1.      Sơ lược về bộ điều khiển kích từ số  AVR-M.

Bộ điều khiển kích từ số AVR-M do Công Ty TNHH Công Nghệ Thủy Điện sản xuất sử dụng bộ vi điều khiển số 32 bít, tốc độ cao lên đến 330Mips giúp tính toán và xử lý công việc một cách nhanh chóng, chính xác và hiệu suất cao. AVR-M sử dụng linh kiện chất lượng cao theo tiêu chuẩn G7 đảm bảo hoạt động bền bỉ và ổn định.

Với thiết kế có độ nhạy cao, dải làm việc rộng AVR-M có thể sử dụng linh hoạt cho nhiều loại máy phát điện khác nhau. Có thể chuyển đổi từ máy này sang máy kia một cách dễ dàng, tương thích với các tổ máy giúp việc thí nghiệm và phát điện hiệu quả.

Bộ điều khiển kích từ số AVR-M có kết cầu dễ sử dụng đấu nối, lắp đặt, gọn nhẹ giúp việc vận hành và bảo dưỡng, bảo trì một cách đơn giản và nhanh chóng.

Với màn hình hiển thị lớn, tuổi thọ cao giúp hiện thị các thống số đo lường và điều khiển rõ ràng, cũng như hiển thị các thông báo cảnh báo khi có lỗi xảy ra ở các thiết bị khác ngoài bộ AVR-M, các lỗi sự cố do hệ thống gây ra một cách chính xác giúp người vận hành nhanh chóng tìm được nguyên nhân khi xảy ra sự cố giúp tăng thời gian phát điện, tăng độ tin cậy cho hệ thống. 

Bộ điều khiển AVR-M được thiết kế làm việc nhiều chế độ khác nhau AVR, AER, AFR, AQR, Test Mode… Sử dụng thuật toán điều khiển PID và PID + PSS, Đảm bảo ổn định cho hệ thống hoạt động ổn định và tin cậy, biến đổi nhanh khi lưới có sự dao động lớn.

Bộ điều khiển AVR-M được thiết kế phù hợp hơn với người Việt Nam về cách sử dụng, ngôn ngữ cài đặt, trợ giúp hiển thị giúp việc vận hành tốt hơn, hiệu phát điện tốt hơn.

Tích hợp nhiều chức năng bảo vệ như quá dòng, quá áp kích từ, quá dòng, quá áp máy phát, quá nhiệt, tần số quá cao, quá thấp, cảnh báo hỏng cầu chì….

Tích hợp cổng truyền thông CAN 2.0 giúp hệ thống truyền nhận thông tin tới bộ điều khiển kích từ số AVR-M một cách chính xác và tin cậy.

Với 5 năm kinh nghiệm về thiết kế, chế tạo các bộ điều khiển kích từ cung cấp cho nhiều nhà máy thủy điện khác nhau chúng tôi cảm kết về chất lượng và độ ổn định của AVR-M sẽ làm hệ thống hoạt động ổn định và tin tưởng.  

2.      Môi trường làm việc

–          Nhiệt độ cho phép:      -20­­ ⁰C ÷ +75 ⁰C.

–          Độ ẩm cho phép:         < 95%.

–          Môi trường ít bị nhiễm bụi bẩn, ít khí gây Oxi hóa, môi trường không có Axit, ít bị rung động cơ học.

–          Lắp đặt theo phương thẳng đứng, góc nghiên không quá 4⁰, nơi ít bị rung lắc cơ học.

–          Độ cao so với mặt nước biển cho phép 3500m. 

3.      Chức năng chính của bộ điều khiển kích từ số AVR-M

 a.          Đo điện áp và dòng điện ra của máy phát điện

    Điện áp và dòng điện của máy phát được chuyển đổi qua các biến áp thứ cấp là các VT và CT để đưa vào bộ biến đổi cách ly trong AVR-M. Các tín hiệu này sẽ được đo lường chính xác thông qua module chức năng ADC độ phân giải cao, tốc độ cao trong bộ vi xử lý chính của AVR-M. Từ đấy tính toán các giá trị điện áp đầu cực máy phát, dòng điện đầu cực máy phát, công suất hữu dụng, công suất phản kháng….

  b.         Khởi động, điều khiển hệ thống kích từ

           Khi tần số máy phát đạt đến ngưỡng cho phép đã được cài đặt trước thường > 45Hz ( ngưỡng cài đặt bảo vệ tần số thấp cấp 2) thì màn hình hiển thị sẽ hiển thị giá trị của điện áp dư máy phát trên đầu cực máy phát. Trong quá trình này nếu có yêu cầu khởi động kích từ thì hệ thống sẽ bắt đầu làm việc và bộ điều khiển sẽ ra đưa ra các xung điều khiển chỉnh lưu để kích thích máy phát.

