1. Descripción

1.1. El sistema de Excitación Modelo DECS 2100 de la Marca Basler Electric es extremadamente potente y flexible, su diseño multifuncional permite operar y controlar con precisión corrientes de excitación de hasta 10,000 Acc. El arreglo de tiristores incluido soporta una corriente de campo hasta de 3300 Acc siguiendo el esquema N+1, lo que se traduce en un nivel de temperatura más bajo en la operación normal independiente del sistema de enfriamiento redundante centralizado por medio de aire forzado, además de proteger y monitorear generadores en una amplia gama de aplicaciones.
1.2. El sistema de excitación DECS 2100 está conformado por una etapa de potencia con esquema N+1 y una etapa de control, basado en un procesador dedicado (NO PLC), diseñado para proporcionar la corriente de campo requerida por el generador, manteniendo la tensión en terminales de manera estable, garantizando una operación segura bajo cualquier condición de carga localizada dentro de la curva de capabilidad del generador.
1.3. El sistema de excitación DECS 2100 es de tipo ST5B de IEEE, como lo define la recomendación práctica de la IEEE Modelos de Sistemas de Excitación para estudios de estabilidad de sistemas de potencia, IEEE Standard 421.5-2005. Además del cumplimiento con la Norma CFE-W4101-16 ""SISTEMA DE EXCITACIÓN ESTÁTICO PARA GENERADORES SINCRONOS DE CENTRALES ELÉCTRICAS"" al ser un sistema de excitación totalmente redundante.
1.4. Al ser un control redundante: cuenta con 2 (dos) controladores dedicados, modelo ECM-2 independientes para cada canal de excitación: UCE1 y UCE2. El término doble canal, se define como 2 (dos) esquemas lógicos independientes, cada uno cuenta esquema de regulador automático (Regulación de Voltaje en terminales/bornes) y un regulador manual (Regulación de corriente de campo).
1.5. Ambos canales principal y redundante (UCE1 y UCE2 respectivamente), están configurados con ajustes idénticos y continuamente monitorean el sistema, teniendo la capacidad de ejecutar las funciones de regulación de voltaje, compensación de reactivos, limitación, protección, control lógico de secuencia, registro de eventos (registrador de disturbios) y funciones de disparo de los SCRs.
1.6. La versatilidad del control redundante es que cada controlador ECM-2 con los que cuenta el sistema DECS 2100 tienen un contacto que selecciona que canal controla el sistema de regulación. Por lo que en caso de que el canal principal (UCE1) detecte una falla, un relevador externo será energizado el cual direccionado al canal UCE2 brindará una transferencia automática del canal principal al canal redundante manteniendo todas las funciones de regulación, limitadores y protección del generador sin interrumpir su operación.


2. Características.

2.1. Controlador digital dedicado modelo ECM-2 exclusivamente para la operación de la excitación cumpliendo con la norma CFE - W4101 y con comunicación por medio de fibra óptica.
2.1.1. Canal de Control Redundante. Cada uno de los dos canales tiene la capacidad de llevar a cabo la regulación de tensión, limitación, protección y las funciones de disparo.
2.1.2. El controlador dedicado con la capacidad de registrar eventos (registrador de disturbios) colocando la respectiva fecha y hora de los cambios de estado lógico de las funciones internas.
2.1.3. Estabilizador de Sistema de Potencia (PSS) tipo 2B con base a la IEEE, para cumplimiento de código de red.
2.2. Panel de Visualización Interactivo (HMI) de 12.1”, para fácil acceso a la información del sistema como: alarmas, potencias, factor de potencia, corriente de generación, tensión de generación, corriente de campo, tensión de campo, curva de capabilidad, limitadores y protecciones.
2.3. Relevadores de secuencia.
2.4. Interruptores de Prueba para TP/TC.
2.5. Interruptor de campo extraíble en CA.
2.6. Circuito de campo Build-Up (Field Flashing).
2.7. Módulo de des-excitación Crowbar con resistencia de descarga lineal.
2.8. Equilibrio de Temperatura Activo. Sistema patentado de algoritmos para equilibrio de temperatura de activos que puede ser proporcionado en sistemas de puentes múltiples. Mediante el monitoreo de la temperatura de cada tiristor (SCR) en el convertidor de potencia, este algoritmo especial facilita un método electrónico para compartir las corrientes en los puentes rectificadores disponibles.
2.9. Puentes de rectificación con esquema de operación N+1, un sistema multi-puente reparte el valor nominal de corriente en paralelo y ante cualquier falla de alguno se podrá desconectar y reparar sin afectar la operación del generador (para esta propuesta se requiere cotizar un puente adicional). Para esto sencillamente se extrae en vivo un puente para mantenimiento, mientras otro de los puentes del sistema queda operando a plena carga.


