WO2014031039A2 - Microprocessor-based control system with backup for controlling a turbine regulation and security system - Google Patents

Microprocessor-based control system with backup for controlling a turbine regulation and security system Download PDF

Info

Publication number
WO2014031039A2
WO2014031039A2 PCT/RU2013/000731 RU2013000731W WO2014031039A2 WO 2014031039 A2 WO2014031039 A2 WO 2014031039A2 RU 2013000731 W RU2013000731 W RU 2013000731W WO 2014031039 A2 WO2014031039 A2 WO 2014031039A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control
regulation
channel
main
channels
Prior art date
Application number
PCT/RU2013/000731
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Other versions
WO2014031039A3 (en
Inventor
Асылхан Нариманович КУШБАСОВ
Вадим Игоревич ДУНАЕВ
Original Assignee
ФЕДОСОВСКИЙ, Михаил Евгеньевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФЕДОСОВСКИЙ, Михаил Евгеньевич filed Critical ФЕДОСОВСКИЙ, Михаил Евгеньевич
Publication of WO2014031039A2 publication Critical patent/WO2014031039A2/en
Publication of WO2014031039A3 publication Critical patent/WO2014031039A3/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle

Definitions

  • Redundant microprocessor control system for controlling a system for regulating and protecting a turbine
  • the invention relates to the field of energy and can be used in systems for regulating and protecting steam and gas turbines.
  • EMF electromechanical converters
  • the task is to achieve maximum operational reliability, ease of production, installation and maintenance.
  • the task of ensuring a high degree of reliability of the turbine is set in the head of the corner.
  • a standard way to ensure the reliability of the system as a whole is to reserve its elements, including redundancy of actuators, sensors, control elements and communication channels.
  • the specified system contains the main command panel, as well as the main and backup control and regulation channels, each of which contains sensors of adjustable turbine parameters, protection parameter sensors, control means configured to monitor the status of the SARZ, with the possibility of changing the operating mode of the SARZ and with the possibility of providing switching from the main control and regulation channel to the backup control and regulation channel in case of failure of the main control and regulation channel of control, and also means of control, configured to ensure that the control parameters are maintained in a predetermined range, and at least one local command panel, said main command panel and at least one local command panel being configured to provide the operator with a choice through input actions them of the main control and regulation channel and the backup control and regulation channel and with the possibility of generating master signals for setting operating modes of the control system based on these input actions, and said at least one local command panel is capable of functional duplication of the main command panel, and the control system also comprises a main communication channel for transmitting signals between said control and regulation channels and said control channels and regulation and the main command panel.
  • the disadvantages of this invention is that it does not provide means for redundant communication channels, it does not provide means to prevent reverse channel switching in the event of a failure after switching to the backup channel, which is necessary to prevent automatic switching between channels when a "floating" malfunction occurs, i.e. e. it is when a malfunction then arises, then disappears (for example, during a circuit).
  • a "floating" malfunction occurs, i.e. e. it is when a malfunction then arises, then disappears (for example, during a circuit).
  • there is a need to further increase the level of reliability of control systems for modern nuclear power plants while in some cases there is a requirement that the switching time between channels should be sufficiently short so as not to affect the regulation process and the system's emergency functions (in some cases, this time should not exceed 10 ms).
  • the objective of the present invention is to increase the reliability level of control systems used to control automatic control systems and protect turbines at nuclear facilities.
  • fault ranking To form a control channel from the most viable parts of the main and backup channels, the applicant proposed a control system structure that allows the system to work with cross-connections and flexibly prioritize faults (“fault ranking”).
  • communications redundancy between all microprocessors of the control system was implemented using an optical communication line with a high-speed communication protocol, which eliminates the influence of electromagnetic interference and further increases the reliability of the system.
  • a redundant control system for controlling a system for automatically controlling and protecting a turbine, comprising: a main command panel; at least two control and regulation channels that contain a main control and regulation channel and at least a first redundant control and regulation channel, each of which contains sensors of adjustable turbine parameters, sensors of protection parameters, control means, configured to monitor the status of the SARZ, with the possibility of changing the operating mode of the SARZ and with the ability to provide switching from the main control and regulation channel to the first backup control channel I, in the event of a malfunction of the main control and regulation channel, as well as control means, configured to maintain the control parameters in a given range, and at least one local command panel, while the indicated main command panel and at least one local command panel made with the possibility of providing the operator with a choice through input actions on them of the main control and regulation channel and the first backup channel control and regulation and with the possibility of generating reference signals for setting operating modes of the control system based on these input actions, and the specified at least one local command panel is configured to functionally
  • each of the control and regulation channels further comprises at least one second backup communication channel for transmitting signals between the respective control means and the corresponding local command panel of the specified channel control and regulation
  • all controls are configured to generate a status signal of controls, sod containing information about the state of the control means, the state of communication with the control means of the corresponding channel and control means and the control means of other control and regulation channels
  • all control means are configured to generate a state signal of the control means containing information about the state of the control means, the state of communication with the means control of the corresponding channel and control means and means of regulation of other control channels and regulation Bani
  • at least one of the control means is adapted to assigning the first redundant link control and regulation of the number of redundant control channels and regulation on the basis of said predetermined signals and status signals to the control means and control means and with the possibility of forming the first backup control and regulation channel from the most viable elements of control means and regulation means based on the indicated signals of the state of control and regulation
  • the control system by means of one of the first redundant communication channels, it is possible to switch from the main control and regulation channel to the first redundant control and regulation channel in the event of a failure of the main communication channel.
  • the ability to switch from the main control and regulation channel to the first backup control and regulation channel is provided by the second backup communication channels as part of each control and regulation channel.
  • the primary communication channel comprises shielded twisted-pair-type communication lines between redundant control means and control means, as well as between control means and the main command panel, and at least one of the first redundant communication channels contains communication lines using fiber optic cable connected to all controls and controls and to the main command panel.
  • the main communication channel and at least one of the first redundant communication channels are implemented in accordance with the Ethernet standard.
  • At least one of the second backup communication channels in each control and regulation channel contains discrete communication lines.
  • control means as part of each control and regulation channel of the control system are configured to rank faults based on the status signals of the control means and control means of each of the control and regulation channels, and at least one of the control system control devices with the possibility of forming the first backup control and regulation channel from the most viable elements of control I and the means of regulation by ranking faults with the controls in each control and regulation channel in the event of a complete or partial malfunction of the main and backup control and regulation channels during the normal operation of the main communication channel or at least one of the first backup communication channels.
  • control system is further configured to switch from one control and regulation channel to another control and regulation channel without abruptly changing the adjustable parameters.
  • control system is further configured to prevent reverse switching between control and regulation channels in the event of a failure.
  • control means and means for regulating the control channels and regulating the control system are made on separate programmable controllers. According to another embodiment of the invention, the control means and the means for regulating the control and regulation channels are made on one programmable controller.
  • Cross-connections between control and regulation channels in a control system are made using a communication channel connecting at least one controller of each control and regulation channel to at least one controller of at least one other control and regulation channel to enable switching from the main control and regulation channel to the first redundant control and regulation channel.
  • Command panels in the control system are configured to assign the primary and first backup control and regulation channels by installing keys on the command panel, and the system is configured to automatically block switching from the primary control and regulation channel to the first backup channel control and regulation in the event of a malfunction of the first backup control and regulation channel, and the main command panel is made with POSSIBILITY lock control with any of the local operator panels.
  • the control system is configured to lock hardware at least one of the backup channels, as well as automatically lock the selection of more than one main channel.
  • Sensors of adjustable parameters in the control system are made with the possibility of duplication or triplication, while sensors of adjustable parameters are configured to be used as part of any of the control and regulation channels, and adjustable parameters are the position of the servomotor rod, the pressure of the steam supplied to the turbine, the rotor speed of the turbine, and the active power of the turbogenerator.
  • each control and regulation channel contains an RS-trigger for assigning the specified control and regulation channel to the main one and for preventing reverse channel switching in the event of a failure.
  • a control system is configured to be used to control turbines as part of a double block of turbines, and a control system according to another embodiment of the invention is configured to be used to control single turbines.
  • a method for switching from a primary control and regulation channel to a first redundant control and regulation channel used in a redundant control system comprising a primary control and regulation channel and at least one first redundant control and regulation channel, according to the specified method: receive information about the state of the main command panel, as well as the condition of the equipment of controls and regulatory tools in each of control and regulation channels and the state of communication of each of these means with other means; based on the specified information and form the status signals of the respective funds; based on the status signals of controls and tools regulation of the main channel determines the presence of faults in the main control and regulation channel; if there are malfunctions in the main control and regulation channel, the presence of malfunctions in the first redundant control and regulation channel and in other redundant control and regulation channels is determined; in the absence of malfunctions in one of the redundant control and regulation channels, the specified redundant control and regulation channel is set as the main channel.
  • the specified method is characterized in that: in the event of malfunctions in all control and regulation channels, the first backup control and regulation channel is formed from the most viable parts of all control and regulation channels using cross-links between these channels and until the troubleshooting is complete, the system operates using cross-links ; in case of malfunctions in the main communication channel, one of the first backup channels is also used to transfer signals between the control and regulation channels and the control and regulation channels and the main command panel and to enable switching from the main control and regulation channel to the first backup control and regulation channel communication, and in case of malfunctions in the main communication channel and in all first backup communication channels, to enable switching from the main channel control and regulation on the first backup control channel and regulation use one of the second backup communication channels.
  • said status signal is a 32-bit digital signal in which each bit is assigned a certain type of fault so that the most significant bit of the indicated status signal corresponds to a more serious malfunction, and a value of "1" in any bit of the status signal indicates the presence of a corresponding malfunction.
  • the installation of control means and regulation means in the operation mode of the main channel is performed by charging the RS-trigger for the corresponding means, and the installation of control means and regulation means in the operating mode of the backup channel is performed by resetting this RS-trigger for the corresponding means .
  • a comparison of the fault codes based on the status signals of the controls and controls is performed in each cycle of operation of the controls and controls.
  • switching from the main control and regulation channel to one of the redundant control and regulation channels is provided in about 10 ms.
  • the technical result of this invention is a significant increase in the reliability level of the control system for an automatic regulation and protection system for turbines and the possibility of fulfilling all the functions of the specified system even in case of failures, which prevents the destruction of the turbine equipment in case of emergency.
  • FIG. 1 shows the structure of a control system for controlling SARZ for one embodiment of the present invention.
  • the present invention uses highly reliable electromechanical converters, which made it possible to increase the stability of the parameters of the control loop by reducing the impact that vary during operation parameters of the working environment, as well as increase the installed capacity utilization factor e ergobloka by reducing the time spent on maintenance activities associated with the maintenance of hydraulic elements of the automatic control system.
  • EMFs used in SARZ for this are distinguished by high speed, have a two-channel design with redundancy of electric motors and sensors, which allows increasing the reliability of the system and ensuring resistance to a single failure by increasing the depth of redundancy.
  • the mean time between failures of the converter is at least 50,000 hours, and the continuous operation time is at least 9,000 hours.
  • the power characteristics of the EMF allow you to control the position of the shut-off valve, not only with high speed and accuracy, but also in the event of resistance - to develop a large force (over 150 kg), which solved the problem of failures of the ARZ from mechanical particles entering the spool devices.
  • composition of the control system for the management of SARZ is the composition of the control system for the management of SARZ
  • FIG. 1 shows the structure of a control system for controlling a turbine automatic control and protection system (SARZ) in accordance with one embodiment of the invention.
  • SARZ turbine automatic control and protection system
  • FIG. 1 shows the structure of a control system for controlling a turbine automatic control and protection system (SARZ) in accordance with one embodiment of the invention.
  • An embodiment of a control system for controlling a double block of two turbines is presented.
  • the operator control block board 30 ( ⁇ - ⁇ ) (main command panel), server cabinet 31 ( ⁇ ) and control cabinets ( ⁇ ) are located at a distance of approximately 500 meters from the turbine workshop, in which control cabinets ( ⁇ ) are located, cabinets ( ⁇ ) protection, cabinets ( ⁇ ) of the local turbine shields (local command panels), as well as the turbines themselves.
  • Control cabinets and control cabinets for each of the twin-block turbines implement two independent control and regulation channels in accordance with the requirements of redundancy and independence.
  • FIG. 1 shows the structure of a control system for controlling a turbine automatic control and protection system (SARZ
  • the first control and regulation channel of the first turbine comprises a control cabinet AND, a control cabinet 13.
  • the second control and regulation channel of the first turbine comprises a control cabinet 12 and a control cabinet 14.
  • Part of the equipment of the control system for controlling the SARZ for the first turbine is also located in the protection cabinet 15 and the cabinet 16 of the local shield of the first turbine.
  • the first channel of the control and regulation of the second turbine contains a control cabinet 21, a control cabinet 23.
  • the second control and regulation channel of the second turbine comprises a control cabinet 22 and a control cabinet 24.
  • Part of the equipment of the control system for controlling the SARZ for the second turbine is also located in the protection cabinet 25 and the cabinet 26 of the local shield of the second turbine.
  • the control system for controlling the SARZ has three hierarchy levels: the upper level is represented by the control room- ⁇ , the middle level is the server cabinet and control cabinets, the lower level is the control cabinets, protection cabinets and local turbine panels (local command panels).
  • the block control panel of the SARZ operator is configured to communicate with the operator, allowing the latter to set the necessary control modes and obtain information about the supported mode and current state of the turbine and SARZ.
  • the operator’s workstation (RMO) contains information and command panels, each of which contains the corresponding zones.
  • the information panel (IP RMO) contains a zone of system messages, a zone of generalized events and alarms, a working area for outputting video frames and information about the values of monitored parameters and position of actuators.
  • the command panel (KP RMO) contains a common zone for controlling the information panel, a zone for setting parameters and selecting control stations, as well as a zone for “buttons and keys” for selecting operating modes.
  • the average level of SARZ contains a set of duplicating control cabinets and a server cabinet, configured to provide processing, registration and presentation of information to the workplaces of operating personnel through the NPP network, and also, if necessary, provide information for the information and computing system of the power unit .
  • the technical equipment of the control cabinets is configured to provide processing of signals from the parameters and commands that determine the control mode of the turbogenerator, provide start from any thermal state, provide loading and unloading of the turbine, synchronization and power limitation in accordance with the adopted algorithm.
  • the control cabinets are configured to monitor turbine equipment, diagnose SARZ and generate information for the control room-0.
  • the control cabinets are configured to implement algorithms related to the tasks of changing the configuration of control loops implemented at the lower level (active turbine generator power loop, steam pressure loop entering the turbine, servo motor rod position loop, turbine rotor speed loop, synchronization, etc. .).
  • the hardware of the control cabinets is configured to perform algorithms related to the tasks of changing the configuration of the control loops, so that switching from one control and regulation channel to another control and regulation channel does not lead to an abrupt change in the adjustable parameters.
  • At the bottom of the hierarchy are control cabinets, protection cabinets, and local turbine command panels.
  • the control cabinets are made with the ability to collect and process information about the current values of the adjustable parameters, the positions of the actuators and the commands generated at an average level according to the modes (contour configurations), and the set values of the adjustable parameters.
  • the technical means of the control cabinets are made with the possibility, in accordance with the program laid down, to carry out logical processing and implement algorithms and laws that ensure that the control parameters are maintained with a given quality.
  • the electro-hydraulic SARZ is used and therefore, control modules for shut-off valve actuators are also integrated in the control cabinets.
  • control cabinets are made with the possibility of generating information for control cabinets about changes in parameters during operation, the current position of the actuators and the state of the technical equipment of the electrical part of the SARZ, necessary for the presentation of information on the information panel of the control room- ⁇ , as well as for diagnosis and registration during operation.
  • Each control cabinet and control cabinet contains a programmable controller connected via input modules - output with programmable controllers of other cabinets, as well as a server. All controllers are interconnected by a directly shielded twisted pair 50 of the type "point-to-point", and are also interconnected by an optical fiber communication line 40 along the ring (ring network).
  • the optical ring includes all the system controllers - control, protective, informational. The presence of an additional communication channel via fiber optic cable significantly increases the reliability and stability of the system to external influences.
  • Cabinets 15, 25 of the protection contain 3 independent channels that process the signals of their own sensors and initiate protective actions when the signal value exceeds the permissible value.
  • the control signal to protective devices is formed according to the principle of 2 out of 3.
  • Cabinets 16, 26 of the local control panel are made with the possibility of manual control of the turbine by the turbine driver during start-up and turn, as well as with the possibility of backup control during technological checks after scheduled preventive repairs or in emergency situations.
  • the information panel of the local shield of the turbine is configured to present information about the current values of the parameters of the turbogenerator, the positions of the actuators and the health of the SARZ.
  • the latter can provide information from the mid-level server of the SARZ. All the equipment of the control system for controlling the SARZ according to this embodiment of the invention has a completed structural view, coupled with the means of integration of components in cabinets of the Ritall type.
  • composition of the system according to this invention is not limited to the described implementation option.
  • this invention can be implemented to control and regulate turbines as part of a double unit, and for single turbines.
  • control means and the means for regulating the control and regulation channels can be performed both on separate programmable controllers and on one programmable controller. In this case, the controls and regulation can be part of the same cabinet.
  • the TSX Premium programmable logic controller (Schneider Electric company) is used, made with the possibility of maintaining the hot standby mode and consisting of two controllers, the main and the backup (or master and slave), a dedicated synchronization channel based on Ethernet and communication protocols.
  • Duplicate analog and discrete sensors, the signals from which are used to control the SARZ, are connected to the main and backup channels and form two channels of sensors 1 and 2.
  • Duplicated actuators are also connected to the main and backup channels and form two control channels.
  • the interaction of the main and backup controllers is performed on the synchronization channel of processors based on the Ethernet IEEE 802.3 100BASE-TX network with a transmission speed of 100 Mbps.
  • Processors transmit overhead blocks and additional blocks to each other.
  • the synchronization of the controllers is performed by the main processor, initiating the beginning of the task cycle and information exchange, the standby processor receives the service information block and starts the task cycle.
  • the main processor is the master
  • the standby one is the slave one.
  • the first mode is mirroring the memory of the main controller in the memory of the backup controller.
  • the state table of inputs and outputs of all modules of the main channel, the state table of the object and the table of control commands are transferred to the backup controller.
  • the backup channel does not poll the modules.
  • the second mode is mutual mirroring of the memory of the controllers.
  • the controllers of the main and backup channels transmit to each other the state tables of the inputs and outputs of all modules, the state tables of the object and the table of control commands.
  • the control uses the information of the main channel.
  • the backup channel polls the modules.
  • the third mode is mutual mirroring of the memory of the controllers and the formation of common tables.
  • the controllers of the main and backup channels transmit to each other the state tables of the inputs and outputs of all modules and the state table of the object. Based on the tables of the main and backup channels, the reliability of the information received is determined and a common table is formed the state of the object, on the basis of which, control commands are formed.
  • the choice of the main and backup channels and operating modes are set when programming the controllers.
  • the operating mode of the control system for controlling SARZ can be entered either manually using keys from the operator control panel, or automatically in accordance with the algorithms for automatic switching of modes.
  • the mode is automatically entered, the previous mode of operation is remembered, which is used to return to the previous mode of operation when the conditions for the formation of automatic mode input disappear.
  • this system is configured to implement a dynamic backup algorithm, according to which the control and regulation channel is formed from the most viable parts of the main and backup control and regulation channels.
  • the system provides the ability to work with cross-connections and flexible prioritization of faults ("ranking faults").
  • the system is configured to reserve communication channels, which significantly increases its reliability.
  • Implemented reservation of communication channels as follows. Twisted pair connections are the main communication channel, i.e. if there is a twisted pair connection, the hot standby algorithm works on the specified main communication channel and does not use other communication channels. Compound organized according to the IO-Scanning protocol with a fixed exchange cycle of 10 ms.
  • the hot standby switches to the optical fiber communication line.
  • the backup algorithm does not change; only the exchange point with the redundant controller changes. If communication on both of the above communication lines is lost, discrete communication lines (dry contact) are used. In this case, the redundancy algorithm does not use fault ranking and dynamic redundancy (work with cross-links), i.e. when a malfunction occurs on the master channel, it immediately switches to the backup channel.
  • a generalized signal of a malfunction of the cabinet equipment (channel), the state of communication with other cabinets, and the state of other controllers are formed.
  • hot standby is carried out taking into account the ranking of faults, otherwise, by a generalized channel fault signal exchanged between the hot standby controllers.
  • Manual switching of channels is carried out from the operator’s command panel with the key “Main - Backup”. If there is a malfunction on the main channel, a signal is generated to the platoon of the RS-flip-flop on the backup channel, which forces the backup channel to the main channel, and the faulty channel to the backup channel. This trigger is necessary to prevent automatic channel switching when a failure occurs on the backup channel.
  • the RS-trigger for resetting the channel to the main channel is reset using the “Primary - Backup” key from the command bar, the RS-trigger is also reset when the fault priority is formed on the current channel according to the fault ranking algorithm. If there are malfunctions on both channels, a priority is formed for serviceability between the channels according to the algorithm fault ranking, according to this priority, the RS-trigger is set to set the channel to the main or backup. In the case of reconfiguration of the system (change or failure) the controllers of the control channels rank the faults, and the channel with the highest readiness for the control and regulation functions is selected. In the absence of malfunctions, manual switching is carried out from the command panel with switching of both channels at once, i.e.
  • the hot standby algorithm allows the system to work with cross-links, i.e. either the control cabinet (1 1) - the control cabinet (14), or the control cabinet (12) - the control cabinet (13). This situation can occur with repeated occurrences of faults on different cabinets - while the system selects the most viable configuration.
  • the backup of all elements of the control system and the implementation of the dynamic backup algorithm significantly increase the reliability level of the control system for the automatic regulation and protection system of turbines and provide the ability to perform all the functions of the specified system even in case of failure of part of the system elements, which prevents destruction NIJ turbine equipment in case of emergencies. Further, the operation of the control system for managing the CAD and the implementation of the dynamic backup algorithm are described in more detail. Signal conditioning
  • a 32-bit malfunction code is generated in each cabinet, and the types of malfunction are recorded in certain bits of this code in accordance with the priority for malfunctions. An older bit corresponds to a more serious malfunction.
  • the high code word (15-31 bits) corresponds to a situation where failures lead to loss of control, regulation and protection functions of the current channel.
  • Each channel in addition to its fault code, also receives a fault code of the reserved channel, then these codes are compared - a channel with a large fault code is set to reserve, and with the smallest code it becomes the main one. If the fault codes match, switching is performed from the operator command panel. If it is necessary to carry out repairs on the backup channel and ensure non-switching between the channels on the main channel, the “Prohibition of switching to the backup channel” toggle switch is activated, which forces the current channel to the backup channel and blocks the hot standby algorithm on both the main and the backup channel.
  • Converter (G5) is operational (DFV power, signals from remote control channel other channel, from SHZ");
  • chO.ErrCodeL.10: Og (% 11.1.MOD.Err,% Il .2.MOD.Err,% I1.3.MOD.Err) - or a general malfunction of the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 1) (Internal self-diagnosis);
  • chO.ErrCodeL.11: Og (% 11.1.MOD.Err &% 11.2.MOD.Err,
  • chO.ErrCodeL.12: And (% Il .1.MOD.Err,% Il .2.MOD.Err,
  • the position sensor CM ⁇ - ⁇ is defective or there is no connection with it;
  • the position sensor SM RZ-B is defective or there is no connection with it;
  • the position sensor CM ⁇ - ⁇ is defective or there is no connection with it;
  • the position sensor SM RZ-B is defective or there is no connection with it;
  • chO.ErrCodeH.11: And (Or (SpozRZA.Error, not SpozRZA.net_ready), Or (SpozRZB .Error, not SpozRZB.net_ready));
  • chO.ErrCodeH.O: eth.fail_adv;
  • chO.ErrCodeH.1: frq_amb
  • chO.ErrCodeH.3: HW_fault.ety_fmd
  • the fuel and lubricant position sensor is defective or not connected
  • ch0.ErrCodeH.12: Or (SpozGSM.Error, not SpozGSM.net_ready);
  • chO.ErrCodeH.13: S_spFault
  • the generated 32-bit fault code is transmitted to another channel, a similar code is received from another channel.
  • the DTC is transmitted or received on the main line of the hot standby (Ethernet - twisted pair between the controllers), if the exchange on the main line is interrupted, the exchange switches to the exchange line through the optical ring communication line (standby hot line), while for the hot standby algorithm fundamentally nothing changes, i.e. data both came and continues to come.
  • the hot spare algorithm starts to work through discrete communication lines, while the algorithm excludes the ranking of faults and the automatic switching of channels is carried out upon the arrival of a discrete signal of a fault from another channel.
  • chl .fault Or (SUR_In [l] .0 & not (ch0.eth_fault), not S_lstat);
  • ChO.FR: 0;
  • chO.FR: ch0.fault
  • the algorithm of work is implemented on the channel that is most ready for operation (with minimal malfunctions in terms of failure severity). If the fault codes match, the operation will be carried out on the channel that the operator manually set to the master.
  • Channel switching in the system according to one embodiment of the invention is carried out during one cycle of the controllers, which allows for a short switching time, in this embodiment, not exceeding 10 ms. This eliminates the possible influence of the channel switching process on the regulatory process and on the system performing its functions in case of emergency, which significantly increases the reliability of the system. Dynamic reservation
  • enable_control_RZA: SpozRZA.Error
  • control system of the present invention can be used in control and protection systems for steam and gas turbines, in particular in nuclear power facilities.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of power engineering and can be used in automatic regulation and security systems (ARSS) for steam and gas turbines. The invention has the technical result of increasing the level of reliability of an ARSS control system and of ensuring that all of the functions of the system can be performed even in the event of failures, thus preventing emergency situations and damage to turbine equipment in the event of a failure. According to the present invention, the control system with backup for controlling an ARSS comprises: a main command panel, a main control and regulation channel and at least a first backup control and regulation channel, each of which comprises sensors of the regulated parameters of the turbine, security parameter sensors, control means capable of monitoring the state of the ARSS, of changing the ARSS operating mode and of enabling switching from the main control and regulation channel to the first backup control and regulation channel if a fault is detected in the main control and regulation channel, and a main communication channel for transmitting signals between the above-mentioned control and regulation channels and between the above-mentioned control and regulation channels and the main command panel, the control system with backup for controlling an ARSS being characterized in that

