برد کنترل سفر رگولاتور تحریک کننده GE IS200ERSCG1AAA

IS200ERSCG1AAA یک برد کنترل حیاتی ایمنی تخصصی است که برای سیستم های تنظیم کننده تحریک دیجیتال جنرال الکتریک (GE) EX2100 و EX2100e مهندسی شده است. IS200ERSCG1AAA به عنوان عضوی از خانواده برد کنترل تردد رگولاتور اکسایتر (ERSC)، به جمع آوری، پردازش و اجرای مطمئن سیگنال های سفر محافظتی اختصاص داده شده است که خاموش شدن ایمن و فوری سیستم تحریک ژنراتور را در شرایط خطا یا عملکرد غیرعادی تضمین می کند. IS200ERSCG1AAA یک پیوند حیاتی در زنجیره حفاظتی کلی تشکیل می دهد و به عنوان رابط در سطح سخت افزار بین منطق حفاظتی سیستم و محرک های فیزیکی که توان تحریک را از سیم پیچ میدان ژنراتور قطع می کند، عمل می کند.

IS200ERSCG1AAA که در رک ماژول کنترل استاندارد EX2100 نصب شده است، در هماهنگی نزدیک با برد پردازنده سیگنال دیجیتال DSPX، برد ورودی/خروجی ERIO و برد لایه کنترل برنامه کاربردی ACLx کار می کند. این اجزا با هم یک معماری حفاظت و کنترل جامع را تشکیل می دهند که ژنراتور و سیستم تحریک را برای شرایطی مانند اضافه ولتاژ، تحریک بیش از حد، از دست دادن تحریک، خطاهای زمین میدان و دستورات قفل خارجی نظارت می کند. IS200ERSCG1AAA به محض تشخیص وضعیت مناسب سفر، در توالی قطعی شرکت می کند که کنتاکتور میدان را خاموش می کند، ماژول تخلیه را فعال می کند، و رویداد را برای اعلام و ثبت تاریخی به کنترل کننده گزارش می دهد. قابلیت اطمینان و سرعت پاسخ IS200ERSCG1AAA فاکتورهای حیاتی در جلوگیری از آسیب به روتور ژنراتور، مبدل توان تحریک و تجهیزات کمکی مرتبط در هنگام وقوع خطا هستند.

موقعیت یابی سیستم و یکپارچه سازی معماری

در معماری لایه‌ای حفاظتی سیستم EX2100، IS200ERSCG1AAA در سطح اجرای سفر سخت‌افزاری قرار دارد و عملکردهای حفاظتی مبتنی بر نرم‌افزار را که روی پردازنده‌های DSPX و ACLx اجرا می‌شوند، تکمیل می‌کند. در حالی که نرم افزار کاربردی نظارت مداوم را انجام می دهد و منحنی های حفاظتی هماهنگ با زمان را پیاده سازی می کند، IS200ERSCG1AAA مسیرهای سیگنال سیم کشی شده و منطق رای لازم را برای تضمین سفر حتی در صورت خرابی سیستم کنترل جزئی فراهم می کند. این رویکرد ترکیبی - ترکیب هوشمندی نرم افزار با جبر سخت افزاری - برای دستیابی به سطح یکپارچگی ایمنی بالا (SIL) و قابلیت اطمینان مورد انتظار از تجهیزات تحریک ژنراتور مدرن اساسی است.

رابط IS200ERSCG1AAA با چندین زیرسیستم در کابینت EX2100:

• رابط Backplane (ISBus) : IS200ERSCG1AAA از طریق صفحه پشتی ISBus همزمان با سرعت بالا با پردازنده DSPX ارتباط برقرار می کند. این کانال برای انتقال اطلاعات وضعیت سفر، دریافت پارامترهای پیکربندی و شرکت در روال‌های تشخیصی سطح سیستم استفاده می‌شود.

