IS200DSPXH1D डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर बोर्ड (इसके बाद DSPX बोर्ड के रूप में संदर्भित) एक महत्वपूर्ण नियंत्रण घटक है जिसे GE इंडस्ट्रियल सिस्टम्स द्वारा अपने प्रमुख EX2100™ एक्सिटेशन कंट्रोल सिस्टम के लिए डिज़ाइन किया गया है। उत्तेजना नियंत्रक के 'मस्तिष्क' के रूप में कार्य करते हुए, डीएसपीएक्स बोर्ड वास्तविक समय सिग्नल प्रोसेसिंग, बंद-लूप विनियमन, तर्क नियंत्रण और सुरक्षा जैसे मुख्य कार्य करता है। यह स्थिर जनरेटर टर्मिनल वोल्टेज, सटीक प्रतिक्रियाशील बिजली नियंत्रण और संपूर्ण उत्पादन इकाई के सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए हार्डवेयर आधारशिला बनाता है।
EX2100 के भीतर, एक पूरी तरह से स्थिर उत्तेजना प्रणाली, DSPX बोर्ड एक उच्च-प्रदर्शन डिजिटल नियंत्रक बनाने के लिए एक ही रैक में एप्लिकेशन कंट्रोल लेयर मॉड्यूल (ACLA बोर्ड) के साथ मिलकर काम करता है। डीएसपीएक्स बोर्ड इनर-लूप नियंत्रण, तीव्र प्रतिक्रिया और निम्न-स्तरीय हार्डवेयर इंटरफेसिंग पर अधिक ध्यान केंद्रित करता है, जो जनरेटर फील्ड करंट के सटीक और तेज़ विनियमन को प्राप्त करने के लिए थाइरिस्टर (एससीआर) फायरिंग पल्स उत्पन्न करने के लिए सीधे जिम्मेदार है। उन्नत माइक्रोप्रोसेसर और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीक के आधार पर, यह पारंपरिक एनालॉग नियंत्रण कार्यों को डिजिटलीकृत और सॉफ्टवेयर-कार्यान्वित करता है, जिससे उच्च नियंत्रण सटीकता, लचीलापन और विश्वसनीयता प्राप्त होती है।
चाहे नए भाप टरबाइन, गैस टरबाइन, जलविद्युत जनरेटर, या मौजूदा उपकरणों के लिए रेट्रोफिट परियोजनाओं पर लागू किया जाए, IS200DSPXH1D बोर्ड आधुनिक, उच्च-प्रदर्शन उत्तेजना नियंत्रण को साकार करने के लिए एक अनिवार्य मुख्य घटक है।
2. हार्डवेयर विशिष्टताएँ और भौतिक विशेषताएँ
IS200DSPXH1D बोर्ड को VME बस मानक के सख्त अनुपालन में डिज़ाइन किया गया है, जो औद्योगिक नियंत्रण वातावरण में उच्च विश्वसनीयता और रखरखाव सुनिश्चित करता है।
फॉर्म फैक्टर और संरचना: बोर्ड सिंगल-स्लॉट, 3यू ऊंचाई के साथ एक मानकीकृत मॉड्यूलर डिजाइन को नियोजित करता है, जो इसे कॉम्पैक्ट और स्थापित करने, प्लग/अनप्लग करने और EX2100 नियंत्रण रैक के भीतर बनाए रखने में आसान बनाता है। इसके आयाम मानक VME कार्ड के साथ संगत हैं, जो EX2100 नियंत्रक मॉड्यूल में निर्बाध एकीकरण की अनुमति देते हैं।
स्थापना स्थान: EX2100 नियंत्रण मॉड्यूल रैक के भीतर, DSPX बोर्ड आमतौर पर इसके संबंधित ACLA बोर्ड के बगल में स्थित होता है। नियंत्रण रैक को नियंत्रकों एम1, एम2 और सी के लिए तीन स्वतंत्र रूप से संचालित अनुभागों में विभाजित किया गया है (केवल अनावश्यक प्रणालियों में मौजूद)। सिम्प्लेक्स नियंत्रण प्रणाली में, केवल एक नियंत्रक (आमतौर पर M1) होता है, जिसमें DSPX और ACLA बोर्ड का एक सेट होता है। दोहरे/निरर्थक नियंत्रण प्रणाली में, नियंत्रक एम1 और एम2 प्रत्येक में डीएसपीएक्स और एसीएलए बोर्ड का एक सेट होता है, जबकि सी नियंत्रक (निगरानी और चयन के लिए उपयोग किया जाता है) में आमतौर पर केवल डीएसपीएक्स, ईआईएसबी और ईएमआईओ बोर्ड होते हैं, और कोई एसीएलए बोर्ड नहीं होता है।