Description

Микропроцессорная управляющая система с резервированием для управления системой для регулирования и защиты турбины  Redundant microprocessor control system for controlling a system for regulating and protecting a turbine
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах для регулирования и защиты паровых и газовых турбин. The invention relates to the field of energy and can be used in systems for regulating and protecting steam and gas turbines.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ BACKGROUND
В цикле производства энергии на АЭС турбина является одним из самых важных и сложных изделий. При разработке систем, регулирующих работу турбины и турбогенератора как единого агрегата, необходимо в комплексе учитывать процессы, являющиеся предметом исследования различных областей фундаментальной и прикладной физики: газодинамики, электродинамики, гидравлики, прочности, автоматизации и регулирования. Для АЭС, эксплуатируемых в настоящее время в ОАО «Концерн Энергоатом», турбины совместно с системами для регулирования разрабатывались и изготавливались на ЛМЗ (Россия) и ХТЗ (Украина) в конце 60-х начале 70-х годов прошлого века. Наиболее передовыми на то время являлись гидравлические системы регулирования (ГСР), которые обеспечивали достаточно эффективное и безопасное управление турбинами в соответствии с требованиями того времени. Именно такими системами оснащались все турбины АЭС. В течение 20 лет накапливался и анализировался опыт эксплуатации турбин с ГСР, одновременно за рубежом и в СССР проводились работы по совершенствованию систем регулирования турбин. В начале 80-х годов сначала для Новоронежской АЭС, а затем для Южно-Украинской АЭС были поставлены турбины с новыми электрогидравлическими системами регулирования (ЭГСР) и проведены работы по внедрению новых принципов построения систем для регулирования турбин с применением электрогидравлических преобразователей. В таких системах устранены многие недостатки, свойственные ГСР. Системы ЭГСР позволяют более точно поддерживать частоту вращения турбины, снизить шум и вибрации при работе турбины, увеличить ее рабочий ресурс. Следующим шагом в развитии систем регулирования турбин стало создание в 2000-е годы ЭГСР с использованием электромеханических преобразователей (ЭМП). Применение ЭМП позволило ликвидировать промежуточный гидроусилитель, жестко соединив штоки ЭМП и отсечного золотника (ОЗ) и превратив их в единое звено контура регулирования, что обеспечило дальнейшее снижение нечувствительности по скорости вращения, уменьшение объёма работ по настройке гидравлической части, повышение местной устойчивости регулирования, уменьшение колебаний отсечных золотников и сервомоторов и как следствие - снижение пульсаций потока пара, повышение ресурса органов парораспределения, проточной части, снижение крутильных колебаний ротора и уменьшение циклических воздействие на ротор и лопатки турбины. In the cycle of energy production at nuclear power plants, the turbine is one of the most important and complex products. When developing systems that regulate the operation of a turbine and a turbogenerator as a single unit, it is necessary to take into account in a complex the processes that are the subject of research in various fields of fundamental and applied physics: gas dynamics, electrodynamics, hydraulics, strength, automation and regulation. For nuclear power plants currently operating at Energoatom Concern OJSC, turbines, together with control systems, were developed and manufactured at LMZ (Russia) and KhTZ (Ukraine) in the late 60s and early 70s of the last century. The most advanced at that time were hydraulic control systems (GSR), which provided sufficiently effective and safe control of turbines in accordance with the requirements of that time. These systems were equipped with all turbines of nuclear power plants. Over the course of 20 years, the experience of operating turbines with GSR was accumulated and analyzed, while work was also carried out abroad and in the USSR to improve turbine regulation systems. In the early 80s, turbines with new electro-hydraulic control systems (EGSR) were delivered first for the Novoronezh NPP and then for the South Ukrainian NPP and work was carried out to introduce new principles for constructing systems for regulating turbines using electrohydraulic converters. In such systems, many of the disadvantages inherent in GSR have been eliminated. EGSR systems allow more accurately maintain the turbine speed, reduce noise and vibration during turbine operation, and increase its operating life. The next step in the development of turbine control systems was the creation in the 2000s of EGSR using electromechanical converters (EMF). The use of EMF made it possible to eliminate the intermediate hydraulic booster by rigidly connecting the EMF rods and the shut-off spool (OZ) and turning them into a single link in the control loop, which ensured a further decrease in the speed insensitivity, a decrease in the volume of work on adjusting the hydraulic part, an increase in the local control stability, and a decrease in fluctuations shut-off spools and servomotors and, as a result, decrease in pulsations of the steam flow, increase in the resource of the steam distribution organs, flow part, decrease in yl rotor vibrations and reduction of cyclic impacts on the rotor and turbine blades.
Последние достижения в мировой технике, совершенствование технических параметров ЭМП позволяют перейти к использованию электромеханических управляющих систем для управления турбиной, в которых управление регулирующим клапаном осуществляется непосредственно при помощи ЭМП. Такая схема управления обеспечивает принципиально новые возможности управления турбиной, значительно увеличивая точность и быстродействие позиционирования регулирующего клапана и устраняя все основные недостатки ГСР и ЭГСР.  Recent advances in world technology, improving the technical parameters of EMFs make it possible to switch to the use of electromechanical control systems for controlling a turbine, in which the control valve is controlled directly using EMFs. Such a control scheme provides fundamentally new possibilities for controlling the turbine, significantly increasing the accuracy and speed of positioning of the control valve and eliminating all the main disadvantages of GSR and EGSR.
При создании электронных управляющей систем для электрогидравлических и электромеханических систем регулирования ставится задача достижения максимальной эксплуатационной надежности, простоты производства, монтажа и технического обслуживания. При этом задача обеспечения высокой степени надежности турбины ставится во главу угла. Стандартным средством обеспечения надежности системы в целом является резервирование ее элементов, включая резервирование исполнительных элементов, датчиков, управляющих элементов и каналов связи. When creating electronic control systems for electro-hydraulic and electromechanical control systems, the task is to achieve maximum operational reliability, ease of production, installation and maintenance. The task of ensuring a high degree of reliability of the turbine is set in the head of the corner. A standard way to ensure the reliability of the system as a whole is to reserve its elements, including redundancy of actuators, sensors, control elements and communication channels.
Специфика эксплуатации оборудования турбины требует обеспечения выполнения всех функций системы даже при отказах и недопущения разрушения оборудования турбины при возникновении аварийных ситуаций. Переход с основного канала на резервный производится без отключения питания (метод "горячего резервирования"), при этом в ряде случаев очень важно обеспечить минимальное время переключения. В патенте США N°4029952A раскрыта управляющая управляющая система для управления турбиной в которой реализован метод горячего резервирования. Указанная система содержит главную командную панель, а также основной и резервный каналы управления и регулирования, каждый из которых содержит датчики регулируемых параметров турбины, датчики параметров защиты, средства управления, выполненные с возможностью мониторинга состояния САРЗ, с возможностью изменения режима работы САРЗ и с возможностью обеспечения переключения с основного канала управления и регулирования на резервный канал управления и регулирования в случае обнаружения неисправности основного канала управления и регулирования, а также средства регулирования, выполненные с возможностью обеспечения поддержания параметров регулирования в заданном диапазоне, и по меньшей мере одну местную командную панель, причем указанные главная командная панель и по меньшей мере одна местная командные панель выполнены с возможностью обеспечения выбора оператором посредством входных воздействий на них основного канала управления и регулирования и резервного канала управления и регулирования и с возможностью формирования задающих сигналов для задания режимов работы управляющей системы на основании этих входных воздействий, а указанная по меньшей мере одна местная командная панель выполнена с возможностью функционального дублирования главной командной панели, а управляющая система также содержит основной канал связи для передачи сигналов между указанными каналами управления и регулирования и указанными каналами управления и регулирования и главной командной панелью. Недостатками данного изобретения является то, что в нем не предусмотрены средства резервирования каналов связи, не предусмотрены средства предотвращения обратного переключения каналов в случае пропадания неисправности после переключения на резервный канал, что необходимо для предотвращения автоматического переключения между каналами при возникновении "плавающей" неисправности, т.е. это когда неисправность то возникает, то исчезает (например, при замыкании). Кроме того, существует необходимость дальнейшего повышения уровня надежности управляющих систем для современных атомных электростанций, при этом в ряде случаев имеется требование, в соответствии с которым время переключения между каналами должно быть достаточно мало, чтобы не оказывать влияния на процесс регулирования и на выполнение системой аварийных функций (в ряде случаев это время не должно превышать 10 мс). В частности, в известных из уровня техники системах отсутствуют средства динамического формирования резервного канала управления и регулирования из наиболее жизнеспособных элементов всех каналов управления и регулирования с возможностью образования перекрестных связей с использованием канала связи что позволяет значительно повысить уровень надежности управляющей системы. The specifics of the operation of turbine equipment requires ensuring the fulfillment of all system functions even in the event of failures and preventing the destruction of turbine equipment in the event of an emergency. The transition from the main channel to the backup one is performed without turning off the power (the "hot standby" method), and in some cases it is very important to ensure the minimum switching time. US Patent No. 4029952A discloses a control control system for controlling a turbine in which a hot standby method is implemented. The specified system contains the main command panel, as well as the main and backup control and regulation channels, each of which contains sensors of adjustable turbine parameters, protection parameter sensors, control means configured to monitor the status of the SARZ, with the possibility of changing the operating mode of the SARZ and with the possibility of providing switching from the main control and regulation channel to the backup control and regulation channel in case of failure of the main control and regulation channel of control, and also means of control, configured to ensure that the control parameters are maintained in a predetermined range, and at least one local command panel, said main command panel and at least one local command panel being configured to provide the operator with a choice through input actions them of the main control and regulation channel and the backup control and regulation channel and with the possibility of generating master signals for setting operating modes of the control system based on these input actions, and said at least one local command panel is capable of functional duplication of the main command panel, and the control system also comprises a main communication channel for transmitting signals between said control and regulation channels and said control channels and regulation and the main command panel. The disadvantages of this invention is that it does not provide means for redundant communication channels, it does not provide means to prevent reverse channel switching in the event of a failure after switching to the backup channel, which is necessary to prevent automatic switching between channels when a "floating" malfunction occurs, i.e. e. it is when a malfunction then arises, then disappears (for example, during a circuit). In addition, there is a need to further increase the level of reliability of control systems for modern nuclear power plants, while in some cases there is a requirement that the switching time between channels should be sufficiently short so as not to affect the regulation process and the system's emergency functions (in some cases, this time should not exceed 10 ms). In particular, in the systems known from the prior art, there are no means of dynamically forming a backup control and regulation channel from the most viable elements of all control and regulation channels with the possibility of cross-linking using a communication channel, which can significantly increase the reliability level of the control system.
Таким образом, существует необходимость дальнейшего повышения надежности управляющих систем, используемых для управления системами регулирования и защиты турбин, в частности на объектах ядерной энергетики. Thus, there is a need to further improve the reliability of control systems used for control turbine regulation and protection systems, in particular at nuclear facilities.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ SUMMARY OF THE INVENTION
Задача изобретения Object of the invention
Задачей настоящего изобретения является повышение уровня надежности управляющих систем, используемых для управления системами автоматического регулирования и защиты турбин на объектах ядерной энергетики. The objective of the present invention is to increase the reliability level of control systems used to control automatic control systems and protect turbines at nuclear facilities.
Решение поставленной задачи Для решения задачи повышение уровня надежности управляющих систем для управления системами регулирования и защиты турбин (САРЗ) на объектах ядерной энергетики заявителем предложена концепция "динамического резервирования", т.е. резервирования с перестройкой структуры управляющей системы при отказе, а именно с формированием канала управления из наиболее жизнеспособных частей основного и резервных каналов. Более конкретно, заявителем предложена микропроцессорная управляющая система с резервированием, управляющая системой автоматического регулирования и защиты турбины, обеспечивающая переход с основного канала на резервный по схеме "горячего резервирования" за время около 10 мс без скачкообразного изменения регулируемых параметров ("безударный переход"), при этом обеспечена возможность предотвращения обратного переключения каналов в случае пропадания неисправности. Для формирования канала управления из наиболее жизнеспособных частей основного и резервных каналов заявителем предложена структура управляющей системы, обеспечивающая возможность работы системы с перекрестными связями и гибкого настраивания приоритетов неисправностей ("ранжирование неисправностей"). Кроме того, реализовано резервирование связей между всеми микропроцессорами управляющей системы с применением оптической линии связи с быстродействующим протоколом обмена, что исключает влияние электромагнитных помех и дополнительно повышает надежность системы. Solution of the task To solve the problem, increasing the reliability level of control systems for controlling turbine regulation and protection systems (SARZ) at nuclear power facilities, the applicant proposed the concept of "dynamic backup", i.e. reservation with the restructuring of the structure of the control system in case of failure, namely with the formation of the control channel from the most viable parts of the main and backup channels. More specifically, the applicant proposed a redundant microprocessor control system that controls the automatic control and protection system of the turbine, which provides a transition from the main channel to the backup one according to the "hot standby" scheme for about 10 ms without an abrupt change in the controlled parameters ("shock-free transition"), This makes it possible to prevent reverse channel switching in the event of a failure. To form a control channel from the most viable parts of the main and backup channels, the applicant proposed a control system structure that allows the system to work with cross-connections and flexibly prioritize faults (“fault ranking”). In addition, communications redundancy between all microprocessors of the control system was implemented using an optical communication line with a high-speed communication protocol, which eliminates the influence of electromagnetic interference and further increases the reliability of the system.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, предложена управляющая система с резервированием для управления системой для автоматического регулирования и защиты турбины, содержащая: главную командную панель; по меньшей мере два канала управления и регулирования, которые содержат основной канал управления и регулирования и по меньшей мере первый резервный канал управления и регулирования, каждый из которых содержит датчики регулируемых параметров турбины, датчики параметров защиты, средства управления, выполненные с возможностью мониторинга состояния САРЗ, с возможностью изменения режима работы САРЗ и с возможностью обеспечения переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае обнаружения неисправности основного канала управления и регулирования, а также средства регулирования, выполненные с возможностью обеспечения поддержания параметров регулирования в заданном диапазоне, и по меньшей мере одну местную командную панель, при этом указанные главная командная панель и по меньшей мере одна местная командные панель выполнены с возможностью обеспечения выбора оператором посредством входных воздействий на них основного канала управления и регулирования и первого резервного канала управления и регулирования и с возможностью формирования задающих сигналов для задания режимов работы управляющей системы на основании этих входных воздействий, а указанная по меньшей мере одна местная командная панель выполнена с возможностью функционального дублирования главной командной панели, причем управляющая система также содержит основной канал связи для передачи сигналов между указанными каналами управления и регулирования и указанными каналами управления и регулирования и главной командной панелью, причем указанная управляющая система отличается тем, что According to one embodiment of the invention, there is provided a redundant control system for controlling a system for automatically controlling and protecting a turbine, comprising: a main command panel; at least two control and regulation channels that contain a main control and regulation channel and at least a first redundant control and regulation channel, each of which contains sensors of adjustable turbine parameters, sensors of protection parameters, control means, configured to monitor the status of the SARZ, with the possibility of changing the operating mode of the SARZ and with the ability to provide switching from the main control and regulation channel to the first backup control channel I, in the event of a malfunction of the main control and regulation channel, as well as control means, configured to maintain the control parameters in a given range, and at least one local command panel, while the indicated main command panel and at least one local command panel made with the possibility of providing the operator with a choice through input actions on them of the main control and regulation channel and the first backup channel control and regulation and with the possibility of generating reference signals for setting operating modes of the control system based on these input actions, and the specified at least one local command panel is configured to functionally duplicate the main command panel, and the control system also contains a main communication channel for transmitting signals between the indicated control and regulation channels and the indicated control and regulation channels and the main command panel, wherein said control unit ulation system is characterized in that
