nghiÊn cỨu thiẾt kẾ vÀ thi cÔng tỦ ats dÙng logo …

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU

VIỆN CNTT - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

-----o0o-----

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

TỦ ATS DÙNG LOGO SIEMENS

GVHD: ThS. PHẠM NGỌC HIỆP

SVTH : NGUYỄN HỮU CHÂU MSV: 15032239

BÙI VĂN HUY MSV: 15031388

LỚP : DH15DC

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

VŨNG TÀU, THÁNG 06 NĂM 2019

Báo cáo khoa học GVHD: ThS.Phạm Ngọc Hiệp

LỜI CÁM ƠN

Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự cố gắng nỗ lực của bản thân cùng với

sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo ThS. Phạm Ngọc Hiệp trong đồ án tốt

nghiệp, em đã hoàn thành xong đồ án của mình. Em xin chân thành cảm ơn các thầy

cô trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu đã cung cấp cho em những kiến thức quý báu

làm nền tảng cho những nghiên cứu của em trong đồ án.

Và sau cùng, xin cám ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp đã luôn có những hỗ trợ,

động viên, giúp đỡ trong những ngày hoàn thành đề tài này.Trong quá trình hoàn thành

báo cáo đồ án, với kiến thức còn hạn chế nên khó có thể tránh khỏi các khiếm khuyết.

Em mong nhận được sự nhận xét, góp ý của các thầy cô giáo để bản thiết kế của em

được hoàn chỉnh hơn.

Em xin chân thành cảm ơn !

Vũng Tàu, ngày 02 tháng 06 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hữu Châu

Bùi Văn Huy

.

.

.

Báo cáo khoa học GVHD: ThS. Phạm Ngọc Hiệp

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

0.1. Đặt vấn đề ................................................................................................ 1

0.2. Tính cần thiết của đề tài .......................................................................... 1

0.3. Mục tiêu, nhiệm vụ và giới hạn của đề tài ............................................. 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan hệ thống ATS. ...................................................................... 3

1.1.1. Thiết bị cấp nguồn liên tục UPS ....................................................... 3

1.1.2. Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS ................................................ 5

1.2. Phân loại hệ thống ATS ......................................................................... 9

1.2.1. ATS lưới - lưới ................................................................................ 10

1.2.2. ATS lưới - máy phát ......................................................................... 11

1.3. Cấu tạo của ATS...................................................................................... 13

1.3.1. Cấu tạo chung của ATS.................................................................. 13

1.3.2. Nguyên lý hoạt động của ATS ......................................................... 15

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ LOGO SIEMENS

2.1. Giới thiệu chung về LOGO! .................................................................... 19

2.1.1. Cách nhận dạng LOGO! ................................................................... 20

2.1.2. Tổng quan về các version của họ LOGO! ........................................ 21

2.1.3. Khả năng mở rộng của LOGO! ........................................................ 22

2.1.4. Cách đấu dây cho LOGO! 230RC ................................................... 22

2.2. Các hàm trong LOGO! ........................................................................... 23

2.3. Lập trình bằng phần mềm LOGO! SOFT ............................................... 24

2.3.1. Thiết lập kết nối PC-LOGO! ............................................................ 24

2.3.2. Sử dụng phần mềm LOGO! soft ...................................................... 25

CHƯƠNG 3: NGUỒN MÁY PHÁT ĐIỆN DIESEL

3.1. Máy phát diesel ....................................................................................... 28

Báo cáo khoa học GVHD: ThS. Phạm Ngọc Hiệp

3.1.1. Vai trò máy phát điện diesel ............................................................. 28

3.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ....................................................... 29

3.1.3. Những yêu cầu khi thực hiện tự động hóa nguồn dự phòng diesel .. 32

3.1.4. Lựa chọn máy phát điện ................................................................... 33

CHƯƠNG 4: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH TỰ ĐỘNG CHUYỂN ĐỔI NGUỒN

BẰNG PHẦN MỀM LOGO V8

4.1. Tính toán lựa chọn mạch động lực .......................................................... 35

4.1.1. Chức năng nhiệm vụ của các khối .................................................... 36

4.1.2. Khối đo lường và so sánh của ATS .................................................. 36

4.2. Thiết kế mạch điều khiển hoạt động của ATS ........................................ 38

4.2.1. Nhận xét ............................................................................................ 38

4.2.2. Phương án dùng LOGO! ................................................................. 39

CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

5.1. Kết luận .................................................................................................. 48

5.2. Hướng phát triển đề tài ........................................................................... 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................

Chương Mở đầu GVHD: ThS. Phạm Ngọc Hiệp

Báo Cáo Khoa Học 1

CHƯƠNG:

MỞ ĐẦU

0.1. Đặt vấn đề

Cùng với sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước trong những

năm gần đây, nhu cầu sử dụng điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông

nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng.

Thương mại, dịch vụ chiếm tỷ lệ ngày càng quan trọng trong nền kinh tế

quốc dân và đã thực sự trở thành khách hàng quan trọng của ngành điện lực. Các

khách sạn quốc doanh, liên doanh, tư nhân ngày càng nhiều, ngày càng cao tầng,

kèm với các thiết bị nội thất ngày càng cao cấp, sang trọng. Mức sống tăng

nhanh khách trong nước đến khách sạn tăng theo. Đặc biệt với chính sách mở

cửa các khách sạn ngày càng thu hút nhiều khách quốc tế đến tham quan, du lịch

công tác tại Việt Nam. Khu vực khách hàng này không thể để mất điện.

Nhằm mức điện đảm bảo liên tục cấp điện tùy thuộc vào tính chất và yêu

cầu của phụ tải. Đối với những công trình quan trọng cấp quốc gia như Hội

trường Quốc hội, Nhà khách chính phủ, Ngân hàng Nhà nước, Đại sứ quán, khu

quân sự, sân bay, hải cảng, khách sạn cao cấp phải đảm bảo được cấp điện ở

mức độ cao nhất, nghĩa là với bất kỳ tình huống nào cũng không được để mất

điện. Những đối tượng kinh tế như nhà máy, xí nghiệp tổ hợp sản xuất tốt nhất

là đặt thêm máy phát dự phòng, khi mất điện lưới sẽ dùng máy phát điện cấp

điện cho những phụ tải quan trọng như lò, phân xưởng sản xuất chính.

0.2. Tính cần thiết của đề tài

Các khu công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện năng lớn nhất.

Trong tình hình kinh tế thị trường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp

sản xuất đều phải tự hạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt và

chất lượng và giá cả sản phẩm. Điện năng thực sự đóng góp một phần quan

trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp. Nếu 1 tháng xảy ra mất điện 2 ngày trở lên thì xí

nghiệp sẽ không có lợi nhuận hoặc thua lỗ. Chất lượng điện xấu (chủ yếu là điện

Chương Mở đầu GVHD: ThS. Phạm Ngọc Hiệp

Báo Cáo Khoa Học 2

áp thấp) ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, gây thứ phẩm, phế phẩm,

giảm hiệu xuất lao động. Chất lượng điện áp đặc biệt quan trọng với xí nghiệp

may, xí nghiệp hóa chất, xí nghiệp chế tạo lắp đặt cơ khí điện tử chính xác. Vì

thế đảm bảo độ tin cậu cung cấp điện và nâng cao chất lượng điện năng là mối

quan tâm hàng đầu của đề án thiết kế cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp.

0.3. Mục tiêu, nhiệm vụ và giới hạn của đề tài

* Mục tiêu

- Tăng độ tin cậy cung cấp điện, làm giảm sơ đồ cung cấp điện, giảm được các

máy biến áp hoặc đường dây phải làm việc song song.

* Nhiệm vụ

- Thiết kế hệ thống chuyển nguồn tự động ATS sử dụng PLC LOGO.

- Đưa ra mô hình ATS sử dụng PLC LOGO.

* Giới hạn của đề tài

- Đề tài này tìm hiểu việc “Thiết kế hệ thống ATS sử dụng PLC LOGO” Không

bao hàm tất cả các đề tài khác và không chuyên sâu như một người có kinh

nghiệm lâu năm. Những vấn đề tìm hiểu còn có giới hạn kiến thức.

Chương 1 GVHD: ThS. Phạm Ngọc Hiệp

Báo cáo khoa học Trang 3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ATS

1.1. Tổng quan hệ thống ATS.

Trong quá trình vận hành và sử dụng lưới điện không thể tránh khỏi các sự cố, mức

độ thiệt hại do sự cố gây ra có thể là rất lớn, thậm chí còn nguy hiểm đến tính mạng con

người. Do vậy cần phải hạn chế mức thấp nhất thiệt hại của sự cố gây ra. Khái niệm sự

cố ở đây có thể được hiểu bao gồm: Mất điện, mất pha, lệch pha, cao áp, thấp áp quá trị

số cho phép.

Ngày nay trong công nghiệp cũng như trong sinh hoạt hằng ngày có loại phụ tải không

được phép mất điện hay có sự cố dù chỉ trong một thời gian ngắn, vì điều đó có thể gây

thiệt hại nghiêm trọng về người và của cho chúng ta. Ví dụ như nguồn điện cấp cho các

thiết bị cấp cứu trong các bệnh viện nếu mất điện trong một thời gian rất ngắn cũng có

thể lấy đi mạng sống của rất nhiều bệnh nhân. Hay nguồn điện cấp cho các trung tâm

điện toán, hoặc một hệ thống SCADA- hệ thống kiểm tra điều khiển và thu thập dữ liệu

khi mất điện thì toàn bộ số liệu theo dõi và quá trình điều khiển đều không hoạt động

được, các công trình quan trọng cấp quốc gia như Hội trường quốc hội, Nhà khách chính

phủ, Ngân hàng nhà nước, đại sứ quán các nước, khu quân sự, sân bay, hải cảng… Một

số công trình trong lĩnh vực thương mại dịch vụ, du lịch như các khách sạn cấp cao, khu

trung tâm thương mại, các siêu thị hàng hóa…

Đối với tất cả các hộ tiêu thụ đặc biệt này cần phải được cấp điện một cách liên tục

để tránh gây ra các thiệt hại. Lúc đó ngoài nguồn chính là lưới điện ra các hộ tiêu thụ loại

này cần xây dựng một nguồn dự phòng để khi có sự cố với nguồn điện chính. Tương ứng

với nó cần phải có một thiết bị thực hiện việc cấp nguồn liên tục cho phụ tải đặc biệt này.

