IS200EMIOH1A là Bảng mạch I/O chính Exciter được thiết kế bởi General Electric (GE) cho Hệ thống điều khiển kích thích EX2100™ của họ. Bo mạch này có hệ số dạng kiểu VME một khe, chiều cao gấp đôi (6U) và được gắn vào giá điều khiển EX2100. IS200EMIOH1A là bo mạch xử lý I/O cốt lõi của hệ thống điều khiển kích thích EX2100, chịu trách nhiệm trao đổi dữ liệu với nhiều bảng đầu cuối, xử lý các tín hiệu đầu vào trường khác nhau và xuất các lệnh điều khiển tới bộ truyền động.
Bảng IS200EMIOH1A giao tiếp với một số bảng đầu cuối I/O, bao gồm EPCT, ECTB, EXTB và EACF, thông qua bảng nối đa năng điều khiển (EBKP). Các bảng đầu cuối này xử lý các nhiệm vụ như đo điện áp và dòng điện của máy phát, đầu ra rơle, đầu vào tiếp điểm, điều khiển khử kích thích, phản hồi AC và khuếch đại xung cổng. IS200EMIOH1A tích hợp các tín hiệu này và đồng thời gửi tín hiệu xung cổng mức logic đến bảng ESEL thông qua bảng nối đa năng. Sau đó, bảng ESEL truyền các tín hiệu này đến bảng EGPA trong tủ chuyển đổi nguồn để đạt được khả năng kiểm soát kích hoạt SCR.
Các tính năng chính của bo mạch IS200EMIOH1A bao gồm:
Xử lý I/O tập trung: Xử lý thống nhất các đầu vào và đầu ra analog và kỹ thuật số từ nhiều bảng đầu cuối.
Tạo xung cổng: Gửi tín hiệu xung cổng mức logic đến bảng ESEL thông qua bảng nối đa năng.
Hỗ trợ kiến trúc dự phòng: Hỗ trợ cả hệ thống điều khiển đơn giản và dự phòng; hỗ trợ thay thế trực tuyến trong các hệ thống dự phòng.
Thiết kế không có dây nhảy: Bo mạch không có dây nhảy cấu hình; tất cả các cấu hình đều đạt được thông qua các đầu nối bảng nối đa năng.
Chỉ báo trạng thái: Bảng mặt trước có đèn LED nguồn và trạng thái.
Bảng IS200EMIOH1A bao gồm hai đầu nối bảng nối đa năng (P1 và P2). Nó giao tiếp với các bảng điều khiển khác thông qua P1 và giao tiếp qua P2 bằng cáp bảng đầu cuối I/O được kết nối với phần dưới của EBKP. Thiết kế bo mạch đáp ứng các tiêu chuẩn cấp công nghiệp và phù hợp cho các ứng dụng điều khiển quan trọng trong hệ thống kích thích của nhà máy điện.
II. Chức năng chính
Các chức năng chính của IS200EMIOH1A bao gồm nhưng không giới hạn ở những chức năng sau:
1. Giao diện đo điện áp và dòng điện của máy phát điện
IS200EMIOH1A nhận tín hiệu đo dòng điện và điện áp máy phát thông qua bảng đầu cuối EPCT:
Tín hiệu biến thế tiềm năng (PT): 2 kênh, để đo điện áp máy phát.
Tín hiệu máy biến dòng (CT): 2 kênh, để đo dòng điện máy phát.
Những tín hiệu này được sử dụng để điều khiển phản hồi của bộ điều chỉnh điện áp và bảo vệ hệ thống.
2. Giao diện phản hồi AC
IS200EMIOH1A nhận tín hiệu phản hồi AC từ máy kích thích thông qua bảng đầu cuối EACF:
Tín hiệu biến thế điện thế (PPT): 1 kênh, đo điện áp máy kích thích.
Tín hiệu CT Air Core: 2 kênh, đo dòng kích thích.
3. Ổ đĩa chuyển tiếp và giao diện đầu vào liên hệ
IS200EMIOH1A thực hiện các chức năng sau thông qua bảng đầu cuối ECTB:
Bộ điều khiển Rơle chuyến đi: 2 kênh, bộ điều khiển rơle khóa bên ngoài.
