CN106452236A - 一种控制棒电源系统保护及控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制棒电源系统的保护及控制系统，包括控制棒电源系统的保护装置、根据保护装置提供的信号控制发电机控制开关的控制装置、输出设备保护控制命令的PLC装置以及控制发电机启停的发电机控制开关，所述保护及控制系统还包括硬接线保护回路、将保护线路自动切换到硬接线保护回路的互锁控制开关、灭磁开关控制装置以及低频保护开关控制装置；所述保护装置包括发电机差动保护装置、发电机逆功率保护装置、发电机失磁保护装置装置、发电机过流保护装置以及低频保护开关；通过优化PT空气开关跳闸导致低频保护误动逻辑，也提高了RAM系统运行的稳定性。

Description

一种控制棒电源系统保护及控制系统
技术领域
本发明涉及电源系统保护及控制系统，尤其涉及一种控制棒电源系统保护及控制系统。
背景技术
核电站控制棒电源系统(RAM)的任务就是给控制棒驱动机构供电，控制棒电源系统在核电站运行中起着至关重要的作用。现有RAM由Set1、Set2二套电源装置组成，分别装在三个机柜内。RAM系统的所有保护和控制逻辑均通过PLC装置103出口。若Set1或Set2 PLC装置103发生故障，将导致Set1或Set2发电机出线开关跳闸，该列发电机无保护继续运行，PLC装置103故障信号未上送DCS，导致主控操作员无法监视，并且在PLC故障工况下，无法手动停运RAM发电机组进行故障处理。若公共部分PLC装置103发生故障，将导致发电机低频保护失效。现有RAM发电机的励磁开关合闸5s之内RAM发生故障时，保护动作无法跳开励磁开关的设计缺陷。原PLC逻辑中将灭磁开关分位位置信号作为触发励磁开关跳闸命令的必要条件，因此在403JA合闸5s之内，跳开励磁开关的命令受403JA合闸位置信号闭锁无法发出，转子回路无法灭磁。
现有RAM系统低频保护通过PT空气开开关采样电机出口电压，若PT空气开关故障跳闸，低频保护失去电压采样，低频保护跳闸出口，将造成反应堆控制棒失去控制电源，导致跳机跳堆。
发明内容
针对现有的RAM系统存在的不足，提供一种控制棒电源系统保护及控制系统，对核电厂RAM保护及控制系统设计进行优化，增加独立的保护硬接线跳闸回路、手动停机回路以及优化PLC装置103逻辑，提高RAM电源系统的可靠性及安全性，解决现有技术存在的上述问题。
本发明解决上述问题的技术方案是提供了一种用于控制棒电源系统的保护及控制系统，包括包括控制棒电源系统的保护装置、根据保护装置提供的信号控制发电机控制开关的控制装置、输出设备保护控制命令的PLC装置以及控制发电机启停的发电机控制开关，所述保护及控制系统还包括硬接线保护回路、将保护线路自动切换到硬接线保护回路的互锁控制开关、起励开关控制装置以及低频保护开关控制装置；
所述保护装置包括发电机差动保护装置、发电机逆功率保护装置、发电机失磁保护装置装置、发电机过流保护装置以及低频保护开关。
所述硬接线保护回路包括发电机和电动机手动控制开关、硬接线保护回路接入继电装置、发电机低频保护控制开关以及发电机高电平控制开关。
所述发电机和电动机手动控制开关用于在使用硬接线保护回路时对该线路进行启停控制，进而控制发电控制开关；所述硬接线保护回路接入继电装置用于在保护装置失去作用时，将所述硬接线保护回路接入控制线路，对发电机进行保护；所述发电机低频保护控制开关用于在无法对PT空气开关进行采样后跳闸，对发电机进行保护；所述发电机高电平开关在接入硬接线保护回路后，使得发电机开关在高电平状态才能跳闸。
所述发电机和电动机手动控制开关与所述硬接线保护回路接入继电装置串联连接，所述发电机低频保护控制开关串联连接在所述硬接线保护回路接入继电装置与发电机高电平控制开关的中间，所述发电机高电平控制开关与所述互锁控制开关串联连接在回路中。
所述互锁控制开关用于切换所述保护装置与所述硬接线保护回路，在保护装置失去作用时，启用硬接线保护回路对发电机进行保护。
所述灭磁开关控制装置与发电机起励开关连接，用于在发电机起励开关分闸后启动灭磁开关，迅速对发电机进行灭磁。
所述低频保护开关控制装置用于在确认PT空气开关完好时发送PLC信号来启动低频保护开关。
