Rơle bảo vệ từ xa bảo vệ đường dây truyền tải điện cao áp như thế nào?

06 11, 2025

Lưới điện hiện đại là một kiệt tác của kỹ thuật, một mạng lưới rộng lớn và được kết nối với nhau được thiết kế để cung cấp năng lượng từ các nguồn phát điện đến người dùng cuối với độ tin cậy vượt trội. Trung tâm của hệ thống này là các đường dây truyền tải điện áp cao, các động mạch cơ bắp mang lượng năng lượng khổng lồ đi qua những khoảng cách rộng lớn. Sự an toàn và ổn định của những con đường quan trọng này là điều tối quan trọng và việc bảo vệ chúng là một quy trình phức tạp. Trong số các thành phần quan trọng nhất của sơ đồ bảo vệ này là một thiết bị chuyên dụng được gọi là rơle bảo vệ từ xa.

Hiểu về lỗ hổng của lưới điện và nhu cầu về tốc độ

Đường dây truyền tải điện áp cao có nguy cơ gặp nhiều sự cố tiềm ẩn, chẳng hạn như sét đánh, hỏng thiết bị hoặc tiếp xúc với vật thể lạ. Khi xảy ra sự cố, nó có thể gây ra dòng điện tăng vọt, làm hỏng các thiết bị đắt tiền như máy biến áp và cầu dao, đồng thời dẫn đến mất điện trên diện rộng. Mục tiêu chính của bất kỳ hệ thống bảo vệ nào là xác định và cách ly lỗi càng nhanh càng tốt để giảm thiểu thiệt hại và duy trì sự ổn định chung của hệ thống.

Rơle bảo vệ cục bộ được đặt ở mỗi đầu đường truyền để phát hiện những bất thường này. Chúng có hiệu quả cao trong việc giải quyết các lỗi xảy ra trực tiếp trong vùng được chỉ định của chúng. Tuy nhiên, một thách thức đáng kể nảy sinh với các sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải dài. Từ quan điểm của một rơle đơn ở một đầu đường dây, sự cố ở đầu xa có thể khó phân biệt với tình trạng tải cao thông thường hoặc sự cố ở phần lân cận. Sự không chắc chắn này có thể dẫn đến việc cắt trễ, điều này không thể chấp nhận được đối với sự ổn định của hệ thống.

Đây là nơi khái niệm về bảo vệ từ xa trở nên quan trọng. Bản thân thuật ngữ này là từ ghép giữa “viễn thông” và “bảo vệ”, mô tả chính xác chức năng của nó. A bảo vệ từ xa relay không phải là một thiết bị độc lập mà là một hệ thống tích hợp rơle bảo vệ với kênh liên lạc, cho phép rơle ở cả hai đầu đường truyền trao đổi thông tin trạng thái quan trọng và lỗi trong thời gian thực. Đề xuất giá trị cốt lõi của các hệ thống này là tốc độ và độ chọn lọc . Bằng cách cho phép các rơle giao tiếp, họ có thể đưa ra các quyết định phối hợp, sáng suốt hơn để cách ly các lỗi trong vòng một phần nghìn giây, nhanh hơn nhiều so với bất kỳ kế hoạch bảo vệ cục bộ nào có thể đạt được một cách độc lập.

Nguyên tắc cốt lõi: Xóa lỗi tăng tốc truyền thông

Hoạt động cơ bản của một bảo vệ từ xa system có thể được hiểu bằng cách kiểm tra một đường truyền hai đầu đơn giản. Tại mỗi đầu cuối—Trạm biến áp A và Trạm biến áp B—có một cầu dao được điều khiển bởi rơle bảo vệ cục bộ. Mỗi rơle này được kết nối với một bảo vệ từ xa relay .

Vai trò hàng đầu của bảo vệ từ xa relay là gửi và nhận tín hiệu ngắt hoặc tín hiệu chặn đến và đi từ đầu xa. Khi rơle phát hiện lỗi, nó sẽ không ngắt ngay lập tức bộ ngắt mạch cục bộ mà chỉ dựa vào các phép đo của chính nó. Thay vào đó, nó sử dụng kênh liên lạc để chia sẻ quan điểm của mình với rơle ở đầu đối diện.

