1
LÝ THUYẾT TỔNG HỢP VỀ HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN, BẢO VỆ VÀ THÔNG TIN
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
NỘI DUNG
I. CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 2
1. Chế độ vận hành bình thường 2
2. Chế độ sự cố 2
3. Chế độ sau sự cố 2
II. YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ TRONG
HỆ THỐNG ĐIỆN 3
1. Thiết bị thông tin tại Nhà máy điện 3
2. Thiết bị bảo vệ 3
3. Thiết bị đo lường và chỉ thị tại chỗ và từ xa 3
4. Yêu cầu đối với thiết bị đo 5
III. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA RƠLE SỐ (SO VỚI RƠLE CƠ) 7
IV. SỰ HOẠT ĐỘNG VÀ ĐẶC TÍNH BẢO VỆ CỦA RƠLE KHOẢNG CÁCH
9
V. CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
SỐ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN 13
1. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) 13
2. EMS (Energy Management System) 13
3. DMS (Distribution Management System) 14
4. BMS (Bussiness Mangement System) 15
VI. CÁC LOẠI KÊNH THÔNG TIN LIÊN LẠC 17
1. Hệ thống dây dẫn phụ 17
2. Cáp thông tin 17
eBook for You
2
I. CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN
Nhiệm vụ của mỗi cấp điều khiển được xác định cho từng chế độ làm việc của

chỉ được dung cho mục đích vận hành.
- Phải có máy fax và đường liên lạc độc lập với trung tâm điều độ số máy ở 2
đầu được đăng ký và chỉ dùng cho mục đích vận hành.
2. Thiết bị bảo vệ
- -Đặt đủ số lượng và đảm bảo các chỉ tiêu nhanh nhạy, chọn lọc, tin cậy phù
hợp.
- -Thời gian loại trừ sự cố (là khoảng thời gian từ khi xuất hiện sự cố đến khi
hồ quang trong máy cắt được dập tắt) phải không lớn hơn:
80ms ở cấp 500kv
100ms ở cấp 220kV
140ms ở cấp <=110kV
- Các bảo vệ dự phòng phải có thời gian loại trừ sự cố không chậm hơn
300ms
- Ở các máy cắt điện >= 110kV phải có bảo vệ chống máy cắt hư hỏng (từ
chối) 50BF.Thời gian tác động của bảo vệ này phải <=250ms sau khi MC
không cắt được.
- Phương thức bảo vệ các phần tử chính của NMĐ, trạm BA và đương dây tải
điện phải được chuẩn hoá theo chủng loại, cấp điện áp và cỡ công suất.
3. Thiết bị đo lường và chỉ thị tại chỗ và từ xa
a.NMĐ:
Phải trang bị RTU để gửi thông tin (U, I, P, Q, f…) về trung tâm điều độ gồm
các tín hiệu sau:
- Các tín hiệu điều khiển: đóng -cắt, tăng-giảm
eBook for You
4
- Các tín hiệu nhị phân: phản ánh trạng thái của MC, trạng thái của khoá điều
khiển (từ xa, tại chỗ) để điều khiển công suất tác dụng của MFĐ; trạng thái
vận hành của bộ điều tốc (cố đinh/tự do) của tua bin.
- Các tính hiệu tương tự (4-20mA)về :
+ Công suất tác dụng (MW)

nhiều biểu giá, kiểu ghi hai chiều (mua or bán) cấp chính xác 0,2 được trang bị
thiét bị xung để chuyển trị số đã đo được đến thiết bị đếm xa vạn năng UTI
c. Đồng hồ đo điện năng (công tơ) phản kháng (kVAr): Thiết bị 3 pha, thường là
một biểu giá, kiểu ghi hai chiều (mua or bán), cấp chính xác 0,5 được trang bị
thiết bị xung để chuyển trị số đã đo được đến thiết bị đếm xa vạn năng (UTI)
d. Thiết bị đếm xa vạn năng (UTI) phải đảm bảo:
- Số đầu vào đếm xa >=24
- Số đầu vào điều khỉên >=8
eBook for You
6
- Số cổng ra >=8
- 1 modul phiếu dữ liệu có SRAM
- 1 modul thiết bị in nhiệt
- 1 modul liên lạc
- 1 lô giấy in nhiệt (cho 2năm)
e. Bộ chuyển đổi công suất P/công suất Q (MW/MVAr): mỗi bộ chuyển đổi
MW/MVAr phải lắp đặp trong cùng hộp, kiểu 3 pha, 3 dây, 2 thành phần, phải
được thiết kế cho mục đích đo xa.
f. Rơle cảnh báo mất điện áp: Mỗi công tơ tác dụng (kWh) và công tơ phản
kháng (kVArh) phải được lắp đặt cùng với rơle cảnh báo mất điện áp để kiểm tra
độ tin cậy cung cấp điện tại mạch lắp đặt công tơ.
g. Các mạch thử nghiệm; mỗi công tơ tác dụng và công tơ phản kháng và bộ
chuyển đổi W/VAr phải được lắp đặt riêng rẽ với một mạch tử nghiệm từ nguồn
năng lượng bên ngoài hoặc từ BI, BU thông qua các cổng thử đa cực được lắp
đặt cho mục đích thử nghiệm.
h. Bộ nghịch lưu tĩnh
Biến đổi U
DC
(nguồn ác quy) thành nguồn AC phục vụ cho các thiết bị đo lương
dùng AC