• ورودی‌های حفاظتی : ورودی‌های سیم‌دار اختصاصی روی IS200ERSCG1AAA سیگنال‌های شروع سفر را از ECTB (Exciter Contact Terminal Board)، ماژول حفاظتی (PPRO) و رله قفل خارجی مشتری (معمولاً 86G) دریافت می‌کنند. این سیگنال ها برای اطمینان از جداسازی کامل گالوانیکی بین سیم کشی میدان و الکترونیک کنترل، ایزوله نوری هستند.

• درایورهای خروجی سفر : IS200ERSCG1AAA درایورهای خروجی با قابلیت اطمینان بالا را فراهم می کند که می توانند مستقیماً سیم پیچ های تریپ کنتاکتور میدان DC (41A/41B) را انرژی داده و دستورات شلیک را به برد EDEX (Exciter De-Excitation) ارسال کنند. این خروجی ها با مسیرهای موازی اضافی طراحی شده اند تا نقاط شکست منفرد را حذف کنند.

• نظارت بر بازخورد : بازخورد تماس کمکی از کنتاکتور میدان و سیگنال‌های حس هدایت از برد EDEX به IS200ERSCG1AAA برگردانده می‌شود و به کنترل‌کننده اجازه می‌دهد تأیید کند که توالی سفر با موفقیت انجام شده است.

در پیکربندی Triple Modular Redundant (TMR)، سه برد IS200ERSCG1AAA - یکی در هر یک از بخش‌های کنترل‌کننده M1، M2 و C - به صورت موازی کار می‌کنند. سیگنال‌های سفر بحرانی با استفاده از یک طرح منطقی سخت‌افزاری ۲ از ۳ انتخاب می‌شوند، که اطمینان حاصل می‌کند که خرابی یک برد نمی‌تواند باعث ایجاد یک سفر مزاحم یا شکست در صورت لزوم شود. این معماری رأی گیری سنگ بنای در دسترس بودن و تحمل خطای بالای سیستم EX2100 است.

توابع اصلی دقیق

1. اکتساب و پردازش سیگنال سفر حفاظتی

IS200ERSCG1AAA دارای چندین ورودی اختصاصی برای دریافت سیگنال های شروع سفر از منابع مختلف حفاظتی است. این ورودی ها با زمان پاسخ سریع و ایمنی بالای نویز طراحی شده اند تا از تحریک کاذب در محیط پر سر و صدا یک نیروگاه جلوگیری کنند. سیگنال های سفر اولیه بدست آمده توسط IS200ERSCG1AAA عبارتند از:

• قفل خارجی (86G) : یک سیگنال قفل سیمی سخت ارائه شده توسط مشتری، که معمولاً از پانل رله حفاظتی ژنراتور منشا می گیرد. هنگامی که این کنتاکت معمولاً بسته باز می شود، نشان می دهد که یک خطای مهم ژنراتور شناسایی شده است و سیستم تحریک باید فوراً خاموش شود. IS200ERSCG1AAA انتقال را تشخیص می دهد و توالی سفر را در عرض میکروثانیه آغاز می کند.

• سفر ماژول حفاظتی (PPRO) : در برنامه های سیمپلکس، یک سرعت بیش از حد اضطراری یا شرایط بحرانی دیگر که توسط ماژول حفاظتی PPRO شناسایی می شود، منجر به سیگنال سفر سیمی به IS200ERSCG1AAA می شود. این سیگنال مسیر ارتباطی نرم‌افزار را به طور کامل دور می‌زند و سریع‌ترین پاسخ ممکن را به شرایط خطرناک ماشین ارائه می‌دهد.

• سفر آغاز شده توسط نرم افزار : کنترل کننده DSPX، پس از تشخیص یک وضعیت سفر از طریق الگوریتم های حفاظتی نرم افزاری خود (به عنوان مثال، سفر بیش از حد تحریک OET، از دست دادن LOE تحریک، سفر V/Hz)، یک فرمان سفر را به IS200ERSCG1AAA از طریق ISBus ارسال می کند. سپس برد توالی سفر را اجرا می کند و وضعیت تکمیل را به کنترل کننده گزارش می دهد.

