tablero_transferencia_automatico

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Tablero Transferencia AutomticoIng. Schnfeld, Javier - Ing. Tardivo, Juan Pablo

Servicios Para el Transporte de Informacin S.A. Empresa del grupo Boldt

jschonfe@boldt.com.ar - jtardivo@boldt.com.ar

Objetivo:Implementar un Tablero de Transferencia Elctrica que pone en

marcha un grupo electrgeno y conmuta a carga automticamente cuando se

produce un fallo en la lnea principal de energa elctrica. Se implementa en

torno al Microprocesador PIC 16F873., el cual comanda un dispositivo de

transferencia de la carga entre el grupo y la red.

ste proyecto surge ante la necesidad de contar con un control y monitoreoremoto, de energa, en distintas estaciones de comunicaciones maestras. El

sistema es controlado manualmente o va remota a travs de un NMS (network

management system), software diseado tambin para sta aplicacin. sta

administracin remota, fue diseado para su implementacin a travs de una

red VSAT.

Alcance: Todas las estaciones de comunicaciones, puntos de ventas o de

cualquier otro tipo, donde se requiere asegurar energa permanente.

DESARROLLO

El proyecto consiste en el diseo e implementacin de un Tablero deTransferencia Automtico, el cual es el responsable de efectuar el controlpermanente del estado de la lnea de energa y efectuar el arranque del grupogenerador en caso de falla de la misma. Debe supervisar los retardos detiempo necesarios

hasta que el grupoest en condicionesde alimentar la carga,y de realizar latransferencia de lamisma una vezverificado elrestablecimiento de latensin de red y queno haya sido enforma transitoria. Encaso de falla dearranque, debe

Vl Vge

Scs

Se

Sp

Vb

PARADA

ENCIENDE

MOTOR GENERADOR

7805

+ 12 V

VDD

Lnea 220 V

AN3

AN0 AN1

RC3

RC2

RA2

Lnea

G. Elect.

Contactor Salida

Carga

Vge

Cargadorde Batera

RA4

RA5

Falla arranque GE

RB0 - RB7 RC4, RC5

Carga con G.Elect.

RB6, RB7Seteo

Modo

Decodif. 2 a 4

Port Com.

RC7 RC6

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repetir la maniobra de arranque varias veces, y en caso negativo accionar unaalarma deteniendo la secuencia de control. El sistema de control y monitoreo,se implement en base al microcontrolador PIC 16F873 de la firma Microchip.Ver diagrama en bloque del sistema, en torno al microprocesador. (Anexo I)

DESCRIPCIN BSICA DE OPERACIN DEL SISTEMA

Modo de energa normal:Bajo circunstancias normales, cuando la energa externa est disponible, elTablero de Transferencia Automtico (TTA) sensa tensin de lnea normal yconecta la energa a la carga a travs del contactor de potencia. Un cargadorde bateras incorporado mantiene la batera de arranque del generadorcargada.

Ocurre el corte de energa:Cuando el voltaje de lnea externa cae a menos del valor de referencia, o fallapor completo, el sistema de control iniciar automticamente su secuencia dearranque del grupo generador, para luego conmutar la carga a la energasuministrada por el mismo. ste valor de referenciaes seleccionable desde la placa de control mediantedipswitch (ver Tabla 1-1 y Figura 1-1), o porsoftware a travs del NMS. El TTA monitoreaconstantemente la fuente externa de energa y ladel generador (cada 1 seg.); cuando sensa energa

externa inaceptable, espera un tiempopreprogramado; y despus enva una seal para arrancar el motor delgenerador. sta seal se cancela si la energa externa regresara antes decompletarse la demora de arranque. Una vez iniciada la secuencia dearranque, sta no se detendr, an cuando la energa externa se normalizara.En ste caso la carga seguir alimentada con energa externa.Si el corte de energa persiste, la seal de arranque es recibida, el motorarranca y alcanza un rgimen constante de operacin, el TTA sensa que laenerga disponible por el generador sea la correcta y espera otro tiempopreprogramado, antes de transferir la energa del generador a la carga a travsdel contactor de potencia.

Si por alguna causa el motor del generador no arranc en el primer intento,realiza un segundo, un tercero, hasta la cantidad de pulsos de arranqueprogramado desde NMS; con un intervalo de espera entre cada pulso, tambinprogramado desde NMS. Si fallase en todos los intentos de arranque, en laplaca de control se enciende una seal luminosa que indica Falla deArranque, sta permanecer encendida hasta que el generador sea puesto enmarcha nuevamente.

