Hòa đồng bộ

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm

Bản mẫu:Dead end

Hệ thống hòa đồng bộ tự động sử dụng kỹ thuật số[sửa | sửa mã nguồn]

C6200 bộ điều khiển máy phát[sửa | sửa mã nguồn]

• Kết hợp hòa đồng bộ và chia tải
• Bảo vệ công suất ngược
• Bảo vệ mất kích từ
• 8 đầu vào ra có thể lập trình cho những chức năng bổ trợ
• RS485 Modbus truyền thông qua CAN bus cho sự lựa chọn giao diện người dùng
• Điều khiển trực tiếp các bộ điều tốc điện tử.
• Những chùm xung đầu ra tăng/giảm cho điều khiển tốc độ và điện áp.

1. Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

C6200 là sự kết hợp bộ hòa đồng bộ và chia tải cho những máy phát hoạt động song song. Thiết bị có thể được sử dụng trong bất kỳ ứng dụng nào nơi mà máy phát hoạt động song song với máy khác trong lưới. Thiết bị có một nhiệm vụ dễ dàng bao gồm một bộ hòa đồng bộ ở mặt trước của thiết bị. C6200 cũng bao gồm bảo vệ công suất ngược và mất kích từ cho máy phát. 8 đầu vào ra phụ trợ có thể lập trình được. Chúng được sử dụng cho các chức năng phụ như các nút mở rộng cho chức năng khởi động đồng bộ hoặc độ biến đổi tải. Truyền thông RS485 Modbus cho phép đọc ra trạng thái hoặc điều khiển mở rộng của thiết bị, ví dụ một PLC… Một đầu ra analogue có thể được sử dụng để biểu thị những giá trị đo thực, ví dụ như tải hay tần số của máy phát. Thiết bị giao diện người dùng S6500 có thể được kết nối thông qua CAN bus. Các bộ kết nối dễ dàng và sẵn có ngay đằng trước của thiết bị.

2. Điều khiển tốc độ[sửa | sửa mã nguồn]

Để hòa đồng bộ và chia tải tích cực (kW), C6200 cung cấp 2 đầu ra cho điều khiển tốc độ: Trong trường hợp động cơ được trang bị bộ điều tốc điện tử, những đầu ra analogue có thể dùng để điều khiển tốc độ. Tín hiệu đầu ra có thể là các tín hiệu điện áp, dòng điện hoặc PWM. Nó cũng có thể lập trình các tín hiệu đầu ra đối với mức và tham chiếu. Vì vậy chúng cần được chuyển đổi thành bất cứ bộ điều tốc ảo nào trên thị trường ví dụ như GAC hoặc Woodward. Như một sự lựa chọn, trong trường hợp nó được yêu cầu điều khiển tốc độ thông qua một máy chiết áp hoặc động cơ servo của một bộ điều tốc thường, có thể sử dụng các đầu ra cực góp mở rộng.

3. Điều khiển điện áp[sửa | sửa mã nguồn]

Để thỏa mãn và chống lại sự chia tải (kVAr), C6200 cung cấp 2 đầu ra cho điều khiển điện áp: Sự điều chỉnh điện áp tự động (AVR) của máy phát điện xoay chiều có thể được điều khiển bằng tín hiệu analogue (tín hiệu điện áp, dòng điện hoặc PWM). Nó cũng có thể lập trình các tín hiệu đầu ra đối với mức và tham chiếu. Vì vậy chúng cần được chuyển đổi thành bất cứ bộ điều tốc ảo nào trên thị trường. Trong trường hợp đó một máy chiết áp sẽ được sử dụng để điều khiển AVR, một bộ của các đầu ra cực góp mở có thể được sử dụng. Chúng sẽ điều khiển các rơ le, các rơ le này sẽ điều khiển bộ chiết áp.

4. Hòa đồng bộ[sửa | sửa mã nguồn]

Trong trường hợp những tiếp xúc xung tăng/giảm được sử dụng để điều khiển tốc độ, hòa đồng bộ được thực thi theo nguyên lý hòa đồng bộ động. Có nghĩa là máy phát vừa hòa vào lưới sẽ được kết nối với tần số cao ở một mức độ nhỏ so với tần số lưới. Mục đích của nguyên lý này là chắc chắn rằng máy phát mới sẽ mang tải ngay lập tức để không sinh ra công suất ngược. Nếu lựa chọn sử dụng các đầu ra analogue, hòa đồng bộ được hoạt động theo nguyên lý hòa đồng bộ tĩnh. Tần số và góc pha sẽ được điều chỉnh sau đó do đó thông số của máy phát mới sẽ phù hợp với thông số của lưới (tần số của máy phát mới = tần số của lưới). Điều này có thể như một quy tắc là nhanh hơn nhiều khi sử dụng các đầu ra analogue. Chia tải sẽ chất lên máy mát ngay lập tức sau khi kết nối do đó tránh được tình trạng công suất ngược. Sự dụng hợp điện áp Trong suốt quá trình hòa đồng bộ C6200 sẽ điều chỉnh điện áp của máy phát theo điện áp lưới

