一种抽蓄机组的机械制动控制装置、方法以及系统与流程

本发明关于电力系统技术领域，特别是关于电力系统中的抽水蓄能电站技术领域，具体的讲是一种抽蓄机组的新型机械制动控制装置、方法以及系统。

背景技术：

目前，抽水蓄能电站都设计有机械制动控制装置，俗称机械刹车或刹车，而且机械制动控制装置是水电站和抽水蓄能电站必备的辅助控制设备之一，其主要作用是在抽蓄机组停机过程中小于某一转速投入制动器，与固定在发电电动机底部的制动环摩擦，以将抽蓄机组停至静止稳态不再转动。机组停稳后，制动器可以选择一直投入，也可以退出。

抽蓄蓄能电站曾经出现过机组发电方向带机械制动开机造成设备损坏事故；也曾发生过停机过程中在机组发电电动机出口断路器(以下简称gcb)分开，活动导叶全关后由于测速装置信号异常导致高速加闸造成设备损坏事故；最新出现的一个现象是某抽蓄电站的抽蓄机组水泵断电停机时，由于机组本身特性的原因，机组转速从100％转速停止至零后会反转至较高转速(如反转大于20％转速，最高达90％转速以上)，正常抽蓄电站的抽蓄机组水泵断电时停机，机组从100％转速降至0，不会出现反转现象，如果机械制动装置的控制不好，也会出现水泵断电停机反转时带机械制动装置反转至较高转速，从而导致设备破坏的事故，因此避免机械制动装置误投入是一个值得研究的课题。

一套机械制动装置大约几十万元，停机检修工期约7天，抽蓄机组一天的收入约几十万元，停机检修造成的间接经济损失上百万元，因此机械制动控制破坏将导致巨大的直接和间接经济损失。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种抽蓄机组的机械制动控制方法、装置以及系统，通过自动控制装置采集抽水蓄能电站中的电制动刀闸反馈信号、gcb的反馈信号、导叶全关传感器反馈信号、机组转速信号、增加调速器电调的导叶开度反馈传感器反馈信号和齿盘测速探头测量的转速信号，结合预先设定的第一转速阈值以及第二转速阈值，进而能够输出机械制动投入指令，以所述机械制动指令控制所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气(通常为0.8mpa)通过电磁阀联通所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

本发明的目的之一是，提供一种抽蓄机组的机械制动控制方法，所述方法包括：

采集所述抽水蓄能电站中的发电电动机出口断路器gcb的反馈信号；

采集所述抽水蓄能电站中的导叶全关传感器的反馈信号；

调速器电调采集所述抽水蓄能电站中的导叶开度反馈传感器的反馈信号以及齿盘测速探头测量的转速信号；

采集所述抽水蓄能电站中的电制动刀闸的反馈信号；

独立测速模块测量所述抽水蓄能电站中的机组的转速信号；

获取预先设定的第一转速阈值以及第二转速阈值，所述第一转速阈值小于所述第二转速阈值；

根据所述抽水蓄能电站中的电制动刀闸的反馈信号、gcb的反馈信号、导叶全关传感器的反馈信号、机组的转速信号、导叶开度反馈传感器的反馈信号、齿盘测速探头测量的转速信号、第一转速阈值或第二转速阈值输出机械制动投入指令，以使所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气通过电磁阀联通进入所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

在本发明的一种优选实施方式中，根据所述抽水蓄能电站中的电制动刀闸反馈信号、gcb反馈信号、导叶全关传感器反馈信号、机组转速信号、导叶开度反馈传感器反馈信号、齿盘测速探头测量转速信号、第一转速阈值以及第二转速阈值输出机械制动指令包括：

判断是否接收到所述gcb的反馈信号、所述导叶全关传感器的反馈信号以及所述导叶开度反馈传感器的反馈信号；

当判断为是且所述电制动刀闸的反馈信号为合位时，继续判断所述齿盘测速探头测量的转速信号是否大于所述第一转速阈值；

当判断为否时，判断所述机组的转速信号是否大于所述第一转速阈值；

当判断为否时，输出机械制动投入指令。

在本发明的一种优选实施方式中，根据所述抽水蓄能电站中的电制动刀闸反馈信号、gcb反馈信号、导叶全关传感器反馈信号、机组转速信号、导叶开度反馈传感器反馈信号、齿盘测速探头测量的转速信号、第一转速阈值以及第二转速阈值输出机械制动指令还包括：

