本发明涉及电源设计技术领域，具体地说是一种汽轮机保护系统电源的设计方法。
背景技术：
随着经济的快速发展，电力的需求也与日俱增，发电机组的调峰调频能力直接关系到电网的稳定和安全，而发电机组本身的安全、可靠运行是其发挥发电、调峰、调频能力的基础，因此，发电设备的保护系统运行可靠性十分重要。但现实情况是，由于个别产品存在设计缺陷，在一定条件下，可能导致保护误动或拒动，如电源切换时间过长导致保护系统控制器异常重启、一路电源故障引起电源切换导致另一路电源也故障，从而使两个控制器完全失电等，在一路电源故障时，不能实现可靠切换，导致机组非计划停运，给机组和电网的稳定运行带来极大威胁。
目前，各类规程对汽轮机保护系统的电源设计，只提出了原则性的要求，各厂家在进行汽轮机保护系统的电源设计时，基本都遵守了国家和行业有关的规程、规范和导则要求，但又因厂家不同而出现不同版本，个别系统存在安全隐患，故障状态下，不能达到设计要求。
因此，如何设计一种完善、成熟、标准的汽轮机保护系统电源是十分必要的。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提出了一种汽轮机保护系统电源的设计方法，其能够解决汽轮机主体设备因保护系统电源设计缺陷造成保护误动或拒动的风险问题。
本发明解决其技术问题采取的技术方案是：
本发明实施例提供的一种汽轮机保护系统电源的设计方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1，将主副可编程控制器的电源设计为进行切换与不切换两种方式；
步骤2，i/o卡件的电源通过底板集中供给；
步骤3，开关量输入接点和系统内干接点查询电源采用冗余设置；
步骤4，跳闸电磁阀的电源采用进行切换与不切换两种方式方式；
步骤5，汽轮机保护控制柜内照明、风扇、检修插座的电源采用单独一路电源供给；
步骤6，电源报警系统采用独立电源供给。
作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤1中，所述主副可编程控制器采用继电器进行切换电源的方式为：采用两套继电器切换装置，一套继电器切换装置的输入端分别与ups电源和保安电源相连，输出端与主可编程控制器相连，且默认输出ups电源供给主可编程控制器；另一套继电器切换装置的输入端分别与ups电源和保安电源相连，输出端与副可编程控制器相连，且默认输出保安电源供给副plc。
作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤1中，所述主副可编程控制器采用不切换电源的方式为：ups直接供给主可编程控制器，保安电源直接供给副可编程控制器。
作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤2中，所述底板上设置有24v电源模块，所述24v电源模块的输入端与可编程控制器的电源相连，输出端通过底板分别与底板上的可编程控制器及其所有i/o卡件相连。
作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤3中，所述开关量输入接点和系统内干接点查询电源包括2个24v电源，2个24v电源的输入端分别与ups电源和保安电源相连，输出端分别接入24vdc电源母线与开关量输入接点和系统内干接点相连。
作为本实施例一种可能的实现方式，2个24v电源的正极通过二极管接入24vdc电源母线。
作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤4中，所述跳闸电磁阀采用继电器进行切换电源的方式为：采用2套继电器切换装置，2套继电器切换装置的输入端均分别通过转换电源与ups电源和保安电源相连，输出端分别与跳闸电磁阀的1通道和2通道相连。
作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤4中，所述跳闸电磁阀采用不切换电源的方式为：ups电源通过转换电源与跳闸电磁阀的1通道；保安电源通过转换电源与跳闸电磁阀的2通道相连。
作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤5中，从保安电源另分一路电源，并通过熔断丝开关供汽轮机保护控制柜内的照明、风扇和检修插座使用。
