CN104242761A - 一种核电站发电机励磁调节系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种核电站发电机励磁调节系统和方法，调节系统包括设有两块输入/输出板的输入/输出模块、含有“就地输入”、“励磁开关合闸”和“励磁投入”三种控制信号的起励逻辑控制模块以及含有“发电机出口断路器状态”信号的并网逻辑控制模块，所述输入/输出模块中的部分输入信号在所述两块输入/输出板上冗余设置，并且改变了所述励磁调节系统中起励逻辑控制模块和并网逻辑控制模块的逻辑运算关系。本发明的励磁调节系统和方法从多个方面克服了现有技术中励磁调节系统的设计缺陷，完善了其调节手段，保证了其良好的运行状态，从而确保核电站发电机组长期安全稳定的运行。

Description

一种核电站发电机励磁调节系统和方法

技术领域

本发明涉及励磁系统，尤其涉及一种应用于核电站发电机的励磁调节系统和方法。

背景技术

作为百万千瓦级核电厂发电机的关键设备，励磁调节系统的主要作用是为发电机励磁电流建立发电所必须的空间磁场，因此励磁调节系统的状态好坏直接关系着发电机组是否能正常运行，一旦励磁调节系统出现故障将可能引起整个励磁机、发电机的损坏乃至烧毁，导致停机停堆等事件发生，从而影响发电机组的安全及可靠运行，因此励磁调节系统要求能长期安全稳定运行、设计可靠、便于维护。

现有技术中，励磁调节系统的初始设计存在多项设计缺陷，第一、励磁调节系统一般设置有共用一个输入/输出模块的两个通道，由于输入/输出模块的接口较多，通常将该接口分配到两块输入/输出板上，若其中一个输入/输出板发生故障将导致整个励磁调节系统不可用；第二、现有技术中励磁调节系统的并网逻辑控制模块设计不够完善，只有发电机出口断路器GCB的闭合状态信号作为并网条件，若在发电机发生故障时，发电机出口断路器GCB恰好失灵的情况下，励磁开关无法跳开，无法进行快速灭磁，将会导致发电机故障加剧，甚至损毁。第三、现有技术中励磁调节系统的起励控制逻辑模块设计不合理，励磁开关FCB合闸的逻辑关系输入信号其中之一为“就地输入”、“励磁开关合闸”和“励磁投入”三个信号“与”之后的输出，必须在三者同时满足要求时，励磁开关FCB才能闭合，而实际应用中，“励磁开关合闸”和“励磁投入”两者是互斥的关系，也即是，两者不能同时闭合或者同时打开，因此，三种信号“与”逻辑后，无论如何都得不出励磁开关打开的信号，现有技术中的励磁开关控制逻辑模块的设计存在问题。

从以上可以看出，现有技术中的励磁调节系统的多个模块的设计及其调节方法均存在一定的缺陷，对整个发电机组的安全可靠运行造成一定的威胁。

发明内容

为了解决现有技术中核电站发电机用励磁调节系统的多个模块存在设计缺陷而影响发电机组的安全可靠运行的技术问题，本发明提供一种新的核电站发电机励磁调节系统和方法。

本发明采用的技术方案为：一种核电站发电机励磁调节系统，包括设有两块输入/输出板的输入/输出模块、含有“就地输入”、“励磁开关合闸”和“励磁投入”三种控制信号的起励逻辑控制模块以及含有“发电机出口断路器状态”信号的并网逻辑控制模块，其特征在于：

所述输入/输出模块中的部分输入信号在所述两块输入/输出板上冗余设置；

所述“励磁开关合闸”信号和所述“励磁投入”信号逻辑“或”运算后与所述“就地输入”信号逻辑“与”运算的输出信号作为励磁开关的其中一个输入信号；

所述并网逻辑控制模块还包括两个设置在主变压器侧的500KV高压断路器状态信号，所述两个500KV高压断路器状态信号逻辑“或”运算后与所述发电机出口断路器状态信号逻辑“与”运算的输出信号作为所述励磁开关的一个控制信号。

在上述核电站发电机励磁调节系统中，所述输入/输出模块的其中一个输入/输出板上还设置有一常开开关，所述常开开关连接在所述励磁调节系统的控制电路中。

在上述核电站发电机励磁调节系统中，所述输入/输出模块中的部分输入信号包括“励磁投入”、“转速OK，允许起励”、“励磁开关合闸”、“发电机出口断路器闭合”以及“通道切换命令”五种控制信号。