ऑन-बोर्ड संसाधन: बोर्ड में एक उच्च-प्रदर्शन डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (डीएसपी) और माइक्रोप्रोसेसर है, जो शक्तिशाली वास्तविक समय कंप्यूटिंग क्षमताएं प्रदान करता है। यह फर्मवेयर और एप्लिकेशन प्रोग्राम को स्टोर करने के लिए समर्पित फ्लैश मेमोरी और रनटाइम वेरिएबल स्टोरेज और डेटा प्रोसेसिंग के लिए रैंडम एक्सेस मेमोरी (रैम) को भी एकीकृत करता है। यह आर्किटेक्चर स्थिर कोड भंडारण और उच्च गति निष्पादन सुनिश्चित करता है।
इंटरफेस और कनेक्टिविटी: EX2100 एक्साइटर बैकप्लेन (ईबीकेपी) पर समर्पित कनेक्टर के माध्यम से, डीएसपीएक्स बोर्ड सिस्टम में अन्य कुंजी बोर्डों के साथ हाई-स्पीड डेटा और कमांड का आदान-प्रदान करता है। इसके फ्रंट पैनल में बोर्ड संचालन, संचार और गलती की स्थिति का संकेत देने वाली स्थिति एलईडी शामिल हो सकती हैं।
3. मुख्य कार्य और विशेषताएं
IS200DSPXH1D बोर्ड की कार्यक्षमता उत्तेजना नियंत्रण के लिए अनुकूलित है, जो सिग्नल अधिग्रहण से लेकर पावर आउटपुट तक पूरी नियंत्रण श्रृंखला को कवर करती है। इसके मुख्य कार्यों में शामिल हैं:
उत्तेजना ब्रिज फायरिंग पल्स जनरेशन और नियंत्रण:
यह DSPX बोर्ड के सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक है। स्वचालित वोल्टेज रेगुलेटर (एवीआर) या मैनुअल रेगुलेटर (एफवीआर/एफसीआर) द्वारा गणना किए गए नियंत्रण चर के आधार पर, यह वास्तविक समय में छह सटीक एससीआर फायरिंग (गेट) पल्स सिग्नल उत्पन्न करता है।
इन निम्न-स्तरीय लॉजिक पल्स को बैकप्लेन के माध्यम से एक्साइटर सेलेक्टर बोर्ड (ईएसईएल) में भेजा जाता है, जो फिर उन्हें पावर कन्वर्जन कैबिनेट में स्थित एक्साइटर गेट पल्स एम्पलीफायर बोर्ड (ईजीपीए) में वितरित और प्रसारित करता है, जो अंततः पावर कन्वर्जन मॉड्यूल (पीसीएम) में छह थाइरिस्टर को चलाता है। यह तीन-चरण पूर्ण-तरंग रेक्टिफायर ब्रिज से डीसी वोल्टेज और वर्तमान आउटपुट के चरण नियंत्रण को सक्षम बनाता है।
इनर-लूप रेगुलेटर गणना:
फील्ड वोल्टेज रेगुलेटर (एफवीआर): यह मानक मैनुअल विनियमन मोड है। डीएसपीएक्स बोर्ड फीडबैक के रूप में जनरेटर फील्ड वाइंडिंग वोल्टेज का उपयोग करके एफवीआर एल्गोरिदम चलाता है। आनुपातिक-अभिन्न (पीआई) विनियमन के माध्यम से, यह सेटपॉइंट पर फ़ील्ड वोल्टेज को बनाए रखता है। स्वचालित मोड (एवीआर) में भी, एवीआर आउटपुट सीधे एफवीआर आउटपुट को दिया जाता है।
