CN113346610A - 一种供电系统冗余拓扑结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供电系统冗余拓扑结构，包括主供电系统、副供电系统、系统切换模块、报警模块；所述主供电系统包括调速控制器A、速度传感器A、执行器A、柴油发电机组A、柴油发电机组综合监测模块A；所述副供电系统包括调速控制器B、速度传感器B、执行器B、柴油发电机组B、柴油发电机组综合监测模块B；副供电系统作为主供电系统的备用供电系统。本发明通过冗余供电系统，提高了核电厂关键设备用电的安全。

Description

一种供电系统冗余拓扑结构

技术领域

本发明涉及核电领域，具体涉及一种供电系统冗余拓扑结构。

背景技术

随着我国核电行业的蓬勃发展，核电厂最为关键的问题之一应急柴油发电机和调速器也显得越来越重要和紧迫。核电厂应急柴油发电机作为全场应急安全电源与和安全直接相关，目的是为了在核电站的长用工作电源和辅助电源都发生故障时，确保机组安全停堆和放置关键设备损坏。调速器和发电机发挥着重要的作用，从而在保护核电厂关键用电设备正常的工作运转，所以冗余调速器和发电机能进一步保障了核电厂关键用电设备的安全。

现有技术中，如申请号为201610293269.2一种双机热备份电子调速器双线圈热冗余执行器切换控制方法，包括双机热备份电子调速器组成包括转速传感器1、转速传感器2、控制器A、控制器B，CAN1和CAN2通信总线、双线圈比例电磁铁执行器、线圈1驱动和线圈2驱动，所述控制器A通过转速传感器1采集转速并且控制驱动线圈1，所述的控制器B通过转速传感器2采集转速并控制驱动线圈2；所述的CAN1和CAN2实现双机之间的通信和数据共享；线圈1和线圈2独立动作完成控制功能。

现有技术中仅对控制器做冗余设置，如果发电机出现了故障，供电系统不能向核电厂关键用电设备供电，所以我们需要对供电系统做出冗余设置，在一路供电系统出故障的紧急情况下，另外一路供电系统能够及时切换向核电厂关键用电设备供电，保证核电厂设备的安全。

发明内容

本发明提供一种供电系统冗余拓扑结构，在一路供电系统出现故障的情况下，另外一路供电系统能够及时切换继续对核电厂关键用电设备供电。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：供电系统冗余拓扑结构，包括主供电系统、副供电系统、系统切换模块；所述主供电系统包括调速控制器A、速度传感器A、执行器A、柴油发电机组A、柴油发电机组综合监测模块A；所述副供电系统包括调速控制器B、速度传感器B、执行器B、柴油发电机组B、柴油发电机组综合监测模块B。

所述调速控制器A通过通信总线和调速控制器B连接，用于互相收发对方数据，调速控制器A、调速控制器B分别和系统切换模块连接，调速控制器A和调速控制器B分别通过系统切换模块进行切换控制信号；所述速度传感器A采集柴油发电机组A的实时转速数据，并且将采集的实时数据发送至调速控制器A；所述执行器A和柴油发电机组A连接，用于驱动柴油发电机组A的喷油口的拉杆控制喷油量；所述柴油发电机组综合监测模块A分别和调速控制器A、柴油发电机组A连接，用于采集柴油发电机组A运行参数；所述系统切换模块分别和执行器A、执行器B连接，用于切换柴油发电机组A和柴油发电机组B的运行。

所述调速控制器A获取速度传感器A采集到的柴油发电机组A的转速数据以及柴油发电机组综合监测模块A监测到的柴油发电机组A的运行参数；所述调速控制器A判断所述转速与调速控制器A上一时间周期所输出的调速信号相对应的转速差值是否为合理范围，同时判断所述运行参数是否异常。

