核电变压器冷却系统自动停运方法及系统与流程

1.本发明涉及核电变压器控制技术领域，尤其涉及一种核电变压器冷却系统自动停运方法及系统。


背景技术：

2.核电变压器在运行过程中，变压器的温度会升高，当变压器的温度出现过高时，会引发火灾。根据核电变压器的结构特性，其爆炸起火的主要原因有：变压器油老化变质引起内闪络击穿，线圈绝缘层损坏造成短路使线圈发热，线圈连接处接触不良产生高温、松动或断开时产生电弧，套管损坏爆裂或漏水，套管绝缘层损坏或老化引起绝缘击穿，变压器遭受雷击等。在核电变压器事故中，造成变压器箱体变形开裂甚至引起爆炸起火的严重事故，占事故总数的近20％。
3.目前核电变压器冷却系统的自动投入和切除回路只与主变压器高压侧隔离刀闸位置有关，而主变压器高压侧隔离刀闸位置只由主控人员进行控制。因此，当变压器发生火灾时，主控人员忙于控制机组状态的同时需要通过断开变压器冷却系统的动力电源开关来手动关闭主变压器冷却系统。这需要花费一定的时间，在此期间，主变压器冷却系统的运行将导致主变压器的火灾趋势扩大，使得灭火系统的功效大打折扣。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的至少一个缺陷，提供一种核电变压器冷却系统自动停运方法及系统。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电变压器冷却系统自动停运方法，包括以下步骤：
6.s10、获取核电变压器的实时监测信号；
7.s20、根据所述实时监测信号判断所述核电变压器区域是否发生火灾，或根据所述核电变压器中的断路器位置判断所述核电变压器是否处于停运状态，若任一判断结果为是则执行步骤s30，否则返回到所述步骤s10；
8.s30、生成冷却系统停运信号。
9.优选的，在本发明所述的核电变压器冷却系统自动停运方法中，在所述步骤s20中，根据所述实时监测信号判断所述核电变压器区域是否发生火灾包括：
10.根据所述实时监测信号中的核电变压器温度和火焰探测信号，判断所述核电变压器区域是否处于火灾预警状态；
11.对所述实时监测信号中的火灾图像信号进行图像特征处理，判断图像特征处理后的所述火灾图像信号是否存在火灾图像特征、以及所述核电变压器区域是否处于所述火灾预警状态，若两者均是，则判定所述核电变压器区域发生火灾。
12.优选的，在本发明所述的核电变压器冷却系统自动停运方法中，在所述步骤s20中，根据所述实时监测信号判断所述核电变压器区域是否发生火灾还包括：
13.判断所述实时监测信号中是否存在任一保护动作信号值为故障值、以及所述核电变压器区域是否处于所述火灾预警状态，若两者均是，则判定所述核电变压器区域发生火灾。
14.优选的，在本发明所述的核电变压器冷却系统自动停运方法中，在所述步骤s20中，根据所述实时监测信号判断所述核电变压器区域是否发生火灾还包括：
15.判断所述实时监测信号中是否存在任一保护动作信号值为故障值、以及所述实时监测信号中的温感反馈信号值是否为故障值，若两者均是，则判定所述核电变压器区域发生火灾。
16.优选的，在本发明所述的核电变压器冷却系统自动停运方法中，在所述步骤s20中，根据所述实时监测信号中的核电变压器温度和火焰探测信号，判断所述核电变压器区域是否处于火灾预警状态包括：
17.判断所述实时监测信号中的核电变压器温度是否大于阈值、以及所述实时监测信号中是否存在任一火焰探测信号值为报警值，若两者均是，则判定所述核电变压器区域处于火灾预警状态。
18.本发明还构造一种核电变压器冷却系统自动停运系统，包括：
19.监测单元，用于监测核电变压器，以获取实时监测信号；
20.火灾判断单元，用于根据所述实时监测信号判断所述核电变压器区域是否发生火灾；
21.变压器状态判断单元，用于根据所述核电变压器中的断路器位置判断所述核电变压器是否处于停运状态；
22.冷却系统停运信号生成单元，用于在核电变压器区域发生火灾或核电变压器处于停运状态时，生成冷却系统停运信号。
23.优选的，在本发明所述的核电变压器冷却系统自动停运系统中，所述监测单元包括用于获取所述实时监测信号中的核电变压器温度的温度传感器、用于获取所述实时监测信号中的火焰探测信号的若干火焰探测器、以及用于获取所述实时监测信号中的火灾图像信号的若干摄像单元；
