CN101737100A - 可防止错误动作的汽轮机危急保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可防止错误动作的汽轮机危急保护系统，包括ETS装置，其特征在于：所述ETS装置为两套，每套ETS装置内设置两组复杂可编程逻辑阵列，每组复杂可编程逻辑阵列的输入端与汽轮机运行越限参数开关量输入信号相连，每套ETS装置内的两组复杂可编程逻辑阵列的输出端经过硬件“与”逻辑后输出，两套ETS装置的输出端经过硬件“或”逻辑后输出，总的输出端跳闸信号与跳闸电磁阀相连，所述复杂可编程逻辑阵列包括复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列。本发明的ETS系统，极大的提高了整个系统的安全性，达到真正的无拒动无误动，且成本低。

Description

可防止错误动作的汽轮机危急保护系统
技术领域
本发明涉及一种汽轮机危急保护系统，尤其是涉及一种可防止错误动作的汽轮机危急保护系统，属于电力系统自动控制技术领域。
背景技术
ETS(EMERGENCY TRIP SYSTEM)是汽轮机危急跳闸系统的简称。汽轮机危急跳闸系统具体应用于火电厂综合自动化系统(Heat-Engine PlantComprehensive Automation)中，用以监视汽轮机的运行参数(汽机转速、润滑油压力、凝汽器真空、DEH故障、轴承振动、轴向位移、热膨胀、差胀、轴承回油温度、高加水位、排气室压力等)，当参数超过其限制值时，系统会自动关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门，紧急停机，以保证汽轮机安全运行。
汽轮机危急保安ETS系统完成汽轮机危急跳闸控制过程中全部电动阀门的开关控制功能，包括完成开关量的数据采集、处理、计算及开关量的实时输出，并将相关数据经通讯传送到中央控制室操作站。可以监测的开关量信号有：汽机转速、润滑油压力、凝汽器真空、DEH故障、轴承振动、轴向位移、热膨胀、差胀、轴承回油温度、高加水位、排气室压力等。当被监视的参数超过规定值时，ETS系统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，使汽轮机的主汽阀和调节阀迅速关闭，完成汽轮机跳闸的功能，实行紧急停机，确保机组设备及人身的安全，以避免发生严重的后果。
常规的ETS系统通过PLC(Programemable Logic Controller，可编程控制器)或DCS(大中型分散控制系统)系统进行控制逻辑运算与判断，被监控对象的信号通过PLC或DCS系统的数字量输入I/O(输入INPUT，输出OUTPUT)卡件接入系统，由PLC或DCS中央控制器对于信号进行逻辑运算判断。当符合跳闸条件时，由系统的数字量输出卡件对外输出跳闸信号。
ETS系统可靠性的常规解决方案：采用冗余配置的PLC或DCS控制器，防止核心处理单元的事故导致ETS误动作，数字量输入信号采取三选二(3路里至少有2路有效才可以)冗余配置的方法防止输入信号干扰叠加造成的系统误判断直至误动作。
但是这种模式往往重点强化系统的“误动”功能，系统“拒动”还时有发生，这种拒动会造成汽机损坏等不可估量的经济效益损失。
而且该模式其具有如下缺点：
1.由于PLC及DCS控制器的限制，该模式需使用多种IO卡件，线路复杂、体积庞大；
2.制约因素多，稳定性和灵活性差，极不利于系统维护工作；
3.PLC及DCS控制器成本极其昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、可防止错误动作的汽轮机危急保护系统。
为解决上述技术问题，本发明提供一种可防止错误动作的汽轮机危急保护系统，包括ETS装置，其特征在于：所述ETS装置为两套，每套ETS装置内设置两组复杂可编程逻辑阵列，每组复杂可编程逻辑阵列的输入端与汽轮机运行越限参数开关量输入信号相连，每套ETS装置内的两组复杂可编程逻辑阵列的输出端经过硬件“与”逻辑后输出，两套ETS装置的输出端经过硬件“或”逻辑后输出，总的输出端跳闸信号与跳闸电磁阀相连，所述复杂可编程逻辑阵列包括复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列。
本发明采用复杂可编程逻辑阵列((包含：CPLD(Complex ProgrammableLogic Device，复杂可编程逻辑器件)及FPGA(Field-Programmable GateArray，现场可编程门阵列))作为核心处理器，通过两套完全冗余配置的复杂可编程逻辑阵列处理单元再冗余构成完整的四冗余模式(双重冗余，冗余里套冗余)配置的ETS系统。
