一種水電廠水力機械保護裝置的製作方法

2023-09-23 11:32:35 2

本實用新型屬於水電廠熱工保護技術領域，具體涉及一種水電廠水力機械保護裝置。

背景技術：

目前，大多數水電廠水力機械保護由常規繼電器迴路保護部分和PLC程序保護部分構成，兩種方式可以獨立發揮作用；常規繼電器迴路保護部分主要由與現場水力機械保護信號檢測傳感器連接的繼電器及其電路迴路構成，電路迴路的輸出端與現場水力機械保護執行機構(例如與發電機組連接的執行機構)連接，當遇到故障時，通過常規繼電器迴路動作，啟動事故停機流程，驅動相應執行機構，實現對水力機械(例如發電機組)的保護；PLC程序保護部分為PLC(Programmable Logic Controller)可編程邏輯控制器，主要由開關量輸入模塊、開關量輸出模塊等組成，當監測到有故障時，通過PLC控制啟動事故停機流程，通過PLC開關量輸出接口驅動現場水力機械保護執行機構(例如與發電機組連接的執行機構)，實現對水力機械(例如發電機組)的保護。以高溫條件下對發電機組保護為例，採用繼電器迴路保護部分工作過程為當溫度超過設定溫度時，溫度保護信號源條件滿足設定要求，常規繼電器迴路動作，啟動事故停機流程，驅動關閉發電機組的執行機構，實現對發電機組的保護；採用PLC程序保護部分工作過程為當溫度超過設定溫度時，溫度保護信號源條件滿足設定要求，啟動事故停機流程，PLC開關量輸出模塊驅動關閉發電機組的執行機構，實現對發電機組的保護。

常規繼電器迴路保護部分接線複雜，電路迴路一旦構成，若想再修改電路比較困難，不僅需要增加或者減少繼電器，同時還要修改繼電器接線，改變電路迴路結構，維修成本較高，且無法實現對對繼電器迴路的靈活調整。

此外，由於繼電器迴路保護部分不能保存執行信號，無法與PLC程序保護部分實現數據共享。

技術實現要素：

針對目前水電廠水力機械保護中繼電器迴路存在的接線複雜、維修不方便等問題，本實用新型提供了一種新型的水電廠水力機械保護裝置，通過設置兩套並行的PLC實現程序保護，既節省了工作量，又便於靈活修改。

為了達到上述目的，本實用新型提供了一種水電廠水力機械保護裝置，該裝置由兩個PLC可編程邏輯控制器構成，每個PLC可編程邏輯控制器均設置有CPU、電源模塊、開關量輸出模塊和監測量輸入模塊，其中CPU分別與開關量輸出模塊和監測量輸入模塊連接，用於實現對各個模塊的控制；電源模塊分別與CPU、開關量輸出模塊和監測量輸入模塊連接，用於為CPU和各個模塊提供電源；開關量輸出模塊與現場水力機械保護執行機構連接，用於按照事故停機流程驅動執行機構；監測量輸入模塊與現場水力機械保護信號檢測傳感器連接，用於接收監測對象的實時信號數據；兩個PLC可編程邏輯控制器之間通過通訊模塊實現通信。

上述水電長水力機械保護裝置，兩個PLC可編程邏輯控制器中任一一個的監測量輸入模塊對檢測傳感器進行實時監測，並將監測結果發送給相應的CPU。當監測結果超出設定值時，CPU向開關量輸出模塊發送事故停機命令，開關量輸出模塊控制與之連接的執行機構啟動事故停機流程；同時，由於兩個PLC可編程邏輯控制器之間通過通訊模塊實現通信，兩者可以將各自保存的執行信號數據相互共享，當任意一套PLC採集信號失效時，可以採集另外一套PLC保存的數據。現場水力機械保護執行機構包括水輪發電機組調速器緊急停機電磁閥、水輪發電機組調速器事故配壓閥、水輪發電機組快速閘門、水輪發電機組發電機出口斷路器和水輪發電機組滅磁開關等。

