Шкаф управления тиристорным преобразователем ШУТП

2.2 1. Автоматический регулятор возбуждения АР В-СДС1

В качестве регулятора возбуждения генератора используется автоматический регу­лятор возбуждения сильного действия типа АРВ-СДС1 разработки ФГУП «НИИэлектро-маш».

Автоматический цифро-аналоговый регулятор возбуждения имеет PID закон регу­лирования и реализует совместно с аппаратурой управления и регулирования следующие функции:

· поддержание напряжения на выводах турбогенератора в соответствии с заданной уставкой с точностью ± 0,5% относительно заданной статической характеристики. При этом величина статизма регулирования должна устанавливаться в диапазоне от + 10% до -20%;

· стабилизацию режимов генератора с помощью стабилизатора внутреннего дви­жения (регулирование по Iр') и системного стабилизатора (регулирование по ∆f и f);

· программное начальное возбуждение до 95±5% номинального напряжения генератора;

· изменение уставки со скоростью 0,5% в секунду в диапазоне от 80 до 110% но­минального напряжения генератора;

· форсирование возбуждения с настраиваемой уставкой реле форсировки при глу­боких снижениях напряжения на выводах генератора по отношению к заданной статиче­ской характеристике;

· ограничение минимального тока возбуждения в зависимости от величины актив­ного тока;

· ограничение перегрузки ротора по времязависимой характеристике в соответст­вии с данными завода изготовителя генератора;

· работу с устройствами группового регулирования напряжения;

· разгрузку генератора по реактивной мощности с точностью ±5% от своего номи­нального значения при неисправности преобразовательной установки;

· уменьшение уставки с коэффициентом 2% по напряжению генератора на 1 Гц изменения частоты при уменьшении частоты генератора от 50 Гц до 35 Гц;

· постоянную подгонку выхода регулятора канала, находящегося в резерве, к вы­ходу регулятора рабочего канала;

· сигнализацию о режиме работы генератора и системы возбуждения;

· режим поддержания заданного Cosφ

 

Регулятор совместно с аппаратурой управления и регулирования реализует следую-

шие функции:

· начальное возбуждение;

· ручное изменение уставки напряжения (при настройке) в пределах от 0,3 до 1,1 номинального значения напряжения возбудителя;  

· поддержание заданного уровня напряжения с точностью ±1% относительно заданной статической характеристики;

· постоянную подгонку выхода регулятора канала, находящегося в резерве к выходу регулятора рабочего канала;

· форсировку возбуждения с заданной кратностью 2 отн. ед.;

· уменьшение уставки с коэффициентом 2% по напряжению генератора на 1 Гц изменения частоты при уменьшении частоты генератора от 50 Гц до 35 Гц

· развозбуждение возбудителя.

 

Напряжение возбудителя в системе регулирования может отклоняться при форсировке возбуждения или гашения поля главного генератора в пределах ±10% от установленного значения.

Структурная схема регулятора АРВ-СДС представлена на рис 2.

 В состав регулятора (кроме непоказанного на рисунке источника питания) входят:

- блок датчиков БД;

- блок управления БУ;

- блок стабилизации БСТ;

- блок операционный БО;

- блок защиты БЗ;

- одноплатный микроконтроллер ОМК;

- блок ввода дискретных данных БВВ;

- блок вывода дискретных величин БВД;

- блок выпрямителя;

- источник питания.

 На вход блока датчиков поступают сигналы переменного тока, пропорциональные

напряжению генератора, току фазы В и выпрямленное напряжение, пропорциональное току ротора. Кроме того, для осуществления точной синхронизации подается сигнал, пропорциональный напряжению сети.

На выходе блока датчиков формируются сигналы постоянного тока, пропорциональные следующим величинам:

- Δ F - сигнал, пропорциональный отклонению частоты от 50 Гц,

- ΔUr = Ur - Uy - разница между напряжением генератора и уставкой;

- ΔU_c = Ur – U_c - разница между напряжением генератора и напряжением се­ти;

- I_f - ток ротора;

- Ir - полный ток генератора;

- Р,Q - активная и реактивная мощности.

На вход блока управления поступает аналоговая информация с блока датчиков, сигналы уставок напряжения генератора и тока ротора с ЦАПов, расположенных в ОМК и дискретные сигналы блокировок с ОМК. На выходе БУ формируются сигналы стабилиза­ции по U'r и I'f, а также сигналы уставок напряжения U_y и тока и I_fу.

