一种核电厂励磁系统的冗余结构的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及核电技术，尤其涉及一种核电厂励磁系统的冗余结构。
【背景技术】
[0002]由于核电厂对安全性和稳定性的严苛要求，在核电厂发电系统的设计中，各子系统的设计中都需要采用冗余设计。励磁系统作为核电厂发电的重要组成部分之一，现有技术中对励磁系统一般采用并联冗余和冷备冗余两种方案。在并联冗余结构中，运行桥的某可控硅出现直通故障时，在触发序列上邻近的、用于关断该可控硅的支臂将流过相间短路电流。由于并联冗余设计一般为两支路并联，该短路电流将足以使运行桥和备用桥的支臂快熔熔断，从而导致双桥退出和跳机。因此，对于并联支路数小于三的情况下，并联冗余结构对这种常见的故障类型不具有冗余作用，故而通常采用冷备冗余结构。
[0003]在考虑励磁系统的整体设计中，冷备冗余结构要求两个通道的电源不能有电的联系，两个通道使用的控制板卡供电也不能有电的联系。而现有技术中，冷备冗余结构仅仅是对整流桥进行了冗余，并不能满足核电厂对励磁系统冗余的整体需求。
【发明内容】
[0004]本发明实施例所要解决的技术问题在于，针对现有核电厂励磁系统冗余结构不能满足核电厂对励磁系统冗余的整体需求的缺陷，提供一种全面的核电厂励磁系统的冗余结构，以充分满足核电厂对励磁系统冗余的整体需求。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种核电厂励磁系统的冗余结构，包括:冗余控制电源、冗余信号回路、冗余跳闸回路和冗余整流桥；
[0006]所述冗余控制电源用于对控制电源进行冗余，所述控制电源用于为控制板卡供电，所述冗余控制电源用于为冗余控制板卡供电；所述冗余信号回路用于对所述控制板卡的信号回路进行冗余，所述冗余信号回路连接所述冗余控制板卡；所述冗余跳闸回路用于对跳闸回路进行冗余，所述跳闸回路和所述冗余跳闸回路为灭磁开关和发变组保护之间的电路；所述冗余整流桥用于对整流桥进行冗余，所述整流桥和冗余整流桥对输入的交流电进行整流后获得直流电并输出至交流励磁机转子绕组。
[0007]优选地，所述冗余控制电源包括冗余直流控制电源和冗余交流控制电源；
[0008]所述冗余直流控制电源用于对直流控制电源进行冗余；所述冗余交流控制电源用于对来自交流副励磁机的交流控制电源进行冗余。
[0009]其中，所述冗余交流控制电源及所述交流控制电源的输入端分别通过两个低压变压器连接至所述交流副励磁机的输出端。
[0010]优选地，所述信号回路包括输入信号回路和输出信号回路；
[0011]输入信号包括来自控制室的增减磁、灭磁和手/自动选择开关的开关量信号以及参与励磁系统测量和控制用的发电机机端电压和机端电流的模拟量信号；输出信号包括至控制室的励磁调节器通道故障信号、限制器动作信号以及到电网的电力系统稳定器投入信号。
[0012]其中，所述控制板卡和所述冗余控制板卡的输入端分别通过单独的电压线和单独的电流线对发电机的电压和电流进行采样。
[0013]所述控制板卡和所述冗余控制板卡的输出端并联后连接至所述控制室。
[0014]优选地，所述冗余跳闸回路包括灭磁开关端冗余单元和发变组保护端冗余单元；
[0015]所述灭磁开关端冗余单元用于对灭磁开关参与发变组保护逻辑的接点进行冗余；所述发变组保护端冗余单元用于对发变组保护使灭磁开关跳闸的回路进行冗余。
[0016]优选地，所述冗余整流桥和所述整流桥的输入端通过一个灭磁开关连接至交流副励磁机的输出端。
[0017]优选地，在事故情况下，所述整流桥和所述控制板卡分别同时切换至所述冗余整流桥和所述冗余控制板卡。
[0018]优选地，所述冗余整流桥模块与所述冗余控制板卡同柜配置。
[0019]实施本发明实施例，具有如下有益效果:本发明在冷备冗余设计方案上，从励磁系统整体出发，设计了冗余控制电源、冗余信号回路、冗余跳闸回路和冗余整流桥共四个冗余模块，充分保证了核电厂对励磁系统冗余的整体需求，具有更高的安全性和稳定性。
【附图说明】
[0020]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。
[0021]图1是本发明提供的第一实施例核电厂励磁系统的冗余结构示意图；
[0022]图2是本发明提供的第二实施例核电厂励磁系统的冗余结构示意图；
[0023]图3是本发明提供的第三实施例控制电源冗余结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]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的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。
