Systèmes d'excitation UNITROL® 6800 Des solutions aux performances éprouvées
Établissement des normes ABB est le leader mondial dans la fourniture de régulateurs automatiques de tension (AVR) et de systèmes d'excitation statique (SES) UNITROL pour les centrales électriques de tout type et de toute taille - ils sont connus pours leur retour sur investissement élevé depuis de nombreuses années.
Le système UNITROL 6800 SES est conçu pour les applications avec gamme de puissance moyenne à grande, et il fonde de nouvelles normes en matière de flexibilité, de fiabilité et de connectivité. Système sur mesure Le système UNITROL 6800 utilise des modules fonctionnels préfabriqués éprouvés. Avec une configuration de commande pour appareils monocanaux/bicanaux et un vaste choix de modules de modules de ponts à thyristors, le système peut être configuré pour répondre à toutes les données de champ et les exigences de disponibilité. Principales caractéristiques ++ Programmation IEC 61131 du logiciel d'application avec ABB Control Builder M ++ Entièrement compatible avec la plate-forme du système d'automatisation ABB Automation System 800xA ++ Conforme aux normes internationales et locales ++ Communication sérielle par fibre optique entre les armoires + + Isolation électrique et une forte immunité CEM ++ Installation autonome et facile de l'armoire de commande + + Un maximum de sécurité pour le personnel d'entretien en cas de maintenance en ligne ++ CPU 64 bits à virgule flottante + + Aucune restriction concernant l'échelle et la gamme des données Applications sélectionnées ++ Centrale électrique nucléaire, courant de champ Ifn >10 000 A ++ Centrale hydroélectrique souterraine, Ifn 4 500 A, échangeur air-eau redondant ++ Centrale électrique à turbine à gaz, bloc MEGATROL avec Ifn 6 000 A et convertisseur statique de fréquence 15 MW pour le démarrage de la turbine ++ Centrale électrique au charbon, Ifn 3 500 A, partie d'alimentation dans un conteneur IP54, armoire de commande AVR isolée avec une distance >150 m ++ Centrale hydroélectrique, Ifn 3 800 A, deux disjoncteurs de champ CC, dont un pour l'excitation de secours CC 2 Systèmes d'excitation UNITROL® 6800 | ABB
Principaux avantages ++Le contrôle ultime des performances maintient l'alternateur dans des limites sûres Plate-forme de contrôle haute performance AC 800PEC
++Commande, surveillance et maintenance faciles du système Terminal de contrôle de l'excitation convivial (ECT)
++Délais de livraison courts Utilise des modules fonctionnels préfabriqués éprouvés
++Contribution optimisée à la stabilité du réseau Options de stabilisateur des oscillations (PSS) intégrées
++Ajustage fin hors ligne avec simulateur d'alternateur à circuit fermé en temps réel Ajustage fin hors ligne du système et tests des conditions sévères du système (option intégrée ou externe)
++Haute capacité d'intégration du contrôle Préparé pour la norme CEI 61850
++Gestion efficace du cycle de vie du produit Durée de vie prolongée des dispositifs à moindre coût
++Assistante technique toujours à votre portée Réseau mondial des services d'excitation ABB
Concept d'ingénierie
Les systèmes UNITROL 6800 peuvent être construits avec jusqu'à trois canaux de contrôle au total : deux canaux pleinement intégrés et un canal de secours pour la commande d'urgence de l'alternateur. Le canal de sécurité est une unité de communication, de commande et de mesure (CCM) unitaire. Son matériel distinct et ses différents logiciels garantissent une haute disponibilité du système. Chaque canal peut contrôler tous les modules du convertisseur de puissance redondant. Les modules sont connectés via leur propre inter-
face de contrôle du convertisseur (CCI), qui fournit également des fonctions de diagnostic et de maintenance, dont un enregistreur transitoire. L'interface de signal du convertisseur (CSI) et l'interface de commande de grille (GDI) fournissent des barrières de potentiel à l'intérieur du convertisseur de puissance. Au niveau du système, des unités combinées d'entrée et de sortie (CIO) sont utilisées pour servir d'interface avec les signaux E/S analogiques et numériques internes et externes. Ces unités sont entièrement redondantes, si nécessaire.
