Шкаф управления системой возбуждения ШУСВ

2.3.1. Кассета управляющего вычислительного комплекса В10 УВМК1(2)

Управляющий вычислительный микроконтроллер (УВМК) осуществляет функции технологического управления режимами генератора, контроля оборудования системы возбуждения, защиты и сигнализации.

УВМК построен на базе микросредств управляющей вычислительной техники В10П и представляет собой свободно программируемую микроЭВМ повышенной надежности и рассчитан на работу в реальном масштабе времени в составе локальных управляющих микроконтроллерных сетей.

Краткое описание устройств, входящих в состав УВМК

Процессор ПМИ02Н

Процессор является центральным ведущим устройством в составе УВМК и управляет работой 16 ведомых устройств. Он обеспечивает формирование внутриконтроллерной магистрали (ВКМ), обмен информацией с ведомыми устройствами по ВКМ и с алфавитно-цифровым дисплеем по последовательному каналу с интерфейсом «токовая петля». Скорость передачи по последовательному каналу 100-9600 бод. Общий объем памяти до 40 кбайт.

Установка процессора в исходное состояние осуществляется при включении питания процессора при нажатии кнопки S 1 на лицевой панели процессора и при наличии сигнала сброса на кнопке RESETBKM.

Устройство управления ЦСМ01Н

Устройство управления ЦСМ01 предназначено для обеспечения контроля передачи информации по шинам данных внутриконтроллерной магистрали (ВКМ), контроля формирования процессором ПМИ02 адресов, контроля длительности выполнения ПМИ02 циклов рабочих программ.

Устройство обеспечивает программное включение и выключение реле "Работа", установленного вне микроконтроллера. Устройство выключает реле "Работа" при обнаружении нарушения цикличности выполнения рабочей программы или обнаружения ошибок и неисправностей.

Устройство сопряжения ЦВВ15НП

Устройство предназначено для ввода-вывода в микроЭВМ с оптической развязкой двухпозиционных сигналов. Управление устройством осуществляется через внутрикон-троллерную магистраль от центрального процессора ПМИ02.

Число линий ввода-16, число линий вывода - 32. Диапазон сигналов ввода - вывода-24-32 В.

Устройство сопряжения АВ1 ОН

Устройство рассчитано на ввод в микроЭВМ аналоговых сигналов напряжения. Управление устройством осуществляется через внутриконтроллерную магистраль. Модуль осуществляет прием аналоговых сигналов по 16 входам, диапазон входного напряжения ±10 В, входное сопротивление 10 мОм, разрядность 8, время преобразования 50 мкс.

Предусмотрены аппаратные средства для программного контроля работы АЦП и его калибровки, которая может быть выполнена "на ходу" без отключения входных каналов.

Источник вторичного питания МИП 80М

Источник предназначен для электропитания УВМК. Он обеспечивает стабилизированные напряжения постоянного тока.

Выходные напряжения и допустимые токи:

• канал 5 В - (+5 ± 0.05) В -10 А,

• канал 12 В –(+12± 0.05) В -0.4 А

• канал 12 В –(-12± 0.05) В -0.1 А

2.3.2. Кассета системы питания КСП и кассета выпрямителей КВ

Кассета системы питания и кассета выпрямителей вместе составляют систему питания СП.

Кассета выпрямителей включает в себя 4 идентичных блока питания БП (А1-А4).

На вход блока питания БП (6ФА.697.МО Э-3) поступают трехфазное напряжение 380 В, 50 Гц и постоянное напряжение 220 В от аккумуляторной батареи. Переменное напряжение понижается с помощью трехфазного трансформатора Т1 и выпрямляется диодным выпрямителем VD1-VD6.

Постоянное напряжение на выходе выпрямителя выше напряжения аккумуляторной батареи. Это напряжение, а также напряжение батареи через развязывающие диоды VD7, VD8 поступает на вход сглаживающего фильтра и далее в блок источника питания ИП кассеты КСП.

Таким образом, в нормальном режиме работы питание осуществляется от сети 380 В через выпрямитель. При пропадании переменного напряжения происходит подхват питания от аккумуляторной батареи.