Các Rơle chỉ khác biệt ở module 3 (
,
p c
 
)
- Kết nối dơn giản( kết nối quang)
- Kích thước được chuẩn hóa
Chiều cao: H=const
eBook for You
8
Chiều rộng L(3/4L; 1/2L;L/3;L/4 ): tùy theo độ phức tạp của Rơle lắp ráp và
thay thế rất thuận tiện
c) Rơle hợp bộ:
 Chức năng BẢO VỆ: Protection Relays
 Chức năng điều hành: Management Relays
 Hệ thống bảo vệ và điều khiển: bằng máy tính
eBook for You
9
IV. SỰ HOẠT ĐỘNG VÀ ĐẶC TÍNH BẢO VỆ CỦA RƠLE KHOẢNG
CÁCH
*) Hoạt động của rơle khoảng cách:
- Nguyên lý đo tổng trở đc dùng để phát hiện sự cố trên hệ thống tải điện hoặc
máy phát điện bị mất đồng bộ hay thiếu kích thích.
Đối với các hệ thống truyền tải, tổng trở đo được tại chỗ đặt bảo vệ trong chế độ
làm việc bình thường ( bằng thương số của điện áp chỗ đặt bảo vệ với dòng điện
phụ tải) cao hơn nhiều so với tổng trở đo được trong chế độ sự c. Ngoài ra, trong
nhiều trường hợp tổng trở của mạch vòng sự cố thường tỷ lệ với khoảng cách từ
chỗ đặt bảo vệ đến chỗ ngắn mạch.
- Sử dụng trong bảo vệ tổng trở cực tiểu:
- Tổng trở của đường dây tải điện AB được biểu diễn bằng vectơ Z

quang R
qd,
phát sinh tại điểm ngắn mạch), tổng trở đo được tại chỗ đặt bảo vệ sẽ
là:
Z
N’
= R
N
+ jX
N
+ R
qd
Tổng trở đo được có trị số lớn hơn nhưng góc nghiêng của véctơ tổng trở sẽ
giảm đi.
- Đối với bảo vệ khoảng cách làm việc không có thời gian, để tránh tác động
nhầm khi có ngắn mạch ở đầu phần tử tiếp theo, tổng trở khởi động của bộ phận
khoảng cách phải chọn bé hơn tổng trở của đường dây: Z
kđ
= K.Z
D
(k =
0,8÷0,85) có xét đến sai số của máy biến dòng điện, máy biến điện áp và một số
ảnh hưởng gây sai số khác.
Chọn ngưỡng khởi động:
Z
N
< Z
kd
< Z
bình thường

a a
AB 3
h = Tg =
BC 5
α =
SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN.
eBook for You
13
V. CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG KỸ THUẬT CÔNG
NGHỆ SỐ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN
Trong quá trình phát triển HTĐ, HT điều khiển có những giai đoạn phát triển
khác nhau:
Ta có thể kể ra 4 giai đoạn chính phát triển ứng dụng kỹ thuật công nghệ số điều
khiển HTĐ là: SCADA, EMS, DMS, BMS
1. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)
SCADA (Thu thập và hiển thị các dữ liệu): thế hệ điện cơ  điện tử tương tự
kỹ thuật số
Thông tin dữ liệu từ các phần tử được thu thập qua RTU thông qua mạng
thông tin trung tâm điều độ.
*)Theo mức độ chi tiết thông tin có thể khác nhau:
- Dữ liệu vận hành: U các nút chính, dòng I trên các phần tử chính, P,Q,f…
- Trạng thái thiết bị: MC(đóng –cắt), DCL nối đất, đường dây …thiết bị điều
chỉnh và điều khiển.
- Lý lịch của từng thiết bị trong HTĐ: ngày đưa vào vận hành, lịch sử đại tu, sửa
chữa, lần sửa chữa cuối cùng
- Nhân viên điều hành: trực tiếp theo dõi  đưa các dữ liệu cần xử lý vào hệ
thống máy tính  theo kết quả  nhân viên điều hành trực tiếp ra lệnh điều
khiển.
Trên thế giới: từ những năm 1960 phát triển hệ SCADA kỹ thuật số, còn Vnam
từ 1980 mới đưa SCADA kỹ thuật số vào áp dụng.

