Xây dựng và cấu hình sơ đồ logic cho rơle bảo vệ điện áp và tần số tại trạm biến áp 110kV

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
44 Số 24 
XÂY DỰNG VÀ CẤU HÌNH SƠ ĐỒ LOGIC CHO RƠLE BẢO VỆ ĐIỆN ÁP VÀ TẦN SỐ 
TẠI TRẠM BIẾN ÁP 110KV 
A PROPOSED SCHEME OF LOGIC DIAGRAM FOR VOLTAGE AND FREQUENCY 
PROTECTION RELAY AT 110KV STATIONS 
Đặng Mỹ Nhựt, Nguyễn Thanh Quang 
Trường Đại học Điện lực 
Ngày nhận bài: 19/07/2020, Ngày chấp nhận đăng: 11/12/2020, Phản biện: TS. Vũ Thị Thu Nga 
Tóm tắt: 
Rơle bảo vệ điện áp và tần số có chức năng đảm bảo ổn định hệ thống điện bằng cách sa thải phụ 
tải hoặc cô lập lưới điện cục bộ khi hệ thống bị quá áp, thấp áp giữa pha – pha hoặc pha – đất và 
quá tần số hoặc thấp tần số. Rơle được lắp đặt tại các trạm biến áp giúp cho các phương thức bảo 
vệ hoạt động hiệu quả hơn: tin cậy, chọn lọc, nhanh, và kinh tế. Bài báo này giới thiệu đặc tính làm 
việc, xây dựng sơ đồ logic, phần mềm ứng dụng và xây dựng cấu hình làm việc của rơle SEL715A 
bảo vệ điện áp và tần số tại trạm biến áp 110 kV. 
Từ khóa: 
rơle bảo vệ điện áp và tần số, rơle SEL 751A, sơ đồ logic cho rơle. 
Abstract: 
The function of voltage and frequency protection relays is to ensure stability in the power system 
through load shedding or isolating the local grid in over voltage, drop voltage of phase - phase or 
phase - earth situation and over frequency or low frequency status. Relays installed at stations make 
the protection methods more efficient: reliable, selective, fast and economic. This paper focuses on 
presenting characteristics, logic diagram design, application software and configuration of SEL715A 
relay for protection frequency and voltage at 110kV stations. 
Keywords: 
voltage and frequency protection relay, SEL 751A relay, logic diagram for relays.
1. GIỚI THIỆU CHUNG 
Ngày nay các trạm biến áp đã sử dụng 
nhiều hệ thống bảo vệ rơle kỹ thuật số 
thay thế dần cho các loại rơle cũ đã lạc 
hậu. Rơle kỹ thuật số được ứng dụng công 
nghệ hiện đại, cấu hình làm việc ngày 
càng phức tạp, vì vậy người dùng cần 
phải trang bị nhiều kiến thức để làm quen 
và nắm bắt chúng. 
Trong thực tế vận hành trạm biến áp, 
người vận hành gặp không ít khó khăn 
trong công tác nắm bắt, làm chủ hệ thống 
mạch điện nhị thứ, đặc biệt là làm chủ các 
loại cấu hình logic trong rơle số. Vì vậy 
việc cấu hình cho một rơle mang ý nghĩa 
quan trọng là xây dựng kết cấu cho rơle 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 24 45 
để rơle hoạt động đúng theo mong muốn 
của các kỹ thuật viên nhằm sử dụng mục 
đích bảo vệ hệ thống điện. 
Bài báo này tác giả đưa ra sơ đồ mạch 
điện nhị thứ trong bảo vệ rơle và ứng 
dụng các phần mềm để xây dựng cấu hình 
logic cho rơle. 