Ổ đĩa chuyển tiếp mục đích chung: 4 kênh, đầu ra tiếp điểm Form-C.
Đầu vào liên hệ mục đích chung: 6 kênh, để theo dõi trạng thái thiết bị bên ngoài.
Đầu vào tiếp điểm chuyên dụng: Đầu vào tiếp điểm 52G (bộ ngắt máy phát điện) và 86G (rơle khóa).
4. Giao diện điều khiển khử kích thích và nhấp nháy
IS200EMIOH1A thực hiện các chức năng sau thông qua bảng đầu cuối EXTB:
Điều khiển nhấp nháy: Điều khiển rơle thí điểm 53A và 53B.
Điều khiển đóng: Điều khiển rơle thí điểm 41.
Điều khiển hành trình: Điều khiển rơle thí điểm 41T.
Điều khiển khử kích thích: Điều khiển rơle thí điểm khử kích thích KDEP.
Phản hồi trạng thái: Nhận phản hồi trạng thái từ bảng điều khiển khử kích thích EDEX.
Phản hồi trạng thái: Nhận phản hồi trạng thái từ bảng Crowbar.
Phản hồi liên hệ phụ: Nhận trạng thái liên hệ phụ từ 53A, 53B và 41.
5. Giao diện phản hồi và điều khiển xung cổng
IS200EMIOH1A giao tiếp với bo mạch ESEL thông qua bảng nối đa năng, từ đó điều khiển bo mạch EGPA:
Đầu ra xung cổng: Gửi tín hiệu xung cổng mức logic đến ESEL thông qua bảng nối đa năng. ESEL phân phối chúng tới các bảng EGPA cho tối đa 6 cầu nguồn, với 6 tín hiệu kích hoạt trên mỗi cầu.
Tiếp nhận phản hồi dẫn điện: Nhận phản hồi dẫn dòng điện ba pha từ EGPA cho các cầu điện thông qua ESEL.
Tiếp nhận phản hồi nhiệt độ: Nhận lỗi nhiệt độ cầu nguồn và trạng thái cảnh báo từ EGPA qua ESEL.
6. Chỉ báo trạng thái
Mặt trước có hai đèn LED:
Đèn LED nguồn (Xanh lục): Cho biết nguồn điện +5 V dc của bo mạch có bình thường hay không.
Đèn LED trạng thái (Xanh lục): Cho biết đầu ra trạng thái tín hiệu IMOK của FPGA, biểu thị hoạt động bình thường của bo mạch.
III. Ứng dụng hệ thống
1. Ứng dụng trong Hệ thống điều khiển kích từ EX2100
IS200EMIOH1A là bo mạch lõi để xử lý tín hiệu I/O tập trung trong Hệ thống điều khiển kích thích EX2100. Vai trò của nó trong hệ thống bao gồm:
Tập trung dữ liệu I/O: Giao tiếp với nhiều bo mạch đầu cuối I/O thông qua bảng nối đa năng, tập trung các tín hiệu khác nhau như điện áp/dòng điện máy phát, điện áp/dòng điện kích thích, đầu vào tiếp điểm và phản hồi rơle.
Đầu ra lệnh điều khiển: Dựa trên tính toán từ bộ điều khiển DSPX, gửi các lệnh xung cổng tới bảng ESEL thông qua bảng nối đa năng và điều khiển rơle thí điểm và rơle ngắt thông qua EXTB và ECTB.
Giám sát trạng thái hệ thống: Nhận phản hồi dẫn truyền và trạng thái nhiệt độ từ cầu điện, cũng như phản hồi trạng thái từ mạch khử kích thích và mạch xà beng, để hệ thống điều khiển giám sát và bảo vệ.
Cốt lõi của Kiến trúc Dự phòng: Trong các hệ thống dự phòng, M1, M2 và C đều có bảng EMIO, xử lý tín hiệu I/O cho các phần tương ứng của chúng. Nếu bất kỳ bo mạch nào bị lỗi, nó có thể được thay thế trực tuyến mà không ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống.