Hiện nay có 2 loại thiết bị đảm bảo được yêu cầu này đó là:

- Thiết bị cấp nguồn liên tục UPS (Uninterrupting Power Supply).

- Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS (Automatic Transfer Switch).

1.1.1. Thiết bị cấp nguồn liên tục UPS:

Là một thiết bị lập tức cấp điện cho phụ tải khi lưới điện chính có chất lượng không

đạt yêu cầu.P Thiết bị cấp nguồn liên tục chỉ dùng cho các phụ tải đặc biệt quan trọng



cần nguồn liên tục như thiết bị cấp cứu ngành y tế, máy tính cá nhân trung tâm điện

toán… UPS được chế tạo với dãy công suất từ vài trăm W đến vài trăm kW, đáp ứng cho

các loại phụ tải khác nhau. Công suất của UPS phụ thuộc vào nguồn dự phòng thường là

acqui và công suất của các bộ biến đổi. Dung lượng của nguồn acqui thường không lớn

nên thời gian cấp nguồn của UPS thường là không được dài khi phụ tải mất điện lâu dài

thì sau một thời gian làm việc nào đó để giải quyết nhiệm vụ cấp thiết, sau đó UPS dừng

làm việc. Hiện nay thường có 2 loại UPS là loại có chuyển mạch và loại không chuyển

mạch. Sơ đồ khối của 2 loại UPS này như hình 1.1 vẽ dưới:

Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống UPS

- AQ: Khối accqui

- CL: Khối chỉnh lưu

- NL: Khối nghịch lưu

- CM: Khối chuyển mạch

- Lọc: Khối lọc thành phần sóng bậc cao

Loại UPS có chuyển mạch (hình 1.1.a). Khối AQ được nạp qua chỉnh lưu và ở trạng

thái chờ vì lúc này chuyển mạch đang nối với lưới. Khi mất lưới chuyển mạch tự động

chuyển tải về phía AQ. Điện một chiều từ AQ qua bộ nghịch lưu biến đổi thành điện

xoay chiều với điện áp và tần số phù hợp với tải. Với công suất thấp, khối chuyển mạch

là rơle điện cơ còn ở công suất cao chuyển mạch thường dùng van bán P-N, làm việc ở

chế độ đóng ngắt. Đặc điểm chính của UPS kiểu này là cấu tạo đơn giản, điện áp ra chưa

thật chuẩn vì thiếu bộ lọc, thời gian tác động chậm vì phải qua bộ chuyển mạch vì vậy

nó thường được chế tạo với cấp công suất đến kW. Loại UPS không có chuyển mạch

(Hình 1.1.b). Điện lưới xoay chiều được bộ chỉnh lưu chuyển thành điện một chiều, vừa

nạp cho AQ, vừa đưa đến bộ nghịch lưu và bộ lọc cấp cho phụ tải. Loại UPS này có cấu



tạo phức tạp hơn nhưng có nhiều ưu điểm hơn loại trên. Với sự tiến bộ của kỹ thuật điện

tử và điều khiển, loại UPS này được dùng rộng rãi trong các hệ cấp nguồn đòi hỏi chất

lượng cao. Cả hai loại UPS này đều có chung nhược điểm đó là thời gian hoạt động không

dài và phụ thuộc rất nhiều vào dung lượng của bộ AQ. Cần lưu rằng khối AQ đóng một

vai trò đặc biệt quan trọng và nó là bộ phận dễ hỏng hóc do vậy công tác bảo vệ chăm

sóc AQ là vô cùng quan trọng, phải được thực hiện thường xuyên theo một chế độ nhất

định.

Chính vì nhược điểm lớn này mà UPS không được sử dụng rộng rãi bằng thiết bị tự

động chuyển nguồn ATS trong các hộ tiêu thụ đặc biệt nói trên.

1.1.2. Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS.

a. Tổng quan về công dụng của hệ thống ATS.

Vấn đề đảm bảo tính liên tục trong một hệ thống cung cấp điện là một nhu cầu cần

thiết cho sinh hoạt, cơ quan Nhà nước, đặc biệt là trong sản xuất công nghiệp.…Một

trong các phương pháp thường sử dụng để đảm bảo tính năng nói trên trong việc cung

cấp điện là sử dụng hệ thống chuyển mạch tự động ATS.

ATS (Automatic Transfer Switch) là hệ thống điều khiển dùng chuyển đổi phụ tải

Load, đang được cung cấp từ lưới điện chính (Main Utility) sang nguồn dự phòng dùng

máy phát điện (Generator); khi lưới điện chính xảy ra các sự cố (mất điện, mất pha, điện

áp nguồn giảm quá thấp hay tăng quá cao,...). Khi lưới điện hoạt động ổn định bình

thường trở lại: hệ thống ATS sẽ chuyển đổi phụ tải vận hành với lưới điện chính và sau

đó cắt dừng máy phát điện dự phòng.

Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống ATS



Hình 1.3: Sơ đồ kết nối hệ thống ATS với lưới điện

Việc chuyển đổi phụ tải từ nguồn điện lưới chính sang nguồn máy phát dự phòng (hay

ngược lại) hoạt động theo chế độ tự động (nếu chọn trạng thái hoạt động AUTO cho hệ

thống ATS) hoặc điều khiển bằng tay (nếu hệ thống ATS vận hành ở chế độ HANDY

hay MANUAL. Sơ đồ khối của hệ thống Tủ ATS (loại có hai nguồn cung cấp vào ATS)

có thể được mô tả trong (hình 1.2).

b. Các nhiệm vụ của ATS

Các nhiệm vụ của ATS được liệt kê như sau:

Khi có các sự cố xảy ra (mất pha, thấp áp, quá áp, mất nguồn) trên nguồn điện lưới

chính, ATS có nhiệm vụ:

- Ngừng cung cấp nguồn lưới chính vào phụ tải.

- Khởi động động cơ sơ cấp (máy nổ Diesel).

- Đóng nguồn điện cung cấp từ máy phát vào phụ tải.

Trong quá trình máy phát đang cung cấp cho phụ tải (thay thế cho nguồn lưới chính

đang xảy ra sự cố); Nếu nguồn điện lưới có lại trong tình trạng ổn định, nhiệm vụ của

ATS lúc đó là:

- Ngắt nguồn điện cung cấp từ máy phát khỏi phụ tải.



- Đóng lại nguồn điện lưới vào tải.

- Tạo tín hiệu dừng động cơ sơ cấp động cơ Diesel của máy phát; sau một thời gian

tổ máy phát vận hành tại trạng thái không tải.

Nguồn dự phòng ở đây có thể là một đường dây khác song song hoặc nguồn dự phòng

là một máy phát DIESEL. Tuỳ theo tính toán kinh tế kỹ thuật của các hộ tiêu thụ mà sử

dụng nguồn dự phòng cho hợp lý. Tương ứng với nguồn dự phòng ta có hai loại ATS.

Khi nguồn dự phòng là lưới ta có ATS lưới- lưới, nếu nguồn dự phòng là máy phát ta có

ATS lưới - máy phát.

Nhìn chung hai loại ATS này cơ bản là giống nhau, tuy nhiên trong thiết kế cũng như

chế tạo, hoạt động thì ATS lưới - máy phát có phức tạp hơn do có thêm bộ phận khởi

động máy DIESEL. Mặt khác cũng có thể xảy ra sự cố với máy phát điện và các sự cố

này thường xuyên xảy ra. Do đó, yêu cầu đối với loại ATS này cao hơn. Cấu trúc khối

của hai loại ATS được thể hiện ở (Hình 1.3).

Với nguồn dự phòng là một lưới điện khác lúc đó nguồn dự phòng có thể hoạt động

lâu dài giống như lưới chính. Còn đối với nguồn dự phòng là máy phát DIESEL việc vận

hành máy phát trong thời gian dài là không kinh tế. Do vậy, trong trường hợp lưới điện

mất lâu dài chỉ cho máy phát hoạt động trong một thời gian nhất định nào đó, khi đã giải

quyết xong một nhiệm vụ quan trọng thì dừng máy. Khi nguồn chính có điện trở lại ổn

định thì tác động trả tải lại cho nguồn chính. Nên khi thiết kế ATS lưới- máy phát cần

phải đảm bảo thực hiện được các yêu cầu sau:

- Khi lưới có sự cố với bất kì lý do gì phải phát lệnh khởi động máy DIESEL. Và

chuyển tải cho nguồn dự phòng khi chất lượng điện ở đầu ra của máy phát đạt yêu

cầu.

- Khi có điện lưới trở lại, kiểm tra mức độ ổn định của lưới và chuyển tải trở về lưới

khi nguồn đã đủ thời gian ổn định. Sau khi chuyển tải máy phát chạy không tải

trong một thời gian và tự động dừng lại khi điều kiện làm mát máy bảo đảm.

