一种数字调速器的新型拓扑结构的制作方法

1.本发明涉及柴油发电机组调速器领域，具体涉及一种数字调速器的新型拓扑结构。


背景技术：

2.柴油发电机组数字调速器作为核电厂关键安全级设备，其作用在于根据核电厂设备负载情况调节柴油发电机油门位置以改变柴油机燃油供给系统的供油量，进而实现核电厂能源的有效供给，发电机组的自动并网控制也依赖于数字调速器的安全稳定运行。另外，在柴油发电机组并网运行时，根据负载消耗总功率的实际情况进行调速或者调整并入运行机组的数量，若有发电机组发生故障时可以及时启用备用机组或者停用故障发电机组，然而当数字调速器发生故障时如调速失效或者失控，则变得难以保证发电机组的稳定运行。因此，数字调速器的安全级设计必不可少。
3.现有技术中仅对调速器或者一整套发电设备作冗余设置，然而，由于需要并网的柴油发电机在输出功率、输出电压以及频率等参数都需要达到并网要求，或者负载变化时，启用或者切换数字调速器就会变得困难。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，保证核电厂安全级用电，本发明提供了一种数字调速器的新型拓扑结构，所述数字调速器包括：功率调节模块、速度调节模块及冗余速度调节模块；
5.所述功率调节模块用于根据电网负载情况和柴油发电机运行情况进行有功功率调节；
6.所述速度调节器模块和冗余速度调节器模块均与功率调节模块相连接，所述冗余速度调节器模块用于替换速度调节模块。
7.进一步的，所述速度调节模块还与执行器连接，所述执行器能够驱动柴油机并且将油门开度反馈给速度调节器模块，所述转速传感器用于监测柴油机的转速，所述柴油机驱动所述发电机进行发电。
8.进一步的，所述功率控制模块为非安全级设备，速度调节模块为安全级设备；
9.进一步的，所述速度调节器模块、冗余速度调节器模块与功率调节器模块之间的接口为隔离接口；所述隔离接口可为低压差分信号传输(lvds)接口；
10.进一步的，所述功率控制模块包括功率变送器、双通道跟踪、功率给定值以及有功调节pid；所述功率给定值的输入信号为系统外部进来的命令信号、控制方式切换信号；所述功率变送器接收发电机电压电流的反馈信息，并将其计算得到的功率信息与功率给定值的信号相结合计算负荷与实际的发电机输出的有功功率与负载所需功率的负荷偏差，所述有功pid调节根据所述负荷偏差采用pid调节计算需要输出的功率调节变量；所述速度调节器模块通过隔离接口接收所述功率调节变量；所述双通道跟踪用于跟踪速度调节器模块的运行情况；
11.所述速度调节器模块与冗余速度调节器模块的组成相同，均通过双通道自动切换模块连接，并且均能够获取有功pid调节输出的功率调节变量；所述速度调节器模块包括转速给定值、速度pid调节、开度给定值以及开度pid调节模块；所述转速给定值通过隔离接口与系统外部进来的命令信号、控制方式切换信号相连接，所述转速给定值进一步包括有功调节验证模块和转速计算模块，所述有功调节验证模块根据接收的系统外部进来的命令信号以及i/o口传输来的功率需求数据验证功率调节变量是否在合理的范围，所述转速计算模块用于根据功率调节变量和柴油机有效功率数据计算转速值，并将计算得到的转速值作为转速给定值，将所述转速给定值与转速传感器所监测到的柴油机转速值计算转速偏差，根据所述转速偏差进行速度pid调节计算，得到的速度调节变量作为燃油控制信号作为输入计算开度给定值，计算所述开度给定值与所述执行器反馈的开度值的偏差，进行开度pid调节，所述开度pid调节输出的油门开度信号驱动执行器动作以达到柴油机进油量的调节。
12.进一步的，所述功率需求数据是指核电厂用电量历史中的平均数据以及最低用电数据和高峰用电数据的差值，比较所述功率调节变量与平均数据的差值与所述最低用电数据和高峰用电数据的差值的比值以确定是否在合理的差值范围。
13.进一步的，所述转速传感器的油门开度信号、柴油机转速信号以及油门开度反馈信号均通过隔离接口与双通道跟踪连接，所述双通道跟踪还可以获取功率调节变量数据，首先比较油门开度信号、油门开度反馈信号和柴油机转速信号是否匹配，如果相匹配则说明执行器和柴油机无问题；然后双通道跟踪还实时跟踪转速偏差、燃油控制信号、开度偏差是否偏离越来越大或者偏离超出正常水平以便判断速度调节器模块是否正常工作。
14.进一步的，双通道跟踪还进一步控制双通道自动切换模块完成速度调节器模块向冗余速度调节器模块的切换。
15.进一步的，所述核电站关键用电设备还包括用于采集各个关键用电设备功率采集模块，所述功率采集模块采集的功率数据被传输到电力调度控制模块，所述电力调度控制模块用于综合计算所述功率数据，所述功率数据还包括核电厂用电量历史中的平均数据以及最低用电数据和高峰用电数据的差值等，并计算需要并网运行的柴油发电机数量，并且计算各个柴油发电机设备所需要的给定功率值以及开启命令、控制方式切换信号；