2. Các kịch bản ứng dụng điển hình
Đo điện áp và dòng điện cho hệ thống kích thích máy phát điện đồng bộ
Điều khiển rơle và giám sát trạng thái tiếp điểm cho hệ thống kích thích
Điều khiển khử kích thích và nhấp nháy máy phát điện
Tạo xung SCR cho cầu điện
Giám sát trạng thái dẫn điện và nhiệt độ cho cầu điện
IV. Mô tả giao diện chi tiết
1. Đầu nối bảng nối đa năng P1 và P2
Bảng IS200EMIOH1A kết nối với các bộ phận khác của hệ thống điều khiển thông qua hai đầu nối bảng nối đa năng:
| Chức năng kết nối |
Mô tả |
| P1 |
Giao tiếp với các bảng điều khiển khác trong cùng một giá (ví dụ: DSPX, EISB), trao đổi dữ liệu điều khiển và thông tin trạng thái. |
| P2 |
Kết nối với các giao diện cáp bảng đầu cuối I/O nằm ở phần dưới của bảng nối đa năng EBKP, cho phép trao đổi tín hiệu với các bảng như EPCT, ECTB, EXTB và EACF. |
2. Bo mạch và tín hiệu đầu cuối I/O được hỗ trợ
Các bảng đầu cuối I/O sau đây được kết nối qua P2 và EBKP, cùng với các tín hiệu mà chúng mang theo:
| Bảng I/O |
Chức năng EMIO |
Tín hiệu đầu vào/đầu ra |
| EPCT |
Đo điện áp và dòng điện máy phát điện |
2 PT, 2 CT |
| ECTB |
Điều khiển rơle, chấp nhận đầu vào tiếp điểm |
2 Ổ đĩa chuyển tiếp chuyến đi, 4 đầu ra tiếp điểm Form-C, 6 đầu vào tiếp điểm mục đích chung, đầu vào tiếp điểm 52G/86G |
| EXTB |
Điều khiển rơle nhấp nháy và khử kích thích |
Bộ truyền động rơle thí điểm 53A/53B/41/41T/KDEP, Phản hồi trạng thái EDEX, Phản hồi trạng thái xà beng, Phản hồi liên hệ phụ trợ 53A/53B/41 |
| EACF |
Nhận điện áp và dòng điện xoay chiều kích thích |
1 PPT, 2 CT lõi khí |
| EGPA |
Điều khiển gián tiếp thông qua ESEL và bảng nối đa năng |
Lên đến 6 cầu nguồn × 6 tín hiệu kích hoạt, phản hồi dẫn truyền 3 pha trên mỗi cầu, lỗi nhiệt độ/báo động |
V. Các chỉ số và trạng thái
1. Các chỉ báo ở mặt trước
Mặt trước IS200EMIOH1A có hai đèn LED màu xanh lá cây (tham khảo Hình 1 trong tài liệu để biết vị trí):
| LED |
Màu nhãn |
Mô |
tả |
| Thượng |
QUYỀN LỰC |
Màu xanh lá |
Đèn sáng khi bo mạch nguồn +5 V dc bình thường. |
| Thấp hơn |
TRẠNG THÁI |
Màu xanh lá |
Sáng khi tín hiệu IMOK của FPGA hoạt động, cho biết bo mạch hoạt động bình thường. |
Trong quá trình hoạt động bình thường, cả hai đèn LED phải sáng đều. Nếu đèn LED TRẠNG THÁI tắt, nó cho biết lỗi bo mạch bên trong và có thể cần phải thay thế.
2. Chỉ dẫn phối hợp với các bảng khác
IS200EMIOH1A không có chỉ báo nào khác. Trạng thái hoạt động của nó có thể được xác định gián tiếp bởi:
Xem trạng thái tín hiệu I/O thông qua phần mềm chẩn đoán Toolbox.
Quan sát trạng thái chỉ báo trên các bảng khác trong cùng phần (ví dụ: DSPX, EISB).
Quan sát hoạt động của rơle điều khiển.
VI. Lắp đặt và thay thế
1. Vị trí lắp đặt
Bo mạch IS200EMIOH1A được lắp vào một khe được chỉ định trên giá điều khiển EX2100. Hệ thống Simplex sử dụng một khe cắm (thường tương ứng với M1). Hệ thống dự phòng sử dụng ba khe cắm (M1, M2, C). Trong quá trình cài đặt, đảm bảo bo mạch được lắp vào đúng khe; cắm không đúng có thể làm hỏng bo mạch điện tử.
