一种调相机热工保护停机系统及其停机控制方法与流程

本发明涉及一种调相机热工保护停机系统及其停机控制方法，属于技术领域。

背景技术：

调相机热工保护停机系统在主辅设备发生某些可能引发严重后果的故障时，能够及时采取相应的措施加以保护，避免发生重大的设备损坏和人身伤亡事故，对提高机组主辅设备的可靠性和安全性具有十分重要的作用

现有火电机组热工保护停机系统设计不能满足大型300mvar调相机流程工艺、操作习惯，为保障调相机组运行安全，提高运行的自动化水平，需要结合调相机的特点，设计调相机热工保护停机系统以满足成规模建设调相机组的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种调相机热工保护停机系统及其停机控制方法，能够保障调相机组安全运行。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种调相机热工保护停机系统，包括主控制器、从控制器和三个i/o单元；

所述主控制器和从控制器互为备用，通过冗余监控网与调相机监控系统通讯连接；所述主控制器和从控制器之间还通过冗余同步网通讯连接；

各所述i/o单元相互独立，各自采集热工保护停机信号；每个i/o单元具备四路网络通讯接口，一对网络通讯接口通过冗余i/o网与所述主控制器通讯连接，另一对网络通讯接口通过另一冗余i/o网与所述从控制器通讯连接。

进一步的，所述主控制器、从控制器和各i/o单元均配置有至少两个电源接入端，各电源接入端分别连接不同电源。

进一步的，每个i/o单元的do接口均连接有四个继电器，每个继电器具有一个常开触点和一个常闭触点；三个i/o单元两两一组，每个i/o单元通过一对继电器与同组中另一i/o单元的一对继电器一一对应连接，其中连接在同一i/o单元上的一对常开触点相互并接后连接至跳闸出口，一对常闭触点分别与同组中另一i/o单元的一对常闭触点的串接，形成的串接节点短接。

进一步的，所述调相机监控系统配置有hmi站，调相机监控系统通过hmi站查看包括故障状态、故障诊断结果、跳闸动作状态在内的信息，同时能够通过hmi站获取报警信息。

进一步的，各所述i/o单元的开关量采集端口连接受控设备的开关仪表或受控设备的终端接点；各所述i/o单元的温度信号采集端口连接受控设备的温度采集元件。

另一方面，本发明提供了一种调相机热工保护停机控制方法，采用前述任一项所述调相机热工保护停机系统实现，所述方法包括如下步骤：

各i/o单元同步采集热工保护停机信号，同步上传至主控制器和从控制器；

当主控制器处于正常运行工作状态时，所述从控制器通过冗余同步网与主控制器保持热工保护停机信号同步，由主控制器根据热工保护停机信号进行保护动作判定，将停机保护指令下发至热工保护停机系统的相应跳闸出口，并将保护动作判定结果上传至调相机监控系统；热工保护动作时，每个i/o单元的do继电器均会动作；

当主控制器处于非正常运行工作状态时，所述从控制器根据各i/o单元所上传的热工保护停机信号进行保护动作判定，并将判定结果上传至调相机监控系统。

进一步的，当根据其中两个i/o单元上传的热工保护停机信号进行判定，应当执行跳闸保护动作时，所述主控制器或从控制器才控制执行跳闸保护动作。

进一步的，所述热工保护停机信号包括：非出线端轴承振动超高信号、出线端轴承振动超高信号、定子冷却水流量过低信号、转子冷却水流量过低信号、润滑油供油口压力低信号、调相机超速信号、润滑油箱液位过低信号、出线端轴瓦温度超高信号、非出线端轴瓦温度超高信号、交流润滑油泵全部停止信号、紧急停机信号。