Блок стабилизации формирует сигналы стабилизации по отклонению частоты и ее производной. На вход операционного блока БО поступают сигналы стабилизации ОМВ, тока ротора и его уставки, ΔUr, реактивного тока, а также напряжение слежения U_сл, кото­рое отслеживается на выходе регулятора, если он работает в резервном режиме. Операци­онный блок получает с ОМК сигналы выбора режима работы, а выдает сигналы о работе каналов БО.

Одноплатный микроконтроллер собирает аналоговую (через АЦП от блока защиты БЗ) информацию о фазовых координатах объекта и дискретную о состоянии самого регуля­тора (через внутренние шины регулятора) и о внешних командах (через БВВ), а также вы­дает информацию вовне о состоянии регулятора и о выполнении внешних команд (через БВД).

2.2.2. Кассета выходных усилителей.

Кассета выходных усилителей состоит из 4-х блоков БВУ и источника питания ИП-3.

Блок выходного усилителя БВУ предназначен для усиления импульсов управления тиристорами и передачи их на управляющие электроды тиристоров через выходное уст­ройство - блоки выходных трансформаторов.

2.2.3. Система управления тиристорами СУТ

СУТ обеспечивает формирование импульсов, отпирающих тиристоры, и изменение фазы этих импульсов в соответствии с напряжениями, поступающими от автоматического регулятора возбуждения АРВ.

Функциональная электрическая схема приведена на рис.3

Подачей соответствующих команд СУВ производятся:

• режим инвертирования,

• снятие импульсов управления с тиристоров

• режим работы на смещении (фиксированной точке).

В СУТ использован шестиканальный принцип формирования импульсов управления тиристорами по количеству плеч преобразователя. Каждый из шести каналов управления состоит из устройства фазосмещения, формирования и усиления.

Устройство фазосмещения выполнено по вертикальному принципу, основанному на сравнении в определенном диапазоне переменного синхронизирующего напряжения сину­соидальной формы с напряжением управления регулятора, с фиксацией момента равенства этих напряжений по величине.

Устройство формирования длительности импульса управляет работой соответст­вующего канала тиристорного преобразователя. Длительность управляющего импульса, поступающего на тиристоры, определяется этим устройством и моментом вступления в работу следующего по чередованию канала управления. Затем импульс управления запол­няется частотой порядка 10 кГц специальным генератором. В выходных устройствах на­пряжение повышенной частоты трансформируется, выпрямляется и подается на цепи управления тиристоров преобразователя.

Система управления состоит из следующих функциональных блоков:

• блок согласующих трансформаторов БСТ -1 шт.,

• блок синхронизации БС -1 шт.,

• блок управления БУ1 -1 шт.,

• блок управления БУ2 -1 шт.,

• блок питания БП -1 шт.,

• блок ограничения перегрузок БОП4 - 1 шт.,

• источник питания ИП4 -1 шт.,

• резервный регулятор тока РРТ - 1 шт.

Блок согласующих трансформаторов БСТ

Блок БСТ обеспечивает согласование уровней напряжений, поступающих со вто­ричных обмоток выпрямительного трансформатора на входы блока БС.

Блок синхронизации БС

Блок БС предназначен для формирования отфильтрованных опорных синусо­идальных напряжений, необходимых для нормальной работы блоков управления БУ1 и БУ2, и состоит из трех идентичных каналов. Каждый канал содержит два последова­тельно соединенных полосовых фильтра второго порядка ПФ1 и ПФ2, фазосдвигающие цепочки ФС1 и ФС2, инвертирующие усилители И1 и И2.

На вход блока синхронизации поступает напряжение от разделительных транс­форматоров Т1-ТЗ блока БСТ, подключенных ко вторичной обмотке трансформатора соб­ственных нужд, напряжения которых искажены коммутационными провалами, или от сети собственных нужд. С выхода БС снимаются опорные напряжения U_{a мин.}, U_{а раб.}, U_{a мак.}, определяющие соответственно минимальную, рабочую и максимальную фазы управ­ляющих импульсов.

Блок управления БУ

Блок управления БУ предназначен для формирования импульсов управления тири-сторов и изменения фазы этих импульсов в соответствии с напряжениями управления, по­ступающими на его входы.

Блок состоит из трех идентичных каналов, служащих для управления анодной и ка­тодной группами тиристорного преобразователя.

Поэтому в состав системы управления входят два блока управления БУ1 и БУ2, от­личающиеся только гравировкой лицевых панелей.