实施本发明控制棒电源系统的保护及控制系统，其有益效果是：由于在RAM系统中加入硬接线跳闸回路，保护跳闸的硬接线回路自动投入，RAM系统可以继续运行；通过增加独立的硬接线手动停运回路，以便于及时进行故障处理。本发明还通过优化发电机起励及灭磁逻辑，防止转子回路烧毁；通过优化PT空气开关跳闸导致低频保护误动逻辑，也提高了RAM系统运行的稳定性。利用本发明提供的控制棒电源系统的保护及控制系统，可对核电厂RAM系统进行优化，由于优化了RAM系统的硬接线跳闸回路以及PLC逻辑，完善了RAM系统的控制及保护设计，从而大大提高RAM系统运行的安全性及可靠性。
附图说明
图1是本发明涉及的核电站的控制棒电源系统保护及控制系统；
图2是说明现有技术的RAM系统逻辑连接示意图；
图3是说明本发明实施例的改进后的RAM系统逻辑连接示意图；
图4是说明本发明中硬接线保护回路及保护装置逻辑连接示意图；
图5是说明本发明实施例中保护装置组成示意图；
图6是说明本发明实施例中灭磁保护逻辑示意图；
图7是说明现有技术中RAM起励及灭磁回路的示意图；
图8是说明本发明实施例中RAM起励及灭磁回路的示意图；
图9是说明现有技术中低频保护逻辑的示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明涉及的核电站的控制棒电源系统保护及控制系统(简称RAM系统)的简要示意图，RAM系统应用于Set1、Set2二套电源装置，作为一个例子，RAM系统可以分别装在三个机柜内。第一个机柜RAM001TB内装有第一套电源装置Set1的控制及保护装置101，保护装置101包括括发电机差动保护装置401、发电机逆功率保护装置402、发电机失磁保护装置装置403、发电机过流保护装置404以及低频保护开关405。第三个机柜RAM003TB内装有第二套电源装置Set2的控制及保护装置101，包括发电机差动保护、发电机逆功率保护、发电机过流保护、发电机失磁保护等功能单元。第二个机柜RAM002TB内装有两套电源装置Set1、Set2的共用盘控制及保护装置101，包括低频保护等单元。保护及控制系统正常工作时，两套电源装置Set1、Set2同步并列运行。发生故障时，由PLC装置103提供保护和控制。
图2是说明现有技术的RAM系统逻辑连接示意图；如图2所示，在RAM的控制和保护过程中，都涉及保护装置101、控制装置102、PLC装置103以及发电机控制开关104。现有技术RAM系统的所有保护和控制逻辑均通过PLC装置103出口。若电源装置Set1或Set2中任何一个PLC装置103发生故障，将导致Set1或Set2发电机出线开关跳闸，该列发电机无保护继续运行，PLC装置103故障信号未上送DCS，导致主控操作员无法监视，并且在PLC故障工况下，无法手动停运RAM发电机组进行故障处理。若公共部分PLC装置103发生故障，将导致发电机低频保护失效。
图3是说明本发明实施例的改进后的RAM系统逻辑连接示意图，在保护装置101、控制装置102与发电机控制开关104之间增加了硬接线保护回路105，保证在PLC装置103故障工况下，保护跳闸的硬接线保护回路105可以自动投入，RAM系统可以在有保护情况下继续运行。硬接线保护回路105包括发电机和电动机手动控制开关1051、硬接线保护回路接入继电装置1052、发电机低频保护控制开关1053以及发电机高电平控制开关1054。发电机和电动机手动控制开关1051用于在使用硬接线保护回路105时对该线路进行手动启停控制，进而控制发电控制开关104；硬接线保护回路接入继电装置1052用于在保护装置失去作用时，将硬接线保护回路105接入控制线路，对发电机进行保护；发电机低频保护控制开关1053用于在无法对PT空气开关进行采样后跳闸，对发电机进行保护；发电机高电平开关1054在接入硬接线保护回路105后，使得发电机开关1054在高电平状态才能跳闸。可以保证在PLC装置103故障工况下，保护跳闸的硬接线回路自动投入，RAM系统可以继续运行，提高了RAM电源系统的可靠性及安全性。而增加了独立的发电机和电动机手动控制开关1051，可以方便地干涉和介入故障处理。