判断是否接收到所述gcb的反馈信号、所述导叶全关传感器的反馈信号以及所述导叶开度反馈传感器的反馈信号；

当判断为是时，判断所述齿盘测速探头测量的转速信号是否大于所述第二转速阈值；

当判断为否时，判断所述机组的转速信号是否大于所述第二转速阈值；

当判断为否时，判断接收到的所述电制动刀闸的反馈信号是否为分位；

当判断为是时，输出机械制动投入指令。

在本发明的一种优选实施方式中，根据所述抽水蓄能电站中的电制动刀闸反馈信号、gcb反馈信号、导叶全关传感器反馈信号、机组转速信号、导叶开度反馈传感器反馈信号、齿盘测速探头测量的转速信号、第一转速阈值以及第二转速阈值输出机械制动指令还包括：

当接收到所述gcb的反馈信号时，输出真信号；

当接收到所述导叶全关传感器的反馈信号时，输出真信号；

当接收到所述导叶开度反馈传感器的反馈信号时，输出真信号；

当所述电制动刀闸的反馈信号为合位且所述齿盘测速探头测量的转速信号小于等于所述第一转速阈值时，输出真信号；

当所述机组的转速信号小于等于所述第一转速阈值时，输出真信号；

所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气通过电磁阀联通进入所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

在本发明的一种优选实施方式中，根据所述抽水蓄能电站中的电制动刀闸反馈信号、gcb反馈信号、导叶全关传感器反馈信号、机组转速信号、导叶开度反馈传感器反馈信号、齿盘测速探头测量转速信号、第一转速阈值以及第二转速阈值输出机械制动指令还包括：

当接收到所述gcb的反馈信号时，输出真信号；

当接收到所述导叶全关传感器的反馈信号时，输出真信号；

当接收到所述导叶开度反馈传感器的反馈信号时，输出真信号；

当所述齿盘测速探头测量的转速信号小于等于所述第二转速阈值时，输出真信号；

当所述机组的转速信号小于等于所述第二转速阈值时，输出真信号；

当接收到的所述电制动刀闸的反馈信号为分位时，输出真信号；

所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气通过电磁阀联通进入所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

在本发明的一种优选实施方式中，所述机械制动控制方法还包括吸收所述制动器的摩擦粉尘。

本发明的目的之一是，提供一种抽蓄机组的机械制动控制装置，所述机械制动控制装置应用于抽水蓄能电站，所述机械制动控制装置包括制动器、机械制动供气管路、电磁阀以及自动控制装置，

其中，所述自动控制装置包括：

第一采集模块，用于采集所述抽水蓄能电站中的电制动刀闸反馈信号；

第二采集模块，用于采集所述抽水蓄能电站中的发电电动机出口断路器gcb反馈信号；

第三采集模块，用于采集所述抽水蓄能电站中的导叶全关传感器反馈信号；

独立测速模块，用于测量所述抽水蓄能电站中的机组转速信号；

调速器电调，用于采集所述抽水蓄能电站中的导叶开度反馈传感器反馈信号以及齿盘测速探头测量的转速信号；

阈值获取模块，用于获取预先设定的第一转速阈值以及第二转速阈值，所述第一转速阈值小于所述第二转速阈值；

监控模块，用于根据所述抽水蓄能电站中的电制动刀闸反馈信号、gcb反馈信号、导叶全关传感器反馈信号、机组转速信号、导叶开度反馈传感器反馈信号、齿盘测速探头测量的转速信号、第一转速阈值以及第二转速阈值输出机械制动投入指令，以使所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气通过电磁阀联通进入所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

