unitrol f - ABB Group

UNITROL® F
Systèmes d’excitation pour machines synchrones
avec et sans excitatrice tournante
Copyright © 2000 Photodisc, Inc.
UNITROL® F Vue d’ensemble du système
UNITROL F est une ligne de production
de régulateurs automatiques de tension
et de systèmes d’excitation statique pour
une régulation exigeante de machines
synchrones de tous genres.
La commande et la surveillance du système
sont aussi possibles depuis un PC via le
logiciel de maintenance CMT. Ceci est très
utile à la mise en service.
Communication
Gamme de produits
UNITROL F systèmes utilisés
• comme régulateur de tension automatique
(AVR)
– avec une alimentation 50/60 Hz et
convertisseur à thyristors
– avec une alimentation CA de fréquence
plus élevée ou CC avec étage de puissance IGBT
• Systèmes d’excitation statique (SES) avec
une alimentation 50/60 Hz et convertisseur à thyristors.
Diagnostique
Un grand choix de composants de puissance et de fonctions logiques permettent
de remplir les exigences techniques les plus
élevées.
La localisation des fautes se fait avec la
console de commande ou par le logiciel
optionnel CMT.
Régulation digitale
Fig. 1:
Configuration principale
du système UNITROL F
SFE
Indépendamment de l’interface standard
pour la commande à distance, l’UNITROL F
est livrable avec une interface de communication série pour différents protocoles de
commande et de surveillance à distance.
Toutes les interfaces ont une séparation
galvanique via des relais ou des opto-coupleurs.
La technologie à microprocesseur permet un
diagnostique très étendu des fautes.
Configuration de base (Fig. 1)
Le régulateur de tension et l’excitation statiUNITROL F est un système à microprocesque sont livrables comme:
seur entièrement digital. La régulation de
• Système monocanal (SFE) qui consiste en
tension efficace a des temps de réactions
un module d’excitation avec convertisseur
courts (env. 20 ms) et une grande précision
de puissance et carte de calcul pour les
(env. ± 0,5 %). Les logiciels bien structurés
deux modes de service AUTO(matique) et
offrent de nombreuses fonctions standardiMANUEL
sées (par ex. limiteurs) et fonctions addition• Système à double canal automatique
nelles comme par ex. le stabilisateur d’os(AFT) avec deux modules d’excitation
cillations.
identiques, ayant chacun un convertisseur
de puissance et une carte de calcul. Les
Commande locale
modes de service AUTO et MANUEL sont
possibles dans les deux canaux.
L’UNITROL F est équipé d’une console de
commande locale qui permet de modifier
Une commande de poursuite assure une
les paramètres du système ou d’adapter en
commutation sans à-coups d’un mode de
ligne le programme d’application.
service sur l’autre et entre les canaux.
régulateur de tension AUTOMATIQUE et
régulation MANUELLE (régulateur d’excitation)
AUTO
MAN
AUTO I
AFT
système à double canal
- canal I
régulateur AUTOMATIQUE et MANUEL
- canal II régulateur AUTOMATIQUE et MANUEL
MAN I
AUTO II
MAN II
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UNITROL® F Configuration du système
Régulateur de
tension
AVR
1)
Alimentation CA
1- ou 3-phasée
16,6 … 500 Hz
ou alimentation CC
2)
UNITROL F pour
système d’excitation
avec excitatrice
tournante;
convertisseur de
puissance avec
1) transistor IGBT pour
tension alternative
16,6 ... 600 Hz et
tension continue
ou
Alimentation pour l’électronique
110/220 V CA
24-48/110-250 VCC
2) thyristors pour
tension alternative
50/ 60 Hz
Option: double canal
ou
thyristors pour
tension alternative
jusqu’à 500 Hz
Console de
commande
ACT
PAR
FUNC
RESET
RS485
REF
REM
I
Module
d’excitation
COM
SEL
ENTER
LOC
Module
d’excitation
0
iSBX
RS485
Canal I
Canal II
iSBX
UNITROL R F
Entrées/sorties de base
24 V
Entrées/sorties optionales
24 V
2 entrées
et 2 sorties 16 entrées
analogues digitales
16 sorties
digitales
Régulateur
de tension
....
....