                 Trong quá trình mồi từ bộ AVR-M sẽ giám sát dòng điện mồi từ này. Dòng điện này thường nhỏ hơn 10% dòng điện kích từ ở chế độ không tải. Nếu trong quá trình mồi từ gặp sự cố hệ thống sẽ cảnh báo và không tiền hành đưa ra lệnh kích thích hệ thống.

                  Sau khi có lệnh mồi từ bộ AVR-M sẽ tự động đo và theo dõi điện áp lưới rồi căn cứ vào các thông số điện áp lưới đo được để điều chỉnh giá trị điện áp đầu cực máy phát điện cho phù hợp theo lưới, giúp quá trình hòa lưới được dễ dàng và nhanh chóng. Trong trường hợp cần thiết người dùng có thể điều chỉnh tăng hoặc giảm điện áp đầu cực thì bộ AVR-M sẽ đáp ứng ngay lập tức đồng thời sẽ không hoạt động theo chế độ bám lưới mà theo chế độ người dùng đã đặt, tăng hoặc giảm tùy ý.

  c.   Chế độ giới hạn và bảo vệ hệ thống kích từ

         –     Bảo vệ mất tín hiệu áp từ VT đầu cực máy phát.

         –     Bảo vệ khi quạt làm mát dàn chỉnh lưu cầu bị hỏng, máy cắt kích từ bị hỏng.

         –     Kiểm tra các xung điều khiển thyristor có đảm bảo hay không. Các tín hiệu điều khiển xung đảm bảo chất lượng tín hiệu điều khiển Thyristor.

         –     Bảo vệ quá áp đầu cực máy phát điện và quá dòng kích từ trong trường hợp chưa nối lưới.

         –     Cho phép và thiết lập dòng giới hạn quá kích từ. Trong trường hợp quá kích từ, quá tải… dòng kích từ sẽ được giới hạn đảm bảo vận hành hệ thống ổn định.

         –     Cho phép thiết lập giới hạn thiếu kích từ. Trong trường hợp hệ thống tăng công suất đột ngột hoặc điện áp lưới tăng đột biến đẫn tới có thể bị thiếu kích từ nếu người vận hành không kịp thời điều chỉnh. Căn cứ vào Vector công suất hữu công và vô công bộ kích từ có thể giới hạn ngưỡng giới giúp hệ thống hoạt động ổn định và liên tục.

         –     Giới hạn công suất máy phát. Trong trường hợp máy phát quá công suất máy phát làm nóng máy phát đẫn đến anh hưởng đến tuổi thọ máy phát trong trên 3 phút sẽ được bảo vệ quá công suất tác động để bảo vệ máy phát và các phần tử liên quan.

         –     Giới hạn tỷ số V/F. Trong trường hợp tổ máy đã kích thích mà chưa mang tải. Để đảm bảo từ thông của máy phát không quá bé bộ điều khiển AVR-M sẽ giới hạn tỉ số V/F trong trường hợp tần số máy phát 43<Fg<47.5.  Còn trong trường hợp tần số >= 47.5Hz tỷ số này không được đưa vào để điều chỉnh tổ máy.

         –     Nếu tần số quá thấp < 43Hz hệ thống sẽ cắt kích từ, cũng như không cho phép mồi từ.

   d.   Các tín hiệu đầu vào và đầu ra

         –     Điện áp tín hiệu đầu vào bộ điều khiển ( lấy từ VT đầu cực máy phát ): 100Vac.

         –     Dòng điện tín hiệu đầu vào bộ điều khiển ( lấy từ CT đầu cực máy phát ): 5A(ac).

         –     Dòng điện kích từ máy phát được quy đổi ra điện áp qua Rsun : 75mV.

         –     Điện áp kích từ cấp cho Roto máy phát:  100V

         –     Tín hiệu đầu ra dạng số đều sử dụng Relay: 12A / 250Vac – 4 Kênh đầu ra.

