CHƯƠNG 3: YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÍCH THÍCH
3.8CÁC YÊU CẦU VỀ THIẾT KẾ
Cĩ 3 nhiệm vụ thiết kế chính đểđược quan tâm khi thay thế một hệ thống kích thích
hiệnđại. Mỗi nhiệm vụ trong 3 nhiệm vụ phảiđược chú ý đến khi lắp đặt thành cơng.
Đầu tiên là nhiệm vụ thiết kế vị trí. Nhiệm vụ này cĩ thểđược thực hiện bởi người bên ngồi hoặc bên trong và nĩ cần thiết để vận chuyển hệ thống kích thích mà người cung cấp
cần, đo lường và các cảnh báo của bạn trong thiết bị mới. Cơng việc này phảiđược nhìn thấy
tại vị trí lắp đặt thiết bị mới. Sẽđưa ra các yêu cầu về mơi trường tại vị trí lắp đặt các thiết bị
của hệ thống kích thích mới. Các bắt buộc về kích thước phải được xác định. Học quá trình tháo thiết bị cũ, giữ lại những thiết bị cịn dùng được và các phương pháp để di chuyển thiết bị
mới và đặt nĩ vào vị trí lắp đặt, đi dây và thí nghiệm phảiđược nghiên cứu. Nếu thay đổi thiết
bị phảiđược hồn thiện trong khoảng thời gian cho phép, sự phối hợp của thay đổi này sẽ cần
cĩ kế hoạch. Một đặc tính hồn chỉnhđược yêu cầuđểđưa cho người cung cấp thiết bị như sự
hướng dẫn cĩ thể.
Thứ hai là nhiệm vụ thiết kế hệ thống kích thích là phải cung cấp dữ liệuđầy đủđể nhà chế tạo thiết kế, xây dựng và chuyên chở thiết bị từ thơng tin kèm theo đặc tính kỹ thuật bộ
kích thích.
Nhiệm vụ thứ ba là nhiệm vụ thí nghiệm. Đểđưa thiết bị vào lắpđặt và hoạtđộng, loại
bỏ các lỗi trong khi đi dây và xét thấy thiết bị mới làm việc lần đầu tiên ta nên yêu cầu cao hơn đối với kỹ sư thí nghiệm của nhà máy chế tạo. Đầu tiên, cơng việc xác định các thơng số
cài đặt cho tất cả các chức năng để làm việc và bảo vệ cầnđưa vào làm việc với thiết bị. Thứ
hai, thuật tốn được sử dụng để đặt cùng với thiết kế cĩ thể đã khơng được chi tiết tồn bộ
trong tài liệu. Sự theo dõi trong quá trình thí nghiệm là cơ hộiđầu tiên đối với nhân viên nhà máy để xem cách thiết bị làm việc. Điều này sẽ thường cĩ một vài thay đổi cần thiết để đưa thiết bị kích thích vào làm việc theo sự mong đợi bởi nhân viên nhà máy. Vì thế, sự tham gia của nhân viên nhà máy là cần thiết để cĩ một khởi động thành cơng, hiệu chỉnh và cài đặt
chính xác và các lựa chọn thuật tốn làm việc chính xác. Sau khi mọi thứ đã làm việc, ta cĩ thời gian để học tập về kỹ thuật và vận hành trên thiết bị mới.
Với tất cả 3 nhiệm vụ thiết kế hồn chỉnh thành cơng, kết quả sẽ hoạtđộng nhà máy tại đặc tính tốt nhất.
3.9 ĐO LƯỜNG, ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢNH BÁO
Như một phần của nhiệm vụ thiết kế, đặc biệt vấnđề giao diện với nhân viên vận hành là quan trọng nhất. Điểm bắtđầu cho cơng việcđể tạo ra vấnđềđĩ là dựa vào các yêu cầu truy cập thiết bị hiện tại.
Lắp đặt đo lường, các khố điều khiển và cảnh báo để tạo sự thân thiện khi vận hành. Nhân viên vận hành muốn biết tất cả các vấnđề cĩ thể xuất hiện với thiết bị mà nĩ đã được
lắp đặt trong thiết bị mới. Chi tiết về chúng thì bạn sẽ nhậnđược loại giao diện mà bạn mong muốn đi kèm với thiết bị mới. Liệt kê tất cả các khố (trên bảng điều khiển hoặc màn hình CRT), đo lường, các nhãn cảnh báo mới, vì thế nhân viên vận hành cĩ thể đọc những gì mà họ muốn.