在上述核电站发电机励磁调节系统中，所述起励逻辑控制模块还包括“远程输入”信号，所述“励磁开关合闸”信号和所述“励磁投入”信号逻辑“或”运算后与所述“远程输入”信号逻辑“与”运算的输出信号作为励磁开关的另一个输入信号。

在上述核电站发电机励磁调节系统中，所述励磁开关的所述其中一个输入信号和所述另一个输入信号为所述励磁开关的两个第一级输入信号，所述两个第一级输入信号逻辑“或”运算后的输出信号为所述励磁开关的其中一个第二级输入信号。

在上述核电站发电机励磁调节系统中，所述励磁开关的输入信号还包括其他启动信号，所述其他启动信号作为所述励磁开关的另一个第二级输入信号，所述两个第二级输入信号逻辑“与”运算后的输出信号可控制所述励磁开关合闸。

本发明还提供一种基于以上核电站发电机励磁调节系统的励磁调节方法，所述励磁调节方法为：改变所述励磁调节系统中输入/输出模块的部分输入信号设置方式和/或改变所述励磁调节系统中起励逻辑控制模块和并网逻辑控制模块的逻辑运算关系。

在上述励磁调节方法中，所述励磁调节方法包括将输入/输出模块中的部分输入信号在所述输入/输出模块的两块输入/输出板上冗余设置；当其中一个所述输入/输出板出现故障时，另一个输入/输出板上的所述部分输入信号作为输入信号输入。

在上述励磁调节方法中，所述起励逻辑控制模块包括“励磁开关合闸”信号、“励磁投入”信号、“就地输入”信号和“远程输入”信号，所述励磁调节方法包括：

S11.“励磁开关合闸”信号和“励磁投入”信号进行逻辑“或”运算；

S12.“就地输入”信号与“远程输入”信号分别和步骤S11的输出信号进行逻辑“与”运算，输出励磁开关的两个第一级输入信号；

S13.步骤S12中的两个第一及输入信号进行逻辑“或”运算，输出所述励磁开关的其中一个第二级输入信号；

S14.步骤S13中的第二级输入信号与作为另一个第二级输入信号的其他启动信号进行逻辑“与”运算，输出最终的励磁开关第一控制信号；

S15.励磁开关接收到步骤S14中的第一控制信号后，执行励磁开关合闸动作。

在上述励磁调节方法中，所述并网逻辑控制模块包括“发电机出口断路器状态”信号和两个“500KV高压断路器状态”信号，所述励磁调节方法包括：

S21.两个“500KV高压断路器状态”信号进行逻辑或运算；

S22.“发电机出口断路器状态”信号与步骤S21的输出结果进行逻辑“与”运算，输出最终的励磁开关第二控制信号；

S23.励磁开关接收到步骤S22的第二控制信号后，执行相应的跳闸或合闸动作。

采用上述技术方案以后，本发明可以获得以下有益技术效果：改变所述励磁调节系统中输入/输出模块的部分输入信号设置方式和/或改变所述励磁调节系统中起励逻辑控制模块和并网逻辑控制模块的逻辑运算关系，从多个方面克服了现有技术中励磁调节系统的设计缺陷，改善了励磁调节系统的励磁调节方法，保证了其良好的运行状态，从而确保核电站发电机组长期安全稳定的运行。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明的实施方式作进一步说明，附图中：

图1所示为本发明涉及的核电站发电机励磁调节系统的模块框图

图2所示为本发明涉及核电站发电机励磁调节系统的输入/输出板A的电路结构图

图3所示为本发明涉及核电站发电机励磁调节系统的输入/输出板B的电路结构图

图4所示为本发明涉及核电站发电机励磁调节系统的逻辑关系图

具体实施方式

下面结合具体的附图对本发明的实施方式做具体的描述。

图1所示为本发明涉及的核电站发电机励磁调节系统1的模块框图，核电站发电机励磁调节系统1包括输入/输出模块10、起励逻辑控制模块20以及并网逻辑控制模块30。其中输入/输出模块10包括两块输入/输出板，分别为输入/输出板A和输入/输出板B，图2和图3所示为输入/输出板A和输入/输出板B的电路结构图，可以看出两块输入/输出板的电路硬件结构完全相同。