- Khi mất điện lưới lâu dài xét thấy vận hành máy phát không có lợi và nhu cầu sản

xuất không cấp bách, lúc đó cho máy vận hành trong thời gian đủ giải quyết vấn

đề quan trọng thì cho máy dừng lại.



c. Sơ đồ cấu trúc của hai loại ATS

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý của 2 loại hệ thống ATS

- MBA: Máy biến áp nguồn

- CB1, CB2: Aptomat nguồn

- SS1, SS2: Các bộ so sánh

- K: Khối điều khiển

- CM: Khối chuyển mạch

- K: Khối khởi động máy DIESEL

- S: Máy DIESEL

https://thietkemep.com/thiet-ke-dien/cac-giai-phap-tu-dien-ats-phan-loai-uu-nhuoc-diem/



- G: Máy phát điện

Chức năng các khối:

- SS: Khối so sánh thực hiện chức năng theo dõi, giám sát các thông số của nguồn

cung cấp và so sánh các thông số đó với giá trị ngưng đặt trước và đưa ra tín hiệu

cho khối điều khiển.

- K: Khối điều khiển nhận tín hiệu từ đầu ra của bộ so sánh và tác động đến khối

chuyển mạch.

- CM: Khối chuyển mạch thực hiện việc đóng ngắt tải từ nguồn này sang nguồn

khác theo tác động của bộ điều khiển.

- K: khối này khởi động máy DIESEL khi nhận được tín hiệu của bộ điều khiển.

- CB1, CB2: hai Circuit Breaker bảo vệ nguồn khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch.

Tóm lại:

- Hệ thống ATS hoạt động giống như một bộ đảo nguồn tự động cung cấp điện cho

phụ tải các hệ thống nguồn cung cấp cho tải tối thiểu là hai nguồn: nguồn điện

lưới quốc gia và nguồn máy phát dự phòng.

- Ngoài ra hệ thống ATS còn có chức năng bảo vệ, phát hiện các sự cố xảy ra trên

lưới điện chính để chuyển đổi nguồn điện cung cấp cho phụ tải.

1.2. Phân loại hệ thống ATS

Hệ thống ATS được phân loại thành nhiều dạng khác nhau tùy theo tiêu chuẩn của

các nhà sản xuất. Các nhà sản xuất máy phát điện Diesel thường chế tạo hệ thống ATS

đi kèm theo máy phát. Tuy nhiên cũng có một số các công ty chuyên sản xuất khí cụ điện

nổi tiếng trên thế giới chế tạo hệ thống ATS dưới dạng module. Ta có thể phân loại ATS

dựa theo một trong các tiêu chuẩn như sau:

- Tiêu chuẩn phân loại theo cấp dòng điện định mức qua các khí cụ động lực đóng

cắt chính lắp đặt trong hệ thống ATS.

- Số lượng nguồn điện chính và dự phòng cung cấp cho phụ tải.

- Tiêu chuẩn phân loại theo loại khí cụ điện động lực đóng cắt chính dùng trong tủ

ATS.

Khi phân loại hệ thống ATS căn cứ theo chủng loại khí cụ đóng cắt, ta có thể có các

dạng sau:



- ATS dùng contactor 3 cực poles hay 4 cực. Dòng điện định mức của các contactor

có thể có lên đến 1600A.

- ATS dùng loại Change over switch hay Motorized CB.

- ATS dùng ACB Air Circuit Breaker: Máy ngắt không khí

Trường hợp căn cứ theo số lượng nguồn điện cung cấp cho phụ tải nguồn lưới chính

và nguồn máy phát dự phòng hệ thống ATS có thể bao gồm các dạng sau:

- ATS dạng chuyển đổi hai nguồn: lưới điện chính và máy phát điện dự phòng cho

phụ tải.

- ATS dạng chuyển đổi ba nguồn: hai nguồn điện lưới nguồn ưu tiên 1 và nguồn ưu

tiên 2 và máy phát dự phòng.

1.2.1. ATS lưới - lưới:

Cấu trúc của loại ATS này được thể hiện trên (Hình 1.4.a) ATS lưới - lưới hoạt động

rất đơn giản, khi chất lượng nguồn chính không đạt lúc đó bộ so sánh thu tín hiệu sự cố

so sánh các thông số đó với các giá trị ngư ng đặt trước ngưng nếu sai khác giá trị định

mức tín hiệu sẽ được cấp cho khối điều khiển tác động đến khối chuyển mạch chuyển tải

sang nguồn còn lại. Khi lưới điện chính phục hồi trở lại ATS tiến hành kiểm tra chất

lượng nguồn điện chính nếu đủ tiêu chuẩn cấp tín hiệu chuyển tải trở lại nguồn chính.

Sơ đồ thời gian hoạt động của nó như sau:

Hình 1.5: Sơ đồ thời gian hoạt động của hệ thống ATS – Lưới

Giải thích hoạt động của sơ đồ:

Ban đầu tải được cấp điện bằng nguồn chính thông qua MBA1 khi lưới chính bị sự

cố như mất nguồn, mất pha…lúc đó khối điều khiển của ATS nhận tín hiệu sự cố và xử

lý, đồng thời ATS cũng kiểm tra chất lượng điện nguồn còn lại. Nếu chất lượng nguồn



dự phòng tốt thì ATS sẽ tạo khoảng thời gian trễ (0-5s) để khẳng định lưới chính gặp sự

cố thực sự không phải là sự cố thoáng qua. Sau đó gửi tín hiệu cho cơ cấu chấp hành tác

động chuyển tải sang nguồn dự phòng.

Khi tải đang làm việc với nguồn dự phòng mà lưới chính phục hồi trở lại ATS xử lý

tín hiệu này đồng thời tạo khoảng thời gian trễ (3 – 30’ để đảm bảo rằng nguồn chính đã

ổn định có thể đưa vào vận hành. Sau đó ATS tác động đến cơ cấu chuyển mạch đưa tải

trở lại lưới chính. Và ATS tiếp tục theo dõi hoạt động của các nguồn điện bình thường.

1.2.2. ATS lưới - Máy phát:

Một trong những nhược diểm lớn nhất của ATS lưới - lưới là khi xảy ra sự cố của hệ

thống, sự cố trạm biến áp trung gian, hoặc mất điện áp nguồn lúc đó nguồn dự phòng

cũng vô dụng. Do vậy để bảo đảm việc chủ động cấp điện cho các phụ tải quan trọng cấp

quốc gia như hội trường quốc hội, ngân hàng nhà nước, trung tâm điện toán, khu quân sự

nếu mất điện có thể nguy hiểm đến an ninh quốc gia. Ta thường xây dựng nguồn dự

phòng là máy phát DIESEL. Tương ứng với nó ta có loại ATS lưới - máy phát. Cấu trúc

của loại này được biểu diễn trên Hình 1.4.b.

Đối với ATS lưới - máy phát việc hoạt động phức tạp hơn loại trên. Khi nguồn chính

có chất lượng không đạt yêu cầu nghĩa là có sự cố. Sự cố ở đây bao gồm: Mất điện, mất

pha, lệch pha quá lớn, quá điện áp, thấp áp, ngược thứ tự pha. Mất lưới, mất pha, sụt áp

quá 85%Uđm làm cho máy điện không đồng bộ không khởi động được hoặc sẽ gây quá

tải với các thiết bị quay kéo tải lớn, hệ thống chiếu sáng không đủ sáng.

Lúc này ATS phải phát tín hiệu khởi động máy DIESEL sau 5s để tránh dao động của

lưới. Khi điện áp 3 pha mất đối xứng quá mức cho phép, quá điện áp, không đúng thứ tự

pha ATS cũng phát tín hiệu khởi động máy, trong trường hợp này lưới vẫn còn nhưng

chất lượng điện không tốt ảnh hưởng đến các quá trình làm việc.

Khi quá điện áp sẽ gây hư hỏng cách điện các thiết bị dùng điện trong mạng. Khi

ngược thứ tự pha tạo từ trường nghịch làm các động cơ 3 pha quay ngược gây thiệt hại.

Khi đó khối SS1 sẽ thu tín hiệu sự cố so sánh với ngưng và cấp tín hiệu cho khối K, bộ

K sẽ tác động tới bộ khởi động máy DIESEL. Khi khởi động máy DIESEL thành công

điện áp ra của máy phát được thành lập. Nếu chất lượng điện áp đảm bảo và đạt đến



khoảng 0.85Uđm, thời gian trong khối K sẽ tính thời gian khoảng 1- 25s rồi cấp tín hiệu

cho bộ chuyển mạch để chuyển tải cho nguồn dự phòng là máy phát.

Khi điện lưới có điện trở lại để đảm bảo chắc chắn rằng lưới đã phục hồi ổn định bộ

thời gian trong SS1 sẽ tính thời gian khoảng 5- 30 p. Sau đó cấp tín hiệu cho khối K tác

động chuyển tải trở lại lưới. Sau khi chuyển tải cho lưới máy phát chạy không tải một

khoảng thời gian làm mát tuỳ theo công suất, thời gian đã làm việc của máy phát và nhiệt

độ của nó mà khoảng này có thể dài hay ngắn sau đó tự động dừng lại.

Quá trình hoạt động được cho trên giản đồ thời gian sau:

Hình 1.6: Sơ đồ thời gian của hệ thống ATS –Máy phát

Giải thích hoạt động của sơ đồ:

- Khi lưới có sự cố lúc đó ATS tạo khoảng trễ t1 khoảng thời gian từ khi có sự cố

đến khi khởi động DIESEL, t1 thường khoảng từ 1-5 giây để đảm bảo rằng nguồn

sự cố thực sự không phải là sự cố thoáng qua.

- Khi điện áp máy phát được thành lập và tăng dần đến Uf =0.85Uđm lúc đó bộ SS2

sẽ tính khoảng thời gian t2 (từ 1-25 giây sau đó thực hiện việc cấp tín hiệu điều

khiển cho bộ chuyển mạch chuyển tải sang nguồn dự phòng.

