سیستم تحریک استاتیک ژنراتور سری SECON 2000


مشخصات کلی سیستم

• کنترل¬¬کننده دیجیتال مبتنی بر PLC
• رگولاسیون ولتاژ با دقت 0.5%
• پاسخ عملکرد سریع
• محدود کننده تحریک چندگانه جهت نگهداری ماشین در رنج عملکرد مجاز
• پل یکسوساز شش تریستوری 12 پالس تمام موج
• کنتاکتور ورودی و یا کلید Circuit Breaker (اختیاری به صورت موتوردار) در تغذیه ورودی
• سیستم چندگانه تخلیه سریع انرژی سیم پیچ میدان (Crowbar & Field Discharge)
• کلید قطع میدان DC (اختیاری)
• مدار کنترل و راه¬انداز Field Flashing با استفاده از تکنولوژی IGBT
• سیستم تهیه هوای داخل تابلو با توان بالا
• صفحه نمایش LCD با صفحه لمسی جهت نمایش مقادیر و کنترل به صورت محلی و یا از راه دور
• ارتباط دیجیتال با امکانات مدرن
• ظرفیت تحمل اضافه بار برای مدت کوتاه
• حفاظت اضافه ولتاژ میدان
• پایداری مطمئن در عملکرد با شبکه و یا دیگر ماشین¬ها
• تولید پالس¬های تریگر تریستور حتی در شرایط خطاهائی که این امکان برایشان وجود دارد
• تأمین جریان تحریک تا 2000A
• امکان ایجاد Redundancy برای بخش کنترل و پل تریستوری
• سازگار با بیشتر سیستم¬های کنترل نیروگاه
• امکان تشخیص و رویت خطا از راه دور
مشخصه¬ها و کارائی SECON-Digital ( کنترل¬کننده پیشرفته سیستم تحریک SECON-2000 )
• رگولاسیون ولتاژ (Voltage Regulation)
SECON-Digital ولتاژ RMS ژنراتور را از بی¬باری تا بار کامل با دقت 0.5% رگوله می¬کند، پردازش سیگنال دیجیتال و آلگوریتم¬های رگولاسیون کارآمد نتیجه تجربه و تخصص شرکت هورپندار در طراحی و پیاده سازی سیستمهای کنترل می¬باشد که با بهره¬گیری از سخت افزارهای پیشرفته شرکت اشنایدر فرانسه سیستمی مطمئن و پایدار را فراهم آورده است.
• خروجی ((Out put
SECON-Digital یک سیگنال خروجی آنالوگ ایزوله شده 4-20mA یا 0-10Vdc برای مدار کنترل زاویه آتش بخش قدرت تأمین می¬کند. جریان DC ساخته شده توسط بخش قدرت، جریان میدان ژنراتور و یا تحریک را تأمین می¬کند. SECON-Digital واقعاً هر پل یکسوساز دیگری را نیز که بتواند با این سیگنال آنالوگ کنترل شود را می¬تواند پشتیبانی نماید که این مزیت، می¬تواند این سیستم را برای بسیاری از موتور و یا ژنراتورهای سنکرون که دارای کنترل کننده¬های از کار افتاده باشند کارآمد نماید.
• پایداری ((Stability
SECON-Digital یک کنترل کننده پایدار PID (Proportional, Integral, Derivative) را بکار گرفته است. SECON-Digital دارای تنظیم (PID) برنامه ریزی شده اولیه پایدار می¬باشد. بنابراین یک تنظیم استاندارد پایدار برای اغلب ماشین¬ها در نظر گرفته شده است. علاوه بر این در SECON-Digital این امکان وجود دارد که با گروهی از تنظیمات دیگر برحسب هر ژنراتور پارامترها را جهت بهینه کردن عملکرد سیستم تنظیم دقیق¬تر نمائیم. نرم افزار تنظیمات شامل یک برنامه انتخاب PID می¬باشد که در انتخاب صحیح PID کمک می¬کند.
SECON-Digital همچنین از حدهای حداقل و حداکثر تحریک، کنترلرهای VAR/PF و محدود کننده جریان استاتور برای بهینه کردن پایداری و عملکرد در شرایط گذرا پارامترهای اضافه پایداری در نظر گرفته شده است.
• تنظیمات PID (PID Setting)
SECON-Digital برای بهینه شدن پایداری سیستم برای ماشین¬های مختلف این امکان را فراهم آورده است که پارامترهای PID مجدداً تنظیم دقیق شوند. نرم افزار در این بخش هوشمند بوده و از ورود اعداد خارج از محدوده مجاز جلوگیری می¬کند.
• محدود کننده زیر فرکانس و یا نسبت ولت به هرتز (Under frequency limiter or V/Hz Ratio limiter)
SECON-Digital دو انتخاب محدود کننده زیر فرکانس و یا محدود کننده نسبت V/Hz را در اختیار مشتری قرار می¬¬دهد. این محدودیت از شار اضافه ژنراتور جلوگیری می¬کند.
• راه اندازی نرم ولتاژ سازی (Soft-Start Voltage build-up)
SECON-Digital دارای یک راه¬انداز نرم ولتاژ می¬باشد که توسط استفاده کننده، پارامترهای آن قابل تنظیم است. این راه انداز نرم، نرخ مجاز افزایش ولتاژ ژنراتور را کنترل می¬کند و از جهش اضافه (Over shoot) ولتاژ طی راه¬اندازی ژنراتور جلوگیری می¬کند. راه¬اندازی نرم در هر دو مود AVR و FCR فعال می¬باشد.
• کنترل نقطه تنظیم (Set point Control)
SECON-Digital این امکان را فراهم میکند که نقطه کار، علاوه بر تابلوی محلی به صورت خارجی و از راه دور نیز تنظیم شود. نقطه تنظیم عملکرد مود کنترل می-تواند از کنتاکت¬های افزایش و کاهش (Raise/Lower) و یا سیگنال آنالوگ ورودی 4-20mA یا 10Vdc انجام پذیرد. این تنظیمات همچنین از طریق پورتهای ارتباطی طبق پروتکل Modbus میسر است.


