CN103885424A - 一种dcs系统温度断线保护逻辑 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种DCS系统温度断线保护逻辑，温度检测器输出端同时接入值判断块一、信号选择块、差值块、值判断块二和功能判断块五个功能模块的输入端；差值块输出端串联值判断块三接入至RS触发器的输入S端，值判断块二串联延时脉冲块一而接入至RS触发器的输入R端；值判断块一的两个输出端分别接入至延时脉冲块二和与门块，并且延时脉冲块二的输出端同样接入至与门块的输入端；RS触发器和功能判断块的输出端分别串联非门块二和非门块一后接入至与门块的输入端；与门块的输出端接入至保护信号发送装置的输入端。

Description

一种DCS系统温度断线保护逻辑
技术领域
本发明涉及一种DCS系统温度断线保护逻辑。
背景技术
大型火力发电厂的汽轮机、重要转动辅机均需要监视其轴承温度、电机温度等参数，通过温度测点判断汽轮机、辅机的运行状态是否正常，为了保证设备安全，汽轮机的轴承温度、推力瓦温度、转动辅机的电机温度、轴承温度均列入保护系统，一旦温度过高时均有保护动作，使汽轮机或辅机跳闸，从而避免设备损坏。
一般保护逻辑中最可靠的防止保护误动、拒动的措施就是采用三取二保护逻辑，即在同一位置安装三个测点，三个测点当中任意两个达到保护动作时，保护动作。任意测点故障均不会造成保护误动或拒动。
而汽轮机轴承温度、推力瓦温度、重要辅机轴承温度等因同一位置无法安装三个测点，多个温度均测量的是不同位置温度，无法通过三取二逻辑来保证保护的可靠性。所以目前汽轮机轴承温度、推力瓦温度、辅机轴承温度等均为单点保护，即任意一个温度高于保护定值，保护就会动作，汽轮机或重要辅机就会跳闸。
若单个测点发生故障或接线松动，就会造成保护误动或拒动。保护误动会造成设备或机组停运，造成不必要的经济损失；保护拒动会造成设备损坏，甚至发生人身事故。目前大型火力发电机组均采用DCS系统控制。北京ABB公司的symphonyDCS控制系统在国内、国外都有非常广泛的应用。其逻辑中为了避免温度单点保护的误动和拒动，设计了温度断线保护，其逻辑连接如图1所示，温度检测器101输出端同时接入温度判断块一201、滞后块203、求差功能块204和质量判断块207的输入端，温度判断块一201的输出端同时接入延时块205和与门二211的输入端，延时块205的输出端接入至与门一210的输入端，固定值发送块202的输出端也接入至滞后块203的输入端，滞后块203的输出端接入至求差功能块204的输入端，求差功能块204输出端依次串联温度判断块二206、非门一208后接入至与门一210的输入端，质量判断块207的输出端串联非门二209后接入至与门一210的输入端，与门一210的输出端与门二211的输入端，与门二211的输出端连接保护信号发送装置102；其中：
温度判断块一201为输入温度高于设定值时，输出为1，设定值一般为113；
固定值发送块202输出为固定值，固定值一般为1；
滞后块203为输出经过设定时间后的输入值，设定时间一般为20秒；
求差功能块204为输出两个输入端值之间的差值；
延时块205为将输入值1延时2秒后输出；
温度判断块二206为输入值大于设定值时输出1，设定值一般为20；
质量判断块207为输入值为坏质量时输出1；
非门一208、非门二209为将接入信号反转，输入为1时输出0，输入为0时输出1；
与门一210、与门二211为全部输入端输入为1则输出1，任意输入端输入为0则输出0；
其逻辑判断原理如图2所示，温度检测器101检测到温度信号T1，在三种情况下退出保护，避免温度信号故障造成保护误动，前两种情况为,T1变为坏质量时或有2秒以内跳变时退出保护，第三种情况为T1输出的温度值，与它本身20秒后的值相减，偏差大于20摄氏度时，温度判断块二206输出1，非门一208输出0，因为非门一208为0，所以与门一210输出0，所以与门二211输出0，此时若T1大于温度判断块一201设定的113摄氏度，送至与门二211的输入端，与门二211因为与门一210为0，也不会输出1，也不会有保护动作。