进一步，如果转速差值为不合理范围且运行参数正常，则判定调速控制器A故障，则调速控制器B获取调速控制器A的状态并通过系统切换模块控制柴油发电机组A的运行。

进一步，如果转速差值为合理范围且运行参数不正常，则判定柴油发电机组A故障，则调速控制器A通过系统切换模块切换控制柴油发电机组B的运行。

所述执行器A用于执行调速控制器A发送的控制指令，执行器A驱动喷油口的拉杆控制喷油量调节柴油发电机组A的转速。

所述柴油发电机组综合监测模块A包括直流传感器A、电涡流传感器A、温度传感器A；

所述直流传感器A安装在柴油发电机组A的电刷上并采集电刷的电流信号，直流传感器A将监测电刷的电流信号数据发送至调速控制器A中处理，当电刷电流信号异常时，判断柴油发电机组A出现了故障，报警模块将发出监测异常报警信号。

所述电涡流传感器A用于采集在柴油发电机组A中转子旋转过程中产生不同的电涡流输出信号，电涡流输出信号被发送至调速控制器中处理判断发电机是否存在异常，当电涡流输出信号异常时，判断柴油发电机组A出现了故障，报警模块将发出监测异常报警信号。

所述温度传感器A用于监测柴油发电机组A气缸温度数据，气缸温度数据被发送至调速控制器中处理判断发电机是否存在异常，当气缸温度数据异常时，判断柴油发电机组A出现了故障，报警模块将发出监测异常报警信号。

本发明还提供一种供电系统冗余方法，采用上述装置，包括以下步骤：

步骤一、启动主供电系统，调速控制器A设定柴油发电机组A的转速值；

步骤二、判断调速控制器A是否存在故障，如果调速控制器A不存在故障，则调速控制器A控制柴油发电机组A的运行；如果存在故障，则调速控制器B获取调速控制器A的状态并通过系统切换模块控制柴油发电机组A的运行；

步骤三、判断柴油发电机组A是否存在故障，如果不存在故障，则调速控制器A控制柴油发电机组A的运行；如果柴油发电机组A存在故障，则调速控制器A通过系统切换模块控制柴油发电机组B的运行。

进一步，步骤二中，调速控制器A获取速度传感器A采集到的柴油发电机组A的转速数据以及柴油发电机组综合监测模块A监测到的柴油发电机组A的运行参数；所述调速控制器A判断所述转速与调速控制器A上一时间周期所输出的调速信号相对应的转速差值是否为合理范围，同时判断所述运行参数是否异常；如果转速差值为不合理范围且运行参数正常，则判定调速控制器A故障，则调速控制器B获取调速控制器A的状态并通过系统切换模块控制柴油发电机组A的运行。

进一步，步骤三中，如果步骤二中的转速差值为合理范围且运行参数不正常，则判定柴油发电机组A故障，则调速控制器A通过系统切换模块切换控制柴油发电机组B的运行。

本发明的有益效果是：

1、通过冗余的供电系统可以保障供电系统的安全、可靠，在紧急情况下切换启动副供电系统。

2、调速控制器A和调速控制器B通过通信总线连接，双方可互相发送实时数据，速断传感器A监测的转速值和预先设定的转速之间的差值，当差值过大时可判断调速控制器A出现了故障，通过系统切换模块由调速控制器B控制柴油发电机组A的正常运转。

3、通过柴油发电机组综合监测模块A监测柴油发电机组A中各部件的工作状态，预先综合判断柴油发电机组A是否存在故障，当柴油发电机组A存在异常时，在柴油发电机组A继续工作的同时，启动副供电系统，在副供电系统达到正常的工作状态时，主供电系统停止供电，保障了核电厂关键用电设备的安全运转。