进一步的，所述方法还包括对于热工保护停机信号的温度信号进行慢信号保护处理。

进一步的，所述主控制器和从控制器按照保护动作优先原则优先下发停机保护指令。

与现有技术相比，本发明所提供的调相机热工保护停机系统及其停机控制方法能够达到的有益效果包括：

配置有两个互为备用的控制器和三个相互独立的i/o单元，三个i/o单元同步对热工保护停机信号进行采集，每个i/o单元均具备四路网络通讯端口，一对网络通讯接口通过冗余i/o网与所述主控制器通讯连接，另一对网络通讯接口通过另一冗余i/o网与从控制器通讯连接，实现i/o单元三重化冗余配置，能够明显降低保护动作误动和拒动的发生率，应用于大型300mvar调相机中，能够提高调相机热工保护停机的可靠性，防止事故扩大，保证人身和设备安全；配置了冗余监控网、冗余同步网、冗余i/o网，同一冗余网络中的单一网络故障不影响系统正常运行。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的调相机热工保护停机系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例提供的跳闸出口与其中两个i/o单元的连接电路图；

图3是根据本发明实施例提供的调相机热工保护停机系统的跳闸出口及故障报警的电路图；

图4是根据本发明实施例提供的主控制器对润滑油供油口压力低跳信号进行i/o单元三重化判断的逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，是根据本发明实施例提供的调相机热工保护停机系统的结构示意图，包括主控制器、从控制器和三个i/o单元。

各i/o单元相互独立，各自采集热工保护停机信号；每个i/o单元配备有四路网络通讯接口，一对网络通讯接口通过冗余i/o网与所述主控制器通讯连接，另一对网络通讯接口通过另一冗余i/o网与从控制器通讯连接。

主控制器和从控制器互为备用，两控制器之间通过冗余同步网通讯连接。主控制器和从控制器通过冗余监控网与调相机监控系统通讯连接，调相机热工保护停机系统不需要单独设置独立的hmi站。

当主控制器能够正常运行时，主控制器和从控制器通过各i/o单元同步采集热工保护停机信号，为保持两控制器的信号同步，从控制器通过冗余同步网获取主控制器所采集的采集热工保护停机信号，由主控制器根据所采集的热工保护停机信号进行保护动作判定，通过各i/o单元下发停机保护指令至跳闸出口，并将保护动作判定结果上传至调相机监控系统；当主控制器无法正常运行时，从控制器能够升级为主控制器，以执行主控制器的操作步骤。

本发明实施例中三个i/o单元同步对热工保护停机信号进行采集，每个i/o单元均具备四路网络通讯端口，一对网络通讯接口通过冗余i/o网与所述主控制器通讯连接，另一对网络通讯接口通过另一冗余i/o网与从控制器通讯连接，实现i/o单元三重化冗余配置，能够明显降低保护动作误动和拒动的发生率，应用于大型300mvar调相机中，能够提高调相机热工保护停机的可靠性，防止事故扩大，保证人身和设备安全；配置了冗余监控网、冗余同步网、冗余i/o网，同一冗余网络中的单一网络故障不影响系统正常运行。

为保证各单元的供电可靠性，主控制器、从控制器和各i/o单元均配置有至少两个电源接入端，各电源接入端分别连接不同直流电源，显然，单一电源故障不影响系统正常运行。

如图2所示，是根据本发明实施例提供的跳闸出口与其中两个i/o单元的电路连接图，每个i/o单元的do接口均连接有四个继电器，两个继电器为一组，共两组（图2中同一i/o单元均示出一组继电器，另一组未示出）。为便于描述，现将三个i/o单元依序命名为#1i/o单元、#2i/o单元和#3i/o单元。以#1i/o单元和#2i/o单元的电路连接结构为例，n001节点、n002节点对应连接继电器的常开触点，c01节点、c02节点对应连接继电器的公共端，nc01节点、nc02节点对应连接在继电器的常闭触点。#1i/o单元的n001节点与#2i/o单元的n001节点连接，形成第一公共节点；#1i/o单元的c01节点与#2i/o单元的c01节点连接，形成第二公共节点；#1i/o单元的n002节点与#2i/o单元的n002节点连接，形成第三公共节点；#1i/o单元的c02节点与#2i/o单元的c02节点连接，形成第四公共节点；第一公共节点、第三公共节点分别接入热工保护停机系统的跳闸出口，第二公共节点和第四公共节点短接。热工保护动作时，#1i/o单元的do接口上连接的两个继电器和#2i/o单元的do接口上连接的两个继电器同时动作，单一i/o单元故障或单一继电器故障，不影响保护动作的正常出口，有助于更进一步的降低保护动作误动和拒动的发生率。