• مود عملکرد رگولاسیون جریان میدان (Field Current Regulation operating Mode)
SECON-Digital یک کانال عملکرد دستی در اختیار قرار می¬دهد که مود رگولاسیون جریان میدان (FCR) نامیده می¬شود. در این مود SECON-Digital جریان خروجی پل قدرت را رگوله می¬کند. این مود به ورودی اندازه¬گیری ولتاژ ژنراتور وابسته نبوده و بنابراین یک پشتیبان برای کنترل تحریک در زمان از دست دادن ورودی ولتاژ در اختیار قرار می¬دهد. در مود FCR باید اپراتور براساس تغییرات بار، جریان تحریک را به صورت دستی برای رسیدن به ولتاژ نامی تنظیم کند.

• مود عملکرد کنترل VAR و یا PF (VAR/Power Factor Controller Operating Mode)
SECON-digital برای استفاده ژنراتور در زمان اتصال به شبکه سراسری، دارای دو مود کنترل اضافه نیز میباشد. در مود کنترل VAR، SECON-Digital می¬تواند مقدار توان راکتیو خروجی ژنراتور را در مقدار تنظیم شده مورد نیاز اپراتور رگوله نماید و یا در مود PF می¬تواند با کنترل مقدار توان راکتیو خروجی ژنراتور برحسب تغییرات توان اکتیو میزان ضریب قدرت را در حد مورد نیاز، رگوله نماید.

• محدود کننده¬های فوق تحریک (Over-Excitation Limiters)
محدود کننده¬های فوق تحریک، جریان خروجی میدان از رگولاتور ولتاژ یا تحریک استاتیک را نظارت دارد و جریان میدان را محدود می¬کند تا از افزایش حرارت میدان جلوگیری شود.
تابع محدود کننده فوق تحریکOEL (Over-Excitation Limiter) شامل یک خصوصیت کاهش دما جهت جلوگیری از صدمه به روتور به علت اعمال نیروهای اضافه پی در پی می¬باشد.
OEL در تمام مودها به جز مود FCR فعال می¬باشد. در مود FCR عملکرد این محدود کننده انتخابی است.
SECON-digital دو نوع محدود کننده فوق تحریک جهت انتخاب در اختیار قرار می¬دهد. روشهای نقطه مجموع (Summing point) و اعمال کنترل (takeout).

 محدود کننده فوق تحریک روش نقطه مجموع (Summing Point Type OEL)
در این روش سه سطح جریان OEL زیاد – متوسط – کم برای عملکرد On-line تعریف می¬گردد ژنراتور می¬تواند به طور پیوسته در سطح جریان کم OEL و برای زمان¬های برنامه ریزی شده در سطح¬های متوسط OEL و زیاد OEL عمل کند. دو سطح جریان OEL زیاد و کم برای عملکرد off-line (باز بودن کلید اصلی) تعریف می¬گردد. ژنراتور می¬تواند به صورت پیوسته در سطح جریان کم OEL و برای زمان برنامه ریزی شده در سطح جریان زیاد OEL عمل کند.
 محدود کننده فوق تحریک روش اعمال کنترل (Take Over Type OEL)
محدود کننده فوق تحریک روش Take Over یک سطح جریان میدانی را تعیین می¬کند که محدوده آن در یک مشخصات زمانی معکوس واقع می¬شود. دو تنظیم سطوح جریان و مؤلفه¬¬های زمانی برای روش Take Over تعریف می¬شوند.
ممکن است منحنی¬های مجزا برای عملکرد On-line و Off-line انتخاب شوند. اگر سیستم وارد شرایط فوق تحریک شود با تبعیت از یک منحنی انتخاب شده، جریان تحریک محدود می¬¬شود. انتخاب سطوح و منحنی¬های On-line و Off-line به وسیله یک OEL انتخابی به دست می¬آید.