Gamme de produits UNITROL
Famille de produits
UNL 14300 UNL 13300
UNITROL 6800 D5 UNITROL 6080
Système d’excitation statique
D5 D2, D3, D4 Converter
UNITROL 6080
Système d’excitation statique
D1, D2, D3, D4 Converter 16.67, 50 … 400 Hz UN1020
UNITROL 1000
Régulateur automatique de tension du type thyristor
PM40 Régulateur automatique de tension (AVR), de type IGBT
UN1010 3
10
20
40
400
100
800 1000
2000
4000
10000
Courant d'excitation I EN [ADC]
Signaux de mesure Liaison de données à fibre optique Contrôle de gâchettes du thyristor
Canal de contrôle n°1
Canal de sécurité et de protection
Convertisseur n°1
Canal de contrôle n°2 Contrôle du convertisseur Elément E/S
UNITROL 6800
UNITROL 6080
SES
SES/AVR
Système de
Monocanal
Oui
Oui
contrôle à
Bicanal
Oui
Oui
boucle fermée Canal de sécurité
Oui
Oui1)
Type de
D5 (DCS800)
de D1 à D5
module du
UNL 13300
(DCS800) UNL
convertisseur
UNL 14300
13300 2)
Redondance
1+1
Oui
Oui
du
n-1/max. modules
Oui/8
Non
convertisseur Données
Fréquence nominale 1 500 V
690 V
d'entrée
de la tension CA max. 50 / 60 Hz
50 / 60 – 480 Hz3)
Données de
Limite maximale de
10 000 A
1 600 A
sortie max.
tension en courant
1 900 V
850 V
continu CC
Décharge
Amorçage du champ
Concept matériel des systèmes UNITROL 6800
1) Avec troisième module convertisseur pour un courant continu CC max. ≤ 800 A 2) Solution technique sur demande 3) > 50/60 Hz pour les systèmes AVR uniquement ; l'alimentation monophasée est également disponible pour les systèmes AVR
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Vue d'ensemble Le système UNITROL 6800 SES est conçu pour répondre aux conditions opérationnelles et environnementales individuelles ainsi qu'aux normes internationales et locales. Tous les systèmes sont entièrement soumis à un essai de fonctionnement avant de quitter l'usine. Le système UNITROL 6800 SES illustré est conçu pour la gamme
Sortie CC
Ifn 2 882 A, avec tension du champ nominale de 585 V et une
Câbles CC / barres blindées pénétrant par le bas ou le haut
limite de courant de 4 192 A pour 10 s.
Terminal de contrôle de l'excitation –– Panneau de commande de service de base –– Terminal de contrôle de l'excitation convivial
Électronique de réglage –– 2 ou 3 canaux de contrôle redondants –– Tous les appareils sont facilement acces sibles pour les essais et le remplacement pendant l'exploitation en ligne
Amorçage du champ Permet l'amorçage en tension en cas de faible tension résiduelle de l'alternateur
La communication entre le canal/les canaux de contrôle, le convertisseur de puissance et les appareils E/S analogiques et numériques s'effectue grâce à des câbles à fibres optiques. Cela permet de réduire les influences électromagnétiques perturbatrices, tout en permettant une installation facile et isolée de l'armoire de commande. En cas de maintenance en ligne, la sécurité maximale du personnel d'entretien est assurée.
4 Systèmes d’excitation UNITROL® 6800 | ABB
Dispositif de désexcitation Disjoncteur de champ, résistance de décharge et protection de surtension de champ « crowbar », sélectionnés pour répondre à toutes les conditions opérationnelles et aux défauts potentiels
Transformateur d'excitation Un transformateur d'excitation sec à bobine coulée est recommandé ici. Il a prouvé sa pertinence dans plusieurs installations et présente plus d'avantages que les autres types de transformateurs.