5. Sự chia tải (kW)[sửa | sửa mã nguồn]

Chức năng chia tải sẽ làm cho chắc chắn rằng tải tích cực trong một sự cài đặt sẽ được phân phối tương ứng giữa các máy phát chạy song song. Tải sẽ được chia theo phần trăm của công suất bình thường của các máy phát. Nó có thể điều chỉnh sự chênh lệch tải trong trường hợp một máy nên bị chịu tải bằng một tỉ lệ khác so với các máy phát khác. Chia tải phản kháng (kVAr) Chức năng chia tải phản kháng sẽ chắc chắn rằng tải phản kháng trong một sự cài đặt sẽ được phân phối tương ứng giữa các máy phát chạy song song. Tải phản kháng sẽ được chia theo phần trăm của công suất phản kháng bình thường của các máy phát. Nó cũng có thể được điều chỉnh sự chênh lệch tải ở đây. Bảo vệ công suất ngược C6200 bao gồm một chức năng bảo vệ công suất ngược với những đặc tính thời gian cố định. Nó có thể chỉ định một mức ngắt bằng % công suất bình thường và thời gian trễ ngắt bằng giây.

Thiết bị bao gồm 2 rơ le ngắt, một để bảo vệ ngắt, rơ le còn lại để hoạt động (không tải) ngắt. Chức năng bảo vệ công suất ngược ngắt

6. rơ le ngắt bảo vệ.[sửa | sửa mã nguồn]

Bảo vệ mất kích từ

Trong tường hợp những máy phát đang hoạt động song song với điện áp ra giống nhau. Nếu một trong những máy phát mất kích từ, nó sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng ngược. Trong trường hợp này máy phát khác sẽ chịu tải phản kháng. Nó có thể kéo theo sự sụt điện áp lưới. Thậm chí nó còn là nguyên nhân ngắt điện áp thấp trên tất cả các máy phát đã kết nối, kết quả là mất nguồn điện. Để chống lại điều đó, C6200 có thể đo mức và hướng của dòng phản kháng. Nếu dòng điện phản kháng đang ảnh hưởng đến hướng phản kháng và lớn hơn mức một chút thì bộ phận cắt mạch (C/B) của máy phát lỗi sẽ được ngắt. Các máy phát bình thường khác sẽ cung cấp nguồn cho lưới, chức năng này có thể chống lại hiện tượng mất điện.Bảo vệ mất kích từ được xác định bằng một mức ngắt bằng % của công suất phản kháng bình thường trong hướng phản kháng và một ngắt trễ theo giây [s]. Nó sẽ ngắt rơ le đầu ra ngắt bảo vệ.

7. I/O hỗ trợ lập trình.[sửa | sửa mã nguồn]

C6200 bao gồm 8 đầu vào và 8 đầu ra có thể lập trình, nó có thể được sử dụng cho các chức năng như chỉ thị ngắt bảo vệ, nút ấn mở rộng cho khởi động đồng bộ hoặc chia tải và điều khiển bằng tay tốc độ và điện áp. Hoà đồng bộ máy phát điện vào lưới điện

I. Đặt vấn đề.[sửa | sửa mã nguồn]

Đứng trước tình trạng thiếu điện như hiện nay, việc phát triển thêm hệ thống nguồn điện cũng như việc khuyến khích các hộ tiêu thụ điện bán ngược điện cho điện lưới "là một nhu cầu hết sức cấp bách – (trích) hầu hết trong các đề tài khoa học đều có câu này". Tấc nhiên, với các loại máy phát một pha công suất cỡ vài kW thì chẳng xi nhê gì nên không cần phải phát trở lại lưới làm gì cho mệt.

Vấn đề được đề cập ở đây là: "Làm thế nào để có thể hoà chung điện của máy phát điện vào lưới điện, sao cho an toàn, nhanh chóng, tiết kiệm". Để làm được điều này đòi hỏi phải đo, kiểm tra sự đồng bộ điện của máy phát và điện của lưới, sao cho tại thời điểm đóng máy cắt: độ lệch điện áp, độ lệch tần số, độ lệch pha của hai "hệ thống điện" này phải nằm trong giới hạn cho phép. Trong đó việc kiểm tra độ lệch pha được coi trọng nhất vì nếu điện áp và tần số bằng nhau nhưng lại ngược pha nhau thì không khác gì hai vật thể đang bay cùng vận tốc cùng phương nhưng lại ngược chiều lao vào nhau, trong hệ thống điện sự cố này còn nghiêm trọng hơn cả sự cố ngắn mạch. Trước đây, thời công nghệ còn thô sơ, người ta mắc giữa hai cực của máy cắt 1 bóng điện (hoặc 3 bóng nếu là điện 3 pha), người vận hành phải điều chỉnh điện áp và tần số của máy phát điện sao cho các bóng điện đều tắt hết thì lập tức đóng máy cắt để hoà máy phát vào lưới. Để hoà được máy phát vào lưới có nhiều phương pháp khác nhau, VD hoà nguội: đóng điện cho máy phát làm việc ở chế độ khởi động động cơ rồi mới kích từ và quay rôto bằng năng lượng cơ lấy từ turbin, Tuy nhiên, ở đây mình chỉ đề cập tới việc hoà khi máy phát đang làm việc.

