Статические реле

автоматические переключения без толчка тока возбуждения на резервный АРВ.

Функциональная схема и аппаратная структура регулятора. Функциональная схема АРВ-М принципиально такая же, как и для АРВ-СДМ (см. рис. 12): ее исполнительная часть дополняется цифровым устройством фазоимпульсного управления ФИУ тиристорами и формирователями непрерывных и дискретных управляющих воздействий по выполнению функций по ограничению режимных параметров и технологических функций.

Однако конструктивно АРВ-М представляет собой совершенно новое современное автоматическое устройство, существенно отличающееся от АРВ-СДМ:

малыми габаритными размерами аппаратной части;

значительно меньшим количеством и номенклатурой комплектующих изделий;

модульным построением;

существенным упрощением наладки, настройки и обслуживания.

Автоматический регулятор выполнен в виде кассеты модулей фирмы RITTAL "Евромеханика" размером 100 х 160 мм [9|. Они показаны на схеме структуры аппаратных средств АРВ-М с принятыми разработчиками позиционными обозначениями (рис. 14).

Рис. 14. Структура аппаратных средств микропроцессорного регулятора

Модуль микроконтроллера Е167-ЗИМ является главным. В его состав входят:

микропроцессор SABCI67CR-LM с ПЗУ объемом 1 Мбайт и ОЗУ объемом 256 Кбайт;

два 12-разрядных 8-канальных аналого-цифровых преобразователей (АЦП) с временем 2 мс формирования двоичного кода одного дискретного мгновенного значения входных напряжений -5-0+5В;

один 12-разрядный 8-канальный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) с выходными напряжениями -- 5 - 0 + 5 В;

гальванически развязанные (оптоизолированные) порты: RS 232С связи с ПЭВМ, RS 485 связи с сенсорным дисплеем и с АСУ ТП электростанции, интерфейс CAN обмена информацией с другим регулятором, интерфейс SP1 с пультом местного управления регулятором;

8-разрядные параллельные входной и выходной порты и порт связи с объединительной платой (местной шиной) А96.

Рис. 15. Схема обшей аналоговой части измерительных органов напряжения и изменения частоты

Программное управление обеспечивает выполнение модулем задач функционального микропроцессора и логического контроллера. Он производит аналогово-цифровое преобразование входных информационных процессов, выделяет из них входные сигналы программными частотными фильтрами, производит их программное измерительное преобразование и формирование сигналов измерительных органов, выполняет все программные функции по реализации алгоритмов автоматического регулирования, производит тестирование и самодиагностику и выдает сигналы выходной информации; формирует управляющие воздействия.

Модуль-ячейка преобразования входных (от первичных измерительных трансформаторов) напряжении и токов (разъем ХТ2) CVT, содержит:

малогабаритные вторичные измерительные активные трансформаторы напряжения ATVL и тока ATAL (рис. 15) зарубежного производства фирмы LEM, типов LV25-P и LA25-NP, функционирующие с использованием гальваномагнитного генератора ЭДС Холла (ЭДС пропорциональна индукции намагничивания магнитопровода трансформатора) в цепи отрицательной обратной связи интегрального операционного усилителя [4|;

Рис. 16. Схема программной части измерительного органа напряжения (a) и схема измерительного органа изменения частоты (б)

трансформатор напряжения представляет собой трансформатор тока, подключенный к междуфазному напряжению через балластный резистор значительного сопротивления, преобразующий источник ЭДС, каким является первичный измерительный трансформатор напряжения, например в источник тока ;

резисторы нагрузки RH активных измерительных трансформаторов тока ATAL1 и ATAL2, номинальные напряжения на которых изменяются в пределах -- 2,5 0 + 2,5 В;

малоинерционные (с постоянном времени t = 0,5 мс), пассивные RC-фильтры нижних частот, первого и второго порядков, задерживающие гармонические составляющие повышенных частот и импульсные помехи, возникающие при коммутационных операциях в силовых цепях.

Ячейка обработки входных аналоговых информационных процессов PAS содержит:

активные (на интегральных операционных усилителях) повторители напряжений AU на выходах указанных RC-фильтров;

аналого-дискретные преобразователи АДП (см. рис. 15), формирующие импульсные сигналы -- через нулевые (от отрицательных к положительным) мгновенных значений (см. рис. 13);

однофазный выпрямитель напряжения шин электростанции и активный частотный фильтр нижних частот.

Ячейки CVT и PAS образуют аппаратную часть измерительных органов напряжения и изменения частоты регулятора (см. рис. 15).

