CN218767897U - 用于核电站汽轮机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及核电站控制系统领域，公开了一种用于核电站汽轮机的控制系统，可以确保对汽轮发电机组的控制指令能够高实时性下达，减少延迟，确保汽轮发电机组的监视信息能够及时反馈给操纵员。该系统包括集控室和核岛电子设备室；集控室中包括分布式操作员站和汽轮机操作员站；核岛电子设备室中包括分布式机组网络、汽轮机机组网络、汽轮机机组控制柜和分布式机组控制柜；分布式机组网络可通信地联接到分布式操作员站；汽轮机机组网络可通信地联接到汽轮机操作员站；分布式机组控制柜可通信地联接到分布式机组网络，汽轮机机组控制柜可通信地联接到汽轮机机组网络，分布式机组控制柜还被配置为：通过硬接线的方式连接到汽轮机机组控制柜。

Description

用于核电站汽轮机的控制系统

技术领域

本申请涉及核电站控制系统领域，具体涉及一种用于核电站汽轮机的控制系统。

背景技术

随着核电技术的不断发展以及控制系统可靠性的不断提高，目前新建的第三代核电机组普遍采用数字化控制系统进行控制。核电厂的DCS(Distributed Control System，汽轮机数字电液控制系统)系统与DEH(Digital Electro-Hydraulic Control System，分布式控制系统)系统均属于数字化控制系统。然而，由于汽轮发电机组(含DEH设备)与全厂DCS控制系统分别采购，并且汽轮发电机组对于DEH专用控制系统有更为苛刻的要求，同一项目所采购的DCS系统往往难以达到DEH的性能要求。因此，DEH系统与DCS系统往往采用不同厂商的设备。

当DEH系统与DCS系统采用不同厂商的设备时，在主控制室中往往采用DEH共享DCS操作员站的方式，即在DCS操作员站上设置DEH软操作界面，进而达到控制及监视汽轮发电机组的目的。在此种方式下，DEH控制系统与DCS系统之间存在大量的数据通信，而在数据通信的方式下，容易发生数据包延迟、阻塞，难以保证对汽轮发电机组控制和监视的实时性。尤其是在核电厂操作员通过DCS的共享操作站对DEH控制范围内的相关设备进行操作过程中，控制指令通过通信方式下达到DEH控制器不能保证及时性，甚至在发生网络丢包的情况下，操作指令无法下达；同时，由于网络通讯的延时性和不可靠性，DEH控制范围内的设备状态反馈信号也难以及时反馈至DCS操作员站。因而，采用此种方式，汽轮发电机组的控制、和监视功能难以达到满意效果，甚至影响到机组的安全、稳定运行。

发明内容

本申请的目的在于提供一种用于核电站汽轮机的控制系统，可以确保对汽轮发电机组的控制指令能够高实时性下达，减少延迟，确保汽轮发电机组的监视信息能够及时反馈给操纵员。

本申请公开了一种用于核电站汽轮机的控制系统，包括：集控室和核岛电子设备室；

所述集控室中包括分布式操作员站(1)和汽轮机操作员站(2)；

所述核岛电子设备室中包括分布式机组网络(11)、汽轮机机组网络(21)、汽轮机机组控制柜(3)和分布式机组控制柜(4)；

所述分布式机组网络(11)可通信地联接到所述分布式操作员站(1)；所述汽轮机机组网络(21)可通信地联接到所述汽轮机操作员站(2)；

所述分布式机组控制柜(4)可通信地联接到所述分布式机组网络(11)，所述汽轮机机组控制柜(3)可通信地联接到所述汽轮机机组网络(21)，所述分布式机组控制柜(4)还被配置为：通过硬接线的方式连接到所述汽轮机机组控制柜(3)。