Connexion au
choix vers le
canal I ou canal II
2 entrées
et 2 sorties 16 entrées
analogues digitales
16 sorties
digitales
Régulateur
de tension
SES
Option:
double canal
UNITROL F pour
excitation statique avec
convertisseur de
puissance à thyristors
(50/ 60 Hz tension
alternative)
Fig. 2:
Interface du système
UNITROL F,
configurations mono et
double canal
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UNITROL® F Etendue du logiciel fonctionnel
Un logiciel bien structuré et stable avec
beaucoup de blocs fonctionnels permet
une utilisation optimale du système adapté
aux besoins de l’utilisateur.
Etendue fonctionnelle du
programme standard
Il comporte les fonctions d’excitation
spécifiques suivantes:
Fonctions de base de la régulation
• Régulateur de tension avec asservissement
PID (mode de service AUTO)
• Régulateur du courant de champ avec asservissement PI (mode de service MANUEL)
• Compensation courant réactif et/ou actif
• Régulateurs de limitation pour
– Courant de champ maximum et minimum
– Courant statorique surexcité et sous-excité
– Limitation du courant d’excitation minimum
– Gradient Volt/Hertz
• Commande de poursuite
– AUTO ↔ AUTO
(seulement pour système double canal)
– AUTO ↔ MANUEL
• Régulation de cos ϕ ou de puissance réactive
• Montée en douceur, lors de l’amorçage, de
la tension en mode de service AUTO
• Limitation dans le mode MANUEL.
Fonctions de régulation additionnelles
• Stabilisation des oscillations polaires
(selon IEEE - PSS2A).
Fonction de surveillance de base
• Durée de l’amorçage
• Protection surcourant (immédiate / retardée
en fonction du surcourant)
• Interruption de l’excitation
• Surveillance de la température du
convertisseur
• Surveillance de la conduction des thyristors
• Surveillance des transformateurs de potentiels
• Surveillance de la tension minimale de
l’alimentation principale
• Surveillance de la tension minimale de
l’alimentation additionnelle.
Fonctions de surveillance additionnelles
• Surveillance des diodes tournantes
• Surveillance de la température rotorique
(seulement excitations statiques)
• Protection Volt/Hertz.
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Les fonctions de surveillance et de protection sont réparties en trois paliers:
• Seulement affichage d’alarmes
• Commutation sur le deuxième canal
(pour autant qu’il soit présent), afin
d’éviter un déclenchement
• Déclenchement immédiat pour cause de
fonctionnement de la protection.
Fonctions de commande
Les déroulements et verrouillages séquentiels spécifiques à l’excitation sont à disposition dans des blocs de fonction invariables.
Blocs de fonctions pour
applications
En supplément des blocs standard du logiciel principal, l’utilisateur a à disposition
des blocs de différentes sortes pouvant être
employés selon les besoins. Ce sont des
procédures d’application testées comme
une augmentation des entrées /sorties, des
fonctions de surveillances spécifiques etc.
Enregistrement des données
Le logiciel de l’UNITROL F contient un
enregistreur qui peut mémoriser chronologiquement jusqu’à 100 événements et
alarmes. L’enregistrement peut être lu et
analysé depuis la console de commande ou
depuis le logiciel CMT.
Il est possible de mémoriser jusqu’à six
signaux de mesure, reproduisables graphiquement à tire d’analyse à l’aide du logiciel
CMT.
Surveillance du calculateur
Auto test
A l’enclenchement de la tension d’alimentation le processeur démarre un test automatique. Test des mémoires RAM et ROM
pendant la phase d’initialisation. L’unité
centrale surveille également les différentes
tensions d’alimentation.
Surveillance du déroulement du
programme
La carte de calcul contient une fonction
interne “Watch dog”, qui surveille le déroulement du programme.
UNITROL® F Fonctions d’agrandissement
La fonctionnalité d’un système
UNITROL F peut facilement être
agrandie. Certaines fonctions
nécessitent du matériel et des
logiciels supplémentaires.
P
Uc
UG
Ie
P
Stabilisation des oscillations
polaires (PSS)
La stabilisation des oscillations polaires sert
à amortir les oscillations de charge de
l’alternateur ainsi qu’à améliorer sa stabilité
et celle de tout le système de transmission
par l’action adéquate de l’excitation. Le
stabilisateur influence l’entrée du régulateur
de tension – il est spécialement efficace
avec les systèmes statiques – mais a aussi
un effet sur les systèmes avec excitatrices
tournantes (Fig. 3).
