汽輪機監測保護的探討論文
摘 要：隨著(zhù)我國電力工業(yè)科技進(jìn)步和電力體制改革的變化，發(fā)電企業(yè)對汽輪發(fā)電機組狀態(tài)監測和故障診斷技術(shù)提出了新的要求;現行的設備檢修體制已阻礙了電力生產(chǎn)企業(yè)效益的進(jìn)一步提高，采用先進(jìn)的檢修體制已勢在必行。提出了一套完整的汽輪發(fā)電機組的在線(xiàn)保護方法（TSI）系統，進(jìn)行了軟硬件設計。
關(guān)鍵詞：汽輪機；監測；保護系統
一、汽輪機監測保護系統監視組件
振動(dòng)監視組件是以單片機為核心研制的，為了對輸入信號進(jìn)行有效的處理，要求所選用的 CPU 速度快，集成度高，指令系統簡(jiǎn)單，根據目前世界上在線(xiàn)控制發(fā)展的趨勢和市場(chǎng)上提供的產(chǎn)品，監視組件選用 8098 單片機。8098 單片機為準 16 位單片機，外接芯片簡(jiǎn)單，具有 16 位處理速度，典型指令的執行時(shí)間為 2μ s，它的主要特性：十六位中央處理器；具有高效的指令系統；集成了采樣保持器和四路十位 A/D 轉換器；具有高速輸入口 HSI，高速輸出口 HSO 和脈寬調制輸出 PWM；具有監視定時(shí)器，可以在產(chǎn)生軟硬件故障時(shí)，使系統復位，恢復 CPU 工作。監視保護系統的設計方法和步驟分為：系統總體設計，硬件設計，軟件設計。它是指根據測量系統的功能要求和技術(shù)特性，反復進(jìn)行系統構思，綜合考慮硬件和軟件的特點(diǎn)，原則：能用軟件實(shí)現的就不用硬件，但值得一提的是軟件會(huì )占用 CPU 的時(shí)間。為了縮短研制周期，盡可能利用熟悉的機型或利用現有的資料進(jìn)行改進(jìn)和移值，并采用可利用的軟硬件資源，然后根據系統的要求增加所需要的功能，在完全滿(mǎn)足系統功能的同時(shí)，為提高系統工作的可靠性和穩定性，還必須充分考慮到系統的抗干擾能力。
二、汽輪機監測保護系統的硬件設計
主要是指單片機的選擇和功能擴展，傳感器的選擇，I/O 口的選擇，通道的配置，人機對話(huà)設備的配置。振動(dòng)監視組件由三個(gè)相互聯(lián)系的部分組成，分別是顯示板模塊，主板模塊，繼電器板模塊。
8098 內有一個(gè)脈沖寬度調置器PWM可用來(lái)完成數字信號至模擬信號的轉換。我們將PWM用于產(chǎn)生鍵相輸入比較電路的界限電壓。同時(shí) 8098 單片機的.HSO也可以軟件編程構成脈沖調寬輸出，我們利用HSO.0、HSO.1 構成兩路脈沖調寬輸出,用于通頻振幅及 1 信頻振幅模擬量輸出.脈沖調寬輸出信號TTL電平的調制脈沖,經(jīng)CD4053 緩沖電平變換.使信號振幅變?yōu)?0－5V，再經(jīng)過(guò)RC濾波，得到直流電壓信號，再經(jīng)過(guò)一級同相跟隨，實(shí)現阻抗變換，得到要求的 0－2.5V或 1－5V的直流電壓信號輸出，其輸出阻抗R0=0.電壓信號經(jīng)V/I轉換，便可得到 0－10mA或 4－20mA電流輸出。
8098 單片機本身只有 32 根I/O線(xiàn)，其中 16 根作為系統地址、數據總線(xiàn)，8 根HIS/HSO線(xiàn)，4根模擬量輸入線(xiàn)，還有 4 根多功能線(xiàn)，可用作TXD、RXD以及外中斷輸入、脈寬調制輸出，這些I/O口各有用途，監視組件為了進(jìn)行參數設定及響應系統監視組件信號，必須進(jìn)行I/O功能擴展。當單片機提供的I/O接口不夠用時(shí)，需要擴展I/O接口以實(shí)現TSI功能。8098 有四個(gè)端口即p0、p2、p3、p4，共 32 根I/O線(xiàn)，監視保護系統設計時(shí)，p0 一部分作為模擬量輸入線(xiàn)；p2 一部分作為串行口，另有一部分作為脈沖寬度調制輸出；p3作為數據總線(xiàn)和地址總線(xiàn)低八位復用；p4的一部分提供地址總線(xiàn)的高八位。I/O通道擴展電路：一種以 8155 作為外圍接口，另一種以 8255 作為外圍接口。外圍接口主要有 8155，8255，8279，EPROM選用的是 2764，掉電保護用的是EPROM2864。8155 和 8255 是作為普通的輸入和輸出口使用的，它們主要用于設定開(kāi)關(guān)狀態(tài)的輸入及報警狀態(tài)的輸出。
三、汽輪機監測保護系統的軟件設計
主要是應用軟件的設計。根據系統功能要求設計。在設計應用軟件時(shí)，必須考慮到單片機的指令系統和軟件功能，并與硬件統籌考慮。單片機的系統開(kāi)發(fā)，其軟件設計不可能相對于硬件而獨立，其軟件總要與硬件結合在一起，實(shí)現要求的功能。當應用系統總體方案一經(jīng)審定，硬件系統設定基本定型，大量的工作將是軟件系統的程序設計與調試。振動(dòng)監視組件軟件的設計采用模塊編程法，模塊法的優(yōu)點(diǎn)是把一個(gè)較為復雜的程序化為編制和裝配幾個(gè)比較簡(jiǎn)單的程序，使程序設計容易實(shí)現。由于塊與塊之間具有一定的獨立性，如果其程序模塊需要修改或變動(dòng)時(shí)，將只影響模塊內部程序，而對其它程序模塊的影響很小，或基本沒(méi)影響就很方便，它主要由下面幾個(gè)部分組成：標準的自檢程序模塊；采樣以及通道計算程序模塊；設定值調整程序模塊，報警程序模塊。
自檢程序模塊：該模塊檢查系統的電源電壓是否正常，系統將以故障碼的形式提示用戶(hù)：系統電源出現故障，并指出哪一路電源處于故障狀態(tài)。系統得自檢功能由上電自檢，循環(huán)自檢和用戶(hù)請求自檢三部分組成。在自檢過(guò)程中，系統解除所有形式的保護。如果自檢過(guò)程中發(fā)現故障，那么監視保護系統一直處于自檢狀態(tài)，直至用戶(hù)排除了故障為止。
采樣及通道值計算程序模塊：本程序模塊首先對監視保護系統處于的狀態(tài)進(jìn)行判斷，這些狀態(tài)是指監視保護系統是否處于通道旁路和危險旁路，如果監視保護系統某一通道處于旁路狀態(tài)，那么解除繼電器報警，系統正常燈熄，旁路燈亮，同時(shí)通道指示值為 0。
報警程序模塊：如果兩通道的測量值之差即差值超過(guò)警告或危險設定值，那么監視保護系統將處于警告或危險狀態(tài)，這時(shí)顯示面板上的警告或危險報警燈亮，同時(shí)將驅動(dòng)警告或危險繼電器，如果處于危險旁路狀態(tài)，那么僅僅是兩個(gè)通道的危險燈亮而危險繼電器則不動(dòng)作。如果監視組件處于通電抑制狀態(tài)，那么將解除所有形式的報警。
參考文獻：
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