KR20010028872A - The method of electrical overspeed protection and speed signal generation for speed control of prime movers for electric power generation - Google Patents

The method of electrical overspeed protection and speed signal generation for speed control of prime movers for electric power generation Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A method of generating a signal for preventing overspeed and controlling the speed of a generating motor is provided to electrically protect the motor from dangerous situations to guarantee stable operation and secure reliability of speed signal required for starting, normal operation and stopping procedures of the motor. CONSTITUTION: A pulse signal generated by a speed signal detector for detecting the speed of a motor is divided to be applied to three intermediate value selection electronic cards(101,101a,101b) capable of selecting the intermediate value of the pulse signal. A speed signal that has passed through one electronic card is divided into three to be input to three microprocessors(103,103a,103b) and then become input signals of intermediate value selectors(104). The output signals of the intermediate value selectors are applied to a final intermediate value selector(105). When a speed control signal that is the output signal of the final intermediate value selector is higher than a predetermined value, a comparator(106) generates an emergency stop signal. When at least two output signals of the three intermediate value selection electronic cards are higher than a value set by A/D converters(102,102a,102b), an emergency stop signal is generated. The two emergency signals pass through an OR-gate(108) to be a final emergency signal to stop the motor.

Description

발전용 원동기의 전기적 과속도 보호 및 속도 제어 신호 발생방법 {The method of electrical overspeed protection and speed signal generation for speed control of prime movers for electric power generation}The method of electrical overspeed protection and speed signal generation for speed control of prime movers for electric power generation}

본 발명은 발전용 원동기의 전기적 과속도 보호 및 속도 제어 신호 발생방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 발전소의 발전기에 회전력을 부여하는 원동기는 전력계통에서 분리되는 순간, 또는 제어기나 기기의 고장으로 인하여 과속도 상태에서 회전축의 원심력이 급증하여 발생한 기계적인 응력이 재료의 허용 한계를 초과하면 원동기가 파열될 위험이 있다. 종래에 비정상적인 상황에서 원동기 보호를 위하여 비상정지 시키는데 있어 전기적인 방법으로서 속도 신호 검출기 6개가 속도 제어용 3개와 과속도 보호용 3개로 각각 다른 용도로 설치되어서 속도 제어용 3개의 속도 신호는 제어 전용 전자카드에 입력되고, 과속도 보호용 3개는 보호 전용 전자카드에 입력되는 방식으로서 속도 신호 검출기 3개가 각각의 전자카드를 경유하여 프로그램에 쓰인 후, 원동기의 속도 제어와 과속도 보호에 사용됨으로서 과속도 보호에 쓰이는 속도 신호 검출기 3개 중 2개에 고장이 발생하면 정상적인 과속도 보호 기능을 수행할 수 없는 문제점이 있었다.The present invention relates to a method for generating an electrical overspeed protection and a speed control signal for a power generator. More specifically, the prime mover that imparts rotational power to the generator of a power plant is at the moment of separation from the power system, or the mechanical stress caused by the rapid increase in the centrifugal force of the rotating shaft in the overspeed state due to the failure of the controller or equipment exceeds the allowable limit of the material. There is a risk of rupture of the prime mover. Conventionally, six speed signal detectors are installed for the purpose of emergency stop to protect the prime mover in abnormal situation. The three speed signals for speed control are input to the control electronic card. The three overspeed protections are input to the protection-only electronic card, and three speed signal detectors are used for the program via each electronic card, and then used for overspeed protection by controlling the speed of the motor and overspeed protection. If two of the three speed signal detectors failed, a normal overspeed protection function could not be performed.

