được sử dụng cho việc tạo ra phần mềm về nguyên tắc không khác nhau, phù hợp đối với bất kỳ thiết bị sử dụng phần mềm theo thời kì và xây dựng mã không có lỗi. Các nhà sản xuất do đó phải đặc biệt chú ý đến các phương pháp tạo ra phần mềm điều khiển và thử nghiệm càng nhiều càng tốt, để đảm bảo rằng mã không chứa lỗi. Tuy nhiên, điều đó là hầu như là không thể vì không chỉ phụ thuộc vào những yếu tố bên trong mà còn có sự tác động của các yếu tố bên ngoài. Vì vậy, cần phải chấp nhận rằng có thể tồn tại lỗi phần mềm. Ở khía cạnh này, phần mềm sử dụng trong rơ le không có gì khác so với bất kỳ phần mềm nào khác, nơi người dùng có chấp nhận rằng trong lĩnh vực sử dụng phần mềm đó có thể bị lỗi và yêu cầu thay đổi phần mềm. Rõ ràng, cần phải hiệu chỉnh và dự đoán ​​để chứng minh rằng các chức năng bảo vệ được thực hiện bởi các rơle được thực hiện đúng cách, nhưng ta cũng biết rằng các chức năng phụ trợ ít được sử dụng cũng có thể gặp lỗi.
Khi mà vấn đề được phát hiện trong các phần mềm được phát hành tiếp theo được bán ra thị trường, việc cập nhật phần mềm mới là cần thiết. Quá trình này yêu cầu các hình thức kiểm soát phiên bản của phần mềm được thực hiện như:
a. Có các phiên bản nào của phần mềm. 
b. Sự khác nhau giữa các phiên bản.
c. Những lý do cho sự thay đổi phiên bản.
d. Rơle nào được hỗ trợ trong phiên bản.
Với một hệ thống quản lí phiên bản một cách hiệu quả, các nhà sản xuất có thể tư vấn cho người sử dụng các cách khắc phụ vấn đề phần mềm nếu như vấn đề đó đã được biết đến. Với sự trợ giúp của các phần mềm phù hợp được viết bởi những người sử dụng, nó có thể dễ dàng tải về các phiên bản mới mà không cần đến các dịch vụ nâng cấp bởi các kỹ sư chuyên nghiệp.
Quản lý dữ liệu Rơle
Một rơle số thường cung cấp nhiều tính năng hơn so với một Rơle sử dụng công nghệ tĩnh hoặc cơ điện. Để sử dụng các tính năng, dữ liệu thích hợp phải được nhập vào bộ nhớ của Rơle. Người sử dụng cũng phải lưu giữ bản ghi (history) của tất cả các dữ liệu, trong trường hợp mất dữ liệu trong các Rơle, hoặc để sử dụng trong các nghiên cứu hệ thống, v.v.
Lượng dữ liệu mỗi rơle số lưu trữ có thể gấp 10-50 lần so với rơle điện tương đương, nhưng người dùng phải thêm vào khả năng định nghĩa các chức năng logic. Nhiệm vụ truy cập dữ liệu một cách chính xác vào một Rơle số trở thành nhiệm vụ phức tạp hơn nhiều so với trước đây, điều này làm tăng khả năng sai sót. Tương tự như vậy, số lượng dữ liệu đó được ghi nhận nhiều hơn, làm tăng các vấn đề về bộ nhớ lưu trữ.
Những vấn đề trên đã được giải quyết bằng việc cung cấp phần mềm để tự động hóa quá trình kết nối và tải về các dữ liệu cài đặt rơle từ một máy tính xách tay kết nối với một cổng giao tiếp của Rơle. Dữ liệu cài đặt có thể được đọc lại từ rơle và so sánh với các thiết lập mong muốn để đảm bảo rằng không hề có lỗi. 
Một bản sao của dữ liệu cài đặt (bao gồm cả việc nhận diện người dùng các chương trình logic của nơi sử dụng) cũng có thể được lưu trữ trên
máy tính, cho bản in sau này và / hoặc tải lên cơ sở dữ liệu cho người dùng.
Ngoài ra còn có nhiều phần mềm tiên tiến có sẵn để thực hiện các chức năng
từ một máy tính kỹ thuật trong một chương trình tự động hóa trạm
( Xem chương "Substation Contol và tự động hóa" để biết thêm chi tiết).
Kiểm tra và vận hành Rơle:
Việc thử nghiệm rơle dựa trên phần mềm mới là cần thiết để cập nhật lại rơ le. Các chủ đề được trình bày chi tiết trong Chương "Kiểm tra và vận hành thử Rơle", nhưng có thể đề cập ở đây là vận hành thường được giới hạn trong trong bản thân phần mềm tự kiểm tra với điều kiện là dòng điện và điện áp đo được chính xác. Các vấn đề được bộc lộ bởi các bài kiểm tra như vậy đòi hỏi phải thiết bị chuyên dụng để giải quyết, và do đó, chính sách thường là sửa chữa hoặc thay thế.
(Bài dịch từ sách “Network Protection & Automation Guide, Chapter 6: Relay Technology”, Schneider Electric Inc.)