作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤6中，电源报警系统用于对供给汽轮机保护控制柜内的plc电源、保安电源、开关量输输入信号的查询电源，以及跳闸电磁阀的电源在失去时进行报警，电源报警系统的电源采用独立电源。
本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：
针对现有技术不足之处，本发明实施例技术方案主要包括以下步骤：步骤1，将主副可编程控制器的电源设计为进行切换与不切换两种方式；步骤2，i/o卡件的电源通过底板集中供给；步骤3，开关量输入接点和系统内干接点查询电源采用冗余设置；步骤4，跳闸电磁阀的电源采用进行切换与不切换两种方式方式；步骤5，汽轮机保护控制柜内照明、风扇、检修插座的电源采用单独一路电源供给；步骤6，电源报警系统采用独立电源供给，提供了一种适用于大型汽轮机保护系统电源的典型、规范和实用的设计方法，解决了汽轮机主体设备因保护系统电源设计缺陷造成保护误动或拒动的风险问题。
与现有技术相比较，本发明实施例技术方案具有以下优点：
(1)保证了汽轮机保护系统的核心控制部件--cpu的供电安全可靠，不论是采用继电器切换或不切换，都能保证汽轮机保护系统不会误动或拒动。至少有一个plc的电源供给不发生变化，保证机组不会因失电而跳闸，当电源切换正常后，两个plc均供电正常，系统恢复到安全运行模式。
(2)保证汽轮机保护系统的i/o卡件电源的供电安全可靠。因为i/o卡件的电源均来自其对应的控制器电源，因此cpu的供电模式决定了i/o卡件的电源工作模式，当采取了可靠的电源供给方式后，cpu的电源可靠保证了其对应i/o卡件的电源稳定可靠，即不论存在不存在plc电源的切换动作，都能保证有一套plc的i/o卡件电源工作正常，也就保证了其i/o卡件的输入输出接点不会初始化，因此汽轮机保护系统不会出现误动或拒动情况发生。
(3)保证开关量输入接点和系统内干接点查询电源的安全可靠。冗余供电电源和冗余24vdc电源装置的设计，以及二极管并联运行的方式，保证了直流电源不间断地供给所有开关量输入接点和系统内干接点，而且分类、分路的隔离设计也避免了单个接点接地或短路对其他接点的影响和干扰。
(4)保证跳闸电磁阀的供电电源的安全可靠。跳闸电磁阀的电源设计雷同于plc供电，即采用直接分路供给，两路电源直接不存在切换冗余关系，依靠跳闸电磁阀的分通道设计来保证汽轮机跳闸系统在跳闸电磁阀单路电源故障时的安全，或者采用两套电源切换装置，严格保证电源在切换过程中不会引起汽轮机保护系统的误动和拒动，从而保证发电设备的安全和电网的稳定运行。
(5)柜内照明、风扇和检修电源的设计，采用从保安电源另分一路并采用保险开关，与plc电源形成隔离，从而避免柜内照明设备或风扇故障，以及对检修电源的使用时，对控制电源的电压、容量的影响，严格保证汽轮机保护系统的电源安全可靠。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种汽轮机保护系统电源的设计方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种主副可编程控制器(plc)采用继电器进行切换电源方式的示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种主副可编程控制器(plc)采用不切换电源方式的示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的一种与主plc对应i/o卡件的电源供给示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的一种与副plc对应i/o卡件的电源供给示意图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种开关量输入接点和系统内干接点查询电源的示意图；
图7是根据一示例性实施例示出的一种跳闸电磁阀采用继电器进行切换电源方式的示意图；