- Khi lưới điện phục hồi trở lại bộ định thời gian trong SS1 sẽ hoạt động tính thời

gian để đảm bảo chắc chắn rằng lưới đã hoạt động ổn định trở lại thời gian t3 vào

khoảng 5-30 phút. Sau đó chuyển tải trở lại lưới.



- Sau khi chuyển tải trở lại lưới ta tính thời gian cho máy phát chạy không tải để

làm mát máy khoảng t4 trên hình vẽ t4 từ khoảng (3-10 p) tuỳ vào thời gian máy

đó vận hành và khả năng làm mát máy mà chọn t4 sau đó cho máy phát dừng lại.

Khi khởi động máy phát DIESEL cần chú ý bộ khởi động của nó cần phải đảm bảo

các đặc điểm sau đây:

- Nếu khởi động lần 1 thành công nó lại trở về trạng thái ban đầu. Nếu khởi động

không thành công sau 3-4 giây cần cho máy nghỉ khoảng 10-20 giây và khởi động

lần tiếp theo. Nếu khởi động 3 lần không thành công lúc đó thiết bị sẽ tự động

khoá lại không khởi động nữa.

- Trong trường hợp máy DIESEL nổ nhưng điện áp máy phát không thành lập hoặc

không đạt yêu cầu lúc đó máy phát chạy một thời gian ngắn rồi dừng lại để đảm

bảo an toàn cho máy.

1.3. Cấu tạo của ATS

1.3.1. Cấu tạo chung của ATS

Một thiết bị tự động bất kì nào thông thường cũng có cấu tạo theo cấu trúc sơ đồ khối

như sau:

Hình 1.7. Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống ATS

* Các bộ phận cơ bản của ATS:

- ĐL (Cơ cấu đo lường): tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành

đại lượng cần thiết cho ATS tác động.

- ĐK (Cơ cấu điều khiển): gồm những mạch điều khiển so sánh tín hiệu đầu vào

đã được biến đổi với tín hiệu mẫu rồi truyền nó đến cơ cấu chấp hành.

- CH (Cơ cấu chấp hành): Nhận tín hiệu điều khiển sẽ thực hiện công việc đóng

cắt, cắt tải đến nguồn cấp khác.

Tất cả các cơ cấu đó được kết nối với nhau một cách phù hợp với nhu cầu của

mạch điều khiển. Mỗi 1 cơ cấu thực hiện một cách riêng biệt theo nguyên lý sau:

- Bộ phận đo lường các cảm biến điện áp và thời gian được nối tới nguồn điện và

cung cấp các tín hiệu điều khiển cần thiết cho bộ phận điều khiển ATS.



- Bộ phận điều khiển có thể là các rơle điện cơ, hoặc các bảng mạch điện tử bán

dẫn sẽ xử lý các tín hiệu đưa tới từ khâu đo lường tạo trễ, khuếch đại rồi đưa đến phần tử

chấp hành.

- Bộ phận chấp hành chuyển tải tới nguồn cấp thông qua công tắc đóng cắt các

tiếp điểm mạch lực. Bộ phận này được chế tạo trong điều kiện làm việc dài hạn, đầy tải,

dung lượng cắt lớn, tác động đóng, cắt nhanh kết hợp với buồng dập hồ quang có hiệu

quả. Việc đóng cắt các tiếp điểm mạch lực có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động bằng

động cơ theo kiểu dao cách ly, Aptomat hay đóng cắt tự động nhờ hệ thống điện từ theo

kiểu contactor.

Việc đóng cắt các tiếp điểm mạch lực có thể thực hiện bằng tay không hay đóng

cắt bằng điện như:

- Đóng cắt bằng động cơ xoay chiều một pha điện dung, thực hiện đóng cắt hai

aptomat thuận nghịch như của hãng Westinghouse của Anh, Merlin Gerin của Pháp.

- Đóng cắt bằng contactor hai ngả thuận nghịch như trong thiết bị ATS của một

số hãng của Nhật và Pháp.

- Đóng cắt bộ tiếp điểm “bập bênh” bằng nam châm điện như thiết bị của một số

hãng của Hàn Quốc (See Young) và Mỹ.

* Các kiểu đóng cắt:

a. Kiểu đóng cắt contactor hai ngả thuận nghịch:

Đóng cắt contactor CTT1 thì phải cắt CTT2 và ngược lại. Việc cài liên động về

điện để tạo hai trạng thái đóng cắt trái ngược nhau của CTT1 và CTT2 được thực hiện

trên mạch điều khiển hai cuộn dây của CTT1 và CTT2.

- Nhược điểm: kiểu đóng cắt này không thao tác được trực tiếp bằng tay.

- Ưu điểm: thời gian tác động nhanh, tần số đóng cắt lớn.

b. Kiểu đóng cắt bằng aptomat – kiểu truyền động:

Động cơ aptomat hai ngả thuận nghịch, việc đóng cắt aptomat được thực hiện do

việc đảo chiều quay của động cơ điện dung một pha xoay chiều thông qua cơ cấu truyền

động cơ khí phức tạp, chuyển động quay của động cơ biến thành chuyển động tịnh tiến

của cần gạt, cần gạt có thể chuyển động tiến hay lùi phụ thuộc vào chiều quay của động

cơ, do vậy cần gạt thực hiện việc đóng aptomat AP1 đồng thời ngắt aptomat AP2 hay

ngược lại.



- Ưu điểm: có khóa liên động bằng cơ khí, có thể thao tác đóng cắt trực tiếp bằng

tay.

- Nhược điểm: Thời gian tác động chậm, tần số đóng cắt nhỏ.

c. Kiểu đóng cắt bập bênh – kiểu truyền động đóng cắt bằng nam châm:

Đặc điểm đặc trưng của kiểu đóng cắt này là sự “bập bênh” và được chia làm 2

loại thiết bị là: thiết bị 2 nam châm đóng cắt và thiết bị một nam châm.

Kiểu 2 nam châm đóng cắt: Một nam châm thực hiện hành trình quay ngược,

nam châm còn lại thực hiện hành trình quay thuận. Hai nam châm đóng cắt được khóa

liên động về điện lẫn nhau để mỗi lần đóng cắt chỉ có một nam châm làm việc, nam châm

kia bị khóa.

Ngoài ra thiết bị còn có các cơ cấu chốt phối hợp nhịp nhàng với bộ phận truyền

động.

Kiểu 1 nam châm đóng cắt: nam châm lúc này thực hiện hành trình quay ngược

lúc thì thực hiện hành trinh quay thuận, trong cơ cấu truyền động phải có bộ phận chốt

và nhả chốt nhịp nhàng để cơ cấu “phân biệt” được trạng thái tác động hiện tại với tác

động trước đó, do vậy cơ cấu rất phức tạp.

- Nhược điểm: thiết bị đóng cắt bộ tiếp điểm “bập bênh” bằng nam châm điện là

kiểu dẫn động khớp quay nên nếu tiếp xúc điện chỗ khớp quay không tốt sẽ gây phát

nhiệt lớn chô tiếp xúc làm cháy hỏng khớp quay do vậy công suất chuyển tải của thiết bị

bị hạn chế.

1.3.2. Nguyên lý hoạt động của ATS (Automatic Transfer Switch):

a. Nguyên lý: là thiết bị chuyển mạch tự động dùng ở những nơi cần cung cấp điện một

cách liên tục cho tải, từ hai nguồn khác nhau.

- ATS là hệ thống chuyển đổi phụ tải từ lưới điện chính (Main Utility) sang nguồn

dự phòng dùng máy phát điện (Generator) khi mất điện trên lưới.

- Khi lưới điện hoạt động ổn định bình thường trở lại, hệ thống ATS sẽ chuyển

đổi phụ tải vận hành với lưới điện chính và sau đó cắt máy phát điện dự phòng.

- Việc chuyển đổi có thể hoạt động theo chế độ tự động (Auto) hoặc điều khiển

bằng tay (Handy - Manual).



Hình 1.8: Sơ đồ kết nối hệ thống ATS với máy phát

b. Nhiệm vụ chính của ATS:

- Khi có sự cố xảy ra (mất pha, thấp áp, quá áp, mất nguồn) trên nguồn điện lưới

chính, ATS có nhiệm vụ:

+ Ngưng cung cấp nguồn lưới chính vào phụ tải.

+ Khởi động động cơ sơ cấp (máy nổ diesel).

+ Đóng nguồn điện cung cấp từ máy phát vào phụ tải.

- Khi nguồn điện lưới có lại trong tình trạng ổn định, nhiệm vụ của ATS lúc đó là:

+ Ngắt nguồn cung cấp từ máy phát khỏi phụ tải.

+ Đóng lại nguồn tín hiệu dừng động cơ sơ cấp (động cơ diesel) của máy phát; sau

một thời gian tổ máy phát vận hành tại trạng thái không tải.

c. Phân loại:

Theo nguồn chính và nguồn dự phòng:

- Tủ ATS 1 nguồn điện lưới, 1 nguồn máy phát điện dự phòng.





- Tủ ATS 1 nguồn điện năng lượng gió (wind generator), 1 nguồn điện lưới dự

phòng.

- Tủ ATS 1 nguồn điện năng lượng mặt trời (solar generator), 1 nguồn điện lưới

dự phòng.

- Tủ ATS 1 nguồn điện lưới, 1 nguồn kích điện dự phòng (UPS - Inverter).

- Tủ ATS 2 công tơ điện - đảo 2 nguồn điện lưới, tự động đảo điện nửa tháng 1

lần theo ngày giờ đặt trước.

Theo khí cụ điện thì được phân loại như sau:

- ATS dùng contactor.

- ATS dùng ACB (air circuit breaker( máy cắt không khí).

Theo phần điều khiển tủ ATS thì được phân loại như sau:

- Mạch điện tử kĩ thuật số của EAC, đảm bảo độ bền, ổn định, an toàn và chính

xác.