본 발명은 전기식 조속기(EHC 및 D-EHC)가 채용된 발전소에 적용하고자 하는 방법으로서 발전소에서 운전되는 고속 회전기기인 원동기 즉, 증기터빈, 수력터빈 및 가스터빈 등이 정격 속도를 초과하여 과속도로 되었을 경우, 원동기를 위험 상황으로부터 전기적으로 보호하여 안전 운전을 확보하고 고속 회전체인 발전소의 원동기를 기동, 정상 운전, 정지하는 절차에 필수적으로 필요한 속도 신호의 신뢰성을 최대한 확보하는 데 있다.The present invention is intended to be applied to a power plant employing electric governors (EHC and D-EHC) as a prime mover, that is, a steam turbine, a hydraulic turbine, and a gas turbine, which are high-speed rotary machines operating in a power plant, exceeding the rated speed. In this case, it is to secure the safe operation by protecting the prime mover from the dangerous situation and to ensure the maximum reliability of the speed signal which is essential for the procedure of starting, operating and stopping the prime mover of the high speed rotating chain power plant.

본 발명은 종래의 과속도 보호와 속도 제어에 쓰이는 속도 신호 검출기 3개 중 2개에 고장이 발생하면 정상적인 과속도 보호 기능을 수행할 수 없는 문제점을 해결하기 위하여 원동기를 위험 상황으로부터 전기적으로 보호하여 안전 운전을 확보하고 고속 회전체인 발전소의 원동기를 기동, 정상 운전, 정지하는 절차에 필수적으로 필요한 속도 신호의 신뢰성을 확보하는데 목적이 있다.The present invention is to electrically protect the prime mover from a dangerous situation in order to solve the problem that the normal overspeed protection function can not be performed when two of the three speed signal detectors used in the conventional overspeed protection and speed control occurs The objective is to secure safe operation and to ensure the reliability of the speed signal, which is essential for the procedures of starting, operating and stopping the prime mover of a high-speed rotating chain power plant.

도 1은 원동기 축에 장착된 다수의 치차와 속도 검출기 9개의 현장 설치도.1 is a field installation of nine gear and speed detectors mounted on a prime mover shaft.

도 2는 원동기의 속도에 비례하는 9개 펄스 신호를 입력으로 제어기에서 속도 제어 신호와 과속도 보호용 비상정지 신호를 발생시키는 과정을 나타낸 플루우차트.2 is a flow chart illustrating a process of generating a speed control signal and an overspeed protection emergency stop signal from a controller by inputting nine pulse signals proportional to the speed of the prime mover;

도 3은 종래의 속도 제어 신호 발생 및 과속도 보호 신호 발생의 예(Ⅰ)를 나타낸 플루우차트.3 is a flow chart showing an example (I) of conventional speed control signal generation and overspeed protection signal generation.

도 4는 종래의 속도 제어 신호 발생 및 과속도 보호 신호 발생의 예(Ⅱ)를 나타낸 플루우차트.4 is a flow chart showing an example (II) of conventional speed control signal generation and overspeed protection signal generation.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

100 : 속도검출기100: speed detector

101, 101a, 101b : 하드웨어 중간값 선택기(입력되는 아나로그 신호 3개의 중간값을 출력하는 전자카드)101, 101a, 101b: hardware intermediate value selector (electronic card that outputs the intermediate value of three analog signals input)

102, 102a, 102b : A/D 변환기(입력되는 아나로그 신호가 설정값을 초과하면 접점신호를 발생한다)102, 102a, 102b: A / D converters (contact signal is generated when the input analog signal exceeds the set value)

103, 103a, 103b : 제어기의 중앙처리장치103, 103a, 103b: central processing unit of the controller

104 : 중간값 선택기(각각의 마이크로프로세서에서 운전되는 프로그램상의 중간값 선택기)104: intermediate value selector (programmable intermediate value selector running on each microprocessor)

105 : 최종 중간값 선택기(각각의 마이크로프로세서에서 출력된 3개의 중간값에서 다시 중간값을 선택하여 속도제어용 신호로 사용함)105: final median selector (from the three medians output from each microprocessor, the median is selected again and used as a speed control signal)

106 : 비교기(속도제어용 신호가 설정값을 초과할 경우, 디지털 신호를 발생함)106: comparator (if the speed control signal exceeds the set value, it generates a digital signal)