如图3所示，是根据本发明实施例提供的调相机热工保护停机系统的跳闸出口及故障报警的电路图，每组跳闸出口的四个继电器采用常闭触点串接方案，串接后的报警节点接入热工保护停机系统，通过软件判断每组跳闸出口回路的继电器是否存在故障，可上送报警信息至调相机监控系统。跳闸出口信号采用常开信号，每个i/o单元一组继电器的常开接点先串接，再与另一i/o单元的一组继电器并接，单一继电器故障或者单一i/o单元故障，不影响跳闸信号输出；故障报警信号采用常闭信号，每两个i/o单元的一组继电器的常闭接点串接，与跳闸出口信号结合判断，可诊断出该组跳闸出口信号中存在继电器故障。

热工保护停机系统具备智能的自诊断功能，任意元件的异常报警或故障，均可上送诊断信息至调相机监控系统。调相机监控系统配置有hmi站，不单独设置独立的热工保护停机系统hmi后台。用户通过hmi站可查看热工保护停机系统的诊断信息和跳闸动作状态，同时调相机监控系统控制柜通过硬接线可接受热工保护停机系统的报警、故障状态信息和跳闸动作状态。热工保护停机系统具备事故追忆功能，可记录热工保护动作时间顺序记录及跳闸首出。

每组热工保护停机信号中输入热工保护停机系统的开关量为无源干接点信号，应取自现场开关量仪表或受控设备的终端接点；出线端轴瓦温度和非出线端轴瓦温度等热电阻温度信号，应取自现场热电阻测量元件，在热工保护停机系统中，热电阻信号应进行慢信号保护处理，防止接线松动导致电阻突变引起误动。

本发明实施例还提供了一种调相机热工保护停机系统控制方法，能够采用前述的调相机热工保护停机系统实现，所述方法包括如下步骤：

各i/o单元同步采集热工保护停机信号，同步上传至主控制器和从控制器；

当主控制器处于正常运行工作状态时，所述从控制器通过冗余同步网与主控制器保持热工保护停机信号同步，由主控制器根据热工保护停机信号进行保护动作判定，将停机保护指令下发至热工保护停机系统的相应跳闸出口，并将保护动作判定结果上传至调相机监控系统；

当主控制器处于非正常运行工作状态时，所述从控制器根据各i/o单元所上传的热工保护停机信号进行保护动作判定，并将判定结果上传至调相机监控系统。

热工保护停机信号包括：非出线端轴承振动超高信号、出线端轴承振动超高信号、定子冷却水流量过低信号、转子冷却水流量过低信号、润滑油供油口压力低信号、调相机超速信号、润滑油箱液位过低信号、出线端轴瓦温度超高信号、非出线端轴瓦温度超高信号、交流润滑油泵全部停止信号、紧急停机信号。对于温度信号应当进行慢信号保护处理，防止接线松动导致电阻突变引起误动。

如图4所示，是根据本发明实施例提供的主控制器对润滑油供油口压力低跳信号进行i/o单元三重化判断的逻辑框图，三个i/o单元的di接口分别采集润滑油供油口压力低跳信号，主控制器依据三选二原则下发相应保护指令，所谓三选二原则是指：当根据其中两个i/o单元上传的热工保护停机信号进行判定，应当执行跳闸保护动作时，主控制器或从控制器才控制执行跳闸保护动作。

主控制器和从控制器按照保护动作优先原则优先下发停机保护指令，由被控对象驱动装置的控制回路执行。

采用本发明实施例提供的上述调相机热工保护停机系统控制方法后，可以大大提高调相机组运行的热工保护动作的可靠性，保证人身和设备安全。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。