Sommaire des Matières pour Opal-RT BERTA
- Page 1 BERTA Banc d’essais régulateur-turbine-alternateur Manuel de l’utilisateur Juillet 2015 www.opal-rt.com...
- Page 2 Publié par OPAL-RT Technologies, Inc. 1751 rue Richardson, bureau 2525, Montréal (Québec) Canada H3K1G6 www.opal-rt.com © 2011 OPAL-RT Technologies, Inc. Tous droits réservés Imprimé au Canada __________________________________________________________________________ Manuel de l’utilisateur BERTA Opal-RT Technologies Page 2 sur 160...
- Page 3 Onglet Contrôleur PID ................... 49 2.4.3 Onglet Contrôleur classique BERTA .............. 50 2.4.4 Onglets BERTA stab 1, stab 2 et stab 3 ............52 PANNEAU INTERFACE ........................54 2.5.1 Onglets Calibration AD et C a lib ra tio n DA..........54 2.5.2...
- Page 4 Mode d’opération en boucle ouverte ............... 93 2.14.2 Sinus de fréquence ...................... 96 2.14.3 Mode d’opération en boucle fermée (réseau isolé) ........98 2.14.4 Utilisation du contrôleur BERTA ..............102 Procédure d'essais en centrale avec BERTA au Site ................104 Introduction ..........................104...
- Page 5 Validation des modèles ......................104 Préparation des essais ......................104 3.3.1 Préparer le modèle de la turbine ..................104 3.3.2 Préparer le modèle du régulateur de vitesse ..............105 Montage ............................ 105 Étalonnage des signaux ......................106 Démarrage ..........................107 3.6.1 Panneau Contrôleur ......................
- Page 6 PANNEAU LOOKAT_AD_1 ......................149 5.4.1 Signaux affichés ......................150 PANNEAU LOOKAT_AD_9 ......................150 5.5.1 Signaux affichés ......................150 EXEMPLE ........................... 151 PANNEAUX DIN .......................... 151 ALERTE ............................... 153 BOUTON ALERTE ........................153 6.1.1 Onglet réglages ....................... 153 6.1.2 Onglet graphiques 1 ....................154 6.1.3 Panneau graphiques 2 .....................
- Page 7 Figure 21 : Onglet Panels ..........................36 Figure 22 : Panneau contrôleur - onglet Réglages ..................46 Figure 23 : Schéma de connexion du contrôleur PID BERTA ..............49 Figure 24 : Panneau Contrôleur PID BERTA ....................49 Figure 25 : Schéma de connexion du contrôleur classique BERTA ............. 50 Figure 26 : Panneau Contrôleur classique BERTA ..................
- Page 8 Figure 57 : Schéma de connexion du contrôleur classique de BERTA ............103 Figure 58 : Schéma d'insertion du banc d'essais BERTA dans le montage pour les essais en centrale ..105 Figure 59 : Schéma de montage du banc d'essais BERTA en centrale ............106 Figure 60: Exemple d'une courbe de puissance de régime permanent d'une turbine Francis.
- Page 9 Figure 89 : Affichage pendant la stabilisation de la vitesse simulée ............145 Figure 90 : Écran principal Calibration ...................... 147 Figure 91: Panneau Calibration (BERTA au site) ..................149 Figure 92 : Panneau Lookat_ad_1 - Onglet Graphiques 1 ................ 149 Figure 93 : Exemple ...........................
- Page 10 Figure 95 : Écran principal Alerte ......................153 Figure 96 : Panneau Graphiques 1 ......................155 Figure 97 : Panneau Calibration AD (BERTA Alerte) ................. 156...
- Page 11 Tableau 4 : Barre d'outils de contrôle ..................25 Tableau 3 : Menu TestDrive ........................19 Tableau 5 : Barre de commande commune aux panneaux Gr. 1 à 5, Gr. 11 à 15 et Gr. 16 à 21 de BERTA au site ................................26 Tableau 6 : Barre de commande du panneau Gr.