附图说明

图1为现有技术一种双机热备份电子调速器双线圈热冗余执行器切换控制结构示意图；

图2为本发明一种供电系统冗余装置结构图；

图3为本发明一种供电系统冗余装置及方法中发电机综合监测模块A的结构示意图；

图4为本发明一种供电系统冗余方法的流程图；

在图2-4中：1调速控制器A、2执行器A、3柴油发电机组A、4速度传感器A、5柴油发电机组综合监测模块A、6、报警模块、7系统切换模块、1-1调速控制器B、2-1执行器B、3-1柴油发电机组B、4-1速度传感器B、5-1柴油发电机组综合监测模块B、501直流传感器A、502电涡流传感器A、503温度传感器A。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图2-图4所示，供电系统冗余拓扑结构，包括主供电系统、副供电系统、系统切换模块7、报警模块6；所述主供电系统包括调速控制器A1、速度传感器A4、执行器A2、柴油发电机组A3、柴油发电机组综合监测模块A5；所述副供电系统包括调速控制器B1-1、速度传感器B4-1、执行器B2-1、柴油发电机组B3-1、柴油发电机组综合监测模块B5-1。

所述调速控制器A1通过通信总线和调速控制器B1-1连接，用于互相收发对方数据，调速控制器A1、调速控制器B1-1分别和系统切换模块7连接，调速控制器A1和调速控制器B1-1分别通过系统切换模块7进行切换控制信号；所述速度传感器A4采集柴油发电机组A3的实时转速数据，并且将采集的实时数据发送至调速控制器A1；所述执行器A2和柴油发电机组A3连接，用于驱动柴油发电机组A3的喷油口的拉杆控制喷油量；所述柴油发电机组综合监测模块A5分别和调速控制器A1、柴油发电机组A3连接，用于采集柴油发电机组A3运行参数；所述系统切换模块7分别和执行器A2、执行器B2-1连接，用于切换柴油发电机组A3和柴油发电机组B3-1的运行。

所述调速控制器A1获取速度传感器A4采集到的柴油发电机组A3的转速数据以及柴油发电机组综合监测模块A5监测到的柴油发电机组A3的运行参数；所述调速控制器A1判断所述转速与调速控制器A1上一时间周期所输出的调速信号相对应的转速差值是否为合理范围，同时判断所述运行参数是否异常。

进一步，如果转速差值为不合理范围且运行参数正常，则判定调速控制器A1故障，则调速控制器B1-1获取调速控制器A1的状态并通过系统切换模块7控制柴油发电机组A3的运行。

进一步，如果转速差值为合理范围且运行参数不正常，则判定柴油发电机组A3故障，则调速控制器A1通过系统切换模块7切换控制柴油发电机组B3-1的运行。

所述执行器A2用于执行调速控制器A1发送的控制指令，执行器A2驱动喷油口的拉杆控制喷油量调节柴油发电机组A3的转速。

所述柴油发电机组综合监测模块A5包括直流传感器A501、电涡流传感器A502、温度传感器A503；

所述直流传感器A501安装在柴油发电机组A3的电刷上并采集电刷的电流信号，直流传感器A501将监测电刷的电流信号数据发送至调速控制器A1中处理，当电刷电流信号异常时，判断柴油发电机组A3出现了故障，报警模块6将发出监测异常报警信号。

所述电涡流传感器A502用于采集在柴油发电机组A3中转子旋转过程中产生不同的电涡流输出信号，电涡流输出信号被发送至调速控制器中处理判断发电机是否存在异常，当电涡流输出信号异常时，判断柴油发电机组A3出现了故障，报警模块6将发出监测异常报警信号。

所述温度传感器A503用于监测柴油发电机组A3气缸温度数据，气缸温度数据被发送至调速控制器中处理判断发电机是否存在异常，当气缸温度数据异常时，判断柴油发电机组A3出现了故障，报警模块6将发出监测异常报警信号。

实施例2

本发明还提供一种供电系统冗余方法，采用上述装置，包括以下步骤：

步骤一、启动主供电系统，调速控制器A1设定柴油发电机组A3的转速值；

步骤二、判断调速控制器A1是否存在故障，如果调速控制器A1不存在故障，则执行器A2驱动喷油口的拉杆，拉杆控制喷油量调节柴油发电机组A3的转速；如果存在故障，则调速控制器B1-1获取调速控制器A1的状态并通过系统切换模块7控制柴油发电机组A3的运行；

