GE IS200EDCFG1A Erreger-DC-Feedback-Board

Das IS200EDCFG1A ist ein Exciter DC Feedback Board, das von General Electric (GE) für sein Excitation Control System EX2100™ entwickelt wurde. Diese Platine dient in erster Linie dazu, die Feldspannung und den Feldstrom an der SCR-Brücke zu messen und diese Signale über eine Hochgeschwindigkeits-Glasfaserverbindung an die EISB-Platine im Schaltschrank zu übertragen. Die Glasfaserkommunikation sorgt sowohl für eine Spannungsisolierung zwischen den beiden Platinen als auch für eine hohe Immunität gegenüber elektrischem Rauschen.

Die Kernfunktion der IS200EDCFG1A-Karte besteht darin, Hochspannungs- und Hochstromsignale von der Leistungsseite durch Isolierung und Umwandlung in Signale mit niedrigem Pegel umzuwandeln, die von der Steuerseite verwendet werden können. Es empfängt Spannungs- und Stromsignale von der SCR-Brücke, verstärkt sie differenziell, speist sie in einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) ein, um sie in Frequenzsignale umzuwandeln, und sendet sie dann über Glasfasersender an die EISB-Platine zur Erregungsregelung und zum Schutz durch das Steuersystem.

Das Board bietet Flexibilität für verschiedene Anwendungsszenarien:

• Spannungsmessung: Bietet sieben Jumper zur Auswahl des Spannungsbereichs, um verschiedene PPT-Spannungspegel von 140 V bis 1300 V zu berücksichtigen (spätere Versionen unterstützen 1400 V).

• Strommessung: Misst den Feldstrom über einen DC-Shunt mit einem maximalen Eingangssignal von 500 mV.

• Glasfaserkommunikation: Unterstützt zwei Arten von Glasfasern und ermöglicht eine Auswahl basierend auf der Übertragungsentfernung: Plastic Optical Fiber (POF) bis zu 10 m oder Hard Clad Silica (HCS) bis zu 90 m. Der minimale Biegeradius beträgt 1,5 Zoll.

Die Platine verfügt über eine grüne LED-Anzeige (PSOK), die den Status der Stromversorgung anzeigt. Die Platine wird von einer externen ±24-V-Gleichstromversorgung mit Strom versorgt, und interne Regler erzeugen +15 V-Gleichstrom, -15 V-Gleichstrom und +5 V-Gleichstrom für die verschiedenen Schaltkreise.

Das IS200EDCFG1A-Board umfasst die folgenden Hauptschnittstellen und Komponenten:

• J16-Anschluss: +24 V DC-Stromeingang

• P1-Anschluss: Feldstrom-Shunt-Signaleingang

• E1 Stab-on-Anschluss: Feldspannungseingang (SCR-Brücke negativ)

• CF OF-Glasfaseranschluss: Feldstrom-Feedback-Impulsausgang

• VF OF-Glasfaseranschluss: Feldspannungs-Feedback-Impulsausgang

• JP1-JP6, JP9-JP10: Jumper zur Auswahl des Spannungsbereichs

• JP7, JP8: Jumper zur Auswahl des Fasertyps

• PSOK-LED: Grüne Betriebsstatusanzeige

  
  

---

II. Hauptfunktionen

Zu den Hauptfunktionen des IS200EDCFG1A gehören unter anderem die folgenden:

1. Feldspannungsmessung

Die IS200EDCFG1A-Karte misst die Spannung zwischen dem Minuspol der SCR-Brücke und dem Pluspol des Stromshunts. Durch die Auswahl verschiedener Widerstandskombinationen über Jumper kann die Brückenspannung verkleinert werden, um sie an unterschiedliche PPT-Spannungspegel anzupassen. Das skalierte Signal wird in einen Differenzverstärker eingegeben. Die Ausgangsspannung des Verstärkers (-5 V bis +5 V) steuert einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), der ein zur Spannung proportionales Frequenzsignal erzeugt, das über Glasfaser an den EISB gesendet wird.

2. Feldstrommessung

Der Feldstrom wird über einen DC-Shunt an der SCR-Brücke gemessen und erzeugt am Shunt ein Signal mit niedrigem Pegel und einem Maximalwert von 500 mV. Dieses Signal wird einem Differenzverstärker zugeführt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers (-5 V bis +5 V) steuert einen VCO, der ein zum Strom proportionales Frequenzsignal erzeugt, das über Glasfaser an den EISB gesendet wird.

3. Glasfaserkommunikation

Die Platine verwendet zwei Glasfaseranschlüsse (CF OF und VF OF), um Strom- bzw. Spannungsrückmeldungsimpulse zu senden. Die Glasfaserkommunikation bietet folgende Vorteile:

• Hochspannungsisolierung: Vollständige elektrische Isolierung zwischen der Leistungsseite und der Steuerseite, um die Sicherheit des Personals zu gewährleisten.