Ví dụ, hãy xem xét một lỗi bên trong—một lỗi xảy ra trực tiếp trên đường truyền giữa Trạm biến áp A và Trạm biến áp B. Rơle tại Trạm biến áp A sẽ phát hiện lỗi và gửi ngay tín hiệu ngắt qua trạm biến áp A. bảo vệ từ xa relay đến Trạm B. Đồng thời, rơle ở Trạm B cũng sẽ phát hiện sự cố và gửi tín hiệu ngắt đến Trạm A. Khi nhận được tín hiệu, mỗi đầu cuối của bảo vệ từ xa relay sẽ ra lệnh mở cầu dao cục bộ, cách ly đường dây bị lỗi ở cả hai đầu gần như đồng thời. Hành động phối hợp này đảm bảo sự cố được ngắt điện hoàn toàn và nhanh nhất có thể.

Quá trình này rất khác đối với một lỗi bên ngoài, chẳng hạn như lỗi trên một đường dây khác được kết nối với Trạm biến áp B. Trong kịch bản này, rơle ở Trạm biến áp A có thể thấy nhiễu nhưng rơle ở Trạm biến áp B sẽ nhận ra đó là sự kiện bên ngoài và gửi tín hiệu chặn đến Trạm biến áp A. Khi nhận được khối này, trạm biến áp B sẽ nhận ra đó là sự kiện bên ngoài và gửi tín hiệu chặn đến Trạm biến áp A. bảo vệ từ xa relay tại Trạm biến áp A sẽ ngăn chặn việc ngắt cầu dao cục bộ, nhờ đó tránh được sự cố mất điện không cần thiết trên đường dây đang hoạt động bình thường. Tính chọn lọc này là lợi ích chính, nâng cao độ tin cậy tổng thể của mạng.

Cấu trúc của một hệ thống bảo vệ từ xa: Các thành phần chính

Một sự hoàn chỉnh bảo vệ từ xa scheme bao gồm một số thành phần tích hợp hoạt động hài hòa. Hiểu được giải phẫu này là rất quan trọng để đánh giá độ tin cậy của hệ thống.

Rơle bảo vệ: Đây là thiết bị thông minh có chức năng giám sát liên tục các thông số điện như dòng điện, điện áp, tần số. Nó sử dụng dữ liệu này để xác định xem có tồn tại tình trạng lỗi hay không. Rơle số hiện đại có logic phức tạp để phát hiện lỗi và định hướng.

Thiết bị đầu cuối bảo vệ từ xa (hoặc Rơle): Đây là giao diện truyền thông chuyên dụng. Nó nhận lệnh từ rơle bảo vệ (ví dụ: “ngắt” hoặc “khối”) và chuyển đổi nó thành định dạng tin nhắn an toàn để truyền qua kênh liên lạc. Ở đầu nhận, nó giải mã tin nhắn đến và đưa ra lệnh được xác thực cho rơle bảo vệ cục bộ. Các thiết bị đầu cuối này được thiết kế cho tốc độ cực cao và khả năng chống ồn cao.

Kênh Truyền Thông: Đây là phương tiện vật lý hoặc logic mang tín hiệu giữa hai đầu. Việc lựa chọn kênh có tác động đáng kể đến hiệu suất, chi phí và độ tin cậy của bảo vệ từ xa system .

Bảng: Các kênh liên lạc chung cho hệ thống bảo vệ từ xa

Thiết bị giao diện: Điều này bao gồm modem, bộ ghép kênh và các thiết bị khác điều hòa tín hiệu truyền qua kênh cụ thể, chẳng hạn như chuyển đổi tín hiệu điện thành xung ánh sáng để truyền thông cáp quang .

Các kế hoạch bảo vệ từ xa chính: Chuyến đi chuyển trực tiếp và tiếp cận quá mức cho phép

Logic chi phối cách thức bảo vệ từ xa relays tương tác xác định sơ đồ. Hai kế hoạch phổ biến nhất là Chuyến đi chuyển tiếp trực tiếp và Chuyến đi chuyển tiếp quá mức cho phép.