在本发明的一种优选实施方式中，所述监控模块包括：

第一判断模块，用于判断是否接收到所述gcb的反馈信号、所述导叶全关传感器的反馈信号以及所述导叶开度反馈传感器的反馈信号；；

第二判断模块，用于当所述第一判断模块判断为是且所述电制动刀闸的反馈信号为合位时，继续判断所述齿盘测速探头测量的转速信号是否大于所述第一转速阈值；

第三判断模块，用于当所述第二判断模块判断为否时，判断所述机组的转速信号是否大于所述第一转速阈值；

第一指令输出模块，用于当所述第三判断模块判断为否时，输出机械制动投入指令。

在本发明的一种优选实施方式中，所述监控模块还包括：

第四判断模块，用于判断是否接收到所述gcb的反馈信号、所述导叶全关传感器的反馈信号以及所述导叶开度反馈传感器的反馈信号；；

第五判断模块，用于当所述第四判断模块判断为是时，判断所述齿盘测速探头测量的转速信号是否大于所述第二转速阈值；

第六判断模块，用于当所述第五判断模块判断为否时，判断所述机组的转速信号是否大于所述第二转速阈值；

第七判断模块，用于当所述第六判断模块判断为否时，判断接收到的所述电制动刀闸的反馈信号是否为分位；

第二指令输出模块，用于当所述第七判断模块判断为是时，输出机械制动投入指令。

在本发明的一种优选实施方式中，所述监控模块还包括：

第一继电器，用于当所述机组的转速信号小于等于所述第一转速阈值时，输出真信号；

第二继电器，用于当所述电制动刀闸的反馈信号为合位且所述齿盘测速探头测量的转速信号小于等于所述第一转速阈值时，输出真信号；

第三继电器，用于当接收到所述gcb反馈信号时，输出真信号；

第四继电器，用于当接收到所述导叶全关传感器反馈信号时，输出真信号；

第五继电器，用于当接收到所述导叶开度反馈传感器反馈信号时，输出真信号；

所述机械制动控制管路，用于当所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器以及第五继电器的输出均为真信号时，控制所述电磁阀投入所述制动器，与所述抽水蓄能电站的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

在本发明的一种优选实施方式中，所述监控模块还包括：

第六继电器，用于当接收到的所述电制动刀闸的反馈信号为分位时，输出真信号；

第七继电器，用于当所述机组的转速信号小于等于所述第二转速阈值时，输出真信号；

第八继电器，用于当所述齿盘测速探头测量的转速信号小于等于所述第二转速阈值时，输出真信号；

所述机械制动控制管路，用于当所述第六继电器、第七继电器、第八继电器、第三继电器、第四继电器以及第五继电器的输出均为真信号时，使所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气通过电磁阀联通进入所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

在本发明的一种优选实施方式中，所述机械制动控制装置还包括制动粉尘吸收装置，用于吸收所述制动器的摩擦粉尘。

本发明的目的之一是，提供了一种抽蓄机组的机械制动控制系统，所述抽蓄机组的机械制动控制系统包括抽水蓄能电站以及机械制动控制装置。

本发明的有益效果在于，提供了一种抽蓄机组的机械制动控制方法、装置以及系统，通过自动控制装置采集抽水蓄能电站中的电制动刀闸的反馈信号、gcb的反馈信号、导叶全关传感器的反馈信号、机组的转速信号、导叶开度反馈传感器的反馈信号、齿盘测速探头测量的转速信号，结合预先设定的第一转速阈值以及第二转速阈值，进而能够输出机械制动投入指令，以所述机械制动指令控制所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气(通常为0.8mpa)通过电磁阀联通所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态，由于增加了调速器电调采集导叶开度反馈传感器的反馈信号以及调速器电调的齿盘测速探头测量的转速信号，作为投入机械制动条件，提高了信号回路的可靠性。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置的结构示意图；

图3为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置中监控模块的实施方式一的结构示意图；

图4为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置中监控模块的实施方式二的结构示意图；

图5为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置中监控模块的实施方式三的结构示意图；

图6为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置中监控模块的实施方式四的结构示意图；

图7为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制方法的流程示意图；

图8为位图7中的步骤s107的实施方式一的结构示意图；

图9为位图7中的步骤s107的实施方式二的结构示意图；

图10为位图7中的步骤s107的实施方式三的结构示意图；

图11为位图7中的步骤s107的实施方式四的结构示意图；

图12为具体实施例中抽蓄机组的机械制动控制装置的硬件连接图；

图13为具体实施例中抽蓄机组的机械制动控制方法的逻辑优化流程图；

图14为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置中自动控制装置的结构示意图；

图15为具体实施例中抽蓄机组的机械制动控制装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制系统的结构示意图，请参见图1，本发明提供的系统包括抽水蓄能电站100以及抽蓄机组的机械制动控制装置200。

现有技术中，抽水蓄能电站一般设计有对应的机械制动控制装置，俗称机械刹车或刹车，而且机械制动控制装置是水电站和抽水蓄能电站必备的辅助控制设备之一，其主要作用是在抽蓄机组停机过程中小于某一转速时，机械制动控制装置投入制动器，与固定在抽水蓄能电站的发电电动机底部的制动环摩擦，以将抽蓄机组停至静止稳态不再转动。最新出现的一个现象是某抽蓄电站的抽蓄机组水泵断电停机时，由于机组本身特性的原因，机组转速从100％转速停止至零后会反转至较高转速(如反转大于20％转速，最高达90％转速以上)，正常抽蓄电站的抽蓄机组水泵断电时停机，机组从100％转速降至0，不会出现反转现象，如果机械制动装置的控制不好，也会出现水泵断电停机反转时带机械制动装置反转至较高转速，从而导致设备破坏的事故。