3. Especificaciones.

3.1 Gabinete NEMA 1 con dimensiones (Ancho x Profundidad x Altura) de: 3657 mm x 1537mm x 2590 mm.
3.2. Diseño basado en microproprocesadores.
3.3. Precisión de regulación de voltaje de un ±0.1%.
3.4. Modos de control con autotracking y ajustes de ganancia dual.
3.5. El sistema de excitación contando con cuatro modos de regulación:
3.5.1. Modo AVR (Regulador Automático de Voltaje).
3.5.2. Modo FCR - Regulador de corriente de campo.
3.5.3. Modo PF - Factor de potencia.
3.5.4. Control VAR – Potencia Reactiva.
3.6. Canal de control redundante.
3.7. Contiene 3 (tres) puentes rectificadores de potencia Tipo cajón (extraíble), 2(dos) Puentes operando en paralelo de forma continua y 1(uno) de respaldo. Conformados cada uno de ellos por 6 (seis) tiristores SCR (rectificador controlado por silicio), el número de puentes depende de la corriente de 550 Vcc a 1540 Acc permanente y 3300 Acc a 1185 Vcc durante 10 segundos.
3.8. Puentes de rectificación con capacidad de mantenimiento en línea, esto logrado gracias al esquema de operación “N + 1”.
3.9. Configuraciones en paralelo de múltiples puentes, dando corrientes de hasta 10,000 Acd.
3.10. Niveles de forzamiento de campo hasta 1,500 Vcc.
3.11. Alta respuesta inicial según IEEE 421.2.
3.12. Puente de rectificador patentado de algoritmo de balance de temperatura activa.
3.13. Estabilizador de sistema de alimentación de entrada dual opcional integrado (PSS) IEEE tipo 2B.
3.14. Forzado de campo negativo para el mejor rendimiento del sistema.
3.15. Modo de regulación de voltaje del lado de alta.
3.16. Múltiples funciones de protección y limitación con ajustes online y offline.
3.17. Protección de tierra incorporada del excitador / campo principal (64F).
3.18. BESTCOMS ™ Pro. Es una herramienta completa para la configuración, supervisión y mantenimiento del DECS-2100.
3.18.1. Acceso de forma local o desde un mando remoto a través de Ethernet, RS232 o por un puerto USB en el módulo ECM-2.
3.18.2. Registrador de eventos transitorios (registrador de disturbios) configurable por el usuario, gracias a su paquete de software que consta de tres programas de aplicaciones para la grabación y procesamiento de eventos transitorios, así como visualización de oscilo grafía de los mismos con capacidad de 10,000 muestras por ciclo.
3.18.3. Registrador de Eventos (registrador de disturbios) y Alarmas. Genera una lista de eventos con estampado de fecha y hora.
3.18.4. Lógica Programable. El software emplea un método de programación a bloques con compuertas NAND, OR y NOT para el manejo de la entrada, salida, control, vigilancia y creación de reportes.
3.18.5. Modo de Simulación. Herramienta útil para ayudar con la configuración de la verificación y pruebas de rendimiento, su simulador interno modela un generador virtual y la red eléctrica.
3.19. Monitoreo en tiempo real de hasta 6 (seis) parámetros oscilo gráficos con el formato estándar del IEEE y almacenarlos en la memoria volátil.
3.20. Modo de simulación para configuración y pruebas.
3.21. Sistema de Protección con password para evitar cambio de ajustes por personal no autorizado.
3.22. Interruptor de Campo en CA (41A) modelo ETON DSII-620.
3.22.1. Corriente Nominal de 2000 A.
3.22.2. Capacidad interruptiva de 50,000 A @ 600 V.
3.22.3. Actuador tipo: Resorte de 250 Vcd.
3.22.4. Motor: 250 Vcd.
3.22.5. Disparo de Shunt: 250 Vcd.
3.22.6. Switches auxiliares 6A y 6B.
3.22. Especificaciones del controlador dedicado ECM-2:
3.22.1. Alimentación 24 Vcd.
3.22.2. Rango 17 a 36 Vcd.
3.22.3. Hold Up: 0.2 s.
3.22.4. Burden: 30 W.
3.22.5. Entradas analógicas: 24 de 57 Vdc/40 Vac rms.
3.22.6. Salidas de tensión analógicas: ±10 Vdc o 0 a +10 Vdc.
3.22.6.1. Burden 1 k?.
3.22.7. Salidas de corriente analógicas: 4 a 20 mAdc.
3.22.7.1. Burden 800 ? máximo.
3.22.8. Exactitud de la medición:
3.22.8.1. Voltaje del generador y del bus: ± 1%.
3.22.8.2. Generador y frecuencia de bus: ± 0.1 Hz.
3.22.8.3. Línea de corriente del generador: ± 1%.
3.22.8.4. Potencia aparente del generador (VA): ± 1%.
3.22.8.5. Generador de potencia activa (W): ± 1%.
3.22.8.6. Potencia reactiva del generador (var): ± 1%.
3.22.8.7. Factor de potencia: ± 0.02.
3.22.8.8. Corriente de campo y voltaje: ± 1%.
3.22.8.9. Voltaje auxiliar y entrada de corriente: ± 1%.
3.22.9. Puertos de comunicación de la ECM-2.
3.22.9.1. 2 (dos) Puertos USB.
3.22.9.2. 2 (dos) puertos Ethernet tipo Ej-45 de 8 pines, 10 BASE-T / 100 BASE-TX.
3.22.9.3. 3 (tres) Puertos RS-485 tipo RJ-45 de 8 pines.
3.22.9.4. 1 (uno) puerto RS-232 tipo D-sub de 9 pines.
3.22.9.5. 1 (uno) Puerto IRIG-B.
3.22.10. Protocolos de comunicación:
3.22.10.1. Protocolo de comunicación MODBUS.
3.22.10.2. Protocolo de comunicación PROFIBUS.
3.22.10.3. Cumplimiento con protocolo de comunicación IEC 61850.