дополнительно содержит по меньшей мере один первый резервный канал связи, выполненный с возможностью функционального резервирования основного канала связи и каждый из каналов управления и регулирования дополнительно содержит по меньшей мере один второй резервный канал связи для передачи сигналов между соответствующим средством управления и соответствующей местной командной панелью указанного канала управления и регулирования, все средства управления выполнены с возможностью формирования сигнала состояния средств управления, содержащего информацию о состоянии средств управления, состоянии связи со средствами регулирования соответствующего канала и средствами управления и средствами регулирования других каналов управления и регулирования, и все средства регулирования выполнены с возможностью формирования сигнала состояния средств регулирования, содержащего информацию о состоянии средств регулирования, состоянии связи со средствами управления соответствующего канала и средствами управления и средствами регулирования других каналов управления и регулирования, по меньшей мере одно из средств управления выполнено с возможностью назначения первого резервного канала управления и регулирования из числа всех резервных каналов управления и регулирования на основании указанных задающих сигналов и сигналов состояния средств управления и средств регулирования и с возможностью формирования первого резервного канала управления и регулирования из наиболее жизнеспособных элементов средств управления и средств регулирования на основании указанных сигналов состояния средств управления и регулирования с возможностью образования перекрестных связей с использованием канала связи. additionally contains at least one first backup communication channel, configured to functionally reserve the main communication channel, and each of the control and regulation channels further comprises at least one second backup communication channel for transmitting signals between the respective control means and the corresponding local command panel of the specified channel control and regulation, all controls are configured to generate a status signal of controls, sod containing information about the state of the control means, the state of communication with the control means of the corresponding channel and control means and the control means of other control and regulation channels, and all control means are configured to generate a state signal of the control means containing information about the state of the control means, the state of communication with the means control of the corresponding channel and control means and means of regulation of other control channels and regulation Bani, at least one of the control means is adapted to assigning the first redundant link control and regulation of the number of redundant control channels and regulation on the basis of said predetermined signals and status signals to the control means and control means and with the possibility of forming the first backup control and regulation channel from the most viable elements of control means and regulation means based on the indicated signals of the state of control and regulation means with the possibility of cross-linking using the communication channel.
В управляющей системе согласно указанному варианту реализации изобретения посредством одного из первых резервных каналов связи обеспечена возможность переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае неисправности основного канала связи. При этом в случае неисправности основного канала связи и первых резервных каналов связи в управляющей системе возможность переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования обеспечена посредством вторых резервных каналов связи в составе каждого канала управления и регулирования.  In the control system according to the indicated embodiment of the invention, by means of one of the first redundant communication channels, it is possible to switch from the main control and regulation channel to the first redundant control and regulation channel in the event of a failure of the main communication channel. In this case, in the event of a malfunction of the main communication channel and the first backup communication channels in the control system, the ability to switch from the main control and regulation channel to the first backup control and regulation channel is provided by the second backup communication channels as part of each control and regulation channel.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, основной канал связи содержит экранированные линии связи типа "витая пара" между резервируемыми средствами управления и средствами регулирования, а также между средствами управления и главной командной панелью, а по меньшей мере один из первых резервных каналов связи содержит линии связи с использованием оптоволоконного кабеля, подключенные ко всем средствам управления и средствам регулирования и к главной командной панели. При этом основной канал связи и по меньшей мере один из первых резервных каналов связи реализованы в соответствии со стандартом Ethernet. По меньшей мере один из вторых резервных каналов связи в составе каждого канала управления и регулирования содержит дискретные линии связи. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, средства управления в составе каждого канала управления и регулирования управляющей системы выполнены с возможностью ранжирования неисправностей на основании сигналов состояния средств управления и средств регулирования каждого из каналов управления и регулирования, а по меньшей мере одно из устройств управления управляющей системы выполнено с возможностью формирования первого резервного канала управления и регулирования из наиболее жизнеспособных элементов средств управления и средств регулирования посредством ранжирования неисправностей средствами управления в составе каждого канала управления и регулирования в случае полной либо частичной неисправности основного и резервных каналов управления и регулирования при исправной работе основного канала связи или по меньшей мере одного из первых резервных каналов связи. According to one embodiment of the invention, the primary communication channel comprises shielded twisted-pair-type communication lines between redundant control means and control means, as well as between control means and the main command panel, and at least one of the first redundant communication channels contains communication lines using fiber optic cable connected to all controls and controls and to the main command panel. In this case, the main communication channel and at least one of the first redundant communication channels are implemented in accordance with the Ethernet standard. At least one of the second backup communication channels in each control and regulation channel contains discrete communication lines. According to one embodiment of the invention, the control means as part of each control and regulation channel of the control system are configured to rank faults based on the status signals of the control means and control means of each of the control and regulation channels, and at least one of the control system control devices with the possibility of forming the first backup control and regulation channel from the most viable elements of control I and the means of regulation by ranking faults with the controls in each control and regulation channel in the event of a complete or partial malfunction of the main and backup control and regulation channels during the normal operation of the main communication channel or at least one of the first backup communication channels.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, управляющая система дополнительно выполнена с возможностью переключения с одного канала управления и регулирования на другой канал управления и регулирования без скачкообразного изменения регулируемых параметров.  According to one embodiment of the invention, the control system is further configured to switch from one control and regulation channel to another control and regulation channel without abruptly changing the adjustable parameters.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, управляющая система дополнительно выполнена с возможностью предотвращения обратного переключения между каналами управления и регулирования при пропадании неисправности.  According to one embodiment of the invention, the control system is further configured to prevent reverse switching between control and regulation channels in the event of a failure.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, средства управления и средства регулирования каналов управления и регулирования управляющей системы выполнены на отдельных программируемых контроллерах. Согласно другому варианту реализации изобретения, средства управления и средства регулирования каналов управления и регулирования выполнены на одном программируемом контроллере. According to one embodiment of the invention, the control means and means for regulating the control channels and regulating the control system are made on separate programmable controllers. According to another embodiment of the invention, the control means and the means for regulating the control and regulation channels are made on one programmable controller.
Перекрестные связи между каналами управления и регулирования в управляющей системе, согласно одному из вариантов реализации изобретения, выполнены с использованием канала связи, связывающего по меньшей мере один контроллер каждого канала управления и регулирования по меньшей мере с одним контроллером по меньшей мере одного другого канала управления и регулирования для обеспечения возможности переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования.  Cross-connections between control and regulation channels in a control system, according to one embodiment of the invention, are made using a communication channel connecting at least one controller of each control and regulation channel to at least one controller of at least one other control and regulation channel to enable switching from the main control and regulation channel to the first redundant control and regulation channel.
Командные панели в управляющей системе, согласно одному из вариантов реализации изобретения, выполнены с возможностью назначения основного и первого резервного каналов управления и регулирования посредством установки ключей на командной панели, а система выполнена с возможностью автоматической блокировки переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае неисправности первого резервного канала управления и регулирования, а главная командная панель выполнена с возможностью блокировки управления с любой из местных командных панелей.  Command panels in the control system, according to one embodiment of the invention, are configured to assign the primary and first backup control and regulation channels by installing keys on the command panel, and the system is configured to automatically block switching from the primary control and regulation channel to the first backup channel control and regulation in the event of a malfunction of the first backup control and regulation channel, and the main command panel is made with POSSIBILITY lock control with any of the local operator panels.
Управляющая система, согласно одному из вариантов реализации изобретения, выполнена с возможностью аппаратной блокировки переключения по меньшей мере на один из резервных каналов, а также с возможностью автоматической блокировки выбора более одного основного канала.  The control system, according to one embodiment of the invention, is configured to lock hardware at least one of the backup channels, as well as automatically lock the selection of more than one main channel.
Датчики регулируемых параметров в управляющей системе, согласно одному из вариантов реализации изобретения, выполнены с возможностью дублирования или троирования, при этом указанные датчики регулируемых параметров выполнены с возможностью использования в составе любого из каналов управления и регулирования, а регулируемыми параметрами являются положение штока сервомотора, давление пара, поступающего на турбину, частота вращения ротора турбины, активная мощность турбогенератора. Sensors of adjustable parameters in the control system, according to one embodiment of the invention, are made with the possibility of duplication or triplication, while sensors of adjustable parameters are configured to be used as part of any of the control and regulation channels, and adjustable parameters are the position of the servomotor rod, the pressure of the steam supplied to the turbine, the rotor speed of the turbine, and the active power of the turbogenerator.
В управляющей системе, согласно одному из вариантов реализации изобретения, обеспечена возможность ручного переключения канала управления и регулирования с использованием командной панели. При этом каждый канал управления и регулирования содержит RS - триггер для назначения указанного канала управления и регулирования основным и для предотвращения обратного переключения каналов при пропадании неисправностей.  In the control system, according to one embodiment of the invention, it is possible to manually switch the control and regulation channel using the command panel. Moreover, each control and regulation channel contains an RS-trigger for assigning the specified control and regulation channel to the main one and for preventing reverse channel switching in the event of a failure.
Управляющая система, согласно одному из вариантов реализации изобретения, выполнена с возможностью использования для регулирования турбин в составе дубль-блока турбин, причем управляющая система согласно другому варианту реализации изобретения выполнена с возможностью использования для регулирования одиночных турбин.  A control system, according to one embodiment of the invention, is configured to be used to control turbines as part of a double block of turbines, and a control system according to another embodiment of the invention is configured to be used to control single turbines.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, предложен способ переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования, используемый в управляющей системе с резервированием, содержащей основной канал управления и регулирования и по меньшей мере один первый резервный канал управления и регулирования, согласно указанному способу: получают информацию о состоянии главной командной панели, а также состоянии оборудования средств управления и средств регулирования в каждом из каналов управления и регулирования и состоянии связи каждого из указанных средств с другими средствами; на основании указанной информации и формируют сигналы состояния соответствующих средств; на основании сигналов состояния средств управления и средств регулирования основного канала определяют наличие неисправностей в основном канале управления и регулирования; при наличии неисправностей в основном канале управления и регулирования определяют наличие неисправностей в первом резервном канале управления и регулирования и в других резервных каналах управления и регулирования; в случае отсутствия неисправностей в одном из резервных каналов управления и регулирования указанный резервный канал управления и регулирования устанавливают в качестве основного канала. Указанный способ отличается тем, что: в случае наличия неисправностей во всех каналах управления и регулирования формируют первый резервный канал управления и регулирования из наиболее жизнеспособных частей всех каналов управления и регулирования с использованием перекрестных связей между указанными каналами и до устранения неисправностей система работает с использованием перекрестных связей; в случае наличия неисправностей в основном канале связи, для передачи сигналов между каналами управления и регулирования и каналами управления и регулирования и главной командной панелью и обеспечения возможности переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования используют и один из первых резервных каналов связи, а в случае наличия неисправностей в основном канале связи и во всех первых резервных каналах связи, для обеспечения возможности переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования используют один из вторых резервных каналов связи. According to one embodiment of the invention, a method for switching from a primary control and regulation channel to a first redundant control and regulation channel used in a redundant control system comprising a primary control and regulation channel and at least one first redundant control and regulation channel, according to the specified method: receive information about the state of the main command panel, as well as the condition of the equipment of controls and regulatory tools in each of control and regulation channels and the state of communication of each of these means with other means; based on the specified information and form the status signals of the respective funds; based on the status signals of controls and tools regulation of the main channel determines the presence of faults in the main control and regulation channel; if there are malfunctions in the main control and regulation channel, the presence of malfunctions in the first redundant control and regulation channel and in other redundant control and regulation channels is determined; in the absence of malfunctions in one of the redundant control and regulation channels, the specified redundant control and regulation channel is set as the main channel. The specified method is characterized in that: in the event of malfunctions in all control and regulation channels, the first backup control and regulation channel is formed from the most viable parts of all control and regulation channels using cross-links between these channels and until the troubleshooting is complete, the system operates using cross-links ; in case of malfunctions in the main communication channel, one of the first backup channels is also used to transfer signals between the control and regulation channels and the control and regulation channels and the main command panel and to enable switching from the main control and regulation channel to the first backup control and regulation channel communication, and in case of malfunctions in the main communication channel and in all first backup communication channels, to enable switching from the main channel control and regulation on the first backup control channel and regulation use one of the second backup communication channels.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, указанный сигнал состояния является 32-х разрядный цифровым сигналом, в котором каждому разряду назначают определенный тип неисправности таким образом, что более старший бит указанного сигнала состояния соответствует более серьезной неисправности, и значение "1" в любом разряде сигнала состояния означает наличие соответствующей неисправности. According to one embodiment of the invention, said status signal is a 32-bit digital signal in which each bit is assigned a certain type of fault so that the most significant bit of the indicated status signal corresponds to a more serious malfunction, and a value of "1" in any bit of the status signal indicates the presence of a corresponding malfunction.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, установку средств управления и средств регулирования в режим работы основного канала производят путем взведения RS-триггера для соответствующего средства, а установку средств управления и средств регулирования в режим работы резервного канала производят путем сброса этого RS-триггера для соответствующего средства.  According to one embodiment of the invention, the installation of control means and regulation means in the operation mode of the main channel is performed by charging the RS-trigger for the corresponding means, and the installation of control means and regulation means in the operating mode of the backup channel is performed by resetting this RS-trigger for the corresponding means .
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, сравнение кодов неисправности на основании сигналов состояния средств управления и средств регулирования выполняют в каждом цикле работы средств управления и средств регулирования.  According to one embodiment of the invention, a comparison of the fault codes based on the status signals of the controls and controls is performed in each cycle of operation of the controls and controls.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, переключение с основного канала управления и регулирования на один из резервных каналов управления и регулирования обеспечивают примерно за 10 мс.  According to one embodiment of the invention, switching from the main control and regulation channel to one of the redundant control and regulation channels is provided in about 10 ms.
Технический результат изобретения The technical result of the invention
Техническим результатом данного изобретения является значительное повышение уровня надежности управляющей системы для системы автоматического регулирования и защиты турбин и обеспечение возможности выполнения всех функций указанной системы даже при отказах, что препятствует разрушению оборудования турбины при возникновении аварийных ситуаций. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА The technical result of this invention is a significant increase in the reliability level of the control system for an automatic regulation and protection system for turbines and the possibility of fulfilling all the functions of the specified system even in case of failures, which prevents the destruction of the turbine equipment in case of emergency. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING
- на Фиг. 1 представлена структура управляющей системы для управления САРЗ для одного из вариантов реализации данного изобретения. - in FIG. 1 shows the structure of a control system for controlling SARZ for one embodiment of the present invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Далее настоящее изобретение описано со ссылками на приложенные чертежи. При разработке управляющей системы для системы автоматического регулирования и защиты турбин по настоящему изобретению были учтены недостатки известных из области техники разработок и предложено новое решение, обеспечивающее повышение безопасности, надежности и качества и согласованной работы реакторной и турбинной установки. С целью повышения надежности было обеспечено резервирование электрической части каналов управления и регулирования до исполнительных механизмов включительно. Further, the present invention is described with reference to the accompanying drawings. When developing the control system for the automatic control and protection system for turbines of the present invention, the disadvantages of the developments known from the technical field were taken into account and a new solution was proposed that provides increased safety, reliability and quality and the coordinated operation of the reactor and turbine installation. In order to increase reliability, redundancy of the electrical part of the control and regulation channels to and including actuators was provided.
В качестве приводов, воздействующих на отсечные золотники главных сервомоторов турбины в случае электрогидравлической САРЗ, либо воздействующих непосредственно на регулирующие клапана в случае электромеханической САРЗ в настоящем изобретении применены высоконадежные электромеханические преобразователи, что позволило повысить стабильность параметров контура регулирования за счет снижения влияния, изменяющихся в процессе эксплуатации параметров рабочей среды, а также увеличить коэффициент использования установленной мощности энергоблока за счёт сокращения времени, затрачиваемого на эксплуатационные мероприятия, связанные с техническим обслуживанием гидравлических элементов системы автоматического регулирования. ЭМП, используемые в САРЗ по данному изобретению, отличаются высоким быстродействием, имеют двухканальное исполнение с резервированием электродвигателей и датчиков, позволяющее за счет увеличения глубины резервирования повысить надежность системы и обеспечить устойчивость к единичному отказу. Средняя наработка на отказ преобразователя составляет не менее 50 ООО часов, время непрерывной работы не менее 9000 часов. Силовые характеристики ЭМП позволяют управлять положением отсечного золотника не только с высокой скоростью и точностью, но и в случае возникновения сопротивления - развивать большое усилие (свыше 150 кг), что решило проблему отказов САРЗ от попадания в золотниковые устройства механических частиц. As actuators acting on the shut-off spools of the main turbine servomotors in the case of electro-hydraulic SARZ, or acting directly on control valves in the case of electromechanical SARZ, the present invention uses highly reliable electromechanical converters, which made it possible to increase the stability of the parameters of the control loop by reducing the impact that vary during operation parameters of the working environment, as well as increase the installed capacity utilization factor e ergobloka by reducing the time spent on maintenance activities associated with the maintenance of hydraulic elements of the automatic control system. EMFs used in SARZ for this According to the invention, they are distinguished by high speed, have a two-channel design with redundancy of electric motors and sensors, which allows increasing the reliability of the system and ensuring resistance to a single failure by increasing the depth of redundancy. The mean time between failures of the converter is at least 50,000 hours, and the continuous operation time is at least 9,000 hours. The power characteristics of the EMF allow you to control the position of the shut-off valve, not only with high speed and accuracy, but also in the event of resistance - to develop a large force (over 150 kg), which solved the problem of failures of the ARZ from mechanical particles entering the spool devices.
При резервировании электрической части управляющей системы САРЗ обеспечено резервирование каналов управления и регулирования, каждый из которых содержит собственный комплект датчиков, контроллер и приводы для управления исполнительными механизмами.  When redundant the electrical part of the SARZ control system, redundancy of control and regulation channels is provided, each of which contains its own set of sensors, a controller, and actuators for controlling actuators.
Состав управляющей системы для управления САРЗ The composition of the control system for the management of SARZ
На Фиг. 1 показана структура управляющей системы для управления системой автоматического регулирования и защиты турбины (САРЗ) в соответствии с одним из вариантов реализации изобретения. Представлен вариант реализации управляющей системы для управления дубль - блоком из двух турбин. В данном варианте блочный щит 30 (БЩУ-О) управления оператора (главная командная панель), шкаф 31 (ШС) сервера и шкафы (ШУ) управления расположены на расстоянии приблизительно 500 метров от турбинного цеха, в котором размещены шкафы (ШР) регулирования, шкафы (ШЗ) защит, шкафы (ШМЩТ) местных щитов турбины (местные командные панели), а также непосредственно сами турбины. Шкафы управления и шкафы регулирования для каждой из турбин дубль-блока реализуют два независимых канала управления и регулирования в соответствии с требованиями резервирования и независимости. В показанном на Фиг. 1 варианте реализации изобретения первый канал управления и регулирования первой турбины содержит шкаф И управления, шкаф 13 регулирования. Второй канал управления и регулирования первой турбины содержит шкаф 12 управления, шкаф 14 регулирования. Часть оборудования управляющей системы для управления САРЗ для первой турбины также размещено в шкафу 15 защит и шкафу 16 местного щита первой турбины. Первый канал правления и регулирования второй турбины содержит шкаф 21 управления, шкаф 23 регулирования. Второй канал управления и регулирования второй турбины содержит шкаф 22 управления, шкаф 24 регулирования. Часть оборудования управляющей системы для управления САРЗ для второй турбины также размещено в шкафу 25 защит и шкафу 26 местного щита второй турбины. In FIG. 1 shows the structure of a control system for controlling a turbine automatic control and protection system (SARZ) in accordance with one embodiment of the invention. An embodiment of a control system for controlling a double block of two turbines is presented. In this embodiment, the operator control block board 30 (БЩУ-О) (main command panel), server cabinet 31 (ШС) and control cabinets (ШУ) are located at a distance of approximately 500 meters from the turbine workshop, in which control cabinets (ШР) are located, cabinets (ШЗ) protection, cabinets (ШМЩТ) of the local turbine shields (local command panels), as well as the turbines themselves. Control cabinets and control cabinets for each of the twin-block turbines implement two independent control and regulation channels in accordance with the requirements of redundancy and independence. In the embodiment shown in FIG. 1 of the embodiment of the invention, the first control and regulation channel of the first turbine comprises a control cabinet AND, a control cabinet 13. The second control and regulation channel of the first turbine comprises a control cabinet 12 and a control cabinet 14. Part of the equipment of the control system for controlling the SARZ for the first turbine is also located in the protection cabinet 15 and the cabinet 16 of the local shield of the first turbine. The first channel of the control and regulation of the second turbine contains a control cabinet 21, a control cabinet 23. The second control and regulation channel of the second turbine comprises a control cabinet 22 and a control cabinet 24. Part of the equipment of the control system for controlling the SARZ for the second turbine is also located in the protection cabinet 25 and the cabinet 26 of the local shield of the second turbine.
Управляющая система для управления САРЗ имеет три уровня иерархии: верхний уровень представлен БЩУ-О, средний уровень - шкаф сервера и шкафы управления, нижний уровень - шкафы регулирования, шкафы защиты и местные щиты турбины (местные командные панели). The control system for controlling the SARZ has three hierarchy levels: the upper level is represented by the control room-О, the middle level is the server cabinet and control cabinets, the lower level is the control cabinets, protection cabinets and local turbine panels (local command panels).
Блочный щит управления оператора САРЗ выполнен с возможностью реализации связи с оператором, позволяя последнему задавать необходимые режимы управления и получать информацию о поддерживаемом режиме и текущем состоянии турбины и САРЗ. Рабочее место оператора (РМО) содержит информационную и командную панели, каждая из которых содержит соответствующие зоны. Информационная панель (ИП РМО) содержит зону системных сообщений, зону обобщенных событий и аварийно-предупредительной сигнализации, рабочую зону вывода видеокадров и информации о значениях контролируемых параметров и положении исполнительных механизмов. Командная панель (КП РМО) содержит общую зону управления информационной панелью, зону задатчиков параметров и выбора постов управления, а также зону «кнопок и ключей» выбора режимов работы. The block control panel of the SARZ operator is configured to communicate with the operator, allowing the latter to set the necessary control modes and obtain information about the supported mode and current state of the turbine and SARZ. The operator’s workstation (RMO) contains information and command panels, each of which contains the corresponding zones. The information panel (IP RMO) contains a zone of system messages, a zone of generalized events and alarms, a working area for outputting video frames and information about the values of monitored parameters and position of actuators. The command panel (KP RMO) contains a common zone for controlling the information panel, a zone for setting parameters and selecting control stations, as well as a zone for “buttons and keys” for selecting operating modes.
Средний уровень САРЗ по данному варианту реализации изобретения содержит набор дублирующих друг друга шкафов управления и шкаф сервера, выполненный с возможностью обеспечивать обработку, регистрацию и представление информации на рабочие места эксплуатирующего персонала через сеть АЭС, а также при необходимости обеспечивать информацию для информационно-вычислительной системы энергоблока. Технические средства шкафов управления выполнены с возможностью обеспечивать обработку сигналов от задатчиков параметров и команд, определяющих режим управления турбогенератора, обеспечивать пуск из любого теплового состояния, обеспечивать нагружение и разгружение турбины, синхронизацию и ограничение мощности в соответствии с принятым алгоритмом. Шкафы управления выполнены с возможностью мониторинга оборудования турбины, диагностики САРЗ и формирования информации для БЩУ-О. Шкафы управления выполнены с возможностью реализации алгоритмов, связанных с задачами изменения конфигурации контуров регулирования, реализуемых на нижнем уровне (контура активной мощности турбогенератора, контура давления пара, поступающего на турбину, контура положения штока сервомотора, контура частоты вращения ротора турбины, синхронизации и т. д.). Технические средства шкафов управления выполнены с возможностью выполнения алгоритмов, связанных с задачами изменения конфигурации контуров регулирования, таким образом, что переключение с одного канала управления и регулирования на другой канал управления и регулирования не приводит к скачкообразному изменению регулируемых параметров. На нижнем уровне иерархии находятся шкафы регулирования, шкафы защит и местные командные панели турбин. The average level of SARZ according to this embodiment of the invention contains a set of duplicating control cabinets and a server cabinet, configured to provide processing, registration and presentation of information to the workplaces of operating personnel through the NPP network, and also, if necessary, provide information for the information and computing system of the power unit . The technical equipment of the control cabinets is configured to provide processing of signals from the parameters and commands that determine the control mode of the turbogenerator, provide start from any thermal state, provide loading and unloading of the turbine, synchronization and power limitation in accordance with the adopted algorithm. The control cabinets are configured to monitor turbine equipment, diagnose SARZ and generate information for the control room-0. The control cabinets are configured to implement algorithms related to the tasks of changing the configuration of control loops implemented at the lower level (active turbine generator power loop, steam pressure loop entering the turbine, servo motor rod position loop, turbine rotor speed loop, synchronization, etc. .). The hardware of the control cabinets is configured to perform algorithms related to the tasks of changing the configuration of the control loops, so that switching from one control and regulation channel to another control and regulation channel does not lead to an abrupt change in the adjustable parameters. At the bottom of the hierarchy are control cabinets, protection cabinets, and local turbine command panels.
Шкафы регулирования выполнены с возможностью производить сбор и обработку информации о текущих значениях регулируемых параметров, положениях исполнительных механизмов и командах формируемых на среднем уровне по режимам (конфигурации контуров), и заданным значениям регулируемых параметров. Технические средства шкафов регулирования выполнены с возможностью в соответствии с заложенной программой производить логическую обработку и реализовывать алгоритмы и законы, обеспечивающие поддержание параметров регулирования с заданным качеством. В данном варианте реализации применена электрогидравлическая САРЗ и поэтому в шкафы регулирования также интегрированы модули управления приводами отсечных золотников.  The control cabinets are made with the ability to collect and process information about the current values of the adjustable parameters, the positions of the actuators and the commands generated at an average level according to the modes (contour configurations), and the set values of the adjustable parameters. The technical means of the control cabinets are made with the possibility, in accordance with the program laid down, to carry out logical processing and implement algorithms and laws that ensure that the control parameters are maintained with a given quality. In this embodiment, the electro-hydraulic SARZ is used and therefore, control modules for shut-off valve actuators are also integrated in the control cabinets.
Шкафы регулирования выполнены с возможностью формирования информации для шкафов управления об изменениях параметров в процессе эксплуатации, текущем положении исполнительных механизмов и состоянии технических средств электрической части САРЗ, необходимой для представления информации на информационной панели БЩУ-О, а таклсе для диагностики и регистрации в процессе эксплуатации. На панелях блоков и модулей шкафов имеется индикация, характеризующая их состояние и исправную работу.  The control cabinets are made with the possibility of generating information for control cabinets about changes in parameters during operation, the current position of the actuators and the state of the technical equipment of the electrical part of the SARZ, necessary for the presentation of information on the information panel of the control room-О, as well as for diagnosis and registration during operation. On the panels of blocks and modules of cabinets there is an indication characterizing their condition and proper operation.
Датчики регулируемых параметров (частоты вращения и давления пара), сигналы с которых поступают в соответствующие шкафы регулирования, троированы, что обеспечивает как заданные показатели безотказности, так и устойчивость к ложным срабатываниям за счет мажорирования первичных сигналов по регулируемым параметрам.  Sensors of adjustable parameters (speed and steam pressure), the signals from which are supplied to the appropriate control cabinets, are tripled, which provides both specified failure-free indicators and resistance to false alarms due to majorization of primary signals with adjustable parameters.
Каждый шкаф управления и шкаф регулирования содержит программируемый контроллер, связанный посредством модулей ввода- вывода с программируемыми контроллерами других шкафов, а также сервером. Все контроллеры соединены между собой напрямую экранированной витой парой 50 по типу "точка-точка", а также связаны между собой оптико-волоконной линией 40 связи по кольцу (кольцевая сеть). В оптическое кольцо включены все контроллеры системы - управляющие, защитные, информационные. Наличие дополнительного канала связи по оптоволоконному кабелю значительно повышает надежность и устойчивость системы к внешним воздействиям. Кроме того, в составе каждого канала управления и регулирования имеются дискретные линии связи (сухой контакт), соединяющие шкаф местного щита (местную командную панель) с контроллерами соответствующего канала управления и регулирования. Each control cabinet and control cabinet contains a programmable controller connected via input modules - output with programmable controllers of other cabinets, as well as a server. All controllers are interconnected by a directly shielded twisted pair 50 of the type "point-to-point", and are also interconnected by an optical fiber communication line 40 along the ring (ring network). The optical ring includes all the system controllers - control, protective, informational. The presence of an additional communication channel via fiber optic cable significantly increases the reliability and stability of the system to external influences. In addition, as part of each control and regulation channel, there are discrete communication lines (dry contact) connecting the cabinet of the local switchboard (local command panel) with the controllers of the corresponding control and regulation channel.
Шкафы 15, 25 защит содержат 3 независимых канала, осуществляющих обработку сигналов собственных датчиков и инициирование защитных действий при выходе величины сигнала за предел допустимого значения. Управляющий сигнала на защитные устройства (электромагниты защитных устройств) формируется по принципу 2 из 3.  Cabinets 15, 25 of the protection contain 3 independent channels that process the signals of their own sensors and initiate protective actions when the signal value exceeds the permissible value. The control signal to protective devices (electromagnets of protective devices) is formed according to the principle of 2 out of 3.
Шкафы 16, 26 местного щита управления выполнены с возможностью ручного управления турбиной машинистом турбины при пуске и развороте, а также с возможностью резервного управления при технологических проверках после планово-предупредительных ремонтов или в аварийных ситуациях. Информационная панель местного щита турбины выполнена с возможностью представления информация о текущих значениях параметров турбогенератора, положениях исполнительных механизмов и исправности САРЗ. В режимах технологических проверок при подключении к местному щиту турбины переносного ПК на последнем может быть представлена информация с сервера среднего уровня САРЗ. Вся аппаратура управляющей системы для управления САРЗ по данному варианту реализации изобретения имеет завершенный конструктивный вид, увязанный со средствами интеграции составных частей в шкафах типа Ritall. Cabinets 16, 26 of the local control panel are made with the possibility of manual control of the turbine by the turbine driver during start-up and turn, as well as with the possibility of backup control during technological checks after scheduled preventive repairs or in emergency situations. The information panel of the local shield of the turbine is configured to present information about the current values of the parameters of the turbogenerator, the positions of the actuators and the health of the SARZ. In the technological test modes, when a laptop is connected to the local shield of the turbine of the laptop, the latter can provide information from the mid-level server of the SARZ. All the equipment of the control system for controlling the SARZ according to this embodiment of the invention has a completed structural view, coupled with the means of integration of components in cabinets of the Ritall type.