Chuyến đi chuyển trực tiếp (DTT) là sơ đồ đơn giản và an toàn nhất cho một số ứng dụng nhất định. Trong sơ đồ DTT, nếu rơle ở một đầu quyết định ngắt cầu dao cục bộ vì một lỗi mà nó đã xác định rõ ràng—chẳng hạn như lỗi thanh cái trong trạm biến áp của chính nó—nó sẽ đồng thời gửi lệnh ngắt trực tiếp, vô điều kiện đến đầu từ xa. Điều này đảm bảo cầu dao từ xa cũng mở, ngăn chặn lỗi được cấp từ phía bên kia. DTT thường được sử dụng làm phương án dự phòng hoặc cho các tình huống cụ thể trong đó logic cắt cục bộ được coi là hoàn toàn đáng tin cậy để bắt đầu một chuyến đi từ xa. An ninh được duy trì thông qua biện pháp an ninh tín hiệu để ngăn chặn các chuyến đi sai lầm từ các tín hiệu giả mạo.

Chuyến đi chuyển tiếp quá mức cho phép (POTT) là một trong những được sử dụng rộng rãi nhất bảo vệ từ xa schemes để bảo vệ đường dây. Nó cung cấp một sự cân bằng tuyệt vời về tốc độ và bảo mật. Trong sơ đồ này, mỗi rơle được trang bị một vùng vượt quá khả năng—một cài đặt mở rộng ra ngoài đầu xa của đường dây. Nếu rơle phát hiện lỗi trong vùng vượt quá phạm vi của nó, nó sẽ gửi tín hiệu “cho phép” đến đầu từ xa. Nó sẽ chỉ ngắt cầu dao cục bộ của chính nó nếu đáp ứng đồng thời hai điều kiện: 1) nó phát hiện lỗi trong vùng vượt quá phạm vi của nó và 2) nó nhận được tín hiệu cho phép từ đầu từ xa. Logic “hai trong hai” này cung cấp tính bảo mật cao chống lại các chuyến đi sai lầm. Việc nhận được tín hiệu cho phép xác nhận rằng rơle từ xa cũng nhìn thấy lỗi, xác nhận nó nằm trong phần đường dây được bảo vệ.

Đặc tính hiệu suất quan trọng của rơle bảo vệ viễn thông

Khi đánh giá rơle bảo vệ viễn thông , một số thông số hiệu suất là vô cùng quan trọng. Các thông số kỹ thuật này ảnh hưởng trực tiếp đến tính bảo mật và độ tin cậy của hệ thống bảo vệ.

Thời gian hoạt động: Đây là tổng thời gian kể từ thời điểm rơle bảo vệ phát lệnh đến thời điểm điều khiển từ xa bảo vệ từ xa relay trình bày một đầu ra. Thời gian này phải cực nhanh một cách nhất quán, thường trong khoảng từ 8 đến 15 mili giây đối với các thiết bị kỹ thuật số hiện đại. Điều này không bao gồm thời gian hoạt động của cầu dao.

Bảo mật: Trong thuật ngữ bảo vệ, bảo mật đề cập đến khả năng của hệ thống trong việc tránh hoạt động không chính xác trong điều kiện không có lỗi. An toàn cao bảo vệ từ xa relay được thiết kế với các tính năng mạnh mẽ để loại bỏ các lệnh sai có thể gây ra bởi tiếng ồn, nhiễu hoặc chuyển tiếp hệ thống điện. An ninh là trên hết bởi vì một chuyến đi sai lầm có thể làm mất ổn định lưới điện tương đương với việc không cắt được.

Độ tin cậy: Đây là khả năng hệ thống hoạt động chính xác khi tồn tại tình trạng lỗi thực sự. Một hệ thống đáng tin cậy đảm bảo rằng lệnh ngắt chính xác được truyền và nhận thành công, ngay cả trong điều kiện kênh bất lợi. Các nhà thiết kế thường thực hiện kênh truyền thông dư thừa để nâng cao độ tin cậy.

sẵn có: Đây là thước đo tổng thể về mức độ sẵn sàng của hệ thống để thực hiện chức năng của nó. Đây là chức năng vừa bảo mật vừa đáng tin cậy, đồng thời được tăng cường thông qua các thành phần có độ tin cậy cao, nguồn điện dự phòng và khả năng quản lý đường truyền thông hiệu quả.

Giám sát và chẩn đoán kênh: hiện đại bảo vệ từ xa relays được trang bị khả năng tự chẩn đoán và giám sát kênh tiên tiến. Họ có thể liên tục đánh giá tình trạng và tính toàn vẹn của liên kết truyền thông, đưa ra cảnh báo về sự xuống cấp hoặc lỗi. Điều này cho phép bảo trì chủ động và ngăn hệ thống bảo vệ hoạt động ở trạng thái bị suy yếu.