Bài thuyết trình Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 9: Bảo vệ so lệch - Nguyễn Hoàng Phúc

 pha 180o so với góc chuẩn.
• | G - H| = 180
0 TH : bình thường, sự cố bên ngoài.
• | G - H| = 0
0 TH : sự cố bên trong.
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
BẢO VỆ SO LỆCH
page 40/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
F
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
(Trang 257 sách “Network Protection & Automation Guide”) 
BẢO VỆ SO LỆCH
page 41/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
(Trang 257 sách “Network Protection & Automation Guide”) 
BẢO VỆ SO LỆCH
page 42/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
• Sơ đồ so sánh pha đáp ứng với mọi độ lệch pha so với quy ước, 
nhưng tín hiệu cắt chỉ thực thi khi góc lệch vượt quá một góc 
thường trong khoảng 300 đến 900, góc này phụ thuộc vào thời 
gian trễ chỉnh định của mạch đo, và nó được gọi là góc ổn định. 
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
(Trang 258 sách “Network Protection & Automation Guide”) 
BẢO VỆ SO LỆCH
page 43/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
Mô hình bảo vệ so lệch pha
• Vì kênh truyền tín hiệu chỉ truyền tín hiệu nhị phân , nên có thể 
truyền những lệnh thực thi . Do đó hai chế độ làm việc là chặn ( 
blocking mode ) và cho phép ngắt ( permissive trip mode ) có 
thể thực hiện được .
• Việc truyền tín hiệu thường thực hiện trên các kênh truyền tần 
số sóng âm bằng phương pháp FSK ( Frequency shift keying ) 
hoặc PLC ( Power line carrier )
BẢO VỆ SO LỆCH
page 44/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
BẢO VỆ SO LỆCH
FSK
Phương pháp 
FSK là phương 
pháp sử dụng 
một cặp tần số 
riêng biệt để 
chuyển tín hiệu 
thông tin 
page 45/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
Mô hình bảo vệ so lệch pha
• Phương pháp FSK có độ nhạy thấp đối với sự biến thiên của 
thời gian trễ hoặc đáp ứng tần số khi toàn bộ băng thông được 
sử dụng . Có thể triển khai blocking mode và permissive trip 
mode trên phương pháp này . Bên cạnh hai tần số được dùng để 
truyền tín hiệu , người ta thường dùng thêm một tần số thứ ba 
để điều khiển kênh truyền hoặc truyền tín hiệu cắt .
• Đối với một bộ so sánh pha có độ nhạy cao thì việc tính toán 
chính xác thời gian trễ cho kênh truyền là cần thiết . Tuy nhiên 
do chỉ truyền tín hiệu logic nên việc đồng bộ thời gian đơn giản 
so với trong mô hình so lệch dòng 
BẢO VỆ SO LỆCH
page 46/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
 PLC ( Power Lines Carrier )
BẢO VỆ SO LỆCH
Phương pháp sử dụng chính dây truyền tải để truyền tín hiệu 
giữa hai relay
Mô hình bảo vệ so lệch pha
page 47/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
BẢO VỆ SO LỆCH
Mô hình bảo vệ so lệch pha
page 48/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
Mô hình bảo vệ so lệch pha
• Ưu điểm của phương pháp PLC là do nó sử dụng đường dây 
truyền tải để truyền tín hiệu nên nó tạo một kênh truyền mạnh , 
tin cậy , và ít tổn hao giữa hai relay . Bên cạnh đó việc sự dụng 
tín hiệu logic chuyên dụng thì phù hợp cho mô hình so sánh pha 
block mode , và việc suy giảm tín hiệu truyền có thể bỏ qua
• Tính kháng nhiễu tín hiệu của phương pháp cũng rất tốt . Thời 
gian trễ khi truyền tín hiệu dễ dàng được tính toán trong thiết 
lập góc ổn định cũng làm tăng độ nhạy cho phương pháp
BẢO VỆ SO LỆCH
page 49/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1.Đường dây có điện dung mắc song song
• Một vấn đề có thể xảy ra với dòng điện dung mắc song song. Vì
dòng điện này kết hợp với dòng tải bên ngoài đường dây làm
cho dòng điện có thể lệch pha hơn 90o. Đặc biệt là trong trường
hợp dòng tải thấp, sự dịch chuyển pha giữa các dòng ở hai đầu
đường dây có thể xảy ra
• Sự dịch chuyển pha có thể làm cho hệ thống rơi vào vùng khóa
bảo vệ của đặc tuyến mặc dù góc ổn định đã được điều chỉnh đủ
lớn.