Panneau de contrôle du convertisseur
Indice de protection de l'armoire IP31 par défaut, IP54 avec échangeurs air-eau intégrés sur demande
Fournit les valeurs actuelles, les données de courant et de température du convertisseur, ainsi que l'indication de l'état à travers des témoins LED
Entrée CA Grande armoire pour connecter les câbles CA / les barres blindées pénétrant par le basou le haut Convertisseur de puissance Ponts du thyristor entièrement contrôlés
Ventilateurs de refroidissement du convertisseur
Circulation d'air de refroidissement
Facilement remplaçables pendant le fonctionnement du système (2 ventilateurs redondants en option)
Refroidissement forcé par circulation d'air avec prise d'air à l'avant et sortie d'air à l'avant ou sur le dessus
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Fonctions de contrôle Le micrologiciel standard bien structuré comprend toutes les fonctions de régulation, de protection et de surveillance requises pour le fonctionnement sûr du système AVR/SES. Il peut toutefois être adapté aux exigences spécifiques du client par l'extension du nombre de signaux E/S ou par l'ajout de fonctions logicielles optionnelles. Système de contrôle à boucle fermée –– Régulateur de tension avec filtre PID (mode de fonctionnement AUTO) –– Régulateur du courant de champ avec filtre PI (mode de fonctionnement MAN) –– Compensation de chute du courant actif et/ou réactif –– Circuits de limitation pour –– le courant de champ maximum et minimum –– Courant du stator maximum, dépendant de la température des fluides de refroidissement de la machine –– Sous-excitation P/Q –– Volts / Hertz –– Restriction manuelle –– Facteur de puissance / contrôle de la charge réactive –– Stabilisateur des oscillations Fonctions de protection et de surveillance Les fonctions de surveillance et de protection peuvent être configurées librement à trois niveaux d'action différents : – – Signal d'alarme uniquement – – Commutation des circuits redondants – – Déclenchement du disjoncteur instantané de l'excitation à des fins de protection Principales fonctions disponibles – – Protection contre la surintensité (instantanée / inversion du temps) – – Protection de Volts / Hertz – – Protection contre la perte de champ – – Température du rotor – – Surveillance de la conduction des thyristors – – Surveillance des valeurs actuelles – – Délai d'amorçage du champ
Enregistrement des données et des événements La fonction d'enregistreur interne d'événements permet de gérer et de stocker jusqu'à 2 000 événements, chacun étant doté d'un horodatage en temps réel. L'enregistreur de données contient une partie pré-configurée capable d'enregistrer 64 signaux / 2 000 points de données dans chaque cas, et une autre partie librement configurable pour 8 signaux / 2 000 points de données dans chaque cas. L'affichage et l'analyse des données enregistrées sont effectuées au moyen du logiciel du terminal de contrôle de l'excitation. Si le système AVR/SES est doté d'un terminal de contrôle de l'excitation, les données enregistrées sont téléchargées sur sa mémoire, afin qu'elles soient disponibles indépendamment de l'appareil de contrôle principal. Synchronisation de l'heure du système L'heure de système de tous les appareils de contrôle peut être synchronisée avec une source de temps via SNTP (simple network time protocol) avec une précision meilleure que 1 ms. Le signal de temps peut être fourni en interne (à partir du terminal de contrôle de l'excitation) ou à partir d'une source extérieure au réseau local (Ethernet) de l'installation. Grâce à un récepteur disponible en option, il est également possible d'utiliser des signaux GPS (global positioning system), DCF77 (Europe) ou IREG-B (Asie, États-Unis).
Échantillon d'enregistrement rapide pour l'essai AVR en boucle fermée 6 Systèmes d’excitation UNITROL® 6800 | ABB
Stabilisateur des oscillations (PSS) Pendant plusieurs années, ABB s'est attelé à développer et mettre en œuvre des stabilisateurs des oscillations. La fonction PSS permet d'améliorer la stabilité de l'alternateur et du système de transmission dans son ensemble en utilisant l'excitation pour amortir les oscillations de puissance. Types de PSS disponibles en option pour UNITROL 6800 : –– Conformément à la norme IEEE 421.5-2005 PSS2A/2B –– Conformément à la norme IEEE 421.5-2005 PSS4B PSS multibande (sur demande) –– Stabilisation de glissement adaptative (APSS) développée par ABB Suisse Simulateur transitoire de la machine synchrone – en temps réel (SMTS-RT 6000) Le nouveau SMTS-RT 6000 simule un alternateur / moteur, sa turbine / son poids et le raccordement au réseau. Le simulateur est raccordé au système d'excitation pour les essais en boucle fermée, afin d'analyser le comportement stationnaire et transitoire. Un câble à fibre optique bidirectionnel est la seule connexion requise pour relier le simulateur au système UNITROL 6800. Le système SMTS-RT 6000 peut réduire la durée d'essai de votre machine, permettre de réduire les coûts et servir d'outil idéal de formation pour le personnel de
Dispositif SMTS-RT 6000
maintenance et d'exploitation. La durée de mise en service peut également être réduite à travers un ajustage fin préalable des paramètres de contrôle, à l'aide du simulateur et d'un dispositif de contrôle UNITROL 6800. Codes de réseau La fonctionnalité de contrôle du UNITROL 6800 est conçue pour prendre en charge tout code de réseau. Les fonctions étendues d'essai prédéfinies et les enregistreurs de données puissants du terminal de contrôle de l'excitation (ECT) servent à tester, ajuster et démontrer la performance des fonctions de contrôle, de stabilisation et de limitation. La réponse en fréquence du système peut être analysée rapidement et précisément en utilisant le générateur de bruit blanc intégré. Cette méthode permet de réduire la durée d'essai et toute perturbation du réseau. Les enregistrements de données sont stockés dans la mémoire dédiée de l'ECT et peuvent être facilement copiés et intégrés dans des documents électroniques. En combinaison avec le SMTS-RT 6000, il est possible de simuler les conditions d'installation ou de réseau les plus critiques, ce qui est généralement impossible de tester avec un alternateur réel.