图8是根据一示例性实施例示出的一种跳闸电磁阀采用不切换电源方式的示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
图1是根据一示例性实施例示出的一种汽轮机保护系统电源的设计方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的一种汽轮机保护系统电源的设计方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1，将主副可编程控制器的电源设计为进行切换与不切换两种方式；
步骤2，i/o卡件的电源通过底板集中供给；
步骤3，开关量输入接点和系统内干接点查询电源采用冗余设置；
步骤4，跳闸电磁阀的电源采用进行切换与不切换两种方式方式；
步骤5，汽轮机保护控制柜内照明、风扇、检修插座的电源采用单独一路电源供给；
步骤6，电源报警系统采用独立电源供给。
在一种可能的实现方式中，如图2所示，所述主副可编程控制器(plc)采用继电器进行切换电源的方式为：采用两套继电器切换装置，一套继电器切换装置的输入端分别与ups电源和保安电源相连，输出端与主可编程控制器相连，且默认输出ups电源供给主可编程控制器(主plc)；另一套继电器切换装置的输入端分别与ups电源和保安电源相连，输出端与副可编程控制器(副plc)相连，且默认输出保安电源供给副plc。所述继电器切换装置采用交流中间继电器，以主plc的电源为例，所述ups电源和保安电源分别通过中间继电器的常闭开关和常开开关与主plc连接。
使用两套继电器切换装置，一套默认输出ups电源供给主plc，另一套默认输出保安电源供给副plc，当一路电源故障时，其中一套继电器装置不发生切换动作，其供给的plc电源稳定，plc工作正常，保证机组不跳闸，另一套继电器装置进行电源切换，保证另一个plc的电源正常供给。这样即使电源切换装置存在切换时间不符合规定要求，或者在切换过程中出现电压过低导致plc重启，也不会引起整个汽轮机保护系统的误动或拒动，从而保证汽轮机主体设备的安全运行。
在一种可能的实现方式中，如图3所示，所述主副可编程控制器采用不切换电源的方式为：ups直接供给主可编程控制器，保安电源直接供给副可编程控制器。即ups电源(不间断电源)直接供给主plc，保安电源直接供给副plc，这样当任一路电源故障时，单plc失电，不影响另一个plc正常工作，机组不会跳闸,整个系统正常工作。
在一种可能的实现方式中，如图4和图5所示，所述底板上设置有24v电源模块，所述24v电源模块的输入端与可编程控制器的电源相连，输出端通过底板分别与底板上的可编程控制器及其所有i/o卡件相连。以图4为例，主plc的电源通过一个24v电源模块将ups电源转换输出24vdc供给底板，通过底板统一供给其所有i/o卡件，这样，当主plc失去电源时，其本身的i/o卡件也失电，输出接点复位，但不影响另副plc及其i/o卡件的正常工作，因此不会造成汽轮机跳闸事故的发生。
在一种可能的实现方式中，如图6所示，所述开关量输入接点和系统内干接点查询电源包括2个24v电源，2个24v电源的输入端分别与ups电源和保安电源相连，输出端分别接入24vdc电源母线与开关量输入接点和系统内干接点相连，其中2个24v电源的正极通过二极管接入24vdc电源母线。做为主副plc的开关量输入信号，即干接点的查询电源，一般为24vdc或48vdc，为了保证信号的可靠，采用冗余配置，即两套直流电源装置的输出进行二极管隔离后并联，供给输入接点。为了保证电源的稳定和可靠，要求对输入接点进行分类，分类的原则是测点冗余，即冗余信号采用不同回路的电源，分别采用带保险的开关进行控制，避免了单路接点接地影响其他测点的测量。
在一种可能的实现方式中，如图7所示，所述跳闸电磁阀采用继电器进行切换电源的方式为：采用2套继电器切换装置，2套继电器切换装置的输入端均分别通过转换电源与ups电源和保安电源相连，输出端分别与跳闸电磁阀的1通道和2通道相连。当采用继电器切换时，使用两套继电器切换装置，一套默认输出a端电源，一套默认输出b端电源，这样在一路电源故障时，一套切换装置不发生切换，电源正常供给给一组跳闸电磁阀，首先保证汽轮机保护系统不误动和拒动，另一套切换装置在进行电源切换后，输出正常工作电源给另一组跳闸电磁阀，使整个汽轮机保护装置工作正常。