La energa externa regresa:Cuando la energa externa regresa, el TTA sensa y verifica que el voltaje sea eladecuado. Despus de chequear esto, inicia el proceso de apagado del motor

del generador. Durante un tiempo programado desde NMS, el control del TTAmantiene la carga conectada al generador, pasado ste lapso, enva la seal al

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contactor de potencia para transferir la carga a la fuente externa de energa ydesconectarla del generador. En ste momento, el generador esta fuera delnea y trabajar un tiempo programado, para enfriarse adecuadamente.Despus del ciclo de enfriamiento, el TTA enva el pulso de apagado al motordel generador. Si ocurriese un corte de energa externa, durante el proceso del

ciclo de enfriamiento, el TTA conmuta la carga nuevamente al generador ycancela el proceso de apagado.

Ciclo de ejercicio automtico:El generador debe ser trabajado peridicamente para asegurar que semantenga en condiciones de operacin. La Hora y la cantidad de Das entreejercicios puede ser ajustada desde las teclas de operacin (ver figura 1-1), y/odesde el NMS para que el Grupo Generador trabaje durante un perodo detiempo predeterminado por la suma de los tiempos de, retransferencia de cargaa energa externa ms el ciclo de enfriamiento del grupo generador: para luegoapagarse automticamente. Durante ste perodo, la energa suministrada por

el generador NO se conecta a la carga.Si ocurriese un corte de energa durante o segundos antes de iniciarse elproceso del ciclo de ejercicio automtico, ste se anula y el TTA continua conla respuesta normal ante un corte de energa.Los ciclos de ejercicios automticos, puede deshabilitarse desde el jumper J4ubicado en la placa del TTA (ver figura 1-1). En el caso en que se encuentredeshabilitado, en el display, aparecer el mensaje Prueba Deshabilitada.

Intervalo de Inactividad (Programable solo por Software NMS TTA):Se puede programar un Intervalo de Inactividad del TTA. Mientras estactivado, el TTA sigue monitoreando la tensin de lnea pero NO enviar pulsode arranque si hubiese una falla en la lnea externa. Al expirar el Intervalo deInactividad, el TTA realizar las acciones adecuadas al estado de la lneaexterna.IMPORTANTE: Mientras el TTA se encuentra en el Intervalo de Inactividad, sefuerza la seal de apagado del Grupo Generador, por lo tanto si se deseaarrancar el generador en forma manual, ste no arrancar, hasta tanto hayaexpirado ste perodo.En el display del Tablero de Transferencia se visualizar el mensaje Inactivo Arranque Bloqueado.sta opcin de habilitar el Intervalo de Inactividad, est solo disponible va

NMS TTA, NO se puede activar desde el Tablero de Transferencia en formamanual.

Ciclo de ejercicio manual:El generador puede ser operado en cualquier momento desde el pulsador dearranque del motor del grupo generador, quedando ste encendido durante unperodo de tiempo predeterminado por la suma de los tiempos de,Retransferencia de carga a energa externa ms el ciclo de enfriamiento delgrupo generador para luego apagarse automticamente.

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PANEL FRONTAL

En la figura 1-1, se visualiza el panel frontal del TTA. Se puede ver, un display,seales luminosas y teclas de operacin.

DisplayEn el display sevisualiza:

- Valor de latensin de lnea.

- Valor de latensin debatera, o si se

encuentra encarga durante elfuncionamientodel GrupoElectrgeno.

- Hora y minutosprogramados.

- Das faltantespara la ejecucindel ejercicioautomtico, o si el

ejercicio automtico est deshabilitado.- Hora en que se realizar el ejercicio automtico de operacin.- Intervalo de Inactividad en proceso.

Seales luminosasLas seales luminosas corresponden a:

- Falla en Arranque: Este led se enciende una vez que el ciclo dearranque del grupo generador ha fallado en todos los intentosprogramados. Esta seal permanecer encendida hasta que elgenerador sea puesto nuevamente en funcionamiento.

-

Carga c/Grupo Electrgeno: Este led indica cuando la carga estconectada al grupo generador. Mientras permanece apagado, la cargaest conmutada a la lnea externa.

- Cargador de Batera On/Off: Indica si el cargador de batera estencendido.

- Batera Cargada: Cuando este led est encendido indica que la baterase encuentra cargada. Mientras permanece apagado, la batera est enproceso de carga.

Teclas de operacinLas teclas de operacin son dos: Modo y Programa.- Modo: Cada vez que se presiona sta tecla, cambia a los distintos modos devisualizacin en el display frontal. (Ver figura 1-2).