- Bộ điều khiển tích hợp sẵn như: Datakom, Osung, Hyundai, Schneider .....

- Bộ điều khiển dùng: PLC, LOGO, ZEN,....

- Mạch rơle (thích hợp với hệ thống bán tự động, giảm chi phí vật tư, nhưng tốn

nhân công, tăng rủi ro do đấu nối nhiều thiết bị)

d. Quy cách chọn tủ ATS:

- Phù hợp với công suất máy phát điện.

- Phù hợp với môi trường nhiệt đới, không khí nhiễm muối ven biển và hải đảo.

- Đảm bảo các yêu cầu về tính năng điều khiển.

e. Chức năng hoạt động của bộ chuyển nguồn tự động ATS:

- Bảo vệ máy phát, do có thời gian trễ giữa việc cắt MC máy phát và đóng MC

điện lưới nên máy phát được bảo vệ an toàn.

- Bảo vệ phụ tải, do nguồn điện lưới được kiểm tra, nếu đảm bảo mới đóng điện

lưới cho tải.

- Tự động gửi tín hiệu khởi động máy khi: điện lưới mất hoàn toàn, mất pha, hoặc

điện áp thấp hơn giá trị cho phép (giá trị này có thể chỉnh được).



- Thời gian chuyển đổi sang nguồn máy phát tùy chọn, nhưng >5s, để đảm bảo

điện máy phát đã ổn định, thông thường 5-30s.

- Khi điện lưới phục hồi, bộ ATS chuyển phụ tải sang nguồn lưới. Máy tự động

tắt sau khi chạy làm mất 1-2 phút.

- Có khả năng vận hành tự động hoặc bằng nhân công.

- Điều chỉnh được các khoảng cách chuyển mạch.

- Có hệ thống đèn chỉ thị.

f. Lắp ráp và cài đặt:

- Tủ ATS có cấu tạo đơn giản, do đó có thể lắp ráp trong hoặc ngoài nước.

- Theo công suất trạm biến áp cho tòa nhà.

- Theo công suất máy phát điện nên chỉ ưu tiên cho các tải quan trọng cần cung

cấp duy trì liên tục.

- Theo vị trí lắp đặt, nơi lắp đặt (nhiệt độ cao hay gần môi trường bụi hoặc gần

biển, …).

- Chất lượng tủ ATS phụ thuộc và thiết bị đóng cắt.

- Thường sử dụng contactor hoặc máy cắt điện lưới MCCB phụ thuộc vào thiết bị

đóng cắt.



CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ LOGO SIEMENS

2.1. Giới thiệu chung về LOGO!.

Ngày nay yêu cầu về tự động hóa ngày càng cao. Vì thế cần có những thiết bị điện

mới để đáp ứng yêu cầu trên, đồng thời giảm thời gian lắp đặt cũng như hạn chế diện tích

đặt máy móc và nâng cao tính linh hoạt của hệ thống.

Bộ điều khiển relay thông minh LOGO là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt

các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể

hiện thuật toán đó bằng các mạch số. Như vậy với chương trình điều khiển trong mình,

LOGO trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ

dàng trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Tính năng ưu việt của bộ điều khiển

LOGO như sau:

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học.

- Có thể lập trình trực tiếp trên màn hình hoặc thực hiện trên máy tính rồi đổ chương

trình sang bộ LOGO hoặc ngược lại.

- Có thể đổ chương trình qua lại giữa các bộ LOGO với nhau.

- Tính tương thích cao với các thiết bị khác.

- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng.

- Khả năng mở rộng cao.

Cấu trúc phần cứng và các khối chức năng của LOGO như sau:



Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc phần cứng và các khối chức năng của LOGO.

2.1.1. Cách nhận dạng LOGO!.

Trước khi sử dụng LOGO!, phải biết một số thông tin cơ bản về sản phẩm như điện

áp nguồn, ngõ ra là relay hay transistor…. Các thông tin đó được tìm thấy ngay ở góc

dưới bên trái của sản phẩm.



Một số ký hiệu dùng để nhận biết các đặc tính của sản phẩm:

• 12: nguồn cung cấp là 12 VDC; 24: nguồn cung cấp là 24 VDC

• 230: nguồn cung cấp trong khoảng 115…240 VAC/DC

• R: ngõ ra là relay. Nếu dòng thông tin không chứa kí tự này nghĩa là ngõ ra của

sản phẩm là transistor

• C: sản phẩm có tích hợp các hàm thời gian thực.

• O: sản phẩm không có màn hình hiển thị.

• DM: Modul digital.

• AM: modul analog.

• CM: modul truyền thông.

2.1.2. Tổng quan về các version của họ LOGO!



2.1.3. Khả năng mở rộng của LOGO!.

* Đối với version LOGO! 12/24 RC/RCo và LOGO! 24/24Co: Khả năng mở rộng:

4 modul digital và 3 modul analog.

* Đối với version LOGO! 24 RC/RCo và LOGO! 230 RC/Rco. Khả năng mở rộng:

4 modul digital và 4 modul analog.

2.1.4. Cách đấu dây cho LOGO! 230 RC

a. Kết nối ngõ vào.



Việc đi dây cho các đầu vào được chia thành hai nhóm, mỗi nhóm 4 ngõ vào. Các

đầu vào trong cùng một nhóm chỉ có thể cấp cùng một pha điện áp. Các đầu vào trong

hai nhóm có thể cấp cùng pha hoặc khác pha điện áp.

b. Kết nối ngõ ra.

* Đối với ngõ ra dạng relay.

Ta có thể kết nối nhiều dạng tải khác nhau từ ngõ ra như: đèn, motor, contactor,

relay… Tải thuần trở: tối đa 10A. Tải cảm: tối đa 3A. Sơ đồ kết nối như sau:

* Đối với ngõ ra dạng transistor:

Tải kết nối từ ngõ ra của LOGO phải thoả điều kiện là: dòng điện không vượt quá

0,3 A. Sơ đồ kết nối như sau:

2.2. Các hàm trong LOGO!.

Các hàm lập trình trong LOGO! được chia thành 4 danh sách sau đây:

↓Co: danh sách các điểm liên kết (bit M, các ngõ input, output…), các hằng số.

↓GF: danh sách các hàm cơ bản như AND, OR…

↓ SF: danh sách các hàm cơ bản.

↓ BN: danh sách các block đã được sử dụng trong sơ đồ mạch.



2.3. Lập trình bằng phần mềm LOGO! SOFT

2.3.1. Thiết lập kết nối PC – LOGO!

a. Kiểm tra trực tuyến

Bước 1: Kết nối LOGO! Với máy tính, bật nguồn

Bước 2: Chọn Tools/Online Test

Bước 3: Thực hiện kiểm tra

b. Truyền chương trình xuống LOGO!

Tools/Transfer/PC -> LOGO! (Hoặc nhấn Ctrl + D)

c. Tải chương trình từ LOGO! lên máy tính

Tools/Transfer/ LOGO! -> PC (Hoặc nhấn Ctrl + U)

d. Thiết lập thời gian cho LOGO!

Tools/Transfer/Set Clock

e. Chuyển chế độ hoạt động của LOGO!

Tools/Transfer/Switch LOGO! Mode



f. Xóa chương trình người dùng và mật khẩu

Tools/Transfer/Clear User Program and Password

2.3.2. Sử dụng phần mềm LOGO! soft

a. Standard toolbar

Bao gồm các lệnh thường dùng trên các phần mềm của Windows như: Open, Save,

Copy, Paste, Cut, Printer, Undo, Redo... Thao tác các lệnh này giống như trên các phần

mềm của Windows.

b. Program toolbar

c. Menu bar

Menu File:

- Open: mở file

- Save: Lưu file

- Page setup: đặt trang in

- Print: In file

Menu Edit:

- Copy: nhân bản

- Paste: dán

- Delete: Xóa

- Cut: cắt

- Undo: khôi phục

- Redo:



Menu Tools:

- Transfer: truyền dữ liệu giữa PLC và máy tính

- Simulation: mô phỏng hoạt động

- Option thiết lập các tùy chọn về ngôn ngữ, giao diện, mô phỏng...

d. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Mạch khởi động trực tiếp:

Bước 1: lập trình theo sơ đồ.

Bước 2: Mô phỏng.

- Tools/Simulation hoặc nhấn F3

- Nhấn nút Run trên màn hình mô phỏng.

- Bật/tắt I1, I2 để kiểm tra hoạt động.

Bước 3: Kết nối mạch điện trên mô hình.

Bước 4: Tải chương trình vào LOGO!

Tools/Transfer/ PC -> LOGO!

Bước 5: Bật nguồn, vận hành kiểm tra hoạt động.



Ví dụ 2: Mạch điều khiển động đảo chiều quay động cơ

Sơ đồ LAD

I1: Nút dừng, thường đóng

I2: Nút nhấn quay thuận, thường mở

I3: Nút nhấn quay nghịch, thường đóng.

Q1: Contactor thuận

Q2: Contactor nghịch

Sơ đồ FBD



CHƯƠNG 3

NGUỒN MÁY PHÁT ĐIỆN DIESEL DỰ PHÒNG

3.1. Máy phát diesel.

3.1.1. Vai trò máy phát điện diesel.

- Nguồn cấp dự phòng được dung phổ biến nhất hiện nay là các máy phát diesel,

đó là máy phát điện đồng bộ 3 pha mà động cơ sử dụng nguồn nguyên liệu xăng – dầu

tạo ra điện.

- Nguồn điện cung cấp thay cho trạm biến áp, 3 pha – 380V – 50Hz.

- Là một nguồn dự phòng cần thiết cho một số nhu cầu sau:

Loại phụ tải tải Thiết bị cần dự phòng

Công cộng Hội họp, Cao ốc, nhà

hàng, khách sạn, ngân

hàng, Cty bảo hiểm.