- Page 12 Définitions des symboles Le Tableau 1 : montre les symboles utilisés dans ce document pour signaler différentes situations: Tableau 1 : Définition des symboles Symbole Définition ATTENTION : Identifie des informations qui nécessitent une attention particulière. CONSEIL : Identifie des conseils ou indices pour l’utilisateur, souvent liés à l’exécution d’une tâche. RÉFÉRENCE INTERNE : Identifie une source supplémentaire d’informations dans la documentation.
- Page 13 TestDrive. Le logiciel BERTA est utilisé en conjonction avec le matériel OPAL-RT comprenant le boîtier OP5600 HIL Box, le boîtier de connexion OP8620 ou 0P8681, le relais télécommandé OP8624 et diverses cartes de conditionnement incluses avec ces produits.
- Page 14 Tableau 2 : Liste et description des applications BERTA APPLICATION DESCRIPTION L’application BERTA - Essais au site permet d’effectuer des essais de régulateurs de vitesse en centrale à l'aide de Essais au site diverses fonctions de simulation de perturbations. L’application BERTA Formation, intégrée à "BERTA au site" permet de simuler un essai en centrale en utilisant un Formation modèle dynamique de réseau virtuel composé...
- Page 15 1.1 DÉMARRAGE 1. Raccorder les câbles appropriés. 2. Allumer la station de calcul au moyen de l’interrupteur du panneau arrière et le bouton de démarrage « Power » rouge du panneau avant. Figure 2 : Station de calcul OP5600 3. Raccorder le câble de communication du PC à la station de calcul. 4.
- Page 16 Figure 4 : Fenêtre Configurations 8. Choisir la configuration BERTA voulue dans la liste déroulante de la fenêtre Configurations (Figure 4). 9. Valider l'identification du simulateur (Mapped Target).Si requis, modifier en utilisant l’option Targets de l’onglet Options. 10. S’assurer que la case Work Offline n’est pas cochée.
- Page 17 Ce chapitre décrit les étapes à suivre pour utiliser l’application “BERTA au site”. Le banc d’essais RT-LAB BERTA permet d’effectuer des essais d’un régulateur de vitesse en centrale à l’aide de diverses fonctions de simulation dont le mode d’opération en réseau isolé.
- Page 18 Contrôle Graphiques Commande Figure 20 : Écran principal L’écran principal se divise en trois sections : • Contrôle; • Graphiques; • Commande. o La Barre d’outils de contrôle à gauche permet d’accéder à différents panneaux (Gr 1 à 5, Gr 6 à10, Gr 11 à...
- Page 19 2.2 Barre d’outils de contrôle La barre d’outils de contrôle à gauche de l’écran (Figure 20) comprend l’onglet Panels dont les boutons permettent d’accéder à différents onglets : • Gr. 1 à 5 • Gr. 6 à 10 • Gr. 11à 15 •...
- Page 20 2.2.1 Barres d'outils de commande 2.2.1.1 Tableau 5 : Barre de commande commune aux panneaux Gr. 1 à 5, Gr. 11 à 15 et Gr. 16 à 21 de BERTA au site Barre de commande Boutons Descriptions GO Acquis. Lance l’acquisition des signaux. Cliquer une fois pour lancer (voyant vert vif) et cliquer une autre fois pour arrêter...
- Page 21 Tableau 6 : Barre de commande du panneau Gr. 6 à 10 de BERTA au Site Barre de commande Boutons Descriptions Commutateur de synchronisation. Cliquer pour synchroniser les signaux de tension générés par BERTA avec la tension du réseau. Observer la synchronisation des courbes de tension du graphique 6.
- Page 22 Sinus de fréquence fixe; • Créneau; • Rampe; • Déclenchement des groupes sélectionnés (BERTA Plus). Amplitude du signal de perturbation de la charge : • En MW ou p.u. ; Delta P0 (MW ou pu) • Pour les échelons, le créneau et le sinus;...