4. Funciones.

4.1. Las principales funciones de control de la unidad de control de excitación son las siguientes:
4.1.1. Regulación de tensión en terminales de generador con ajuste dual conmutable.
4.1.2. Regulación de corriente de campo.
4.1.3. Medición de variables del sistema de excitación y del generador síncrono.
4.1.4. Compensación de reactivos.
4.1.5. Seguidor automático – manual – automático.
4.1.6. Seguidor UCE en servicio – UCE redundante.
4.1.7. Limitador de mínima excitación (MEL).
4.1.8. Limitador volts/Hz.
4.1.9. Limitador de sobre excitación (OEL).
4.1.10. Registro de eventos.
4.1.11. Lógica de control.
4.1.12. Alarmas.
4.1.13. Protecciones.
4.1.14. Acoplamiento y coordinación con la lógica de disparo del conjunto turbina – generador – transformador.
4.1.15. Interface local de usuario para configuración completa de parámetros y lógica de disparos.
4.1.16. Puertos de comunicación para conexión del equipo portátil, configuración, diagnóstico, mantenimiento, pruebas del sistema de excitación, extracción y análisis de registros de transitorios.
4.1.1.7. Cada unidad de control de excitación dispone de circuitos independientes para las entradas de retroalimentación de tensión en terminales del generador.