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
BẢO VỆ SO LỆCH
page 50/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
Để chọn được góc ổn định
phù hợp, có thể dựa vào
đặc tuyến “keyhole”. Khi
đó, dòng dung kháng vẫn
có thể nằm trong khu vực
cho phép.
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
(Trang 261 sách “Network Protection 
& Automation Guide”) 
BẢO VỆ SO LỆCH
page 51/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
2. Góc ngắt hệ thống của relay
s = s + c
s là góc khóa bảo vệ
s là góc ổn định
c là góc bù
Dòng điện tại 2 đầu đường dây truyền tải IG và IH có thể được biểu 
diễn dưới dạng biên độ và góc pha như sau:
IG = |IG|G và IH = |IH|H
Theo quy ước, ta có: IG = -IH
 IGG = -IHH = IHH ± 180
0
 |G - H|=180
0
s + |G - H| 180
0
=> |G - H|  180
0 - s
Thông thường, người ta thường chọn 
s = 30
0600 |G - H|  120
0 1500
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
BẢO VỆ SO LỆCH
page 52/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
 Ở chế độ không tải, khi xảy ra sự cố, điện áp ở 2 đầu đường
dây cùng pha với nhau
 Khi có sự cố bên trong, biên độ và góc pha được xác định dựa
vào vị trí xảy ra sự cố và độ lớn trở kháng của hệ thống
 Mặc dù biên độ có thể khác nhau, nhưng độ lớn góc lệch ở 2
đầu đường dây |G - H|thường nhỏ, khoảng 20
0
 Khi đó, với giả sử s= s + c = 60
0 thì |G - H| 20
0 dễ dàng
thỏa mãn điều kiện ngắt.
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
BẢO VỆ SO LỆCH
page 53/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
3. Ảnh hưởng của dòng tải
 Khi một đường dây mang quá nhiều tải, chúng có thể gây ra
dòng sự cố với góc lệch pha  có thể lên đến 500. Góc lệch này
kết hợp với góc lệch 2 đầu đường dây |G - H| 20
0 vẫn nằm
trong vùng bảo vệ của relay.
