本發明涉及發電設備保護領域,具體涉及一種基于多信號冗余的發電機斷水保護方法及應用。
背景技術:
1、現有的發電機斷水保護系統依賴于差壓開關來監測冷卻水流量。由于差壓開關無法實時監測冷卻水流量,且開關故障時無法及時發現,存在保護拒動的風險,影響發電機的安全運行。因此,需要一種更加可靠和靈活的斷水保護方法。現有的wk63/71單杠、雙分流、下排汽凝汽式汽輪機仍具有以下缺陷:
2、1.多信號冗余保護邏輯設計
3、在傳統的發電機斷水保護系統中,依賴于差壓開關來監測冷卻水流量。差壓開關安裝在定冷水出口母管和回水管上,通過檢測這兩點之間的壓差來判斷冷卻水的流動情況。這種方法存在多個局限性和風險。首先,差壓開關的監測精度和實時性較差。由于差壓開關只能檢測壓差,無法直接測量流量,因此當冷卻水流量變化時,差壓開關的響應速度較慢,且精度不高。差壓開關的設定值為固定的,當冷卻水流量接近設定值時,容易產生誤判,從而導致保護系統的誤動或拒動。
4、差壓開關的故障檢測能力有限。差壓開關在長期運行過程中可能會因機械磨損、環境污染或電氣故障等原因失效。然而,傳統的發電機斷水保護系統無法實時監測差壓開關的工作狀態,當差壓開關發生故障時,操作人員難以及時發現并處理。這種情況下,保護系統可能會失去監測能力,從而增加發電機斷水的風險,嚴重影響發電機的安全運行。差壓開關的安裝和維護成本較高。差壓開關需要安裝在冷卻水管道的特定位置,安裝過程復雜,且需要定期進行校準和維護,以確保其工作正常。這種高頻次的維護工作不僅增加了運行成本,還增加了維護人員的工作負擔。
5、2.動態信號處理
6、在傳統的信號處理技術中,采用簡單的邏輯電路來判斷冷卻水流量信號的狀態。這種信號處理方式雖然實現簡單,但存在多個局限性。首先,傳統的邏輯電路設計較為單一,缺乏靈活性。傳統的信號處理電路采用固定的邏輯門來進行信號判斷,難以適應復雜的工況變化。當冷卻水流量信號出現波動或干擾時,傳統的邏輯電路容易產生誤判,從而導致保護系統的誤動或拒動。傳統的信號處理電路無法實現多信號冗余保護。在傳統的設計中,只采用單一的信號源進行保護判斷,缺乏冗余設計。當單一信號源出現故障時,保護系統將失去判斷依據,增加發電機斷水的風險。
7、傳統的信號處理電路缺乏動態調整能力。在冷卻水流量的實際監測過程中,流量信號往往會受到環境變化、設備老化等因素的影響,出現波動或漂移。然而,傳統的信號處理電路無法根據實際情況進行動態調整,難以適應復雜的工況變化。這種情況下,保護系統的穩定性和可靠性將大打折扣。此外,傳統的信號處理電路缺乏自檢和故障處理能力。當信號處理電路自身出現故障時,操作人員難以及時發現并處理,從而增加保護系統的風險。
8、3.延時保護機制
9、傳統的發電機斷水保護系統采用固定的延時保護機制,即當檢測到冷卻水流量異常時,延時一段固定時間后觸發保護動作。這種保護機制雖然實現簡單,但存在多個局限性。首先,傳統的延時保護機制無法適應不同工況的需求。在實際運行過程中,冷卻水流量的變化具有復雜性和多樣性,不同工況下的保護延時需求可能不同。然而,傳統的延時保護機制無法根據實際情況進行調整,導致在某些情況下保護系統可能過早或過遲觸發,從而影響保護效果。
