И распределение активной нагрузки

После включения дизель-генератора на шины начинается процесс регулирования частоты и распределения нагрузки. Для решения этой задачи в системе Delomatic в модуле SСМ-1 имеются два программируемых контроллера, один из которых осуществляет

Рис. 145. Блок-схема алгоритма синхронизации

и включения генераторного автомата

управление генератором по частоте f, другой – по активной нагрузке Р. Структурно-функциональная схема управления частотой и активной нагрузкой генераторных агрегатов в системе Delomatic с представлена на рис. 146.

Рис. 146. Управление частотой и активной нагрузкой

Каждый контроллер состоит из программируемого широтно-импульсного модулятора (ШИМ), управляемого П-регулятором.

В зависимости от типа используемого регулятора частоты вращения дизель-генератора предусмотрено два выхода модуля SСМ-1: аналоговый (ЕSG) и релейный (МSG).

Аналоговый сигнал (ЕSG) используется для управления электронным регулятором дизеля (Electronic speed governor), а релейный (МSG) – для управления механическим регулятором дизеля (Mechanical speed governor).

Оператор с ПУ имеет возможность задавать параметры ШИМ, от которых зависит его выходной сигнал:

– коэффициент усиления П-регулятора (GАIN) определяет скорость реакции системы;

– длительность импульсов ШИМ (PLUS TIME);

– зону нечувствительности регулятора(DEAD BAND).

Структурно-функциональная схема программируемого контроллера управления частотой и активной нагрузкой представлена на рис. 147.

Рис. 147. Программируемый контроллер управления частотой

и активной нагрузкой

Характеристика выходного сигнала широтно-импульсного модулятора (МSG) представлена на рис. 148.

Рис. 148. Выходной релейный сигнал

управления механическим регулятором MSG

Как видно из рис. 148, оператором задается зона нечувствительности NZ, период следования импульсов tn и зона пропорционального регулирования рабочего параметра Хp (PROPORTIONAL BAND). Для управления электронным регулятором дизеля (ЕSG) сигнал, снимаемый с выходом ШИМ в специальном преобразователе I, преобразуется в аналоговый токовый сигнал 0–20 mА. Характеристика аналогового выходного сигнала, подаваемого на электронный регулятор, представлена на рис. 149.

Рис. 149. Характеристика аналогового выхода

для управления электронным регулятором

Для нормального распределения мощности и регулирования частоты требуется установить для каждого регулятора дизеля значения статизма. Управление частотой и нагрузкой на генераторе выполняются DGU путем изменения величины подачи топлива и тем самым смещения внешней характеристики дизеля параллельно самой себе (рис. 150).

Рекомендуется задавать для регуляторов статизм, равный 4% (± 2%) номинальной частоты (f, NOM). Слишком большой статизм приведет к увеличению скорости реакции системы, что может привести к ее неустойчивости.

Слишком маленький статизм приведет к недопустимому снижению скорости реакции системы.

Для управления частотой генератора, работающего в режиме ожидания и при синхронизации (генераторный автомат разомкнут), используются следующие параметры:

– уставка «DG f-GAIN IDLE» – коэффициент усиления пропорционального регулятора на холостом ходу;

– уставка «DG f/P-PLUS TIME» – задание длительности импульсов широтно-импульсного регулятора;

– уставка «DG f-DEAD BAND» – задание зоны нечувствительности при регулировании частоты.

Рис. 150. Характеристика дизеля при изменении подачи топлива

В течение синхронизации значение зоны нечувствительности принимается равным 0.

Увеличение значения «DG f-GAIN IDLE» приводит к увеличению скорости реакции системы.

В режиме регулирования по частоте/активной мощности используются следующие параметры, определяемые оператором:

– уставка «DG f-GAIN» – коэффициент усиления реакции регулятора на изменение f при работе под нагрузкой;

– уставка «DG P-GAIN» – коэффициент усиления реакции регулятора на изменение Р при работе под нагрузкой;

– уставка «DG f/P-PLUS TIME» – задание длительности импульсов широтно-импульсного регулятора;

– уставка «DG f-DEAD BAND» – задание зоны нечувствительности при регулировании частоты;

– уставка «DG P-DEAD BAND» – задание зоны нечувствительности в режиме распределение мощности.

Увеличение значения «DG f-GAIN» приводит к увеличению скорости реакции системы при управлении по частоте. Увеличение значения «DG P-GAIN» приводит к увеличению скорости реакции системы при управлении по частоте и активной нагрузке.

Системой Delomatiс могут исполняться два вида автоматического распределения нагрузки на генераторах – симметричное и асимметричное.

Функция симметричного распределения нагрузки включена в состав ПО каждого DGU. Ее выполнение возможно при соблюдении следующих условий.