Nhân viên điều hành: theo dõi, giám sát và chỉ can thiệp khi cần thiết( người
giảm, máy tăng )
EMS đảm bảo tương thích giữa hệ điều hành và hệ thực hiện.
Phần cứng: thiết bị được chuẩn hoá
Phần mềm: tiếng nói chung trong HT điểu khiển.
3. DMS (Distribution Management System)
Distribution: → * Phân phối (Điện, năng lượng):
eBook for You
15
+ Chất lượng điện năng: U, ∆A, ∆P, bù, ĐTC…
+ Chỉ tiêu kinh tế → Quản lý vận hành.
+ Quan hệ với khách hàng….
+ Hệ thống cung cấp điện “Tuyệt hảo”
(Perfect Distribution System)→ Các thiết bị thông minh.
* Quản lý dữ liệu phân tán.
+ Dữ liệu HTĐ: Nhiều lĩnh vực, ít liên quan nhau.
• Khảo sát: Địa chất, khí tượng, thủy văn.
• Thiết kế: Tiêu chuẩn, định mức, catalog thiết bị…
•Xây dựng
• Vận hành
Một số hệ thống:
DSM: Quản lý nhu cầu (Demand Side Management)
DTS: Dispathching Training System
(Hệ thống huấn luyện…)
GIS: Geographical Information System
(Hệ thống thông tin địa lý).
4. BMS (Bussiness Mangement System)
*Hệ thống quản lý kinh doanh
Xu thế chung: Phi tập chung – Phi điều tiết.
- Phi tập trung: (Decentralisation)

2. Cáp thông tin
- Cáp đồng trục
+ Điện trở đặc tính của cáp đồng trục thông thường là 50ôm.
+ Tốc độ truyền trên cáp đồng trục khá cao (tới 300Mbít/s)
+ Khoảng cách truyền tới vài nghìn m không cần bộ lặp
- Hiện này thường dung các loại cáp đồng trục sau dây cho mạng cục bộ:
+ RG-8 và RG-11, trở kháng 50ôm, được dùng cho mạng thick Ethernet.
+ RG-58, trở kháng 50ôm, được dùng cho mạng thin Ethernet.
+ RG-59, trở kháng 75ôm, được dùng cho mạng truyền hình cáp.
+ RG-62, trở kháng 93ôm, được dùng cho mạng ARC net.
Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục thường có dải thông từ 2,5Mbít/s (ARC
net) tới 10Mbít/s (Ethernet)
- Cáp đôi xoán
Các loại này gồm hai dây dẫn đồng được cách điện quấn ôm vào nhau nhờ vậy
trường điện từ của hai dây sẽ trung hoà lẫn nhau vì thế nhiễu xạ ra môi trường
xung quanh cũng như tạp nhiễu do xuyên âm sẽ được giảm thiểu.
Điện trở đặc trưng của cáp xoắn đôi là 120ôm.
2 loại thường dùng:
+ STP: lớp bọc kim bên ngoài đôi cáp, cho phép truyền tốc độ tương đối cao
(>1Mbít/s), chiều dài truyền tối đa không dùng trong bộ lặp có thể lên tới
3000m.
+ UTP: tính năng như STP, chỉ kém về khả năng chống nhiễu và suy hao do
không có bọc kim, có 5 loại thường dung là;
UTP loại 1 và 2: sử dụng thích hợp cho truyền thoại và truyền dữ liệu tốc độ
thấp (dưới 4Mbit/s)
eBook for You
18
UTP loại 3: thích hợp cho truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 16Mbít/s.
UTP loại 4: thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ đến 20Mbít/s
UTP loại 5:cho phép truyền dữ liệu tới 100Mbít/s.