图4是说明本发明中硬接线保护回路及保护装置逻辑连接示意图，发电机和电动机手动控制开关1051与硬接线保护回路接入继电装置1052串联连接，发电机低频保护控制开关1053串联连接在硬接线保护回路接入继电装置1052与发电机高电平控制开关1054的中间，发电机高电平控制开关1054与互锁控制开关1055串联连接在回路中。RAM硬接线及PLC逻辑优化前，当RAM Set1正常运行时，若PLC装置103故障时，RAM001TB柜内PLC装置103动作出口信号为“低电平有效”跳出口开关。在本发明实施例的系统中，RAM添加了硬接线保护回路105以及对PLC装置103的逻辑进行了优化，PLC装置103动作出口信号由“低电平有效”改为“高电平有效”跳出口开关。RAM发电机跳闸回路增加手动分闸发电机出口开关继电器，保护动作跳开关回路的继电器，低频保护动作跳发电机开关的继电器。在PLC故障工况下，PLC装置103出口信号仍为低电平信号，并且硬接线回路不会失电，出口开关不会跳闸，确保了发电机能够在有保护的情况下继续运行。
本发明在PLC装置103设置了相应的出口逻辑，在PLC装置103故障工况下，硬接线回路自动投入，控制棒电源系统在有保护和控制下继续运行。PLC装置103逻辑中将灭磁开关跳开命令触发励磁开关跳闸，在励磁开关分闸后，灭磁开关可以顺利灭磁。的硬接线跳闸回路用于PLC装置103故障工况下，自动投入系统中，维持控制棒电源系统正常运行；硬接线手动停运回路，用于手动停运控制棒电源系统，进行故障检测和处理。在PLC装置103逻辑中增加了PT空气开关的故障闭锁信号，只有在PT空气开关完好的情况下，低频保护才能正常反应设备状态。若Set1或Set2PLC装置103发生故障，将导致Set1或Set2发电机出线开关跳闸，该列发电机无保护继续运行，PLC装置103故障信号未上送DCS，导致主控操作员无法监视，并且在PLC故障工况下，无法手动停运RAM发电机组进行故障处理。若公共部分PLC装置103发生故障，将导致发电机低频保护失效。
RAM系统优化前，在PLC装置103故障情况下，所有保护、控制及报警将失效。改造后，在本实施例中，在PLC装置103故障工况下，发电机差动保护、发电机过流保护、发电机逆功率保护、发电机失磁保护自动切换至独立的硬接线保护控制回路，不会导致发电机组失去保护，RAM发电机组继续运行。
由于增加了独立的保护硬接线跳闸回路，在PLC装置103故障工况下，保护跳闸的硬接线保护回路105可以自动投入，RAM系统可以继续运行，提高了RAM电源系统的可靠性及安全性。RAM系统优化前，在PLC装置103故障情况下，所有保护、控制及报警将失效。改造后，在PLC装置103故障工况下，发电机差动保护、发电机过流保护、发电机逆功率保护、发电机失磁保护自动切换至独立的硬接线保护控制回路，不会导致发电机组失去保护，RAM发电机组继续运行。
图6是说明本发明实施例中灭磁保护逻辑示意图，图7是说明现有技术中RAM起励及灭磁回路的示意图，图8是说明本发明实施例中RAM起励及灭磁回路的示意图，如图6-8，灭磁开关控制装置501与灭磁开关500连接，用于在发电机起励开关分闸后启动灭磁开关500，迅速对发电机进行灭磁。
RAM发电机起励开关和灭磁开关分别为403JA和402JA，优化前当发电机启励励磁开关403JA合闸5s之内RAM发生故障时，保护动作无法跳开励磁开关403JA的设计缺陷。原PLC逻辑中将灭磁开关402JA分位位置信号作为触发励磁开关跳闸命令的必要条件，因此在403JA合闸5s之内，跳开励磁开关的命令受403JA合闸位置信号闭锁无法发出，转子回路无法灭磁。
RAM发电机起励开关和灭磁开关分别为403JA和402JA。现有技术中当发电机启励励磁开关403JA合闸5s之内RAM发生故障时，保护动作无法跳开励磁开关403JA的设计缺陷。原PLC逻辑中将灭磁开关402JA分位位置信号作为触发励磁开关跳闸命令的必要条件，因此在403JA合闸5s之内，跳开励磁开关的命令受403JA合闸位置信号闭锁无法发出，转子回路无法灭磁。
为解决上述RAM发电机启励5s之内无法灭磁的问题，在本发明的本实施例中，对PLC逻辑进行优化后，将PLC逻辑中将灭磁开关402JA跳开命令触发励磁开关403JA跳闸，在起励开关403JA分闸后，灭磁开关402JA可以顺利灭磁，防止转子烧毁。通过对PLC逻辑的优化，即通过在PLC逻辑中将灭磁开关402JA跳开命令触发励磁开关403JA跳闸，在起励开关403JA分闸后，灭磁开关402JA可以顺利灭磁，从而防止转子烧毁。
图9是说明现有技术中低频保护逻辑的示意图，如图9，低频保护开关控制装置601用于在确认PT空气开关完好时发送PLC信号来启动低频保护开关600。RAM系统低频保护通过PT空气开开关采样电机出口电压，若PT空气开关故障跳闸，低频保护失去电压采样，低频保护跳闸出口，将造成反应堆控制棒失去控制电源，导致跳机跳堆。现有技术RAM系统低频保护通过PT空气开开关采样电机出口电压，若PT空气开关故障跳闸，低频保护失去电压采样，低频保护跳闸出口，将造成反应堆控制棒失去控制电源，导致跳机跳堆，因此影响了系统的可靠性。
