一种水电厂水力机械保护装置的制作方法

本实用新型属于水电厂热工保护技术领域，具体涉及一种水电厂水力机械保护装置。

背景技术：

目前，大多数水电厂水力机械保护由常规继电器回路保护部分和PLC程序保护部分构成，两种方式可以独立发挥作用；常规继电器回路保护部分主要由与现场水力机械保护信号检测传感器连接的继电器及其电路回路构成，电路回路的输出端与现场水力机械保护执行机构(例如与发电机组连接的执行机构)连接，当遇到故障时，通过常规继电器回路动作，启动事故停机流程，驱动相应执行机构，实现对水力机械(例如发电机组)的保护；PLC程序保护部分为PLC(Programmable Logic Controller)可编程逻辑控制器，主要由开关量输入模块、开关量输出模块等组成，当监测到有故障时，通过PLC控制启动事故停机流程，通过PLC开关量输出接口驱动现场水力机械保护执行机构(例如与发电机组连接的执行机构)，实现对水力机械(例如发电机组)的保护。以高温条件下对发电机组保护为例，采用继电器回路保护部分工作过程为当温度超过设定温度时，温度保护信号源条件满足设定要求，常规继电器回路动作，启动事故停机流程，驱动关闭发电机组的执行机构，实现对发电机组的保护；采用PLC程序保护部分工作过程为当温度超过设定温度时，温度保护信号源条件满足设定要求，启动事故停机流程，PLC开关量输出模块驱动关闭发电机组的执行机构，实现对发电机组的保护。

常规继电器回路保护部分接线复杂，电路回路一旦构成，若想再修改电路比较困难，不仅需要增加或者减少继电器，同时还要修改继电器接线，改变电路回路结构，维修成本较高，且无法实现对对继电器回路的灵活调整。

此外，由于继电器回路保护部分不能保存执行信号，无法与PLC程序保护部分实现数据共享。

技术实现要素：

针对目前水电厂水力机械保护中继电器回路存在的接线复杂、维修不方便等问题，本实用新型提供了一种新型的水电厂水力机械保护装置，通过设置两套并行的PLC实现程序保护，既节省了工作量，又便于灵活修改。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种水电厂水力机械保护装置，该装置由两个PLC可编程逻辑控制器构成，每个PLC可编程逻辑控制器均设置有CPU、电源模块、开关量输出模块和监测量输入模块，其中CPU分别与开关量输出模块和监测量输入模块连接，用于实现对各个模块的控制；电源模块分别与CPU、开关量输出模块和监测量输入模块连接，用于为CPU和各个模块提供电源；开关量输出模块与现场水力机械保护执行机构连接，用于按照事故停机流程驱动执行机构；监测量输入模块与现场水力机械保护信号检测传感器连接，用于接收监测对象的实时信号数据；两个PLC可编程逻辑控制器之间通过通讯模块实现通信。

上述水电长水力机械保护装置，两个PLC可编程逻辑控制器中任一一个的监测量输入模块对检测传感器进行实时监测，并将监测结果发送给相应的CPU。当监测结果超出设定值时，CPU向开关量输出模块发送事故停机命令，开关量输出模块控制与之连接的执行机构启动事故停机流程；同时，由于两个PLC可编程逻辑控制器之间通过通讯模块实现通信，两者可以将各自保存的执行信号数据相互共享，当任意一套PLC采集信号失效时，可以采集另外一套PLC保存的数据。现场水力机械保护执行机构包括水轮发电机组调速器紧急停机电磁阀、水轮发电机组调速器事故配压阀、水轮发电机组快速闸门、水轮发电机组发电机出口断路器和水轮发电机组灭磁开关等。

上述水电厂水力机械保护装置，所述监测量输入模块包括开关量输入子模块和模拟量输入子模块；所述开关量输入子模块与现场水力机械保护信号检测传感器连接，用于采集检测传感器的开关信号，并将其发送给CPU；所述模拟量输入子模块与现场水力机械保护信号传感器连接，用于采集检测传感器的模拟量信号，并将其发送给CPU。开关量输入子模块和模拟量输入子模块获得的数据均可以作为水电厂是否有故障发生的判断条件，只要其中监测的任何一个量满足故障判断要求，CPU即控制开关量输出模块驱动现场水力机械保护执行机构。与开关量输入子模块连接的检测传感器包括水轮发电机组转速传感器、水轮发电机调速器压力油罐压力传感器、水轮发电机组主轴密封水流量传感器等。模拟量输入模块模拟量输入子模块包括温度量输入子模块、压力输入量子模块、流量输入子模块和位移输入模块等，相应的与模拟量输入模块连接的检测传感器包括水轮发电机轴瓦测温电阻、水轮发电机调速器压力油罐压力传感器、水轮发电机调速器压力油罐位移传感器、水轮发电机组主轴密封水流量传感器和水轮发电机组主轴密封水压力传感器等。

上述水电厂水力机械保护装置，两个所述PLC可编程逻辑控制器的CPU、电源模块、开关量输出模块和监测量输入模块的型号不相同，这样可以避免共性缺点，优化机械事故停机流程，提高水力机械保护的可靠性；两个所述PLC可编程逻辑控制器的CPU型号分别为IC695CRU320和IC200CPUE05；两个所述PLC可编程逻辑控制器的电源模块型号分别为IC695PSD040和IC200PWB001；两个所述PLC可编程逻辑控制器的开关量输出模块型号分别为IC695MDL753和IC200MDL750。

