BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ĐOÀN ANH LINH

SỬ DỤNG MATLAB/SIMULINK
MÔ PHỎNG RƠ LE BẢO VỆ SO LỆCH
MÁY BIẾN ÁP T60-GE TẠI
TRẠM BIẾN ÁP 220KV BA ĐỒN
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


C
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

N

GS TS L KI

H NG

PGS TS ĐINH THÀNH VIỆT

TS. VŨ PHAN HUẤN

Luậ vă

thiết bị
n khỏi các sự cố ê l
n rấ
q
âm ầ
,
ặc bi t là b o v máy biến áp. H thống b o v máy biến áp bao
gồm nhiều lo i b o v
á
ó o v so l ch máy biến
áp
c sử dụng là b o v chính. B o v so l ch máy biến áp ph i
thỏa mãn tiêu chí vừ ó ộ nh y
ể b o v máy biến áp khỏi các
sự cố, vừ
m b o tính ch n l
ể trách nhữ
á ộng nhầm gây
mấ
. Để gi i quyết những vấ ề này thì ngày nay các hãng thiết
bị
nl
S eme s, S e e , ABB, Sel, GE … ã ến hành
nghiên cứu chế t o các lo ơ le s l ch k thuật số ó ộ tin cậy
cao.
Tr m biế áp 0 V B Đồn trực thuộc Công ty Truyền t i
c trang bị ơ le
thuật số T60 do hãng GE s n xuất làm
nhi m vụ b o v so l ch cho máy biến áp lực của tr m. Đây l ò
ơ le ơ



2
cố v ối chứng v i sự làm vi c củ á ơ le s l ch trên thực tế. Từ
các kết qu mô phỏng, có thể á
ál
ó
c
ởng
của các yếu tố á
ến sự làm vi c củ ơ le
thuật số, từ ó
á
ều chỉnh phù h p về mặt chỉ
ịnh các thông số cài
ặ, ũ
lựa ch n h p lý các thiết bị
l ng và m ch nhị thứ.
Đây ũ l vấ ề cần thiế
c các k s v
yê
l m
á ề ộ, thí nghi m quan tâm nghiên cứu.
Ngoài ra các kết qu mô phỏng, tính toán có thể
kiểm chứng các lý thuyế ã p â í , ồng th
á
á
ứng củ ơ le o v khi có sự cố máy biến áp.

ù

ú á

á ị

c

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
Đố
ng nghiên cứ l ơ le k thuật số T60 do hãng GE
s n xuất, có chứ ă
í l
o v so l ch máy biến áp.
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu gi i thuật chứ ă
o v so l
c viết
ơ le
thuật số T60-GE. Mô phỏ
ơ le ằng


3
Matlab/Simulink.
4. Phương pháp nghiên cứu
ơ pháp nghiên cứu lý thuyết : Một số lý thuyết về
ơ le, b o v so l ch máy biến áp trong h thố
n.

b ov

Nội dung luậ vă

ồm các phần chính sau:

Mở ầu.
C

ơ

Các vấ

ề về b o v so l ch máy biến áp

C

ơ

Rơ le

C

ơ

3 M p ỏ

C

ơ

4 Kết qu mô phỏng

F87T.

s l

á
ộ

ể

e
ố

yê lý s sá
â ằ
ò .

ơ le
v
máy
ã GE sử ụ

ế áp
v
í

ộ
á

Idiff = I1 + I2 .


Dò s l
ó ể
ỉ ừ á sự ố bên trong
MBA mà còn do ò
ừ á máy ế áp
ó MBA, ố s
s
máy ế áp ặ mộ MBA ị q á
áp, chúng sinh ra các
p ầ só
.Dò só
ậ
v ậ 5
l m
ò
ãm
ể ự
v
ó
v s l
á ộ
ầm
p
p sự ố


5
1.1.3 Hãm cộng thêm khi biến dòng bị bão hoà.
Đ
ã


v ó ể
ò
ãm.

1.2. Bảo vệ so lệch chống chạm đất (87N).
1.2.1 Nguyên lý.
B v
m ấ F87N p á
á sự ố
m ấ
máy ế áp lự , á
ộ
á
ù
, á máy ế áp
í
ố ấ
ặ á máy
q y, m ểm s
ủ
ú
ố
Dò

s l

á
ấ.