Chiếu sáng an toàn

Bệnh viện Phòng mổ, thiết bị y tế, hệ thống an toàn,

giám sát và cung cấp, bảo quản.

Kho lạnh Buồng lạnh, các thiết bị Chiếu sáng, hệ

thống an toàn.

Trung tâm tính toán Thiết bị trung tâm, điều hoà nhiệt độ.

Giao thông Sân bay Hệ thống điều khiển trung tâm, chiếu

sáng đường băng, tháp an toàn, rada, hệ

thống quan sát, máy tính..

Ga đường sắt Hệ thống điều khiển trung tâm, chiếu

sáng an toàn, hệ thống theo dõi, báo tín

hiệu.

Hầm đường bộ, các nút

giao thông

thông gió, theo dõi, chiếu sáng giao

thông.

Viễn thông, hệ

thống tải điện

Các tram tiếp sóng, trung

tâm điều độ, nhà máy

điện, hệ thống truyền tải

Thiết bị và hệ thống điều khiển xa, hệ

thống điều khiển, liên lạc, máy tính quản

lý dữ liệu.



Công nghiệp Dây chuyền sản xuất An toàn, hệ thống theo dõi, điều khiển tự

động, máy tính quản lý dữ liệu.

3.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Hình 3.1. Sơ đồ cấu tạo của máy phát.

Các thành phần chính của máy phát điện:

(1) Động cơ

(2) Đầu phát

(3) Hệ thống nhiên liệu

(4) Ổn áp

(5) Hệ thống làm mát

(6) Hệ thống xả

(7) Bộ nạp ắc-quy

(8) Control Panel hay thiết bị điều khiển

Hình 3.2. Máy phát điện

1. Động cơ: Tạo ra moment quay

- Là dạng động cơ dầu diesel hoặc động cơ xăng - 4 thì. Chuyển hóa nguồn nguyên

liệu xăng - dầu thành moment quay máy phát đồng bộ. Biến đổi chuyển động quay cơ

năng thành điện năng - Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

- Máy phát điện sử dụng nhiều loại nhiên liệu đầu vào khác nhau như: diesel, xăng,

propan (ở dạng lỏng hoặc khí), và khí thiên nhiên.



- Động cơ nhỏ thương hoạt động bằng xăng, trong khi động cơ lớn hơn chạy bằng

dầu diesel, propan lỏng, khí propane, hoặc khí tự nhiên.

2. Máy phát đồng bộ: sử dụng moment quay phát ra điện

Gồm 2 phần chính:

- Rotor phần quay: luôn là phần cảm (tạo ra từ trường) - là một nam châm điện

nhờ nguồn 1 chiều DC chỉnh lưu và cấp từ bên ngoài (ắc quy hoặc chỉnh lưu từ chính

nguồn máy phát,…).

- Stato phần đứng yên: luôn là phần ứng - là 3 cuộn dây riêng rẻ, hoàn toàn giống

nhau, quấn trên ba lõi sắt đặt lệch nhau 1200 trên một vòng tròn.

- Phần quay có từ trường, từ trường này quay (quay theo phần quay rotor) và cắt

các cuộn dây phần ứng, sinh ra dòng điện.

3. Hệ thống nhiên liệu:

- Bình nhiên liệu thường dự trữ để máy phát điện hoạt động từ 6 đến 8 giờ.

- Đối với các máy phát điện nhỏ, bồn chứa nhiên liệu là một phần đế trượt của

máy phát điện hoặc được lắp trên khung máy phát điện. Đối với các máy phát điện thương

mại, có thể cần xây dựng và cài đặt thêm một bình chứa nhiên liệu bên ngoài.

Các tính năng thông thường của hệ thống nhiên liệu bao gồm những điều sau đây:

- Ống nối từ bồn chứa nhiên liệu đến động cơ: Dòng cung cấp hướng dẫn nhiên

liệu vào và ra động cơ.

- Ống thông gió bình nhiên liệu: Các bồn chứa nhiên liệu có một đường ống thông

gió, để ngăn chặn sự gia tăng áp lực, hoặc chân không trong quá trình bơm và hệ thống

thoát nước của bể chứa. Khi bạn nạp đầy bình nhiên liệu, đảm bảo sự tiếp xúc khô giữa

vòi phun phụ, và bể nhiên liệu để ngăn ngừa tia lửa có thể gây hỏa hoạn.

- Kết nối tràn từ bồn chứa nhiên liệu đến các đường ống cống: đây là yêu cầu để

khi bị tràn trong quá trình bơm, nhiên liệu không làm đổ chất lỏng lên máy phát điện.

- Bơm nhiên liệu: nhiên liệu chuyển từ bể chứa chính (lưu trữ nhiên liệu, đặc biệt

quan trọng đối với các tổ chức thương mại) vào bể chứa trong ngày. Các máy bơm nhiên

liệu thông thường hoạt động bằng điện.



- Bình lọc nhiên liệu, tách nước và vật lạ trong nhiên liệu lỏng, để bảo vệ các thành

phần khác của máy phát điện khỏi sự ăn mòn và chất bẩn gây tắc nghẽn.

- Kim phun: phun chất lỏng nhiên liệu dưới dạng phun sương vào buồng đốt động

cơ.

4. Ổn áp:

- Ổn áp: chuyển đổi điện áp xoay chiều AC thành dòng điện 1 chiều DC. Điều

chỉnh một phần nhỏ điện áp đầu ra để chuyển đổi nó thành dòng điện một chiều. Dòng

điện 1 chiều này tập hợp trong cuộn dây thứ cấp của stato, được gọi là cuộn dây kích

thích.

- Cuộn dây kích thích: chuyển đổi dòng điện 1 chiều DC thành dòng điện xoay

chiều AC. Các cuộn dây kích thích có chức năng tương tự như các cuộn dây stato chính

và tạo ra dòng điện xoay chiều nhỏ. Các cuộn dây kích thích được kết nối với các đơn vị

được gọi là chỉnh lưu quay.

- Bộ chỉnh lưu quay: chuyển đổi dòng điện 1 chiều thành dòng điện xoay chiều.

Chỉnh lưu các dòng điện xoay chiều phát sinh bởi các cuộn dây kích thích, và chuyển đổi

nó thành dòng điện một chiều. Dòng điện 1 chiều này cung cấp cho Roto/ phần ứng tạo

ra một trường điện từ, ngoài từ trường quay của rotor.

- Rotor/ Phần ứng: chuyển đổi dòng điện 1 chiều thành dòng xoay chiều. Rotor

sinh ra dòng điện xoay chiều lớn hơn xung quanh cuộn dây stator, các máy phát điện hiện

nay sản xuất một điện thế xoay chiều AC lớn hơn ở đầu ra.

- Chu kỳ này tiếp tục cho đến khi máy phát điện bắt đầu sản xuất điện áp đầu ra

tương đương với khả năng điều hành đầy đủ của nó. Đầu ra của máy phát điện tăng, nó

điều chỉnh điện áp sản xuất ra ít dòng điện 1 chiều hơn. Một khi máy phát điện đạt công

suất hoạt động đầy đủ, điều chỉnh điện áp đạt đến một trạng thái thăng bằng, và tạo ra

dòng 1 chiều đủ để duy trì sản lượng của máy phát điện ở mực độ hoạt đồng đầy đủ.

- Khi bạn thêm một tải, sản lượng điện áp sẽ bị thấp xuống một chút. Điều này

nhắc nhở việc điều chỉnh điện áp và bắt đầu lại chu kỳ trên. Chu kỳ tiếp tục cho đến khi

máy phát điện dốc đầu ra, để điều hành công suất đầy đủ của nó.



5. Hệ thống làm mát:

- Liên tục sử dụng hệ thống làm lạnh có thể làm nóng các thành phần khác nhau

của máy phát điện. Máy phát điện cần thiết có một hệ thống làm mát, và thông gió thu

hồi nhiệt sinh ra trong quá trình.

- Nước chưa được xử lý/ nước sạch đôi khi được sử dụng như một chất làm mát

cho máy phát điện. Hydrogen đôi khi được xử dụng như một chất làm mát cho các cuộn

dây stator máy phát điện lớn, vì nó rất hiệu quả trong hấp thụ nhiệt.

- Đối với tất cả các ứng dụng phổ biến khác, dân cư và công nghiệp có một tiêu

chuẩn tản nhiệt và quạt được gắn trên các máy phát điện và các công trình như hệ thống

làm mát chính.

- Cần thiết để kiểm tra mức nước làm mát của máy phát điện hàng ngày. Hệ thống

làm mát và bơm nước thô cần được rửa sạch sau mỗi 600 giờ, và bộ trao đổi nhiệt nên

được làm sạch sau mỗi 2400 giờ máy phát điện hoạt động. Máy phát điện nên được đặt

trong một khu vực mở, thông thoáng được cung cấp đủ không khí trong lành. Mỗi bên

máy phát điện nên có một không gian tối thiểu là 3 feet (~1m) để đảm bảo lưu thông khí

làm mát máy.

6. Hệ thống bôi trơn:

- Máy phát điện bao gồm bộ phận chuyển động bên trong động cơ của nó, nó cần

được bôi trơn để đảm bảo hoạt động bền và êm suốt một thời gian dài.

- Động cơ của máy phát điện được bôi trơn bằng dầu được lưu trữ trong một máy

bơm. Cần phải kiểm tra mức dầu bôi trơn mỗi 8 giờ máy phát hoạt động.

- Đặc biệt hệ thống bôi trơn cần kiểm tra kỹ lưỡng để ngăn ngừa rò rỉ chất bôi

trơn, và cần thay đổi dầu bôi trơn mỗi 500 giờ máy phát điện hoạt động.

