ЦСУВ

Дублированная система автоматического управления возбуждением синхронного генератора

Назначение

Цифровая система автоматического управления возбуждением синхронного электрогенератора (ЦСУВ) предназначена для работы в составе бесщеточной системы возбуждения синхронных генераторов мощностью до 25 МВт. Управление возбуждением осуществляется на основе цифрового анализа синусоидальных сигналов от измерительных трансформаторов электрогенератора. Выходом ЦСУВ является ток возбуждения возбудителя генератора.

Основные функции

• Прием и преобразование напряжения и токов от измерительных трансформаторов фазных напряжений и фазных токов.
  
• Определение напряжения и тока каждой фазы генератора, частоты, коэффициента мощности.
  
• Контроль качества синусоидальных сигналов напряжений и токов (проверка наличия высших гармоник и постоянной составляющей).
  
• Вычисление активной и реактивной мощности электрогенератора.
  
• Формирование тока возбуждения возбудителя генератора в соответствии с заданным режимом работы генератора.
  
• Реализация функции регулирования тока возбуждения, автоматического регулирования напряжения генератора, регулирования реактивной мощности генератора, ограничения минимального возбуждения, форсировки возбуждения.
  
• В режиме ручного управления без участия контроллеров формирование тока возбуждения возбудителя по командам от кнопок "БОЛЬШЕ" и "МЕНЬШЕ".
  
• Контроль изоляции обмотки возбуждения генератора.
  
• Вывод на буквенно-цифровой дисплей всей необходимой информации о текущем режиме работы генератора и системы возбуждения.
  
• Контроль исправности микроконтроллера и элементов системы.
  Обеспечение безударного перехода с основного на резервный канал управления при
• отказе критичных узлов основного канала.
  
• Прием команд с блочного щита управления, запись архива событий.
  

Структура системы управления

В состав шкафа ЦСУВ входят: управляющие контроллеры MicroPC, вторичные измерительные преобразователи фазных токов и напряжений генератора, силовые транзисторные преобразователи для формирования выходного тока, вспомогательные блоки, источники питания.

Ответственность применения системы обуславливает необходимость резервирования основных узлов. Данная система имеет два аппаратно идентичных канала: основной и резервный. Каждый канал управления возбуждением генератора включает в себя вторичные преобразователи, контроллер, силовой преобразователь.

Реализация резервирования

В нормальном режиме управление осуществляет основной канал. Резервный канал находится в "горячем" резерве. Одновременно резервный канал, не занятый управлением, выполняет мониторинговые функции, а также контролирует исправное состояние основного канала и его способность вести адекватное управление возбуждением. Обнаружив критичный отказ основного канала, резервный канал перехватывает управление.

Обратное переключение на основной канал осуществляется только вручную, после выяснения причины перехода на резервный канал. Между контроллерами каналов происходит обмен информацией по сети Ethernet, благодаря чему переход с одного канала на другой происходит безударно (без скачка регулируемого параметра).

В силовом преобразователе применены IGBT-транзисторы, за счет чего повышается надежность и компактность устройства.

Силовой транзисторный преобразователь работает в режиме широтно-импульсной модуляции напряжения, которое создает на обмотке возбуждения возбудителя постоянный ток заданной величины Iвв. Процессор канала управления осуществляет температурный контроль силового преобразователя.

Основные задачи управляющей программы

• Ввод сигналов от вторичных измерительных преобразователей каждые 100 мкс.
• Алгоритм регулирования тока возбуждения по внутреннему контуру, цикл выполнения - 2 мс.
• Алгоритм вторичных регуляторов, цикл выполнения - 10 мс.

Интеграционный тест

Для проверки готового изделия и отладки алгоритмов управления на ПромАвтоматике разработана аппаратно-математическая модель синхронного генератора.

Система уравнений математической модели является упрощенным видом уравнений Парка-Горева.

С помощью этой модели, подключенной к входам ЦСУВ, были испытаны алгоритмы начального возбуждения, работы на холостом ходу, работы на изолированную нагрузку, работы в сети бесконечной мощности, безударный переход под нагрузкой. С использованием этой модели производится интеграционный тест ЦСУВ, во время которого проверяются технические и программные реализации и, в заключение, выносится решение о пригодности системы к работе.