上述水电厂水力机械保护装置，两个所述PLC可编程逻辑控制器的开关量输入子模块型号分别为IC695MDL660和IC200MDL650；以温度量输入子模块为例，两个所述PLC可编程逻辑控制器的温度量输入模块型号分别IC695ALG600和IC200ALG620。

上述水电厂水力机械保护装置，所述通讯模块为有线通讯模块，有线通讯模块设置有分别与两个PLC可编程逻辑控制器的CPU连接的两个RS485串行口或者RS232串行口，通过以太网通讯。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于本实用新型设置两个相互独立的PLC可编程逻辑控制器进行水力机械保护，避免了常规继电器回路保护中接线复杂和维修难度大、成本高的问题；

2、由于本实用新型设置的两个PLC可编程逻辑控制器中的CPU、电源模块、开关量输出模块和监测量输入模块的型号不相同，可以避免相同型号引起的共性缺点，优化机械事故停机流程，进一步提高水利机械保护的可靠性；

3、由于本实用新型采用的两个PLC可编程逻辑控制器之间可以相互通讯，共享彼此保存的数据，当任意一套PLC采集信号失效时，可以采集另外一套PLC保存的数据；

4、由于本实用新型采用的PLC可编程逻辑控制器可以根据实际情况灵活调整保护逻辑，可以节省大量维修工作时间，且方便可行。

附图说明

图1为本实用新型水电厂水力机械保护装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

本实施例提供了一种水电厂水力机械保护装置，如图1所示，该装置由第一PLC可编程逻辑控制器和第二PLC可编程逻辑控制器构成，每个PLC可编程逻辑控制器均设置有CPU、电源模块、开关量输出模块和监测量输入模块，其中CPU分别与开关量输出模块和监测量输入模块连接，用于实现对各个模块的控制；电源模块分别与CPU、开关量输出模块和监测量输入模块连接，用于为CPU和各个模块提供电源；开关量输出模块与现场水力机械保护执行机构连接，用于按照事故停机流程驱动执行机构；监测量输入模块与现场水力机械保护信号检测传感器连接，用于接收监测对象的实时信号数据；两个PLC可编程逻辑控制器之间通过通讯模块实现通信。

监测量输入模块包括开关量输入子模块和模拟量输入子模块；开关量输入子模块与现场水力机械保护信号检测传感器连接，用于采集检测传感器的开关信号，并将其发送给CPU；模拟量输入子模块为温度量输入子模块，与现场水轮发电机轴瓦测温电阻连接，用于采集水轮发电机轴瓦温度，并将其发送给CPU。

第一PLC可编程逻辑控制器和第二可编程逻辑控制器的CPU、电源模块、开关量输出模块和监测量输入模块均为外购，且其型号不相同。

第一PLC可编程逻辑控制器的CPU、电源模块、开关量输入子模块、开关量输出模块和温度量输入子模块型号分别为IC695CRU320、IC695PSD040、IC695MDL660、IC695MDL753和IC695ALG600。

第二PLC可编程逻辑控制器的CPU、电源模块、开关量输入子模块、开关量输出模块和温度量输入子模块型号分别为IC200CPUE05、IC200PWB001、IC200MDL650、IC200MDL750和IC200ALG620。

本实施例采用的通讯模块为有线通讯模块，包括分别与两个PLC可编程逻辑控制器的CPU连接的两个RS485串行口，通过以太网通讯。

本实施例提供的水电厂水力机械保护装置的工作过程为：

以第一PLC可编程逻辑控制器为例，其温度量输入子模块对水轮发电机轴瓦温度进行实时监测，经将监测的温度数据发送给相应的CPU，CPU将接收到的实时温度数据与设定的最大阈值比较，当温度超过设定最大阈值时，CPU向开关量输出模块发送事故停机命令，启动事故停机流程，开关量输出模块控制与之连接的执行机构(例如水轮发电机组调速器紧急停机电磁阀、水轮发电机组调速器事故配压阀、水轮发电机组快速闸门、水轮发电机组发电机出口断路器和水轮发电机组灭磁开关等)，从而实现对水轮发电机组的保护；同样的，当开关量输入子模块对水轮发电机组调速器压力油罐油压过低信号、水轮发电机组发电机保护信号、水轮发电机组机械过速信号等开关量信号进行监测，并将监测的开关量数据发送给相应的CPU，CPU将接收到的实时开关量值与故障设定值比较，当开关量值与设定值相等时，CPU向开关量输出模块发出事故停机命令，启动事故停机流程，开关量输出模块控制与之连接的执行机构(例如水轮发电机组调速器紧急停机电磁阀、水轮发电机组调速器事故配压阀、水轮发电机组快速闸门、水轮发电机组发电机出口断路器和水轮发电机组灭磁开关等)，从而实现对水轮发电机组的保护。

第二PLC可编程逻辑控制器的工作过程与第一PLC可编程逻辑控制器的类似，且由于两个PLC可编程逻辑控制器中的CPU、电源模块、开关量输出模块和监测量输入模块的型号不相同，可以避免相同型号引起的共性缺点，优化机械事故停机流程，进一步提高水利机械保护的可靠性；同时，由于两个PLC可编程逻辑控制器之间通过通讯模块实现通信，两者可以将各自保存的执行信号数据相互共享，当任意一套PLC采集信号失效时，可以采集另外一套PLC的采集数据。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。