• Störfestigkeit: Glasfasern sind immun gegen elektromagnetische Störungen und gewährleisten so eine hohe Signalübertragungsqualität.

• Fernübertragung: Übertragungsentfernungen bis zu 10 m oder 90 m, abhängig vom gewählten Fasertyp.

4. Stromversorgung

Die IS200EDCFG1A-Karte wird über eine externe ±24-V-Gleichstromversorgung mit Strom versorgt, die über den J16-Anschluss eingespeist wird. Drei integrierte Spannungsregler erzeugen:

• +15 V DC: Versorgt analoge Schaltkreise.

• -15 V DC: Versorgt analoge Schaltkreise.

• +5 V DC: Versorgt digitale Schaltkreise.

Die grüne LED-Anzeige PSOK wird von den ±15-V-Ausgängen angesteuert und leuchtet, wenn das Netzteil normal funktioniert.

5. Flexible Konfiguration

Die Platine verfügt über mehrere Jumper zur Konfiguration entsprechend den standortspezifischen Bedingungen:

• Auswahl des Spannungsbereichs: Die Jumper JP1-JP6 und JP9-JP10 wählen den PPT-Spannungspegel. Es kann immer nur ein Jumper gesteckt werden.

• Auswahl des Fasertyps: JP7 (Stromrückführung) und JP8 (Spannungsrückführung) werden unabhängig voneinander eingestellt, um Kunststoff-Lichtwellenleiter (POF) oder Hartmantel-Silikatfasern (HCS) auszuwählen.

  
  

---

III. Systemanwendungen

1. Anwendung im Excitation Control System EX2100

Das IS200EDCFG1A ist ein wichtiges Feedback-Board zur Messung von Feldspannung und -strom im EX2100-Erregersteuerungssystem. Zu seinen Rollen innerhalb des Systems gehören:

• Feldspannungsrückführung: Misst die von der SCR-Brücke ausgegebene Feldspannung und überträgt das Spannungssignal über Glasfaser an die EISB-Platine zur Spannungsregelung im geschlossenen Regelkreis durch den automatischen Spannungsregler (AVR).

• Feldstromrückführung: Misst den Feldstromausgang der SCR-Brücke und überträgt das Stromsignal über Glasfaser an die EISB-Platine zur Feldstrombegrenzung, zum Schutz und zur Überwachung.

• Elektrische Isolierung: Bietet vollständige elektrische Isolierung zwischen der Leistungsseite und der Steuerseite über Glasfaserkommunikation und gewährleistet so die Sicherheit von Niederspannungs-Steuerkreisen.

• Signalaufbereitung: Wandelt Hochspannungs- und Hochstromsignale mit Linearisierung in Signale mit niedrigem Pegel um, die für die Verarbeitung im Steuerkreis geeignet sind.

2. Redundante Konfiguration

In Systemen, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, können aus Redundanzgründen drei IS200EDCFG1A-Karten installiert werden. Auch bei Ausfall einer Platine kann das Erregersystem weiter betrieben werden. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass aufgrund der hohen Spannungen der Online-Austausch einer ausgefallenen Platine selbst in einer redundanten Konfiguration nicht unterstützt wird. Für den Austausch muss die Stromversorgung des Systems ausgeschaltet werden.

3. Typische Anwendungsszenarien

• Spannungs- und Stromrückführung für Synchrongenerator-Erregersysteme

• Spannungsregler für Dampfturbinengeneratoren

• Leistungseinheiten für die Erregung von Wasserturbinengeneratoren

• Anregungssysteme für Gasturbinen

• Upgrades und Nachrüstungen für industrielle Erregersysteme

  
  

---

IV. Detaillierte Schnittstellenbeschreibung

1. Stromanschluss J16

J16 ist ein 2-poliger Anschluss für den externen ±24-V-DC-Stromeingang:

2. Stromeingangsanschluss P1

P1 ist ein 4-poliger Stecker (2 Pins belegt) zum Anschluss des Feldstrom-Shunts:

3. Spannungseingangsanschluss E1

E1 ist ein Steckanschluss für den Feldspannungseingang:

4. Glasfaseranschlüsse

5. der Betriebsanzeige

der LED-	Farbe	Beschreibung
PSOK	Grün	Angetrieben durch ±15-V-Gleichstromausgänge, leuchtet, wenn die Stromversorgung normal funktioniert

---

V. Jumper-Konfiguration

Die IS200EDCFG1A-Karte verfügt über 10 Jumper zur Konfiguration des Spannungsbereichs und des Fasertyps.