107 : 투 아웃 오브 쓰리 보우팅(2 out of 3 voting; 3개의 디지털 입력 신호중 2개가 참이면 결과를 참으로 인식하고, 2개가 거짓이면 결과를 거짓으로 인식하는 전기회로)107: 2 out of 3 voting (electric circuit that recognizes the result as true if two of the three digital input signals are true and false as two if the two are false)

108 : 논리합 게이트108: logical sum gate

109 : 비상정지109: emergency stop

㉮ : 비상정지 신호㉮: emergency stop signal

㉯ : 2 out of 3 Voting을 경유한 비상정지 신호비상: Emergency stop signal via 2 out of 3 voting

㉰ : ㉮와 ㉯ 신호가 논리합 게이트를 통과한 최종 비상정지 신호㉰ = final emergency stop signal after ㉮ and ㉯ have passed the logic sum gate

종래의 속도 제어 신호 발생 및 과속도 보호 신호발생(도 3)은 3개의 속도 신호, 즉 펄스신호(속도검출기1, 속도검출기2, 속도검출기3의 출력신호)는 제어용 전자카드(제어용 P to A)에 입력되어서 아나로그 신호로 변환된다. 제어용 전자카드에서 출력되는 아나로그 신호 3개는 3중화된 제어기(제어기1, 제어기2, 제어기3)에 입력된다. 3중화된 3개의 제어기들은 다른 제어기의 신호를 참고하여 최종 출력신호를 중간값 선택기로 보낸다.In the conventional speed control signal generation and overspeed protection signal generation (Fig. 3), three speed signals, that is, pulse signals (output signals of the speed detector 1, the speed detector 2, and the speed detector 3) are controlled electronic cards (control P to A). Is converted into an analog signal. The three analog signals output from the control electronic card are input to the tripled controllers (controller 1, controller 2, controller 3). Three tripled controllers refer to the signal of the other controller and send the final output signal to the intermediate value selector.

중간값 선택기는 3개의 입력신호 중에서 중간값을 이용하여 원동기의 속도제어를 수행한다. 과속도 보호용 3개의 속도신호, 즉 펄스신호(속도검출기4, 속도검출기5, 속도검출기6)는 보호 전용 전자카드(비상정지용 P to D)에 입력되어서 속도신호가 미리 정해진 설정치보다 높으면 디지털 신호가 발생되어서 2 Out of 3 회로에 입력된다. 2개의 디지털 신호가 발생되면 과속도 보호신호가 출력되어서 원동기를 비상정지시킨다.The intermediate value selector performs speed control of the prime mover using the intermediate value among the three input signals. Three speed signals for overspeed protection, that is, pulse signals (speed detector 4, speed detector 5, speed detector 6) are inputted to a protection-only electronic card (emergency stop P to D). Is generated and input to the 2 Out of 3 circuit. When two digital signals are generated, an overspeed protection signal is output to emergency stop the prime mover.

또한 종래의 속도 제어 신호 및 과속도 보호 신호 발생(도 4)은 속도 제어용 3개의 속도 신호, 즉 펄스신호(속도검출기1, 속도검출기2, 속도검출기3의 출력신호)가 P to A 변환기에 입력되어서 아나로그 신호로 변환된 후, 평균값 선택기에(소프트웨어)에서 평균값이 선택되어서, 속도제어용 신호로 쓰임과 동시에 A/D 변환기에 입력으로 작용한다. 이 신호가 A/D변환기에 미리 설정된 값을 초과하면 과속도 보호 신호가 발생되어서 원동기를 비상정지 시켰었다.In the conventional speed control signal and overspeed protection signal generation (FIG. 4), three speed signals for speed control, that is, pulse signals (output signals of the speed detector 1, the speed detector 2, and the speed detector 3) are input to the P to A converter. After being converted into an analog signal, the average value is selected by the average selector (software), and used as a signal for speed control and acts as an input to the A / D converter. If this signal exceeds the preset value in the A / D converter, an overspeed protection signal is generated and the prime mover is stopped.