2. TỔNG QUAN VỀ KẾT NỐI TRẠM 
BIẾN ÁP PHỤ TẢI 
2.1. Giới thiệu tổng quan trạm biến áp 
phụ tải 110 kV 
2.1.1. Giới thiệu chung 
Hiện nay, trong hệ thống lưới điện 110kV 
Việt Nam nói chung và hệ thống lưới điện 
110kV miền Trung nói riêng, trạm biến áp 
(TBA) phụ tải thường được thiết kế 02 
máy biến áp (MBA) có tính toán dự 
phòng cho tương lai, sơ đồ nối điện chính 
trong TBA phụ tải thường sử dụng là sơ 
đồ cầu có đầy đủ các thiết bị điện 
2.1.2. Sơ đồ phương thức bảo vệ rơle 
trong trạm biến áp 
Bên cạnh sơ đồ nối điện chính sẽ là sơ đồ 
phương thức bảo vệ rơle. Sơ đồ phương 
thức bảo vệ rơle (hình 1) mô tả tổng quát 
mối quan hệ mật thiết giữa các thiết bị 
nhất thứ và hệ thống chức năng chính bảo 
vệ rơle. 
Phương thức bảo vệ rơle của TBA 110kV 
thông thường xây dựng theo nguyên lý 
bảo vệ đường dây, máy biến áp, thanh cái 
độc lập nhau, tuy nhiên có xây dựng mối 
liên hệ thông qua chức năng bảo vệ chống 
hư hỏng máy cắt. 
Hình 1. Sơ đồ phương thức bảo vệ rơle 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
46 Số 24 
2.2. Đặc tính làm việc của các rơle 
SEL 751A bảo vệ điện áp, tần số 
(F27/59/81) bảo vệ trạm biến áp phụ tải 
110 kV 
Rơle SEL 751A là hợp bộ rơle dòng điện, 
điện áp kỹ thuật số, được dùng để bảo vệ 
đường dây trên không hoặc cáp ngầm, các 
hệ thống thanh cái (TC) của lưới phân 
phối [1], [5], [6]. 
Trên hình 2 là sơ đồ kết nối rơle SEL 
751A trong vận hành hệ thống điện. 
Trong đó điện áp, tần số được lấy từ TU 
thanh cái cần được bảo vệ, tín hiệu điện 
áp xoay chiều này được rơle tiếp nhận, 
phân tích và đưa ra mệnh lệnh thực hiện 
cho các MC nhận nhiệm vụ có liên quan. 
Hình 2. Chức năng bảo vệ điện áp 
trong rơle SEL 751A 
2.2.1. Đặc tính điện áp 
Điện áp pha – đất, hoặc pha – pha trong 
bảo vệ quá áp (F59) và kém áp (27) có 2 
cấp: Cấp 1 Alarm (báo động), cấp 2 Trip 
(cắt). 
Mức cài đặt dãy kém điện áp trong rơle 
SEL 751A là: 0,6÷1 VNOM. 
Mức cài đặt dãy quá điện áp: 1÷1,2 
VNOM. 
Trong đó: VNOM là giá trị điện áp pha 
định mức. 
Hình 3 mô tả các trạng thái với điện áp 
vận hành bình thường và các trạng thái 
bất thường (kém điện áp, quá điện áp, quá 
điện áp thứ tự không). 
Bình thường điện áp dây thứ cấp vào 
khoảng 110 VAC, khi điện áp dây sụt 
giảm đến dưới ngưỡng 85 VAC thì có thể 
xem là kém điện áp, khi điện áp dây tăng 
đột biến đến trên ngưỡng 132 VAC thì có 
thể xem là quá điện áp (hình 3). Ngoài ra 
còn xảy ra trường hợp quá điện áp 
1 pha hoặc mất đối xứng điện áp pha 
còn gọi chung là quá điện áp thứ tự 
không (thường không cho phép vượt quá 
30 VAC). 
Hình 3. Đặc tính điện áp trong rơle SEL 751A 
2.2.2. Đặc tính tần số 
Bảo vệ kém tần số hoặc quá tần số có 6 
cấp (hình 4). 
