CN110716423B - 一种应用于三重冗余超速保护装置的自动巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于三重冗余超速保护装置的自动巡检方法，属于旋转机械保护领域，本发明自动巡检方法包括单模件自动巡检方法和整装置自动巡检方法。单模件自动巡检方法实现超速保护模件内的测试活动；整装置自动巡检方法严格规范了三个超速保护模件自动巡检的启动条件、执行顺序、结果反馈和出错处理，为三重冗余超速保护装置提供了一种可在对系统干扰最小的情况下安全有序可靠地在线实施周期自诊断的方法。

Description

一种应用于三重冗余超速保护装置的自动巡检方法

技术领域：

本发明涉及一种应用于三重冗余超速保护装置的自动巡检方法。

背景技术：

汽轮发电机组是高速旋转的机械，额定转速一般为3000r/min。一旦发生超速，将会发生重大的财产损失和人员伤害。三重冗余超速保护装置，作为汽轮机超速保护系统的核心部分，由于承担着速度监测和跳机信号输出以抑制汽轮机超速事故危害的重大责任，需要定期对其进行巡检测试。现有人工巡检方法，操作复杂易错费时费力，且测试项目及测试精度受限；现有自动巡检方法，须额外加装测试模件，测试项难以完整覆盖三重冗余架构装置，测试耗时较长且对速度监视和超速跳机功能造成较大的干扰，容易引发测速偏差和误跳机，不利于装置在现场的长期稳定运行。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有自动巡检方法的技术缺陷而提供一种应用于三重冗余超速保护装置的自动巡检方法。

本发明所采用的技术方案有：一种应用于三重冗余超速保护装置的自动巡检方法，包括用于采集处理同一旋转机械的三路转速信号的三重冗余超速保护装置，所述三重冗余超速保护装置包括三个互为冗余的超速保护模件和一个三取二表决模件，三个超速保护模件对应输出三路互相独立的表决用跳机信号，在两路或者三路表决用跳机信号同时输出至三取二表决模件时，所述超速保护装置作出跳机动作，其特征在于：所述自动巡检方法包括：

1）三个超速保护模件内各包含一个巡检控制模块，三取二表决模件内包含一个巡检逻辑回路，各超速保护模件的巡检测试由巡检控制模块控制与监督；系统定义三个巡检控制模块中的一个模块为巡检主控制器，剩余的两个巡检控制模块被定义为巡检从控制器，由巡检主控制器设置巡检计时周期，在达到每个巡检计时周期后，巡检控制模块通过检测巡检逻辑回路监视三个超速保护模件的运行状态，若三个巡检控制模块分别判定三个超速保护模件均处于运行状态，则由巡检主控制器发起整个超速保护装置的自动巡检测试流程；

2）开启自动巡检流程后， 每个超速保护模件均不间断地向巡检逻辑回路反馈本超速保护模件的运行状态，且每个超速保护模件也会不间断的从巡检逻辑回路读取其他超速保护模件的运行状态，若巡检主控制器监测到存在其他超速保护模件处于非正常运行状态，则立即停止本模件正在进行的巡检测试活动或禁止启动本模件的巡检测试活动，并停止向其他巡检从控制器发送巡检测试启动命令；若巡检从控制器监测到存在其他超速保护模件处于非正常运行状态，则立即停止本模件正在进行的巡检测试活动或禁止启动本模件的巡检测试活动；

3）所述超速保护模件运行状态的反馈是通过每个超速保护模件的不同电平区分实现：当超速保护模件处于正常执行汽轮机转速的监视保护任务时，会持续向巡检逻辑回路输出一路心跳电平，表明该超速保护模件为在线状态；当超速保护模件处于非正常运行状态时，会持续向巡检逻辑回路输出一路高电平，表明离线状态；

4）单个超速保护模件对互为冗余的其他剩余两个超速保护模件运行状态监测，是通过从巡检逻辑回路读取其他剩余两个超速保护模件的电平状态来实现，当读取到所述剩余的其中一个超速保护模件反馈到巡检逻辑回路的电平为心跳电平或高电平时，则说明被监测的超速保护模件正处于在线状态或离线状态。

进一步地，所述巡检主控制器负责周期性主动启动整装置自动巡检测试流程，并严格按依次命令三个超速保模件顺序实施巡检测试，避免有故障时启动测试情况，避免多个模件同时测试情况，避免乱序测试情况，巡检主控制器若检测到所述避免的测试情况时，立即停止整装置自动巡检测试相关的一切活动。

进一步地，所述三个巡检控制模块对应全程监视巡检逻辑回路中三个超速保护模件的运行状态，并：确保在自动巡检测试前，所有的超速保护模件均正常运行；确保在自动巡检测试中，只有正在测试的单个超速保护模件离线，其他超速保护模件为正常运行；确保在自动巡检测试结束，所有的超速保护模件恢复正常运行。