 Relay tác động bảo vệ khi dòng sự cố lớn hơn dòng tải (IF > IL)
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
BẢO VỆ SO LỆCH
page 54/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
 Trong trường hợp sự cố 3 pha hoặc sự cố 2 pha chạm nhau,
dòng tải IL  0 nên không cần xét trường hợp này
 Trong các trường hợp xảy ra sự cố khác, dòng tải IL đổ vào các
pha còn lại|G-H| tăng lên
 Trường hợp trở kháng thấp, dòng sự cố IF thường rất lớn so với
dòng tải IL khi đó IL ảnh hưởng không đáng kể đến IF
 Trường hợp đường dây có trở kháng cao, IF  IL dẫn đến khó
phát hiện sự cố
 Khi đó, ta sử dụng 1 bộ hiệu chỉnh dùng để phát hiện sự cố
trong trường hợp này
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
BẢO VỆ SO LỆCH
page 55/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
4. Bộ hiệu chỉnh
 IM = MI2 + NI1
I1: dòng thứ tự thuận
I2: dòng thứ tự nghịch
IM: dòng hiệu chỉnh
M,N: hằng số
Sự cố pha chạm đất trở kháng cao, hệ thống vẫn duy trì dòng cân 
bằng để IL mang thứ tự thuận. Và IF0= IF1= IF2= IF/3
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
BẢO VỆ SO LỆCH
page 56/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
• Giả sử sự cố trên pha A, tải
mang trở và I0, I1, I2 cùng pha
tại đầu đường dây G:
ImG=NIL + MIFG/3 + NIFG/3
Và G  0
• Tại đầu ra H, dòng tải âm
ImH = -NIL + MIFH/3 + NIFH/3
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
(Trang 266 sách “Network Protection & 
Automation Guide”) 
BẢO VỆ SO LỆCH
page 57/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
Khi ImH = 0
IFH = 
𝟑IL
(
𝑴
𝑵
+𝟏)
= IE
Đặt M = 6, N= -1  M/N = -6
IE = 
−𝟑
𝟓
IL
Khi tỉ lệ M/N càng lớn thì IE càng 
nhỏ và hệ thống càng nhạy. Tuy 
nhiên khi tỉ lệ M/N quá lớn có thể 
gây ra sự cố
Vì thế trong kỹ thuật, phải điều 
chỉnh tỉ lệ này ở một mức phù hợp 
để đảm bảo sự ổn định cho hệ 
thống
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
(Trang 266 sách “Network Protection & 
Automation Guide”) 
BẢO VỆ SO LỆCH
page 58/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
5. Phát hiện sự cố và khởi động
 Khi phát hiện sự cố, bộ phát hiện sự cố và bộ phân biệt phải
hoạt động và cung cấp ngay 1 tín hiệu cắt ra bên ngoài
 Bộ phát hiện sự cố phải được giới hạn về độ nhạy.
 Yêu cầu đối với bộ phát hiện sự cố là thay đổi loại kênh truyền
được sử dụng, chế độ hoạt động trong việc tính toán góc pha
(khóa (blocking mode) hay cho phép (permissive)) và đặc điểm
sử dụng để cung cấp 1 lượng dung sai cần thiết với dòng dung
kháng tương ứng.
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
BẢO VỆ SO LỆCH
page 59/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
- Để đảm bảo sự ổn định của vùng khóa bảo vệ, cần truyền 1 
tín hiệu khởi động trước khi tính toán độ rộng của góc pha 
cho phép
- Do tác động của dòng dung kháng, nên biên độ dòng ở 2 
đầu dây có sự chênh lệch. Khi đó, ta sử dụng 2 cấp khởi động 
là “Low Set” và “High Set”
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
BẢO VỆ SO LỆCH
page 60/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
- Chế độ “Low set” điều khiển khởi động truyền tín hiệu
+ Khi biên độ của tín hiệu hiệu chỉnh thấp hơn ngưỡng 
cho phép, chế độ “low set” sẽ phát 1 tín hiệu khóa 
(blocking mode)
+ Khi dòng vượt quá ngưỡng hiệu chỉnh (khoảng 2 lần), 
nó sẽ phát 1 tín hiệu cho phép (permissive mode) cho bộ 
phát hiện sự cố làm việc
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
BẢO VỆ SO LỆCH
page 61/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
- Chế độ “High set” được cài đặt trễ hơn chế độ “Low set” từ 
1.5 đến 2 lần, cho phép tiến hành tính toán góc lệch pha
- Việc cài đặt lại hệ thống xảy ra 1 cách tự nhiên sau 1 thời gian 
nhất định hoặc sau khi xóa xong sự cố
- Các đặc tuyến khi cài đặt lại phải đảm bảo rằng trong vùng 
khóa bảo vệ, chế độ “High Set” không hoạt động.
IV. Mô hình bảo vệ so lệch pha
BẢO VỆ SO LỆCH
page 62/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
Cám ơn thầy và các bạn đã lắng nghe!
BẢO VỆ SO LỆCH