Hình 4. Logic của bảo vệ 81 
Trong rơle SEL 751A, chức năng tần số 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 24 47 
có thể cài đặt giá trị kém tần số hoặc quá 
tần số. Thông thường ở lưới điện Việt 
Nam tần số chuẩn định mức là 50 Hz và 
nguyên lý sa thải phụ tải theo tần số được 
quy ước theo mức kém tần. 
2.3. Xây dựng mạch logic hệ thống 
bảo vệ rơle SEL 751A bảo vệ điện áp 
và tần số thanh cái C41 
Các tiếp điểm đầu ra của rơle SEL 751A 
được gán các chức năng như sau: 
Đầu vào output 401 (D01—D02) chức 
năng báo kém áp trên thanh cái C41. 
Đầu vào output 402 (D03—D04) chức 
năng cảnh báo quá điện áp trên thanh cái 
C41 đồng thời gửi tín hiệu cắt đến các 
máy cắt 431 & 412. 
Đầu vào output 301 (C01—C02) chức 
năng kém tần số lưới, đồng thời sa thải 
phụ tải ngăn xuất tuyến 471. 
Đầu vào output 302 (C03—C04) chức 
năng kém tần số lưới, đồng thời sa thải 
phụ tải ngăn xuất tuyến 473. 
Đầu vào output 303 (C05—C06) chức 
năng kém tần số lưới, đồng thời sa thải 
phụ tải ngăn xuất tuyến 475. 
Đầu vào output 304 (C07—C08) chức 
năng kém tần số lưới, đồng thời sa thải 
phụ tải ngăn xuất tuyến 477. 
Khi thanh cái C41 bị kém điện áp, rơle 
cảnh báo bằng tính hiệu đèn & chuông, 
khi thanh cái C41 bị quá điện áp thì rơle 
tiến hành cô lập thanh cái (bằng cách cắt 
02 MC 431 & MC 412). 
Mạch bảo vệ cho ngăn xuất tuyến 172, 
ngăn MBA T2, dàn thanh cái C42 hoàn 
toàn giống với những thiết kế trên. 
Hình 5. Mạch bảo vệ thanh cái của rơle SEL 
751A – Mạch quá kém áp và sa thải phụ tải 
theo tần số 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
48 Số 24 
4. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM GIAO TIẾP 
ĐỂ CẤU HÌNH LOGIC CHO HỆ THỐNG 
RƠLE BẢO VỆ 
4.1. Phần mềm SEL COMPASS giao 
tiếp các dòng Rơle hãng SEL 
Phần mềm SEL COMPASS [1], [5] với 
ứng dụng AcSELerator QuickSet để kết 
nối với các rơle kỹ thuật số của Hãng 
SEL. 
Sau khi AcSELerator QuickSet (hình 6) 
được khởi động thì chương trình sẽ xuất 
hiện một cửa sổ màn hình ban đầu như 
sau: 
Hình 6. Phần mềm AcSELerator QuickSet 
giao tiếp với rơle SEL 
4.2. Cấu hình làm việc cho role SEL -
751A bảo vệ điện áp và tần số TC41 
Rơle SEL 751A thực hiện chức năng bảo 
vệ điện áp, tần số chỉ sử dụng đầu ra 
output của rơle, dựa vào bản vẽ nhị thứ 
(xem hình 5) ta thực hiện cấu hình như 
sau: 
Đầu vào output 401 thực hiện chức năng 
báo kém áp trên thanh cái C41 được cấu 
hình trong Slot D: 
Cụ thể OUT401 (SELogic) được gán 
biến: 
SV10T. Biến SV10T = 27P1T AND NOT 
LOP. 
Đầu vào output 402 thực hiện chức năng 
báo quá điện áp trên TC C41 được cấu 
hình trong Slot D: 
Cụ thể OUT402 (SELogic) được gán 
biến: 
SV11T. Biến SV11T = 59P1T AND NOT 
LOP. 
