Діагностичний налагоджувальний комплекс «ДІАНА» забезпечує можливість перевірки, налаштування й діагностування системи регулювання збудження синхронних машин (генераторів і двигунів) у режимі реального часу при зупиненій машині. Додатковим ефектом від застосування комплексу є істотне зменшення термінів і зниження витрат при проведенні пусконалагоджувальних випробувань систем збудження.

Надійність роботи систем збудження синхронних машин багато в чому визначається якістю перевірки їхніх характеристик в умовах експлуатації. Такі перевірки потрібно проводити регулярно й під час планово-попереджувальних ремонтів устаткування. Нині вони виконуються безпосередньо на працюючому генераторі, що забирає багато часу, енергоносіїв і потребуєвисокої кваліфікації персоналу.

Програмно-апаратний діагностично-налагоджувальний комплекс «ДІАНА» забезпечує повну перевірку й налаштування системи регулювання збудження в режимі реального часу при зупиненому генераторі. У результаті його застосування істотно знижуються витрати на виконання перевірок і налагодження, скорочуються терміни пусконалагоджувальних випробувань блоків при працюючому генераторі. Комплекс можна використовувати як навчальний тренажер для персоналу електроцеха й електротехнічної лабораторії електростанції.

У комплект входять:

- пристрій перевірки систем збудження «Діана-3» (рис. 1);

- ноутбук для візуалізації результатів;

- кабелі зв'язку.

До складу апаратної частини комплексу «Діана-3» входять:

- DSP - модуль цифрового сигнального процесора;

- модуль цифро-аналогового перетворювача (ЦАП);

- 4 підсилювачі напруги (ПН), три з яких імітують вимірювальні трансформатори напруги синхронної машини, четвертий - вимірювальний трансформатор напруги, під'єднаний до низької сторони силового підвищувального трансформатора;

- 4 підсилювачі струму (ПС); один із яких моделює вимірювальний трансформатор струму у фазі «В» синхронної машини, інші - вимірювальні трансформатори струму в колі живлення тиристорного перетворювача системи збудження;

- блок дискретного вводу виводу (БДВВ);

- плати нормалізації сигналів (ПР і ПВВ);

- перетворювач інтерфейсів ( USB-CAN);

- джерела живлення (ДЖ).

Основним елементом пристрою «ДІАНА» є обчислювач на основі цифрового сигнального процесора. Він розраховує реакцію синхронної машини (генератора або двигуна), що працює в енергосистемі, на зміну режиму її роботи, а саме:

- лінійні напруги й струми у фазах синхронної машини;

- вторинні струми трансформаторів струму в колі живлення силового перетворювача системи збудження, використовувані в регуляторах збудження для визначення струму збудження;

- напругу збудження;

- напругу в точці синхронізації синхронної машини, використовувану в режимі точної синхронізації.

Ця інформація через цифро-аналоговий перетворювач надходить на підсилювачі каналів струму й напруги.

Схема під'єднання комплексу до шаф керування систем збудження наведена на рис. 2. При під'єднанні до регуляторів інших типів варто використовувати зовнішні клеми (рис. 1). Єдиною умовою є те, що споживання потужності каналами вимірювання регулятора, не має перевищувати 5 ВА.

Керування пристроєм здійснюється за допомогою ноутбука, що під'єднується інтерфейсом USB.

Передбачено три основних режими роботи:

1. Тестування дискрет - екран ноутбука дублює вхідні дискретні сигнали, що надходять із блокового щита або центрального пульта керування станції, і вихідні сигнали, передані на верхній рівень керування. Вмикаючи по черзі на дисплеї за допомогою миші віртуальні тумблери вхідних сигналів, можна за допомогою інформаційного табло системи збудження перевірити правильність їхнього проходження. У свою чергу, проходження вихідних сигналів перевіряють по загорянню віртуальних лампочок на екрані ноутбука.

2. Розімкнута схема - режим призначений для перевірки фазування під'єднуваних сигналів, і налаштування підсистеми вимірювання. Комплекс генерує в цифровому вигляді сигнали, пропорційні сигналам вимірювальних трансформаторів:

- трьох фаз напруги генератора Ua, Ub, Uc;

- однієї фази напруги на низькій стороні підвищувального трансформатора Us;

- однієї фази струму генератора Ib;

- трьох фаз струму тиристорного перетворювача Iтпа, Iтпb, Iтпc;

- трьох фаз струму випрямного трансформатора.