По умолчанию в системе Delomatic всегда реализуется симметричное распределение нагрузки. В этом режиме нагрузка распределяется равномерно на каждый генератор в соответствии с его номинальной мощностью. Во время работы каждый DGU выполняет подсчет отдаваемой мощности на шины ГЭРЩ. Общая вырабатываемая мощность делится на суммарную номинальную мощность работающих генераторов, находящихся под управлением РМS. Полученная величина, помноженная на номинальную мощность конкретного генератора, и определяет заданную для него нагрузку, (рис. 151).

Если номинальные мощности генераторов, работающих на шины, равны, то нагрузка на них также будет одинаковой. Если – нет, то нагрузка будет распределена пропорционально их номинальным мощностям. В режим асимметричного распределения нагрузки электростанция переводится только командой. При выборе данного режима, DGU

Рис. 151. Симметричное распределение нагрузки

с высшим приоритетом очереди на запуск нагружен на фиксированное, определяемое оператором значение мощности. Эта нагрузка называется базовой (мощностью).

Остальная нагрузка распределяется симметрично по оставшимся генераторам (см. рис. 152).

Рис. 152. Асимметричное распределение нагрузки

Оператор имеет возможность изменять значение базовой нагрузки (мощности) посредством уставки «DG P-BASE LOAD». На ПУ DGU, осуществляющего управление генератором с базовой нагрузкой, горит зеленый светодиод «ВАSЕ LOAD».

Автоматическая отмена режима асимметричного распределения нагрузки производится DGU-Мастером в следующих случаях:

– генератор, работающий с базовой нагрузкой, вырабатывает более 90% мощности, потребляемой на ГЭРЩ;

– нагрузка одного из генераторов, работающих в симметричном режиме, опускается ниже 2% его номинальной мощности;

– нагрузка одного из генераторов, работающих в симметричном режиме, превышает 98% его номинальной мощности;

– в случае обесточивают шин ГЭРЩ;

– когда на ГЭРЩ работает только один генератор, управляемый автоматически (РМS-управление);

– режим работы электростанции изменен с автоматического на любой другой.

В случае автоматической отмены режима асимметричного распределения нагрузки на ПУ DGU-Мастера появляется сигнал неисправности «ASYM.LD.SH.CANC.», а светодиод «ВАSЕ LOAD» горит желтым светом.

Точность распределения активной нагрузки между параллельно работающими генераторными агрегатами задается оператором с помощью следующих параметров:

– уставка «P LOAD SHARE FAIL» – допустимое отключение мощности генератора от заданного при распределении нагрузки;

– таймер «РLOAD SHARE FAIL» – время задержки сигнала неисправности при распределении нагрузки.

При контроле точности распределения активной нагрузки не делается различий между асимметричным и симметричным режимами распределения нагрузки.

Если по истечении времени, заданного таймером «Р LOAD SHARE FAIL», отклонение действительной мощности превышает допустимые пределы, на дисплее ПУ соответствующего DGU появляется следующее сообщение: «РLOAD SHARE FAIL».

В случае, если для DGU задан локальный режим управления (управление с ГЭРЩ), оператор имеет возможность осуществлять управление частотой генератора вручную с помощью специального устройства, установленного на генераторной панели ГЭРЩ.

Процесс автоматической остановки дизель-генератора, как видно из рис. 2.59, выполняется в два этапа:

– разгрузка ДГ и отключение генераторного выключателя;

– охлаждение дизеля на холостом ходу (х.х.) и непосредственно остановка ДГ.

Функция автоматического выключения генераторного автомата активизируется, если получена РМS-команда от DGU-Мастера на остановку генераторного агрегата и генератор находится в готовности к автоматической остановке (остановке по РМS-команде). А также в полуавтоматическом режиме управления электростанцией, при нажатии соответствующей кнопки («GВ ОFF» на ПУ).

При активизации данной функции происходит разгрузка генераторного агрегата с последующим размыканием его автомата.

В полуавтоматическом режиме функция «GВ ОFF», задаваемая с ПУ, будет исполнена только в том случае, если отключаемый генератор не является единственным, работающим на ГЭРЩ, и если при его отключении не произойдет перегрузка оставшихся генераторов с учетом необходимого резерва мощности (резерв мощности на шинах должен быть больше, чем номинальная мощность отключаемого генератора). Команда на замыкание генераторного автомата, вызванная нажатием на кнопку «GВ ОN», немедленно прерывает процесс его размыкания.

Для подтверждения готовности генератора к автоматической остановке необходимо соблюдение следующих условий:

– DGU генератора находится в автоматическом режиме управления (РМS-управление):

– генераторный автомат замкнут;

– отсутствует сигнал неисправности «DGB OFF FAILURE» – генераторный автомат не отключился по команде DGU;

– отсутствует сигнал неисправности «DG DELOAD FAIL» – сигнал неисправности и разгрузки ДГ перед отключением его автоматического выключателя.