При этом следует иметь в виду, что состав системы по данному изобретению не ограничен описанным вариантом реализации. В частности для специалиста в данной области техники, очевидно, что данное изобретение может быть реализовано для управления и регулирования турбин как в составе дубль-блока, так и для одиночных турбин. Кроме того, для специалиста в данной области техники очевидно, что в рамках данного изобретения возможны и другие варианты реализации, в которых средства управления и средства регулирования каналов управления и регулирования могут быть выполнены как на отдельных программируемых контроллерах, так и на одном программируемом контроллере. В этом случае средства управления и регулирования могут находиться в составе одного и того же шкафа.  It should be borne in mind that the composition of the system according to this invention is not limited to the described implementation option. In particular, for a person skilled in the art, it is obvious that this invention can be implemented to control and regulate turbines as part of a double unit, and for single turbines. In addition, it is obvious to a person skilled in the art that other embodiments are possible within the framework of the present invention, in which the control means and the means for regulating the control and regulation channels can be performed both on separate programmable controllers and on one programmable controller. In this case, the controls and regulation can be part of the same cabinet.
Описание работы управляющей системы для управления САРЗ В описанном выше варианте реализации изобретения использован программируемый логический контроллер (ПЛК) TSX Premium (фирмы «Schneider Electric»), выполненный с возможностью поддержания режима горячего резерва и состоящий из двух контроллеров, основного и резервного (или ведущего и ведомого), специально выделенного канала синхронизации на основе сети Ethernet и протоколов обмена. Дублированные аналоговые и дискретные датчики, сигналы с которых используются для управления САРЗ, подключаются к основному и резервному каналам и образуют два канала датчиков 1 и 2. Дублированные исполнительные механизмы также подключаются к основному и резервному каналам и образуют два канала управления. Description of the operation of the control system for controlling the SARZ. In the embodiment described above, the TSX Premium programmable logic controller (PLC) (Schneider Electric company) is used, made with the possibility of maintaining the hot standby mode and consisting of two controllers, the main and the backup (or master and slave), a dedicated synchronization channel based on Ethernet and communication protocols. Duplicate analog and discrete sensors, the signals from which are used to control the SARZ, are connected to the main and backup channels and form two channels of sensors 1 and 2. Duplicated actuators are also connected to the main and backup channels and form two control channels.
Взаимодействие основного и резервного контроллеров выполнено по каналу синхронизации процессоров на основе сети Ethernet IEEE 802.3 100BASE-TX со скоростью передачи 100 Мбит/с. Процессоры передают друг другу блоки служебной информации и дополнительные блоки. The interaction of the main and backup controllers is performed on the synchronization channel of processors based on the Ethernet IEEE 802.3 100BASE-TX network with a transmission speed of 100 Mbps. Processors transmit overhead blocks and additional blocks to each other.
Синхронизацию работы контроллеров выполняет основной процессор, вступая инициатором начала цикла задачи и обмена информацией, резервный процессор принимает блок служебной информации и начинает цикл задачи. Тем самым, основной процессор является ведущим, а резервный - ведомым. The synchronization of the controllers is performed by the main processor, initiating the beginning of the task cycle and information exchange, the standby processor receives the service information block and starts the task cycle. Thus, the main processor is the master, and the standby one is the slave one.
Возможны три режима работы контроллеров и обмена информацией.  There are three modes of operation of controllers and information exchange.
Первый режим - зеркальное отображение памяти основного контроллера в памяти резервного контроллера. При этом в резервный контроллер передаются таблица состояний входов и выходов всех модулей основного канала, таблица состояния объекта и таблица команд управления. В этом режиме резервный канал не выполняет опрос модулей.  The first mode is mirroring the memory of the main controller in the memory of the backup controller. In this case, the state table of inputs and outputs of all modules of the main channel, the state table of the object and the table of control commands are transferred to the backup controller. In this mode, the backup channel does not poll the modules.
Второй режим - взаимное зеркальное отображение памяти контроллеров. При этом контроллеры основного и резервного каналов передают друг другу таблицы состояний входов и выходов всех модулей, таблицы состояния объекта и таблица команд управления. Для управления используется информация основного канала. В этом режиме резервный канал выполняет опрос модулей.  The second mode is mutual mirroring of the memory of the controllers. In this case, the controllers of the main and backup channels transmit to each other the state tables of the inputs and outputs of all modules, the state tables of the object and the table of control commands. The control uses the information of the main channel. In this mode, the backup channel polls the modules.
Третий режим - взаимное зеркальное отображение памяти контроллеров и формирование общих таблиц. При этом контроллеры основного и резервного каналов передают друг другу таблицы состояний входов и выходов всех модулей и таблицы состояния объекта. На основании таблиц основного и резервного каналов определяется достоверность полученной информации и формируется общая таблица состояния объекта, на основании которой, формируются команды управления. The third mode is mutual mirroring of the memory of the controllers and the formation of common tables. In this case, the controllers of the main and backup channels transmit to each other the state tables of the inputs and outputs of all modules and the state table of the object. Based on the tables of the main and backup channels, the reliability of the information received is determined and a common table is formed the state of the object, on the basis of which, control commands are formed.
Выбор основного и резервного каналов и режимов работы задаются при программировании контроллеров.  The choice of the main and backup channels and operating modes are set when programming the controllers.
Режим работы управляющей системы для управления САРЗ может вводиться как вручную с помощью ключей с операторской панели управления, так и автоматически в соответствии с алгоритмами автоматического переключения режимов. При автоматическом вводе режима запоминается предыдущий режим работы, который используется для возврата в предыдущий режим работы при пропадании условий формирования автоматического ввода режимов. Существует иерархия как приоритетов сигналов, так и режимов работы системы. Иными словами, при существовании нескольких условий формирования включения автоматических режимов выбирается с режим наибольшим приоритетом.  The operating mode of the control system for controlling SARZ can be entered either manually using keys from the operator control panel, or automatically in accordance with the algorithms for automatic switching of modes. When the mode is automatically entered, the previous mode of operation is remembered, which is used to return to the previous mode of operation when the conditions for the formation of automatic mode input disappear. There is a hierarchy of both signal priorities and system operating modes. In other words, if there are several conditions for the formation of the inclusion of automatic modes, the mode with the highest priority is selected.
Наряду с использованным в системе по настоящему изобретению резервированием элементов системы и каналов связи указанная система выполнена с возможностью реализации алгоритма динамического резервирования, в соответствии с которым канал управления и регулирования формируется из наиболее жизнеспособных частей основного и резервных каналов управления и регулирования. Кроме того в системе обеспечена возможность работы с перекрестными связями и гибкого настраивания приоритетов неисправностей ("ранжирование неисправностей").  Along with the redundancy of system elements and communication channels used in the system of the present invention, this system is configured to implement a dynamic backup algorithm, according to which the control and regulation channel is formed from the most viable parts of the main and backup control and regulation channels. In addition, the system provides the ability to work with cross-connections and flexible prioritization of faults ("ranking faults").
Также система выполнена с возможностью резервирования каналов связи, что значительно увеличивает ее надежность. Реализовано резервирование каналов связи следующим образом. Соединения по витой паре являются основным каналом связи, т.е. при наличии связи по витой паре алгоритм горячего резервирования работает по указанному основному каналу связи и другие каналы связи не используют. Соединение организуется по протоколу IO-Scanning с фиксированным циклом обмена 10 мс. Also, the system is configured to reserve communication channels, which significantly increases its reliability. Implemented reservation of communication channels as follows. Twisted pair connections are the main communication channel, i.e. if there is a twisted pair connection, the hot standby algorithm works on the specified main communication channel and does not use other communication channels. Compound organized according to the IO-Scanning protocol with a fixed exchange cycle of 10 ms.
При пропадании связи по витой паре горячий резерв переключается на линию связи по оптическому волокну. При этом алгоритм резервирования не меняется, меняется только точка обмена с резервированным контроллером. Если пропала связь по обеим вышеперечисленным линиям связи, используются дискретные линии связи (сухой контакт). В этом случае алгоритм резервирования не использует ранжирование неисправностей и динамическое резервирование (работа с перекрестными связями), т.е. при появлении неисправности на ведущем канале сразу осуществляется переключение на резервный канал.  If the twisted pair connection is lost, the hot standby switches to the optical fiber communication line. At the same time, the backup algorithm does not change; only the exchange point with the redundant controller changes. If communication on both of the above communication lines is lost, discrete communication lines (dry contact) are used. In this case, the redundancy algorithm does not use fault ranking and dynamic redundancy (work with cross-links), i.e. when a malfunction occurs on the master channel, it immediately switches to the backup channel.
В каждом шкафу формируется обобщенный сигнал неисправности оборудования шкафа (канала), состояние связи с другими шкафами, состояние других контроллеров. При исправной линии "Ethernet" горячее резервирование осуществляется с учетом ранжирования неисправностей, в противном случае - по обобщенному сигналу неисправности канала, которыми обмениваются контроллеры горячего резервирования. Ручное переключение каналов осуществляется с панели команд оператора ключом «Основной - Резервный». При наличии неисправности на основном канале формируется сигнал на взвод RS-триггера на резервном канале, который принудительно устанавливает резервный канал в основной, а неисправный канал в резервный. Данный триггер необходим для недопущения автоматического переключения каналов при пропадании неисправности на резервном канале. Сброс RS-триггера на установку канала в основной осуществляется по ключу «Основной - Резервный» с панели команд, также сброс RS-триггера осуществляется при формировании приоритета неисправности на текущем канале по алгоритму ранжирования неисправностей. При наличии неисправностей на обоих каналах формируется приоритет по исправности между каналами по алгоритму ранжирования неисправностей, по этому приоритету взводится RS-триггер на установку канала в основной или резервный. В случае переконфигурации системы (изменение либо пропадание неисправностей) контроллеры каналов управления ранжируют неисправности, и выбирается канал с наибольшей готовностью к функциям управления и регулирования. При отсутствии неисправностей ручное переключение осуществляется с командной панели с переключением сразу обоих каналов, т.е. либо шкаф (11) управления - шкаф (13) регулирования, либо шкаф (12) управления - шкаф (14) регулирования. Алгоритм горячего резервирования позволяет работать системе с перекрестными связями, т.е. либо шкаф (1 1) управления - шкаф (14) регулирования, либо шкаф (12) управления - шкаф (13) регулирования. Данная ситуация может возникнуть при многократных появлениях неисправностях на разных шкафах - при этом система выбирает наиболее жизнеспособную конфигурацию. Таким образом, резервирование всех элементов управляющей системы и реализация алгоритма динамического резервирования, в соответствии с которым канал управления и регулирования формируется из наиболее жизнеспособных частей основного и резервных каналов управления и регулирования, значительно повышают уровень надежности управляющей системы для системы автоматического регулирования и защиты турбин и обеспечивают возможность выполнения всех функций указанной системы даже при отказах части элементов системы, что препятствует разрушению оборудования турбины при возникновении аварийных ситуаций. Далее работа управляющей системы для управления САПЗ и реализация алгоритма динамического резервирования описаны более подробно. Формирование сигнала состояния In each cabinet, a generalized signal of a malfunction of the cabinet equipment (channel), the state of communication with other cabinets, and the state of other controllers are formed. With a working Ethernet line, hot standby is carried out taking into account the ranking of faults, otherwise, by a generalized channel fault signal exchanged between the hot standby controllers. Manual switching of channels is carried out from the operator’s command panel with the key “Main - Backup”. If there is a malfunction on the main channel, a signal is generated to the platoon of the RS-flip-flop on the backup channel, which forces the backup channel to the main channel, and the faulty channel to the backup channel. This trigger is necessary to prevent automatic channel switching when a failure occurs on the backup channel. The RS-trigger for resetting the channel to the main channel is reset using the “Primary - Backup” key from the command bar, the RS-trigger is also reset when the fault priority is formed on the current channel according to the fault ranking algorithm. If there are malfunctions on both channels, a priority is formed for serviceability between the channels according to the algorithm fault ranking, according to this priority, the RS-trigger is set to set the channel to the main or backup. In the case of reconfiguration of the system (change or failure) the controllers of the control channels rank the faults, and the channel with the highest readiness for the control and regulation functions is selected. In the absence of malfunctions, manual switching is carried out from the command panel with switching of both channels at once, i.e. either the control cabinet (11) - the control cabinet (13), or the control cabinet (12) - the control cabinet (14). The hot standby algorithm allows the system to work with cross-links, i.e. either the control cabinet (1 1) - the control cabinet (14), or the control cabinet (12) - the control cabinet (13). This situation can occur with repeated occurrences of faults on different cabinets - while the system selects the most viable configuration. Thus, the backup of all elements of the control system and the implementation of the dynamic backup algorithm, according to which the control and regulation channel is formed from the most viable parts of the main and backup control and regulation channels, significantly increase the reliability level of the control system for the automatic regulation and protection system of turbines and provide the ability to perform all the functions of the specified system even in case of failure of part of the system elements, which prevents destruction NIJ turbine equipment in case of emergencies. Further, the operation of the control system for managing the CAD and the implementation of the dynamic backup algorithm are described in more detail. Signal conditioning
В каждом шкафу формируется 32-х битный код неисправности, причем типы неисправности заносятся в определенные биты этого кода в соответствии с приоритетами по неисправностям. Более старшему биту соответствует более серьезная неисправность. Старшему слову кода (15-31 биты) соответствуют ситуации, когда отказы приводят к потери функций управления, регулирования и защиты текущего канала. A 32-bit malfunction code is generated in each cabinet, and the types of malfunction are recorded in certain bits of this code in accordance with the priority for malfunctions. An older bit corresponds to a more serious malfunction. The high code word (15-31 bits) corresponds to a situation where failures lead to loss of control, regulation and protection functions of the current channel.
Каждый канал помимо своего кода неисправности ещё получает код неисправности резервируемого канала, далее эти коды сравниваются - канал с большим кодом неисправности устанавливается в резерв, а с наименьшим кодом становится основным. При совпадении кодов неисправностей переключение осуществляется от панели команд оператора. В случае необходимости проведения ремонта на резервном канале и обеспечения непереключения между каналами на основном канале взводится тумблер «Запрет перехода на резервный канал», который принудительно устанавливает текущий канал в резервный и блокирует алгоритм горячего резервирования как на основном, так и на резервном канале.  Each channel, in addition to its fault code, also receives a fault code of the reserved channel, then these codes are compared - a channel with a large fault code is set to reserve, and with the smallest code it becomes the main one. If the fault codes match, switching is performed from the operator command panel. If it is necessary to carry out repairs on the backup channel and ensure non-switching between the channels on the main channel, the “Prohibition of switching to the backup channel” toggle switch is activated, which forces the current channel to the backup channel and blocks the hot standby algorithm on both the main and the backup channel.
Ниже приводится пример заполнения 32-битного кода для одного из вариантов реализации изобретения:  The following is an example of filling in 32-bit code for one embodiment of the invention:
0- ch0.ErrCodeL.0:= Ог( %I0.4.MOD.ERR, %I0.5.MOD.ERR,  0- ch0.ErrCodeL.0: = Og (% I0.4.MOD.ERR,% I0.5.MOD.ERR,
not S_G3, not S_G4, not SS_G5, not S_G6, not S_G7, not S_G8);  not S_G3, not S_G4, not SS_G5, not S_G6, not S_G7, not S_G8);
- или обобщенная неисправность модуля TSX ΕΊΎ 5103 (шасси 0 место 3) (внутренняя самодиагностика);  - or general fault of the TSX ΕΊΎ 5103 module (chassis 0 place 3) (internal self-diagnosis);
- или обобщенная неисправность модуля TSX ΡΒΥ 100 (шасси 0 место 5) (внутренняя самодиагностика); - или отсутствует сигнал "Блок питания G3 исправен (питание КП РМО)"; - or a general malfunction of the TSX ΡΒΥ 100 module (chassis 0 place 5) (internal self-diagnosis); - or there is no signal "G3 power supply is OK (power supply KP RMO)";
- или отсутствует сигнал "Блок питания G4 исправен (питание МЩТ)"4  - or there is no signal "G4 power supply is OK (power supply MST)" 4
- или отсутствует сигнал "Преобразователь (G5) исправен (питание ДЧВ, сигналы от ШУР др.канала, от ШЗ";  - or there is no signal "Converter (G5) is operational (DFV power, signals from remote control channel other channel, from SHZ");
- или отсутствует сигнал "Преобразователь (G6) исправен (сигналы от АЭС)";  - or there is no signal "Converter (G6) is operational (signals from nuclear power plants)";
- или отсутствует сигнал "Преобразователь (G7) исправен (сигналы от КП РМО)";  - or there is no signal "Converter (G7) is good (signals from KP RMO)";
- или отсутствует сигнал "Преобразователь (G8) исправен (сигналы от МЩТ)";  - or there is no signal "Converter (G8) is good (signals from MCB)";
1- свободно  1- free
2- свободно  2- free
3- свободно  3- free
4- свободно  4- free
5- свободно  5- free
6- свободно  6- free
7- свободно  7- free
8- chO.ErrCodeL.8:=%Il AMOD.Err; 8- chO.ErrCodeL.8: =% Il AMOD.Err;
- обобщенная неисправность модуля TSX DSY 32Т2К (шасси 1 место 4) (Модуль дискретного вывода) (Внутренняя самодиагностика);  - generalized malfunction of the TSX DSY 32T2K module (chassis 1 place 4) (Discrete output module) (Internal self-diagnosis);
9- свободно 9- free
10- отказ одного из трех модулей дискретного ввода:  10- failure of one of the three discrete input modules:
