2 Компьютеризированное управление сээс с использованием модулей компании selko

Современные технологии с использованием микроконтроллерной техники позволяют разрабатывать сложные устройства, которые выполняют одну или несколько функций в устройствах автоматизации судовых электроэнергетических систем. В зависимости от знака автоматизации в классе судна возможно построение как дискретных, так и интегрированных систем автоматизации с использованием стандартных модулей. Рассмотрим возможности модулей, выпускаемых компанией Selko.

2.1 Управление генераторами

Автоматический синхронизатор T4500. Автоматический синхронизатор T4500 (рис. 2.1) обеспечивает автоматическую синхронизацию подключаемого генератора с шинами в кратчайшее время, регулируя частоту вращения посредством электрического серводвигателя на обычном регуляторе частоты вращения, или управляя электронным регулятором частоты вращения через промежуточный приводной потенциометр.

Т4500 измеряет напряжение в двух фазах с каждой стороны автоматического выключателя для получения данных по разности напряжений, частоты и фаз, чтобы включить автомат при точном согласовании фаз.

Функция синхронизации включается, когда разность между напряжениями на шинах и генераторе оказывается в заданных пределах, при этом загорается светодиод Δ VOLT.

а)	б)
Рисунок 2.1 - Автоматический синхронизатор T4500: а – внешний вид, б – схема подключения

Разность напряжений можно задать от 2% до 10%. При слишком большой разности напряжений можно использовать функцию выравнивания напряжений.

При включенной функции синхронизации T4500 будет автоматически регулировать частоту вращения генератора с помощью регулятора, чтобы согласовать частоту с частотой на шинах. Два встроенных реле выдают на обычный регулятор импульсы на повышение и понижение. Длина импульсов пропорциональна разности частот.

Для перевода импульсов контактов во входной сигнал подстройки частоты вращения электронного регулятора можно использовать приводной потенциометр.

T4500 будет непрерывно регулировать частоту вращения генератора, пока сдвигпо частоте не окажется в заданных пределах. Значение сдвига по частоте можно задать в пределах от 0,1 Гц до 1,0 Гц на шкале DIFF. FREQ на лицевой панели. Перед тем, как автоматический выключатель (АВ) сможет включиться этот сдвиг по частоте обязательно должен быть положительным. Это вызвано тем, что в целях защиты генератора от обратной мощности частота подключаемого генератора должна быть чуть выше, чем частота на шинах.

Когда разность напряжений и частот оказывается в заданных пределах, то непосредственно перед следующим совпадением фаз выдается сигнал на включение АВ. Сигнал выдается с необходимым опережением на время

Время включения АВ задается на лицевой панели на шкале C/B MAKE TIME в соответствии с техническими данными автомата. T4500 обеспечивает компенсацию этого времени на включение таким образом, что автомат включается точно при нулевой фазе.

Сигнал на включение автоматического выключателя является импульсным, имеет длительность 0,7 сек. и выдается с клемм 9 и 10 (CLOSE). При соединении клемм 11 (DISABLE) и 12 сигнал на включение будет отключен, но это не повлияет на автоматическое выравнивание частоты.

Распределитель нагрузки T4800. Распределитель нагрузки T4800 обеспечивает автоматическое распределение активной нагрузки и регулирование частоты в системе для параллельно работающих генераторов. Распределение нагрузки является пропорциональным, т.е. нагрузка генераторов будет равной в сравнении с их индивидуальной мощностью.

Нагрузка каждого генератора сравнивается с нагрузкой других генераторов и корректируется до тех пор, пока не будет достигнут баланс.

а)	б)
Рисунок 2.2 - Распределитель нагрузки T4800: а – внешний вид, б – схема подключения

Входные сигналы для T4800 – это напряжение и ток, из которых определяются активная нагрузка и частота. Нагрузка каждого генератора сравнивается с нагрузкой других генераторов. На выходе вырабатываются сигналы от контактов на повышение или понижение в виде пропорциональных импульсов. Эти импульсы регулируют частоту и нагрузку посредством электрического серводвигателя на простом регуляторе частоты вращения, или управляя электронным регулятором частоты вращения через промежуточный приводной потенциометр E7800.

Регулятор частоты вращения должен работать с падением частоты (снижение частоты при возрастании нагрузки) для быстрого достижения баланса нагрузки при ее изменениях.

Также предусмотрена функция разгрузки. При ее включении T4800 будет снижать нагрузку генератора до нуля. Встроенное реле может автоматически отключить автоматический выключатель после завершения процедуры разгрузки.

T4800 имеет встроенную защиту от обратной мощности с изменяемыми значениями срабатывания и задержками времени.