3.1.3. Những yêu cầu khi thực hiện tự động hóa nguồn dự phòng Diesel:

- Khi xảy ra mất điện, lưới hoặc mất pha hoặc điện áp lưới giảm xuống dưới mức

cho phép thì phải khởi động nguồn dự phòng.

- Khi điện lưới được phục hồi và ổn định trở lại phải tự động dừng diesel.

- Khi mất điện lưới lâu, xét thấy vận hành nguồn dự phòng diesel không kinh tế

và do nhu cầu sản xuất thì chỉ cần giải quyết một nhiệm vụ nào đó, chỉ cần vận hành



diesel trong thời gian ngắn sau đó tự động dừng, hoặc nếu không cần thiết thì có bộ phận

tự động giảm tải không ưu tiên để cho diesel làm việc ổn định hơn.

- Để đảm bảo an toàn cho nguồn dự phòng diesel trong quá trình vận hành cần

tuân theo các yêu cầu sau:

+ Diesel chỉ khởi động 1 - 3 lần cho mỗi lần mất điện, nếu khởi động lần thứ nhất

không có thành công thì chờ 1 khoảng thời gian cho tín hiệu khởi động lần thứ hai và nếu

không thành công thì tiếp tục chờ 1 khoảng thời gian để phát tín hiệu khởi động lần thứ

ba.

+ Nếu sau 3 lần khởi động không thành công thì cho tín hiệu dừng việc khởi động

diesel.

+ Khi có dao động điện áp lưới hoặc điện áp lưới chập chờn (có điện rồi lại mất,

sau lại có điện), trong trường hợp này nhất thiết phải có thiết bị ngăn ngừa diesel khởi

động nhiều lại, có hại cho máy phát diesel.

3.1.4. Lựa chọn máy phát điện:

- Thường chọn bằng công suất trạm biến áp chính.

- Một số chọn theo công suất các phụ tải ưu tiên.

- Lưu ý độ ồn và diện tích lắp đặt xa các văn phòng cần sự yên tĩnh.

- Những thương hiệu máy phát nổi tiếng như: Cusmmins, Denyo, Huyndai,

Mitsubishi,…

- Hệ thống như sau:



Hình 3.4. Hệ thống ATS tải bình thường

Hình 3.5. Hệ thống ATS tải ưu tiên



CHƯƠNG 4

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ATS

4.1. Tính toán lựa chọn mạch động lực

Qua cách phân tích các phương án và các ưu nhược điểm của các loại khí cụ điện

chuyển mạch kết hợp với xem xét thực tế hiện tại ta lựa chọn cơ cấu chuyển mạch kiểu

bập bênh đóng cắt bằng 2 nam châm sẽ là phương án động lực tối ưu cho các hộ tiêu thụ

quan trọng.

Để minh họa cho hoạt động của tủ ATS, ta sẽ sử dụng bộ chuyển mạch kiểu bập bênh

của hãng AIJES. Với các thông số tính toán và các phụ kiện đi kèm theo dòng điện và

điện áp định mức từ công suất định mức là 100 kVA như sau:

Phần khung:

- Sử dụng Alu làm thành khung gá thiết bị.

- Cầu đấu: loại nhỏ cho mạch điều khiển 1 chiếc 3.2 chân, loại lớn cho mạch động

lực 1 chiếc 2.2 chân.

- Ray lắp Rơle, bộ chuyển nguồn, cầu chì và LOGO: 40cm.

Phần điện:

- CB16a: 3 cái

- Rơle trung gian 12v loại 5 chân: 4 chiếc loại 12V, 10A.

- Đồng hồ báo Vol: 4 cái loại 0-30v

- Đèn báo: 4 đèn báo chế độ làm việc 12V, 2-22A.

- 1 công tắc Auto-Man.

- 1 vôn kế thang đo từ 0-500V.

- Bộ chuyển nguồn AIJES 3 pha, 220v, 63A

- Pin 18650 mô phỏng cho acquy: 1 bộ

- LOGO 1 chiếc loại 8 đầu vào 4 đầu ra 12/24VDC, Siemens LOGO! 12/24RCE.

- Cáp động lực 4m loại 50 mm2 0,6 - 1kV. Dây loại 1,5 mm2

- Cáp khiển 0.7 mm2



4.1.1. Chức năng nhiệm vụ của các khối

Khối ĐL&SS: làm nhiệm vụ theo dõi giám sát thu thập tin tức về đối tượng điều khiển

so sánh các thông số thu được với các giá trị ngưng đặt trước và cấp tín hiệu cho các khâu

tiếp sau của mạch hoạt động. Ngoài ra bộ phận này còn có thêm nhiệm vụ là cách ly mạch

điều khiển với điện áp cao thông qua việc sử dụng các máy biến dòng và máy biến điện

áp.

Khối điều khiển ĐK: đây là khối quan trọng nhất của thiết bị tự động, khối này nhận

tín hiệu sự cố từ khối ĐL&SS tiến hành xử lý tín hiệu này và đưa ra tín hiệu tác động cơ

cấu chấp hành chuyển nguồn. Khối này xử lý tín hiệu nhằm bảo đảm cho ATS hoạt động

theo đúng giản đồ thời gian hoạt động đã nói trong chương I.

Khối delay CH: Khâu này tạo các khoảng trễ, biến đổi dạng tín hiệu, khuếch đại tín

hiệu nếu đòi hỏi nguồn điều khiển có công suất cao.

4.1.2. Khối đo lường và so sánh của ATS

Muốn điều khiển hoạt động của một đối tượng nào đó cần phải biết được trạng thái

làm việc hiện tại của nó thông qua các thông số của đối tượng để làm được điều đó thì

cần phải có khối ĐL&SS. Trong mạch điều khiển hoạt động của ATS có 2 khối ĐL&SS

luôn theo dõi tình trạng làm việc của nguồn điện chính và nguồn dự phòng. Các thông số

thu được sau đó tiến hành so sánh với giá trị đặt nếu vượt qua giá trị này thì tác động tới

mạch điều khiển.

Đầu vào khối đo lường và so sánh là các đại lượng liên tục được lấy trực tiếp từ nguồn

điện có thể là áp hoặc dòng điện, còn thông số đầu ra của nó là các tín hiệu rời rạc vì đầu

ra của khối này thường là các rơle điện cơ hay các rơle bán P-N. Một khối ĐL&SS thông

thường gồm 2 bộ phận đó là bộ phận đo lường và cảm biến (bộ phận thu tín hiệu và bộ

phận so sánh tín hiệu).

Bộ phận thu tín hiệu: Thực hiện việc đo lường cảm biến các thông số của nguồn điện

phát hiện các sự cố xảy ra thông qua tin tức mà nó thu được. Bộ phận này có thể là cuộn

dây nam châm điện, các bộ biến đổi hay các loại cảm biến khác. Phần này được nối trực



tiếp vào lưới điện hoặc có thể thông qua máy biến dòng hay máy biến điện áp nhằm cách

ly điện áp cao với mạch điều khiển.

Bộ phận so sánh: Lấy tín hiệu đầu ra của phần thu tín hiệu biến đổi thành các tín hiệu

chuẩn dễ dàng cho việc thực hiện so sánh với các giá trị ngưng đặt trước. Cơ cấu so sánh

có thể là cơ cấu điện cơ khi đó đại lượng so sánh là lực cơ hoặc momen quay, cơ cấu so

sánh có khi là các mạch điện tử bán P-N dùng bộ khuếch đại thuật toán.

Trong ATS khối ĐL&SS cần phải cung cấp được tín hiệu sự cố của lưới điện để tác

động đến cơ cấu chấp hành chuyển tải sang nguồn dự phòng. Các sự cố sau đây cần phải

được nhận biết rõ bao gồm: Mất điện, mất pha, sụt áp, quá áp, mất đối xứng quá mức.

Sau đây ta xây dựng các mạch nhận dạng sự cố lưới điện gồm: mạch nhận dạng mất lưới

điện, mất pha.

Chất lượng điện năng được đánh giá qua 2 chỉ tiêu là tần số và điện áp, chỉ tiêu tần số

do cơ quan điều khiển hệ thống lưới điện quốc gia điều chỉnh. Do vậy ở đây ta xét đến

việc bảo đảm chất lượng điện áp của nguồn cấp cho phụ tải. Trong quá trình truyền tải

không thể tránh khỏi các sự cố về điện áp như quá áp, cực tiểu điện áp. Nói chung các

thiết bị hạ áp chỉ cho phép dao động điện áp trong phạm vi 10% điện áp định mức. Nên

bảo vệ điện áp là vấn đề quan trọng. Khi xảy ra sự cố mất điện hay sụt áp quá mức cho

phép lúc đó làm cho các động cơ không đồng bộ 3 pha không khởi động được, nếu nó

đang mang tải có thể gây quá tải việc này xảy ra trong thời gian dài thì có thể gây cháy

hỏng thiết bị điện. Mất lưới, sụt áp làm hệ thống máy tính mất hết dữ liệu hiện tại, hệ

thống chiếu sáng không đủ sáng tới mức cần thiết. Nếu hiện tượng quá áp xảy ra làm cho

thiết bị điện hư hỏng cách điện nguy hiểm trong quá trình vận hành.

Khi có các sự cố xảy ra mạch ATS phải khởi động máy phát dự phòng sau 5s để đảm

bảo khỏi mất lưới giả. Để thực hiện việc bảo vệ điện áp lúc đó ta có thể sử dụng các loại

rơle điện áp sau:

- Rơle điện áp kiểu điện từ.

- Rơle điện áp kiểu bán P-N.

- Rơle điện áp kiểu vi mạch.

- Rơle điện áp kiểu số.