本发明具有如下有益效果：

本方法针对三重冗余超速保护装置，在无需装置退出保护运行、无需加装测试模件的情况下，保证装置内互为冗余的三块超速保护模件在每一轮巡检中都能分别经历一次超速保护功能全回路测试，使自动巡检活动完整有效、安全快速，最大程度上减少巡检测试对装置测速和跳机功能的不利影响，确保超速保护装置在现场的长期稳定运行。

附图说明：

图1是三重冗余超速保护装置的框架示意图；

图2是单模件自动巡检方法的框架示意图；

图3是单模件自动巡检测试流程图；

图4是整装置自动巡检方法的框架示意图；

图5是超速保护模件状态反馈电平示意图；

图6整装置自动巡检流程图；

图7是巡检测试启动前巡检逻辑回路电平状态；

图8是模件A进行巡检测试时巡检逻辑回路电平状态；

图9是模件A巡检测试完成后巡检逻辑回路电平状态。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明一种应用于三重冗余超速保护装置的自动巡检方法，本发明自动巡检方法所依托的三重冗余超速保护装置的结构框架如图1，在硬件结构方面，所述的三重冗余保护装置是由三个互为冗余的超速保护模件和一个三取二表决模件组成。三个超速保护模件在超速保护跳机输出功能方面相互独立，每个超速保护模件都可以独立输出一路表决用跳机信号。来自超速保护模件的三路表决用跳机信号汇入三取二表决模件，通过三取二表决回路输出一路最终的跳机信号。

基于超速保护装置的三取二跳机表决策略，只有两路或三路同时输出跳机信号，才会导致最终的跳机信号输出及跳机动作。因此在三路均未输出跳机信号的正常情况下，允许因测试需要短时人为制造一路输出跳机信号的情况。这是实现单个超速保护模件测试过程中从转速信号输入到跳机信号输出并伴随跳机动作的全回路测试的基础前提。

本发明自动巡检方法是在不引起超速保护装置跳机的情况下，分时制造三个超速保护模件分别超速跳机的情况，以验证每个超速保护模件测速保护功能的有效性。

超速保护模件由巡检控制模块、速度监视模块、和跳机执行模块组成；三取二表决模件由三取二跳机表决回路和巡检逻辑回路组成。每个模块或回路，都由各自的软件和硬件组成，以实现相应的功能。

应用于三重冗余超速保护装置的自动巡检方法，由单模件自动巡检流程和整装置自动巡检流程。其中单模件自动巡检流程是负责指导单模件内的自动巡检活动，整个测试回路位于单个超速保护模件中，由巡检控制模块、速度监视模块和跳机执行模块组成，结构如图2所示。

单模件自动巡检流程如图3所示，主要包括的测试项为速度检测功能测试和跳机执行功能测试，用于验证单模件是否具有完整的测速及跳机安全保护功能。测试由巡检控制模块控制与监督，若过程中出现任何与预期不符的现象，均直接判定该模件自动巡检测试不通过。

整装置自动巡检是负责调度整装置的自动巡检活动，用于构成巡检测试回路的核心部分，分别是位于三取二表决模件中的巡检逻辑回路，和位于三个超速保护模件中的巡检控制模块，结构如图4所示。

在自动巡检方法中，超速保护模件的运行状态被定义为“在线”与“离线”两种。“在线”是指该模件正在正常执行汽轮机转速的监视保护任务的状态；“离线”是指该模件未在正常执行汽轮机转速的监视保护任务的所有非正常运行状态，可能出现的情况：该模件发生故障、该模件损坏、该模件被拔出、该模件正在进行巡检、该模件巡检中发现故障等。

每个超速保护模件会主动将本模件的实时运行状态反馈至巡检逻辑回路，以便在整个装置进行自动巡检的过程中，其他模件能够监测到本模件状态。运行状态反馈通过不同电平区分实现。当模件处于正常执行汽轮机转速的监视保护任务时，会持续向巡检逻辑回路输出一路“心跳”电平，表明“在线”状态；当模件处于非正常运行状态时，会持续向巡检逻辑回路输出一路“高”电平，表明“离线”状态。如：当模件开始巡检，会主动持续向巡检逻辑回路输出一路“高”电平，表明“离线”状态；当模件结束巡检，会主动持续向巡检逻辑回路输出一路“心跳”电平，表明“在线”状态，如图5所示。

根据三取二表决逻辑，超过一个超速保护模件处于“离线”状态会直接导致整装置输出跳机信号并执行跳机动作。整装置须严格避免自动巡检测试直接导致/参与导致跳机的情况发生。