फील्ड करंट रेगुलेटर (एफसीआर): यह एक विशेष एप्लिकेशन मैनुअल रेगुलेशन मोड है जिसका उपयोग निरंतर फील्ड करंट या विशेष फोर्सिंग आवश्यकताओं की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। यह फीडबैक के रूप में जनरेटर फील्ड करंट का उपयोग करके पीआई विनियमन करता है। डीएसपीएक्स बोर्ड अंतिम ब्रिज फायरिंग कमांड के रूप में एफवीआर और एफसीआर आउटपुट में से छोटे को चुनता है, जो आंतरिक सीमित सुरक्षा के रूप में कार्य करता है।
सिस्टम स्टार्ट/स्टॉप और अनुक्रमिक नियंत्रण तर्क:
डीएसपीएक्स बोर्ड उत्तेजना प्रणाली की शुरुआत, रोक और परिचालन अनुक्रमों का प्रबंधन करता है। इसमें कीपैड, रिमोट एचएमआई, या डेटा हाईवे से स्टार्ट/स्टॉप कमांड प्राप्त करना शामिल है।
यह फील्ड फ्लैशिंग प्रक्रिया को नियंत्रित करता है: प्रारंभिक जनरेटर स्टार्ट-अप के दौरान, यह स्टेशन डीसी आपूर्ति को फील्ड वाइंडिंग से जोड़ने के लिए संपर्ककर्ताओं 53 ए और 53 बी को नियंत्रित करता है, जनरेटर वोल्टेज स्थापित होने तक प्रारंभिक चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करता है और एवीआर नियंत्रण ले सकता है।
सुरक्षा और दोष तर्क प्रसंस्करण:
डीएसपीएक्स बोर्ड लगातार सिस्टम की स्थिति की निगरानी करता है और जटिल अलार्म और ट्रिप लॉजिक को निष्पादित करता है। यह विभिन्न निगरानी बिंदुओं (उदाहरण के लिए, ओवरकरंट, ओवरवॉल्टेज, ओवरटेम्परेचर, उत्तेजना की हानि, पीटी/सीटी विफलता) से संकेतों को संसाधित करता है और संबंधित अलार्म संदेश उत्पन्न करता है या सुरक्षात्मक यात्राएं ट्रिगर करता है (उदाहरण के लिए, 86 जी लॉकआउट रिले को सक्रिय करना)।
गलती की जानकारी इतिहास लॉग में दर्ज की जाती है और इसे स्थानीय कीपैड या कंट्रोल सिस्टम टूलबॉक्स सॉफ़्टवेयर के माध्यम से देखा और रीसेट किया जा सकता है।
जनरेटर विद्युत मात्रा माप और गणना:
जनरेटर वोल्टेज परिमाण (Vmag) और आवृत्ति (Freq_Hz)
जेनरेटर वर्तमान परिमाण (छवि)
सक्रिय शक्ति (वाट) और प्रतिक्रियाशील शक्ति/वोल्ट-एम्पीयर (वार्स)
पावर सिस्टम स्टेबलाइज़र (पीएसएस) के लिए त्वरित शक्ति (रोटर गति परिवर्तन का अनुमान) का अभिन्न अंग
सिस्टम आवृत्ति और वोल्टेज/हर्ट्ज अनुपात (वी/हर्ट्ज), जनरेटर ओवरफ्लक्सिंग को रोकने के लिए उपयोग किया जाता है।
एक्साइटर पीटी/सीटी बोर्ड (ईपीसीटी) से पृथक और वातानुकूलित जनरेटर टर्मिनल वोल्टेज (पीटी) और करंट (सीटी) सिग्नल प्राप्त करता है।
अंतर्निहित सॉफ़्टवेयर एल्गोरिदम के माध्यम से, यह वास्तविक समय में प्रमुख सिस्टम चर की एक श्रृंखला की गणना करता है, जिसमें ये शामिल हैं, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं हैं:
संचार और डेटा विनिमय:
बैकप्लेन के माध्यम से एक्सिटर आईएसबस बोर्ड (ईआईएसबी) के साथ उच्च गति पर संचार करता है। ईआईएसबी डीएसपीएक्स बोर्ड के लिए बाहरी फाइबर-ऑप्टिक सिग्नल (उदाहरण के लिए, ईडीसीएफ बोर्ड से डीसी वोल्टेज/करंट फीडबैक, ईजीडीएम से ग्राउंड डिटेक्शन सिग्नल) के लिए इंटरफेस के रूप में कार्य करता है।