在一个优选例中，所述汽轮机机组控制柜(3)与所述分布式机组控制柜(4)通过硬接线的方式互相传递联锁信号和保护信号。

在一个优选例中，还包括通讯网关(5)，所述通讯网关可通信地联接到所述分布式机组网络(11)和所述汽轮机机组网络(21)。

在一个优选例中，所述所述汽轮机机组控制柜(3)和所述分布式机组控制柜(4)之间采用双冗余硬接线的方式传递所述保护信号。

在一个优选例中，所述通讯网关(5)被配置为传递预警信息和显示信息。

在一个优选例中，所述分布式操作员站(1)的个数为2个至5个。

在一个优选例中，所述汽轮机操作员站(2)的个数为1个至2个。

在一个优选例中，所述汽轮机机组控制柜(3)的个数为10个至20个。

在一个优选例中，所述分布式机组控制柜(4)的个数为100个至200个。

本申请的实施方式中，采用分布式机组控制柜与汽轮机机组控制柜结合硬接线和通讯线连接的方式，要求高实时性的信号通过硬接线的方式传输，不要求实时性的信号通过通讯线的方式传输，可以确保对汽轮发电机组的控制指令能够以高实时性下达，确保汽轮发电机组的监视信息能够及时反馈给操纵员，防止由于通讯数据量过大而导致的信息延迟。

本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。

附图说明

图1是根据本申请的一个实施方式的系统结构示意图。

附图标记说明：

1-分布式操作员站；11-分布式机组网络；2-汽轮机操作员站；21-汽轮机机组网络；3-汽轮机机组控制柜；4-分布式机组控制柜；5-通讯网关；A-核岛电子设备室；B-集控室。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

部分概念的说明：

DEH：Digital Electro-Hydraulic Control System，汽轮机数字电液控制系统,是电站汽轮发电机组重要的组成部分，由按电气原理设计的敏感元件和数字电路，按电气、液压原理设计的放大元件和伺服机构组成，实现控制逻辑的汽轮机调节、保安系统。

DCS：Distributed Control System，分布式控制系统,采用计算机、通信和屏幕显示技术，实现对生产过程的数据采集、控制和保护等，并利用通信技术实现数据共享的多微型计算机监视和控制系统。分散控制系统的主要特点是功能分散、数据共享，根据具体情况也可以是硬件上的分散。

操作员站：在控制系统中，作为操作人员使用的人机接口设备，主要包括显示器、主机、键盘、鼠标等。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。

本申请的第一实施方式涉及一种核电站汽轮机控制系统，其系统结构图如图1所示，该系统包括：集控室B和核岛电子设备室A。集控室中包括分布式操作员站(1)和汽轮机操作员站(2)，核岛电子设备室中包括分布式机组网络(11)、汽轮机机组网络(21)、汽轮机机组控制柜(3)和分布式机组控制柜(4)。分布式机组网络(11)可通信地联接到分布式操作员站(1)，汽轮机机组网络(21)可通信地联接到汽轮机操作员站(2)，分布式机组控制柜(4)可通信地联接到分布式机组网络(11)，汽轮机机组控制柜(3)可通信地联接到汽轮机机组网络(21)，分布式机组控制柜(4)还被配置为：通过硬接线的方式连接到汽轮机机组控制柜(3)。

可选地，汽轮机机组控制柜(3)与分布式机组控制柜(4)通过硬接线的方式互相传递联锁信号和保护信号，汽轮机机组控制柜(3)和分布式机组控制柜(4)之间采用双冗余硬接线的方式传递保护信号。

该系统还可以一个包括通讯网关(5)，通讯网关可通信地联接到分布式机组网络(11)和汽轮机机组网络(21)，通讯网关(5)被配置为传递预警信息和显示信息。

可选地，可以对信号的优先级进行分类，可以根据相关信号所执行任务的重要性、紧迫性以及信号失效对设备的安全可靠运行产生的不利影响的程度大小，将信号划分为不同类别，每一类信号对应于不同的优先级别，信号的优先级从高到低依次为：保护信号、联锁信号、报警信息、显示信息。保护信号和联锁信号可以在分布式机组控制柜(4)与汽轮机机组控制柜(3)之间相互传输，报警信息和显示信息仅需汽轮机机组网络(21)单向传输至分布式机组网络(11)即可。

上述提到的分布式机组控制柜(4)与汽轮机机组控制柜(3)相互传输保护信号和联锁信号中，分布式机组控制柜(4)向汽轮机机组控制柜(3)传输的保护信号可以选自以下任意一种或几种：凝汽器故障触发汽轮机跳机、给水泵故障触发甩负荷、高压加热器抽汽止回阀保护关、低压加热器抽汽止回阀保护关以及除氧器抽汽止回阀保护关；