Напряжение питания от L1 и L2 подключается к клеммам 1 и 3 или 2 и 3, в зависимости от напряжения в системе. Ток измерения от L3 подключается к клеммам 5 и 6, при этом 5 относится к генератору (см. схему на рис. 2.2). Измерение тока необходимо производить в одной и той же фазе на всех генераторах. Ток измеряется не в той фазе, от которой идет питание на блок. Важно убедиться в правильности последовательности чередования фаз. Необходимо соблюдать правильность описанных подключений напряжения и тока, чтобы получить правильное измерение нагрузки. Это можно проверить на клемме 11 (TEST OUT), где номинальный ток на входе (1A или 5A) и коэффициент мощности 1,0 дает –2,0В при правильном подключении. Общая клемма опорного сигнала Клемма 12 (COM.) является общей клеммой опорного сигнала для клемм с 7 по 13 и с 28 по 29.

Баланс частоты и мощности. Два нормально обесточенных реле (INCR. И DECR.) с индикацией посредством светодиодов на клеммах 14, 15 и 16, предназначены для выдачи повышающих или понижающих импульсов к серводвигателю регулятора или к промежуточному приводному потенциометру E7800 (который управляет входом регулировки частоты вращения на электронном регуляторе). Длительность импульса пропорциональна разнице частоты/ нагрузки.

Для связи между распределителями нагрузки необходимо соединить между собой все клеммы 12 (COM.), а также все клеммы 13 (+).

Соединение клемм 7 (UNLOAD) и 12 даст снижение мощности на генераторе до нулевой нагрузки, и будет поддерживать нулевую нагрузку. Когда уровень нагрузки опускается ниже 5%, то выдается сигнал на отключение в виде нормально открытого (НО) контакта на клеммах 20-21 и нормально закрытого (НЗ) контакта на 21-22. Этот сигнал на отключение может использоваться для отключения автомата.

Регулировка частоты / управление синхронизацией. Подача внешнего напряжения между клеммами 9 (FREQ. IN) и 12 дает регулировку частоты. Этот же сигнал можно подключить между клеммами 29 (FREQ. IN) и 12. Активирование управления синхронизацией на клемме 28 (SYNC.) даст включение этого сигнала и в то же время заблокирует внутреннюю регулировку частоты.

Эту особенность можно использовать для одновременной синхронизации уже параллельно работающих генераторов с другой секцией шин, валогенератором или энергосистемой. Подключение выходного сигнала с клемм 12 (COM) и 13 (FREQ. OUT) блока T4500 на клеммы 12 (COM) и 29 (FREQ. IN) всех распределителей нагрузки T4800 обеспечит выравнивание частоты для синхронизации.

Клеммы 28 (SYNC.) на всех распределителях нагрузки соединены между собой, тогда при наличии контакта между клеммами 28 и 12 внешний сигнал частоты от синхронизатора T4500 будет действовать на клемму 29 и отключит внутреннюю регулировку частоты (см. схему подключения на рис. 2.3).

Между клеммами 10 (WATT IN) и 12 можно подключить отрицательное напряжение - 1.0В от беспотенциального преобразователя мощности, чтобы ввести внутреннюю цепь измерения нагрузки. В этом случае нет необходимости в подключении преобразователя тока на клеммы 5 и 6.

Отключение по обратной мощности срабатывает при 10% с задержкой 10 сек., но можно уменьшить значение срабатывания до 5%, соединив перемычкой клеммы 17 и 18, а задержку до 5 сек., соединив перемычкой клеммы 18 и 19. При установке резистора 510 кОм между клеммами 17 и 18 получим 7.5%, а резистор 2.7 МОм между клеммами 18 и 19 даст задержку 7.5 сек.

Если генератор разгружается (контакт между клеммами 7 и 12), то при снижении нагрузки ниже +5% вырабатывается сигнал на отключение. Оба сигнала на отключение предусмотрены на одних и тех же сухих контактах, нормально открытом (НО) контакте на клеммах 20-21 и нормально закрытом (НЗ) контакте на клеммах 21-22. Сигнал отключения по обратной мощности является непрерывным, а сигнал отключения по разгрузке имеет длительность 0,5 сек.

В комбинации с автоматическим синхронизатором T4500 блок T4800 обеспечивает оптимальное решение по управлению генераторами как на судах, так и для береговых установок. T4800 имеет типовое одобрение основных морских классификационных обществ.

Рисунок 2.3 – Схема включения блоков управления и защиты генераторов

Распределитель реактивной мощности T4900. Распределитель реактивной мощности T4900 обеспечивает автоматическое распределение нагрузки реактивной мощности и регулировку напряжения для параллельно работающих генераторов.

Реактивная мощность каждого генератора сравнивается с реактивной мощностью других генераторов и корректируется на АРН (автоматическом регуляторе напряжения) через приводной потенциометр (например, SELCO E7800), пока не будет достигнут баланс. Кроме того, T4900 обеспечивает стабильность напряжение при возрастании реактивной мощности.