Источник питания ИП представляет собой однотактный усилитель мощности. В кассету питания входят 6 источников питания: ИП3.1, ИП3.2, ИП3.3, ИП3.4 с выходным напряжением 27 В и ИП5.1, ИП5.2 - с выходным напряжением 48 В.

Источник питания имеет устройство защиты от перегрузок и к.з. на выходе любого канала и устройство защиты от перенапряжения.

В кассету КСП входят кроме шести источников питания еще блок реле БРЗ.

Блок реле БРЗ содержит две группы двухпозиционных реле типа РПС32, контакты которых включены параллельно и служат для отключения питания цепей управляющих воздействий УВМК1 и УВМК2 на время их нахождения в резерве. При отключении обоих УВМК на щит управления выдается сигнал "Отключение УВМК".

2.3.3. Панель информации и управления (ПИУ)

Панель информации предназначена для управления и отображения информации о состоянии оборудования системы возбуждения, неисправностях системы возбуждения и регистрации событий, происходящих в ней.

Световая сигнализация осуществляется на светодиодах, а для индикации используется алфавитно-цифровой дисплей.

При помощи светодиодов осуществляется световая индикация состояния системы возбуждения в текущий момент.

Универсальная панель оператора УНИПО.

Универсальная панель оператора является функционально законченным микропроцессорным устройством и предназначена для:

• оповещения персонала о различных штатных ситуациях и неисправностях, возникающих при эксплуатации системы управления возбуждением;

• задания текущей даты, часов, минут, секунд, а также различных технологических уставок (в соответствии с программой работы системы управления возбуждением в целом)

Универсальная панель оператора состоит из:

• микропроцесорной платы в корпусе;

• алфавитно - цифрового жидкокристаллического дисплея размерностью 4

строки по 20 символов в каждой с полным набором русских символов;

• многофункциональной клавиатуры, состоящей из цифрового набора

(0....9), клавиш управления курсором, клавиш ENTER и ESCAPE, а также клавиши включения дополнительных функций клавиатуры F.

Для связи между микроконтроллером системы управления возбуждением и универсальной панелью оператора служат два последовательных канала (RS - 232 или RS - 485), которые выведены на соответствующие разъемы DSUB-9.

2.3.4. Плата реле ввода ПРВВ.

Плата содержит 24 идентичных канала гальванического разделения сигналов, поступающих в шкаф ШУСВ от контактов реле, ключей, переключателей и др. аппаратуры, от сигналов, поступающих на входы УВМК В 10. Гальваническое разделение осуществляется при помощи оптопары типа КР249КИЧК напряжением изоляции до 5 кВ. Входная цепь состоит из токоограничивающих резисторов, помехоподавляющего конденсатора и защитного диода и рассчитана на питание напряжением 48 В, при этом входной ток оптопары составит 12 мА. Кроме того, для защиты от перенапряжений на входных клеммах шкафа установлены защитные варисторы относительно корпуса оборудования. Выход платы поступает параллельно на входы двух УВМК.

2.3.5. Плата реле вывода ПРВД

Плата содержит 4 идентичных панели гальванического разделения выходных сигналов двух УВМК В 10 от выходных цепей шкафа ШУСВ. Гальваническое разделение в каждом канале осуществляется при помощи двух твердотельных реле 5П19Б1, каждое из которых способно коммутировать ток до 0,7 А напряжением до 400 В. Выходы твердотельных реле защищаются варисторами.

2.3.6. Фильтр помехоподавляющий Ф1

Входной фильтр Ф1 подавляет высокочастотные коммутационные перенапряжения в питающих аппаратуру шкафа напряжениях ~380 В и =220 В.

2.3.7. Шкаф защит системы возбуждения ШЗ

2.3.7.1.Высоковольтный коммутатор KB

KB предназначен для формирования электрических сигналов, несущих информацию о состоянии изоляции обмотки ротора турбогенератора и для гальванической развязки цепей ротора с входными цепями кассеты КЗВ.

Коммутатор KB (рис.4) содержит два ключа ST1 и ST2 на высоковольтных транзисторах, образующих два плеча, подключенных к обмотке ротора «+U_po_т.» и «-U_po_т.»

