Giáo trình Bảo vệ rơle và tự động hóa trong hệ thống điện - Chương 1: Khái niệm cơ bản

3: dùng máy cắt có hai cuộn cắt, mỗi rơle đưa tín hiệu đến một cuộn 
cắt riêng biệt. 
- Dạng 4: hai hệ thống BV riêng biệt điều khiển một máy cắt. 
Nhận xét: dạng 2 được tin cậy hơn vì có 2 bộ biến điện riêng biệt cung cấp 
cho 2 rơle. Dạng 4 là dạng đắt tiền nhất và tin cậy nhất vì có hai hệ thống BV 
riêng biệt điều khiển một máy cắt. 
1.3.4 Các nguồn thao tác. 
Dòng điện thao tác dùng để cung cấp cho các rơle trung gian, thời gian, tín 
hiệu, phân cực các linh kiện điện tử, đóng cắt điều khiển các máy cắt điện và 
một số mục đích khác. 
Nguồn dòng điện thao tác cần phải đảm bảo cho BV làm việc một cách chắc 
chắn trong trường hợp NM, khi mà điện áp chỗ hư hỏng có thể giảm đến 
không. Vì vậy các máy biến áp tự dùng và các máy biến điện áp không thể là 
nguồn cung cấp duy nhất cho BV được. 
Hiện nay thường dùng các nguồn thao tác một chiều do accu cung cấp và 
nguồn xoay chiều do máy biến dòng, biến áp mạng điện áp thấp cung cấp. 
a) Nguồn thao tác một chiều. 
Accu điện áp 110 ÷ 220 V, ở các trạm biến áp nhỏ thì accu điện áp 24 ÷ 48 V 
được dùng làm nguồn một chiều. Accu đảm bảo cung cấp năng lượng điện cần 
thiết cho các mạch thao tác ở thời điểm bất kỳ, không phụ thuộc vào trạng 
thái của mạng được BV, vì vậy nó là nguồn cung cấp bảo đảm nhất. Tuy 
nhiên nguồn accu đắt hơn nhiều so với các nguồn thao tác khác, nó đòi hỏi 
thiết bị nạp, phòng riêng và sự bảo trì thường xuyên. 
b) Nguồn thao tác xoay chiều. 
Đối với BV chống NM, máy biến dòng là nguồn cung cấp rất đảm bảo cho 
các mạch thao tác. Khi có NM dòng và áp ở đầu cực của máy biến dòng tăng 
lên đảm bảo cung cấp năng lượng cần thiết cho các mạch thao tác. Tuy nhiên 
đối với các sự cố và chế độ không bình thường mà dòng qua phần tử BV 
không tăng lên thì máy biến dòng không đảm bảo công suất cần thiết. 
rơle1 rơle2
Cuộn cắt
Máy cắt
BI accu BU
rơle1 rơle2
Cuộn cắt
Máy cắt
BU1 accu BI2BI1 BU2
rơle1 rơle2
Máy cắt
BU1 accu BI2BI1 BU2
Cuộn cắt2Cuộn cắt1
rơle1 rơle2
Máy cắt
BI2 BU2
Cuộn cắt2Cuộn cắt1
BI1 BU1 Accu
1
Accu
2
Hình 1.16:Sơ đồ khối hệ thống điều khiển máy cắt tiêu biểu 
1) 2) 3) 4) 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 16 
Máy biến điện áp và máy biến áp tự dùng không thể dùng để cung cấp cho 
mạch thao tác của BV chống NM khi áp của mạng điện giảm. Nhưng đối với 
các sự cố và chế độ không bình thường áp không giảm nhiều thì chúng có thể 
làm việc tốt. 
Tụ nạp sẵn. Thộng thường tụ được nạp điện sẵn từ mạng trong chế độ bình 
thường. Khi áp của trạm bị mất, năng lượng trong tụ vẫn được duy trì, vì vậy 
tụ nạp sẵn được dùng để cung cấp năng luợng cho các BV và thiết bị tự động 
làm việc khi mất áp của trạm. 