SMTS operate, l'interface homme-machine du SMTS-RT 6000 ABB | Systèmes d'excitation UNITROL® 6800 7
Composants matériels Le système est conçu sur la base de la famille de processeurs hautement performants AC 800PEC. Il s'agit là d'une extension de la plate-forme de commande 800xA d'ABB, conçue pour répondre aux exigences de commande de l'électronique de puissance. Commande Le système de contrôle AC 800PEC se distingue par sa très grande vitesse de traitement, fournissant : –– un traitement analogique et numérique rapide des signaux E/S avec un cycle typique de 400 µs –– un contrôle rapide en boucle fermée et une logique de processus classique conçue dans un seul appareil de contrôle –– un faible débit des E/S avec un cycle typique de 10 ms –– une logique programmable très rapide pour le contrôle des impulsions du convertisseur avec une durée de cycle allant jusqu'à 25 ns
Convertisseur de puissance Le convertisseur de puissance contient un ou plusieurs modules de convertisseur sélectionnés et connectés pour répondre aux exigences du système en termes de cycle de service et de disponibilité. ABB a développé une gamme de convertisseurs de puissance à thyristors dédiés aux systèmes AVR/SES, tels que les dispositifs D1 à D5 et UNL 14300. Ce dernier peut être équipé de thyristors 3˝ ou 4˝. Principales caractéristiques – – Tension d'alimentation CA jusqu'à 1 500V – – Niveau d'isolation élevé – Tension d'essai HiPot jusqu'à 7,5 kV – – Ventilateurs redondants, pouvant être remplacés pendant le fonctionnement (en option) – – Faible niveau de bruit des ventilateurs de refroidissement ≤ 70 dB(A) – – Réglage de balance du courant actif Caractéristiques optionnelles du convertisseur de puissance UNL 14300 – – Conception «d'extraction » – – Position d'essai sûre pour la réparation en ligne et les tests de fonctionnement – – Retrait ou remplacement de la partie puissance avec un chariot de module
Unité de mesure et canal de contrôle principal pour UNITROL 6800 8 Systèmes d’excitation UNITROL® 6800 | ABB
Convertisseur de puissance UNL 14300 en position d'extraction
Fonctions de communication Les fonctions de communication des systèmes UNITROL 6800 assurent une interaction simple et conviviale homme-machine, qu'il s'agisse de la mise en service du système ou de l'intégration dans le système de contrôle de l'installation.
Terminal de contrôle de l'excitation (ECT) L'ECT est une interface homme-machine conviviale qui permet la commande, la surveillance et la maintenance du système. Il s'agit là d'un ordinateur industriel performant à écran tactile qui fonctionne indépendamment de l'appareil de contrôle du système. Les événements et les données du système peuvent être enregistrés sur une longue période de temps. L'écran tactile LCD fournit à l'opérateur une gamme d'écrans sélectionnables montrant des informations sur l'état réel du système sous forme graphique et numérique. L'intégration dans le système de contrôle de l'installation Des protocoles Ethernet et de bus de terrain et les protocoles Modbus-RTU, Modbus-TCP et Profibus sont les principaux choix en matière de communication avec le système de contrôle de l'installation. Des signaux de commande d'urgence peuvent être câblés directement sur la carte de commande. Services à distance Les services et le dépannage à distance permettent de réduire les coûts associés à la durée moyenne de réparation et d'entretien. UNITROL 6800 est conçu pour prendre en charge les accès à distance. Ainsi, le personnel de maintenance local peut obtenir toute l'assistance nécessaire des spécialistes d'entretien d'ABB.