PLC逻辑优化后，在低频保护的PLC逻辑中增加了PT空气开关的故障闭锁信号，只有在PT空气开关完好的情况下，低频保护才能正常反应设备状态，提高低频保护的可靠性。
本发明通过优化PT空开开关跳闸导致低频保护误动逻辑，提高了RAM系统运行的稳定性。通过优化，在低频保护的PLC逻辑中增加了PT空气开关的故障闭锁信号，只有在PT空气开关完好的情况下，低频保护才能正常反应设备状态，提高了低频保护的可靠性。
本发明在RAM系统中加入硬接线跳闸回路，保护跳闸的硬接线回路自动投入，RAM系统可以继续运行，提高了RAM电源系统的可靠性及安全性。增加独立的硬接线手动停运回路，以便进行故障处理。优化发电机起励及灭磁逻辑，防止转子回路烧毁。优化PT空气开关跳闸导致低频保护误动逻辑，提高RAM系统运行的稳定性。实施本发明提供的技术方案，可以对2台或多台机组的RAM系统进行有效的优化，经过优化后的两台机组的RAM系统可安全运行，在运行期间，两台机组可以稳定运行无故障，系统各种参数运行正常。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于控制棒电源系统的保护及控制系统(120)，包括控制棒电源系统的保护装置(101)、根据保护装置(101)提供的信号控制发电机控制开关(104)的控制装置(102)、输出设备保护控制命令的PLC装置(103)以及控制发电机启停的发电机控制开关(104)，其特征在于，所述保护及控制系统(120)还包括硬接线保护回路(105)、将保护线路自动切换到硬接线保护回路(105)的互锁控制开关(1055)、灭磁开关控制装置(501)以及低频保护开关控制装置(601)；
所述保护装置(101)包括发电机差动保护装置(401)、发电机逆功率保护装置(402)、发电机失磁保护装置装置(403)、发电机过流保护装置(404)以及低频保护开关(405)。
2.根据权利要求1所述用于控制棒电源系统的保护及控制系统，其特征在于，所述硬接线保护回路(105)包括发电机和电动机手动控制开关(1051)、硬接线保护回路接入继电装置(1052)、发电机低频保护控制开关(1053)以及发电机高电平控制开关(1054)。
3.根据权利要求1和2所述用于控制棒电源系统的保护及控制系统，其特征在于，所述发电机和电动机手动控制开关(1051)用于在使用硬接线保护回路时对该线路进行启停控制，进而控制发电控制开关(104)；所述硬接线保护回路(105)接入继电装置(1052)用于在保护装置(101)失去作用时，将所述硬接线保护回路(105)接入控制线路，对发电机进行保护；所述发电机低频保护控制开关(1053)用于在无法对PT空气开关进行采样后跳闸，对发电机进行保护；所述发电机高电平开关(1054)在接入硬接线保护回路后，使得发电机开关(104)在高电平状态才能跳闸。
4.根据权利要求2和3任一项所述用于控制棒电源系统的保护及控制系统(120)，其特征在于，所述发电机和电动机手动控制开关(1051)与所述硬接线保护回路接入继电装置(1052)串联连接，所述发电机低频保护控制开关(1053)串联连接在所述硬接线保护回路(105)接入继电装置(1052)与发电机高电平控制开关(1054)的中间，所述发电机高电平控制开关(1054)与所述互锁控制开关(1055)串联连接在回路中。
5.根据权利要求1所述用于控制棒电源系统的保护及控制系统(120)，其特征在于，所述互锁控制开关(1055)用于切换所述保护装置(101)与所述硬接线保护回路(105)，在保护装置(101)失去作用时，启用硬接线保护回路(105)对发电机进行保护。
6.根据权利要求1任一项所述用于控制棒电源系统的保护及控制系统(120)，其特征在于，所述灭磁开关控制装置(501)与发电机灭磁开关(500)连接，用于在发电机起励开关分闸后启动灭磁开关(500)，迅速对发电机进行灭磁。
7.根据权利要求1任一项所述用于控制棒电源系统的保护及控制系统(120)，其特征在于，所述低频保护开关控制装置(601)用于在确认PT空气开关完好时发送PLC信号来启动低频保护开关(600)。
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