16.本发明通过两个安全级速度调节器设计实现了安全级转速调节的冗余设计，通过一个功率控制调节器实现检修及系统误动作时的并网功率调节并实现并网后的稳定调速。通过对数字式调速器的功能划分优化了其拓扑结构，该设计实现了安全分级控制及安全冗余设计。
附图说明
17.图1为数字调速器新型拓扑架构；
18.图2为调速器冗余拓扑控制图；
19.图3为电力调度控制原理图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1
22.如图1所示，本发明提供了一种数字调速器的新型拓扑结构，所述数字调速器包括：功率调节模块1、速度调节器模块2以及冗余速度调节器模块3；所述功率调节模块1用于根据电网负载情况和柴油发电机5运行情况进行有功功率调节；所述速度调节器模块2和冗余速度调节器模块3均与功率调节模块1相连接，所述冗余速度调节器模块3用于在速度调节器模块2出现故障后投入切换。所述功率调节模块为非安全级设备，速度调节器模块2为安全级设备。所述速度调节器模块2与功率调节器模块之间的接口为隔离接口；所述隔离接口可为：低压差分信号传输(lvds)接口。
23.所述速度调节器模块2或者冗余速度调节器模块3能够调节柴油机4的油门开度，所述柴油机4与发电机5连接，所述发电机5与所述核电站关键用电设备66连接。
24.所述速度调节器模块2还与执行器连接，所述执行器能够驱动柴油机4并且将油门开度反馈给速度调节器模块2，所述转速传感器用于监测柴油机4的转速，所述柴油机4驱动所述发电机5进行发电。
25.实施例2
26.如图2所示，所述功率调节模块1包括功率变送器、双通道跟踪、功率给定值以及有功调节pid；所述功率给定值的输入信号为系统外部进来的命令信号、控制方式切换信号；所述功率变送器接收发电机5电压电流的反馈信息，并将其计算得到的功率信息与功率给定值的信号相结合计算负荷与实际的发电机5输出的有功功率与负载所需功率的负荷偏差，所述有功pid调节根据所述负荷偏差采用pid调节计算需要输出的功率调节变量；所述速度调节器模块2通过隔离接口接收所述功率调节变量；所述双通道跟踪用于跟踪速度调节器模块2的运行情况；
27.所述速度调节器模块2与冗余速度调节器模块2的组成相同，均通过双通道自动切换模块连接，并且均能够获取有功pid调节输出的功率调节变量；所述速度调节器模块2包括转速给定值、速度pid调节、开度给定值以及开度pid调节模块；所述转速给定值通过隔离接口与系统外部进来的命令信号、控制方式切换信号相连接，所述转速给定值进一步包括有功调节验证模块和转速计算模块，所述有功调节验证模块根据接收的系统外部进来的命令信号以及i/o口传输来的功率需求数据验证功率调节变量是否在合理的范围，所述转速计算模块用于根据功率调节变量和柴油机4有效功率数据计算转速值，并将计算得到的转速值作为转速给定值，将所述转速给定值与转速传感器所监测到的柴油机4转速值计算转速偏差，根据所述转速偏差进行速度pid调节计算，得到的速度调节变量作为燃油控制信号作为输入计算开度给定值，计算所述开度给定值与所述执行器反馈的开度值的偏差，进行开度pid调节，所述开度pid调节输出的油门开度信号驱动执行器动作以达到柴油机4进油量的调节。
28.所述功率需求数据是指核电厂用电量历史中的平均数据以及最低用电数据和高峰用电数据的差值，比较所述功率调节变量与平均数据的差值与所述最低用电数据和高峰用电数据的差值的比值以确定是否在合理的差值范围。
29.所述转速传感器的油门开度信号、柴油机4转速信号以及油门开度反馈信号均通
过隔离接口与双通道跟踪连接，所述双通道跟踪还可以获取功率调节变量数据，首先比较油门开度信号、油门开度反馈信号和柴油机4转速信号是否匹配，如果相匹配则说明执行器和柴油机4无问题；然后双通道跟踪还实时跟踪转速偏差、燃油控制信号、开度偏差是否偏离越来越大或者偏离超出正常水平以便判断速度调节器模块2是否正常工作。双通道跟踪还进一步控制双通道自动切换模块完成速度调节器模块2向冗余速度调节器模块2的切换。
30.如图3所示，所述核电站关键用电设备6还包括用于采集各个关键用电设备功率采集模块7，所述功率采集模块7采集的功率数据被传输到电力调度控制模块8，所述电力调度控制模块8用于综合计算所述功率数据，所述功率数据还包括核电厂用电量历史中的平均数据以及最低用电数据和高峰用电数据的差值等，并计算需要并网运行的柴油发电机5数量，并且计算各个柴油发电机5设备所需要的给定功率值以及开启命令、控制方式切换信号。
31.本发明通过两个安全级速度调节器设计实现了安全级转速调节的冗余设计，通过一个功率控制调节器实现检修及系统误动作时的并网功率调节并实现并网后的稳定调速。通过对数字式调速器的功能划分优化了其拓扑结构，该设计实现了安全分级控制及安全冗余设计。
32.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。