10、傳統的延時保護機制無法實現多階段保護。在實際運行過程中,冷卻水流量異常可能具有漸進性,即冷卻水流量逐漸減小直至斷水。然而,傳統的延時保護機制只設定一個固定的延時時間,無法針對不同階段的異常情況進行多階段保護。這種情況下,當冷卻水流量逐漸減小時,保護系統可能無法及時觸發,增加發電機斷水的風險。此外,傳統的延時保護機制缺乏自適應能力。在實際運行過程中,冷卻水流量信號可能會受到干擾或波動,導致信號的短暫異常。傳統的延時保護機制無法根據實際情況進行自適應調整,容易受到干擾信號的影響,從而導致保護系統的誤動或拒動。總體而言,傳統的發電機斷水保護系統存在監測精度低、故障檢測能力差、信號處理不靈活、延時保護機制單一等多個弊端,難以滿足現代發電設備對保護系統高可靠性、高穩定性的要求。
技術實現思路
1、一種基于多信號冗余的發電機斷水保護方法及應用,具體步驟如下:信號采集與比較、高低比較器判斷、信號有效性判斷、邏輯與操作、邏輯或操作、信號求和處理、冗余保護切換、延時保護機制、保護動作觸發。
2、步驟s1:信號采集與比較。
3、步驟s2:高低比較器判斷。
4、步驟s3:信號有效性判斷。
5、步驟s4:邏輯與操作。
6、步驟s5:邏輯或操作。
7、步驟s6:信號求和處理。
8、步驟s7:冗余保護切換。
9、步驟s8:延時保護機制。
10、步驟s9:保護動作觸發。
11、進一步的,在步驟s1中,三個定子冷卻水流量計(d0001、d0002、d0003)采集冷卻水流量信號。
12、進一步的,在步驟s2中,每個流量計的信號通過高低比較器(h/l)與設定值(50t/h)進行比較,判斷是否低于設定值。
13、進一步的,在步驟s3中,質量判斷模塊(tsto和not)檢測信號的有效性。
14、進一步的,在步驟s4中,三個流量計信號通過與門(and)進行邏輯與操作,所有信號均滿足條件時輸出高電平。
15、進一步的,在步驟s5中,與門輸出的信號通過或門(or)進行邏輯或操作,只要有一個信號滿足條件就輸出高電平。
16、進一步的,在步驟s6中,增益求和模塊(dsum)將三個流量計信號進行求和處理,通過高低比較器(h/l)判斷綜合信號是否滿足設定條件。
17、進一步的,在步驟s7中,信號綜合判斷通過限定或門(qor)進行處理,并通過切換塊(t)在不同信號源之間進行切換,信號故障時切換到備用保護邏輯。
18、進一步的,在步驟s8中,延時塊(td-dig)確保信號滿足保護條件后延時15秒輸出。
19、進一步的,在步驟s9中,延時15秒后,輸出發電機斷水保護動作信號,電氣側接到信號后再延時15秒發電機解列,發電機能夠平穩停機。
20、與現有技術相比,本發明具有如下好處:
21、1.多信號冗余保護邏輯設計
22、在發電機斷水保護系統中,引入多信號冗余保護邏輯設計具有顯著的優勢。這種設計大大提高了系統的可靠性。通過在定冷水母管上安裝三套孔板流量計,可以實時測量定子冷卻水流量,而不僅僅依賴于單一的差壓開關。正常情況下,系統使用流量計的三個信號進行判斷,當其中兩個信號低于設定值且信號均正常時,延時15秒后觸發斷水保護動作信號。當一個流量計信號出現故障時,系統仍然可以依靠剩下的兩個信號進行判斷。當兩個流量計信號故障時,使用最后一個信號進行判斷。若所有流量計信號均故障,系統自動切換到原有的差壓開關保護邏輯。這種多信號冗余保護邏輯設計確保了在多種情況下,保護系統都能有效工作,降低了因單一設備故障導致保護系統失效的風險。
23、多信號冗余保護邏輯設計提高了保護系統的監測精度和響應速度。相比傳統的差壓開關,孔板流量計能夠更準確地測量冷卻水的實際流量,并且響應速度更快。傳統的差壓開關只能通過壓差間接判斷流量,精度較低,而流量計可以直接測量流量,提供更精確的數據。此外,流量計的信號處理過程更為迅速,能夠實時反映冷卻水流量的變化。這種高精度和快速響應的監測能力,使得保護系統能夠及時檢測到冷卻水流量的異常,迅速做出反應,從而更好地保護發電機的安全運行。