即T1与其滞后20秒的定值偏差大于20时，温度保护自动退出。因为温度为慢信号，当温度信号在20秒内偏差存在20摄氏度，此时认为温度为坏点，自动退出保护，防止保护误动。
但是一旦温度信号发生跳变，从某正常值跳变至113摄氏度以上，且一直保持在该值，在若干个20秒之后，因为T1一直保持在113摄氏度以上，用该逻辑判断滞后20秒偏差会小于20摄氏度，即逻辑判断温度为正常，温度判断块二206输出0，非门一208输出1，因为非门一208为1，所以与门一210输出1，所以与门二211输出1，造成保护误动作。
因此该逻辑无法避免温度信号发生故障时，跳变后一直保持在较高值情况下的保护误动现象。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种DCS系统温度断线保护逻辑，该DCS系统温度断线保护逻辑通过对逻辑连接重新设计，除了兼具原温度断线保护的所有功能之外，还避免了原温度断线保护逻辑的漏洞，实现任何情况下温度信号故障的保护退出功能，杜绝了保护误动现象。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种DCS系统温度断线保护逻辑，温度检测器输出端同时接入值判断块一、信号选择块、差值块、值判断块二和功能判断块五个功能模块的输入端；差值块输出端串联值判断块三接入至RS触发器的输入S端，值判断块二串联延时脉冲块一而接入至RS触发器的输入R端；值判断块一的两个输出端分别接入至延时脉冲块二和与门块，并且延时脉冲块二的输出端同样接入至与门块的输入端；RS触发器和功能判断块的输出端分别串联非门块二和非门块一后接入至与门块的输入端；与门块的输出端接入至保护信号发送装置的输入端；
其中：
⑴温度检测器：对温度进行检测，并将检测值发送；
⑵保护信号发送装置：收到接入信号则退出保护功能；
⑶值判断块一：对接收到的检测值进行判断，大于设定值s1则输出1；
⑷信号选择块：对接收到的检测值进行初步处理，并将初步处理后的信号发出；
⑸差值块：对接收到的两个值求差，并将差值结果发出；
⑹值判断块二：对接收到的值进行判断，小于设定值s2则输出1；
⑺延时脉冲块一：对接收到的信号延时发出；
⑻值判断块三：对接收到的值进行判断，大于设定值s3则输出1；
⑼功能判断块：对信号质量进行判断，判断为坏质量则输出1；
⑽非门块一：将接入信号反转，输入为1时输出0，输入为0时输出1；
⑾RS触发器：当R端输入0，S端输入1时，则输出0，当R端输入1，S端输入0时，则输出1；
⑿延时脉冲块二：对接收到的信号延时发出；
⒀非门块二：将接入信号反转，输入为1时输出0，输入为0时输出1；
⒁与门块：全部输入端输入为1则输出1，任意输入端输入为0则输出0。
所述值判断块一的设定值s1为130。
所述值判断块二的设定值s2为110。
所述值判断块三的设定值s3为5。
所述延时脉冲块一的设定延时为10秒。
所述延时脉冲块二的设定延时为2秒。
所述信号选择块的初步处理为将接收到的值延迟一个信号扫描周期。
所述一个信号扫描周期为0.25秒。
本发明的有益效果在于：除了兼具原温度断线保护的所有功能之外，还避免了原温度断线保护逻辑的漏洞，实现任何情况下温度信号故障的保护退出功能，杜绝了保护误动现象。同时，增加了温度信号正常后的自动投入保护功能，实现了防止保护拒动现象，解决了大型火力发电厂的汽轮机、重要转动辅机其轴承温度、电机温度等单点保护的误动、拒动问题，保证了设备安全。
附图说明
图1是现有技术的逻辑原理图。
图2是现有技术的连接示意图。
图3是本发明的逻辑原理图。
图4是本发明的连接示意图。