chO.ErrCodeL.10:=Ог(%11.1.MOD.Err,%Il .2.MOD.Err, %I1.3.MOD.Err) - или обобщенная неисправность модуля TSX DEY 64D2K (шасси 1 место 1) (Внутренняя самодиагностика); chO.ErrCodeL.10: = Og (% 11.1.MOD.Err,% Il .2.MOD.Err,% I1.3.MOD.Err) - or a general malfunction of the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 1) (Internal self-diagnosis);
- или обобщенная неисправность модуля TSX DEY 64D2K (шасси 1 место 2) (Внутренняя самодиагностика);  - or a general malfunction of the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 2) (Internal self-diagnosis);
- или обобщенная неисправность модуля TSX DEY 64D2K (шасси 1 место 3) (Внутренняя самодиагностика);  - or a general malfunction of the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 3) (Internal self-diagnosis);
11 - отказ двух из трех модулей дискретного ввода  11 - failure of two of the three discrete input modules
chO.ErrCodeL.11 :=Ог(%11.1.MOD.Err&%11.2.MOD.Err,  chO.ErrCodeL.11: = Og (% 11.1.MOD.Err &% 11.2.MOD.Err,
%I1.2.MOD.Err&%Il .3.MOD.Err,%Il .3.MOD.Err&%Il .1.MOD.Err); % I1.2.MOD.Err &% Il .3.MOD.Err,% Il .3.MOD.Err &% Il .1.MOD.Err);
- или обобщенная неисправность модуля TSX DEY 64D2K (шасси 1 место 1) и обобщенная неисправность модуля TSX DEY 64D2K (шасси 1 место 2);  - or a general fault in the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 1) and a general fault in the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 2);
- или обобщенная неисправность модуля TSX DEY 64D2K (шасси 1 место 2) и обобщенная неисправность модуля TSX DEY 64D2K (шасси 1 место 3);  - or a general fault in the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 2) and a general fault in the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 3);
- или обобщенная неисправность модуля TSX DEY 64D2K (шасси 1 место 3) и обобщенная неисправность модуля TSX DEY 64D2K (шасси 1 место 1);  - or a general fault in the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 3) and a general fault in the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 1);
12- отказ трех из трех модулей дискретного ввода: 12- failure of three of the three discrete input modules:
chO.ErrCodeL.12:=And(%Il .1.MOD.Err,%Il .2.MOD.Err,  chO.ErrCodeL.12: = And (% Il .1.MOD.Err,% Il .2.MOD.Err,
%I1.3.MOD.Err); % I1.3.MOD.Err);
- обобщенная неисправность модуля TSX DEY 64D2K (шасси 1 место 1);  - generalized malfunction of the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 1);
- обобщенная неисправность модуля TSX DEY 64D2K (шасси 1 место 2);  - generalized malfunction of the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 2);
- обобщенная неисправность модуля TSX DEY 64D2K (шасси 1 место 3); 13- Неисправность панели команд БЩУ или МЩТ (отсутствие в течение 5 секунд сигналов о положении каждого из многопозиционных переключателей и расхождение положений ключа «основной-резервный» по информации от ШУРов) - generalized malfunction of the TSX DEY 64D2K module (chassis 1 place 3); 13- Malfunction of the control panel of the control panel or the control panel (within 5 seconds, there are no signals about the position of each of the multi-position switches and the divergence of the positions of the main-backup key according to the information from the SURs)
ch0.ErrCodeL.13:=pk_bf or pkjnf;  ch0.ErrCodeL.13: = pk_bf or pkjnf;
14- Неисправность панели команд БЩУ и МЩТ (см. выше)  14- Malfunction of the control panel of the control panel and the control panel (see above)
chO.ErrCodeL.14:=pk_bf & pk mf;  chO.ErrCodeL.14: = pk_bf & pk mf;
15- свободно  15- free
16- Отказ датчика активной мощности (выход сигнала за диапазон 4-20мА) 16- Failure of the active power sensor (signal output over the range of 4-20mA)
chO.ErrCodeH.4:=ch0.pwf;  chO.ErrCodeH.4: = ch0.pwf;
17- Отказ датчика положения СМ РЗ-А или СМ РЗ-Б (один из): chO.ErrCodeH.5:=Or(smRZA.fault, smRZB.fault, not17- SM RZ-A or SM RZ-B position sensor failure (one of): chO.ErrCodeH.5: = Or (smRZA.fault, smRZB.fault, not
BTL5RZA.net_ready, not BTL5RZB.net_ready); BTL5RZA.net_ready, not BTL5RZB.net_ready);
- Датчик положения CM РЗ-А неисправен или с ним нет связи; - The position sensor CM РЗ-А is defective or there is no connection with it;
- Датчик положения СМ РЗ-Б неисправен или с ним нет связи; - The position sensor SM RZ-B is defective or there is no connection with it;
18- Отказ датчика положения СМ РЗ-А и СМ РЗ-Б (обоих) 18- Failure of the position sensor SM RZ-A and SM RZ-B (both)
chO.ErrCodeH.6:=And(Or(smRZA.fault, not BTL5RZA.net_ready), chO.ErrCodeH.6: = And (Or (smRZA.fault, not BTL5RZA.net_ready),
Or(smRZB.fault, not BTL5RZB.net_ready)); Or (smRZB.fault, not BTL5RZB.net_ready));
- Датчик положения CM РЗ-А неисправен или с ним нет связи; - The position sensor CM РЗ-А is defective or there is no connection with it;
- Датчик положения СМ РЗ-Б неисправен или с ним нет связи; - The position sensor SM RZ-B is defective or there is no connection with it;
19- Отказ сервопреобразователя или ЭМП СМ РЗ-А или СПОЗ СМ РЗ-Б (одного из) 19- Failure of the servo converter or EMF SM RZ-A or SPOZ SM RZ-B (one of)
ch0.ErrCodeH.10:=Or(SpozRZA.Error, SpozRZB .Error, not SpozRZA.net_ready, not SpozRZB.net_ready); - неисправен сервопреобразователь или ЭМП СМ РЗ-А или нет связи с сервопреобразователем СМ РЗ-А; ch0.ErrCodeH.10: = Or (SpozRZA.Error, SpozRZB .Error, not SpozRZA.net_ready, not SpozRZB.net_ready); - the servo converter or EMF SM RZ-A is faulty or there is no connection with the SM RZ-A servo converter;
- неисправен сервопреобразователь или ЭМП СМ РЗ-Б или нет связи с сервопреобразователем СМ РЗ-Б;  - the servo converter or EMF SM RZ-B is faulty or there is no connection with the servo converter SM RZ-B;
20- Отказ сервопреобразователя или ЭМП СМ РЗ-А и СПОЗ СМ РЗ- Б (обоих) 20- Failure of the servo converter or EMF SM RZ-A and SPOZ SM RZ-B (both)
chO.ErrCodeH.11 :=And(Or(SpozRZA.Error, not SpozRZA.net_ready), Or(SpozRZB .Error, not SpozRZB.net_ready));  chO.ErrCodeH.11: = And (Or (SpozRZA.Error, not SpozRZA.net_ready), Or (SpozRZB .Error, not SpozRZB.net_ready));
- неисправен сервопреобразователь или ЭМП СМ РЗ-А или нет связи с сервопреобразователем СМ РЗ-А;  - the servo converter or EMF SM RZ-A is faulty or there is no connection with the SM RZ-A servo converter;
- неисправен сервопреобразователь или ЭМП СМ РЗ-Б или нет связи с сервопреобразователем СМ РЗ-Б;  - the servo converter or EMF SM RZ-B is faulty or there is no connection with the servo converter SM RZ-B;
21- свободно 21- free
22- Нет связи с преобразователем интерфейсов Advantech EKI- 1522 22- No communication with the interface converter Advantech EKI- 1522
chO.ErrCodeH.O:=eth.fail_adv;  chO.ErrCodeH.O: = eth.fail_adv;
23- Рассогласование показаний датчиков частоты (значения отличаются от мажоритара на 50 об/мин при частоте мажоритара более 100 об/мин)  23- Mismatch of the frequency sensors (the values differ from the majority by 50 rpm with a majority frequency of more than 100 rpm)
chO.ErrCodeH.1 :=frq_amb;  chO.ErrCodeH.1: = frq_amb;
24- Нет связи с ИЧУ в течение 1 секунды по обоим портам модуля Advantech EKI-1522 24- There is no communication with the control unit for 1 second on both ports of the Advantech EKI-1522 module
chO.ErrCodeH.2:=fmd.fault; 25- Отказ аппаратной части измерительного канала датчиков частоты (см. выше) chO.ErrCodeH.2: = fmd.fault; 25- Failure of the hardware of the measuring channel of the frequency sensors (see above)
chO.ErrCodeH.3 :=HW_fault.ety_fmd  chO.ErrCodeH.3: = HW_fault.ety_fmd
26- свободно 26- free
27- Отказ датчика положения ГСМ 27- Failure of the fuel position sensor
chO.ErrCodeH.7:=Or(GSM.fault, not BTL5GSM.net_ready);  chO.ErrCodeH.7: = Or (GSM.fault, not BTL5GSM.net_ready);
Датчик положения ГСМ неисправен или с ним нет связи  The fuel and lubricant position sensor is defective or not connected
28- Отказ сервопреобразователя или ЭМП ГСМ 28- Failure of the servo converter or fuel and lubricant electromagnetic field
ch0.ErrCodeH.12:=Or(SpozGSM.Error, not SpozGSM.net_ready);  ch0.ErrCodeH.12: = Or (SpozGSM.Error, not SpozGSM.net_ready);
- неисправен сервопреобразователь или ЭМП ГСМ или нет связи с сервопреобразователем ГСМ; - the servo converter or the EMF fuel is faulty or there is no communication with the servo converter of the fuel;
29- Неисправность ШСП по автоматическим выключателям (см. выше) 29- Faulty ShSP on circuit breakers (see above)
chO.ErrCodeH.13 :=S_spFault;  chO.ErrCodeH.13: = S_spFault;
30- свободно 30- free
31- свободно  31- free
Ошибка канала - если код неисправностей шкафа не равен нулю. Channel error - if the cabinet fault code is not zero.
ch0.fault:= chO.ErrCodeoO; Ранжирование неисправностей ch0.fault: = chO.ErrCodeoO; Fault ranking
Формируемый 32-битный код неисправности передается в другой канал, аналогичный код принимается из другого канала. The generated 32-bit fault code is transmitted to another channel, a similar code is received from another channel.
Код неисправности по умолчанию передается или принимается по основной линии горячего резерва (Ethernet - витая пара между контроллерами), при нарушении обмена по основной линии обмен переключается на линию обмена через оптическую кольцевую линию связи (резервная линия горячего резерва), при этом для алгоритма горячего резерва принципиально ничего не меняется, т.е. данные как приходили, так и продолжают приходить. При нарушении обмена и -по этой линии алгоритм горячего резерва начинает работать через дискретные линии связи, при этом в алгоритме исключается ранжирование неисправностей и автоматическое переключение каналов осуществляется по приходе дискретного сигнала о неисправности с другого канала.  By default, the DTC is transmitted or received on the main line of the hot standby (Ethernet - twisted pair between the controllers), if the exchange on the main line is interrupted, the exchange switches to the exchange line through the optical ring communication line (standby hot line), while for the hot standby algorithm fundamentally nothing changes, i.e. data both came and continues to come. In the event of an exchange violation and along this line, the hot spare algorithm starts to work through discrete communication lines, while the algorithm excludes the ranking of faults and the automatic switching of channels is carried out upon the arrival of a discrete signal of a fault from another channel.
Пример реализации алгоритма ранжирования неисправностей: An example of the implementation of the fault ranking algorithm:
Входные данные с резервного канала Input from the backup channel
Резервируемый канал - ведущий (основной)  Reserved Channel - Master (Primary)
chl .mast:= Or(SUR_In[l].l&not(ch0.eth_fault), s_lmc );  chl .mast: = Or (SUR_In [l] .l & not (ch0.eth_fault), s_lmc);
Резервируемый канал - неисправен  Reserved Channel - Failed
chl .fault:= Or(SUR_In[l].0&not(ch0.eth_fault), not S_lstat);  chl .fault: = Or (SUR_In [l] .0 & not (ch0.eth_fault), not S_lstat);
Резервируемый канал - зафиксировался в ведущий (основной) chl.fix:= Or(SUR_In[l].2&not(ch0.eth_fault), s_rsrvl);  Reserved channel - fixed in the master (main) chl.fix: = Or (SUR_In [l] .2 & not (ch0.eth_fault), s_rsrvl);
Резервируемый канал - переход управления на другой канал запрещен  Reserved channel - control transfer to another channel is prohibited
sl_deny:= Or(Sur_In[l].5&not(ch0.eth_fault), s_rsrv2);  sl_deny: = Or (Sur_In [l] .5 & not (ch0.eth_fault), s_rsrv2);
Резервируемый канал - наличие питания chl_power:=S_lAlGl&S_lAlG2&s_lrc; Reserved Channel - Power Availability chl_power: = S_lAlGl & S_lAlG2 &s_lrc;
S_1A1G1 - Блок питания (Al-Gl) ШУР др. канала— исправен S_1A1G1 - Power supply unit (Al-Gl) DRC dr. Channel - OK
S_1A1G2 - Блок питания (A1-G2) ШУР др. канала— исправен  S_1A1G2 - Power supply unit (A1-G2) DRC dr. Channel - OK
Посредством сравнения кодов неисправностей своего и резервного канала формируется приоритет по неисправности в обоих каналах, который определяет, какой канал будет ведущим. if not ch0.eth_fault then By comparing the fault codes of its own and the backup channel, a priority for the fault in both channels is formed, which determines which channel will be the lead. if not ch0.eth_fault then
if chO.ErrCode=chl.ErrCode then  if chO.ErrCode = chl.ErrCode then
ChO.FR:=0;  ChO.FR:=0;
Chl.FR:=0;  Chl.FR:=0;
elsif ChO.ErrCode>chl .ErrCode then  elsif ChO.ErrCode> chl .ErrCode then
chO.FR:=l ;  chO.FR:=l;
chl.FR:=0;  chl.FR:=0;
else  else
chO.FR:=0;  chO.FR:=0;
chl .FR:=l ;  chl .FR: = l;
end_if;  end_if;
else  else
chO.FR:=ch0.fault;  chO.FR:=ch0.fault;
chl .FR:=chl. fault;  chl .FR: = chl. fault;
end_if;  end_if;
Формирование сигнала на установку текущего канала в «Основной» от ключа с БЩУ-0 или МЩТ: ch0.set:= SEL(Place, not РК_СН12, РК_СН12); chO_set:=ch0.set; Signal generation to set the current channel to “Main” from the key with the control cabinet-0 or the control panel: ch0.set: = SEL (Place, not PK_CH12, PK_CH12); chO_set: = ch0.set;
Переключение каналов Channel switching
Пример способа установки текущего канала в ведущий: An example of how to set the current channel to the master:
(* Блокировка перехода на другой канал при взводе тумблера "Запрет перехода" *) (* Blocking the transition to another channel when cocking the toggle switch "Prohibition of transition" *)
if s_deny&sl_deny then else  if s_deny & sl_deny then else
if s_deny&not(tp_HW_ini.q) then (* Принудительная установка ПЛК в «Основной» *)  if s_deny & not (tp_HW_ini.q) then (* Forced installation of the PLC in the "Main" *)
ch0.mast:=l ;  ch0.mast: = l;
end_if;  end_if;
if sl_deny then (* Принудительная установка ПЛК в «Резервный» *)  if sl_deny then (* Force PLC to "Standby" *)
ch0.mast:=0;  ch0.mast: = 0;
end_if;  end_if;
end_if;  end_if;
Выходные данные в резервный канал Output to backup channel
r_Stat:=not(ch0.fault); (* Формирование команды "Отказ САРЗ" *) r_mc:=ch0.mast; (* Текущий канал ведущий *)  r_Stat: = not (ch0.fault); (* Formation of the command "SARZ Failure" *) r_mc: = ch0.mast; (* Current channel lead *)
г_гс:=1 ;  g_gs: = 1;
r_rsrvl :=ch0.fix; (* Текущий канал зафиксировался в ведущий *) r_rsrv2:=s_deny; Таким образом, реализуется алгоритм работы на том канале, который максимально готов к работе (с минимальными неисправностями по тяжести отказов). При совпадении кодов неисправностей работа будет вестись на том канале, который оператор вручную установил в ведущий. Переключение каналов в системе по одному из вариантов реализации изобретения выполняется в течение одного цикла работы контроллеров, что позволяет обеспечить малое время переключения, в указанном варианте реализации не превышающее 10 мс. Это позволяет устранить возможное влияние процесса переключения каналов на процесс регулирования и на выполнение системой своих функций при возникновении аварийных ситуаций, что значительно повышает надежность системы. Динамическое резервирование r_rsrvl: = ch0.fix; (* The current channel is fixed in the leading *) r_rsrv2: = s_deny; Thus, the algorithm of work is implemented on the channel that is most ready for operation (with minimal malfunctions in terms of failure severity). If the fault codes match, the operation will be carried out on the channel that the operator manually set to the master. Channel switching in the system according to one embodiment of the invention is carried out during one cycle of the controllers, which allows for a short switching time, in this embodiment, not exceeding 10 ms. This eliminates the possible influence of the channel switching process on the regulatory process and on the system performing its functions in case of emergency, which significantly increases the reliability of the system. Dynamic reservation
При наличии неисправностей в старшем слове кода неисправности (с 15 по 31 биты неисправностей), реализуется алгоритм замещения отказавших элементов (датчиков, сигналов, механизмов), т.е. для работы системы берутся показания датчиков с резервного канала или используются механизмы резервного канала (система работает с перекрестными связями). If there are malfunctions in the high word of the malfunction code (from 15 to 31 bits of malfunctions), an algorithm for replacing the failed elements (sensors, signals, mechanisms) is implemented, i.e. for the system to work, the readings of sensors from the backup channel are taken or the backup channel mechanisms are used (the system works with cross-connections).
Пример алгоритма динамического резервирования: Dynamic backup algorithm example:
(* Динамическое резервирование *) (* Dynamic Reservation *)
if chO.ErrCodeHoO then  if chO.ErrCodeHoO then
if chO.mast then  if chO.mast then
(* Датчики активной мощности *) if chO.DR.O&chO.ErrCodeH.O then (* Active power sensors *) if chO.DR.O & chO.ErrCodeH.O then
pwr.cur:=pwr2k_cur;  pwr.cur: = pwr2k_cur;
endjf;  endjf;
if chO.DR.l&chO.ErrCodeH.l then  if chO.DR.l & chO.ErrCodeH.l then
(* Датчик положения РЗ-А *)  (* Position sensor РЗ-А *)
if smRZA.fault then  if smRZA.fault then
smRZA.cur:=smRZA2k_cur;  smRZA.cur: = smRZA2k_cur;
end_if;  end_if;
(* Датчик положения РЗ-Б *)  (* Position sensor РЗ-Б *)
if smRZB.fault then  if smRZB.fault then
smRZB.cur:=smRZB2k_cur;  smRZB.cur: = smRZB2k_cur;
end_if;  end_if;
end_if;  end_if;
else  else
if chO.DR.3&chO.ErrCodeH.3 then  if chO.DR.3 & chO.ErrCodeH.3 then
(* СПОЗ-А *)  (* SPOS-A *)
enable_control_RZA:=SpozRZA.Error;  enable_control_RZA: = SpozRZA.Error;
(* СПОЗ-Б *)  (* SPOZ-B *)
enable_control_RZB:=SpozRZB.Error;  enable_control_RZB: = SpozRZB.Error;
end_if;  end_if;
end_if;  end_if;
end_if;  end_if;
Промышленная применимость изобретения Industrial Applicability of the Invention
Упраляющая система по настоящему изобретению может быть использована в системах регулирования и защиты паровых и газовых турбин, в частности на объектах атомной энергетики. The control system of the present invention can be used in control and protection systems for steam and gas turbines, in particular in nuclear power facilities.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Управляющая система с резервированием для управления системой для автоматического регулирования и защиты (САРЗ) турбины, содержащая:1. A control system with redundancy for controlling the system for automatic regulation and protection (ACRP) of the turbine, containing:
5 5
- главную командную панель; - main command panel;
- по меньшей мере два канала управления и регулирования, которые содержат основной канал управления и регулирования и по меньшей мере первый резервный канал управления и регулирования, каждый из которых ю содержит датчики регулируемых параметров турбины, датчики параметров защиты, средства управления, выполненные с возможностью мониторинга состояния САРЗ, с возможностью изменения режима работы САРЗ и с возможностью обеспечения переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в - at least two control and regulation channels, which contain the main control and regulation channel and at least the first reserve control and regulation channel, each of which contains sensors for adjustable turbine parameters, sensors for protection parameters, controls configured to monitor the condition SARZ, with the ability to change the SRP operating mode and with the ability to ensure switching from the main control and regulation channel to the first reserve control and regulation channel in
15 случае обнаружения неисправности основного канала управления и регулирования, а также средства регулирования, выполненные с возможностью обеспечения поддержания параметров регулирования в заданном диапазоне, и по меньшей мере одну местную командную панель, причем указанные главная командная панель и по меньшей мере15 in case of detection of a malfunction of the main control and regulation channel, as well as regulation means configured to ensure maintenance of regulation parameters in a given range, and at least one local command panel, wherein said main command panel and at least
20 одна местная командные панель выполнены с возможностью обеспечения выбора оператором посредством входных воздействий на них основного канала управления и регулирования и первого резервного канала управления и регулирования и с возможностью формирования задающих сигналов для задания режимов работы управляющей системы на основании20, one local command panel is designed to allow the operator to select through the input influences on them the main control and regulation channel and the first backup control and regulation channel and with the ability to generate master signals to set operating modes of the control system based on
25 этих входных воздействий, а указанная по меньшей мере одна местная командная панель выполнена с возможностью функционального дублирования главной командной панели, а управляющая система также содержит - основной канал связи для передачи сигналов между указанными каналами управления и регулирования и указанными каналами управления и регулирования и главной командной панелью, 25 of these input actions, and said at least one local command panel is configured to functionally duplicate the main command panel, and the control system also contains - the main communication channel for transmitting signals between the specified control and regulation channels and the specified control and regulation channels and the main command panel,
отличающаяся тем, что characterized in that