هر ورودی سفر در IS200ERSCG1AAA به صورت نوری ایزوله و فیلتر می شود تا نویز گذرا را رد کند و در عین حال زمان پاسخگویی سازگار با الزامات حفاظتی تعریف شده در استانداردهای سری IEEE 421 برای سیستم های تحریک را حفظ کند.

2. اجرای توالی سفر قطعی

IS200ERSCG1AAA با دریافت یک فرمان سفر معتبر از هر یک از منابع سفر فعال، یک توالی دقیق و از پیش تعریف شده از اقدامات طراحی شده برای خاموش کردن ایمن میدان ژنراتور را در کوتاه ترین زمان ممکن اجرا می کند. توالی سفر معمولاً شامل مراحل زیر است که در سخت افزار IS200ERSCG1AAA هماهنگ شده است:

1. شلیک تحریک زدایی : IS200ERSCG1AAA بلافاصله فرمان شلیک را به برد EDEX (Exciter De-Excitation Control) ارسال می کند. این تریستور تحریک‌زدایی (SCR) را فعال می‌کند که یک مسیر هدایت را از طریق مقاومت تخلیه میدان فراهم می‌کند. انرژی القایی ذخیره شده در سیم پیچ میدان ژنراتور به صورت گرما در مقاومت تخلیه تخلیه می شود.

2. حرکت کنتاکتور میدانی : همزمان، IS200ERSCG1AAA سیم پیچ اتصال کنتاکتور میدان DC (41A و اختیاری 41B) را خاموش می کند و باعث می شود که کنتاکتور باز شود و مبدل برق تحریک را از میدان ژنراتور جدا کند. کنتاکت های کمکی روی کنتاکتور بازخورد مستقلی را به IS200ERSCG1AAA برای تأیید باز شدن کنتاکتور ارائه می دهند.

3. تأیید سفر : IS200ERSCG1AAA بازخورد حس هدایت از برد EDEX و وضعیت تماس کمکی از کنتاکتور میدان را نظارت می کند. وضعیت واقعی این دستگاه ها را با حالت فرمان مقایسه می کند. یک ناهماهنگی یک هشدار تشخیصی مانند DDCmdFbkDif (کد خطا 200) یا کدهای تشخیصی کنتاکتور مربوطه (مانند CMD41_DIAG، کد خطا 107) را ایجاد می کند.

4. گزارش وضعیت : وضعیت تکمیل هر مرحله در توالی سفر به DSPX از طریق ISBus برای ورود به ضبط کننده ترتیب رویدادها (SOE) و برای اعلام بر روی HMI و نمایشگر صفحه کلید منتقل می شود.

3. نظارت و عیب یابی مدار سفر

IS200ERSCG1AAA دارای عملکرد جامع نظارت بر مدار سفر (TCS) است. IS200ERSCG1AAA حتی زمانی که سیستم تحریک در حالت عادی کار می کند و هیچ سفری فعال نیست، به طور مداوم یکپارچگی مسیرهای سفر حیاتی را کنترل می کند. این شامل:

• نظارت بر تداوم سیم‌پیچ‌ها : یک جریان حسگر کوچک از سیم‌پیچ تریپ کنتاکتور میدان عبور می‌کند تا بررسی شود که مدار سیم‌پیچ سالم است و هیچ خطای مدار باز وجود ندارد.

• نظارت بر ورودی قفل 86G : یکپارچگی مدار قفل خارجی 86G به طور مداوم نظارت می شود. اگر مدار به دلیل خطای سیم‌کشی یا قطع اتصال ناخواسته باز شود، بسته به فلسفه حفاظت گیاه، می‌توان سیستم را طوری پیکربندی کرد که زنگ هشدار (TripLockout، کد خطا 44) ایجاد کند یا یک سفر را انجام دهد.