24.对应的，所述火灾判断单元用于根据所述核电变压器温度和火焰探测信号，判断所述核电变压器区域是否处于火灾预警状态；并对所述火灾图像信号进行图像特征处理，在图像特征处理后的所述火灾图像信号存在火灾图像特征、以及所述核电变压器区域处于所述火灾预警状态时，判定所述核电变压器区域发生火灾。
25.优选的，在本发明所述的核电变压器冷却系统自动停运系统中，所述监测单元还包括用于获取所述实时监测信号中的若干保护动作信号的非电量保护装置和电量保护装置；
26.对应的，所述火灾判断单元还用于在任一保护动作信号值为故障值、以及所述核电变压器区域处于所述火灾预警状态时，判定所述核电变压器区域发生火灾。
27.优选的，在本发明所述的核电变压器冷却系统自动停运系统中，所述温度传感器还用于根据自身工作状态输出温感反馈信号；
28.对应的，所述火灾判断单元还用于在任一保护动作信号值为故障值、以及所述温感反馈信号值为故障值时，判定所述核电变压器区域发生火灾。
29.优选的，在本发明所述的核电变压器冷却系统自动停运系统中，在所述火灾判断单元中，所述根据核电变压器温度和火焰探测信号，判断核电变压器区域是否处于火灾预警状态包括：
30.在所述核电变压器温度大于阈值、以及所述火焰探测信号中的任一探测值为报警值时，判定所述核电变压器区域处于火灾预警状态。
31.本发明具有以下有益效果：通过获取核电变压器的实时监测信号，并根据实时监测信号判断核电变压器区域是否发生火灾，或根据核电变压器中的断路器位置判断核电变压器是否处于停运状态，当核电变压器区域发生火灾或核电变压器处于停运状态时，生成冷却系统停运信号，使核电变压器的冷却系统能够及时停运。实施本发明能够提高核电变压器的火灾监测系统的准确性和可靠性，以降低冷却系统误停运的风险，在确定变压器区域发生火灾时，能够及时使冷却系统自动停运，避免火势趋势矿大和蔓延，进而避免事故和损失扩大。
附图说明
32.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
33.图1是本发明提供的核电变压器冷却系统自动停运方法的结构图；
34.图2是本发明提供的核电变压器冷却系统自动停运方法中步骤s20的结构图；
35.图3是本发明提供的核电变压器冷却系统自动停运系统的结构图；
36.图4是本发明提供的核电变压器冷却系统自动停运系统中的监测单元的结构图；
37.图5是本发明提供的核电变压器冷却系统自动停运系统中的火焰探测器、摄像单元和线型温感电缆的安装示意图。
具体实施方式
38.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
39.需要说明的是，附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
40.鉴于核电变压器的火灾隐患较大，因此在变压器运行工况和停运工况下均需要考虑其火灾相关系统的可靠性，应尽可能第一时间探测火灾，并及时停运变压器及其冷去系统，参考图1，本发明提供了一种核电变压器冷却系统自动停运方法，包括以下步骤：s10、s20和s30。
41.s10、获取核电变压器的实时监测信号。
42.s20、根据实时监测信号判断核电变压器区域是否发生火灾，或根据核电变压器中的断路器位置判断核电变压器是否处于停运状态，若任一判断结果为是则执行步骤s30，否则返回到步骤s10。
43.如图2所示，在一些实施例中，步骤s20中的根据实时监测信号判断核电变压器区域是否发生火灾包括：根据实时监测信号中的核电变压器温度和火焰探测信号，判断核电变压器区域是否处于火灾预警状态。
44.进一步的，根据实时监测信号中的核电变压器温度和火焰探测信号，判断核电变压器区域是否处于火灾预警状态包括：判断实时监测信号中的核电变压器温度是否大于阈值、以及实时监测信号中是否存在任一火焰探测信号值为报警值，若两者均是，则判定核电变压器区域处于火灾预警状态。具体的，在正常工况下，核电变压器的温度一般不会超过阈值，当核电变压器的温度大于阈值时，说明核电变压器可能发生了异常故障(闪络击穿、线圈短路、连接处接触不良等)，导致其发热严重；在该实施例中，为了能够全方位监控核电变压器区域，可在现场不同方位上安装若干火焰探测器，当火焰探测器探测到火灾异常时，其输出火焰探测信号值将被置为报警值，因此当任一火焰探测信号值为报警值时，说明现场可能已发生火灾，但并不能确定是否已发生了火灾，因此判定核电变压器区域处于火灾预警状态，以表征核电变压器区域可能存在火灾。