图2为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置的结构示意图，请参阅图2，本发明提供的机械制动控制装置包括制动器40、机械制动供气管路20、电磁阀30以及自动控制装置10。

图14为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置中自动控制装置的结构示意图，请参阅图14，所述自动控制装置10包括：

第一采集模块101，用于采集所述抽水蓄能电站中的电制动刀闸的反馈信号；

第二采集模块102，用于采集所述抽水蓄能电站中的发电电动机出口断路器gcb的反馈信号；

第三采集模块103，用于采集所述抽水蓄能电站中的导叶全关传感器的反馈信号；

独立测速模块104，用于测量所述抽水蓄能电站中的机组的转速信号；

调速器电调105，用于采集所述抽水蓄能电站中的导叶开度反馈传感器的反馈信号以及齿盘测速探头测量的转速信号；

阈值获取模块106，用于获取预先设定的第一转速阈值以及第二转速阈值，所述第一转速阈值小于所述第二转速阈值。在本发明的具体实施例中，第一转速阈值诸如为5％，第二转速阈值诸如为20％。第一转速阈值、第二转速阈值可根据不同的实际场景，设置不同的值。一般来说，机组转速越高，允许机械制动投入的转速越低，例如额定转速100转/分钟的机组，20％的转速为20转/分钟，而制动环额定转速为500转/分钟的机组，20％的转速为100转/分钟，如果在20％转速投入机械制动，相当于100转/分钟的机组在额定转速下投入，必将引起机械制动装置的破坏，因此机组转速越高，允许投入的转速越低。

监控模块107，用于根据所述抽水蓄能电站中的电制动刀闸的反馈信号、gcb的反馈信号、导叶全关传感器的反馈信号、机组的转速信号、导叶开度反馈传感器的反馈信号、齿盘测速探头测量的转速信号、第一转速阈值以及第二转速阈值输出机械制动指令，以使所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气通过电磁阀联通进入所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

在本发明的实际使用过程中，自动控制装置可以首先采集到gcb的反馈信号，然后是导叶全关传感器的反馈信号，其次是调速器电调的导叶开度反馈传感器的反馈信号、电制动刀闸的反馈信号、机组的转速信号，最后根据这些采集的信号结合预设的转速阈值进行监控。

在本发明的其他实施方式中，如图2所示，所述机械制动控制装置200还包括：制动粉尘吸收装置50，用于吸收所述制动器的摩擦粉尘。制动器摩擦后的粉尘可通过管路收集，制动粉尘吸收装置将管路中的摩擦后的粉尘吸收掉并排出，避免累积。

图3为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置中监控模块的实施方式一的结构示意图，请参阅图3，在实施方式一中，所述监控模块包括：

第一判断模块201，用于判断是否接收到所述gcb的反馈信号、所述导叶全关传感器的反馈信号以及所述导叶开度反馈传感器的反馈信号；

第二判断模块202，用于当所述第一判断模块判断为是且所述电制动刀闸的反馈信号为合位时，继续判断所述齿盘测速探头测量的转速信号是否大于所述第一转速阈值；

第三判断模块203，用于当所述第二判断模块判断为否时，判断所述机组的转速信号是否大于所述第一转速阈值；

第一指令输出模块204，用于当所述第三判断模块判断为否时，输出机械制动投入指令。

在图3所示的实施方式中，电制动刀闸的反馈信号为合位，常闭接点分开，走正常停机流程，小于等于第一转速(5％转速)投入机械制动。

图4为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置中监控模块的实施方式二的结构示意图，请参阅图4，在实施方式二中，监控模块包括：

第四判断模块301，用于判断是否接收到所述gcb的反馈信号、所述导叶全关传感器的反馈信号以及所述导叶开度反馈传感器的反馈信号；

第五判断模块302，用于当所述第四判断模块判断为是时，判断所述齿盘测速探头测量的转速信号是否大于所述第二转速阈值；

第六判断模块303，用于当所述第五判断模块判断为否时，判断所述机组的转速信号是否大于所述第二转速阈值；

第七判断模块304，用于当所述第六判断模块判断为否时，判断接收到的所述电制动刀闸的反馈信号是否为分位；

第二指令输出模块305，用于当所述第七判断模块判断为是时，输出机械制动投入指令。

在图4所示的实施方式中，电制动刀闸的反馈信号为分位，常闭接点闭合，走紧急停机流程，小于等于第二转速(20％转速)投入机械制动。

上述的监控模块的实施方式一、实施方式二均为监控模块的控制软逻辑，在本发明的其他实施方式中，还可以将实施方式一与实施方式二中的软逻辑合二为一，形成一个总的控制逻辑。在该具体的实施方式中，由于转速是从高降到低，会先到达第二转速阈值再到达第一转速阈值，因此在具体实施例中，可首先执行实施方式二的控制软逻辑，然后执行实施方式一的控制软逻辑。