Каждый канал БУ содержит устройство фазосмещения, состоящее из нуль-органов Н01-Н04 и цифрового селектора ЦС на микросхемах комбинированной логики, устройст­во формирования управляющих импульсов ФИ, генератор Г, заполняющий импульс управ­ления частотой порядка 10 кГц, и предварительный усилитель мощности.

На вход устройств фазосмещения подаются следующие сигналы:

• напряжение смещения U_cмещ- от блока БОП,

• выходное напряжение U_ynp.1 автоматического регулятора возбуждения,

• опорные напряжения U_{a мин.}, U_{a раб.}, U_{a макс.} от блока БС

U_oгp. от блока БОП.

Блок питания БП

Блок питания БП обеспечивает постоянным напряжением 250В блоки выходных усилителей и источник питания ИП4. Выпрямитель блока трехфазный собран на диодах. При отсутствии переменного напряжения 380 В через разделительный диод обеспечивается питание непосредственно от аккумуляторной батареи.

Блок ограничения перегрузок БОП-4

Блок ограничения перегрузок обеспечивает прием и механическое запоминание при помощи двухпозиционных реле сигналов, поступающих от СУВ в систему управления тиристорами:

• вкл. возбуждение,

• откл. возбуждение,

• вкл.СУТ,

• откл. СУТ,

• вкл. ФТ (фиксированная точка-смещение),

• откл. ФТ.

На лицевой панели блока имеется индексация, выполненная при помощи светодио-

дов, о состоянии реле блока и соответственно о режимах работы СУТ.

Источник питания ИП4

Источник питания ИП4 представляет собой многоканальный однотактный преобра­зователь с обратным включением диодов в цепях выходных напряжений.

На вход источника питания поступает постоянное напряжение (220-250) В с выхода блока питания БП, а на выходах источника питания вырабатываются постоянные стабилизированные напряжения ± 15 В и +24 В

Источник питания имеет устройство защиты от перегрузок и к.з. на выходе любого канала и устройство защиты от перенапряжения, срабатывающее по факту возникновения перенапряжения в канале, по которому производится регулирование.

Цепи защиты от к.з. и от перенапряжений организуют снятие импульсов управления преобразователя посредством шунтирования напряжения питания специализированной микросхемы.

Источник питания имеет устройство контроля исправности функционирования, вы­полненное на транзисторном оптроне. На вход устройства контроля поступает постоянное напряжение от постороннего источника питания. Это напряжение проходит на выход уст-­

ройства контроля при наличии выходного напряжения 24 В, т.е. при нормальном функцио­нировании источника питания.

При неисправности ИП отсутствуют все выходные напряжения, в том числе и на­пряжение 24 В, и сигнал на выходе устройства контроля равен нулю.

Резервный регулятор тока РРТ

Резервный регулятор тока РРТ конструктивно представляет собой отдельный блок и предназначен для поддержания работоспособности системы возбуждения в случае возник­новения неисправности основного регулятора АРВ-СДС. Кроме того, резервный регулятор тока может использоваться в составе системы возбуждения при определении характери­стик короткого замыкания и холостого хода турбогенератора.

РРТ осуществляет пропорционально-интегральное регулирование возбуждения по отклонению тока ротора от заданного значения, а также обеспечивает выполнение специ­альных функций:

- постоянную подгонку выходного напряжения РРТ к выходному напряжению АРВ-СДС при работе с основным регулятором возбуждения;

- самодиагностику резервного регулятора РРТ и выдачу сигнала на СУВ при его неготовности;

- местное и дистанционное (через СУВ) изменение уставки тока ротора;

- сигнализацию о достижении напряжения уставки тока ротора предельных зна­чений.

При работе системы возбуждения с регулятором РРТ на регулятор АРВ-СДС, кото­рый работает в режиме слежения, подается сигнал с выхода повторителя, собранного на операционном усилителе DA15. Выходное напряжение повторителя равно выходному на­пряжению РРТ.

При работе системы возбуждения с регулятором АРВ-СДС существует возможность ручного перехода на регулятор РРТ. Для этой цели на лицевой панели расположена кнопка «Откл. АРВ».

 

2.2.4. Панели трансформаторов напряжения ПТН1 -ПТНЗ и тока ПТТ1,ПТТ2

Панели предназначены для преобразования напряжения генератора, тока статора и тока ротора генератора в аналоговые сигналы выпрямленного напряжения.

 

 

2.2.5. Помехоподавляющий фильтр Ф1

Питание регулятора и системы управления тиристорами СУТ от переменного ~380 В и оперативного напряжения =220 В осуществляется через входной фильтр Ф1, подавляю­щий высокочастотные коммутационные перенапряжения.