CN106199403A - 一种热工保护系统状态监测和诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热工保护系统状态监测和诊断方法，该方法在Stateflow中根据具体保护系统的输入输出建立开关量监测模块和模拟量监测模块。根据设计的保护系统冗余配置要求以及保护顺序动作流程，结合建立的保护系统的输入输出监测模块，在Stateflow中搭建标准保护逻辑，并设置对比观测点。利用OPC通讯技术，将DCS或PLC上位机中相应保护系统的开关量和模拟量监测数据导入Stateflow，选择相应数据作为监测模块和对比观测点的输入。通过观测Stateflow中各输入输出监测模块的内部结构，达到状态监测的目的；通过标准逻辑输出和实际保护逻辑输出对比，以及预设的中间过程观测点输出的对比，达到诊断目的。

Description

一种热工保护系统状态监测和诊断方法

【技术领域】

本发明属于火电厂热工过程自动化领域，涉及一种热工保护系统状态监测和诊断方法。

【背景技术】

目前，热工保护系统的投退状态，被检测设备的动作状态以及相同部件的冗余状态通过上位机人机界面组态实现监测，状态信息分散显示在操作员站人机界面上，运行人员无法通过该监测手段及时诊断故障、预测事故。

现阶段，保护异常动作(误动和拒动)时有发生。在非计划停机或事故原因分析中，保护动作是否为异常动作主要依靠分析人员的现场经验判断。造成热工保护系统异常动作的最不易察觉的原因是软件中的组态逻辑错误。当前判断是否存在组态逻辑错误的方法是保护系统传动试验，定位错误点的方法是人工排查。传动试验不能及时发现随机发生的组态逻辑错误，人工排查主要取决于排查人员的经验和能力。

【发明内容】

本发明的目的在于解决现阶段热工保护系统状态信息不集中，保护动作正确性不易判断，组态逻辑错误发现不及时，错误定位不智能的问题，提供一种热工保护系统状态监测和诊断方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

在Stateflow中根据具体保护系统的输入输出建立开关量监测模块和模拟量监测模块。根据设计的保护系统冗余配置要求以及保护顺序动作流程，结合建立的保护系统的输入输出监测模块，在Stateflow中搭建标准保护逻辑，并设置对比观测点。利用OPC通讯技术，将DCS或PLC上位机中相应保护系统的开关量和模拟量监测数据导入Stateflow，选择相应数据作为监测模块和对比观测点的输入。通过观测Stateflow中各输入输出监测模块的内部结构，达到状态监测的目的；通过标准逻辑输出和实际保护逻辑输出对比，以及预设的中间过程观测点输出的对比，达到诊断目的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明能可视化监测保护系统的各开关量和模拟量状态，判断保护系统动作的正确性，判断组态逻辑是否出错，定位逻辑错误点。为热工保护系统维护提供依据。

【附图说明】

图1是本发明的实现原理图；

图2是在Stateflow中建立的炉膛负压高二值保护压力开关(开关量)监测模块；

图3是炉膛负压高二值保护压力开关监测模块内部结构；

图4是在Stateflow中建立的汽包水位传感器(模拟量)监测模块；

图5是汽包水位传感器监测模块内部结构；

图6是实际保护逻辑与Stateflow标准逻辑对比诊断图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

图1是本发明热工保护系统状态监测和诊断方法的实现原理图，实现原理是在Stateflow中建立标准保护监测与诊断逻辑，现场控制系统采集的数据同时输入PLC或DCS和Stateflow，通过与PLC或DCS中的实际保护逻辑相应输出对比，达到监测和诊断目的。参见图2-图6，本方法包括以下步骤：

S1：在Stateflow中根据实际保护功能的输入输出，建立开关量监测模块和模拟量监测模块；

S1.1：开关量监测模块

热工保护系统中需监测的数据大部分是开关量，以炉膛负压高二值保护的压力开关为例建立的高二值压力开关监测模块如图2，建立的模型是一个模块化模型，其内部结构如图3，圆角矩阵是状态，存在两个状态dz和wdz，分别代表压力开关处于动作状态和未动作状态。设置输入hi_switch，用于输入由DCS或PLC监测的压力开关状态信息。当压力开关动作，hi_switch＝＝1，状态dz为激活态；当压力开关复位，hi_switch＝＝0，状态dz为激活态。设置输出hi_st，用于输出信息至与之联锁的其他监测模块。通过观察开关量监测模块中的激活态，可视化监测被监测开关量的状态。

