专利名称：汽轮机数字化冗余危急保护系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动控制保护系统，特别涉及一种具备在线试验功能的双机冗余技术为主要内容的数字化汽机危急保护系统(ETS)。
背景技术：
火电厂汽轮发电机组危急保护控制系统(ETS)是电站过程控制系统中可靠性要求级别极高的系统，其功能是连续监视汽机的运行参数及状态，并进行逻辑运算和判断，使设备按照既定的合理程序完成必要的操作以保证汽机的安全。为此发明人曾在《控制工程》第2期杂志上对相关技术原理、试验结果等方面论证性的进行了阐述，但仅局限在实验条件下作出的，并对在线试验方法和硬件电路设计未给出具体说明。
传统的继电保护系统存在动作延迟，动作接点易产生氧化粘连；发生事故时，难以判断具体的回路，延长了判断故障的时间；无法进行实时监控和资料共享，保护种类单一，不能改为其它保护功能。目前虽然国内外的许多系统采用数字电路的保护系统取代继电器式保护系统，有效的克服了传统保护系统的上述缺点，但是不具备在线诊断和在线维护功能，不能及时发现系统潜在的故障隐患，没有达到系统高可靠性的要求。更重要的是其很难实现冗余、热备设计。传统意义上的汽轮机组保安系统上的任何环节出现问题，都可能给整个机组的安全造成巨大的隐患和损失。
发明内容
本发明的目的是为以汽轮机机组在危险状态或离散控制系统(DCS)故障状态下的保护停机动作为目的的汽轮机危急跳闸保护系统，本系统具备完善的在线诊断试验功能。系统的控制站采取双机冗余的结构，双PLC(CPU、电源及I/O模块)同时处于工作状态，并列完成保护控制逻辑，大大增强了系统的安全性；利用软件的强大的逻辑功能，建立完善的软/硬件在线诊断、在线试验方法，有效的消除系统的故障隐患，从而提高系统的可靠性。
本发明是通过以下技术方案实现的汽轮机数字化冗余危急保护系统，包括双机冗余危急保护跳闸控制系统，电源系统，在线实验系统，其系统的双机冗余结构，即在电源、CPU单元和I/O通道的配置均是两套，其PS为电源模块，CP为通讯模块；将汽轮机跳闸的信号进行汇总，然后输出跳闸信号到跳闸电磁阀，跳闸电磁阀卸掉保安系统的保安油，汽轮机的主汽门和抽气逆止门关闭；在线实验系统通过将在线试验的那一路驱动回路切换至试验级低电压完成。
如上所述的汽轮机数字化冗余危急保护系统，其系统的测试回路电流应小于驱动电磁阀动作电流。
本发明的优点与效果是1.双机冗余危急保护跳闸控制系统(ETS)加入了冗余的设计思想。系统所有的输入、输出信号均为双通道设计，主要控制元件(PLC)采用双机同时工作方式，当一个PLC出现故障时，可以在不影响系统运行的前提下，进行更换和维修。
2.双机冗余危急保护跳闸控制系统(ETS)电源系统采用双电源同时工作，互为备用，在维修和更换一路电源时，另外一路电源可以满足整个系统的供电需求。
3.独特的在线实验功能，在不影响系统正常运行的前提下，可检查系统的软件/硬件环节的状态是否正常以及外围电磁阀等驱动设备是否可以正常动作。
图1双机冗余危急保护系统配置图；图2系统在线试验过程图。
具体实施例方式
在汽轮机的重要参数越限或状态故障时，即在紧急停机、甩负荷防超速、抽汽防逆流及用户要求的保护项目，自动完成汽轮机跳闸的功能，并可以通过在线实验功能，检查系统及设备是否正常，控制跳闸即为将汽轮机跳闸的信号进行汇总，然后输出跳闸信号到跳闸电磁阀，跳闸电磁阀卸掉保安系统的保安油，使汽轮机的主汽门和抽气逆止门迅速关闭，完成汽轮机跳闸。在线试验是指汽轮发电机组在正常运行状况下，ETS系统进行跳闸在线实际动作。通过将在线试验的那一路驱动回路切换至试验级低电压完成“挂起”，既可以实现保护控制系统实际设备动作(至终端电磁阀线圈)，又可以避免机组终端机械机构动作引起实际停机。
硬件系统电源、CPU单元和I/O通道均采取冗余配置。相当于双PLC同时处于工作状态，并列完成保护控制逻辑，所以不需要在线切换，也不存在切换扰动问题，只要配置两个控制站的时钟同步即可。
软件系统利用编程工具进行编程，完成整个ETS系统的保护动作的逻辑功能，该系统功能强大、使用灵活、维护方便。
在线实验汽机危急保护系统，其数字化是用先进的PLC系统来代替传统的继电器控制系统。其在线实验是指利用软件功能及外围的挂起电路检查系统的电磁阀等驱动设备是否可以正常动作。通过将需要在线试验的那一路驱动回路切换至试验级低电压回路，完成“挂起”，然后进行具体试验操作，通过试验信号的输出判断相应设备是否动作，既可以实现保护控制系统实际设备动作(至终端电磁阀线圈)，又可以避免机组终端机械机构动作引起实际停机。然后，对外围回路进行测试，测试回路电流应小于驱动电磁阀动作电流，以免电磁阀动作，引起跳机。若得到的电流在正常范围内，则试验成功；否则试验失败，说明电磁阀存在断路或其他故障，应及时处理。通过在线试验提高了系统电磁阀的动作可靠性，保证汽机在紧急情况下100％动作。在试验的过程中，系统的保护功能仍然存在。试验过程中保护功能不丧失。允许进行手动打闸。
权利要求
1.汽轮机数字化冗余危急保护系统，包括双机冗余危急保护跳闸控制系统，电源系统，在线实验系统，其特征在于系统的双机冗余结构，即在电源、CPU单元和I/O通道的配置均是两套，其PS为电源模块，CP为通讯模块；将汽轮机跳闸的信号进行汇总，然后输出跳闸信号到跳闸电磁阀，跳闸电磁阀卸掉保安系统的保安油，汽轮机的主汽门和抽气逆止门关闭；在线实验系统通过将在线试验的那一路驱动回路切换至试验级低电压完成。
2.如权利要求1所述的汽轮机数字化冗余危急保护系统，其特征在于系统的测试回路电流应小于驱动电磁阀动作电流。
全文摘要
本发明涉及一种自动控制保护系统，特别涉及一种具备在线试验功能的双机冗余技术为主要内容的数字化汽机危急保护系统(ETS)。包括双机冗余危急保护跳闸控制系统，电源系统，在线实验系统，即在电源、CPU单元和I/O通道的配置均是两套，将汽轮机跳闸的信号进行汇总，然后输出跳闸信号到跳闸电磁阀，跳闸电磁阀卸掉保安系统的保安油，汽轮机的主汽门和抽气逆止门关闭；在线实验系统通过将在线试验的那一路驱动回路切换至试验级低电压完成。当一个PLC出现故障时，可以在不影响系统运行的前提下，进行更换和维修，可采用双电源同时工作，互为备用，可检查系统的软件/硬件环节的状态是否正常以及外围电磁阀等驱动设备是否可以正常动作。
文档编号F01D21/00GK101074614SQ20071001173
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者宗学军, 杨忠君, 陈斌, 杨辉志 申请人:沈阳化工学院