在具体的实施例中，机械制动投入包括：

1)正常停机时，在收到gcb的反馈信号、电制动刀闸的反馈信号(电制动刀闸处于合位状态，常闭接点分开)、导叶全关传感器的反馈信号、独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于第一转速阈值(如5％转速反馈信号)、调速器电调测量的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于第一转速阈值(如5％转速反馈信号)、调速器电调测量的导叶开度反馈传感器的反馈信号时，监控模块软逻辑发出投入的机械制动指令，指示投入机械制动，在机组完全静止后退出机械制动或者一直保持机械制动投入；

2)紧急停机时，在收到gcb的反馈信号、电制动刀闸的反馈信号(电制动刀闸dl2处于分位状态，常闭接点闭合)、导叶全关传感器的反馈信号、独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的导叶开度反馈传感器的反馈信号，监控模块软逻辑发出投入指令，投入机械制动。

图5为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置中监控模块的实施方式三的结构示意图，请参阅图5，在实施方式三中，监控模块包括：

第一继电器401，用于当所述机组的转速信号小于等于所述第一转速阈值时，输出真信号；

第二继电器402，用于当所述电制动刀闸的反馈信号为合位且所述齿盘测速探头测量的转速信号小于等于所述第一转速阈值时，输出真信号；

第三继电器403，用于当接收到所述gcb的反馈信号时，输出真信号；

第四继电器404，用于当接收到所述导叶全关传感器的反馈信号时，输出真信号；

第五继电器405，用于当接收到所述导叶开度反馈传感器的反馈信号时，输出真信号；

所述机械制动控制管路，用于当所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器以及第五继电器的输出均为真信号时，使所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气通过电磁阀联通进入所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

图6为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置中监控模块的实施方式四的结构示意图，请参阅图6，在实施方式四中，监控模块包括：

第六继电器501，用于当接收到的所述电制动刀闸的反馈信号为分位时，输出真信号；

第七继电器502，用于当所述机组的转速信号小于等于所述第二转速阈值时，输出真信号；

第八继电器503，用于当所述齿盘测速探头测量的转速信号小于等于所述第二转速阈值时，输出真信号；

第三继电器403，用于当接收到所述gcb的反馈信号时，输出真信号；

第四继电器404，用于当接收到所述导叶全关传感器的反馈信号时，输出真信号；

第五继电器405，用于当接收到所述导叶开度反馈传感器的反馈信号时，输出真信号；

所述机械制动控制管路，用于当所述第六继电器、第七继电器、第八继电器、第三继电器、第四继电器以及第五继电器的输出均为真信号时，使所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气通过电磁阀联通进入所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

在具体的实施例中，机械制动投入包括：

1)正常停机时，在收到gcb的反馈信号、电制动刀闸的反馈信号(电制动刀闸未分开即合闸，常闭接点分开)、导叶全关传感器的反馈信号、独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于第一转速阈值(如5％转速反馈信号)、独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于第一转速阈值(如5％转速反馈信号)、调速器电调测量的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的导叶开度反馈传感器的反馈信号时，监控模块硬接线逻辑发出投入的机械制动指令，指示投入机械制动，在机组完全静止后退出机械制动或者一直保持机械制动投入；

2)紧急停机时，在收到gcb的反馈信号、电制动刀闸的反馈信号(电制动刀闸dl2分开，常闭接点闭合)、导叶全关传感器的反馈信号、独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的导叶开度反馈传感器的反馈信号，监控模块硬接线逻辑发出投入指令，投入机械制动。

3)紧急停机硬接线投机械制动回路，为避免紧急情况下出现监控模块的软逻辑电源消失情况，本发明设计有硬接线回路，即使监控模块的软逻辑异常不发出投入指令，硬接线的继电器也会直接投入机械制动。