2. Quy trình thay thế ngoại tuyến (Hệ thống đã ngắt điện)
Cảnh báo an toàn:
CẢNH BÁO: Để tránh bị điện giật, hãy tắt nguồn hệ thống kích thích và làm theo quy trình ngắt điện hoàn chỉnh được nêu trong Hướng dẫn Lắp đặt và Khởi động (GEH-6631). Tuân thủ tất cả các thông lệ Khóa/Gắn thẻ ra tại địa phương. Để thời gian cho tụ phóng điện.
THẬN TRỌNG: Để ngăn ngừa hư hỏng linh kiện do tĩnh điện gây ra, hãy xử lý tất cả các bo mạch bằng kỹ thuật xử lý nhạy cảm với tĩnh điện. Đeo dây nối đất ở cổ tay và bảo quản bảng mạch trong túi chống tĩnh điện.
Các bước thay thế:
Xác minh Tắt nguồn: Đảm bảo hệ thống kích thích đã được ngắt điện hoàn toàn. Test mạch trước khi mở cửa tủ điều khiển.
Xóa bảng cũ:
Nới lỏng các vít ở phía trên và phía dưới của tấm mặt gần các tab đẩy (các vít bị cố định).
Tháo bảng bằng cách nâng cả hai tab đẩy lên.
Nhẹ nhàng kéo tấm ván thẳng ra khỏi giá bằng cả hai tay.
Cài đặt bảng mới:
Căn chỉnh bảng mới với khe chính xác và đẩy nó dọc theo các thanh dẫn hướng.
Sử dụng ngón tay cái, ấn mạnh đồng thời vào phần trên và phần dưới của tấm mặt để đặt bảng ban đầu.
Lần lượt siết đều các vít của tấm mặt trên và dưới để đảm bảo bảng được đặt vuông góc.
Khôi phục nguồn điện: Đóng cửa tủ, khôi phục nguồn điện cho hệ thống kích thích theo quy trình và vận hành thử.
3. Quy trình thay thế trực tuyến (Hệ thống dự phòng)
Trong hệ thống điều khiển dự phòng, bảng EMIO bị lỗi có thể được thay thế trong khi hệ thống kích thích đang chạy.
Cảnh báo rủi ro: Trong quá trình thay thế trực tuyến, các bộ điều khiển, nguồn điện và bảng đầu cuối khác vẫn có điện và hoạt động. Phải hết sức thận trọng để tránh chạm vào các bộ phận mang điện khác hoặc gây đoản mạch.
Các bước thay thế:
Xác định bảng bị lỗi: Xác nhận phần (M1, M2 hoặc C) chứa bảng EMIO bị lỗi bằng phần mềm chẩn đoán Hộp công cụ và các chỉ báo trên các bảng điều khiển liền kề.
Phần ngắt điện: Mở cửa tủ điều khiển. Trên EPDM (Mô-đun phân phối điện Exciter), tắt công tắc nguồn cho phần tương ứng với bo mạch bị lỗi, ngắt điện phần đó.
Xác minh đã ngắt điện: Trước khi chạm vào bảng EMIO, hãy xác minh rằng đèn chỉ báo LED cho phần EPDM tương ứng đã tắt, đèn chỉ báo EPSM đã tắt và tất cả các đèn chỉ báo nguồn trên bảng trong phần đó đều tắt.
Tháo bo mạch bị lỗi: Tương tự như quy trình ngoại tuyến, nhưng lưu ý rằng tất cả các dây cáp vẫn còn nguyên.
Cài đặt bảng mới: Tương tự như quy trình ngoại tuyến.
Khôi phục nguồn: Cấp lại nguồn cho phần từ EPDM. Kiểm tra xem đèn LED nguồn của bảng EMIO có sáng lên không, đèn LED trạng thái màu xanh lá cây có sáng lên không và đèn LED nguồn màu xanh lục trên các bảng điều khiển liền kề có sáng lên hay không.
Kiểm tra chức năng: Xác minh chức năng của bảng EMIO được thay thế bằng cách chuyển quyền điều khiển từ bảng chính đang hoạt động sang bảng chính không hoạt động và quan sát hoạt động chính xác của hệ thống.