1. Jumper zur Auswahl des Spannungsbereichs (JP1-JP6, JP9-JP10)

Diese Jumper wählen den PPT-Spannungspegel der SCR-Brücke. Es kann immer nur ein Jumper gesteckt werden. Wählen Sie den entsprechenden Jumper basierend auf der tatsächlichen Systemspannung aus:

Wichtig: Es kann jeweils nur ein Spannungsbereichs-Jumper gesteckt werden. Das gleichzeitige Einsetzen mehrerer Jumper führt zu Messfehlern.

2. Jumper zur Auswahl des Fasertyps (JP7, JP8)

Diese beiden Jumper wählen den Fasertyp für Stromrückführung bzw. Spannungsrückführung aus und können unabhängig voneinander eingestellt werden:

Hinweis: Der minimale Biegeradius für diese Kabel beträgt 1,5 Zoll. Vermeiden Sie übermäßiges Biegen während der Installation.

---

VI. Installation und Austausch

1. Montageort

Die IS200EDCFG1A-Platine ist im Hilfsschrank des EX2100-Erregersystems montiert und in oberen und unteren Schienen befestigt. Achten Sie bei der Installation auf Folgendes:

• Stellen Sie sicher, dass die Platine in der richtigen Ausrichtung eingesetzt wird.

• Die Push-Lock-Stifte müssen vollständig eingerastet sein, um ein Lösen der Platine zu verhindern.

• Bei Glasfaserkabeln sollte eine übermäßige Biegung vermieden und der Mindestbiegeradius eingehalten werden.

2. Austauschverfahren

Wichtige Sicherheitswarnungen:

• Das EDCF-Board ist mit hohen Spannungen verbunden und unterstützt KEINEN Online-Austausch. Selbst in redundanten Systemen muss die Stromversorgung des Erregersystems vor dem Austausch abgeschaltet werden.

• Befolgen Sie vor dem Austausch der Platine die vollständigen Abschaltverfahren, die im Installations- und Inbetriebnahmehandbuch (GEH-6631) beschrieben sind. Halten Sie sich an alle örtlichen Lock-out/Tag-out-Praktiken. Warten Sie, bis sich die Kondensatoren entladen haben.

• Verwenden Sie für Hochspannung ausgelegte Sicherheitsprüfgeräte, um sicherzustellen, dass die Stromkreise stromlos sind, bevor Sie sie berühren.

• Beachten Sie beim Umgang mit der Platine die ESD-Vorsichtsmaßnahmen (elektrostatische Entladung). Tragen Sie ein Erdungsband und lagern Sie die Platine in antistatischen Beuteln.

Austauschschritte:

1. Überprüfen Sie, ob die Stromversorgung ausgeschaltet ist: Stellen Sie sicher, dass das Panel mit der EDCF-Platine vollständig stromlos ist.

2. Schranktür öffnen: Öffnen Sie die zusätzliche Schranktür. Überprüfen Sie mithilfe von Hochspannungsprüfgeräten, ob die Stromkreise stromlos sind.

3. Beschriften Sie die Kabel: Stellen Sie sicher, dass alle Kabel entsprechend den Markierungen auf der Platine korrekt beschriftet sind, damit sie leicht wieder angeschlossen werden können.

4. Kabel trennen:

• Fassen Sie jede Seite des Stecksteckers, der mit der Platinenklemme E1 verbunden ist, und ziehen Sie ihn vorsichtig ab.

• Trennen Sie die Anschlüsse P1 und J16.

• LWL-Stecker CF OF und VF OF trennen.

5. Platine entriegeln: Entriegeln Sie die Druckverriegelungsstifte, die die EDCF-Platine in den oberen und unteren Schienen halten.

6. Alte Platine entfernen: Schieben Sie die alte Platine aus den Schienen und entfernen Sie sie.

7. Überprüfen Sie die neue Platine: Stellen Sie sicher, dass sich die Jumper JP1 bis JP10 auf der neuen EDCF-Platine in den gleichen Positionen wie auf der Originalplatine befinden.

8. Installieren Sie die neue Platine: Richten Sie die neue Platine in die gleiche Richtung aus, schieben Sie sie in die Schienen, drücken Sie sie vollständig hinein und verriegeln Sie die Druckverriegelungsstifte.

9. Kabel wieder anschließen: Schließen Sie alle Kabel und Glasfaseranschlüsse wie angegeben wieder an und stellen Sie sicher, dass sie richtig sitzen.

10. Wiederherstellen der Stromversorgung: Schließen Sie die Tür des Zusatzschranks, stellen Sie die Stromversorgung des Erregersystems gemäß den Verfahren wieder her und testen Sie den Betrieb.