核电站发电机励磁调节系统通常设置有两个通道，每个通道分别设置自动和手动两种控制方式，发电机组在正常运作状态下，优选为两个通道均工作在自动控制模式。两个处于自动控制模式的通道共用一个输入/输出模块10，由于输入/输出模块10的信号端口过多，通常需要将信号端口分设在两块输入/输出板上，例如本实施例中，将信号端口分设在输入/输出板A和输入/输出板B上。在输入/输出模块10的众多信号端口中，输入信号通常包括发电机电压、发电机电流等交流模拟量输入信号，励磁电压、励磁电流等直流模拟量输入信号以及开关量输入信号等，其中部分信号端口的输入信号在整个双通道逻辑控制中起着非常重要的作用，包括但不限于“励磁投入”信号、“转速OK，允许起励”信号、“励磁开关合闸”信号、“发电机出口断路器闭合”信号以及“通道切换”信号等五种输入信号。若设置有以上任一输入信号的输入/输出板出现故障，将导致参与双通道逻辑控制的重要信号丢失，造成整个励磁调节系统失效。本实施例中，将以上五种输入信号在两块输入/输出板上冗余设置，如图2和图3所示，输入/输出板A和输入/输出板B的电路硬件结构相同，但各端口的控制信号不同，输入/输出板A设置有端口DI1、DI5、DI9、DI11和DI12，其中端口DI1表示“励磁投入”信号的输入端口，端口DI5表示“通道切换”信号的输入端口，端口DI9表示“转速OK，允许起励”信号的输入端口，端口DI11表示“发电机出口断路器闭合”信号的输入端口，端口DI12表示“励磁开关合闸”信号的输入端口。输入/输出板B设置有端口DI8′、DI11′、DI3′、DI7′、DI4′，分别对应输入信号“励磁投入”、“通道切换”、“转速OK，允许起励”、“发电机出口断路器闭合”和“励磁开关合闸”。由此，当其中一块输入/输出板上的某个重要的控制信号丢失后，另一块输入/输出板上的控制信号还可以照常工作，保证励磁调节系统的正常运行。

另外，输入/输出板B还设置有常开开关，端口标号为DO14′，常开开关连接到整个机组的控制电路中。当整个机组处于非工作状态时，常开开关处于打开的状态，机组开始运行时，常开开关关闭，控制电路工作正常。当由于某种外界原因导致输入/输出板B失电时，常开开关打开，从而不会影响整个机组的控制电路的状态，不会导致误发“励磁退出”信号命令，进而避免励磁开关2跳闸情况的发生。励磁开关2为一单相交流断路器，包括手动和自动操作单元，具备手动和自动跳闸、合闸功能。励磁开关2合闸时，发电机出口侧电源接通；跳闸时，电源断开。

图4所示为本发明涉及核电站发电机励磁调节系统的逻辑关系图，其中，起励逻辑控制模块20包含“就地输入”、“励磁开关合闸”和“励磁投入”三种控制信号，与“就地输入”信号相对应的，起励逻辑控制模块还可以包括“远程输入”信号，也就是用户可选择就地输入或者远程输入两种输入方式。本实施例中，“励磁开关合闸”信号和“励磁投入”信号逻辑“或”运算后与“就地输入”信号逻辑“与”运算的输出信号作为励磁开关2的其中一个输入信号，“励磁开关合闸”信号和“励磁投入”信号逻辑“或”运算后与“远程输入”信号逻辑“与”运算的输出信号作为励磁开关2的另一个输入信号。具体地说，“励磁开关合闸”信号和“励磁投入”信号逻辑“或”运算后分别与“就地输入”信号和“远程输入”信号逻辑“与”运算的输出信号作为励磁开关2的两个第一级输入信号，这两个第一级输入信号逻辑“或”运算后输出的信号作为励磁开关2的其中一个第二级输入信号，其他启动条件作为励磁开关2的另一个第二级输入信号，励磁开关2的两个第二级输入信号逻辑“与”运算后的输出信号即可控制励磁开关2合闸，励磁开关2发出合闸动作。

以上逻辑控制关系中，“励磁开关合闸”和“励磁投入”两个控制信号在实际应用中为按键触发的形式，并且励磁开关合闸和励磁投入不能同时满足，相应的，励磁开关跳闸和励磁退出也不能同时满足，因此，将两个控制信号进行逻辑“或”运算之后再与“就地输入”信号进行逻辑“与”运算符合正确的逻辑运算定律，也符合实际应用中的合理性。