본 발명은 도 1과 같이 원동기의 속도를 검출하기 위해 설치된 속도신호 검출기 9개에서 발생된 펄스 신호 3개를 1조(組)로 하여, 도 2와 같이 펄스 신호의 중간값을 선택할 수 있는 하드웨어상의 중간값 선택 전자카드(101, 101a, 101b) 3개에 분산시켜서 입력한다. 1장의 전자카드를 경유하여 출력된 속도 신호는 3개로 분기되어 마이크로프로세서(103, 103a, 103b) 3대에 입력되고 각각의 마이크로프로세서에서는 소프트웨어 즉, 프로그램 상의 중간값 선택기(104)의 입력신호로 작용된다. 3대의 중간값 선택기의 출력은 또 다른 마이크로 프로세서에 탑재된 프로그램 상의 최종 중간값 선택기(105)로 입력되며 그 출력신호는 속도 제어용 신호로 사용된다. 따라서, 하드웨어와 소프트웨어에서 중간값 선택을 동시에 수행한다. 또한, 속도 제어용 신호가 일정한 설정값보다 크면 비교기(106)에서 비상정지 디지털 신호가 발생된다(도 2의 ㉮). 또한, 3개의 중간값 선택 전자카드 출력 신호는 각각의 A/D 변환기(102, 102a, 102b)에서 정해진 설정값을 최소 2개가 해당 설정값을 초과하면 하드웨어 상의 2 아웃 오브 3 보우팅(107)을 경유하여 비상정지 신호가 발생된다(도 2의 ㉯). 도 2의 ㉮ 신호, 즉 소프트웨어 과속도 보호 신호와 도 2의 ㉯ 신호, 즉 하드웨어상 과속도 보호신호가 논리합 게이트(108)를 통과하면 최종 비상정지 신호(도 2의 ㉰)가 된다. 이 신호가 비상정지 신호가 되어 현장으로 송출되고, 결과적으로 원동기에 유입되는 작동 유체를 차단하여 원동기를 비상정지 (109)시키게 된다.The present invention is a hardware that can select the intermediate value of the pulse signal as shown in Figure 2 by using three sets of pulse signals generated by nine speed signal detectors installed to detect the speed of the prime mover as shown in FIG. The middle value selection of the images is distributed and input to three electronic cards 101, 101a, and 101b. The speed signals outputted through one electronic card are branched into three and input to three microprocessors 103, 103a, and 103b, and each microprocessor is input to software, that is, the input signal of the intermediate value selector 104 in the program. Function. The outputs of the three intermediate value selectors are input to the final intermediate value selector 105 on the program mounted on another microprocessor, and the output signal is used as a speed control signal. Therefore, the intermediate value selection is performed simultaneously in hardware and software. In addition, when the speed control signal is larger than a predetermined set value, an emergency stop digital signal is generated in the comparator 106 (Fig. 2). In addition, the three intermediate value selection electronic card output signals are set to 2 out of 3 bowing 107 on the hardware when at least two of the set values determined by the respective A / D converters 102, 102a, and 102b exceed the set values. The emergency stop signal is generated via (Fig. 2B). When the X signal of FIG. 2, that is, the software overspeed protection signal and the X signal of FIG. 2, that is, the overspeed protection signal on hardware, passes through the OR gate 108, the final emergency stop signal (X of FIG. 2) becomes. This signal becomes an emergency stop signal and is sent to the site, and consequently shuts off the working fluid flowing into the prime mover, causing the prime mover to emergency stop 109.

종래의 현장 보호용 속도 검출기 3개중 2개에 고장이 발생하면 정상적인 보호 동작을 할 수 없으나, 본 발명에 제시된 기술을 사용하면 최대 5개의 속도 검출기에 고장이 발생해도 속도 제어와 과속도 보호 기능을 정상적으로 수행할 수 있다.If two out of three conventional field speed detectors fail, normal protection operation cannot be performed.However, using the technique proposed in the present invention, the speed control and overspeed protection functions are normally performed even if the maximum five speed detectors fail. Can be done.