- управляющая система дополнительно содержит по меньшей мере один первый резервный канал связи, выполненный с возможностью функционального резервирования основного канала связи и - the control system additionally contains at least one first backup communication channel, configured with the possibility of functional redundancy of the main communication channel and
- каждый из каналов управления и регулирования дополнительно содержит по меньшей мере один второй резервный канал связи для передачи сигналов между соответствующим средством управления и соответствующей местной командной панелью указанного канала управления и регулирования, - each of the control and regulation channels additionally contains at least one second backup communication channel for transmitting signals between the corresponding control means and the corresponding local command panel of the specified control and regulation channel,
- все средства управления выполнены с возможностью формирования сигнала состояния средств управления, содержащего информацию о состоянии средств управления, состоянии связи со средствами регулирования соответствующего канала и средствами управления и средствами регулирования других каналов управления и регулирования, и - all controls are configured to generate a control means state signal containing information about the state of the controls, the state of communication with the control means of the corresponding channel and the control means and control means of other control and regulation channels, and
- все средства регулирования выполнены с возможностью формирования сигнала состояния средств регулирования, содержащего информацию о состоянии средств регулирования, состоянии связи со средствами управления соответствующего канала и средствами управления и средствами регулирования других каналов управления и регулирования,- all control means are configured to generate a state signal of the control means, containing information about the state of the control means, the state of communication with the control means of the corresponding channel and the control means and control means of other control and regulation channels,
- по меньшей мере одно из средств управления выполнено с возможностью назначения первого резервного канала управления и регулирования из числа всех резервных каналов управления и регулирования на основании указанных задающих сигналов и сигналов состояния средств управления и средств регулирования и с возможностью формирования первого резервного канала управления и регулирования из наиболее жизнеспособных элементов средств управления и средств регулирования на основании указанных сигналов состояния средств управления и регулирования с возможностью образования перекрестных связей с использованием канала связи. - at least one of the control means is configured to assign a first reserve control and regulation channel from among all reserve control and regulation channels based on the specified master signals and state signals of the control and regulation means and with the possibility of forming a first reserve control and regulation channel from most viable controls and controls based on the specified state signals of control and regulation means with the possibility of forming cross-links using a communication channel.
5 2. Управляющая система по п. 1, в которой возможность переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае неисправности основного канала связи обеспечена посредством одного из первых резервных каналов связи. 5 2. The control system according to claim 1, in which the ability to switch from the main control and regulation channel to the first backup control and regulation channel in the event of a malfunction of the main communication channel is provided through one of the first backup communication channels.
Ю 3. Управляющая система по п. 1, в которой возможность переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае неисправности основного канала связи и первых резервных каналов связи обеспечена посредством вторых резервных каналов связи в составе каждого канала управления иYu 3. The control system according to claim 1, in which the ability to switch from the main control and regulation channel to the first backup control and regulation channel in the event of a malfunction of the main communication channel and the first backup communication channels is provided through the second backup communication channels as part of each control channel and
15 регулирования. 15 regulation.
4. Управляющая система по п. 1, в которой основной канал связи содержит линии связи типа "витая пара" между резервируемыми средствами управления и средствами регулирования, а также между средствами4. The control system according to claim 1, in which the main communication channel contains twisted-pair communication lines between redundant control means and regulatory means, as well as between means
20 управления и главной командной панелью. 20 controls and the main command panel.
5. Управляющая система по п. 1, в которой по меньшей мере один из первых резервных каналов связи содержит линии связи с использованием оптоволоконного кабеля, подключенные ко всем средствам управления и5. The control system according to claim 1, in which at least one of the first redundant communication channels contains communication lines using a fiber optic cable connected to all control means and
25 средствам регулирования и к главной командной панели. 25 controls and to the main control panel.
6. Управляющая система по п. 1, в которой по меньшей мере один из вторых резервных каналов связи в составе каждого канала управления и регулирования содержит дискретные линии связи. 6. The control system according to claim 1, in which at least one of the second backup communication channels as part of each control and regulation channel contains discrete communication lines.
7. Управляющая система по п.п. 1, 4, 5, в которой основной канал связи и по меньшей мере один из первых резервных каналов связи реализованы в соответствии со стандартом Ethernet. 7. Control system according to paragraphs. 1, 4, 5, in which the main communication channel and at least one of the first backup communication channels are implemented in accordance with the Ethernet standard.
5 5
8. Управляющая система по п. 1, в которой средства управления в составе каждого канала управления и регулирования выполнены с возможностью ранжирования неисправностей на основании сигналов состояния средств управления и средств регулирования каждого из каналов управления и ю регулирования. 8. The control system according to claim 1, in which the control means as part of each control and regulation channel are configured to rank faults based on the state signals of the control means and regulation means of each of the control and regulation channels.
9. Управляющая система по п.п. 1, 8 по меньшей мере одно из устройств управления выполнено с возможностью формирования первого резервного канала управления и регулирования из наиболее жизнеспособных9. Control system according to paragraphs. 1, 8, at least one of the control devices is configured to form the first backup control and regulation channel from the most viable
15 элементов средств управления и средств регулирования посредством ранжирования неисправностей средствами управления в составе каждого канала управления и регулирования в случае полной либо частичной неисправности основного и резервных каналов управления и регулирования при исправной работе основного канала связи или по15 elements of control and regulation means by ranking faults by control means as part of each control and regulation channel in the event of a complete or partial malfunction of the main and backup control and regulation channels with proper operation of the main communication channel or
20 меньшей мере одного из первых резервных каналов связи. 20 at least one of the first backup communication channels.
10. Управляющая система по п. 1, дополнительно выполненная с возможностью переключения с одного канала управления и регулирования на другой канал управления и регулирования без скачкообразного10. The control system according to claim 1, additionally configured to switch from one control and regulation channel to another control and regulation channel without jumping
25 изменения регулируемых параметров. 25 changes to adjustable parameters.
11. Управляющая система по п. 1, дополнительно выполненная с возможностью предотвращения обратного переключения между каналами управления и регулирования при пропадании неисправности. 11. The control system according to claim 1, additionally configured to prevent reverse switching between control and regulation channels when the fault disappears.
12. Управляющая система по п. 1, в которой средства управления и средства регулирования каналов управления и регулирования выполнены на отдельных программируемых контроллерах. 12. The control system according to claim 1, in which the control means and means for regulating the control and regulation channels are made on separate programmable controllers.
13. Управляющая система по п. 1, в которой средства управления и средства регулирования каналов управления и регулирования выполнены на одном программируемом контроллере. 13. The control system according to claim 1, in which the control means and means for regulating the control and regulation channels are implemented on one programmable controller.
14. Управляющая система по п.п. 1, 12, 13 в которой перекрестные связи между каналами управления и регулирования выполнены с использованием канала связи, связывающего по меньшей мере один контроллер каждого канала управления и регулирования по меньшей мере с одним контроллером по меньшей мере одного другого канала управления и регулирования для обеспечения возможности переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования. 14. Control system according to paragraphs. 1, 12, 13 in which cross-connections between control and regulation channels are made using a communication channel connecting at least one controller of each control and regulation channel with at least one controller of at least one other control and regulation channel to enable switching from the main control and regulation channel to the first reserve control and regulation channel.
15. Управляющая система по п. 1, в которой указанные командные панели выполнены с возможностью назначения основного и первого резервного каналов управления и регулирования посредством установки ключей на командной панели, а система выполнена с возможностью автоматической блокировки переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае неисправности первого резервного канала управления и регулирования. 15. The control system according to claim 1, in which said command panels are configured to assign the main and first backup control and regulation channels by installing keys on the command panel, and the system is configured to automatically block switching from the main control and regulation channel to the first backup control and regulation channel in case of failure of the first backup control and regulation channel.
16. Управляющая система по п. 1, в которой главная командная панель выполнена с возможностью блокировки управления с любой из местных командных панелей. 16. The control system according to claim 1, in which the main command panel is designed to block control from any of the local command panels.
17. Управляющая система по п. 1, выполненная с возможностью аппаратной блокировки переключения по меньшей мере на один из резервных каналов. 17. The control system according to claim 1, configured with the ability to hardware block switching to at least one of the backup channels.
5 5
18. Управляющая система по п. 1, выполненная с возможностью автоматической блокировки выбора более одного основного канала. 18. The control system according to claim 1, designed to automatically block the selection of more than one main channel.
19. Управляющая система по п.1, в которой датчики регулируемых ю параметров выполнены с возможностью дублирования или троирования. 19. The control system according to claim 1, in which the sensors of the adjustable parameters are made with the possibility of duplication or tripling.
20. Управляющая система по п.п. 1, 19 в которой датчики регулируемых параметров выполнены с возможностью использования в составе любого из каналов управления и регулирования. 20. Control system according to paragraphs. 1, 19 in which the sensors of adjustable parameters are designed to be used as part of any of the control and regulation channels.
15 15
21. Управляющая система по п.п. 1, 19, 20 в которой регулируемыми параметрами являются положение штока сервомотора, давление пара, поступающего на турбину, частота вращения ротора турбины, активная мощность турбогенератора. 21. Control system according to paragraphs. 1, 19, 20 in which the adjustable parameters are the position of the servomotor rod, the steam pressure entering the turbine, the turbine rotor speed, and the active power of the turbogenerator.
20 20
22. Управляющая система по п. 1, которая выполнена с возможностью ручного переключения канала управления и регулирования с использованием командной панели. 22. The control system according to claim 1, which is made with the ability to manually switch the control and regulation channel using the command panel.
25 23. Управляющая система по п.п. 1 и 1 1, в которой каждый канал управления и регулирования содержит RS - триггер для назначения указанного канала управления и регулирования основным и для предотвращения обратного переключения каналов при пропадании неисправностей. 25 23. Control system according to paragraphs. 1 and 1 1, in which each control and regulation channel contains an RS trigger for assigning the specified control and regulation channel as the main one and for preventing reverse switching of channels when faults disappear.
24. Управляющая система по п. 1, выполненная с возможностью использования для регулирования как одиночных турбин, так и турбин в составе дубль-блока турбин. 24. The control system according to claim 1, designed to be used for regulating both single turbines and turbines as part of a double turbine block.
25. Способ переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования, для использования в управляющей системе с резервированием, содержащей основной канал управления и регулирования и по меньшей мере один первый резервный канал управления и регулирования, согласно которому:25. A method for switching from the main control and regulation channel to the first backup control and regulation channel, for use in a redundant control system containing a main control and regulation channel and at least one first reserve control and regulation channel, according to which:
- получают информацию о состоянии главной командной панели, а также состоянии оборудования средств управления и средств регулирования в каждом из каналов управления и регулирования и состоянии связи каждого из указанных средств с другими средствами; - receive information about the state of the main command panel, as well as the state of the equipment of control and regulatory means in each of the control and regulation channels and the state of communication of each of these means with other means;
- на основании указанной информации и формируют сигналы состояния соответствующих средств; - based on the specified information, state signals of the corresponding means are generated;
- на основании сигналов состояния средств управления и средств регулирования основного канала определяют наличие неисправностей в основном канале управления и регулирования; - based on the status signals of the control and regulation means of the main channel, the presence of faults in the main control and regulation channel is determined;
- при наличии неисправностей в основном канале управления и регулирования определяют наличие неисправностей в первом резервном канале управления и регулирования и в других резервных каналах управления и регулирования; - if there are faults in the main control and regulation channel, the presence of faults in the first reserve control and regulation channel and in other reserve control and regulation channels is determined;
- в случае отсутствия неисправностей в одном из резервных каналов управления и регулирования указанный резервный канал управления и регулирования устанавливают в качестве основного канала, - in the absence of faults in one of the backup control and regulation channels, the specified backup control and regulation channel is installed as the main channel,
отличающийся тем, что: characterized in that:
- в случае наличия неисправностей во всех каналах управления и регулирования формируют первый резервный канал управления и регулирования из наиболее жизнеспособных частей всех каналов управления и регулирования с использованием перекрестных связей между указанными каналами и до устранения неисправностей система работает с использованием перекрестных связей; - in case of faults in all control and regulation channels, the first backup control channel is formed and regulation from the most viable parts of all control and regulation channels using cross connections between these channels and until faults are eliminated, the system operates using cross connections;
- в случае наличия неисправностей в основном канале связи, для передачи сигналов между каналами управления и регулирования и каналами управления и регулирования и главной командной панелью и обеспечения возможности переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования используют и один из первых резервных каналов связи, а - in case of faults in the main communication channel, to transmit signals between the control and regulation channels and the control and regulation channels and the main command panel and to ensure the possibility of switching from the main control and regulation channel to the first reserve control and regulation channel, one of the first reserve ones is used communication channels, and
- в случае наличия неисправностей в основном канале связи и во всех первых резервных каналах связи, для обеспечения возможности переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования используют один из вторых резервных каналов связи. - in the event of faults in the main communication channel and in all the first backup communication channels, one of the second backup communication channels is used to ensure the possibility of switching from the main control and regulation channel to the first backup control and regulation channel.
26. Способ по п. 25, согласно которому сигнал состояния является 32-х разрядный цифровым сигналом. 26. The method according to claim 25, according to which the status signal is a 32-bit digital signal.
27. Способ по п.п. 25-26, согласно которому в котором каждому разряду сигнала состояния назначают определенный тип неисправности, таким образом, что более старший бит указанного сигнала состояния соответствует более серьезной неисправности, и значение "1" в любом разряде сигнала состояния означает наличие соответствующей неисправности. 27. Method according to paragraphs. 25-26, according to which each bit of the status signal is assigned a specific type of fault, such that the higher bit of the specified status signal corresponds to a more serious fault, and the value of "1" in any bit of the status signal indicates the presence of the corresponding fault.
28. Способ по п. 25, согласно которому установку средств управления и средств регулирования в режим работы основного канала производят путем взведения RS-триггера для соответствующего средства, а установку средств управления и средств регулирования в режим работы резервного канала производят путем сброса этого RS-триггера для соответствующего средства. 28. The method according to claim 25, according to which the installation of controls and regulatory means in the operating mode of the main channel is carried out by cocking the RS trigger for the corresponding means, and setting control and regulating means are switched to the backup channel operating mode by resetting this RS trigger for the corresponding means.
29. Способ по п. 25, согласно которому сравнение кодов неисправности на основании сигналов состояния средств управления и средств регулирования выполняют в каждом цикле работы средств управления и средств регулирования. 29. The method according to claim 25, according to which the comparison of fault codes based on the status signals of the controls and controls is performed in each cycle of operation of the controls and controls.
30. Способ по п. 25, согласно которому переключение с основного канала управления и регулирования на один из резервных каналов управления и регулирования обеспечивают примерно за 10 мс. 30. The method according to claim 25, according to which switching from the main control and regulation channel to one of the backup control and regulation channels is ensured in approximately 10 ms.
PCT/RU2013/000731 2012-08-22 2013-08-22 Microprocessor-based control system with backup for controlling a turbine regulation and security system WO2014031039A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201201230 2012-08-22
EA201201230A EA021481B1 (en) 2012-08-22 2012-08-22 Microprocessor control system with backup for controlling regulation and security system of a turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2014031039A2 true WO2014031039A2 (en) 2014-02-27
WO2014031039A3 WO2014031039A3 (en) 2014-04-24