[0025]请参见图1，图1是本发明提供的第一实施例核电厂励磁系统的冗余结构示意图。如图1所示，本实施例提供的励磁系统包括两条励磁通道:通道10和通道20，其中通道10为系统默认励磁通道，而通道20为冗余通道，在通道10发生事故时，系统自动从通道10切换到通道20，从而保证励磁系统继续正常运行。在通道10中，永磁发电机1产生的交流电经过灭磁开关2和通道10交流侧开关11后输入到整流桥13中进行整流，进而从整流桥13的输出端输出直流电并输入到交流励磁机3的转子绕组31上，供交流励磁机3工作。在通道20中，永磁发电机1产生的交流电经过灭磁开关2和通道20交流侧开关21后输入到冗余整流桥23中进行整流，进而从冗余整流桥23的输出端输出直流电并输入到交流励磁机3的转子绕组31上，供交流励磁机3工作。
[0026]另外，控制板卡12除了对整流桥13的点弧角进行控制外，还能与整流桥13通信，整流桥13会将其工作状态信息发送给控制板卡12。当控制板卡12检测到整流桥13故障时，会将切换信号发送至通道20中的冗余控制板卡22。控制板卡12与冗余控制板卡22之间的连接可以是电连接，也可以是无线连接，还可以是光纤连接。当控制板卡12给冗余控制板卡22发送切换信号后，冗余控制板卡22与冗余整流桥23同时切换，控制板卡12和整流桥13停止工作。冗余控制板卡22和冗余整流桥13分别对控制板卡12和整流桥13进行冗余，因此当切换到通道20时，通道20和通道10的工作原理和信号传递完全相同，也就是说冗余控制板卡22和冗余整流桥23的结构和功能与控制板卡12和整流桥13完全相同。
[0027]本实施例提供的核电厂励磁系统的冗余结构中，对控制板卡12的输入输出信号回路16同样进行了冗余设置。如图1所示，输入输出信号回路16包括从采样端4连接至控制板12输入端的输入信号回路以及从控制板卡12输出端连接至控制信号接收端5的输出信号回路。而冗余信号回路26包括从采样端4连接至冗余控制板22输入端的冗余输入信号回路以及从冗余控制板22输出端连接至控制信号接收端5的冗余输出信号回路。在本发明提供的一个优选实施例中，输入信号包括来自控制室的增减磁、灭磁和手/自动选择开关的开关量信号以及参与励磁系统测量和控制用的发电机机端电压和机端电流的模拟量信号。输出信号包括至控制室的励磁调节器通道故障信号、限制器动作信号以及到电网的电力系统稳定器投入信号。
[0028]为了确保励磁系统的安全性，本实施例对控制板卡12的供电电源也进行了冗余配置，控制电源14和冗余控制电源24分别为控制板卡12和冗余控制板卡22供电，而且控制电源14与冗余控制电源24之间没有电的联系。
[0029]更进一步地，本实施例的跳闸回路15也进行了冗余设置，其冗余结构为冗余跳闸回路25。如图1所示，跳闸回路15和冗余跳闸回路25为灭磁开关2与发变组保护6之间的电路回路。跳闸回路15进一步包括从灭磁开关2至发变组保护6的灭磁开关端电路和从发变组保护6至灭磁开关2的发变组保护端电路。其中，灭磁开关端电路为灭磁开关2参与发变组保护逻辑的电路，其中包括参与发变组保护逻辑的接点；发变组保护端电路为发变组保护6使灭磁开关2跳闸的电路。在本实施例中，冗余跳闸回路分别对灭磁开关2参与发变组保护6逻辑的接点和发变组保护6使灭磁开关2跳闸的电路进行了冗余设置。
[0030]应理解，本发明在冷备冗余设计方案上，从励磁系统整体出发，设计了冗余控制电源24、冗余信号回路26、冗余跳闸回路25和冗余整流桥23共四个冗余模块，充分保证了核电厂对励磁系统冗余的整体需求，具有更高的安全性和稳定性。本发明提供的两个励磁通，即道通道10和通道20的整流不存在电的联系，而且两个通道使用的控制板卡的供电电源，即冗余控制电源24与控制电源14之间也不存在电的联系，充分确保了电路的安全和稳定。另外，通过设计信号回路冗余设计，确保在单柜检修或通道切换过程中，任何操作和信号波动都不会对输入输出信号产生影响。在励磁系统中，由于灭磁开关2不能进行冗余设计，为了使励磁系统与继电保护严密配合，本发明通过对跳闸回路进行冗余设计，充分保证灭磁开关2与发变组保护6的密切配合，提高系统安全性。
[0031]请参见图2，图2是本发明提供的第二实施例核电厂励磁系统的冗余结构示意图。如图2所示，本实施例提供的电路回路包括3个主电流回路，其中回路60是发电回路，系统发电机71将产生的交流电经发电机主开关72和变压器73后送至电网。回路20和回路40是励磁回路，其中回路20为系统默认励磁回路，而回路40为冗余励磁回路。在回路20发生故障时，系统自动从回路20切换至回路40，从而保证励磁系统继续正常运行。在回路20中，副励磁机1产生的交流电经过灭磁开关Q01和回路20的交流侧开关Q20后输入到整流桥23中进行整流，进而从整流桥23的输出端输出直流电并通过直流侧开关Q22后输入到交流励磁机3的转子绕组31上，供交流励磁机3工作，交流