事故信号

事故信号（精选5篇）

事故信号 篇1

1 信号及其闭锁故障产生的事故

1.1 由于在检修中未设置可靠的信号装置

如检修人员搭罐顶坠落的事故中, 因未设置可靠的信号装置, 造成事故的出现。

1.2 井口操车设备故障

主要包括车场配车装置、道岔、推车机、阻车器、井口安全门及由信号装置、各种设备的操纵装置等构成的系统。这一系统的任何环节发生故障或操作有误, 就会发生严重事故。

1) 井口阻车器和井口安全门故障。例如:某煤矿中间水平在矿车推入罐笼后, 井口阻车器没能及时关闭, 井口安全门没有关好。此时推车工推过来四辆煤车, 将钩工看到时急忙操作阻车器, 但只阻住了后面的三辆, 结果一辆矿车坠到井底。

2) 推车机性能违背安全要求, 操作失误。如:某矿自行研制的推车机, 其推车方式为两侧联动, 在一侧回程的同时, 另一侧打开阻车器并推进。因信号工不掌握设备性能, 在把一侧罐笼装入料石车后, 就开动该侧推车机返回。而另一侧阻车器开放, 推车机推进, 把此侧等待的料石车推入井筒。

3) 反向装罐。某矿采用下放综采支架, 由罐笼的出车端向罐笼装入矿车。采区人员擅自开动地面蓄电池电机车, 向罐内推车。由于此车占线错误, 将载有支架的矿车推向了另一侧。而这一侧的罐笼还在井下, 井口安全门由于故障未关闭, 矿车掉入井底。

1.3 人员进出罐失误

人员进出罐出现的意外伤害事故, 一般与提升信号、信号与安全门的闭锁等安全性能不好相关。

1) 乘罐人员违章。如:某矿井下有三名工人要升井, 而信号工不在, 其中一人便自己发开车信号, 抢步登罐。而信号发出后罐笼随之而升。此人员一脚罐里一脚罐外, 在码头门外被挤伤后坠井身亡。

2) 信号与安全门不联锁。某矿采用双层罐笼提升, 井口两层操车场未分设信号人员, 两层的信号不能分辨, 罐帘与信号不闭锁。一次罐笼处在井口, 下层装入一平板车, 而上层正有一人托起罐帘准备进罐。信号人员听到装车工装车完毕的信号, 随即打点行车。上层乘罐人员被挤落身亡。

3) 误发信号。如:某矿井口有一些人员在等待下井。载有重车的罐笼抵达井口后, 等待下井人员帮助向罐外推车。此时, 井下发来开车信号, 井口信号随着发出错误的短促信号, 提升机司机以为信号齐备, 随即开车, 造成协助推车的工人坠井身亡。

2 防范措施

为了防止出现事故, 要严格执行《煤矿安全规程》相关条款并结合事故的教训, 应从以下几方面采取安全措施。

2.1 提升系统的信号

按《煤矿安全规程》的相关规定, 对在进行井筒内的检修工作或正常的生产运行, 就提升信号, 提出以下技术要求。

1) 信号装置本身要安全可靠。目前, 已有一些先进的专用于井筒检修的信号装置, 有的与其他部位联络的无线通话装置、载波电话等。用敲击声响代替信号装置, 很难进行远距离传输, 在井筒内声音混杂可能使接收人判断失误, 此办法一定要取缔。

2) 提升信号系统, 除常用的信号装置外, 还要有备用的信号装置。

3) 确立执行信号指令的制度。明确、严格地约定各种指令, 不同指令要具有显而易辨的特征, 尤其是紧急信号。一切没有经约定、含混不清、模棱两可的信号, 不可在操作中使用。信号指令的初发、转发和接收执行, 均要责任明确, 不可在无指令或指令不明确的情况下开动设备。

4) 发令人员和执行人员要尽职尽责。信号指令要由专职的把钩人员、信号人员发出, 在一定要设立信号站的地点, 由专职人员担任信号人员。信号人员要坚守岗位, 不得擅自脱岗。非专职人员不可代替信号人员进行工作。

2.2 建立信号与操作机构的闭锁关系

虽然, 煤矿一再要求有关工作人员一定要遵守规定, 还是要防止因意外的操作错误而造成的事故。所以, 要注重采取技术手段, 建立各个段信号之间、信号与工作机构 (包括提升机) 之间的闭锁关系。《煤矿安全规程》对提升信号闭锁的要求, 总体上包括如下内容:

1) 提升信号与提升机闭锁。提升设备的启动、减速、停车等运行行为, 均要以信号为令。对罐笼提升系统, 要求信号与提升机之间的这种关系, 更要严密。井口信号是提升机启动的惟一指令, 它一定要与提升机的控制回路闭锁;井口信号要以井底信号以及其他有关的信号为前提, 它一定受这些信号的制约。