• محدود کننده حداقل تحریک (Minimum Excitation on Limiter)
محدود کننده حداقل تحریک از کاهش جریان میدان ژنراتور زیر سطح عملکرد مطمئن جلوگیری می¬کند. این محدودیت از لغزش احتمالی قطبها و صدمه دیدن به ماشین جلوگیری می¬کند. این عمل همچنین مقدار توان راکتیو جذب شده به وسیله ماشین را که براساس تنظیمات تعریف شده اپراتور می¬باشد را محدود می¬کند. یک منحنی محدود کننده حداقل تحریک (UEL) مبتنی بر یک سطح توان راکتیو مجاز در توان اکتیو صفر می¬تواند برای این منظور استفاده شود.
عملکرد محدود کننده UEL در مود FCR انتخابی می¬باشد.

• محدود کننده جریان استاتور (Stator Current Limiter)
محدود کننده جریان استاتور (SCL) جریان استاتور را اندازه¬گیری می¬کند و از افزایش دمای استاتور جلوگیری می¬کند. محدود کننده SCL در تمام مودها به جز مود عملکرد FCR عمل می¬نماید.
در مود FCR کنترلر شرایط اضافه جریان استاتور را اعلام می¬کند اما محدود کننده در آن غیرفعال است. دو سطح جریان SCL در نظر گرفته شده است: زیاد و کم. ژنراتور می¬تواند در سطح جریان SCL به طور پیوسته ولی در سطح جریان زیاد SCL تنها به مدت زمان برنامه ریزی شده کار کند.

• دنبال¬گر خودکار بین مودهای مختلف عملکرد (Auto tracking between operating modes)
SECON-Digital یک دستگاه هوشمند می¬باشد که می¬تواند به طور خودکار نقطه تنظیم را با تغییر در مودهای کنترلی تغییر دهد. این عمل به اپراتور اجازه می¬دهد بدون ایجاد ضربه (Bump Less) مود کنترلی را در حین کار تغییر دهد به طوریکه اختلالی در سیستم قدرت ایجاد نگردد.

جایگزینی کنترل¬کننده¬های قدیمی با سیستم مدرن دیجیتالی تحریک استاتیکSECON-2000 با طراحی طبق سفارش مشتری

تعدادی از نیروگاه¬های کشور دارای تجهیزات از رده خارج، با هزینه تعمیراتی بالا و عدم امکان تهیه قطعه یدکی هستند. کلیدهای قطع DC، رئوستاهای موتوردار، تحریک¬های گردنده معیوب، کموتاتورهای آسیب دیده، فرسودگی و خستگی قطعات مختلف در رگولاتورهای ولتاژ، تنها بخشی از مشکلات نیروگاه¬های قدیمی کشور می¬باشند که نتیجه آن افزایش هزینه¬های سربار و افزایش زمانهای توقف ژنراتور می¬باشد.
تعویض تحریک¬های گردنده کمپوند و یا کنترل¬های SCT/PPT با یک سیستم تحریک بروز سری SECON-2000 یک راه¬حل مناسب برای رفع این مشکلات می¬باشد.
تحریک استاتیک دیجیتال SECON-2000 با طراحی انعطاف پذیر امکان بروزآوری سیستمهای قدیمی نیروگاه¬های کشور را با توجیه اقتصادی براحتی فراهم آورده است و می¬توان برای اغلب نیروگاه¬های کوچک و بزرگ کشور مورد استفاده قرار گیرد.
دلایل معمول که تعویض سیستم¬های تحریک قدیمی را توجیه می¬کند عبارتند از:
1- سیم پیچ سیستم تحریک گردنده اتصال کوتاه و یا دارای تخلیه جزئی شده است.
2- جهت افزایش رنج ژنراتور نیاز به افزایش جریان تحریک داشته باشید.
3- افزایش تعمیرات و خرابی، قابلیت اطمینان سیستم را کاهش داده است.
4- گرد کربن ناشی از جاروبک کموتاتور باعث کاهش ایزولاسیون و افزایش دما می¬شود.
5- به علت گرد کربن در کموتاتور مشکلاتی از قبیل Spark و یا کاهش عایقی ایجاد شده است.
6- کموتاتور ژنراتور شما سائیدگی پیدا نموده و احتیاج به تعویض دارد.
7- جاروبک کموتاتورها مرتباً نیاز به تعمیر پیدا کرده و تعمیر اساسی آنها نیز مشکل است.
8- تأمین قطعات یدکی، برای تجهیزات فرسوده الکترومکانیکی موجود، امکان پذیر نمی¬باشد.
9- کلید قطع میدان DC باعث مشکل در بهره برداری شده و جایگزینی آن بسیار هزینه بر و وقت گیر است.
10- شما برای راه اندازی اتوماتیک و یا سنکرونایزینگ خودکار نیاز به یک سیستم تحریک اتوماتیک شده در بخش کنترل خود دارید.
11- شما به یک سیستم با جبران کننده سریع ولتاژ نیاز دارید تا با رله¬های جدید هماهنگ باشد و از تریپ¬های ناخواسته جلوگیری کند.
12- شما می¬خواهید راندمان عملکردتان را افزایش دهید و به وسیله کاهش مصرف تحریک خروجی واحد افزایش یابد.
13- شما به تعداد کافی نیروی تعمیرکار برای تعمیر قطعات الکترومکانیکی و گردنده ندارید.
14- شما به قابلیت ضبط اطلاعات نیاز دارید و این قابلیت در سیستمهای تحریک دیجیتال وجود دارد.