         –     Tín hiệu số đầu vào đều được cách ly bằng Photocoupler –  8 Kênh đầu vào.

         –     Hỗ trợ kết nối truyền thong điều khiển qua công giao tiếp Can 2.0 / Rs485.

         –     Hỗ trợ 2 kênh dòng 4-20mA ( 1 kênh chỉ thị dòng kích từ, 1 kênh chỉ thị điện áp kích từ ).

   e.   Thuật toán điều khiển

    Sử dụng thuật toàn PID với các tham số cài đặt theo người dùng. Chế độ này sẽ tự động sử dụng tùy theo chế độ cài đặt bởi người dùng ( chế dộ ổn áp và chế độ ổn dòng ).

   f.    Xác định nguyên nhân mất lưới, biến động lưới để bảo vệ

          –     Nếu công suất tăng, giảm đột ngột ± 25%

          –     Dòng điện đo được từ các CT về bằng không ( không có tải )

   g.   Các chế độ làm việc

          –     Chế độ ổn áp             :  Điện áp đầu cực sẽ được cố định.

          –     Chế độ ổn dòng kích  : Dòng điện kích từ sẽ được duy trì ổn định.

          –     Chế độ ổn định Cosα : Sẽ căn cứ vào góc lệch giữa điện áp để đưa ra điều chỉnh.

   h.   Giao diện hiển thị

          –     Hiển thị bằng HMI 7inch, tuổi thọ cao.

          –     Hiển thị các thông số điện áp, dòng điện, tần số, kích từ và máy phát.

    i.    Nguồn cấp

          –     Dùng nguồn DC 24V.

          –     Công suất nguồn cấp 20W.

          –     Công suất tiêu thụ thiết bị 5W.

    j.    Kiểm tra tín hiệu phản hồi, thyristor

      Sử dụng 04 đường phản hồi đầu ra cách ly và song song với tín hiệu điều khiển Thyristor để giám sát sự đóng cắt các Thyristor cũng như lỗi Thyristor.  

   4.      Thông số kỹ thuật chính

     –    Dải điện áp ổn định đầu ra:                    10% ÷ 130%.              Sai số đầu ra:      ± 0.2%

     –    Dải tần số làm việc:                                50Hz  ± 5Hz.               Sai số đo lường: ± 0.1%

     –    Thời gian khởi động kích từ:                  15s ( Trong giới hạn điện áp cho phép ).

     –    Thời gian đáp ứng tăng, giảm điện áp:  Tăng 0.1s, Giảm 0.15s.

     –    Góc mở Thyristor điều khiển:                  35 ⁰ -175 ⁰.

     –    Chế độ điều khiển:                                   PID.

     –    Nguồn cấp:                                               24Vdc , 220Vac ( Tùy chọn ).

     –    Các tín hiệu đo lường:

Ø   Tín hiệu điện áp hệ thống VT :            0 ÷ 125Vac

Ø   Tín hiệu điện áp máy phát VT :           0 ÷ 125Vac

Ø   Dòng điện máy phát CT:                      0 ÷ 5A ( AC ).

Ø   Dòng điện kích từ thông qua Rshun:   0 ÷ 75mV.

Ø   Điện áp kích từ:                                   0 ÷ 100V.                                          

    –   Các tín hiệu số đầu vào:

Ø   Tín hiệu máy cắt kích từ

Ø   Tín hiệu máy cắt đầu cực

Ø   Tín hiệu khởi động kích từ

Ø   Tín hiệu tăng kích từ

Ø   Tín hiệu giảm kích từ

Ø   Tín hiệu dừng máy

Ø   Tín hiệu quạt gió

Ø   Tín hiệu đứt cầu chì.

    –   Các tín hiệu đầu ra

Ø     Relay cắt máy cắt kích từ

Ø     Relay cắt máy cắt đầu cực

Ø     Relay đóng, cắt quạt gió

Ø     Relay cảnh báo lỗi

    –   Còi cảnh báo lỗi.

    –   Màn hình hiển thị HMI 7inch

    –   Cổng giao tiếp:                                            CAN 2.0

    –   Bàn phím điều khiển:                                   26 phím điều khiển, cài đặt.

    –   Kiểu đấu nối:                                                Terminal Block.

    –   Kích thước ( Dài  x  Rộng  x  Sâu ) :            380mm x 140mm x 100mm.