图中：101-温度检测器，102-保护信号发送装置，201-温度判断块一，202-固定值发送块，203-滞后块，204-求差功能块，205-延时块，206-温度判断块二，207-质量判断块，208-非门一，209-非门二，210-与门一，211-与门二，301-值判断块一，302-信号选择块，303-差值块，304-值判断块二，305-延时脉冲块一，306-值判断块三，307-功能判断块，308-非门块一，309-RS触发器，310-延时脉冲块二，311-非门块二，312-与门块。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图4所示的一种DCS系统温度断线保护逻辑，温度检测器101输出端同时接入值判断块一301、信号选择块302、差值块303、值判断块二304和功能判断块307五个功能模块的输入端；差值块303输出端串联值判断块三306接入至RS触发器309的输入S端，值判断块二304串联延时脉冲块一305而接入至RS触发器309的输入R端；值判断块一301的两个输出端分别接入至延时脉冲块二310和与门块312，并且延时脉冲块二310的输出端同样接入至与门块312的输入端；RS触发器309和功能判断块307的输出端分别串联非门块二311和非门块一308后接入至与门块312的输入端；与门块312的输出端接入至保护信号发送装置102的输入端；
其中：
⑴温度检测器101：对温度进行检测，并将检测值发送；
⑵保护信号发送装置102：收到接入信号则退出保护功能；
⑶值判断块一301：对接收到的检测值进行判断，大于设定值s1则输出1；
⑷信号选择块302：对接收到的检测值进行初步处理，并将初步处理后的信号发出；
⑸差值块303：对接收到的两个值求差，并将差值结果发出；
⑹值判断块二304：对接收到的值进行判断，小于设定值s2则输出1；
⑺延时脉冲块一305：对接收到的信号延时发出；
⑻值判断块三306：对接收到的值进行判断，大于设定值s3则输出1；
⑼功能判断块307：对信号质量进行判断，判断为坏质量则输出1；
⑽非门块一308：将接入信号反转，输入为1时输出0，输入为0时输出1；
⑾RS触发器309：当R端输入0，S端输入1时，则输出0，当R端输入1，S端输入0时，则输出1；
⑿延时脉冲块二310：对接收到的信号延时发出；
⒀非门块二311：将接入信号反转，输入为1时输出0，输入为0时输出1；
⒁与门块312：全部输入端输入为1则输出1，任意输入端输入为0则输出0。
所述值判断块一301的设定值s1为130。
所述值判断块二304的设定值s2为110。
所述值判断块三306的设定值s3为5。
所述延时脉冲块一305的设定延时为10秒。
所述延时脉冲块二310的设定延时为2秒。
所述信号选择块302的初步处理为将接收到的值延迟一个信号扫描周期。
所述一个信号扫描周期为0.25秒。
如图3所示为本发明的逻辑原理图，温度检测器101输出检测到的温度值t1，在三种情况下退出保护，避免温度信号故障造成保护误动，前两种情况为t1变为坏质量时或有2秒以内跳变时退出保护，第三种情况为t1输出的温度值，与它本身经过DCS系统一个扫描周期后的值相减，偏差大于5摄氏度时，值判断块三306输出1，RS触发器309输出1，因为RS触发器309为1，所以非门块二311输出0，所以与门块312输出0，此时若t1大于值判断块一301设定的130摄氏度，送至与门块312的输入端，与门块312因为非门块二311为0，也不会输出1，也不会有保护动作。
t1与自身在DCS系统一个扫描周期后的值相减功能的实现：t1自身与其经过信号选择块302后的值求偏差，实际上就是与一个扫描周期后值求偏差，DCS系统扫描周期为250毫秒。一般在t1正常情况，该偏差为±0.5以下，温度信号快速增长或减少时也不会超过±3，因此将此定值设置为5，一旦t1在前后一个扫描周期偏差大于5时，说明t1已经发生故障，有跳变现象，退出保护，避免温度保护误动。
若t1发生跳变，值判断块三306输出1后至RS触发器309，使其输出为1，退出温度保护。此时若t1一直处于故障状态，因RS触发器309有保持功能，此时保护一直处于退出状态，可以避免原设计温度保护逻辑中温度跳变后一直保持在较高值情况下的保护误动现象的漏洞。