3.10 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KÍCH THÍCH
Hầu hết các nhà máy sẽ cố gắng tạo ra điều khiển tổ máy trơng rất thân thiện với nhân viên vận hành. Điều đĩ luơn cầnđể cân bằng giữa kỹ thuật mới và tập quán cũđể tìm thấy sự
hồ hợp tốt nhất. Thiết bị kích thích mớiđược thiết kế sử dụng kỹ thuật vi xử lý, nĩ cố gắng
tạo ra điều khiển tương thích với thao tác của nhân viên vận hành. Ví dụ, người vận hành thế
hệ trước điều khiển kích thích đã tăng-cắt-giảm kích thích bằng khố điều khiển, khoá cĩ lị xo trở vềđể cắt. Để điều chỉnh điểmđặt AVR, thao tác nhanh khố tay sang vị trí tăng và sau đĩ
nĩ trở về vị trí trung tâm được sử dụng để tăng một cái điểmđặt cao hơn. Đối với các thay đổi
lớn hơn điện áp, người vận hành cĩ thể thao tác khố sang vị trí tăng và giữ nĩ cho tới khi quan sát đồng hồđo lườngđạtđượcđiểmđặt mong muốn. Với kỹ thuật ngày nay, khố cĩ thể được lắp đặt bởi một màn hình CRT với việc cảmứng hoặc con chuột. Vẫn như thế, nhân viên vận hành muốn cĩ thể tăng hoặc tạo ra điều chỉnh liên tục phụ thuộc vào điều họ cần. Đây là vùng điều khiển kích thích cĩ thể làm gần giống như “khố và đo lường” cổđiển hoặc số hồn tồn gần giống cĩ thể được lắp đặt như trong hệ thống điều khiển phân phối (DCS). Điều
khiển một vài thơng số cĩ thể thực hiện do người vận hành điều khiển trung tâm đểđạt được (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
sự vận hành cho một vài tổ máy và điều khiển chúng từ trạm phát cách đĩ vài dặm.
Hình 25: Điều khiển tại chỗ và từ xa
sử dụng kỹ thuậtđi dây cổđiển. Việcđi dây cĩ thể cũngđược giảm bởi việc thực hiện truyền
thơng số nối tiếp cao cấp, mà nĩ giảm việc đi dây tới chỉ cịn hai dây nối giữa các thiết bị
truyền thơng. Việc sử dụng phần mềm giao diện bằng hình ảnh, các màn hình cĩ thểđược tạo
ra để hiển thị hình ảnh của nhà máy điện với việcđo lường và các cảnh báo được thể hiện trên màn hình CRT. Điều khiển tổ máy cĩ thểđược thực hiện bằng các cơng cụ nút nhấn trên màn hình để thực hiện thay đổi chếđộ, trở về các cảnh báo, tăng và giảmđiểmđặt, hầu như bất kỳ
yêu cầu nào bạn cĩ thể hình dung điều cĩ thểđược lắp đặt bằng việc sử dụng cơng nghệ mới
này, cĩ thể chế tạo hệ thống kích thích bằng vi xử lý và các sản phẩm bảo vệ khác.
Hình 26: Ví dụ về hệ thống điều khiển máy phát thủy điện nhỏ
Một vài vấn đề phảiđượcđưa ra đểđịnh nghĩa các phương pháp điều khiển hệ thống
kích thích. Một liệt kê vắn tắt của các vấnđề này nên làm bạn suy nghĩđĩ là: Kích thích sẽđược điều khiển tại chỗ, từ xa hoặc cả hai?
Kích thích sẽ cĩ thể điều khiển từ trạng thái off?
Điều khiển sẽđượcđi dây bằng nhiều dây dẫn hoặc bằng các truyền thơng số? Bao nhiêu việcđo lường tại chỗ và từ xa?
• Cách để thơng tin trạng thái và các cảnh báo? Đưa ra các vấn đề đĩ sẽ cho phép đặc tính kỹ thuật của hệ thống được được chuẩn bị tốt và hướng dẫn người cung cấp hệ thống điều khiển kích thích trong khi thiết kế.
3.11 TRUYỀN THƠNG
Trong thiết kế hệ thống kích thích, đừng bỏ qua các lợi ích bằng việc sử dụng khả năng truyền thơng số nối tiếp của thiết bị điều khiển kích thích ngày nay. Một máy tính được nối tới
thơng số đo lường, các cảnh báo và các trạng thái tiếp điểm. Máy tính cũng cĩ thể được sử
dụng để điều khiển sự làm việc của hệ thống kích thích. Máy tính cĩ thểđặt trong phịng điều
khiển hoặcđặt cách đĩ hàng 1000km, nếu cần thiết. Một hệ thống kích thích cĩ thểđược nối
qua đường dẫn nối tiếp tới các thiết bị truyền thơng khác và mỗiđịa chỉ của nĩ cĩ thể được
kiểm tra và điều khiển. Một ví dụ là truy cập hiển thị từ xa cho phép bằng việc sử dụng chỉ
một sợi cáp nhỏ với các dây dẫnđể truyền tất cả các thơng sốđo lường, trạng thái và các trạng
thái cảnh báo đến phịng điều khiển.
