unitrol f - ABB Group

UNITROL® F
Systèmes d’excitation pour machines synchrones
avec et sans excitatrice tournante
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AUTO I
MAN I
AUTO II
MAN II
AUTO
MAN
UNITROL® F Vue d’ensemble du système
SFE régulateur de tension AUTOMATIQUE et
régulation MANUELLE (régulateur d’excitation)
AFT système à double canal
- canal I régulateur AUTOMATIQUE et MANUEL
- canal II régulateur AUTOMATIQUE et MANUEL
Fig. 1:
Configuration principale
du système UNITROL F
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.
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 puis-
sance IGBT
• Systèmes d’excitation statique (SES) avec
une alimentation 50/60 Hz et convertis-
seur à thyristors.
Un grand choix de composants de puis-
sance et de fonctions logiques permettent
de remplir les exigences techniques les plus
élevées.
Régulation digitale
UNITROL F est un système à microproces-
seur entièrement digital. La régulation de
tension efficace a des temps de réactions
courts (env. 20 ms) et une grande précision
(env. ± 0,5 %). Les logiciels bien structurés
offrent de nombreuses fonctions standardi-
sées (par ex. limiteurs) et fonctions addition-
nelles comme par ex. le stabilisateur d’os-
cillations.
Commande locale
L’UNITROL F est équipé d’une console de
commande locale qui permet de modifier
les paramètres du système ou d’adapter en
ligne le programme d’application.
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
Indépendamment de l’interface standard
pour la commande à distance, l’UNITROL F
est livrable avec une interface de communi-
cation série pour différents protocoles de
commande et de surveillance à distance.
Toutes les interfaces ont une séparation
galvanique via des relais ou des opto-cou-
pleurs.
Diagnostique
La technologie à microprocesseur permet un
diagnostique très étendu des fautes.
La localisation des fautes se fait avec la
console de commande ou par le logiciel
optionnel CMT.
Configuration de base (Fig. 1)
Le régulateur de tension et l’excitation stati-
que sont livrables comme:
• Système monocanal (SFE) qui consiste en
un module d’excitation avec convertisseur
de puissance et carte de calcul pour les
deux modes de service AUTO(matique) et
MANUEL
• Système à double canal automatique
(AFT) avec deux modules d’excitation
identiques, ayant chacun un convertisseur
de puissance et une carte de calcul. Les
modes de service AUTO et MANUEL sont
possibles dans les deux canaux.
Une commande de poursuite assure une
commutation sans à-coups d’un mode de
service sur l’autre et entre les canaux.
Page 2

RS485
iSBX
RS485
iSBX
24 V
....
1) 2)
24 V
....
ENTER
ACT PAR
COM
SEL
FUNC
REM
RESET
REF
LOC
0
I
UNITROL F
R
AVR
SES
UNITROL® F Configuration du système
Fig. 2:
Interface du système
UNITROL F,
configurations mono et
double canal
UNITROL F pour
excitation statique avec
convertisseur de
puissance à thyristors
(50/ 60 Hz tension
alternative)
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
2) thyristors pour
tension alternative
50/ 60 Hz
ou
thyristors pour
tension alternative
jusqu’à 500 Hz
Régulateur de
tension
Console de
commande
Canal IICanal I
Régulateur
de tension
16 entrées
digitales 16 sorties digitales 16 entrées digitales 16 sorties digitales
Connexion au
choix vers le
canal I ou canal II
Module
d’excitation Module d’excitation
110/220 V
CA
24-48/110-250 V
CC
Alimentation CA
1- ou 3-phasée
16,6 … 500 Hz
ou alimentation CC
Alimentation pour l’électronique Option: double canal
2 entrées
et 2 sorties
analogues
2 entrées
et 2 sorties
analogues
Entrées/sorties de base Entrées/sorties optionales
Option:
double canal
Régulateur
de tension
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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 asser-
vissement 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.
Les fonctions de surveillance et de protec-
tion 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 séquen-
tiels spécifiques à l’excitation sont à dispo-
sition dans des blocs de fonction invaria-
bles.
Blocs de fonctions pour
applications
En supplément des blocs standard du logi-
ciel 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 chrono-
logiquement 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 graphi-
quement à tire d’analyse à l’aide du logiciel
CMT.
Surveillance du calculateur
Auto test
A l’enclenchement de la tension d’alimenta-
tion le processeur démarre un test automa-
tique. 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 dérou-
lement du programme.
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P
U
c
U
G
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U
c
U
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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.
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).
La stabilisation des oscillations polaires de
l’UNITROL F est basée sur IEEE PSS2A
(elle prend en compte la puissance d’accé-
lération).
La fonction de stabilisation de l’UNITROL F
nécessite un logiciel et une carte addition-
nelle, cette dernière sera implantée sur
l’unité de traitement des signaux.
Entrées / Sorties additionnelles
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.
Une autre variante d’agrandissement permet
d’agrandir le système de régulation de ten-
sion avec deux entrées et deux sorties ana-
logiques.
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 %)
Fig. 4:
Cartes pour fonctions
additionnelles
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Surveillance des diodes
tournantes
Ce circuit détecte un court-circuit ou une
interruption dans une branche du redres-
seur tournant d’un système sans balais et
fonctionne dans un large domaine de
vitesses.
Un filtre du 8
ème
degré synchronisé sur la
vitesse de rotation détecte les harmoni-
ques 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.