上述水電廠水力機械保護裝置，所述監測量輸入模塊包括開關量輸入子模塊和模擬量輸入子模塊；所述開關量輸入子模塊與現場水力機械保護信號檢測傳感器連接，用於採集檢測傳感器的開關信號，並將其發送給CPU；所述模擬量輸入子模塊與現場水力機械保護信號傳感器連接，用於採集檢測傳感器的模擬量信號，並將其發送給CPU。開關量輸入子模塊和模擬量輸入子模塊獲得的數據均可以作為水電廠是否有故障發生的判斷條件，只要其中監測的任何一個量滿足故障判斷要求，CPU即控制開關量輸出模塊驅動現場水力機械保護執行機構。與開關量輸入子模塊連接的檢測傳感器包括水輪發電機組轉速傳感器、水輪發電機調速器壓力油罐壓力傳感器、水輪發電機組主軸密封水流量傳感器等。模擬量輸入模塊模擬量輸入子模塊包括溫度量輸入子模塊、壓力輸入量子模塊、流量輸入子模塊和位移輸入模塊等，相應的與模擬量輸入模塊連接的檢測傳感器包括水輪發電機軸瓦測溫電阻、水輪發電機調速器壓力油罐壓力傳感器、水輪發電機調速器壓力油罐位移傳感器、水輪發電機組主軸密封水流量傳感器和水輪發電機組主軸密封水壓力傳感器等。

上述水電廠水力機械保護裝置，兩個所述PLC可編程邏輯控制器的CPU、電源模塊、開關量輸出模塊和監測量輸入模塊的型號不相同，這樣可以避免共性缺點，優化機械事故停機流程，提高水力機械保護的可靠性；兩個所述PLC可編程邏輯控制器的CPU型號分別為IC695CRU320和IC200CPUE05；兩個所述PLC可編程邏輯控制器的電源模塊型號分別為IC695PSD040和IC200PWB001；兩個所述PLC可編程邏輯控制器的開關量輸出模塊型號分別為IC695MDL753和IC200MDL750。

上述水電廠水力機械保護裝置，兩個所述PLC可編程邏輯控制器的開關量輸入子模塊型號分別為IC695MDL660和IC200MDL650；以溫度量輸入子模塊為例，兩個所述PLC可編程邏輯控制器的溫度量輸入模塊型號分別IC695ALG600和IC200ALG620。

上述水電廠水力機械保護裝置，所述通訊模塊為有線通訊模塊，有線通訊模塊設置有分別與兩個PLC可編程邏輯控制器的CPU連接的兩個RS485串行口或者RS232串行口，通過乙太網通訊。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

1、由於本實用新型設置兩個相互獨立的PLC可編程邏輯控制器進行水力機械保護，避免了常規繼電器迴路保護中接線複雜和維修難度大、成本高的問題；

2、由於本實用新型設置的兩個PLC可編程邏輯控制器中的CPU、電源模塊、開關量輸出模塊和監測量輸入模塊的型號不相同，可以避免相同型號引起的共性缺點，優化機械事故停機流程，進一步提高水利機械保護的可靠性；

3、由於本實用新型採用的兩個PLC可編程邏輯控制器之間可以相互通訊，共享彼此保存的數據，當任意一套PLC採集信號失效時，可以採集另外一套PLC保存的數據；

4、由於本實用新型採用的PLC可編程邏輯控制器可以根據實際情況靈活調整保護邏輯，可以節省大量維修工作時間，且方便可行。

附圖說明

圖1為本實用新型水電廠水力機械保護裝置的結構示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖對本實用新型各實施例的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所得到的所有其它實施例，都屬於本實用新型所保護的範圍。