3.12 ĐIỀU KHIỂN DỰ PHỊNG VÀ LƯU GIỮ SỰ CỐ
Hệ thống kích thích điện tử và các rơle điều khiển phải cần sử dụng một số nguồnđiện
cung cấp để hoạt động. Khi xuất hiện hư hỏng gì mà nĩ làm mấtđi nguồn điện điều khiển từ đĩ sẽ làm mất khả năng làm việc của hệ thống kích thích. Để tránh gặp phải trường hợp này, ta thường sử dụng nguồn cung cấp kép cĩ đấu nối qua lại giữa hai nguồn cung cấp này để trở
thành một nguồn hoạt động nhằm dự phịng cho nhau khi xuất hiện hư hỏng một trong hai nguồn. Thanh cái một chiều nhà máy thường là một trong hai nguồn. Nguồn thứ hai thường là nguồn AC với khả năng tương thích cao. Yêu cầu này đã trở thành một tiêu chuẩn khi thực
hiện thiết kế cho các thiết bị hiệnđại.
Hình 27: Ví dụ về một hệ thống kích thích cĩ dự phịng
Do trong hệ thống kích thích đơi khi xảy ra một số hư hỏng nên chúng thường được (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
thiết kế cĩ tính dự phịng, nhưng hầu hết các hệ thống kích thích được thiết kế dự phịng trong hệ thống điều khiển dịng kích thích. Một vài ví dụ như sau:
• Dịng điện định mức của cầu chỉnh lưu phải vượt quá giá trịđịnh mức yêu cầu của
rotor để khi mất một pha nguồn vẫn cung cấpđầyđủ dịng kích thích.
- Cả hai cầuđều làm việc, cho phép loại bỏ cầu hư hỏng.
- Một cầu khơng làm việc và ở trong trạng thái dự phịng cho tới khi xuất hiện hư
hỏng.
- Cĩ các khố chuyểnđổi cho phép cách ly cầu hư hỏng ra khỏi nguồn.
• Cĩ ba hoặc nhiều hơn cầu chỉnh lưu, cĩ khả năng cung cấp đầy đủ dịng kích thích khi một cầu khơng làm việc:
- Tất cả các cầuđều làm việc, cho phép loại bỏ cầu hư hỏng.
- Một cầu khơng làm việc và ở trong trạng thái dự phịng cho tới khi xuất hiện hư
hỏng.
- Cĩ các khố chuyển mạchđể cho phép cách ly cầu hỏng ra khỏi nguồn. • Dự phịng các mạch mở xung cấp cho các cầu chỉnh lưu cĩ dự phịng: - Cầu và mạch mở xung đều cĩ hai bộ.
- Mỗi mạch mở xung cĩ thểđiều khiển cho một cầu. • Hai kênh điều khiển:
- Bộ điều chỉnh điện áp tự động dùng cho quá trình vận hành bình thường.
- Điều khiển kích thích bằng tay dùng để dự phịng cho AVR. - Hai bộ điều chỉnh điện áp tự động.
- Hai bộ AVR với bộ điều khiển bằng tay dự phịng.
Cĩ nhiều phương pháp dự phịng cho AVR như được liệt kê ở trên. Ta sẵn sàng cho phép dùng phương pháp điều khiển bằng tay để bổ sung cho quá trình điều khiển khi cĩ sự cố
trong bộ AVR bằng việc đưa ra khối chuyểnđổi điều khiển kích thích, nhưng quá trình điều
khiển bằng tay khơng được mong muốn trong vận hành bởi vì nĩ khơng gĩp phần duy trì việc ổn định lưới. Cho nên thường dùng phương pháp dự phịng kế tiếp là dự phịng bằng AVR. Một vài ví dụ về sơđồ dự phịng sẽđược nêu ra sau đây, tính dự phịng cao nhất là sơđồ dự
phịng được sử dụng trong hệ thống điều khiển kích thích bằng vi xử lý mà nĩ cho phép kênh dự phịng điều chỉnh làm việc thay cho kênh sơ cấp, sẵn sàng cho phép chuyểnđổi tại lúc cĩ dự báo trướchư hỏng.