45.由于核电厂工作环境恶劣，检测信号存在误判风险，冒然判断核电变压器区域发生火灾而使其停运可能会导致核电厂经济效益受损严重，因此更进一步的，如图2所示，需要对实时监测信号中的火灾图像信号进行图像特征处理，判断图像特征处理后的火灾图像信号是否存在火灾图像特征、以及核电变压器区域是否处于火灾预警状态，若两者均是，则判定核电变压器区域发生火灾。具体的，对火灾图像信号进行数字化处理，并对数字化处理后的火灾图像信号进行火灾特征提取，若提取的数据中存在火灾图像特征，且核电变压器区域处于火灾预警状态，则判定核电变压器区域发生火灾；由于图像特征处理结果也存在误差风险，因此在提取的数据中不存在火灾图像特征时，判定核电变压器区域处于火灾待确认状态，以提醒操作员进一步通过核电厂的监控系统确认核电变压器区域是否发生火灾，若确认发生火灾，则按下“火灾”确认按钮，以生成冷却系统停运信号。
46.如图2所示，在一些实施例中，步骤s20中的根据实时监测信号判断核电变压器区域是否发生火灾还包括：判断实时监测信号中是否存在任一保护动作信号值为故障值、以及核电变压器区域是否处于火灾预警状态，若两者均是，则判定核电变压器区域发生火灾。具体的，保护动作信号包括核电变压器的电流保护信号、电压保护信号、频率保护信号、阻抗保护信号、重瓦斯保护信号、压力保护信号等等，当保护动作信号的测量值大于对应预设保护信号值时，则将该保护动作信号值置为故障值，以核电变压器的工作电流为例，当工作电流大于预设电流保护信号值时，将电流保护信号值置为故障值。
47.在核电变压器区域发生严重故障或设备老化等原因，可能会导致用于检测核电变压器温度的温度传感器失效，而无法正常检测核电变压器温度，最终导致无法检测到核电变压器区域是否发生火灾，因此，参考图2，在一些实施例中，步骤s20中的根据实时监测信号判断核电变压器区域是否发生火灾还包括：判断实时监测信号中是否存在任一保护动作信号值为故障值、以及实时监测信号中的温感反馈信号值是否为故障值，若两者均是，则判定核电变压器区域发生火灾。在温度传感器失效时，温感反馈信号值将被置为故障值。
48.在一些实施例中，核电变压器的开关站采用了3/2接线方式，因此，步骤s20中的根据核电变压器中的断路器位置判断核电变压器是否处于停运状态可以包括：通过采集开关站中的中断路器和边断路器的位置信号、以及发电机出口断路器的位置信号，以判断核电变压器是否处于停运状态。具体的，通过各位置信号得知各断路器的刀闸位置，当中断路器、边断路器和电机出口断路器均处于分闸状态时，判定核电变压器处于停运状态。
49.s30、生成冷却系统停运信号，使核电变压器的冷却系统能够及时停运，从而避免
在火灾情况下的火势趋势矿大和蔓延。
50.参照图3，本发明还构造一种核电变压器冷却系统自动停运系统，包括：监测单元、火灾判断单元、变压器状态判断单元和冷却系统停运信号生成单元。
51.监测单元，用于监测核电变压器，以获取实时监测信号。
52.如图4所示，在一些实施例中，监测单元包括用于获取实时监测信号中的核电变压器温度的温度传感器、用于获取实时监测信号中的火焰探测信号的若干火焰探测器、用于获取实时监测信号中的火灾图像信号的若干摄像单元、用于获取实时监测信号中的若干保护动作信号的非电量保护装置和电量保护装置。在一些实施例中，监测单元中可配置两个电量保护装置，分别为第一电量保护装置和第二电量保护装置，从而避免单个电量保护装置出现误判而导致该系统出现误操作。
53.如图4所示，在一些实施例中的，监测单元还包括第一信号处理单元、第二信号处理单元、第三信号处理单元和或门逻辑单元。
54.其中，第一信号处理单元用于采集温度传感器输出的模拟信号。
55.第二信号处理单元用于采集火焰探测器输出的数字信号。