整装置自动巡检方法的核心技术点在于通过实时监测整装置/单模件是否“具备自动巡检启动条件”以最小化测试活动对系统安全性的影响。该方法严格确保只有当三个超速保护模件均处于“在线”状态时，才允许至多一个超速保护模件进行自动巡检测试；该方法严格避免在已有超速保护模件处于“离线”状态的情况下启动/允许其他超速保护模件的自动巡检测试；该方法严格避免超过一个超速保护模件同时进行自动巡检测试。

在方法实现方面，出于调度需求，需要将三个超速保护模件中的巡检控制模块区分定义为自动巡检主模件和自动巡检从模件。两种模件在超速保护功能方面完全相同，但在自动巡检功能方面存在差异。系统上电后，三个超速保护模件按照槽位地址差异，分别自动定义为模件A，模件B和模件C。其中位于槽位A的模件A被定义为自动巡检主模件，其中的巡检控制模块定义为巡检主控制器，而位于槽位B、C的模件B、C则均定义为自动巡检从模件，其中的巡检控制模块定义为巡检从控制器。

巡检主控制器负责整装置自动巡检流程的控制和调度，具体任务包括配置自动巡检所有相关参数；计时；主动发起和停止自动巡检流程；主动对本模件实施巡检操作；监测自动巡检从模件的运行状态；向自动巡检从模件发送巡检启动命令；反馈巡检结果。

巡检从控制器负责接收来自自动巡检主模件的巡检启动命令后对本模件实施巡检操作；监测其他模件的运行状态；反馈本模件的运行状态或巡检结果。

结合图6，一下对本发明自动巡检方法进行详细描述：

1）使能周期性自动巡检功能后，由巡检主控制器实施计时。当计时时间到，巡检主控制器会通过检测巡检逻辑回路监视模件A、模件B和模件C的运行状态。若侦听到三路稳定的“心跳”电平，则说明模件A、B、C均处于“在线”状态，此时判定整装置“具备自动巡检启动条件”。可监测到巡检逻辑回路中各模件反馈的电平状态如图7所示。巡检主控制器主动启动整装置自动巡检流程。

2）整装置自动巡检流程启动后，将首先实施模件A的单模件自动巡检。单模件自动巡检流程如上节内容所述，所有巡检操作在本超速保护模件内完成。在模件A实施单模件自动巡检的过程中，巡检主控制器会持续监测巡检逻辑回路中模件B、模件C的状态是否保持“在线”。此时可监测到巡检逻辑回路中各模件反馈的电平状态如图8所示。

3）当模件A的单模件自动巡检测试结束且“测试通过”，巡检主控制器会继续通过检测巡检逻辑回路监视模件A、模件B和模件C的运行状态。若侦听到三路稳定的“心跳”电平，则说明模件A、B、C均处于“在线”状态，此时判定模件B“具备自动巡检启动条件”，此时可监测到巡检逻辑回路中各模件反馈的电平状态如图9所示。巡检主控制器通过巡检逻辑回路向模件B的巡检控制模块发送单模件自动巡检启动命令。模件B收到单模件自动巡检命令后，会先通过巡检逻辑回路监视模件A、模件B和模件C的运行状态。若侦听到三路稳定的“心跳”电平，则说明模件A、B、C均处于“在线”状态，此时判定本模件“具备自动巡检启动条件”，模件B的巡检控制模块启动本模件的自动巡检。

4）实施模件B的单模件自动巡检。单模件自动巡检流程如上节内容所述，所有巡检操作在本超速保护模件内完成。当模件B的单模件自动巡检测试结束且“测试通过”，巡检主控制器会继续通过检测巡检逻辑回路监视模件A、模件B和模件C的运行状态。若侦听到三路稳定的“心跳”电平，则说明模件A、B、C均处于“在线”状态，此时判定模件C“具备自动巡检启动条件”。巡检主控制器通过巡检逻辑回路向模件C的巡检控制模块发送单模件自动巡检启动命令。模件C收到单模件自动巡检命令后，会先通过巡检逻辑回路监视模件A、模件B和模件C的运行状态。若侦听到三路稳定的“心跳”电平，则说明模件A、B、C均处于“在线”状态，此时判定本模件“具备自动巡检启动条件”，模件C的巡检控制模块启动本模件的自动巡检。

5）实施模件C的单模件自动巡检。单模件自动巡检流程如上节内容所述，所有巡检操作在本超速保护模件内完成。当模件C的单模件自动巡检测试结束且“测试通过”，巡检主控制器会继续通过检测巡检逻辑回路监视模件A、模件B和模件C的运行状态。若侦听到三路稳定的“心跳”电平，则说明模件A、B、C均处于“在线”状态，此时判定“整装置自动巡检完成”。