本发明最重要的特点是：在保留传统意义上对数字量输入信号三选二处理的同时，在一套ETS装置内部配置两套相互完全独立、处理模式完全相同的复杂可编程逻辑阵列硬件电路。一套ETS装置内部双可编程逻辑阵列硬件电路的输出经过硬件“与”逻辑后进行输出，保证即使有其中一个可编程逻辑阵列硬件电路异常动作时，本装置输出不乱动作，避免“误动”。两套经过内部硬件“与”逻辑操作后的ETS装置相互构成冗余配置，最终的两个输出经过“或”逻辑以后输出给开关量输出通道后最终对外输出。保证了即使有一套ETS装置故障时，另一套ETS装置仍有可靠的动作输出，避免系统“拒动”。
单一装置内部双可编程逻辑阵列硬件电路冗余配置保证了因为某个可编程逻辑阵列硬件电路处理器故障或其它信号处理电路故障造成的“误动”故障；两套装置的进一步冗余配置保证了整个系统不会产生“拒动”故障；
使用时，两套装置独立安装，开关量动作结果通过通信方式进行远方监测，在监控系统监测到两套装置动作不一致时，可以根据现场设备情况判断出哪套装置工作异常。从而可在不影响设备正常的运行的情况下，进行在线更换。
本发明所涉及的可编程逻辑阵列硬件电路包括可编程逻辑阵列及其外围电路(晶振、电源等)。
本发明所达到的有益效果：本发明的ETS系统，两套装置内部四套冗余的可编程逻辑阵列硬件电路中两套及两套以上同时出故障的概率很小，从而极大的提高了整个系统的安全性，达到真正的无拒动无误动。另外，对于本发明使用的可编程逻辑阵列，其单片芯片成本仅为几十元，比较起传统PLC/DCS控制器，成本大大减小，在高可靠性的同时具有很高的经济效益。
附图说明
图1是本发明的可防止错误动作的汽轮机危急保护系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的可防止错误动作的汽轮机危急保护系统的结构示意图，
本发明在一套ETS装置内部配置两套相互完全独立、处理模式完全相同的复杂可编程逻辑阵列硬件电路。一套ETS装置内部双可编程逻辑阵列硬件电路的输出经过硬件“与”逻辑后进行输出，保证即使有其中一个可编程逻辑阵列硬件电路动作异常时，本装置输出不乱动作，避免“误动”。两套经过内部硬件“与”逻辑操作后的ETS装置相互又构成冗余配置，最终的两个输出经过“或”逻辑以后输出给开关量输出通道后最终对外输出。保证了即使有一套ETS装置故障，系统仍有可靠的动作输出，避免“拒动”。
单一装置内部双可编程逻辑阵列硬件电路冗余配置保证了因为某个可编程逻辑阵列硬件电路处理器故障或其它信号处理电路故障造成的“误动”故障；两套装置的进一步冗余配置保证了整个系统不会产生“拒动”故障；
正常情况下，双ETS装置内双可编程逻辑阵列硬件电路运行正常。汽轮机运行越限参数信号经内部两路可编程逻辑阵列硬件电路监测处理后对应发出两路跳闸信号信息，两路跳闸信号信息经过内部硬件“与”逻辑处理后向外部发出有效跳闸信号信息。两套ETS装置发出的两路有效跳闸信号信息经过外部硬件逻辑“或”运算后输出有效跳闸信号到跳闸电磁阀。该种情况下，汽轮机危急保护功能正常。
当某一个ETS装置内单可编程逻辑阵列硬件电路运行故障时，汽轮机运行越限参数经过该故障的可编程逻辑阵列硬件电路处理后发出无效的跳闸信号信息，该跳闸信号与同装置内正常的可编程逻辑阵列硬件电路处理后发出的有效跳闸信号经过逻辑“与”处理后发出有效的跳闸信号信息。该有效的跳闸信号信息与另一ETS装置发出的有效跳闸信号经过外部硬件逻辑“或”处理后发出有效的跳闸信号到跳闸电磁阀。该种情况下，汽轮机危急保护正常。当远方监测到该ETS系统存在故障的ETS装置时，可以根据现场设备情况判断出哪套装置工作异常。从而可在不影响设备正常的运行的情况下，进行在线更换。
采用这种技术的ETS系统，两套装置内部四套冗余的可编程逻辑阵列硬件电路中两套及两套以上同时出故障的概率很小，从而极大的提高了整个系统的安全性，达到真正的无拒动无误动。
对于本发明采用的可编程逻辑阵列硬件电路，其单片芯片成本仅为几十元，比较起传统PLC/DCS控制器，成本大大减小，在高可靠性的同时具有很高的经济效益。
以上仅以最佳实施例对本发明做进一步的说明，然其并非对本发明的限定，本发明的保护范围以表示在权利要求的内容为准。

Claims (1)

1.一种可防止错误动作的汽轮机危急保护系统，包括ETS装置，其特征在于：所述ETS装置为两套，每套ETS装置内设置两组复杂可编程逻辑阵列，每组复杂可编程逻辑阵列的输入端与汽轮机运行越限参数开关量输入信号相连，每套ETS装置内的两组复杂可编程逻辑阵列的输出端经过硬件“与”逻辑后输出，两套ETS装置的输出端经过硬件“或”逻辑后输出，总的输出端跳闸信号与跳闸电磁阀相连，所述复杂可编程逻辑阵列包括复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列。
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