áy biến áp

1.3.1 Dòng từ hóa trong quá trình đóng điện xung kích MBA
Dòng từ hóa có thế t o ra dòng so l ch kho ng 200% của dòng
n hãm và nó là nguyên nhân gây ra ho ộng sai của b o v .
1.3.2 Các thành phần sóng hài khi đóng xung kích MBA
K
ó x
í MBA s
ò
, ồn t i không lâu, chủ
yếu là sóng bậc 2. Có thể sử dụng hãm hài ể khóa F87T.
1.3.3 Dòng từ hóa trong quá trình sự cố ngoài vùng
Khi có một sự cố ê
,
ần các máy biế áp
c
tách ra bằng máy cắt thích h p, á
ều ki n bên trong lõi sắt biến
áp l
á ơ
ự
ừ hóa của máy biến áp.
1.3.4 Quá kích thích máy biến áp
Trong khi cắt lo i bỏ t v
ều ki n vậ
ó á . Một
máy biến áp có thể bị quá áp một tr ng thái ổ ịnh ở tần số danh
ịnh của nó. Hi
ng quá kích thích sẽ t o ra dòng so l ch.

Giới thiệu về rơ le T60 – GE

Rơ le T60
ã GE (M ) s n xuất, có chứ
so l ch cho máy biến áp lực các lo i.

ă

í

ov

Rơ le ồm các khối chính: khối nguồn, khối truyền thông, khối
input/ output, khối vi xử lý trung tâm.
2.1.2 Một số thông tin cài đặt chỉnh định rơ le liên quan
Mỗ ơ le
v vậ
ề
c tính toán chỉnh
ịnh thông số phù h p v
ặ
ểm riêng của h thống. Vi c tính
á
y
á T
âm ề ộ h thố
n Quốc gia, h thống
n miền thực hi n và ban hành.
Rơ le T60-GE có các thông số chỉ
phần riêng cho từng b o v .

c biế ổi liên q
ến tỷ l ò
n
máy biến áp lực. Đ ều này thực hi n bằ
á
ữ li u tỷ l biến
ổ
ỷ l công suất, tỷ l
n áp, tỷ l ò sơ ấp của máy biến
ò
n vào thiết bị b o v , tổ ấu dây máy biến áp.


8
Rơ le T60-GE sử dụng cuộn tham chiế í
á ể q y ổi
tất c dòng qua các cuộn dây khác về cuộn tham chiếu. Rơ le q y ổi
ò
n các phía về cuộn tham chiế , á ò
y
c
ù
ể tính toán trong b o v so l ch.
2.2.1 Xác định cuộn tham chiếu:
Vi xá ịnh cuộn tham chiếu có thể
ặt ch n
cuộn tham chiế . T
ng h p không ch
, ơ le sẽ tính
ch n cuộn tham chiếu dựa vào giá trị q y ổi từ giá trị ò


ê

ộ của cuộn dây thứ w.

Ipri[w] là dòng sơ ấp ịnh mức của máy biến dòng cuộn dây
thứ w.
Ipri[wtc] là dòng sơ ấp ịnh mức của máy biến dòng cuộn


9
dây tham chiếu.
Vnom[w] l

ịnh cuộn dây w.

n áp

Vnom [w ] l

n áp

ịnh cuộn dây tham chiếu.

2.2.2.2 Quy đổi dòng điện theo tổ đấu dây.
Lấy cuộn tham chiếu làm gốc, tùy thuộc vào tổ ấu dây, các
cuộn dây còn l i sẽ có góc l ch pha so v i cuộn tham chiếu. Vi c
q y ổ ò
n theo góc l
p

I dA = I A c 1

IAc 2

.... I A c n

I rA = max{I A c 1 , I A c 2 ,..., I A c n }

I dB = I B c 1

IBc 2

.... I B c n

I rB = max{I B c 1 , I B c 2 ,..., I B c n }

I dC = I C c 1

IC c 2

.... I C c n

I rC = max{I C c 1 , I C c 2 ,..., I C c n }

2.2.3

Dòng hãm hài

Rơ le T60-GE sử dụng dòng sóng hài bậc 2 và dòng sóng hài
bậ 5 ể thực hi n chứ ă


800 x121
600 x 225

I pri C x Vnom C

Bù biên ộ

M H =

0,717

q y ổi dòng từ cuộn h sang cuộn trung:

I pri H x Vnom H
I pri C x Vnom C

800 x 22
600 x 225

0,13

2.3.2.2
Quy đổi dòng điện phụ thuộc tổ đấu dây.
Cuộn cao áp:
A
I B
C

T ơ

và cuộn h áp:
p

A

1
x
3

I B
C

2

1

1

2

1

T

1

1

A



1

1

A

0 xI B

1

1

C

Dòng quy đổi các cuộn dây về cuộn tham chiếu.