6）巡检主控制器结束本轮整装置自动巡检流程，根据检测结果实施信息反馈，启动自动巡检周期计时，等待启动下一轮整装置自动巡检流程。

7）若所有超速保护模件均“测试通过”，整装置自动巡检流程中没有出现任何与预期不符的流程、现象或结论时，则判定为自动巡检正常。其余情况均判定为异常。

自动巡检异常细分为结果异常和流程异常。任意一超速保护模件正在进行巡检的过程中，一旦该模件监测到本模件有检测项不通过，则立即停止当前的巡检活动，判定为“结果异常”并通知巡检主控制器，失能自动巡检功能，暂停巡检周期计时，向用户反馈故障信息，等待后续处理；任意一模件正在进行巡检的过程中，一旦该模件监测到有其他模件处于“离线”状态、或检测到任意环节出现超时、提前、停滞、反复现象则立即停止当前的巡检活动，判定为“流程异常”并通知巡检主控制器，失能自动巡检功能，暂停巡检周期计时，向用户反馈故障信息，等待后续处理。

每个超速保护模件不论是正在进行正常的监视保护，还是在进行自动巡检测试，都须不间断实时监测其他两个超速保护模件运行状态。若监测到其他模件有“离线”情况，则认定本模件“不具备自动巡检启动条件”或直接停止本模件当前的自动巡检测试活动。

巡检主控制器若监测到任何与预期不符的模件运行状态反馈或接收到任何异常通知，则立即失能自动巡检功能，暂停巡检周期计时，向用户反馈故障信息，等待人工处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种应用于三重冗余超速保护装置的自动巡检方法，包括用于采集处理同一旋转机械的三路转速信号的三重冗余超速保护装置，所述三重冗余超速保护装置包括三个互为冗余的超速保护模件和一个三取二表决模件，三个超速保护模件对应输出三路互相独立的表决用跳机信号，在两路或者三路表决用跳机信号同时输出至三取二表决模件时，所述超速保护装置作出跳机动作，其特征在于：所述自动巡检方法包括：

1）三个超速保护模件内各包含一个巡检控制模块，三取二表决模件内包含一个巡检逻辑回路，各超速保护模件的巡检测试由巡检控制模块控制与监督；系统定义三个巡检控制模块中的一个模块为巡检主控制器，剩余的两个巡检控制模块被定义为巡检从控制器，由巡检主控制器设置巡检计时周期，在达到每个巡检计时周期后，巡检控制模块通过检测巡检逻辑回路监视三个超速保护模件的运行状态，若三个巡检控制模块分别判定三个超速保护模件均处于运行状态，则由巡检主控制器发起整个超速保护装置的自动巡检测试流程；

2）开启自动巡检流程后， 每个超速保护模件均不间断地向巡检逻辑回路反馈本超速保护模件的运行状态，且每个超速保护模件也会不间断的从巡检逻辑回路读取其他超速保护模件的运行状态，若巡检主控制器监测到存在其他超速保护模件处于非正常运行状态，则立即停止本模件正在进行的巡检测试活动或禁止启动本模件的巡检测试活动，并停止向其他巡检从控制器发送巡检测试启动命令；若巡检从控制器监测到存在其他超速保护模件处于非正常运行状态，则立即停止本模件正在进行的巡检测试活动或禁止启动本模件的巡检测试活动；

3）所述超速保护模件运行状态的反馈是通过每个超速保护模件的不同电平区分实现：当超速保护模件处于正常执行汽轮机转速的监视保护任务时，会持续向巡检逻辑回路输出一路心跳电平，表明该超速保护模件为在线状态；当超速保护模件处于非正常运行状态时，会持续向巡检逻辑回路输出一路高电平，表明离线状态；

4）单个超速保护模件对互为冗余的其他剩余两个超速保护模件运行状态监测，是通过从巡检逻辑回路读取其他剩余两个超速保护模件的电平状态来实现，当读取到所述剩余的其中一个超速保护模件反馈到巡检逻辑回路的电平为心跳电平或高电平时，则说明被监测的超速保护模件正处于在线状态或离线状态。

2.如权利要求1所述的应用于三重冗余超速保护装置的自动巡检方法，其特征在于：所述巡检主控制器负责周期性主动启动整装置自动巡检测试流程，并严格按依次命令三个超速保模件顺序实施巡检测试，避免有故障时启动测试情况，避免多个模件同时测试情况，避免乱序测试情况，巡检主控制器若检测到所述避免的测试情况时，立即停止整装置自动巡检测试相关的一切活动。

3.如权利要求1所述的应用于三重冗余超速保护装置的自动巡检方法，其特征在于：所述三个巡检控制模块对应全程监视巡检逻辑回路中三个超速保护模件的运行状态，并：确保在自动巡检测试前，所有的超速保护模件均正常运行；确保在自动巡检测试中，只有正在测试的单个超速保护模件离线，其他超速保护模件为正常运行；确保在自动巡检测试结束，所有的超速保护模件恢复正常运行。

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