اصول پایه یک رگولاتور تحریک استاتیک، اندازه گیری پیوسته ولتاژ و جریان و مقایسه با نقاط تنظیم و اعمال ولتاژ جدید مناسب به تحریک است. وقتی که سیستم تحریک کاهش ولتاژ ژنراتور را حس می¬کند جریان میدان را افزایش و وقتی که یک افزایش ولتاژ ژنراتور را حس کند جریان تحریک را کاهش می¬دهد. در این حالت تحریک استاتیک DC مستقیماً از طریق Slip Ring به میدان اعمال می¬شود.

یک سیستم تحریک استاتیک با طراحی عادی ممکن است چندین بخش مختلف داشته باشد ولی به هر حال شش جزء پایه همیشه در هسته اصلی این سیستم وجود دارد.
اجزای اصلی عبارتند از:
• کنترل¬کننده دیجیتال (Digital AVR)
• الکترونیک قدرت Thyristor Bridge))
• تجهیزات اندازه گیری Measuring Instrument))
• یونیت تأمین پالس آتش SCR Firing Unit))
• نمایشگرها و کلیدها (Touch Screen HMI and Switches)
• تغذیه اصلی Shunt Transformer or PMG))

در طراحی سفارشی سیستم تحریک قابلیت¬ها و امکانات مختلفی برای کاربرد شما قابل انتخاب هستند. امکانات پیشنهادی شامل موارد زیر می¬باشد:
• سیستم پشتیبان در بخش الکترونیک قدرت Redundancy of the Power Electronics))
• سیستم پشتیبان در بخش کنترل الکترونیک Redundancy of the Control Electronics))
• چندین ارتباط دیجیتال با پروتکل¬های مختلف
• رله¬های دیجیتال حفاظت ژنراتور
• کنترل از راه دور و یکپارچه کردن با سیستم کنترل DCS و پنل کنترل توربین
• سیستم Field Flashing
• سیستم Fast De-excitation
• سنکرونایزر اتوماتیک
• هماهنگ کردن با فضا و تابلوهای موجود

SECON-Digital کنترل¬کننده دیجیتال خودکار رگولاتور ولتاژ تحریک استاتیک (Digital AVR)
قلب سیستم تحریک SECON-2000 بخش کنترل¬کننده دیجیتال آن می¬باشد. این بخش توسط یک کنترلر برنامه پذیر (PLC) از سری Premium شرکت اشنایدر انتخاب شده است. این PLC که از نوع صنعتی می¬باشد مقادیر پارامترهای مختلف را که توسط تجهیزات اندازه گیری قرائت شده و در رنج استاندارد ولتاژ و یا جریان قرار گرفته است را توسط کارتهای آنالوگ ورودی خود و سیگنالهای وضعیت و خطای سیستم را توسط کارتهای دیجیتال ورودی خود، دریافت و پس از تحلیل و پردازش در بخش پردازشگر قوی خود، فرمانهای دیجیتال را از طریق کارت دیجیتال خروجی و میزان ولتاژ لازم برای پل یکسوساز را به صورت مقادیر آنالوگ از طریق کارت خروجی آنالوگ اعمال می¬کند.