Claims (4)

원동기의 속도를 검출하기 위해 설치된 속도신호 검출기에서 발생된 펄스 신호의 중간값을 선택할 수 있는 중간값 선택 전자카드(101, 101a, 101b) 3개에 분산시켜서 입력하는 단계와, 입력된 신호가 1장의 전자카드를 경유하여 출력된 속도 신호는 3개로 분기되어 마이크로프로세서(103, 103a, 103b) 3대에 입력된 후 중간값 선택기(104)의 입력신호로 되는 단계와, 3대의 중간값 선택기에서 출력된 신호는 최종 중간값 선택기(105)로 입력되어 그 출력신호는 속도 제어용 신호가 일정한 설정값보다 크면 비교기(106)에서 비상정지 신호(도 2의 ㉮)가 발생되는 단계와, 및 3개의 중간값 선택 전자카드(101, 101a, 101b) 출력 신호는 각각의 A/D 변환기 (102, 102a, 102b)에서 정해진 설정값을 최소 2개가 해당 설정값을 초과하면 하드웨어 상의 2 아웃 오브 3 보우팅(107)을 경유하여 비상정지 신호(도 2의 ㉯)가 발생되는 단계와, 상기의 ㉮ 신호와 ㉯ 신호가 논리합 게이트(108)를 통과하면 최종 비상정지 신호(도 2의 ㉰)가 되어 현장으로 송출되어 원동기를 비상정지(109)시키는 것을 특징으로 하는 발전용 원동기의 전기적 과속도 보호 및 속도 제어 신호 발생방법.Distributing and inputting into three intermediate value selection electronic cards 101, 101a, and 101b that can select the median value of the pulse signal generated by the speed signal detector installed to detect the speed of the prime mover; The speed signals outputted through the electronic card are divided into three, inputted to three microprocessors 103, 103a, and 103b, and then used as input signals of the intermediate value selector 104. The output signal is input to the final intermediate value selector 105, and the output signal is generated by the comparator 106 when the speed control signal is larger than a predetermined set value. The intermediate value selection electronic card (101, 101a, 101b) output signal is 2 out of 3 bowing on the hardware if at least two of the set values set in each A / D converter (102, 102a, 102b) exceed the set values. Rain via 107 When the phase stop signal (X in Fig. 2) is generated, and the X signal and X signal pass through the logical sum gate 108, it becomes the final emergency stop signal (X in Fig. 2) and is sent to the site to emergency the prime mover. A method of generating an electrical overspeed protection and a speed control signal of a power generator for a power generation, characterized in that for stopping (109). 제 1항에 있어서, 속도 검출기(100)를 9개 설치하여 과속도 보호와 속도 제어에 공통으로 사용하는 것을 특징으로 하는 발전용 원동기의 전기적 과속도 보호 및 속도 제어 신호 발생방법.The method of claim 1, wherein nine speed detectors (100) are installed to be used in common for overspeed protection and speed control. 제 1항에 있어서, 하드웨어와 소프트웨어에서 중간값 선택을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 발전용 원동기의 전기적 과속도 보호 및 속도 제어 신호 발생방법.The method of claim 1, wherein the intermediate value selection is simultaneously performed in hardware and software. 제 1항에 있어서, 하드웨어의 과속도 보호 신호와 소프트웨어의 과속도 보호 신호를 논리합으로 결합하는 것을 특징으로 하는 발전용 원동기의 전기적 과속도 보호 및 속도 제어 신호 발생방법.The method of claim 1, wherein the overspeed protection signal of the hardware and the overspeed protection signal of the software are combined in a logical sum.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100395209B1 (en) * 2001-02-27 2003-08-21 두산중공업 주식회사 Speed control device and method for primemover

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