并网逻辑模块30用来判断当前机组是否处于并网状态，从而对励磁功能进行调节。图4中并网逻辑控制模块30包括“发电机出口断路器状态”信号以及位于主变压器侧的两个“500KV高压断路器状态”信号，从图中可以看出，两个“500KV高压断路器状态”信号逻辑“或”运算后再与“发电机出口断路器状态”信号逻辑“与”运算后的输出信号作为判断并网状态的信号，即，两个500KV高压断路器其中一个闭合和发电机出口断路器闭合同时满足时，可判断机组处于工作状态，发电机可正常并网运行，反过来说，当两个500KV高压断路器同时断开或者发电机出口断路器断开，也就是发出了独立空载过压保护的信号，并未逻辑模块30即可认为机组处于非并网状态，励磁开关跳闸回路接通，使发电机励磁开关2跳闸灭磁，解决了现有技术中只有发电机出口断路器的闭合状态信号作为并网条件，当发电机发送故障时，发电机出口断路器失灵的情况下，励磁开关2无法跳开，无法进行快速灭磁而导致发电机故障加剧的技术问题。

下面具体介绍本实施例提供的核电站发电机励磁调节系统1实际应用中的励磁调节方法。本实施例中的核电站发电机励磁调节方法为：改变励磁调节系统1中输入/输出模块10的部分输入信号设置方式和/或改变励磁调节系统中起励逻辑控制模块20和并网逻辑控制模块30的逻辑运算关系。

具体地说，可以从以下三个方面介绍。

第一，将输入/输出模块10中的部分输入信号在输入/输出模块10的两块输入/输出板上冗余设置；当其中一个输入/输出板出现故障时，另一个输入/输出板上的部分输入信号可作为输入信号输入。

第二，针对起励逻辑控制模块20的逻辑运算关系进行调整，调整后的励磁调节方法包括：

S11.“励磁开关合闸”信号和“励磁投入”信号进行逻辑“或”运算；由于励磁开关合闸和励磁投入是两个不能同时发生的事件，而现有技术中两者是逻辑“与”的关系，因此该步骤避免了现有技术的设计不符合实际应用的问题。

S12.“就地输入”信号与“远程输入”信号分别和步骤S11的输出信号进行逻辑“与”运算，输出励磁开关的两个第一级输入信号；本步骤中“就地输入”和“远程输入”为两种输入模式，在其他输入信号满足条件时，两种模式其中任意一个动作发生即可输出相应的第一级输入信号。

S13.步骤S12中的两个第一及输入信号进行逻辑“或”运算，输出所述励磁开关的其中一个第二级输入信号；

S14.步骤S13中的第二级输入信号与作为另一个第二级输入信号的其他启动信号进行逻辑“与”运算，输出最终的励磁开关第一控制信号；第一控制信号是励磁开关的其中一个控制信号，可控制励磁开关跳闸、合闸动作。

S15.励磁开关接收到步骤S14中的第一控制信号后，执行励磁开关合闸动作。

在起励逻辑控制模块20中，当其中一个输入信号不满足要求时，起励动作就不会运行。

第三、针对并网逻辑控制模块30的逻辑运算关系进行调整，调整后的励磁调节方法包括：

S21.两个“500KV高压断路器状态”信号进行逻辑或运算；

S22.“发电机出口断路器状态”信号与步骤S21的输出结果进行逻辑“与”运算，输出最终的励磁开关第二控制信号；

S23.励磁开关接收到步骤S22的第二控制信号后，执行相应的跳闸、合闸动作。例如，在发电机发送故障时，两个500KV高压断路器都断开的情况下，输出为低电平，此时，无论发电机出口断路器的状态如何，机组都被认为处于非工作状态，此时，励磁开关接收到该第二控制信号，即可执行跳闸命令，及时地快速灭磁，避免发电机故障加剧。

综上所述，本实施例提供的核电站发电机励磁调节系统的三个重要模块均在现有技术的基础上作了改进，从多个方面克服了现有技术中励磁调节系统的设计缺陷，保证了其良好的运行状态，从而确保核电站发电机组长期安全稳定的运行。

本领域技术人员应理解，可以对本实施例的输入/输出模块做以下变形，其较为重要的输入信号并不限定为以上提到的五种，可以根据实际应用和需要将其他输入信号在两块输入/输出板上冗余设置。当然，如果励磁调节系统的空间满足要求，还可以将部分重要的输入信号单独放置在一块电路板上，冗余设置，更好地避免受其他输入信号发生故障的影响。

本领域技术人员应理解，以上仅为本发明最优的实施例，可以根据上述说明加以改进或变换，在没有做出创造性劳动的前提下做出的改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种核电站发电机励磁调节系统，包括设有两块输入/输出板的输入/输出模块(10)、含有“就地输入”、“励磁开关合闸”和“励磁投入”三种控制信号的起励逻辑控制模块(20)以及含有“发电机出口断路器状态”信号的并网逻辑控制模块(30)，其特征在于，