Các rơle này được mắc trực tiếp vào lưới điện hay có thể mắc qua máy biến dòng điện

hay máy biến điện áp. Tín hiệu điều khiển của nó được cấp cho mạch xử lý trong ATS.



Do điều kiện kinh tế trong quá trình mô phỏng nên nhóm quyết định lựa chọn phương án

dùng bộ Rơ le trung gian để bảo vệ mất pha điện áp. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ mất pha như

sau:

Hình 4.1. Sơ đồ mạch động lực của hệ thống ATS.

Giải thích nguyên lý hoạt động: Khi lưới hoạt động bình thường thì tiếp điểm của rơ

le trung gian 3 pha bên lưới sẽ đóng các tiếp điểm thường mở của rơ le trung gian. Đèn

báo sáng và bên cạnh đó sẽ mở các tiếp điểm thường đóng của 3 tiếp điểm thường đóng

nối tiếp của rơ le trung gian. Gửi tín hiệu “0” về bộ so sánh và tiếp tục điều khiển mạch

động lực để bảo vệ các thiết bị.

4.2. Thiết kế mạch điều khiển hoạt động của ATS:

4.2.1. Nhận xét

Khi dựng các linh kiện đóng ngắt thông thường để xây dựng mạch điều khiển hoạt

động thì cơ cấu đo lường theo dõi lưới điện và máy phát dự phòng bao gồm các mạch



bảo vệ theo các sơ đồ nguyên lý đó nếu ở phía trên làm cho mạch điện vô cùng phức tạp

và khi tiến hành lắp đặt khó tránh khỏi nhầm lẫn làm mạch hoạt động với độ tin cậy

không cao.

Mặt khác, các thiết bị cơ khí mắc với nhau không thể bảo đảm hoạt động tốt tuyệt đối

mà thường xuyên xảy ra hỏng hóc do kẹt mắc các cơ cấu chuyển động cơ khí. Hiện nay

kỹ thuật số phát triển mạnh rơle số ra đời đã thay thế các khí cụ điện đóng ngắt thông

thường làm giảm nhẹ bớt mức độ phức tạp cho mạch điện. Trong trường hợp này ta dùng

rơle trung gian để thực hiện việc bảo vệ lưới điện .

4.2.2. Phương án dùng LOGO

a. Giới thiệu đôi nét về LOGO BM 12/24RCE

Với giải pháp dùng LOGO tiết kiệm được chi phí, thời gian lắp đặt, không gian tủ

điều khiển thay cho các bảng mạch điều khiển ta dựng các modul chức năng. LOGO là

thiết bị rất gọn nhẹ nhưng khả năng dung lượng nhớ là khá lớn, tính năng làm việc đa

dạng hơn rất nhiều, phạm vi sử dụng rộng hơn, số đầu vào đầu ra nhiều hơn có khả năng

điều khiển cho một nhóm thiết bị công tác. Tất cả các chức năng của nó dược tích hợp

sẵn bên trong ta chỉ cần dựng phương án và liên kết các khâu lại với nhau tạo thành mạch

điều khiển nên chúng ta có thể thay đổi hoạt động điều khiển một cách dễ dàng mà không

cần phải đi dây lại. LOGO có giao diện với người sử dụng gồm màn hình và bàn phím

rất tiện lợi đồng thời độ tin cậy khi làm việc rất cao, tốc độ nhanh chóng, và chúng có

khả năng thông báo trạng thái đầu vào và ra. Khả năng kết nối với các thiết bị hiện đại là

rất tốt. Dưới đây là các thông số của LOGO BM 12/24RCE của hãng SIEMENS:

Hình 4.2: Các khối chức năng LOGO BM 12/24RCE



- Hỗ trợ nguồn: 12VDC hoặc 24VDC

- Giới hạn áp trên: 28.8v

- Giới hạn áp dưới: 10.8v

- Bộ định thời lưu trữ 480h sau mất điện

- Ngõ vào: 8(4 ngõ vào có thể sử dụng analog)

- Ngõ ra: 4(Relay)

b. Mạch điều khiển dùng LOGO

Hình 4.3. Sơ đồ mạch điều khiển của hệ thống ATS

Nguyên lý hoạt động.

Ngõ vào:

- I1: ngõ vào báo lưới đang hoạt động.



- I2: ngõ vào báo máy phát đang hoạt động.

- I3: ngõ vào báo mất pha của lưới

- I4: ngõ vào báo mất pha của máy phát

- I5: ngõ vào báo chế độ bằng tay hoặc tự động (auto/manu)

Ngõ ra:

Q1,Q2,Q3,Q4: ngõ ra cấp nguồn cho cuộn dây của các rơle trung gian AX1, AX2,

AX3, AX4.

- AX1 : Tắt máy phát

- AX2 : Đề máy phát

- AX3 : Điều khiển đóng lưới

- AX4 : Điều khiển đóng máy phát

c. Lưu đồ thuật toán:

Hình 4.4. Lưu đồ thuật toán của hệ thống ATS



d. Danh sách input và output:

Danh sách ngõ vào và ra của PLC

NGÕ VÀO NGÕ RA

Al1: Kiểm tra tín hiệu điện lưới Q1: Tắt máy

Al2: Kiểm tra tín hiệu điện MF Q2: Đề

Al3: Kiểm tra tín hiệu nhiệt độ Q3: Tín hiệu điện lưới

Al4: Kiểm tra tín hiệu dầu Q4: Tín hiệu điện MF

I3: Đầu vào NO vị trí đóng lưới

I4: Đầu vào NO vị trí đóng máy phát

I5: Trạng thái switch Auto-Manual

e. Viết chương trình trên phần mềm Logo V8.2:



Hình 4.5: Code chức năng

Nguyên lý hoạt động:

- Điện lưới đầu vào được kiểm tra bởi Al1 bắt đầu nhận tín hiệu khi có điện và

kiểm tra độ ổn định của điện lưới. Khi điện áp đã ổn định cho phép đóng lưới. Đây là

nguồn luôn được ưu tiên đóng tải.

- Khi Al1 phát hiện điện lưới mất ổn định, tụt áp hoặc mất lưới trong một khoảng

thời gian thì sẽ gửi tín hiệu mất lưới.

- Kiểm tra nhiệt độ nước làm mát máy phát và mức dầu bằng tín hiệu Al3, Al4

trong mức ổn định. Sau đó cho phép khởi động máy phát Q2.

- Khi máy phát hoạt động gửi tín hiệu về Al2, đợi máy phát ổn định và đóng tải

sang máy phát.

- Khi đã có tín hiệu điện lưới hoạt động ổn định trở lại, ưu tiên đóng tải điện lưới.

Cho giữ máy phát một khoảng thời gian chờ điện lưới ổn định tránh tình trạng điện lưới

chập chờn khởi động máy phát nhiều lần.

- Sau đó gửi tín hiệu dừng máy phát và có khoảng thời gian cắt giữa các lần nghỉ.



Lượng dầu còn lại và nhiệt độ thân máy được cập nhật trạng thái liên tục đề đưa

ra quyết định có cho máy phát hoạt động hay không.

f. Thiết kế Websever, điều khiển hệ thống từ xa qua internet.

Hình 4.6: Giao diện hiển thị trạng thái và các thông số realtime

Hình 4.7: Giao diện cài đặt thông số hoạt động qua internet



g. Thi công mô hình và chạy thử thực tế

Hình 4.8a

Hình 4.8b



Hình 4.8c

Hình 4.8d



Hình 4.8(a,b,c,d): Thi công mô hình và chạy thử nghiệm



CHƯƠNG 5

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

5.1. Kết luận :

• Ưu điểm

- Hệ thống hoàn thiện với giá thành rẻ ~7 triệu cho hệ thống 63A phù hợp

với nhu cầu nhà dân

- Có hệ thống giám sát và cài đặt trực quan qua internet với giao diện web.

- Đảm bảo được nhu cầu và hoạt động tốt trong quá trình thử nghiệm thực

tế.

- Khối chuyển mạch không ngậm điện như contactor, loại trừ được trường

hợp điện áp chập chờn, phát sinh tiếng ổn trong quá trình hoạt động.

• Nhược điểm:

- Với số lượng ngõ vào analog và ngõ ra còn hạn chế nên chưa đáp ứng

được một số trường hợp phát sinh sự cố.

- Chưa đi sâu được vào phần điều khiển máy phát trực tiếp qua website.

5.2. Hướng phát triển đề tài:

Để nâng cao tính năng và phát triển hệ thống này phù hợp với người dùng

hơn, một số tính năng có thể phát triển thêm như sau:

- Điều khiển trực tiếp máy phát và toàn bộ hệ thống qua website

- Giao tiếp với hệ thống, điều khiển, cài đặt và cảnh báo thông qua SMS.

- Thêm các tính năng thích hợp với hệ thống nguồn phát Diesel như: Xông

máy, mở/khóa van dầu, dự đoán sự cố.

- Tích hợp giải pháp bảo vệ chất lượng điện: OV, UV, tần số, thứ tự pha,

mất pha, mất trung tính, sai thứ tự pha.

Tài liệu tham khảo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. ThS. Lưu Văn Quang, Giáo trình Thực hành truyền động điện, Bộ môn điện công

nghiệp - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật.

[2]. ThS. Nguyễn Văn Ban, Giáo trình Điều khiển lập trình cỡ nhỏ, Bộ môn điện công

nghiệp - Trường Cao đẳng nghề Đăklăk.

[3]. ThS. Lưu Văn Quang, Giáo trình thiết bị điều khiển điện, Bộ môn điện công nghiệp

- Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật.

[4]. PGS.TS Nguyễn Văn Nhờ (2001), Truyền Động Điện, NXB Đại học quốc gia

Tp.HCM

nghiÊn cỨu thiẾt kẾ vÀ thi cÔng tỦ ats dÙng logo …

Documents