在一种可能的实现方式中，如图8所示，所述跳闸电磁阀采用不切换电源的方式为：ups电源通过转换电源与跳闸电磁阀的1通道；保安电源通过转换电源与跳闸电磁阀的2通道相连。当不进行继电器切换时，不同母线来的电磁阀电源直接供给两路跳闸电磁阀，这样一路电源故障，不影响另一路正常工作，汽轮机保护系统不会跳闸，不会误动和拒动，保证了汽轮机设备安全运行。
在一种可能的实现方式中，在步骤5中，从保安电源另分一路电源，并通过熔断丝开关供汽轮机保护控制柜内的照明、风扇和检修插座使用。根据dl/t774《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》要求，“热控系统的电源不得作照明电源、检修电源、动力设备电源及生活电源等使用”，所以从保安电源另分一路电源，通过熔断丝开关供控制机柜内的照明、风扇和检修电源使用，并严格保证此类电源回路的故障不会引起保安电源开关的跳闸，以保证汽轮机保护系统电源的安全稳定。
在一种可能的实现方式中，在步骤6中，电源报警系统用于对供给汽轮机保护控制柜内的plc电源、保安电源、开关量输输入信号的查询电源，以及跳闸电磁阀的电源在失去时进行报警，电源报警系统的电源采用独立电源。电源报警设计主要是指供给汽轮机保护控制柜内的plc电源、保安电源、开关量输输入信号的查询电源，以及跳闸电磁阀的电源在失去时进行报警。但需要注意以下几点：一是汽轮机保护系统电源报警信号的查询电源来自其他系统，如分散控制系统或单独的信号报警系统，禁止用本系统的电源，以保证报警信号的正常输出；二是所有报警信号的干接点采用常闭触点，即在电源工作正常时，报警继电器动作，常闭接点打开，不输出报警信号，当电源失去时，接点闭合，输出报警信号到专门的报警系统；三是如果几个电源合并输出失电报警信号，则将其常闭接点并联，输出综合的报警信号。与现有技术相比较，本发明实施例技术方案具有以下优点：
(1)保证了汽轮机保护系统的核心控制部件--cpu的供电安全可靠，不论是采用继电器切换或不切换，都能保证汽轮机保护系统不会误动或拒动。如图3的plc电源直接供给方式，不存在电源切换方式，所以也不存在电源切换装置固有的时间差和切换电压低的问题，只要有一路电源供给正常，冗余的汽轮机保护系统就能正常工作，不会引起机组误跳或拒动。而图2虽然存在电源切换装置，但两套切换装置在一路电源发生故障时只有一套切换装置发生切换动作，另一套则不发生切换动作，因此至少有一个plc的电源供给不发生变化，保证机组不会因失电而跳闸，当电源切换正常后，两个plc均供电正常，系统恢复到安全运行模式。
(2)保证汽轮机保护系统的i/o卡件电源的供电安全可靠。因为i/o卡件的电源均来自其对应的控制器电源，因此cpu的供电模式决定了i/o卡件的电源工作模式，综上所述，当如图2或图3采取了可靠的电源供给方式后，cpu的电源可靠保证了其对应i/o卡件的电源稳定可靠，即不论存在不存在plc电源的切换动作，都能保证有一套plc的i/o卡件电源工作正常，也就保证了其i/o卡件的输入输出接点不会初始化，因此汽轮机保护系统不会出现误动或拒动情况发生。
(3)保证开关量输入接点和系统内干接点查询电源的安全可靠。冗余供电电源和冗余24vdc电源装置的设计，以及二极管并联运行的方式，保证了直流电源不间断地供给所有开关量输入接点和系统内干接点，而且分类、分路的隔离设计也避免了单个接点接地或短路对其他接点的影响和干扰。
(4)保证跳闸电磁阀的供电电源的安全可靠。跳闸电磁阀的电源设计雷同于plc供电，即采用直接分路供给，两路电源直接不存在切换冗余关系，依靠跳闸电磁阀的分通道设计来保证汽轮机跳闸系统在跳闸电磁阀单路电源故障时的安全，或者采用两套电源切换装置，严格保证电源在切换过程中不会引起汽轮机保护系统的误动和拒动，从而保证发电设备的安全和电网的稳定运行。
(5)柜内照明、风扇和检修电源的设计，采用从保安电源另分一路并采用保险开关，与plc电源形成隔离，从而避免柜内照明设备或风扇故障，以及对检修电源的使用时，对控制电源的电压、容量的影响，严格保证汽轮机保护系统的电源安全可靠。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。