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- Valor y/o estado de tensin de lnea.- Valor y/o estado de la tensin de batera.- Hora del sistema- Minutos del sistema- Das faltantes para la ejecucin del ejercicio automtico, o si est

deshabilitado.- Hora de ejecucin del ejercicio automtico.- Programa: Con sta tecla se puede programar la hora y minutos del sistema;cada cuntos das y a qu hora se ejecutar el ejercicio automtico deoperacin. Estando visualizando uno de los modos de hora, minutos, das paraprueba u hora de prueba, cada vez que se presiona sta tecla los valorescambian en modo ascendente. Para la hora de 00 a 23, para minutos de 00 a59, para das para prueba de 0 a 15 y para hora de prueba de 00 a 23.

Medicin Tensin de Batera

El TTA, posee un cargador de bateras incorporado (Ver figura 1-1), quemantiene en carga la misma.El valor de la tensin de batera, se puede visualizar en el display del TTA, o atravs del NMS (ver captulo II).Durante la medicin de la Tensin de Batera, el TTA desconecta el circuito delcargador, para medir en forma efectiva el estado de la misma, tambin a modode proteccin del circuito del cargador, ste se desconecta cuando el TTA iniciala secuencia de arranque o cuando el grupo generador se encuentra enmarcha.

Reloj Interno

El TTA, posee un reloj interno, cuyos valores de hora y minutos pueden serprogramados mediante las teclas de operacin o a travs del software NMSTTA (ver captulo II). Ajustar el reloj en hora ser importante si se encuentrahabilitado el Ejercicio Automtico y/o habilitado el Intervalo de Inactividad.La Hora del reloj se pierde al desconectar la batera del generador o luego depresionar la tecla Reset del TTA (ver figura 1-1).

DIAGRAMAS Y MANUALES

Diagrama en bloques del sistema: Ver Anexo I

Diagrama de Tiempos de conmutacin: Ver Anexo IIDiagrama de flujo: Ver Anexo IIIDiagrama circuito elctrico: Ver Anexo IVDiagrama PCB: Ver Anexo VManual operacin NMS: Ver Anexo VI

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Software de Administracin del Tablero TransferenciaAutomtico (NMS)

ACERCA DE NMS TTA NMS TTA(en adelante NMS) es un software para

Administrar, el Tablero de Transferencia Automtico (en adelante TTA), encada punto remoto. Es un instrumento de Control, Monitoreo y Configuracin

de distintos parmetros que actan sobre el Sistema de Control de Energa

Alternativa. Se opera por Conexin Directa entre el puerto serial DB09 de un

PC y el control del Sistema va remota a travs de una red de

comunicaciones serial async.

Pantalla Principal

Una vez conectado el sistema NMS a algn TTA remoto o local, se desplegarla pantalla principal con elementos de operacin importantes como: Barra deHerramientas, Barra de Men y Ventana de Monitoreo.Desde sta pantalla, se puede visualizar, el valor de la tensin de lnea externa,el estado de la tensin del grupo generador, si el Grupo Generador presentaFalla de Arranque, si la cargaest conectada a la energaentregada por el Grupo

Generador.Tambin por medio de stesoftware, se puede habilitar unIntervalo de Inactividad, dondedesde sta pantalla se puedeobservar si se encuentraHabilitado, Deshabilitado oEjecutndose; se puede ver laHora de Inicio y de FinProgramadas para ste Intervalode Inactividad.

Se visualiza adems laprogramacin de Ejercicios Automticos (cada cuntos das y a que hora serealizar el Ejercicio Automtico, adems de los das restantes para laejecucin del mismo).

Barra de Men y Barra de Herramientas:Cada uno de los elementos que integran la Barra de Herramientas y/o Barra deMen, representan una funcin especfica; son 12 los comandos que permitenadministrar, configurar, operar y monitorear; estos comandos son: Conectar,Desconectar, Grabar Parmetros en Eprom, Configuracin puerto de conexin,Configuracin de Parmetros de Tiempos, Polling, Configuraciones Especiales,

Tensin de Batera, Logs Alarmas, Conexiones de Red, Ayuda y Salida delSistema.

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Se adjuntan algunas ventanas, de configuracin de puertos decomunicaciones, configuracin de parmetros de tiempos de conmutacin y decomandos especiales, logs de alarmas y otras.

La descripcin completa del NMS, se adjunta en el Anexo VI.

Referencias.

[1] PIC16F87XA Data Sheet, Mircrochip Technology Inc. Document:DS39582B