另外本发明还有保护自动投入功能，当t1恢复正常时，其值小于值判断块二304的s2（110摄氏度，此值为t1的报警值）时，值判断块二304输出1，经延时脉冲块一305后发出10秒脉冲，输入RS触发器309的R端，使RS触发器309复位，即RS触发器309输出为0，非门块二311输出为1，温度保护自动投入。
由此，相对于现有技术而言，本发明通过主要以信号选择块302实现的温度信号与其自身在一个扫描周期后的值求偏差的功能、主要以RS触发器309实现温度断线保护逻辑中保护自动投入功能，用新的温度断线保护逻辑，于火力发电厂每台机组至少可以节约50万元：按照一台机组每年发生一次非停计算，单台机组单次非停损失的电量约100万千瓦时，上网电价：0.385元/千瓦时，单台机组单次非停燃油损耗：20吨，燃油单价：0.8万元/吨，即燃油损失20吨×0.8万元/吨=16万元，电量损失100万千瓦×0.385元/千瓦时=38.5万元，单台机单次非停损失共计16万元+38.5万元=54.5万元，且该统计未计算重大辅机、小电机、风机等轴瓦烧损、电量损失等费用。

Claims (8)

1.一种DCS系统温度断线保护逻辑，其特征在于：温度检测器（101）输出端同时接入值判断块一（301）、信号选择块（302）、差值块（303）、值判断块二（304）和功能判断块（307）五个功能模块的输入端；差值块（303）输出端串联值判断块三（306）接入至RS触发器（309）的输入S端，值判断块二（304）串联延时脉冲块一（305）而接入至RS触发器（309）的输入R端；值判断块一（301）的两个输出端分别接入至延时脉冲块二（310）和与门块（312），并且延时脉冲块二（310）的输出端同样接入至与门块（312）的输入端；RS触发器（309）和功能判断块（307）的输出端分别串联非门块二（311）和非门块一（308）后接入至与门块（312）的输入端；与门块（312）的输出端接入至保护信号发送装置（102）的输入端；
其中：
⑴温度检测器（101）：对温度进行检测，并将检测值发送；
⑵保护信号发送装置（102）：收到接入信号则退出保护功能；
⑶值判断块一（301）：对接收到的检测值进行判断，大于设定值s1则输出1；
⑷信号选择块（302）：对接收到的检测值进行初步处理，并将初步处理后的信号发出；
⑸差值块（303）：对接收到的两个值求差，并将差值结果发出；
⑹值判断块二（304）：对接收到的值进行判断，小于设定值s2则输出1；
⑺延时脉冲块一（305）：对接收到的信号延时发出；
⑻值判断块三（306）：对接收到的值进行判断，大于设定值s3则输出1；
⑼功能判断块（307）：对信号质量进行判断，判断为坏质量则输出1；
⑽非门块一（308）：将接入信号反转，输入为1时输出0，输入为0时输出1；
⑾RS触发器（309）：当R端输入0，S端输入1时，则输出0，当R端输入1，S端输入0时，则输出1；
⑿延时脉冲块二（310）：对接收到的信号延时发出；
⒀非门块二（311）：将接入信号反转，输入为1时输出0，输入为0时输出1；
⒁与门块（312）：全部输入端输入为1则输出1，任意输入端输入为0则输出0。
2.如权利要求1所述的DCS系统温度断线保护逻辑，其特征在于：所述值判断块一（301）的设定值s1为130。
3.如权利要求1所述的DCS系统温度断线保护逻辑，其特征在于：所述值判断块二（304）的设定值s2为110。
4.如权利要求1所述的DCS系统温度断线保护逻辑，其特征在于：所述值判断块三（306）的设定值s3为5。
5.如权利要求1所述的DCS系统温度断线保护逻辑，其特征在于：所述延时脉冲块一（305）的设定延时为10秒。
6.如权利要求1所述的DCS系统温度断线保护逻辑，其特征在于：所述延时脉冲块二（310）的设定延时为2秒。
7.如权利要求1所述的DCS系统温度断线保护逻辑，其特征在于：所述信号选择块（302）的初步处理为将接收到的值延迟一个信号扫描周期。
8.如权利要求7所述的DCS系统温度断线保护逻辑，其特征在于：所述一个信号扫描周期为0.25秒。
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