T4900 также можно использовать для регулировки коэффициента мощности (PF) в условиях, когда один или более генераторов работают параллельно с энергосистемой.

Вместе с распределителями нагрузки T4500 или T4800 распределитель реактивной мощности T4900 обеспечивает оптимальное решение для автоматизированного управления генераторами как в наземных установках, так и на судах. Комбинация T4800 и T4900 обеспечит полное распределение мощности, как активной, так и реактивной.

Входные сигналы к T4900 – это напряжение и ток, из которых определяются реактивная мощность и напряжение.

T4900 подсчитывает cosφ, характеризующий реактивную мощность. Реактивная мощность каждого генератора сравнивается с реактивной мощностью других генераторов. На выходе вырабатываются сигналы от контактов на повышение или понижение в виде пропорциональных импульсов. Эти импульсы регулируют напряжение и реактивную мощность, управляя автоматическим регулятором напряжения через промежуточный приводной потенциометр E7800.

Также предусмотрена функция разгрузки. При ее включении T4900 будет снижать реактивную мощность генератора до нуля либо коэффициент мощности до 1,0.

а) Рисунок 2.4 - Распределитель реактивной мощности T4900: а – внешний вид, б – схема подключения
	б)

Регулировка коэффициента мощности для параллельной работы с энергосистемой обеспечивается подключением внешнего контакта между клеммами 12 (COM) и 28 (PF ON). Уставка задается внешним потенциометром (100 кОм), подключенным между клеммами 29 и 30 (PF-SET).

Два нормально обесточенных реле (INCR. и DECR.) с индикацией посредством светодиодов на клеммах 14, 15 и 16, предназначены для выдачи повышающих или понижающих импульсов к приводному потенциометру. Через приводной потенциометр выполняется настройка автоматического регулятора напряжения (АРН) в целях регулирования реактивной мощности для достижения оптимальной частоты вращения и стабильности. Длительность импульса пропорциональна разнице напряжения / реактивной мощности.

Связь между распределителями нагрузки. Для связи между распределителями реактивной мощности необходимо соединить между собой все клеммы 12 (COM.), а также все клеммы 13 (+).

Разгрузка. Соединение клемм 7 (UNLOAD) и 12 дает снижение реактивной мощности на генераторе до нуля и поддерживает реактивную мощность на нуле. Если блок находится в режиме регулирования коэффициента мощности, то коэффициент мощности будет настроен на 1,0.

Отключение регулировки напряжения. При подключении клеммы 8 (VOLT OUT) к 12 функция регулировки напряжения отключается. Это используется при работе в параллель с энергосистемой, где напряжение определяется энергосистемой.

Измерение реактивной мощности. Между клеммами 10 (VAr IN) и 12 можно подключить отрицательное напряжение –1.0V от беспотенциального преобразователя реактивной мощности, чтобы ввести внутреннюю цепь измерения реактивной мощности. В этом случае нет необходимости в подключении преобразователя тока на клеммы 5 и 6.

Регулировка коэффициента мощности. Контакт между клеммами 28 (PF ON) и 12 переключит с режима распределения реактивной мощности в режим регулятора коэффициента мощности. Переменный резистор 100 кОм между клеммами 29 и 30 задает коэффициент мощности от 1,0 до 0,7 индуктивно. Ноль Ом дает коэффициент мощности 1,0, увеличение сопротивления даст уменьшение коэффициента мощности. Контакт между клеммами 7 (UNLOAD) и 12 установит коэффициент мощности на 1,0, независимо от выбранного значения коэффициента мощности на клеммах 29 - 30.

Функция отключения. Если генератор разгружается (контакт между клеммами 7 и 12), то при снижении реактивной мощности ниже +5% вырабатывается сигнал на отключение. В режиме регулировки коэффициента мощности сигнал на отключение выдается, когда коэффициент мощности приближается к 1.0.

Настройки.

VAr-LOAD DEV. Может использоваться для точной регулировки баланса реактивной мощности. Рукоятку также следует использовать для достижения баланса при наличии генераторов разной мощности и разных типах преобразователей тока (ПТ). При генераторах одинаковой мощности и одинаковых типах ПТ на всех распределителях нагрузки следует использовать уставку 0.

VOLT. DEV. Может использоваться для регулировки напряжения генератора. Возможна регулировка примерно ±12% от номинального напряжения.

STABILITY используется для задания времени регулировки. Большое значение уставки STABILITY даст медленную, но точную регулировку. Меньшие значения уставки дадут быструю регулировку. Однако слишком низкое значение уставки может вызвать нестабильность.

С помощью рукоятки STABILITY можно настроить область пропорциональности (диапазон импульсов) между 25 и 125%, а мертвую зону (отсутствие импульсов при наличии баланса) можно настроить между 1 и 10%.