Uc
UG
Ie
Fig. 3:
Réponse à un saut de
consigne sans (en haut)
et avec stabilisateur (en
bas) pour un système
d’excitation avec
excitatrice tournante d’un
alternateur de 1140 MVA
(P = 860 MW, saut de
consigne de 5 %)
Entrées / Sorties additionnelles
La stabilisation des oscillations polaires de
l’UNITROL F est basée sur IEEE PSS2A
(elle prend en compte la puissance d’accélération).
S’il s’avère nécessaire d’avoir des entrées /
sorties supplémentaires, il est possible
d’augmenter le système avec 16 entrées et
16 sorties. Cette interface est constituée
d’une carte implantée dans l’armoire et qui
sera reliée à l’unité centrale du module
d’excitation.
La fonction de stabilisation de l’UNITROL F
nécessite un logiciel et une carte additionnelle, cette dernière sera implantée sur
l’unité de traitement des signaux.
Une autre variante d’agrandissement permet
d’agrandir le système de régulation de tension avec deux entrées et deux sorties analogiques.
Surveillance des diodes
tournantes
Ce circuit détecte un court-circuit ou une
interruption dans une branche du redresseur tournant d’un système sans balais et
fonctionne dans un large domaine de
vitesses.
Un filtre du 8ème degré synchronisé sur la
vitesse de rotation détecte les harmoniques de la fondamentale de l’excitatrice à
partir d’un signal provenant du courant
d’excitation. Le circuit est capable de faire
la différence entre un court-circuit et une
interruption dans une branche.
Une carte particulière sera embrochée sur
l’unité de traitement des signaux.
Fig. 4:
Cartes pour fonctions
additionnelles
273 246
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Programmation de l’UNITROL® F
Malgré que le système UNITROL F quitte
l’usine avec les fonctions désirées par
le client, il est possible de l’adapter
ultérieurement.
Le logiciel de l’UNITROL F est divisé en
deux parties soit: le programme standard
et celui d’application.
Programme standard
Le programme standard est installé dans
chaque module. Si une fonction de programme n’est pas désirée, elle sera bloquée par la mise en place d’un paramètre.
Chaque système est prévu d’usine avec
l’installation des paramètres individuels.
L’enclenchement / déclenchement de telles
fonctions ou la modification de paramètres
– en ligne ou hors ligne peut être effectuée depuis la console de commande ou
depuis le logiciel CMT.
Programme d’application
Certaines applications nécessitent un
agrandissement du programme standard.
A cet effet, il est possible de modifier les
liaisons des blocs de fonction standard et
d’en introduire différentes autres.
Fig. 5:
Représentation GAD,
segment d’un diagramme de programme
d’application
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Logiciel de développement GAD
Le logiciel graphique de développement
(GAD) est un programme d’application
pour PC, qui comporte les caractéristiques
suivantes:
• Programmation du programme standard
et d’application
• Editeur graphique pour produire et modifier la documentation du programme
(Fig. 5)
• Représentation définie par l’utilisateur
des documents
• Production de nouveaux symboles de
documentation.
Les programmes d’application produits avec
GAD seront chargés dans le module d’excitation avec le CMT.
Programmation avec la console
de commande
Les modifications en ligne du logiciel standard ou d’application peuvent être effectuées depuis la console de commande:
• Démarrage du programme
• Relier des entrées – sorties de blocs de
fonctions
• Modification de liaisons de blocs de
fonctions
• Rajouter ou enlever des blocs de fonction
• Modifier le déroulement de l’exécution
de blocs de fonction
• Affichage de paramètres de blocs de
fonction du logiciel d’application.
UNITROL® F Mise en service et maintenance
Le logiciel de mise en service et de
maintenance CMT basé sur Microsoft®
Windows™, est aussi utilisable pour
l’exploitation et la surveillance du
système d’excitation.
Logiciel de mise en service et
de maintenance (CMT)
Ce logiciel permet par exemple d’exécuter
en ligne des modifications du programme
d’application, d’observer le fonctionnement
du système et de modifier les paramètres.
Autres fenêtres
• Montre les enregistrements d’alarmes
Cette fenêtre montre chronologiquement
les dernières 100 alarmes et fautes.
• Fonctions du système
Dans cette fenêtre, l’utilisateur trouve les
mêmes indications et touches que sur la
console de commande.
• Indication de l’enregistrement des
données
Cette fenêtre montre chronologiquement
la suite des inscriptions actuelles de
l’enregistrement des données (six canaux
avec chacun 1000 points).