Tổ cung cấp liên hợp, cung cấp cho ta dòng điện thao tác bằng cách tổng hợp 
các dòng điện chỉnh lưu từ càc dòng điện (có máy biến dòng) và điện áp (máy 
biến áp). Trong các tổ liên hợp cần phải chú ý đến việc chọn các pha dòng 
điện và điện áp như thế nào để có thể nhận được công suất lớn nhất. 
c) Nguồn một chiều cho các phần tử thực hiện bằng điện tử, vi macïh. 
Hệ thống BV bằng bán dẫn, vi mạch cần nguồn điện áp một chiều ổn định. 
Trị số điện áp phụ thuộc vào transistor, hay vi mạch. Những điện áp thông 
dụng cung cấp cho các mạch này là ± 5 V, ± 9 V, ± 15 V. Để cung cấp nguồn 
một chiều các linh kiện ban dẫn, vi mạch  người ta thường dùng hai phương 
pháp sau: 
- Dùng bộ chia thế từ mạng 110 V hay 220 V 
- Bộ biến đổi một chiều 110 V (220 V DC) thành điện một chiều có điện thế 
ra thích hợp. 
Phương pháp đầu tiên thường dùng cho các mạch rơle riêng biệt (rơle trung 
gian, dòng điện, thời gian) năng lượng tiêu thụ từng phần không lớn. Sơ đồ 
nguyên lý đơn giản của phương pháp này ở Hình1.17. 
Trong trường hợp nguồn cung cấp cho BV phức tạp, cùng một lúc cung cấp 
cho phần đo lường và logic cần thiết dùng phương pháp thứ hai. 
1.3.5 Các ký hiệu thường gặp trong sơ đồ BV rơle. 
a) Cuộn dây rơle (ngõ vào của rơle). 
+
_
CL
CL
BU
Hình 1.17:Tổ cung cấp liên hợp 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 17 
b) Tiếp điểm rơle (ngõ ra của rơle). 
Tiếp điểm thường mở(“a”) cho biết tiếp điểm này mở khi cuộn dây của nó 
không có điện ( rơle chưa tác động). 
Tiếp điểm thường đóng (“b”) cho biết khi tiếp điểm này đóng khi cuộn dây 
không có điện. 
Khi rơle tác động thì trạng thái của tiếp điểm sẽ thay đổi. 
1.4 CÁC DẠNG RƠLE 
1.4.1 Các rơle điện cơ. 
Rơle điện cơ được sử dụng để thực hiện các phần chức năng của BV. Rơle 
điện cơ làm việc trên cơ sở lực cơ dưới tác dụng của dòng điện chạy trong 
rơle; rơle điện cơ tín hiệu điện đầu vào thành tín hiệu trạng thái là sự đóng, 
mở của tiếp điểm. Trong rơle điện cơ, năng lương điện từ được chuyển đổi 
thành năng lượng cơ, làm chuyển đổi phần động của rơle. 
1.4.2 Bảo vệ thực hiện bằng điện tử (Sử dụng linh kiện bán dẫn, vi mạch 
trong các sơ đồ BV hay còn gọi là rơle bán dẫn) . 
Giai đoạn đầu tiên, linh kiện bán dẫn dùng trong hệ thống BV rất ít và chủ 
yếu là trong rơle điện cơ, nhưng càng về sau tỷ lệ sử dụng các phần tử bán 
dẫn, vi mạch trong các hệ thống BV tăng dần lên, và trong nhiều trường hợp 
chỉ có phần tử cuối cùng mới dùng rơle điện cơ. Trong những sơ đồ BV bằng 
điện từ, hiện nay người ta đã dùng những linh kiện bán dẫn khác nhau. Đó là 
50 50 50 50 
a b c d 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 18 
diod, transistor, thyristo, phần tử Hall, khuyếch đại thụât toán . Các linh kiện 
này được dùng để tạo thành những phần tử chức năng khác nhau của BV. Cấu 
trúc và sự làm việc của từng linh kiện nêu trên được trình bày trong hàng loạt 
những tài liệu kỹ thuật. Vì vậy việc giới thiệu này sẽ góp phần thiết kế và 
giải thích dễ dàng sự làm việc của các bộ phận chức năng của hệ thống BV. 