ईआईएसबी के माध्यम से, डीएसपीएक्स बोर्ड स्थानीय डायग्नोस्टिक इंटरफेस (कीपैड) और कंट्रोल सिस्टम टूलबॉक्स के साथ आरएस-232सी सीरियल संचार का प्रबंधन भी करता है, जो पैरामीटर कॉन्फ़िगरेशन, वास्तविक समय डेटा मॉनिटरिंग और गलती निदान का समर्थन करता है।
4. सिस्टम में अनुप्रयोग और सहयोगात्मक संचालन
IS200DSPXH1D बोर्ड अलगाव में काम नहीं करता है; इसकी शक्तिशाली कार्यक्षमता EX2100 सिस्टम के भीतर अन्य हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के साथ कड़े सहयोग के माध्यम से महसूस की जाती है।
श्रम विभाजन और एसीएलए बोर्ड के साथ सहयोग: एक विशिष्ट 'बाहरी-आंतरिक लूप' नियंत्रण संरचना बनाता है।
डीएसपीएक्स (इनर लूप / फास्ट लूप): तेज, सटीक निम्न-स्तरीय नियंत्रण, जैसे एफवीआर/एफसीआर विनियमन, फायरिंग पल्स जेनरेशन, वास्तविक समय सुरक्षा और तेज सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए जिम्मेदार। पावर हार्डवेयर के साथ सीधे इंटरफेस।
ACLA (आउटर लूप / स्लो लूप): उच्च-स्तरीय, अधिक जटिल नियंत्रण एल्गोरिदम चलाता है, जैसे स्वचालित वोल्टेज रेगुलेशन (AVR), पावर सिस्टम स्टेबलाइजर (PSS), अंडर एक्सिटेशन लिमिटर (UEL), VAR/पावर फैक्टर रेगुलेशन, आदि। सेटपॉइंट एडजस्टमेंट कमांड प्राप्त करने के लिए टरबाइन कंट्रोल (मार्क VI), प्लांट DCS, या HMI के साथ ईथरनेट (यूनिट डेटा हाईवे) के माध्यम से संचार करता है।
दोनों हाई-स्पीड बैकप्लेन बस के माध्यम से वास्तविक समय में डेटा का आदान-प्रदान करते हैं। ACLA DSPX को नियंत्रण लक्ष्य (उदाहरण के लिए, AVR आउटपुट) प्रदान करता है, जो तेज़ ट्रैकिंग और निष्पादन के लिए जिम्मेदार है।
निरर्थक नियंत्रण प्रणालियों में भूमिका:
उच्च उपलब्धता के लिए डिज़ाइन किए गए निरर्थक (ट्रिपल मॉड्यूलर रिडंडेंट, टीएमआर) कॉन्फ़िगरेशन में, सिस्टम में तीन नियंत्रक शामिल हैं: एम 1, एम 2 और सी।
एम1 और एम2 में डीएसपीएक्स बोर्ड: प्राथमिक/बैकअप नियंत्रकों के रूप में कार्य करते हैं, समानांतर में समान नियंत्रण एल्गोरिदम चलाते हैं। हालाँकि, केवल नियंत्रक सी द्वारा 'सक्रिय मास्टर' के रूप में चुने गए ईएसईएल बोर्ड के फायरिंग पल्स को ईजीपीए में भेजने के लिए सक्षम किया गया है।
नियंत्रक सी में डीएसपीएक्स बोर्ड: हालांकि फायरिंग पल्स उत्पन्न करने के लिए जिम्मेदार नहीं है, यह सभी फीडबैक सिग्नल भी प्राप्त करता है और मॉनिटरिंग सॉफ्टवेयर चलाता है। इसका मुख्य कार्य एम1 और एम2 के नियंत्रण आउटपुट और स्थिति की लगातार तुलना करना है। सक्रिय मास्टर में किसी खराबी या सीमा से बाहर प्रदर्शन का पता चलने पर, नियंत्रक सी एक बम्पलेस ट्रांसफर का आदेश देता है, आसानी से बैकअप नियंत्रक को नियंत्रण सौंपता है, जिससे सिस्टम विश्वसनीयता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है (MTBF 175,000 घंटे तक पहुंच सकता है)।