4.2. Normas Aplicables:
4.2.1. ANSI C57.12.01 - General Requirements for Dry Type Distribution & Power Transformer -Table 7, Routine Test.
4.2.2. ANSI Z55.1 - Gray Finishes for Industrial Equipment.
4.2.3. NEMA - Part ICS6-110.10.02 Type I NEMA 1 Ventilated.
4.2.4. NEMA - Part ICS1-111 Electrical Spacings for Exciter Control/Power Cabinet.
4.2.5. IEEE 421.1 2007- IEEE Standard Definitions for Excitation Systems for Synchronous Machines.
4.2.6. IEEE 421.2 1990- Identification, Testing & Evaluation of the Dynamics of Excitation Control Systems.
4.2.7. IEEE 421.3 1997- High Potential Test Requirement for Excitation System for Synchronous Machines.
4.2.8. IEEE Std. 421.4™-2004 “IEEE Guide for the Preparation of Excitation System Specifications”.
4.2.9. IEEE Std. 421.5™-2005 “IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies”.
4.2.10. EN-50178-1998: “Electronic equipment for use in power installations” (low voltage directives).
4.2.11. IEC 61000-6-4 (2006) Generic Immunity standard.
4.2.12. IEC 61000-6-2 (2005) Generic immunity standard.
4.2.13. IEC 61000-4-2 (2008) Electrostatic discharge requirement.
4.2.14. IEC 61000-4-3 (2008) Radiated radio frequency electromagnetic field.
4.2.15. IEC 61000-4-4 (2007) Electrical test transient burst requirements.
4.2.16. IEC 61000-4-5 (2008) Surge immunity requirements.
4.2.17. IEC 61000-4-6 (2008) Conducted disturbance induced by RF-fields (current injection).
4.2.18. IEC 61000-4-8 (2009) Testing and measurement techniques - Power frequency magnetic field immunity test.
4.2.19. IEC 61000-4-11 (2004) Voltage dips, short interruption and voltage variation immunity.
4.2.20 IEC 60255-22-1 (2007) Oscillatory test wave (SWC).
4.2.21. IEC 61850-1 (2003) Comm Network and Systems in Substations.
4.2.22. IEC 61850-3 (2002) General Requirements.
4.2.23. IEC 61850-10 (2005) Conformance Testing0
4.2.24. IEC 60068-1 (1992) Basic environmental testing procedure0
4.2.25. IEC 60068-2-1 (2007) Test cold.
4.2.26. IEC 60068-2-2 (2007) Test dry.
4.2.27 IEC 60068-2-13 (1983) Altitude.
4.2.28 IEC 60068-2-30 (2005) Damp Heat.


5. Alcance del Suministro del Sistema de Excitación DECS2100.

5.1. La presente Propuesta Técnica establece la ingeniería, fabricación y suministro de 1 (un) Sistema de Excitación Estático modelo DECS2100 empleando control redundante.


6. Esta Oferta Técnico – Económica incluye:

6.1. 1 (un) Sistema de Excitación Estático modelo DECS-2100 redundante en el control y en la potencia marca Basler Electric con capacidad de 3300 Acc corriente de campo, incluyendo lo siguiente:
6.1.1. 3 (tres) Puentes de rectificación de 1100 Acc, 6 SCR y tipo extraíble cada uno.
6.1.2. 2 (dos) Unidades de control de excitación dedicados modelo ECM-2.
6.1.3. 1 (un) Gabinete NEMA-1 en color gris.
6.1.4. 2 (dos) Ventiladores para sistema de enfriamiento con esquema redundante.
6.1.5. 1 (un) HMI modelo IDP-1201 marca Basler Electric

6.2. Entregables:
6.2.1. 1 (un) Juego de Diagramas Unifilares.
6.2.2. 1 (un) Lay Out del equipamiento - Detalles de Fabricación.
6.2.3. 1 (un) Especificaciones de Equipos Eléctricos.
6.2.4. 1 (un) Planos de Cableado - Conexionado.
6.2.5. 1 (un) Paquete de Software BESTCOMSPro compatible con Windows ™.
6.2.6. 2 (dos) Manuales de usuario de forma impresa.
6.2.7. 1 (un) Manual de usuario de forma digital.


Revisión: 2.0 Reviso: JDP/PGM Fecha: 26-agosto-2020