Chủ đề này sẽ được chia thành 5 đề mục:

- Mô phỏng thiết bị đo kiểm tra đồng bộ.
- Chuyển đổi chuẩn hoá tín hiệu đo, dùng trong thiết bị đo kiểm tra đồng bộ.
- Điều chỉnh tự động máy phát điện. Truyền tín hiệu điều khiển từ thiết bị đo kiểm tra đồng bộ tới bộ điều khiển máy phát.
- Điều khiển máy cắt từ thiết bị đo kiểm tra đồng bộ
- Hệ thống tự động hoà đồng bộ máy phát điện và lưới điện.

Toàn bộ những đề mục trên đều lần lượt được đề cập tới, mục đích phục vụ việc thiết kế chế tạo một thiết bị tự động đo kiểm tra đồng bộ và tự động điều chỉnh máy phát điện, tự động điều khiển máy cắt. Chú ý không đề cập tới tính năng bảo vệ.

1. Mô phỏng thiết bị đo kiểm tra đồng bộ.[sửa | sửa mã nguồn]

Trước đây mình đã thiết kế và chế tạo thiết bị này nhưng chưa được ứng dụng trên thực tế. Mình đã cố gắng để xây dựng lại trên Proteus để giới thiệu về nó.

Có 3 phần chính trong bài mô phỏng này: Giả lập tín hiệu U, F của lưới.

khi chạy chương trình hai thông số này không thay đổi được, cũng như trên thực tế thôi, ai mà thay đổi U,F lưới làm gì cho khổ - tuy nhiên bạn có thể thay đổi nó trước khi chạy chương trình. Giả lập tín hiệu U,F của máy phát:

Ban đầu khi khởi động U, F tăng lên đến giá trị gần bằng U,F lưới. Mình tạm gọi là quá trình khởi động máy phát, quan sát trên Osilo sẽ thấy. Thực ra thì quá trình này chưa giống thực tế lắm đâu, đừng để ý nhiều nha. Có thể điều chỉnh tăng giảm U,F trên Panelđiều khiển:

Thiết bị đo kiểm tra đồng bộ: Kết quả đo sẽ được hiển thị trên LCD và chỉ thị trên bảng LED báo:

Trong đó:

- Fg: là tần số máy phát (Freqency generator)
- Fb: là tần số điện lưới (Freqency bus)
- dF = Fg-Fb: độ lệch tần số
- Ug là điện áp của máy phát
- Ub là điện áp của lưới
- dU = Ug-Ub: độ lệch điện áp
- dphi: độ lệch pha giữa hai hệ thống

Trình tự điều chỉnh:

- Trước tiên phải chỉnh Ug theo Ub cho đến khi đèn LED màu xanh chỉ thị sai lệch điện áp sáng là được (lúc này Ug nằm trong phạm vi Ub+/- 20%).
- Sau đó chỉnh Fg theo Fb cho đến khi đèn LED màu xanh chỉ thị sai lệch tần số sáng là được (lúc này Fg nằm trong phạm vi Fb+/- 1%). Có 2 loại phím để chỉnh Fg (FINE là chỉnh tinh, mỗi lần sẽ tăng/giảm 0.01 Hz; COARSE là chỉnh thô, mỗi lần sẽ tăng/giảm 0.1 Hz). Chú ý, không chỉnh cho Fg=Fb vì nếu thế độ lệch pha sẽ không thay đổi được (giống như hai người đuổi nhau nhưng lại chay như nhau thì khoảng cách không thể nào thay đổi), thông thường người ta để Fg~<Fb (nhỏ hơn và xấp xỉ bằng).
- Chờ cho LED chỉ thị độ lệch pha nằm trong phạm vi 3 vạch màu xanh là OK(lúc này độ lệch pha nằm trong phạm vi +/- 30 độ). Ta sẽ thấy |dF| càng nhỏ thì tốc độ quay của LED chỉ thị độ lệch pha càng chậm, chiều quay của nó tuỳ thuộc vào dF >0 hay <0.

Khi nào các LED chỉ thị ở đúng vị trí như sau:

  là lúc 2 hệ thống điện được coi là đồng bộ và người vận hành lập tức phải đóng máy cắt để hoà máy phát vào lưới.

Tuy là mô phỏng nhưng mình đã cố gắng làm đúng theo thao tác vận hành trên thực tế. Như vậy, phần đầu vào VĐK cho đến phần hiển thị và chỉ thị đã được giải quyết