• نظارت بر منبع تغذیه : IS200ERSCG1AAA ولتاژ تغذیه 28 ولت DC خود را از صفحه پشتی نظارت می کند. اگر ولتاژ تغذیه از آستانه عملیاتی پایین‌تر بیاید، برد به حالت ایمن تبدیل می‌شود که به طور پیش‌فرض به یک شرط سفر می‌رسد، و اطمینان حاصل می‌کند که از دست دادن توان کنترل، میدان ژنراتور را بدون حفاظت روشن نمی‌کند.

• تأیید تراشه شناسه : هر IS200ERSCG1AAA مجهز به یک تراشه شناسه الکترونیکی داخلی است. در طول اولیه سازی سیستم، DSPX این تراشه را می خواند و تأیید می کند که نوع برد و ویرایش صحیح نصب شده است. عدم تطابق یک تشخیص ناسازگاری سخت افزار ایجاد می کند.

4. رای گیری TMR و مدیریت افزونگی

در یک سیستم کنترل TMR، سه برد IS200ERSCG1AAA (در M1، M2 و C) به طور هماهنگ عمل می کنند تا اجرای سفر با تحمل خطا را ارائه دهند. سیگنال‌های سفر از سه برد به‌صورت سخت‌افزاری رأی‌گیری می‌شوند به طوری که اگر حداقل دو نفر از سه کنترل‌کننده به آن فرمان دهند، یک سفر اجرا می‌شود. برعکس، یک هیئت مدیره که به اشتباه دستور سفر را صادر می کند، بیش از حد رای داده می شود و باعث خاموش شدن غیر ضروری نمی شود.

IS200ERSCG1AAA همچنین از تعمیر و نگهداری آنلاین در پیکربندی های اضافی پشتیبانی می کند. اگر خطا در یکی از سه برد تشخیص داده شود، بخش کنترل کننده آسیب دیده را می توان آفلاین کرد، IS200ERSCG1AAA را جایگزین کرد، و بخش را بدون وقفه در عملکرد ژنراتور به سرویس بازگرداند. این قابلیت منوط به پیکربندی خاص سیستم است و باید مطابق با روش‌های تعمیر آنلاین مستند در راهنمای تعمیر و نگهداری و عیب‌یابی EX2100 (GEH-6675) انجام شود.

قابلیت اطمینان و خدمات

IS200ERSCG1AAA برای مطابقت با استانداردهای قابل اطمینان دقیق مورد نیاز برای عملکرد مداوم در تاسیسات تولید برق تولید شده است. برد مدار چاپی توسط یک پوشش منسجم محافظت می شود که در برابر رطوبت، گرد و غبار و آلاینده های شیمیایی خفیف رایج در محیط های صنعتی محافظت می کند. این برد به صورت مکانیکی در قفسه ماژول کنترل با دو پیچ نگهدارنده محکم می شود و شامل زبانه های اجکتور یکپارچه برای استخراج ایمن و بدون ابزار است.

به دلیل نقشی که در زنجیره سفر ایمنی دارد، IS200ERSCG1AAA با فلسفه 'ایمن از خرابی' طراحی شده است. هر گونه خرابی داخلی که توانایی هیئت را برای اجرای یک سفر به خطر می اندازد، باعث می شود که هیئت مدیره به حالت پیش فرض به حالتی که دستور یک سفر را صادر می کند، به جای غیر فعال ماندن بی سر و صدا، تبدیل شود. این اصل طراحی تضمین می کند که سیستم تحریک همیشه به سمت حالت ایمن و بدون انرژی سوگیری دارد.

تعویض IS200ERSCG1AAA مستلزم رعایت دقیق رویه‌های Lockout/Tagout (LOTO) است، زیرا برد مستقیماً به مدارهایی متصل است که ولتاژهای خطرناک را حمل می‌کنند. این برد به عنوان حساس به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) طبقه بندی می شود و باید با استفاده از بند مچی زمینی کار شود و در بسته بندی ضد الکتریسیته ساکن نگهداری شود. پس از تعویض، پیکربندی سیستم باید با استفاده از برنامه ToolboxST تأیید شود و یک آزمایش عملکردی زنجیره سفر باید با ژنراتور آفلاین انجام شود تا عملکرد صحیح تأیید شود.