Family

ID=50150460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2013/000731 WO2014031039A2 (en) 2012-08-22 2013-08-22 Microprocessor-based control system with backup for controlling a turbine regulation and security system

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA021481B1 (en)
WO (1) WO2014031039A2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105332744A (en) * 2015-11-23 2016-02-17 国家电网公司 Checking method for preventing failure of thermal process protection system of thermal generator set
CN106502229A (en) * 2016-12-27 2017-03-15 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 Thermal power plant's DCS system prevents the method that thermal resistance protects failure
EP3316262A4 (en) * 2015-06-25 2019-04-17 Federal State Unitary Enterprise "All - Russian Research Institute Of Automatics" Safety control system for a nuclear power plant

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175169U1 (en) * 2017-05-31 2017-11-24 Акционерное общество "Уральский турбинный завод" Device for automatically generating additional electrical power from turbines of type "T"

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3588265A (en) * 1968-04-19 1971-06-28 Westinghouse Electric Corp System and method for providing steam turbine operation with improved dynamics
US4029952A (en) * 1973-11-06 1977-06-14 Westinghouse Electric Corporation Electric power plant having a multiple computer system for redundant control of turbine and steam generator operation
RU2285130C2 (en) * 2005-01-14 2006-10-10 Закрытое акционерное общество "Интеравтоматика" Microprocessor electrohydraulic control system with minimized dead zone of rotational speed of steam or gas turbine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3564273A (en) * 1967-11-09 1971-02-16 Gen Electric Pulse width modulated control system with external feedback and mechanical memory

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3588265A (en) * 1968-04-19 1971-06-28 Westinghouse Electric Corp System and method for providing steam turbine operation with improved dynamics
US4029952A (en) * 1973-11-06 1977-06-14 Westinghouse Electric Corporation Electric power plant having a multiple computer system for redundant control of turbine and steam generator operation
RU2285130C2 (en) * 2005-01-14 2006-10-10 Закрытое акционерное общество "Интеравтоматика" Microprocessor electrohydraulic control system with minimized dead zone of rotational speed of steam or gas turbine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3316262A4 (en) * 2015-06-25 2019-04-17 Federal State Unitary Enterprise "All - Russian Research Institute Of Automatics" Safety control system for a nuclear power plant
CN105332744A (en) * 2015-11-23 2016-02-17 国家电网公司 Checking method for preventing failure of thermal process protection system of thermal generator set
CN106502229A (en) * 2016-12-27 2017-03-15 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 Thermal power plant's DCS system prevents the method that thermal resistance protects failure

Also Published As

Publication number Publication date
EA021481B1 (en) 2015-06-30
WO2014031039A3 (en) 2014-04-24
EA201201230A1 (en) 2014-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102642462B1 (en) Nuclear reactor protection systems and methods
US6853292B1 (en) Security control system, method for the operation thereof
KR100931136B1 (en) Digital reactor protection system and its driving method with tripled wp and cpu and initiation circuit structure of 2/3 logic
US9997265B2 (en) Safety system for a nuclear power plant and method for operating the same
US20120070285A1 (en) independent, distributed protection and safety system with fiber optic communication for wind turbines
WO2014031039A2 (en) Microprocessor-based control system with backup for controlling a turbine regulation and security system
KR100848881B1 (en) Digital Security System for Nuclear Power Plant
CN109681443B (en) Rotation speed control system and method for steam-driven main feed pump of nuclear power station
EP2691820B1 (en) Wind power plant with highly reliable real-time power control
US10541059B2 (en) Digital protection system for nuclear power plant
KR101244015B1 (en) Nuclear power plant safety systems having indefendent multiplex structure and composition method
WO2019075012A1 (en) Systems and methods for remotely managing wind power generation
CN111681792B (en) ATWT control device and nuclear power equipment
KR101042030B1 (en) Plant protection system using integration of bistable and coincidence logic
CN110767338A (en) DCS (distributed control system) architecture for nuclear power reactor
KR101521817B1 (en) Management system for main controller with a wind turbine and method thereof
KR20180036920A (en) Control system for the safety of nuclear power plants
CN110114805B (en) Fire protection control unit
KR101245049B1 (en) Nuclear power plant multiple structure adaptive control apparatus and method
KR102291654B1 (en) Instrumentation control system optimized for power plant accidents and instrumentation control method
Lüders et al. The Cern detector safety system for the LHC experiments
CN211529626U (en) DCS (distributed control system) architecture for nuclear power reactor
CN107577163B (en) Fail-safe automation system, input system and device
Heyek et al. Development of a digital reactor control and protection system
Wei-zhi et al. Study of AP1000 Protection System Based on FirmSys

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13831217

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13831217

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2