Vue avant de l'ECT, écran du « diagramme de puissance »
Logiciel ECT, écran de « commande » ABB | Systèmes d'excitation UNITROL® 6800 9
Outils logiciels Des outils logiciels dédiés simplifient la manipulation quotidienne du système et permettent une programmation supplémentaire si nécessaire.
Logiciel du terminal de contrôle de l'excitation (ECT) Le logiciel ECT est un outil précieux qui permet la mise en service, la commande, la surveillance et la maintenance du système. Il peut être chargé sur le terminal de contrôle de l'excitation ou installé sur n'importe quel ordinateur fonctionnant sous Windows.
Control Builder M Control Builder M est un outil conforme à la norme IEC 61131 servant à administrer et personnaliser le logiciel d'application AC 800PEC. Il fait partie du système d'automatisation étendue 800xA d'ABB et fonctionne sur les ordinateurs Windows.
Une documentation pour l'utilisateur en plusieurs langues est intégrée dans le logiciel, facilitant la procédure de dépannage. Avec l'écran d'événements, l'opérateur du système peut directement accéder à la description des événements et obtenir des instructions de dépannage. La fonction prend en charge de nombreuses langues comme l'anglais, l'allemand, le français, l'espagnol, le portugais, le russe et le chinois.
Écran « événements » du logiciel ECT montrant les instructions de dépannage 10 Systèmes d’excitation UNITROL® 6800 | ABB
Logiciel ECT, écran « enregistrement lent »
Service et assistance Le réseau mondial de spécialistes UNITROL est à votre disposition pour toute question concernant la gestion du cycle de vie ou l'assistance technique.
Gestion du cycle de vie Le modèle de gestion du cycle de vie des systèmes d'excitation d'ABB aide les clients à prolonger et à optimiser le cycle de vie de leurs biens à moindre coût. En fonction de la phase de cycle de vie du produit, les spécialistes d'entretien recommandent des mesures qui sont nécessaires et ils contactent les clients pour les informer de manière proactive sur tous leurs besoins de maintenance, d'entretien et de mise à niveau.
Installation et mise en service Le professionnalisme, la vaste expérience et les compétences multilingues des ingénieurs d'ABB garantissent une installation et une mise en service pleinement satisfaisantes. Formation ABB University offre des cours de formation standards et personnalisés pour les systèmes d'excitation UNITROL 6800. Des offres de formation sur site sont également disponibles. Pour les programmes de formation détaillés, veuillez consulter la page : www.abb.com/abbuniversity.
Exemples de services de cycle de vie : – – Assistance technique pour une fiabilité optimisée – – Services à distance – – Maintenance préventive et corrective – – Amélioration et modernisation
Pour une assistance technique urgente, veuillez appeler l’assistance téléphonique : +41 (0)844 845 845 (365 jours sur 365 / 24 heures sur 24) ou contacter ABB par e-mail :
[email protected] Modèle de gestion du cycle de vie ABB
Active
■
Les systèmes UNITROL sont disponibles avec des services complets de cycle de vie (life cycle services).
Classique
■
Les systèmes UNITROL sont disponibles avec des services complets de cycle de vie (life cycle services) pour les extensions d'installation.
Services de cycle de vie complets
Limitée
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Obsolète
Les pièces de rechange, les services de maintenance et de réparation sont disponibles aussi longtemps que les matériaux sont disponibles.
■
Pour des raisons techniques, ABB ne peut pas garantir la disponibilité des services de cycle de vie (life cycle services) ou dans des coûts raisonnables.
Services de cycle de vie limités
Des services complets de cycle de vie sont garantis pour les phases Active et Classique. Dès que le système entre dans la phase Limitée, il est recommandé de mettre à niveau, de moderniser ou de remplacer les équipements avec la dernière technologie qui est disponible dans la phase Active. ABB | Systèmes d'excitation UNITROL® 6800 11
ABB Switzerland Ltd Systèmes d'excitation statique, régulateurs de tension et appareils de synchronisation CH-5300 Turgi Numéro de téléphone : +41 (0)58 589 24 86 Numéro de fax : +41 (0)58 589 23 33 Adresse électronique :
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