Управление ключами осуществляется двумя группами преобразователей UG1 и UG4, на которые в разные полупериоды через гальваническую развязку подаются прямоугольные импульсы u_gf и u_gf с частотой 4,5 Гц от генератора импульсов GF.

Преобразователи UG2 и UG3 с гальванической развязкой через нормирующие масштабные преобразователи UM1 и UM2 передают в блок земляной защиты ЗЗИ информацию о токах через изоляцию ротора +I_из и —I_из. Преобразователи UG5 и UG6 с гальванической развязкой через масштабные преобразователи UM3 и UM4 передают в блоки ЗЗИ и ИН информацию о напряжении возбуждения турбогенератора с разными коэффициентами преобразования U_y и U_в. В плечах коммутатора установлены баластные сопротивления r_Б_i и R_Б2. Сопротивления R_бз … R_Б6 задают токи в цепях оптронных развязок преобразователей UG5 и UG6 каналов измерения напряжения возбуждения.

2.3.7.2.Кассета защит возбудителя КЗВ

В состав кассеты входят следующие блоки:

А1 - земляная защита ротора ЗЗИ;

А2 - земляная защита ротора (логика) ЗЗЛ;

А4 - индикаторы настройки ИН;

А5 - защита от несимметричного режима HP;

А6 - защита от снижения частоты СЧ и превышения форсировок ПФ;

А7 - защита от потери возбуждения ПВ;

А8 - защита от повышения напряжения ПН и замыкания возбудителя (к.з. на коль-

цах ротора) 3В

А9 - защита от перегрузки ротора током возбуждения ЗП;

А10,А11 - отсечка токовая ОТ и максимальная токовая защита МТ;

А 12 - память защиты ПЗ;

А13,А14 - выходные блоки ВБ1.ВБ2;

А 15 - кросс-плата

Назначение блоков

Блок А1 – Блок измерения земляной защиты ЗИИ осуществляет суммирование входных сигналов токов утечки через изоляцию цепей ротора, формирует уставки предупредительной ПС и аварийной АС сигнализации при снижении изоляции соответственно до 10 Ком и 4 Ком, выявляет сигналы потери контакта +ПК и –ПК со щетками измерительного контактного аппарата возбудителя, выдает сигнал контроля величины изоляции ротора R_из(R_из<100 кОм).

Блок А2 – Блок логики земляной защиты ЗЗЛ (рис.24), включает в себя схемы повторителей и задержки сигналов предупредительной ПС и аварийной АС сигнализации снижения изоляции ротора, схемы выявления потери контакта со щеткой вала и полюсами устройства возбудителя "+Uрот." и "-Uрот.", схемы блокировки сигналов ПС и АС при пониженном напряжении ротора (25% Uри) и потери контакта, схемы выдачи сигналов контроля изоляции ПК2, ПС2, АС2 для исполнения в блок ВБ1 и световой индикации "ПК", "ПС", "АС".

Блок А4 – индикаторы настройки ИН. Блок предназначен для индикации и нормирования входных сигналов защит, поступающих в кассету КВЗ из блока трансформаторов ВТ и кассеты КИП. Блок состоит из 8 идентичных каналов А₁-А_8.

Блок А5 – защита от несимметричного режима НР. Принцип действия защиты НР состоит в выявлении заданного уровня относительного значения тока обратной последовательности при несимметрии 3-х фазной системы токов на входе тиристорного преобразователя.

Блок А6 – защита от снижения частоты СЧ и превышения форсировок ПФ. Защита СЧ предназначена для выявления снижения частоты генератора ниже заданного уровня в режиме холостого хода. В защите предусмотрена кнопка SB1 для тестирования. Защита ПФ – в основе защиты лежит амплитудный детектор с двумя выдержками времени. Первая выдержка действует на сигнал, вторая - перевод на резервный канал. Защита имеет кнопку тестирования.