सॉफ़्टवेयर कॉन्फ़िगरेशन और रखरखाव:
डीएसपीएक्स बोर्ड द्वारा निष्पादित एप्लिकेशन कोड (नियंत्रण फ़ंक्शन ब्लॉकों से बना) जीई के स्वामित्व नियंत्रण सिस्टम टूलबॉक्स सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके कॉन्फ़िगर, संकलित और डाउनलोड किया जाता है।
इंजीनियर डीएसपीएक्स बोर्ड के भीतर सभी फ़ंक्शन ब्लॉकों के वास्तविक समय डेटा की ऑनलाइन निगरानी करने, मापदंडों को संशोधित करने और सिमुलेशन परीक्षण करने के लिए ईथरनेट या सीधे सीरियल कनेक्शन के माध्यम से टूलबॉक्स का उपयोग कर सकते हैं। यह सिस्टम कमीशनिंग, अनुकूलन और समस्या निवारण के लिए महत्वपूर्ण है।
5. तकनीकी लाभ और मूल्य
उच्च-प्रदर्शन डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग: समर्पित डीएसपी आर्किटेक्चर जटिल नियंत्रण एल्गोरिदम और तेज़ सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए आवश्यक वास्तविक समय प्रदर्शन सुनिश्चित करता है, जो पावर सिस्टम गतिशीलता की मिलीसेकंड-स्तरीय प्रतिक्रिया मांगों को पूरा करने में सक्षम है।
उत्कृष्ट नियंत्रण सटीकता और स्थिरता: डिजिटल पीआई नियामक स्थिर मापदंडों और उच्च विनियमन सटीकता (स्वचालित वोल्टेज विनियमन सटीकता ±0.25% तक पहुंच सकती है) के साथ एनालॉग सर्किट के बहाव और उम्र बढ़ने के मुद्दों से बचते हैं।
उच्च लचीलापन और विन्यास: सॉफ्टवेयर-आधारित नियंत्रण तर्क एक ही हार्डवेयर प्लेटफ़ॉर्म (डीएसपीएक्स बोर्ड) को विभिन्न उत्तेजना अनुप्रयोगों के अनुरूप विभिन्न कॉन्फ़िगरेशन के माध्यम से अनुकूलित करने की अनुमति देता है, सरल से जटिल और थर्मल से हाइड्रो पावर तक, स्पेयर पार्ट्स प्रबंधन और अपग्रेड परियोजनाओं को सरल बनाता है।
शक्तिशाली निदान और रख-रखाव: समृद्ध स्थिति की निगरानी, फ़ॉल्ट लॉगिंग, और कीपैड/टूलबॉक्स के माध्यम से पारदर्शी पहुंच मरम्मत के लिए औसत समय (एमटीटीआर) को काफी कम कर देती है और उपकरण रखरखाव को बढ़ाती है।
उच्च-विश्वसनीयता आर्किटेक्चर का समर्थन करता है: इसका डिज़ाइन मूल रूप से अनावश्यक कॉन्फ़िगरेशन का समर्थन करता है, जो इसे आधुनिक बिजली संयंत्रों की कठोर उपलब्धता आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, मिशन-महत्वपूर्ण 'कभी विफल नहीं होने वाले' बिजली उत्पादन नियंत्रण प्रणालियों के निर्माण के लिए एक मुख्य घटक बनाता है।
अंतर्राष्ट्रीय मानकों का अनुपालन: EX2100 प्रणाली और उसके घटकों (डीएसपीएक्स बोर्ड सहित) का डिजाइन और निर्माण कई अंतरराष्ट्रीय विद्युत और सुरक्षा मानकों का पालन करता है, जिसमें उत्तेजना प्रणाली, यूएल, सीएसए, आईईसी आदि के लिए आईईईई 421.x श्रृंखला शामिल है, जो वैश्विक अनुपालन और अंतरसंचालनीयता सुनिश्चित करता है।