24、多信號冗余保護邏輯設計簡化了維護工作,降低了運行成本。傳統的差壓開關需要定期校準和維護,以確保其工作正常。而流量計的維護需求相對較低,且其工作狀態可以通過系統實時監測,操作人員能夠及時發現并處理故障,避免了設備長時間帶故障運行。此外,多信號冗余設計能夠自動切換至備用保護邏輯,減少了系統停機時間和維護工作量。
25、2.動態信號處理
26、動態信號處理在發電機斷水保護系統中的應用,解決了傳統信號處理方式中的諸多局限性。動態信號處理提高了系統的靈活性和適應能力。通過設計包含高低比較器、與門、或門、限定或門、切換塊和延時塊的邏輯處理模塊,系統能夠更好地應對復雜多變的工況。當冷卻水流量信號出現波動或干擾時,動態信號處理系統可以根據實際情況進行調整,確保信號判斷的準確性。傳統的信號處理電路設計較為單一,缺乏靈活性,難以適應實際工況的變化。而動態信號處理通過靈活的邏輯組合,能夠適應各種復雜工況,減少誤判和誤動的風險。
27、動態信號處理能夠實現多信號冗余保護,提高系統的可靠性。在傳統的設計中,通常只采用單一信號源進行保護判斷,缺乏冗余設計,當單一信號源出現故障時,保護系統將失去判斷依據,增加發電機斷水的風險。而動態信號處理系統能夠通過多個信號源進行冗余判斷,當某個信號源出現故障時,系統可以自動切換到其他信號源繼續工作,確保保護功能不受影響。動態信號處理還具備自檢和故障處理能力,當信號處理電路自身出現故障時,系統能夠及時檢測并采取相應措施,避免保護系統失效。
28、動態信號處理提高了保護系統的穩定性和可靠性。通過高低比較器、與門、或門等邏輯處理模塊,系統能夠對流量信號進行精確判斷,減少誤動的可能性。限定或門和切換塊的應用,確保在特定條件下進行或操作和信號源切換,進一步提高了系統的穩定性。此外,延時塊的使用,確保信號滿足保護條件后延時一定時間輸出,避免瞬時干擾信號導致的誤動。
29、3.延時保護機制
30、引入延時保護機制提升了發電機斷水保護系統的性能和可靠性。首先,延時保護機制能夠適應不同工況的需求,提供更加靈活的保護方式。在實際運行過程中,冷卻水流量的變化復雜且多樣,不同工況下的保護延時需求也各不相同。傳統的延時保護機制通常采用固定的延時時間,難以根據實際情況進行調整,導致保護系統在某些情況下可能過早或過遲觸發,影響保護效果。而現代延時保護機制通過延時塊(td-dig),能夠在保護邏輯判斷出需要觸發斷水保護動作信號時,延時15秒后輸出信號。這樣可以避免瞬時干擾信號導致的誤動,同時確保在合理的時間內觸發保護動作,提高了系統的適應能力。
31、延時保護機制能夠實現多階段保護,增強系統的防護能力。在實際運行過程中,冷卻水流量異常可能具有漸進性,即冷卻水流量逐漸減小直至斷水。傳統的延時保護機制通常只設定一個固定的延時時間,無法針對不同階段的異常情況進行多階段保護,容易錯失最佳的保護時機。而現代延時保護機制能夠根據冷卻水流量的變化趨勢,設置多個延時段,以不同的延時策略應對不同階段的流量異常情況。當流量逐漸減小時,保護系統能夠在不同階段分別觸發保護動作,確保發電機在冷卻水流量出現異常時得到及時且有效的保護。
32、延時保護機制具備自適應能力,能夠根據實際情況進行動態調整,提高系統的可靠性。在冷卻水流量監測過程中,流量信號會受到環境變化、設備老化等因素的影響,出現波動或干擾。傳統的延時保護機制無法根據實際情況進行自適應調整,容易受到干擾信號的影響,導致保護系統誤動或拒動。而現代延時保護機制通過延時塊,可以根據實際的流量信號情況進行動態調整,濾除短暫的干擾信號,確保保護系統的穩定性和可靠性。