- Page 23 Moy P et Servo. Toutefois, cette opération ne doit être effectuée qu’en mode de régulation normale (donc le commutateur Régulateur BERTA dans le panneau Contrôleur doit être en position Hors et sans perturbation.
- Page 24 de noter soigneusement l’heure précise chaque fois qu’une nouvelle acquisition est lancée, afin de connaître exactement le moment de l’essai. Les procédures d’essais sont décrites dans les sections suivantes en fonction du type de perturbation.
- Page 25 1. Sélectionner le type de perturbation : Échelon. 2. Définir l’échelon d’erreur de fréquence dF0 (p.u.). La valeur préréglée est 0 p.u. 3. Choisir le mode de commande des servomoteurs à l’aide du commutateur GO BERTA (voir “utilisation du contrôleur BERTA” à la page 93).
- Page 26 3. Définir la fréquence de modulation de l’amplitude Fr_sin (Hz). La valeur préréglée est 0,075 Hz. 4. Définir le facteur d’amortissement Dzeta sinus. La valeur préréglée est Δ = 0,1. 5. Choisir le mode de commande des servomoteurs à l’aide du commutateur GO BERTA (voir Section Utilisation du contrôleur BERTA).
- Page 27 Figure 51 : Échelon de fréquence filtré, erreur de vitesse simulée et vitesse réelle 9. Cliquer sur GO Perturbation : la perturbation cesse, l’erreur de fréquence est annulée et les servomoteurs reviennent en position initiale; 10. Cliquer sur GO Acquis pour arrêter l’enregistrement des signaux.
- Page 28 3. Définir la fréquence de modulation de l’amplitude Fr_sin (Hz). La valeur préréglée est 0,075 Hz 4. Choisir le mode de commande des servomoteurs à l’aide du commutateur GO BERTA 5. Cliquer sur GO Acquis. Ceci démarre l’enregistrement sur fichier des signaux du groupe d’acquisition 2 et incrémente le numéro de l’essai...
- Page 29 La Figure 52 illustre le comportement anticipé. En haut, erreur de vitesse simulée et vitesse réelle, en bas déplacement des servomoteurs et valeur moyenne avant la perturbation . Figure 52 : Modulation d’amplitude de l’erreur de fréquence...
- Page 30 6. Cliquer sur le bouton approprié du panneau graphique (Gr.1 à 5 ou Gr. 6 à 10) 7. Choisir le mode de commande des servomoteurs à l’aide du commutateur GO BERTA. 8. Appuyer sur GO Acquis. Ceci démarre l’enregistrement sur fichier des signaux du groupe d’acquisition 2 et incrémente le numéro de l’essai.
- Page 31 Remarque – Il est recommandé d’observer attentivement le signal Variation de fréquence afin de pouvoir arrêter immédiatement la perturbation si une instabilité devait se produire pendant l’essai. Par mesure de sécurité, ce signal est limité à ±0,05 p.u. (± 3 Hz). Une fois les nouveaux paramètres établis ou lorsque l’utilisateur juge que l’essai a assez duré, arrêter la simulation selon la procédure suivante : 11.
- Page 32 Figure 53 : Gp=4,8; Gi=0,4 Figure 54 : Gp=6; Gi=0,5...
- Page 33 Figure 55 : Gp=2,5; Gi=0,5 Une fois l’essai terminé, cliquer sur GO Perturbation pour arrêter la perturbation et remettre à zéro l’erreur de fréquence simulée la remise à zéro de l’écart de fréquence n’est pas instantanée, afin de minimiser l’impact sur le régulateur. La remise à zéro est progressive, selon la pente définie par le paramètre “Durée de la r.a.z.”...
- Page 34 3 Procédure d'essais en centrale avec BERTA au Site 3.1 Introduction Dans ce chapitre, il est recommandé une méthodologie pour réaliser des essais sur un alternateur synchrone hydraulique. À part quelques essais spécifiques réalisés dans le but de reconnaître l'impact du coup de bélier hydraulique sur la puissance mécanique, les essais réalisés sur un groupe...