Модули ввода (разъемы XI, Х2) DI-AT96 и вывода (разъемы ХЗ, Х4) DO-AT96 дискретных и цифровых соответственно 16-входных и 32-выходных сигналов представляют собой входные оптроны, фототранзисторы которых и выходные транзисторы управляют малогабаритными электромагнитными реле с магнитоуправляемыми герметизированными контактами (герконами); состоянием выходных транзисторов управляет микроконтроллер по системной шине АТ96.

Ячейка аналогового вывода АО-АТ96 (разъем Х5) служит для вы вода аналоговых сигналов и содержит 8-канальный 12-разрядный ЦАП. входные цифровые сигналы в который поступают от микроконтроллера но шине АТ96, а выходные аналоговые сигналы представляют собой напряжения, изменяющиеся в пределах от -- 10 до + 10 В.

Модуль контроля регулятора MR следит за длительностью (5 мс) выполнения цикла программы функционирования регулятора и формирует сигналы информации о его состоянии как результат логической обработки информации, поступающей от микроконтроллера.

Ячейка перекрестных связей СС обеспечивает электрические соединения микроконтроллера и аппаратной части регулятора: содержит разъемы плоских кабелей (шин) и микропереключатель задания конфигурации программного обеспечения микроконтроллера.

Объединительная плата ВВ-АТ96 содержит розетки разъемов, в которые устанавливаются штепсельные части разъемов рассмотренных модулей (ячеек) регулятора и источника питания PS, подключаемого выключателем SI (разъем XTI) к напряжению генератора или аккумуляторной батарее электростанции.

Модуль фазоимпульсного управления тиристорным преобразователем возбудителя генератора TC (разъем X6) формирует шесть оптоизолированных импульсных токов включения тиристоров трехфазного мостового управляемого выпрямителя (с возможностью перевода в инверторный режим). Он функционирует на основе последовательного сдвигового регистра, на шести выходах которого и формируются указанные импульсные токи включения тиристоров. Регистр управляется микроконтроллером регулятора по арккосинусной зависимости угла включения тиристоров от цифрового регулирующего воздействия, поскольку среднее значение выпрямленного тока является косинусоидальной функцией угла включения.

Пульт местного управления содержит:

семисегментный синтезирующий индикатор вывода диагностической информации;

светодиоды отображения состояния автоматического регулятора; переключатели управления состоянием автоматического регулятора;

разъем RS232 подключения ПЭВМ;

гнезда ЦАП1 -- ЦАП4 для подключения осциллографа;

кнопку перезапуска программы.

Управление индикатором, светодиодами и переключателями производится микроконтроллером AT90S85I5 фирмы Atmel, а обмен информацией с микроконтроллером регулятора производится по последовательному интерфейсу SPI.

Интерфейсы САN (разъем Х9) и RS485 (разъем Х10) служат для обмена информацией между контроллерами рабочего и резервного АРВ-М и для передачи информации и управления регулятором от сенсорного дисплея, установленного на щите возбуждения инженерного пульта или АСУ ТП.

Сенсорный дисплей -- это терминал ОР7100 фирмы Z-WORD, у которого дисплей совмещен с программируемой клавиатурой. Предусмотрены следующие экраны: основной, экран меню, экраны настроек и переменных величин (сигналов), экраны памяти микроконтроллера и цифро-аналоговых преобразователей.

Программные измерительные органы. В измерительных органах напряжения, изменения частоты, реактивного и активного тока и тока возбуждения синхронного генератора применены вторичные измерительные трансформаторы напряжения и тока зарубежного производства фирмы LEM, функционирующие с использованием гальваномагнитного генератора ЭДС Холла (холлотрона) в цепи отрицательной обратной связи интегрального операционного усилителя |4J.

Измерительные органы напряжения и изменения частоты содержат общую аналоговую аппаратную часть, состоящую из (см рис. 15): двух активных измерительных трансформаторов напряжения ATVL /, ATVL2-- трансформаторов тока АTАL1, ATAL2, подключенных к двум междуфазным напряжениям и генератора через балластные резисторы значительного сопротивления, преобразующие источники ЭДС, какими являются первичные измерительные трансформаторы напряжений , (на схеме не показаны), в источники токов , ;

пассивных малоинерционных (постоянная времени = 0,5 мс) RС-фильтров нижних частот ФНЧ, задерживающих гармоники повышенной частоты напряжений генератора и импульсные помехи; согласующих активных повторителей напряжений AU.