1.4.3 Bảo vệ dùng kỹ thuật số vi xử lý (Rơle kỹ thuật số). 
Trong thời gian gần đây, người ta có khả năng xử lý một khối lượng lớn thông 
tin trong một thời gian rất ngắn đối với chế độ làm việc của trang thiết bị điện 
được BV. Hiện nay trong hê thống điện những thông tin này được xử lý bằng 
máy vi tính. Do đó đã tạo nên một sự thay đổi quan trọng trong việc thực hiện 
của hệ thống BV. Việc sử dụng hệ thống vi tính thiết kế, thực hiện các phần 
của BV đang là vấn đề của thời sự. Cũng tương tự như các BV thực hiện bằng 
điện cơ, điện tử, BV bằng vi tính kỹ thuật số cũng có những phần chức năng 
đo lường, tạo thời gian, phần logic hoạt động theo chương trình định trước để 
đi điều khiển các máy cắt. Với khả năng linh động của các rơle dùng kỹ thuật 
số, ngoài chức năng phát hiện NM, còn làm nhiệm vụ đo lường, định vị trí sự 
cố, lưu trữ các hiện tượng trước và sau thời điểm NM, phân tích dữ liệu hệ 
thống, dễ dàng giao tiếp với các BV khác, hiển thị thông tin rõ ràng cho người 
sử dụng. Sau đây giới thiệu sơ lược nguyên lý hoạt động của một rơle kỹ thuật 
số. 
Một rơle kỹ thuật số có thể bao gồm các bộ phận: Bộ biến đổi dòng sang áp, 
bộ lọc, bộ chỉnh lưu chính xác, bộ dịch pha, bộ phát hiện đi qua điểm zero, bộ 
chọn kênh, mạch lấy mẫu và giữ, bộ biến đổi ADC, bộ xử lý, bộ xuất nhập, 
các tiếp điểm rơle điều khiển. 
Tín hiệu từ máy biến điện áp và tín hiệu từ máy biến dòng sau khi đã được 
biến đổi thành tín hiệu áp tương ứng được cho qua bộ lọc để tránh lỗi giả. Sau 
khi qua bộ lọc các tín hiệu này sẽ được cho qua (hay không cho qua) bộ chỉnh 
lưu chính xác và đầu ra sẽ được đưa vào bộ chọn kênh. Bộ vi xử lý trung tâm 
sẽ gửi lệnh đến bộ chọn kênh để mở ra kênh mong muốn. Đầu ra của bộ chọn 
kênh sẽ đưa vào bộ biến đổi A/D, để biến tương tự thành tín hiệu dạng số. 
Nguyên lý biến đổi tín hiệu phải qua mạng lấy mẫu và giữ cho tín hiệu điện 
áp tức thời không thay đổi trong chu kỳ biến đổi. 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 19 
Đầu ra của bộ biến đổi AD là tín hiệu số tương ứng với tín hiệu tương tự đầu 
vào và được đưa vào bộ vi xử lý . Tác động liên thông giữa bộ vi xử lý trung 
tâm với bộ nhớ ( chương trình phần mềm) cho phép đo chỉ số đặt, xác định 
đặc tuyến khởi động của BV theo chương trình định trước, xác định thời gian 
làm việc, logic tác động, tự động thay đổi sự quan hệ trong phần logic phụ 
thuộc vào các tín hiệu từ các đối tượng được BV, và sau cùng cho quyết định 
đi điều khiển máy cắt, thông qua bộ xuất nhập, DAC , tiếp điểm rơle đối với 
rơle cần xác định công suất, thì các bộ dịch pha, và bộ phát tín hiệu đi qua 
điểm zero có thể được dùng. 
Hình 1.18 Sơ đồ khối của bảo vệä bằng vi xử lý