- Page 35 Déterminer avec précision la calibration de la course du servomoteur à 0% et 100%; o Identifier la source du signal fréquence/vitesse. 3.4 Montage Figure 58 : Schéma d'insertion du banc d'essais BERTA dans le montage pour les essais en centrale...
- Page 36 3.5 Étalonnage des signaux Assurez-vous d'étalonner précisément tous les signaux. Choisissez bien les grandeurs de référence. Afin d'obtenir la correspondance adéquate avec les modèles de simulation de BERTA au Site, utilisez de préférence les grandeurs de référence suivantes : o MVA : Puissance nominale de l'alternateur ayant servi aux calculs des impédances en p.u.
- Page 37 o Course des servomoteurs : valeur correspondant à 1 p.u. dans la configuration réelle du régulateur de vitesse. 3.6 Démarrage 3.6.1 Panneau Contrôleur • Ouvrir le panneau Contrôleur; • Consulter le chapitre sur la description des paramètres; • S'assurer que: o Mode d'opération: boucle ouverte;...
- Page 38 Figure 60: Exemple d'une courbe de puissance de régime permanent d'une turbine Francis. 3.8 Essais en boucle ouverte Faites plusieurs essais, en différents points d'opération et en utilisant la panoplie des signaux de perturbation en boucle ouverte. Commencez par des échelons de fréquence de faible amplitude et augmentez celle-ci graduellement.
- Page 39 être utilisé simultanément avec celui du régulateur. Ci-dessous, voici quelques exemples d'essais qui peuvent être réalisés et comment analyser et rapporter les résultats. 3.8.1 Essai no 1 3.8.1.1 Description • Puissance à 75% du MVA nominal; • Statisme permanent au vannage (5%) •...
- Page 40 Figure 61: Exemple: Essai no 1. Output du PID et servomoteur...
- Page 41 Effet du coup de bélier Figure 62: Exemple: Essai no 1. Puissance 3.8.2 Essai no 2 3.8.2.1 Description • Puissance à 85% du MVA nominal; • Statisme permanent à l'ouverture; • Balayage de fréquence de 0,01 Hz à 5 Hz •...
- Page 42 3.8.2.4 Résultats réels Décrivez les résultats réels. Notez les inversions de phase s'il y a lieu. 3.8.2.5 Discussion Comparez les résultats réels et anticipés. Essayez d'expliquer les différences. Portez attention aux délais et distorsions. La Figure 63 montre l'écart de fréquence injecté dans le régulateur de vitesse lors d'un balayage de fréquence en boucle ouverte.
- Page 43 3.8.3.2 Conditions initiales • = 85 MW • Position du servomoteur = 83% 3.8.3.3 Résultats anticipés • L'output du PID suivra l'erreur de fréquence en fonction du gain et du déphasage déterminés par la réponse en fréquence du régulateur PID; •...
- Page 44 Comparez la réponse de l'output du PID à ce que vous anticipiez selon les gains et constantes de temps du contrôleur PID. Figure 65: Exemple: Essai no 3. Output du PID et position du servomoteur La Figure 66 montre les signaux de puissance réels et estimés au moyen d'un polynôme. Remarquez qu'un filtrage des signaux enregistrés est souvent nécessaire pour améliorer l'apparence et la compréhension des courbes graphiques.
- Page 45 Effet du coup de bélier Figure 66: Exemple: Essai no 3. Puissance électrique mesurée et puissance mécanique estimée à partir d'un polynôme. Signaux filtrés 3.9 Essais en boucle fermée Les essais en boucle fermée permettent de simuler le comportement du groupe à l'essai en réseau isolé. Avant de passer en boucle fermée (mode d’opération Réseau isolé), assurez-vous que la puissance mécanique totale et la charge totale sont identiques : •...
