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;
- ΔUc = Ur – Uc - разница между напряжением генератора и напряжением сети;
- If - 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 Uy и тока и Ifу.
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 Uсл, 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 Ua мин., Uа раб., Ua 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 Ucмещ- от блока БОП,
• выходное напряжение Uynp.1 автоматического регулятора возбуждения,
• опорные напряжения Ua мин., Ua раб., Ua макс. от блока БС
Uoгp. 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.