汽轮机机组控制柜(3)向分布式机组控制柜(4)传输的保护信号可以为：汽轮机跳闸等信号。

分布式机组控制柜(4)向汽轮机机组控制柜(3)传输的联锁信号可以选自以下任意一种或几种：高压加热器抽汽止回阀允许开、低压加热器抽汽止回阀允许开以及除氧器抽汽止回阀允许开；

汽轮机机组控制柜(3)向分布式机组控制柜(4)传输的联锁信号可以选自以下任意一种或几种：高压加热器抽汽止回阀全开、高压加热器抽汽止回阀全关、低压加热器抽汽止回阀全开、低压加热器抽汽止回阀全关、除氧器抽汽止回阀全开、除氧器抽汽止回阀全关以及凝汽器热井水位。

可选地，分布式操作员站(1)的个数可以为2个至5个，优选地为4个；汽轮机操作员站(2)的个数可以为1个至2个，优选地为2个；汽轮机机组控制柜(3)的个数可以为10个至20个，优选地为14个；分布式机组控制柜(4)的个数可以为100个至200个，优选地为150个。

可选地，核电站还可以采用扩大化的DEH系统，汽轮机操作员站(2)还可以被配置为对汽轮发电机组及其辅助系统进行全部的监视、调节、控制、联锁和保护工作，其中，可以包括汽机蒸汽和疏水系统、汽水分离再热器系统、汽机轴封系统、汽机控制油系统、润滑油、顶轴和盘车系统、汽轮发电机温度测量系统、发电机氢、油、水系统等。

采用扩大化的DEH系统时，可选地，分布式机组控制柜(4)向汽轮机机组控制柜(3)传输的联锁信号可以选自以下任意一种或几种：仪用压缩空气系统已投运、凝结水系统已投运、主蒸汽暖管已完成、闭式冷却水泵已投运、凝汽器抽真空已运行。

扩大化的DEH系统可以使汽轮发电电机组具有了独特的“一键启动”的功能。DEH系统只需要确认DCS系统中的几个重要的状态信号，便可将汽机从冷态开始，直接带至满负荷运行。大大减少机组启动过程中的操作环节，具有很高的自动化程度。

由于采取扩大化的DEH系统会导致DEH系统与DCS系统通讯的数据量大大增加，而通过采取本方案，可以减少因为大量数据通讯产生的延迟，从而保证对汽轮机发电机组的高实时性监控。

需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。

在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，在阅读了本申请的上述公开内容之后，本领域技术人员可以对本申请作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种用于核电站汽轮机的控制系统，其特征在于，包括：集控室和核岛电子设备室；

所述集控室中包括分布式操作员站(1)和汽轮机操作员站(2)；

所述核岛电子设备室中包括分布式机组网络(11)、汽轮机机组网络(21)、汽轮机机组控制柜(3)和分布式机组控制柜(4)；

所述分布式机组网络(11)可通信地联接到所述分布式操作员站(1)；所述汽轮机机组网络(21)可通信地联接到所述汽轮机操作员站(2)；

所述分布式机组控制柜(4)可通信地联接到所述分布式机组网络(11)，所述汽轮机机组控制柜(3)可通信地联接到所述汽轮机机组网络(21)，所述分布式机组控制柜(4)还被配置为：通过硬接线的方式连接到所述汽轮机机组控制柜(3)。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述汽轮机机组控制柜(3)与所述分布式机组控制柜(4)通过硬接线的方式互相传递联锁信号和保护信号。

3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括通讯网关(5)，所述通讯网关可通信地联接到所述分布式机组网络(11)和所述汽轮机机组网络(21)。

4.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述汽轮机机组控制柜(3)和所述分布式机组控制柜(4)之间采用双冗余硬接线的方式传递所述保护信号。

5.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述通讯网关(5)被配置为传递预警信息和显示信息。

6.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述分布式操作员站(1)的个数为2个至5个。

7.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述汽轮机操作员站(2)的个数为1个至2个。

8.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述汽轮机机组控制柜(3)的个数为10个至20个。

9.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述分布式机组控制柜(4)的个数为100个至200个。

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