Система управления – один из основных элементов выпрямительного агрегата. Зачастую именно некорректная работа системы управления приводит к сбоям в работе агрегата и даже серьезным авариям, даже при беспроблемно функционирующей силовой части. 25-ти летний опыт наших специалистов в этой области позволил создать одну из лучших в мире систем управления выпрямительными агрегатами.
В общем случае, система управления имеет три уровня:
1.Управление собственно агрегатом. Местный шкаф управления МШУ (или устройство управления УУ).
2.Управление преобразовательной подстанцией – группой агрегатов, работающих на одну или различные нагрузки. Шкаф центрального управления ШЦУ.
3. Пульт дистанционного управления ПДУ. Может представлять собой как простейший шкаф с индикатором тока, ключами управления и индикаторными лампами, так и сложный пульт со SCADA-системой с аппаратным и программным резервированием, панелями резервного ручного управления, шкафами технологической и релейной автоматики и телемеханики.
Система управления «ЭТС Инжиниринг» отличается повышенной надежностью вследствие того, что каждый «нижний» уровень может функционировать при полном выходе из строя «верхних» по отношению к нему уровней или каналов связи с ними.
Все элементы системы управления размещаются в шкафах со степенью защиты IP54, которые при необходимости оснащаются промышленными кондиционерами. Для SCADA-систем используются компьютеры в промышленном исполнении.
Местный шкаф управления ШУ содержит следующие функциональные узлы.
Узел ввода и распределения питания. Служит для питания всех внутренних нагрузок агрегата: системы управления, насосов системы охлаждения, системы управления трансформатором, измерителей тока и проч. Содержит два ввода 0,4кВ с системой АВР, все нагрузки питаются после узла АВР.
Система питания внутренних потребителей. Позволяет осуществлять безобрывное питание системы управления при срабатывании АВР или полного пропадания напряжения 0,4кВ.
Программируемый контроллер. Выполняет основные алгоритмы управления и защиты, кроме системы импульсно-фазового управления СИФУ и быстродействующих токовых защит. Базовым семейством является SIEMENS SIMATIC S7-1200/1500. Эти контроллеры имеют развитые коммуникационные возможности с использованием большинства современных протоколов обмена данными, что позволяет легко интегрировать их в системы АСУ-ТП предприятия, хорошо изучены эксплуатирующим персоналом, имеется широкая техническая поддержка производителя, доступны модули для самостоятельного восполнения комплекта ЗиП.
Узел быстродействующих токовых защит. Строится на реле максимального тока или терминалах релейной защиты.
Интерфейс «человек-машина». Основным ее элементом является цветная графическая панель. Для удобства оперативного персонала основные команды (включение/отключение вводного выключателя ВВ, аварийное отключение) и сигнализация (индикация положения ВВ, работа аварийной и предупредительной сигнализации) дублируются ключами и сигнальными лампами на двери шкафа.
Интуитивно понятный интерфейс оператора организован в виде оконного меню. В отдельных окнах выводится вся необходимая оперативная и диагностическая информация по работе агрегата. Окна содержат анимированные мнемосхемы и поля для отображения мгновенных измеренных значений, графиков, визуальной сигнализации и текстовых сообщений. Специальные элементы позволяют производить оперативное управление выпрямительным агрегатом в режиме местного управления и настройку параметров системы управления. При необходимости, возможно добавление специальных окон, например, для настройки технологической токограммы. Ниже приводится краткое описание основных окон:
- В главном окне для оперативной работы с агрегатом отображается мнемосхема выпрямительного агрегата с указанием текущего положения коммутационных аппаратов, состояния трансформатора и системы охлаждения, индикацией измеренного значения тока сетевой обмотки, выпрямленного тока и напряжения агрегата и индикацией срабатывания предупредительной и аварийной сигнализации.
- В окне контроля системы охлаждения отображается детальная мнемосхема системы охлаждения с указанием работающего оборудования и всех контролируемых параметров, включая измеренные значения температуры охлаждающей жидкости в контрольных точках, электропроводности охлаждающей жидкости, температуры воздуха и т.п.
- В окне журнала событий и тревог отображается массив сообщений об изменении состояний оборудования агрегата (таких как: включение/отключение ВВ, включение/отключение насосов системы охлаждения, переключение режима управления и т.п.), массив предупредительных и аварийных сообщений в хронологическом порядке. Предусмотрена возможность раздельного просмотра сообщений (например, только аварийные и/или предупредительные), а также отображения только активных предупредительных и/или аварийных сообщений.
- В окне настроек доступны для контроля и изменения такие параметры, как: уставки защит агрегата, уставки автоматического управления, коэффициенты системы управления, масштабирование и имитация всех дискретных и аналоговых входов/выходов и т.п. Для удобства параметры разделены по функциональным признакам и по принадлежности к оборудованию. Настройки имеют многоуровневый доступ с защитой паролем.
Система импульсно-фазового управления
В 21 веке система управления система управления может быть только цифровой. Любая аналоговая система требует периодической подстройки – со временем параметры элементов «уплывают», что приводит к асимметрии управляющих импульсов, что, в свою очередь, резко увеличивает содержание неканонических гармоник. Точность регулирования свыше 1% на аналоговых элементах недостижима, в цифровой системе фазирование системы управления с силовым напряжением осуществляется простым заданием параметра в окне настроек, коэффициенты регулятора меняются в том же окне настроек без снижения нагрузки и отключения ВВ, текущая величина угла управления доступна в цифровой форме.
Оригинальная цифровая система собственной разработки вобрала многолетний опыт создания подобных систем и показала высокое качество управления и надежность. К настоящему времени ей оснащены несколько десятков выпрямительных агрегатов.
Система импульсно-фазового управления «ЭТС Инжиниринг» имеет следующие отличительные особенности:
- полностью цифровая система;
- отсутствие асимметрии управляющих импульсов;
- цифровой адаптивный регулятор с возможностью динамического изменения коэффициентов;
- высокое качество регулирования (до 0,5%);
- наличие двух входов синхронизации с безобрывным переключением, что позволяет исключить броски тока при срабатывании АВР;
- программная коррекция по входам синхронизации, что позволяет настраивать синхронизацию при измерении группы трансформатора исключительно коррекцией одного программного коэффициента;
- передач импульсов управления к тиристорам по оптическим каналам;
- выходной сигнал модулей управления тиристорами повышенной мощности, гарантирующий надежное отпирание тиристора в любых условиях.
Шкаф центрального управления ШЦУ
Как правило, устанавливается при наличии нескольких агрегатов, работающих параллельно. В этом случае он выполняет функцию регулирования общего тока, осуществляет измерение суммарного тока и напряжения, служит для связи с технологической автоматикой и системами телемеханики. На базе ШЦУ, особенно если он устанавливается вблизи или на щите управления, выполняется пульт резервного дистанционного управления агрегатами.
Пульт дистанционного управления ПДУ
Служит для дистанционного управления агрегатом и мониторинга режимов его работы. В зависимости от конкретных требований, может представлять собой как простейший задатчик/индикатор тока с рядом контрольных ламп и переключателей, так и разветвленный пульт с рабочими станциями на базе промышленных компьютеров с аппаратным и программным резервированием, SCADA-системой, передачей данных в систему ERP предприятия, SMS-уведомлениями о режимах работы оборудования, дистанционным мониторингом и т.п.