Ví dụ đầu tiên mơ tả AVR cổ điển với điều khiển kích thích bằng tay trong hình 28. Việc vận hành chuyển mạch trong ví dụ này từ điều khiển AVR đến điều khiển bằng tay bằng cách thực hiện chuyển mạch các tiếp điểm cùng một thời điểm. Dạng vận hành này dễ dàng sử dụng trong các hệ thống kích thích quay bởi vì việc chuyển mạch dịng cĩ thể cho phép, các chức năng của AVR và bằng tay cĩ thể thấy theo thứ tự trong hộp đen. Chú ý ta sử dụng hai điốt đấu nối tiếp phản hồi để an tồn cho khố chuyển mạch trong quá trình cho phép chuyển mạch sang điều khiển theo dịng kích thích.
Hình 28: Sơ đồ hệ thống dự phịng điển hình
Hình 29 diễn tả việc sử dụng đồng hồđo khơng để cho phép người vận hành cân bằng
kích thích bằng tay tới kích thích bằng AVR. Việc này nhằm tạo ra tác dụng giảm sĩc trong khi chuyển đổi từ AVR đến điều khiển bằng tay nếu người vận hành điều chỉnh đồng hồ đo khơng tới zêro sai lệch giữa hai kênh. Cấu tạo này cho phép chuyểnđổi qua lại trong khi đang làm việc trên lưới vớiđầy tải. Để sử dụng được sơđồ này yêu cầu phải cĩ nguồn cung cấp cho cả hai kênh bằng tay và các kênh AVR. Ngồi ra, một điện trở tải thường được yêu cầu để đảm bảo việcđo lường chính xác tạiđầu ra của kênh khơng nốiđến kích thích. Kế tiếp là các
đầu ra âm của hai kênh được nối với nhau khơng qua bất kỳ tiếp điểm nào và đồng hồ đo khơng được nối ngang qua các đầu ra dương của hai kênh. Đồng hồđo khơng chỉ thị sai lệch điện áp giữa hai kênh. Điều này cho phép chuyểnđổi bằng tay giữa các kênh. Hình 30 là hình của mộtđồng hồđo khơng điển hình được sử dụng trong các khối chuyển mạch.
Hình 29: Chuyển đổi khơng cĩ dao động dùng phương pháp đồng hồ đo khơng
Hình 30: Đồng hồ chỉ khơng
Từ việc một người vận hành cĩ thể chỉnh khơng các kênh làm ta nghĩ ra cách để điều
chỉnh tự động. Hình 31 mơ tả sơđồ sử dụng một hộp đen được thiết kếđặc biệt để giám sát
điện áp từ hai kênh nhằm để điều khiển kênh bằng tay và cân bằng nĩ đối với kênh AVR. Bằng việc giám sát cùng một tín hiệu nhưđồng hồđo khơng, thiết bị sẽ phát hiện một tín hiệu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
sai số và điều chỉnh giá trị cài đặt của nĩ. Điều chỉnh thơng số cho bộ điều khiển điện áp bằng
tay tức là đặtđầu ra của MVC đến một vài giá trịđiện áp. Các tiếpđiểm tăng và giảmđược sử
dụng nhằm thực hiện điều chỉnh thơng số từđĩ thay đổi giá trịđặt bộ điều khiển bằng tay khi kích thích máy phát được cung cấp từ bộđiều khiển bằng tay. Mộtđặcđiểm rất quan trọng của kiểu điều chỉnh tự động này là sử dụng thời gian trễ trước khi cho phép bộđiều khiển bằng tay sao chép giá trị điều chỉnh của bộ AVR. Với một thời gian trễ ngắn khoảng 1s ta cĩ thể cho phép rơle bảo vệ cắt AVR và chuyển sang bộđiều khiển bằng tay. Thời gian trễđể chuyểnđến
điều khiển bằng tay nhỏ hơn thời gian đặt trướcđể cho phép bộ điều chỉnh bằng tay thực hiện
sao chép, điều này cho phép các rơle bảo vệ cắt AVR để chuyển sang điều chỉnh bằng tay trước khi điều khiển bằng tay khởiđộng sao chép đầu ra AVR khơng đúng.
Do đĩ đã cĩ các sơđồ khác được phát minh dựa vào nguyên lý này, đĩ là tạo ra bước
nhảy bằng việc sử dụng hai kênh AVR thay cho một AVR và bằng tay. Hình 32, hai AVR độc
lậpđược sử dụng trong sơđồ để cho phép chuyển tới AVR dự phịng bằng tác động của rơle K1. Mỗi AVR cĩ mộtđiện trở tảiđể tạo ra tín hiệu đồng hồđo khơng chính xác trong khi giám sát. Người vận hành cĩ thể cân bằng bằng tay đồng hồđo khơng giữa hai kênh và chuẩn bịđể
chuyển đổiđến kênh dự phịng mà khơng tạo ra dao động khi tổ máy làm việc. Cả S1 và S2 bình thườngđĩng và chỉ mở nếu một kênh đã được nghi ngờ là cĩ hư hỏng. Thiết kế này tạo ra