56.第三信号处理单元用于采集摄像单元输出火灾图像信号。进一步的，第三信号处理单元包括交换机、光电转换器、光纤和上位机，使火灾图像信号通过网络传输的方式传输至上位机，上位机对火灾图像信号进行图像特征处理，最后将处理结果发送至火灾判断单元。
57.或门逻辑单元用于对非电量保护装置和电量保护装置输出的保护动作信号进行或门逻辑运算，当任一保护动作信号为故障值(高电平)，或门逻辑单元输出高电平至火灾判断单元，进而参与火灾判断逻辑。
58.更进一步的，参考图5，火焰探测器502和摄像单元503可以安装在核电变压器防火墙的合适位置上，以全方位检测火焰探测信号和火灾图像信号；温度传感器可以为线型温感电缆501，以缠绕的方式安装在核电变压器主体及其油枕上，以全面检测核电变压器温度。目前现有的线型感温电缆501的外层为pvc材料，其耐老化性能差，使用寿命短，易脱皮，影响核电变压器温度探测的可靠性，因此线型温感电缆501的外层可以采用ptfe材料制作，以提高线型温感电缆501的抗老化性能、环境温度适用范围、以及可靠性。此外，摄像单元503可以为红外和可见光一体式摄像头，不仅可以获取火焰探测信号，还方便主控操纵员实时观察核电变压器区域的视频画面，以快速确认现场状况并采取干预措施。
59.火灾判断单元，用于根据实时监测信号判断核电变压器区域是否发生火灾。
60.进一步的，火灾判断单元用于根据核电变压器温度和火焰探测信号，判断核电变压器区域是否处于火灾预警状态；并对火灾图像信号进行图像特征处理，在图像特征处理后的火灾图像信号存在火灾图像特征、以及核电变压器区域处于火灾预警状态时，判定核电变压器区域发生火灾。
61.在一些实施例中，在火灾判断单元中，根据核电变压器温度和火焰探测信号，判断核电变压器区域是否处于火灾预警状态包括：在核电变压器温度大于阈值、以及火焰探测信号中的任一探测值为报警值时，判定核电变压器区域处于火灾预警状态。另外，可以使用高电平来表征报警值。
62.在一些实施例中，火灾判断单元还用于在任一保护动作信号值为故障值、以及核
电变压器区域处于火灾预警状态时，判定核电变压器区域发生火灾。另外，可以使用高电平来表征故障值。
63.在一些实施例中，温度传感器还用于根据自身工作状态输出温感反馈信号，如温度传感器失效时，其输出的温感反馈信号值为故障值，反之温度传感器正常工作时，其反馈的温感反馈信号值为正常运作值(对应为低电平)。对应的，火灾判断单元还用于在任一保护动作信号值为故障值、以及温感反馈信号值为故障值时，判定核电变压器区域发生火灾。
64.变压器状态判断单元，用于根据核电变压器中的断路器位置判断核电变压器是否处于停运状态。具体的，变压器状态判断单元通过采集开关站中的中断路器和边断路器的位置信号、以及发电机出口断路器的位置信号，以判断核电变压器是否处于停运状态。
65.如图4所示，监测单元还包括与门逻辑单元。与门逻辑单元用于对中断路器、边断路器和发电机出口断路器反馈的位置信号进行与门逻辑运算，当中断路器、边断路器和发电机出口断路器均处于分闸时，各断路器输出位置信号为高电平，使与门逻辑单元输出高电平至变压器状态判断单元，以表征核电便器处于分闸状态。
66.冷却系统停运信号生成单元，用于在核电变压器区域发生火灾或核电变压器处于停运状态时，生成冷却系统停运信号。
67.在一些实施例中，火灾判断单元、变压器状态判断单元和冷却系统停运信号生成单元的功能可以由非安全级dcs实现，从而提高其判断的准确性。
68.可以理解的，本发明通过获取核电变压器的实时监测信号，并根据实时监测信号判断核电变压器区域是否发生火灾，或根据核电变压器中的断路器位置判断核电变压器是否处于停运状态，当核电变压器区域发生火灾或核电变压器处于停运状态时，生成冷却系统停运信号，使核电变压器的冷却系统能够及时停运。进一步的，本发明利用核电变压器的保护动作信号、核电变压器两侧的断路器位置信号、以及其他实时监测信号，结合多种不同判断原理进行综合判断，提高核电变压器的火灾监测系统的准确性和可靠性，以降低冷却系统误停运的风险，在确定变压器区域发生火灾时，能够及时使冷却系统自动停运，避免火势趋势矿大和蔓延，进而避免事故和损失扩大。
69.可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。