上述的监控模块的实施方式三、实施方式四均为监控模块的硬接线控制逻辑，在本发明的其他实施方式中，还可以将实施方式一、实施方式二中的软逻辑与实施方式三、实施方式四种的硬接线控制逻辑合二为一，形成一个总的控制逻辑，控制软逻辑与硬接线控制逻辑同时根据接收的电制动刀闸的反馈信号、gcb的反馈信号、导叶全关传感器的反馈信号、机组的转速信号、导叶开度反馈传感器的反馈信号、齿盘测速探头测量的转速信号、第一转速阈值以及第二转速阈值做出判断，输出机械制动投入指令。

如上所述即为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制装置以及系统，能够避免在监控不知情的情况下硬回路直接投入机械制动造成破坏，增加调速器电调输出转速信号串联独立测速装置转速信号，作为投入机械制动条件；增加调速器电调输出导叶全关信号，提高导叶全关信号回路可靠性，优化了硬接线回路和监控控制逻辑，导叶全关信号由独立的导叶全关位置接点和调速器电调判断导叶小于全关信号串联，调速器输出转速信号与独立测速装置信号串联，作为判断投入机械制动的条件，优化了硬接线和监控程序逻辑。

此外，尽管在上文详细描述中提及了系统的若干单元模块，但是这种划分仅仅并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。同样，上文描述的一个单元的特征和功能也可以进一步划分为由多个单元来具体化。以上所使用的术语“模块”和“单元”，可以是实现预定功能的软件和/或硬件。尽管以下实施例所描述的模块较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

在介绍了本发明示例性实施装置之后，接下来，参考附图对本发明示例性实施方式的方法进行介绍。该方法的实施可以参见上述整体的实施，重复之处不再赘述。

图7为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制方法的流程示意图，请参阅图1，该方法包括：

s101：采集所述抽水蓄能电站中的发电电动机出口断路器gcb的反馈信号；

s102：采集所述抽水蓄能电站中的导叶全关传感器的反馈信号；

s103：调速器电调采集所述抽水蓄能电站中的导叶开度反馈传感器的反馈信号以及齿盘测速探头测量的转速信号；

s104：采集所述抽水蓄能电站中的电制动刀闸的反馈信号；

s105：独立测速模块测量所述抽水蓄能电站中的机组的转速信号；

s106：获取预先设定的第一转速阈值以及第二转速阈值，所述第一转速阈值小于所述第二转速阈值。在本发明的具体实施例中，第一转速阈值诸如为5％，第二转速阈值诸如为20％。第一转速阈值、第二转速阈值可根据不同的实际场景，设置不同的值。一般来说，机组转速越高，允许机械制动投入的转速越低，例如额定转速100转/分钟的机组，20％的转速为20转/分钟，而制动环额定转速为500转/分钟的机组，20％的转速为100转/分钟，如果在20％转速投入机械制动，相当于100转/分钟的机组在额定转速下投入，必将引起机械制动装置的破坏，因此机组转速越高，允许投入的转速越低。

s107：根据所述抽水蓄能电站中的电制动刀闸反馈信号、gcb反馈信号、导叶全关传感器反馈信号、机组转速信号、导叶开度反馈传感器反馈信号、齿盘测速探头测量的转速信号、第一转速阈值以及第二转速阈值输出机械制动指令，以使所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气通过电磁阀联通进入所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

在本发明的其他实施方式中，所述方法还包括：吸收所述制动器的摩擦粉尘。制动器摩擦后的粉尘可通过管路收集，制动粉尘吸收装置将管路中的摩擦后的粉尘吸收掉并排出，避免累积。

图8为位图7中的步骤s107的实施方式一的结构示意图，请参阅图8，在实施方式一中，该步骤包括：

s201：判断是否接收到所述gcb的反馈信号、所述导叶全关传感器的反馈信号以及所述导叶开度反馈传感器的反馈信号；

s202：当判断为是且所述电制动刀闸的反馈信号为合位时，继续判断所述齿盘测速探头测量的转速信号是否大于所述第一转速阈值；

s203：当判断为否时，判断所述机组的转速信号是否大于所述第一转速阈值；

s204：当判断为否时，输出机械制动投入指令。

在图8所示的实施方式中，电制动刀闸的反馈信号为合位，常闭接点分开，走正常停机流程，小于等于第一转速(5％转速)投入机械制动。

图9为位图7中的步骤s107的实施方式二的结构示意图，请参阅图9，在实施方式二中，该步骤包括：

s301：判断是否接收到所述gcb的反馈信号、所述导叶全关传感器的反馈信号以及所述导叶开度反馈传感器的反馈信号；

s302：当判断为是时，判断所述齿盘测速探头测量的转速信号是否大于所述第二转速阈值；

s303：当判断为否时，判断所述机组的转速信号是否大于所述第二转速阈值；

s304：当判断为否时，判断接收到的所述电制动刀闸的反馈信号是否为分位；

s305：当判断为是时，输出机械制动投入指令。

在图9所示的实施方式中，电制动刀闸的反馈信号为分位，常闭接点闭合，走紧急停机流程，小于等于第二转速(20％转速)投入机械制动。

上述实施方式一、实施方式二均为控制软逻辑，在本发明的其他实施方式中，还可以将实施方式一与实施方式二中的软逻辑合二为一，形成一个总的控制逻辑。在具体的实施例中，机械制动投入包括：