本實施例提供了一種水電廠水力機械保護裝置，如圖1所示，該裝置由第一PLC可編程邏輯控制器和第二PLC可編程邏輯控制器構成，每個PLC可編程邏輯控制器均設置有CPU、電源模塊、開關量輸出模塊和監測量輸入模塊，其中CPU分別與開關量輸出模塊和監測量輸入模塊連接，用於實現對各個模塊的控制；電源模塊分別與CPU、開關量輸出模塊和監測量輸入模塊連接，用於為CPU和各個模塊提供電源；開關量輸出模塊與現場水力機械保護執行機構連接，用於按照事故停機流程驅動執行機構；監測量輸入模塊與現場水力機械保護信號檢測傳感器連接，用於接收監測對象的實時信號數據；兩個PLC可編程邏輯控制器之間通過通訊模塊實現通信。

監測量輸入模塊包括開關量輸入子模塊和模擬量輸入子模塊；開關量輸入子模塊與現場水力機械保護信號檢測傳感器連接，用於採集檢測傳感器的開關信號，並將其發送給CPU；模擬量輸入子模塊為溫度量輸入子模塊，與現場水輪發電機軸瓦測溫電阻連接，用於採集水輪發電機軸瓦溫度，並將其發送給CPU。

第一PLC可編程邏輯控制器和第二可編程邏輯控制器的CPU、電源模塊、開關量輸出模塊和監測量輸入模塊均為外購，且其型號不相同。

第一PLC可編程邏輯控制器的CPU、電源模塊、開關量輸入子模塊、開關量輸出模塊和溫度量輸入子模塊型號分別為IC695CRU320、IC695PSD040、IC695MDL660、IC695MDL753和IC695ALG600。

第二PLC可編程邏輯控制器的CPU、電源模塊、開關量輸入子模塊、開關量輸出模塊和溫度量輸入子模塊型號分別為IC200CPUE05、IC200PWB001、IC200MDL650、IC200MDL750和IC200ALG620。

本實施例採用的通訊模塊為有線通訊模塊，包括分別與兩個PLC可編程邏輯控制器的CPU連接的兩個RS485串行口，通過乙太網通訊。

本實施例提供的水電廠水力機械保護裝置的工作過程為：

以第一PLC可編程邏輯控制器為例，其溫度量輸入子模塊對水輪發電機軸瓦溫度進行實時監測，經將監測的溫度數據發送給相應的CPU，CPU將接收到的實時溫度數據與設定的最大閾值比較，當溫度超過設定最大閾值時，CPU向開關量輸出模塊發送事故停機命令，啟動事故停機流程，開關量輸出模塊控制與之連接的執行機構(例如水輪發電機組調速器緊急停機電磁閥、水輪發電機組調速器事故配壓閥、水輪發電機組快速閘門、水輪發電機組發電機出口斷路器和水輪發電機組滅磁開關等)，從而實現對水輪發電機組的保護；同樣的，當開關量輸入子模塊對水輪發電機組調速器壓力油罐油壓過低信號、水輪發電機組發電機保護信號、水輪發電機組機械過速信號等開關量信號進行監測，並將監測的開關量數據發送給相應的CPU，CPU將接收到的實時開關量值與故障設定值比較，當開關量值與設定值相等時，CPU向開關量輸出模塊發出事故停機命令，啟動事故停機流程，開關量輸出模塊控制與之連接的執行機構(例如水輪發電機組調速器緊急停機電磁閥、水輪發電機組調速器事故配壓閥、水輪發電機組快速閘門、水輪發電機組發電機出口斷路器和水輪發電機組滅磁開關等)，從而實現對水輪發電機組的保護。

第二PLC可編程邏輯控制器的工作過程與第一PLC可編程邏輯控制器的類似，且由於兩個PLC可編程邏輯控制器中的CPU、電源模塊、開關量輸出模塊和監測量輸入模塊的型號不相同，可以避免相同型號引起的共性缺點，優化機械事故停機流程，進一步提高水利機械保護的可靠性；同時，由於兩個PLC可編程邏輯控制器之間通過通訊模塊實現通信，兩者可以將各自保存的執行信號數據相互共享，當任意一套PLC採集信號失效時，可以採集另外一套PLC的採集數據。

本領域的普通技術人員將會意識到，這裡的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應被理解為本實用新型的保護範圍並不局限於這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本實用新型公開的這些技術啟示做出各種不脫離本實用新型實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實用新型的保護範圍內。