- Page 46 La puissance électrique transmise au réseau et la puissance mécanique sont presqu'égaux quand on ne tient pas compte de la transition dynamique de la puissance mécanique vers la puissance électrique. Dans BERTA, le signal de puissance électrique identifié "Pelec TU" est calculé comme suit: •...
- Page 47 Ci-dessous, quelques exemples d'essais qui peuvent être réalisés et comment analyser et rapporter les résultats. 3.9.1 Essai no 4. 3.9.1.1 Description • Puissance à 80% du MVA nominal; • Statisme permanent à l'ouverture • Échelon de charge = +5% 3.9.1.2 Conditions initiales •...
- Page 48 Figure 67: Exemple; Essai no 4. Écart de fréquence La Figure 68 montre le comportement du servomoteur principal. Décrivez.
- Page 49 Figure 68: Exemple: Essai no 4. Position du servomoteur La Figure 69 montre la comparaison entre la puissance réelle et sa valeur estimée au moyen d'un polynôme à partir du signal de position du servomoteur. On peut observer la diminution rapide de la puissance réelle suivant l'ouverture du servomoteur, provoquée par l'effet inverse du coup de bélier (la pression diminue temporairement par suite de l'augmentation du débit, puis se rétablit) et le délai subséquent.
- Page 50 Figure 69: Exemple: Essai no 4. Puissance électrique et puissance mécanique estimée par un polynômel 3.9.1.6 Simulation différée de l'essai no 4 En vue de valider correctement le modèle de l'ensemble du régulateur et de la turbine, il est recommandé de reproduire l'essai en simulations différées (Par exemple avec Matlab Simulink®). Utilisez les modèles de simulation classiques et des modèles que vous aurez adaptés en tenant compte de la documentation des manufacturiers, des spécifications techniques, de résultats d'essais antérieurs, des résultats de vos propres essais en boucle ouverte, etc...
- Page 51 Figure 70: Exemple: Essai no 4. Essai en boucle fermée et simulations. Signaux d'écart de fréquence La Figure 70 montre l'écart de fréquence provoqué par la perturbation de la charge si le groupe à l'essai était le seul à alimenter la charge, c'est-à-dire s'il était opéré en réseau isolé. La Figure 71 montre les signaux comparés de position du servomoteur et la Figure 72 les signaux de puissance mécanique et de charge en réseau isolé.
- Page 52 Figure 71: Exemple: Essai no 4. Essai en boucle fermée et simulations. Signaux de position du servomoteur...
- Page 53 Figure 72 : Exemple: Essai no 4. Essai en boucle fermée et simulations. Signaux de puissance mécanique et de charge Essais en boucle fermée avec émulation du circuit stabilisateur de puissance Ces essais ont pour but de comprendre l'effet du circuit stabilisateur de puissance sur le comportement de la fréquence en réseau isolé.
- Page 54 3.9.2.3 Résultats anticipés • La fréquence de réseau isolé va diminuer; • La charge simulée sera modulée par l'action du circuit stabilisateur; • Le servomoteur va ouvrir • La puissance va augmenter jusqu'à la valeur déterminée par l'augmentation de charge de 5%; •...
- Page 55 La Figure 74 montre la comparaison des écarts de fréquence. On en déduit que le circuit stabilisateur simulé permettrait de réduire significativement le creux de fréquence et aussi d'améliorer l'amortissement. Attention cependant car un circuit stabilisateur n'améliore pas toujours la stabilité de fréquence. En fait, c'est souvent le contraire parce que la plupart des circuits stabilisateurs présentement en fonction ne sont pas assez sophistiqués pour procurer un bon amortissement dans toute la plage de fréquence d'oscillation de la puissance électrique et de la fréquence.
- Page 56 Remarque Malgré nos efforts, cette publication peut comporter quelques erreurs, imprécisions ou omissions. OPAL-RT Technologies Inc. décline toute responsabilité de dommage ou blessure résultant de l'usage du banc d'essais RT-LAB BERTA. Cette publication ne peut faire partie d'aucune clause contractuelle.