S1.2：模拟量监测模块

热工保护系统中，存在一类模拟量的输入，当该模拟量达到保护定值时，输出开关量信号用于报警或联锁动作设备。以汽包水位保护为例，建立的水位传感器监测模块如图4，同样为模块化模型。水位传感器监测模块内部结构如图5，该监测模块包括两个输入，模拟量输入h和开关量输入un，h用于输入由DCS或PLC监测的汽包水位值，un用于输入DCS对汽包水位传感器是否故障的诊断信息。当汽包水位传感器故障，un＝＝1，传感器采集的信息不可用，激活态为吸收状态st_un，不能向其他状态转移；当汽包水位传感器正常，un＝＝0，通过汽包水位值h决定激活态。

当-50<h<50，汽包水位在正常范围，激活态为代表汽包水位正常的st0状态；当h>＝50，汽包水位偏高，激活态为代表汽包水位偏高的父状态st_gao；父状态st_gao中存在三个子状态st1，st2，st3。当50<＝h<150，汽包水位在高一值状态，激活态为st1；当150<＝h<200，汽包水位在高二值状态，激活态为st2；当h>＝200，汽包水位在高二值状态，激活态为st2；同理设置汽包水位偏低的父状态st_di，低一值状态st4，低二值状态st5，低三值状态st6。

设置开关量输出zc、g、gg、ggg、d、dd、ddd、st分别表征水位是否处于正常、高一值、高二值、高三值、低一值、低二值、低三值状态，水位传感器是否故障。

这一类模拟量监测模块的输入连接相应的DCS或PLC监测的保护数据，输出结果与DCS或PLC的结果比较，判断组态逻辑中是否存在保护定值偏离。

S2：根据实际保护功能的冗余设备配置以及保护顺序动作流程，结合建立的保护系统的输入输出监测模块，在Stateflow中搭建标准保护逻辑，并设置对比观测点；

S3：利用OPC通讯技术，将DCS或PLC上位机中相应保护系统的开关量和模拟量监测数据导入Stateflow，选择相应数据作为监测模块和对比观测点的输入；

S4：通过观测Stateflow中各输入输出监测模块的内部结构，达到状态监测的目的；通过标准逻辑输出和实际保护逻辑输出对比，以及预设的中间过程观测点输出的对比，达到诊断目的。

S4.1：状态监测

如图6所示，根据设计的炉膛负压高二值压力开关三取二逻辑运算后由控制器发出保护指令的保护过程，结合建立的炉膛负压高二值压力开关状态监测模块，在Stateflow中构建标准炉膛负压保护监测模型。在标准炉膛负压保护监测模型上设置对比观测点，运用OPC通讯，将DCS或PLC上位机中炉膛负压高二值保护压力开关状态数据和逻辑中间点数据以及逻辑运算结果数据导入Stateflow，选择相应数据作为监测模块和对比观测点的输入，对比的结果用于诊断。

Stateflow中构建标准炉膛负压保护监测模型过程是：选取三个相同的炉膛负压传感器监测模块，输出结果两两输入三个与门，与门的结果分别输入至炉膛负压保护控制器模块的三个输入点，实现三取二逻辑。利用Simulink中的OPC通讯模块，将DCS或PLC人机界面组态软件作为OPC服务器，Stateflow作为OPC客户端，建立Stateflow与DCS或PLC人机界面组态软件的通讯。选取人机界面组态软件中的现场采集的三个冗余压力开关的状态数据导入至Stateflow中，输入至相应三个压力开关监测模块的输入端。在图3的监测模型内部结构中监测各压力开关的状态。

S4.2：对比诊断的实现过程是：

在Stateflow中构建的标准炉膛负压保护监测模型上，用同或门设置对比观察点，同或门的一端连接标准炉膛负压保护监测模型的观测点，另一端连接实际逻辑相应观测点的输出。在OPC通讯基础上，将人机界面组态软件中的实际逻辑的中间观测点数据和逻辑运算结果数据导入至Stateflow，分别输入至相应的对比观察点的同或门。对比结果显示1，说明实际逻辑输出与Stateflow标准逻辑输出的结果相同，反之则不同。在逻辑运算结果对比中显示0，说明保护逻辑中存在错误，保护动作是异常动作。在中间观测点中显示0，说明逻辑错误在该观测点。达到判断保护动作正确性，定位组态逻辑错误的诊断目的。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种热工保护系统状态监测和诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在Stateflow中根据实际保护功能的输入输出，建立开关量监测模块和模拟量监测模块；

S2：根据实际保护功能的冗余设备配置以及保护顺序动作流程，结合建立的保护系统的输入输出监测模块，在Stateflow中搭建标准保护逻辑，并设置对比观测点；

S3：利用OPC通讯技术，将DCS或PLC上位机中相应保护系统的开关量和模拟量监测数据导入Stateflow，选择相应数据作为监测模块和对比观测点的输入；

S4：通过观测Stateflow中各输入输出监测模块的内部结构，达到状态监测的目的；通过标准逻辑输出和实际保护逻辑输出对比，以及预设的中间过程观测点输出的对比，达到诊断目的。