Le logiciel montre une représentation sur
écran d’où il est possible simultanément de
commander le système et de vérifier son
état. Il contient les fonctions décrites ciaprès:
Représentation du déroulement des
signaux
L’utilisateur peut observer depuis cette
fenêtre le déroulement en temps réel d’au
maximum six signaux choisis, il peut aussi
mémoriser l’image afin de pouvoir l’observer plus tard (Fig. 6). Tous les signaux
disponibles dans le système peuvent être
sélectionnés pour cette représentation. La
sélection de chaque signal y compris les
paramètres nécessaires de l’échelle et offset
se fait par un menu facile à manier.
Fig. 6:
Représentation du
comportement de
signaux avec CMT
Représentation du programme
d’application
Cette fenêtre montre le diagramme des
blocs de fonction programmés avec le
logiciel GAD (Fig. 7). L’utilisateur peut
aussi regarder les valeurs réelles des points
choisis.
Fenêtre des paramètres et signaux
Cette fenêtre permet à l’utilisateur de modifier des paramètres ou signaux qui se trouvent sous la forme d’une tableau. Chaque
paramètre ou chaque signal peut être attribué à un paramètre ou groupe de signaux.
Ensuite il est possible de choisir dans un de
ces groupes les valeurs des paramètres et
signaux afin de les travailler.
Fig. 7:
Représentation du programme d’application et
d’affichage avec CMT
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UNITROL® F Système de communication
Pour transférer des données entre deux
canaux et la console de commande,
l’UNITROL F utilise une liaison série.
Pour avoir une liaison rapide et sûre
avec le logiciel CMT, le module d’excitation est relié au PC par une connexion
optique (Option).
ACT
PAR
FUNC
LOC
RESET
REF
COM
SEL
Console de
commande
ENTER
Canal 1
Canal 2
REM
0
I
R
UNITROL F
SDCS COM
Liaison optique pour la mise en service et
la maintenance
Le système UNITROL F peut être relié par
une liaison optique (option) avec un PC, sur
lequel aura été installé le logiciel CMT. Ceci
permet une communication sûre et rapide
avec le système tout en gardant la fonctionnalité complète du CMT. La commande de
l’excitation depuis le PC est possible. Le
taux de transmission est de 1,5 MBaud. Pour
pouvoir utiliser cette caractéristique, un
Laptop sera équipé d’une carte PC et l’ordinateur normal d’une carte SNAT 608CMT
ISA, la liaison se fait par un convertisseur
électro / optique. La carte additionnelle
SDCS-COM, qui se trouve dans le module
d’excitation sera commandée séparément.
Liaison optique avec le contrôlecommande supérieur
Laptop ou
Desktop PC
PC-CARD
SNAT 608 CMT
Coupleur
de bus
Bus RS 485
Master
ABB Suisse SA
Systèmes d’excitation statique, régulateurs de tension
et appareils de synchronisation
CH-5300 Turgi / Suisse
Téléphone: +41 (0) 58 589 24 86
Télécopieur: +41 (0) 58 589 23 33
Email:
[email protected]
Internet:
www.abb.com / unitrol
Une communication avec un système de
contrôle-commande supérieur (appelé
Master par la suite) est également possible.
Les protocoles suivants sont à disposition:
MODBUS, MODBUS+ ou Profibus. Pour
chaque canal du système d’excitation, un
adaptateur de bus permet la liaison avec le
Master via le câble RS485. La liaison assiste
six mots (à 16 Bit) dans chaque direction.
Deux mots dans chaque direction sont nécessaires pour la commande du Master. Les
mots restant sont utilisables pour n’importe
quel signal d’entrée / sortie.
Pour plus
d’information sur les produits
UNITROL voir notre site Internet
www.abb.com / unitrol
Dans l’intérêt du développement technique, nous nous réservons le droit à toutes modifications.
3B HT 490 103 R0507
DDCS
liaison
optique
Coupleur
de bus
Le bus de console est une liaison série (protocole MODBUS), basé pour le niveau des
signaux sur RS485, taux de transmission
9600 Baud. Le bus est utilisé pour le raccordement de la console de commande ainsi
que pour l’échange de données avec le
deuxième module d’excitation des systèmes
double canal (Fig. 8).
Imprimé en Suisse (0203-PDF)
Fig. 8:
Liaison du système de
communication
Un coupleur de bus (interface série)
permet de communiquer par différents
protocoles depuis un système de contrôle-commande supérieur avec la commande et la surveillance de l’UNITROL F.
(Option).
Bus de console