Hình 7. Cấu hình output 401 & 402 trong Slot D 
của rơle SEL 751A 
Hình 8. Cài đặt biến chức năng 
trong rơle SEL 751A 
Đầu vào output 301, output 302, output 
303, output 304 được cấu hình trong Slot 
C thực hiện chức năng sa thải phụ tải theo 
tần số. 
Hình 9. Cấu hình đầu ra bảo vệ tần số 
trong Slot C của rơle SEL 751A 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 24 49 
Với cấu hình được cài đặt ở trên thì rơle 
SEL 751A sẽ hoạt động theo nguyên tắc: 
khi thanh cái C41 bị kém điện áp, rơle 
cảnh báo bằng tín hiệu đèn và chuông, khi 
thanh cái C41 bị quá điện áp thì rơle tiến 
hành cô lập thanh cái (bằng cách cắt 02 
MC 431 & MC 412). Với chức năng sa 
thải phụ tải theo tần số thì rơle sẽ hoạt 
động như sau: cắt lần lượt các phụ tải trên 
các xuất tuyến 471, 473, 475, 477 lần lượt 
theo thứ tự ưu tiên 
5. KẾT LUẬN 
Thiết lập cấu hình bên trong rơle phù hợp 
với yêu cầu bảo vệ các thiết bị điện là hết 
sức quan trọng. Việc này đòi hỏi người 
thiết kế cần xây dựng mạch nhị thứ sao 
cho đảm bảo tín hiệu vào, ra chính xác, 
đáp ứng các yêu cầu của chức năng bảo 
vệ, đồng thời phải linh hoạt đưa ra nhiều 
giải pháp lựa chọn phù hợp. Có rất nhiều 
cách để cấu hình cho một phương thức 
bảo vệ nên người thiết kế có thể xây dựng 
những phương án và chọn lựa phương án 
phù hợp. Để làm được điều đó ngoài việc 
nghiên cứu lý thuyết, người thiết kế còn 
phải có kinh nghiệm trong việc xây dựng 
cấu hình logic trong rơle. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] CPC ETC3 P7 - Tài liệu hướng dẫn vận hành rơle SIEMENS, AREVA, SEL, ABB. 
[2] Các trạm biến áp miền Trung - Bản vẽ nhị thứ TBA 110 kV Thăng Bình, TBA 110kV Lăng Cô, TBA 
110 kV Diên Sanh. 
[3] Bảo vệ rơle và tự động hóa trong hệ thống điện (2005), TS. Nguyễn Hoàng Việt. NXB Đại học 
Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. 
[4] Giáo trình Nhà máy điện và trạm biến áp Phần 1 (2009), Nguyễn Hữu Khái. NXB Giáo dục Việt Nam. 
[5] Công ty TNHH MTV Thí nghiệm điện Miền Trung - Tài liệu bồi huấn chuyên đề quản lý và vận 
hành rơle. 
[6] Schweitzer Engineering Laboratories, Inc USA - SEL-751A Feeder Protection Relay - Technical 
Manual SEL-751A.pdf. 
Giới thiệu tác giả: 
Tác giả Đặng Mỹ Nhựt tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh 
năm 2009, nhận bằng Thạc sĩ năm 2016 ngành kỹ thuật điện tại Trường Đại học Đà 
Nẵng. 
Lĩnh vực nghiên cứu: năng lượng mới, lưới điện phân phối. 
Tác giả Nguyễn Thanh Quang tốt nghiệp đại học ngành hệ thống điện Trường Đại học 
Bách khoa Đà Nẵng năm 2005; nhận bằng Thạc sĩ năm 2016 ngành kỹ thuật điện tại 
Trường Đại học Đà Nẵng. 
Lĩnh vực nghiên cứu: khí cụ điện, lưới điện phân phối. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
50 Số 24 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 24 51