2.3.2.3

V i h số ù ê ộ từ cuộn trung áp sang cao áp là 0,717,
từ cuộn h áp sang cao áp là 0,130. Dò q y ổi các cuộn dây sẽ là:
Dò

q y ổi cuộn cao:
c

A

1
x


Dòn q y ổi cuộn trung:
p

A
I B
C

Dò

2

1
0, 717x x
3

1

1

2

1

T

1

A


A

Id B
C

I B
C

2
0, 239x 1
1

ể í
c

1
2
1

A

0 xI B

1

1

C

H

1
A
1 xI B
2
C

T

1
x
3
H

2
1
1

1
2
1

1
0, 0753x 1
0

1

A

1 xI B


C

A
,I B
C

2
0, 239 x 1
1

1
2
1

c

T

A
,I B
C

c

1
} max{ x
3
H


0 xI B
1
C

;
C

}
H

TÓM TẮT CHƯƠNG 2
Nộ
ơ
ã
y i thuật tính toán b o v so
l ch máy biến áp củ ơ le T60-GE và áp dụng gi i thuật cho thực tế
máy biến áp AT2 t i tr m 0 V B Đồ . T ê ơ sở các gi i thuật
này, kết h p v i các giá trị chỉ
ị
ơ le sẽ
c sử dụ
ể xây
dựng các khối mô phỏng ho
ộng củ ơ le ực hi n chứ ă
b ov
ơ 3.


13
CHƯƠNG 3

phỏng cho b o v so l ch của máy biến áp.
3.2.

Mô hình hóa bảo vệ so lệch MBA bằng Matlab/Simulink.
3.2.1.

Sơ đồ bảo vệ MBA AT2 tại TBA 220kV Ba Đồn

Mô hình mô phỏng MBA AT2 tr TBA

0 V B Đồn

Hình 3.1: Sơ đồ bảo vệ so lệch MBA AT2


14
Bảng 3.1: Thông số chính MBA AT2 trạm 220kV Ba Đồn
Stt

Thông số

Giá trị

ịnh mức C-T-H

1

Công suấ

2


ò

n phía 22kV

800/5A

7

Tỷ số biế
tính

ò

n phía trung

áp

Ghi
chú

125/125/20 MVA

ịnh C-T-H

225/121/22kV
±8x1,25%

800/5


ặc tính

4

Break 2

4.0 pu

Đ ểm ãy

ê

ặc tính

5

Slope 2

70%

Độ dố

Inrush Inhibit
Level

15%

Độ dố
bậc 2


Sơ đồ mạng điện


15

l

Sơ ồ m
n bao gồm: khối nguồn, khối máy cắt, khối
ng, khối máy biến áp, khối phụ t i, khối sự cố.

Hình 3.2: Sơ đồ mô phỏng tổng quát
3.2.2.2.

Mô phỏng rơ le

Sơ ồ tổng quát nhóm khối logic thể hi

3. 1.

Hình 3.11: Mô hình tổng quát các nhóm khối logic


16

Hình 3.16 Logic tính dòng IdA và IrA, Id2A, Id5A

Hình 3.22 Sơ đồ logic khối Diff-Trip B



4.1

Trường hợp làm việc bình thường

4.1.1 Phương thức vận hành:
Ở tr
á
ng, các MC 1, 2, 3 ở tr
á ó .
MBA truyền t i công suấ ến các phụ t i phía 110kV và 22kV.
4.1.2 Kết quả mô phỏng và nhận xét:
Dòng pha A ba phía MBA
c và sau hi u chỉnh:

Hình 4.3 Dòng nhị thứ pha A trước hiệu chỉnh

Hình 4.4 Dòng nhị thứ pha A sau hiệu chỉnh.
Từ hình 4.3 và hình 4.4 nhận thấy dòng pha A sau hi u chỉ
ã
ều chỉnh phù h p về ê ộ giữa các cuộn dây Ia1, Ia2, Ia3.
Góc pha dòng cuộ I 3 ã
về cùng pha v i các cuộn Ia1
v I . N vậy vi c hi u chỉ
ò
sơ ồ mô phỏng là
chính xác.
Rơ le
á ộ
ng h p vậ
ng


Hình 4.11 Logic rơ le làm việc trong trường hợp đóng xung kích


20
K

x
í , xuất hi n dòng so l , ểm làm vi c nằm
ê
ặc tính. Tuy nhiên chứ ă
ãm só
p á
n và
so sánh các dòng sóng hài bậc 2, bậ 5 v t quá giá trị cho phép và
khóa không cho b o v F87T á ộng cắt máy cắt không chính xác.
4.3

ó

Trường hợp ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ.
4.3.1 Phương thức vận hành

Ở tr
á
ng, các MC1, MC2, MC3 ở tr ng thái
ó . MBA truyền t i công suất từ phía 220kV sang phía 110kV và
22kV. Ở th
ểm 0.1s x y ra sự cố ngắn m ch ba pha t i phía
110kV ở ngoài vùng b o v .

ng, các MC1, MC2, MC3 ở tr ng thái
ó . MBA truyền t i công suất từ phía 220kV sang phía 110kV và


21
22kV. Ở th
ểm 0.1s x y ra sự cố ngắn m ch 2 pha A-B t i phía
110kV ở trong vùng b o v .
4.5.2 Kết quả mô phỏng và nhận xét:
Ngắn m ch trong vùng b o v , ểm làm vi c nằm trong vùng
á ộ , ò
ãm
ó ê ộ tắt nhanh so v i dòng so l . Rơ
le á ộng cắt máy cắt ba phía MBA.

Hình 4.30 Đường đặc tính BVSL khi NM trong vùng bảo vệ 110kV
4.6 Ngắn mạch 1 pha trong vùng bảo vệ phía 22kV.
4.6.1 Phương thức vận hành
Ở tr
á
ng, các MC1, MC2, MC3 ở tr ng thái
ó . MBA truyền t i công suất từ phía 220kV sang phía 110kV và
22kV. Ở th
ểm 0.1s x y ra sự cố ngắn m ch 3 pha A-B-C t i phía
22kV ở trong vùng b o v .
4.6.2 Kết quả mô phỏng và nhận xét:
Ngắn m ch trong vùng b o v , ểm làm vi c nằm trong vùng
á ộ , ò
ãm
ó ê ộ tắt nhanh so v i dòng so l . Rơ


1

1

1

No Trip

NM ngoài vùng

0

0

1

No Trip

NM 1 pha trong
vùng 220kV

0

1

0

Trip


Từ b ng tổng h p trên nhận thấy chỉ ó á
ng h p NM
trong vùng b o v l ơ le á ộng cắt máy cắt, cá
ng h p còn
l ơ le ều không cắt máy cắt. T
ng h p ó x
í ,
có xuất hi n tín hi u logic so l ,
ov ãp á
n sóng
ãm
v t mứ q y ịnh và khóa b o v so l ch.
Có thể kết luận rằ
và vi c mô phỏ
ãm

ơ le ã l m v c phù h p so v i thực tế
ú quá trình ho ộng củ ơ le.


23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Luậ vă "Sử dụng Matlab/Simulink mô phỏ
ơ le o v
so l ch máy biến áp T60-GE t i tr m biế áp 0 V B Đồn" dựa
theo nguyên lý làm vi c của b o v so l ch máy biến áp có hãm có
bộ khóa sóng hài, ề
ã ế
l ng và cân bằ
ò

tr ng thái làm vi
ng, ó x
í MBA, sự cố NM
trong vùng b o v và NM ngoài vùng b o v .
Qua nghiên cứu, phân tí
luận và kiến nghị
s

v

á

á á

á

ết

Kết qu mô phỏng cho thấy b o v làm vi
ú
v i lý thuyết b o v so l ch MBA. Có thể thấy
c rằ m
ơ
le b o v 87T cho kết qu mô phỏng so sánh v i logic làm vi c thực
tế củ ơle l
ống nhau.
Đối v q á
ó x
í MBA, ểm làm vi c của
ơ le v vù