Программный измерительный преобразователь напряжения (ИПН) содержит (рис. 16, а) интегральные аналого-цифровые преобразователи АЦП1, АЦП2 с интервалом дискретизации Т= Ти/24, формирует (операция суммирования SMI) дискретные мгновенные значения третьего междуфазного напряжения (nT), выполняет функцию цифрового выпрямителя трехфазной системы напряжений генератора (операция выделения постоянной составляющей суммы абсолютных дискретных мгновенных значений трех напряжений не рекурсивным фильтром ZF) [4|.

Поскольку в последовательности указанных абсолютных дискретных мгновенных напряжений содержатся лишь четные, начиная с 6-й гармоники длительность импульсной характеристики фильтра принята равной Тп/2= 10 мс [4].Фильтр представляет собой программный интегратор-сумматор указанных абсолютных дискретных мгновенных значений в течение времени Тп/2: дискретные мгновенные значения четных гармоник исключаются. Особенность фильтра -- импульсная характеристика в виде последовательности однополярных 8-функций, следующих через каждый интервал дискретизации Т, обеспечивает выдачу информации о начале процесса изменения действующего значения напряжения генератора уже через один интервал Т= 0,83 мс. Дискретное изменение действующего значения напряжения генератора отображается дискретной переходной характеристикой, напоминающей дискретизованную экспоненту, длительностью Ти/2.

Измерительный орган напряжения, программно формирующий цифровые сигналы информации об отклонении действующего значения напряжения от предписанного (пТ), о скорости его изменения U(nT) и интегральной функции (nT) содержит элемент сравнения -- сумматор SM3в режиме вычитания двоичных чисел на выходе ИПН, отображает предписанное напряжение (уставку регулятора) Uпр(nT) и выполняет программную функцию численного дифференцирования ZD и интегрирования ZJ.

Измерительный орган тока возбуждения функционирует аналогично. В нем используются активные измерительные трансформаторы токов и в цепи переменного тока тиристорного преобразователя, нагруженные резисторами для преобразования токов в напряжения.

При автоматической диагностике измерительных органов проверяются наличие напряжений, чередование их фаз. Не симметрия трехфазной системы напряжений.

Измерительный орган изменения частоты по своему действию аналогичен ранее применявшемуся в АРВ-СДМ. Его аппаратная часть содержит (рис. 16, б):

аналоговый активный сумматор AW, формирующий третье напряжение ;

три аналого-дискретных преобразователя АДП1 -- АДП, формирующих импульсные сигналы -- в моменты перехода напряжений иаЬ -- иса через нулевые (отрицательных к положительным) мгновенные значения (см. рис. 13, б)

В программной части используется счетчик СТ микропроцессора тактовых импульсов N(n) частотой 1,25 МГц, управляемый указанными импульсными сигналами. По фиксируемым числам импульсов N'a - N'c и N"a - N"c (см. рис. 13, б) программной частью 3 раза за период определяется его длительность , вычисляется (операция деления 1/) обратное число, отображающее частоту напряжения генератора, вычисляется (сумматор SM в режиме вычитания) отклонение частоты от номинальной (nT), производится численное дифференцирование сигнала ) -- формирование сигнала по производной частоты f'(nT) и полученная последовательность чисел, пропускаемая через программное апериодическое звено -- рекурсивный ФНЧ ZF 1-го порядка, -- формируется сигнал по изменению f'(nT) частоты.

Измерительный орган реактивного и активного токов содержит и программные измерительные преобразователи реактивной и активной мощностей. В нем используются активный измерительный трансформатор тока фазы В и его АЦП.

Программно выполняется функция перемножения дискретных мгновенных значений напряжения и тока. В симметричном режиме результаты перемножения

содержат постоянные составляющие, отображающие активную и реактивную мощности соответственно.

Они выделяются программными не рекурсивными частотными фильтрами, аналогичными применяемым в измерительном органе напряжения -- с конечной длительностью импульсной характеристики (фиксированным временем собственного переходного процесса), равной /2, исключающими из результатов перемножений дискретизованные гармонические составляющие удвоенной частоты.

Формирование сигналов информации о соотношении потребляемого реактивного и активного токов производится с использованием программных операций перемножения дискретных мгновенных значений тока фазы В на функции sin и cos соответственно. Для их генерирования вычисляется угол сдвига между напряжением и током одноименных фаз.

Как указывалось, измерительный орган ограничивает потребляемую синхронным генератором реактивную мощность (ограничивает снижение возбуждения генератора), допускаемую по условию сохранения статической устойчивости ЭЭС и зависящую от вырабатываемой активной мощности. Соотношение мощностей вычисляется соответствующей программой, использующей цифровое моделирование характеристик генератора.

Размещено на Allbest.ru