1)正常停机时，在收到gcb的反馈信号、电制动刀闸的反馈信号(电制动刀闸未分开即合闸，常闭接点分开)、导叶全关传感器的反馈信号、独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于第一转速阈值(如5％转速反馈信号)、独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于第一转速阈值(如5％转速反馈信号)、调速器电调测量的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的导叶开度反馈传感器的反馈信号时，监控模块软逻辑发出投入的机械制动指令，指示投入机械制动，在机组完全静止后退出机械制动或者一直保持机械制动投入；

2)紧急停机时，在收到gcb的反馈信号、电制动刀闸的反馈信号(电制动刀闸dl2分开，常闭接点闭合)、导叶全关传感器的反馈信号、独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的导叶开度反馈传感器的反馈信号，监控模块软逻辑发出投入指令，投入机械制动。

图10为位图7中的步骤s107的实施方式三的结构示意图，请参阅图10，在实施方式三中，该步骤包括：

s401：当接收到所述gcb的反馈信号时，输出真信号；

s402：当接收到所述导叶全关传感器的反馈信号时，输出真信号；

s403：当接收到所述导叶开度反馈传感器的反馈信号时，输出真信号；

s404：当所述电制动刀闸的反馈信号为合位且所述齿盘测速探头测量的转速信号小于等于所述第一转速阈值时，输出真信号；

s405：当所述机组的转速信号小于等于所述第一转速阈值时，输出真信号；

s406：所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气通过电磁阀联通进入所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

图11为位图7中的步骤s107的实施方式四的结构示意图，请参阅图11，在实施方式四中，该步骤包括：

s501：当接收到所述gcb的反馈信号时，输出真信号；

s502：当接收到所述导叶全关传感器的反馈信号时，输出真信号；

s503：当接收到所述导叶开度反馈传感器的反馈信号时，输出真信号；

s504：当所述齿盘测速探头测量的转速信号小于等于所述第二转速阈值时，输出真信号；

s505：当所述机组的转速信号小于等于所述第二转速阈值时，输出真信号；

s506：当接收到的所述电制动刀闸的反馈信号为分位时，输出真信号；

s507：所述电磁阀动作，控制机械制动供气管路中的低压气通过电磁阀联通进入所述制动器的下腔并使之顶起，与所述抽水蓄能电站固定在机组发电电动机转动部件下方的制动环摩擦，以将所述抽水蓄能电站的抽蓄机组停至静止状态。

在具体的实施例中，机械制动投入包括：

1)正常停机时，在收到gcb的反馈信号、电制动刀闸的反馈信号(电制动刀闸未分开即合闸，常闭接点分开)、导叶全关传感器的反馈信号、独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于第一转速阈值(如5％转速反馈信号)、独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于第一转速阈值(如5％转速反馈信号)、调速器电调测量的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的导叶开度反馈传感器的反馈信号时，监控模块硬接线逻辑发出投入的机械制动指令，指示投入机械制动，在机组完全静止后退出机械制动或者一直保持机械制动投入；

2)紧急停机时，在收到gcb的反馈信号、电制动刀闸的反馈信号(电制动刀闸dl2分开，常闭接点闭合)、导叶全关传感器的反馈信号、独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于第二转速阈值(如20％转速反馈信号)、调速器电调测量的导叶开度反馈传感器的反馈信号，监控模块硬接线逻辑发出投入指令，投入机械制动。

3)紧急停机硬接线投机械制动回路，为避免紧急情况下出现监控模块的软逻辑电源消失情况，本发明设计有硬接线回路，即使监控模块的软逻辑异常不发出投入指令，硬接线的继电器也可以投入机械制动。