При активизации функции выключения генераторного автомата в начале производится автоматическая разгрузка генератора. После уменьшения нагрузки на генераторе ниже значения, заданного уставкой «DGB OFF P-MAX», происходит размыкание генераторного автомата. Оператор имеет возможность изменять значение данной уставки. Если по истечении заданного времени нагрузка на разгружаемом генераторе не снизилась до установленного предела, то на дисплее соответствующего ПУ появляется сообщение: «DG DELOAD FAIL». При появлении данного сигнала неисправности, электростанция автоматически переводится в режим симметричного распределения нагрузки, генератор, если это возможно, нагружается в соответствии с данным режимом работы.

Существует два варианта разгрузки генератора: быстрая и шаговая.

При быстрой разгрузке DGU снижает значение заданной мощности для контролируемого генератора до 0, в результате чего генератор разгружается, а скорость снижения мощности зависит только от характеристик регуляторов первичных двигателей. Если в течение заданного таймером «DGB DELOAD TIME» времени не произойдет отключения генераторного автомата, то появляется сигнал неисправности «DG DELOAD FAIL». Оператор может изменять значение таймера по своему усмотрению.

В режиме шаговой разгрузки производится постепенное, ежесекундное уменьшение значения заданной мощности генератора на величину, определяемую соответствующей уставкой, до 0. В результате нагрузка на генераторе уменьшается постепенно, следуя за автоматически задаваемым значением с определенной скоростью.

Время полной разгрузки рассчитывается автоматически в соответствии со значением отдаваемой мощности генератора на момент поступления команды разгрузки и заданным шагом снижения мощности. По истечении этого времени, если не произошло отключение генераторного автомата, появляется соответствующий сигнал неисправности. Шаг снижения мощности определяется программируемой уставкой: «DG RAMPDOWN RATE».

Контроль отключения генераторного автомата выполняется модулем 5СМ-1. Управление процессом отключения генераторного автомата представлено на рис. 153, где принять обозначения:

1 – сигнал отключения генераторного автомата снимается с соответствующего выхода DGU при поступлении сигнала подтверждения размыкания автомата;

2 – время, заданное таймером контроля размыкания автомата, истекло.

Рис. 153. Управление выключением генераторного выключателя

При размыкании генераторного автомата гаснет светодиод «GВ ОN» на соответствующей ПУ. Если через 1 секунду после поступления команды на размыкание автомата не появился сигнал подтверждения этого состояния, то формируется сигнал неисправности, и на дисплее ПУ появляется сообщение «DGB OFF FAILURE». В этом случае генератор автоматически переводится в режим (симметричного) распределения нагрузки и нагружается (по возможности) в соответствии с заданной для него на данный момент мощностью.

Блок-схема алгоритма отключения генераторного выключателя представлена на рис. 154. Значение операторов алгоритма следующее:

А1 – отключение GВ защитой;

А2 – формирование РМ8-команды на отключение GВ;

B1 – ОВ готов к выключению?;

Рис. 154. Блок-схема алгоритма отключения генераторного выключателя

АЗ – передача РМ8-команды на остановку следующему в очереди ДГ;

А4 – иницианирование программы разгрузки ДГ и запуск таймера контроля времени разгрузки ДГ;

B2 – ДГ разгружен?;

B3 – время работы таймера разгрузки ДГ истекло?;

А5 – включение аварийной сигнализации «Отказ разгрузки ДГ»;

А6 – команды на выключение GВ и запуск таймера контроля времени отключения GВ;

B4 – контакты GВ разомкнуты?;

B5 – таймер контроля времени отключения GВ закончил работу?;

А7 – включение аварийной сигнализации «Отказ выключения GВ»;

А8 – последовательность выключения GВ исполнена.

Функция автоматической остановки генераторного агрегата активизируется после состоявшегося отключения генераторного автомата (выключателя).

Каждый DGU имеет возможность выполнять автоматическую или полуавтоматическую остановку генераторного агрегата. Эти функции включают в себя следующие шаги:

– предварительное охлаждение ДГ перед остановкой в течение заданного оператором времени;

– непосредственная остановка ДГ.

В режиме полуавтоматического управления электростанцией, для инициации процесса автоматической остановки ДГ оператору достаточно нажать кнопку «SТОР» на ПУ соответствующего DGU. Если при выполнении полуавтоматической остановки оператор подал команду на включение генераторного автомата или на запуск генератора, то остановка ДГ немедленно прерывается и начинает выполняться вновь поступившая команда.