Можна одночасно або пофазно задавати діючі значення й фазові зсуви всіх вихідних аналогових сигналів комплексу (рис. 3). Порівнюючи задані змінні з виміряними системою збудження значеннями, можна оцінити точність підсистеми вимірювання і, якщо буде потреба, відкоригувати налаштування апаратури.

Для кожної зі змінних задається номінальне значення, і вся подальша робота ведеться у відносних одиницях (в. о.). У цих же одиницях представляються величини, вимірювані системою збудження. Це істотно прискорює перевірку, особливо при оцінці точності вимірювання активної й реактивної потужностей.

3. Замкнутий контур - комплекс реалізує ті ж сигнали струмів і напруг, що й у режимі «Замкнутий контур». На бажання замовника можна реалізувати математичні моделі збудника будь-якого типу (статичного тиристорного, високочастотного, безщіткового) і синхронної машини (генератора або двигуна), що працює в режимі неробочого ходу або в енергосистемі типу «машина – лінія – шини нескінченної потужності».

При цьому є можливість задання й зміни величини еквівалентного зовнішнього опору Xвн= Xт + Xл. Налаштовують систему регулювання збудження в тих самих умовах, що й при роботі на реальному устаткуванні.

Налагоджувально-діагностичний комплекс «ДІАНА» забезпечує перевірку системи збудження у всіх експлуатаційних режимах роботи генератора, а саме:

- програмне початкове збудження;

- неробочий хід;

- пристосування напруги генератора до напруги мережі з точністю ±0,5% при ввімкненні в мережу методом точної синхронізації;

- підтримування напруги генератора відповідно до заданого уставкою при роботі в енергосистемі;

- роботу в об'єднаній енергосистемі при відхиленнях напруги генератора ±7,5% від номінальної й частоти ± 3% від номінального значення частоти з навантаженнями від неробочого ходу до номінального, а також з перевантаженнями, що відповідають стандарту МЕК IEC 634-1;

- форсування збудження із заданою кратністю за напругою й струмом при порушеннях в енергосистемі, що викликають зниження напруги на шинах станції;

- порушення збудження при змінах в енергосистемі, що викликають збільшення напруги на шинах станції;

- гасіння поля при дії захистів з відімкненням пристрою гасіння поля; відімкненням від мережі оператором або автоматично, у тому числі під дією захистів;

- відімкнення від мережі оператором або автоматично, у тому числі під дією захистів;

- перевірку якості реалізації всіх технологічних і захисних функцій системи керування збудженням (СКЗ).

При цьому на дисплеї ноутбука відображаються:

- кнопки «СТАРТ/СТОП», що запускають і зупиняють процес моделювання й видавання даних;

- екран віртуального осцилографа, на який можуть бути виведені в будь-яких поєднаннях 8 змінних режимів, перерахованих у стовпці праворуч від екрана; за замовчуванням на осцилограф виводяться UГ, If і РГ у відносних одиницях, причому за базисну потужність прийнята номінальна повна потужність генератора;

- вісім вікон, розташованих під осцилографом; у них постійно відображаются поточні значення всіх змінних;

- кнопка «Стоп», що зупиняє зображення на екрані осцилографа;

- напруга еквівалентної приймальної системи UС (в. о.), зміною величини якої при наступних перевірках відображаються всі зміни режиму зовнішньої мережі;

- значення еквівалентного зовнішнього опору генератора ХVN (в. о.), який рекомендується попередньо визначити експериментально, якщо це не зроблено – рекомендується встановити ХVN = 0,2 в, о.;

- задане регульоване значення активної потужності генератора Pg (в. о.);

- два розрахункових динамічних збудження режиму - трифазне коротке замикання регульованої тривалості на шинах генератора й регульований за величиною стрибок напруги генератора;

- ключі керування дискретними сигналами й лампочки сигналізації;

- кнопки «Параметри/Керування» перемикання екранів.

При першому ввімкненні режиму перевірки в замкнутій схемі і коли треба змінити параметри генератора, слід клацнути по кнопці «Параметри» для переходу в режим завдання параметрів генератора.

Основні технічні характеристики комплексу зазначені в таблиці.

Висновок

Діагностичний налагоджувальний комплекс «ДІАНА» дає змогу налаштувати систему збудження при зупиненому агрегаті й проаналізувати її роботу, у тому числі щодо вибору коефіцієнтів посилення каналів регулювання. Ще одне застосування цього комплексу - навчання й тренінг оперативного персоналу.

За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

www.eltema.com.ua