上述的实施方式三、实施方式四均为硬接线控制逻辑，在本发明的其他实施方式中，还可以将实施方式一、实施方式二中的软逻辑与实施方式三、实施方式四种的硬接线控制逻辑合二为一，形成一个总的控制逻辑，控制软逻辑与硬接线控制逻辑同时根据接收的电制动刀闸的反馈信号、gcb的反馈信号、导叶全关传感器的反馈信号、机组的转速信号、导叶开度反馈传感器的反馈信号、齿盘测速探头测量的转速信号、第一转速阈值以及第二转速阈值做出判断，输出机械制动指令。

如上所述即为本发明提供的一种抽蓄机组的机械制动控制方法，能够避免在监控不知情的情况下硬回路直接投入机械制动造成破坏，增加调速器电调输出转速信号串联独立测速装置转速信号，作为投入机械制动条件；增加调速器电调输出导叶全关信号，提高导叶全关信号回路可靠性，优化了硬接线回路和监控控制逻辑，导叶全关信号由独立的导叶全关位置接点和调速器电调判断导叶小于全关信号串联，调速器输出转速信号与独立测速装置信号串联，作为判断投入机械制动的条件，优化了硬接线和监控程序逻辑。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

下面结合具体的实施例，详细介绍本发明的技术方案。图15为具体实施例中抽蓄机组的机械制动控制装置的示意图，图12为具体实施例中抽蓄机组的机械制动控制装置的硬件连接图，图13为具体实施例中抽蓄机组的机械制动控制方法的逻辑优化流程图。请参阅图15、图12以及图13，在该具体实施例中，机械制动控制装置包括来自监控模块的控制软逻辑、硬接线控制回路、独立测速装置、独立的导叶全关反馈信号及回路以及调速器转速信号和导叶全关信号及回路、机械制动控制柜、机械制动供气系统和制动器。

在上述具体的实施例中，反馈信号包括：gcb分闸反馈信号、电制动刀反馈信号、独立的导叶全关信号反馈信号、独立测速装置的小于等于5％转速反馈信号、独立测速装置的小于等于20％转速反馈信号、新增的调速器电调输出的小于等于5％转速反馈信号、新增的调速器电调输出的小于等于20％转速反馈信号、新增的调速器电调输出的导叶全关反馈信号。

控制信号包括：监控模块输出的投入机械制动控制装置信号、监控模块输出的退出机械制动控制装置信号。

硬接线信号包括：gcb分闸反馈信号、电制动刀反馈信号、独立的导叶全关信号反馈信号、独立测速装置的小于等于5％转速反馈信号、独立测速装置的小于等于20％转速反馈信号、新增的调速器电调输出的小于等于5％转速反馈信号、新增的调速器电调输出的小于等于20％转速反馈信号、新增的调速器电调输出的导叶全关反馈信号、监控系统硬接线输出的紧急事故停机投入机械制动控制信号。

独立测速装置输出转速小于等于5％信号和转速小于等于20％信号至监控模块反馈信号和硬接线信号。调速器电调输出转速小于等于5％信号、转速小于等于20％信号和导叶全关信号至监控系统反馈信号和硬接线信号。机械制动控制柜接收来自监控系统的投入和退出控制信号，发出投入和退出制动器指令信号操作相应的控制阀门，同时提供机械制动供气系统的气控制制动器投入和退出。制动粉尘吸收装置在制动器投入时自动启动吸收制动器的摩擦粉尘。

在该实施例中，由如图12所示的硬接线回路示意图中可见，当制动器投入阀线圈时，独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于5％时，ks26闭合，当调速器电调采集的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于5％时，ks25闭合，当第一采集模块采集到电制动刀闸的反馈信号时，dl2闭合，当独立测速装置测量的机组的转速信号小于等于20％时，ks16闭合，当调速器电调采集的齿盘测速探头测量的转速信号小于等于20％时，ks15闭合，当第二采集模块采集到所述抽水蓄能电站中的发电电动机出口断路器gcb的反馈信号时，kae9闭合，当第三采集模块采集所述抽水蓄能电站中的导叶全关传感器的反馈信号时kae2闭合，当调速器电调采集到所述抽水蓄能电站中的导叶开度反馈传感器的反馈信号时，kae60闭合。此外，图12中的d014为监控模块开出，当图13中的监控模块的控制软逻辑存在错误时，d014闭合，如此连同远方操作sb1以及现场操作sb1以及刹车手动投入按钮sb2。

本发明带来的有益效果为：

国内江西洪屏首次出现了水泵断电反转转速达到100％的现象，本项目研发的技术解决了抽蓄机组水泵断电反转带机械制动发电方向转动的问题。

本发明的研究成果对所有抽蓄机组均具有参照执行的意义，可在抽水蓄能行业推广使用。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。