步骤三、判断柴油发电机组A3是否存在故障，如果柴油发电机组A3存在故障，则调速控制器A1通过系统切换模块7控制柴油发电机组B3-1的运行。

进一步，步骤二中，调速控制器A1获取速度传感器A4采集到的柴油发电机组A3的转速数据以及柴油发电机组综合监测模块A5监测到的柴油发电机组A3的运行参数；所述调速控制器A1判断所述转速与调速控制器A1上一时间周期所输出的调速信号相对应的转速差值是否为合理范围，同时判断所述运行参数是否异常；如果转速差值为不合理范围且运行参数正常，则判定调速控制器A1故障，则调速控制器B1-1获取调速控制器A1的状态并通过系统切换模块7控制柴油发电机组A3的运行。

进一步，步骤三中，如果步骤二中的转速差值为合理范围且运行参数不正常，则判定柴油发电机组A3故障，则调速控制器A1通过系统切换模块7切换控制柴油发电机组B3-1的运行。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种供电系统冗余拓扑结构,其特征在于：包括主供电系统、副供电系统、系统切换模块；所述主供电系统包括调速控制器A、速度传感器A、执行器A、柴油发电机组A、柴油发电机组综合监测模块A；所述副供电系统包括调速控制器B、速度传感器B、执行器B、柴油发电机组B、柴油发电机组综合监测模块B；

所述调速控制器A通过通信总线和调速控制器B连接，用于互相收发对方数据，调速控制器A、调速控制器B分别和系统切换模块连接，调速控制器A和调速控制器B分别通过系统切换模块切换控制信号；所述速度传感器A采集柴油发电机组A的实时转速数据，并且将采集的实时数据发送至调速控制器A；所述执行器A和柴油发电机组A连接，用于驱动柴油发电机组A的喷油口的拉杆控制喷油量；所述柴油发电机组综合监测模块A分别和调速控制器A、柴油发电机组A连接，用于采集柴油发电机组A运行参数；所述系统切换模块分别和执行器A、执行器B连接，用于切换柴油发电机组A和柴油发电机组B的运行。

2.根据权利要求1所述的一种供电系统冗余拓扑结构，其特征在于：所述调速控制器A获取速度传感器A采集到的柴油发电机组A的转速数据以及柴油发电机组综合监测模块A监测到的柴油发电机组A的运行参数；所述调速控制器A判断所述转速与调速控制器A上一时间周期所输出的调速信号相对应的转速差值是否为合理范围，同时判断所述运行参数是否异常。

3.根据权利要求2所述的一种供电系统冗余拓扑结构，其特征在于：如果转速差值为不合理范围且运行参数正常，则判定调速控制器A故障，则调速控制器B获取调速控制器A的状态并通过系统切换模块控制柴油发电机组A的运行。

4.根据权利要求2所述的一种供电系统冗余拓扑结构，其特征在于：如果转速差值为合理范围且运行参数不正常，则判定柴油发电机组A故障，则调速控制器A通过系统切换模块切换控制柴油发电机组B的运行。

5.根据权利要求1所述的一种供电系统冗余拓扑结构，其特征在于：所述柴油发电机组综合监测模块A包括直流传感器A、电涡流传感器A、温度传感器A。

6.一种供电系统冗余方法，采用如权利要求1-5中任一项的供电系统冗余装置，包括如下步骤：

步骤一、启动主供电系统，调速控制器A设定柴油发电机组A的转速值；

步骤二、判断调速控制器A是否存在故障，如果调速控制器A不存在故障，则调速控制器A控制柴油发电机组A的运行；如果存在故障，则调速控制器B获取调速控制器A的状态并通过系统切换模块控制柴油发电机组A的运行；

步骤三、判断柴油发电机组A是否存在故障，如果不存在故障，则调速控制器A控制柴油发电机组A的运行；如果柴油发电机组A存在故障，则调速控制器A通过系统切换模块控制柴油发电机组B的运行。

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