所述输入/输出模块(10)中的部分输入信号在所述两块输入/输出板上冗余设置；

所述“励磁开关合闸”信号和所述“励磁投入”信号逻辑“或”运算后与所述“就地输入”信号逻辑“与”运算的输出信号作为所述发电机励磁开关(2)的其中一个输入信号；

所述并网逻辑控制模块(30)还包括两个设置在主变压器侧的“500KV高压断路器状态”信号，所述两个“500KV高压断路器状态”信号逻辑“或”运算后与所述“发电机出口断路器状态”信号逻辑“与”运算的输出信号作为所述励磁开关(2)的一个控制信号。

2.如权利要求1所述的核电站发电机励磁调节系统，其特征在于，所述输入/输出模块(10)的其中一个输入/输出板上还设置有一常开开关，所述常开开关连接在所述励磁调节系统的控制电路中。

3.如权利要求1所述的核电站发电机励磁调节系统，其特征在于，所述输入/输出模块(10)的所述部分输入信号包括“励磁投入”、“转速OK，允许起励”、“励磁开关合闸”、“发电机出口断路器闭合”以及“通道切换命令”五种控制信号。

4.如权利要求1所述的核电站发电机励磁调节系统，其特征在于，所述起励逻辑控制模块(20)还包括“远程输入”信号，所述“励磁开关合闸”信号和所述“励磁投入”信号逻辑“或”运算后与所述“远程输入”信号逻辑“与”运算的输出信号作为所述励磁开关(2)的另一个输入信号。

5.如权利要求4所述的核电站发电机励磁调节系统，其特征在于，所述励磁开关(2)的所述其中一个输入信号和所述另一个输入信号为所述励磁开关(2)的两个第一级输入信号，所述两个第一级输入信号逻辑“或”运算后的输出信号为所述励磁开关(2)的其中一个第二级输入信号。

6.如权利要求5所述的核电站发电机励磁调节系统，其特征在于，所述励磁开关(2)的输入信号还包括其他启动信号，所述其他启动信号作为所述励磁开关的另一个第二级输入信号，所述两个第二级输入信号逻辑“与”运算后的输出信号可控制所述励磁开关(2)合闸。

7.一种采用如权利要求1-6任意所述核电站发电机励磁调节系统的励磁调节方法，所述励磁调节方法为：改变所述励磁调节系统中输入/输出模块的部分输入信号设置方式和/或调整所述励磁调节系统中起励逻辑控制模块和并网逻辑控制模块的逻辑运算关系。

8.如权利要求7所述的励磁调节方法，其特征在于，所述励磁调节方法包括将输入/输出模块中的部分输入信号在所述输入/输出模块的两块输入/输出板上冗余设置；当其中一个所述输入/输出板出现故障时，另一个输入/输出板上的所述部分输入信号作为输入信号输入。

9.如权利要求7所述的励磁调节方法，其特征在于，所述起励逻辑控制模块包括“励磁开关合闸”信号、“励磁投入”信号、“就地输入”信号和“远程输入”信号，所述励磁调节方法包括：

S11.“励磁开关合闸”信号和“励磁投入”信号进行逻辑“或”运算；

S12.“就地输入”信号与“远程输入”信号分别和步骤S11的输出信号进行逻辑“与”运算，输出励磁开关的两个第一级输入信号；

S13.步骤S12中的两个第一及输入信号进行逻辑“或”运算，输出所述励磁开关的其中一个第二级输入信号；

S14.步骤S13中的第二级输入信号与作为另一个第二级输入信号的其他启动信号进行逻辑“与”运算，输出最终的励磁开关第一控制信号；

S15.励磁开关接收到步骤S14中的第一控制信号后，执行励磁开关合闸动作。

10.如权利要求7所述的励磁调节方法，其特征在于，所述并网逻辑控制模块包括“发电机出口断路器状态”信号和两个“500KV高压断路器状态”信号，所述励磁调节方法包括：

S21.两个“500KV高压断路器状态”信号进行逻辑或运算；

S22.“发电机出口断路器状态”信号与步骤S21的输出结果进行逻辑“与”运算，输出最终的励磁开关第二控制信号；

S23.励磁开关接收到步骤S22的第二控制信号后，执行相应的跳闸或合闸动作。