Блок А7 – защита от потери возбуждения ПВ. Защита ПВ выдает сигнал срабатывания и выдержкой времени в случае совпадения двух событий:

- при исчезновении фазного тока тиристорного преобразователя, питающего обмотку возбуждения генератора;

- при перемещении вектора полного сопротивления на зажимах статорной обмотки генератора из первого квандранта комплексной плоскости сопротивлений в четвертый.

Блок А8 – защита от повышения напряжения ПН и замыкания возбудителя (к.з. на кольцах ротора) ЗВ. В основе защиты ПН лежит амплитудный детектор с блокировкой. В основе защиты ЗВ лежит амплитудный детектор, реагирующий на возрастание фазного тока выпрямительного трансформатора свыше заданной уставки. Обе защиты имеют индикацию о срабатывании и кнопки тестирования.

Блок А9- защита от перегрузки током возбуждения ЗП. В основе защиты ЗП заложен принцип моделирования процесса нагрева обмотки ротора генератора током возбуждения с помощью электрического инерционного звена (ИЗ), стоящего из Rс цепи равной постоянному времени нагрева ротора. Защита имеет две ступени выдержки времени - предварительную и аварийную.

Блок А10,А11 – отсечка токовая ОТ и максимальная защита МТ. Защиты ОТ и МТ по принципу одинаковые, разница состоит лишь в выборе параметров уставок по току и времени. Защита имеет 3-х фазное исполнение..

Блок А12 – память защиты ПЗ. Блок имеет десять одинаковых элементов долговременной памяти сигналов срабатывания защит ЗЗ, НР, СЧ, ПФ, ПВ, ПН, ЗВ, ЗП, ОТ, МТ. Эти элементы играют роль электронных блинкеров. Здесь же расположена кнопка сброс.

Блоки А13,А14 – выходные блоки ВБ1, ВБ2. Блок ВБ1 состоит из девяти функциональных элементов А1÷А9, служащих для усиления и размножения сигналов срабатывания защит:

- земляной защиты ЗЗ;

- от несимметричного режима НР;

- от снижения частоты СЧ;

- от замыкания возбудителя ЗВ;

Блок ВБ2 включен аналогично с ВБ1 только для защит:

- от повышения напряжения ПН;

- от повышения форсировки ПФ

- от перегрузки током возбуждения ЗП

- отсечки токовой ОТ и максимальной токовой защиты МТ;

- от потери возбуждения ПВ.

Блок А15 – крос-плата. Блок предназначен для связки всех для блоков кассеты КЗВ.

2.3 .7.3. Кассета информации и питания КИП

Кассета состоит из пяти функциональных блоков А1-А5 и блоков зажимов ХТ1, ХТ2 для подключения внешних электрических цепей.

Блок А1- блок входных трансформаторов В Т

Блок содержит промежуточные измерительные трансформаторы напряжения TV1 и тока ТА1-ТА7, формирующие сигналы входной информации для блока индикаторов настройки ИН кассеты КЗВ и схем защит.

Блок А2 – блок питания БП

Блок питания - типовой, служит для преобразования трехфазного сетевого напряжения 380 В в постоянное напряжение. U_пит, которое, через диодную схему развязки подается одновременно с напряжением оперативного постоянного тока 220 В для питания блока источника питания ИП.

Блок A3 - источник питания ИП

Блок типовой ИП4 служит для формирования стабилизированных напряжений «+15 В», «-15 В» для питания микросхем и «+24 В» для питания обмоток выходных электромагнитных реле защит.

Блоки А4, А5 - блоки выходных реле ВР1 и ВР2

На принципиальных схемах блоков ВР1, ВР2 реле имеют следующие обозначения в соответствии с выходами защит.

Выходные реле блока ВР1:

К1 - «ЗЗП» - земляная защита, предупредительный сигнал,

К2 - «ЗЗА» - земляная защита, аварийный сигнал,

КЗ - «ПК» - земляная защита, потеря контакта вала,

К4 - «ПВ» - потеря возбуждения, сигнал;

К5 - «ТЗ» - тест защит, сигнал;

Кб - «ПП» - задержка включения +24 В;

К7 - «СН» - нет готовности защит, сигнал;

Выходные реле, блока ВР2:

Kl - "HP" - несимметричный режим, отключение выключателя генератора;