2) 多水平或多层罐笼提升信号。在多水平的提升系统, 及其用多层罐笼提升的系统, 要组成信号体系:在使用多层罐笼时, 在每层的操车场上要设分层把钩工, 其中有一名为主把钩人员;在多水平提升时, 以井底车场的主把钩人员为总把钩, 整个提升系统以井口的主把钩工为总发令员。只有在各分层信号齐备后, 才允许由该水平的主把钩人员发出该水平的主信号;只有在各水平的主信号齐备后, 才能由总把钩工发出总信号;总发令工只有收到总信号, 才可向提升机发令。这里的制约关系, 不能靠人工实现, 一定要在信号回路中按这样的要求设置。

3) 操车设备联动和信号闭锁。操车场各种设备的执行机构之间要形成联动, 还要与信号连锁, 这是避免出现井口事故的重要措施。操车设备的执行机构包括:车场入口道岔、推车机、阻车器、摇台等。它们与信号的闭锁, 要统筹考虑井口操车安全。作为原则示例, 地面井口操车场各设备间的闭锁关系。因各个矿地面生产系统布置各不相同, 要按实际情况, 参照这一原则要求具体进行科学设置。

摘要：本文主要阐述了由于在检修中未设置可靠的信号装置、井口操车设备故障、人员进出罐失误等煤矿提升信号及其闭锁故障产生的事故, 提升系统的信号、建立信号与操作机构的闭锁关系等防范措施等问题。

关键词：提升信号,事故,防范措施

事故信号 篇2

关键词：多样性保护系统,数字化控制系统,软件共模故障,事故分析

0前言

中核集团自主研发的第三代百万千瓦级压水堆核电站的反应堆保护系统 (Reactor Protection System, RPS) 采用的是数字化控制系统 (Digital Control System, DCS) , DCS有可能因为发生软件共模故障 (Software Common Cause Failure, SWCCF) 而影响到系统功能。为此在核电厂中专门设置了多样性保护系统 (Diverse Actuation System, DAS) , 在发生SWCCF的情况下, 对反应堆提供保护, 以保证反应堆安全。

本文对汽轮机停机事故叠加SWCCF的堆芯后果进行计算分析, 研究是否需要在DAS中针对该事故设置专门的自动保护信号。如果需要设置DAS自动保护信号, 则进一步研究和确定需要在DAS中设置的自动保护信号和功能。

1 分析方法与基本假设

本文采用THEMIS程序和FLICA程序进行汽轮机事故停机DAS验证分析。初因事件叠加安全级仪控平台软件共模故障原则上属于超设计基准事故分析的范畴, 因此本文的验证分析采用最佳估算方法 (现实性假设) , 不考虑单一故障和厂外电源丧失, 并且有关参数取名义值。在DAS验证分析中, 认为安全级平台发生SWCCF后, 所有安全级保护功能全部丧失, 但在分析中多样性保护系统 (DAS) 和其它不受安全级仪控平台SWCCF影响的系统 (例如ATWT缓解系统等) 可以提供反应堆保护。

1.1 初始工况

反应堆初始功率、初始稳压器压力、初始反应堆冷却剂平均温度、初始稳压器水位、初始SG二次侧水位、初始SG的给水流量均为名义值。

1.2 初因事件与功能假设

汽轮机在t=0时刻事故停机并且安全级仪控平台同时发生软件共模故障, 随后蒸汽发生器失去主给水。

与堆芯相关的假设:

(1) 多普勒功率系数取最大绝对值;

(2) 在寿期初 (BOL) 和寿期末 (EOL) 两种情况下分别进行分析计算。

控制和保护系统:

不考虑安全级仪控平台保护信号, 但以下系统功能不受影响:

(1) ATWT缓解系统;

(2) 蒸汽旁排;

(3) 稳压器喷雾及电加热器。

DAS验证分析中操作员不干预时间[1]为事故后30分钟, 即对于没有自动保护信号的工况, 事故后30分钟操纵员手动停堆或启动专设安全设施。

采用以上假设的工况记作基准工况。

2 限制准则

参考文献[1]介绍了多样性保护系统事故验证分析所应用的验收准则。基于指导性原则, 并结合多样性保护设计原则和工程实践经验, 可以确定验收准则的要求为:最佳估算并满足屏障完整性准则 (不能导致一回路压力边界和安全壳完整性丧失) 、满足放射性后果准则、保证堆芯可冷却几何形状等准则。

针对具体事故工况及分类, 可进一步研究和确定具体的验收准则。在DAS分析验证中, 汽轮机停机事故 (II类工况同时叠加DCS发生SWCCF) 的验收准则如下: (1) 堆芯不会发生偏离泡核沸腾 (DNB) ; (2) 热点燃料芯块中心温度低于熔化温度限值; (3) 反应堆冷却剂系统压力不导致压力边界完整性丧失。

3 保护信号研究

3.1 基准工况分析

基于第1节的分析假设, 图1-图2给出基准工况的分析结果。汽轮机事故停机后, 随后主给水流量终止。此时因反应堆功率大于30%FP并且主给水流量低于6%NF, 触发ATWT缓解系统[2], 经计算核实反应堆不会超压, 最小DNBR高于限值, 事故发生后1800s内SG没有满溢。在此之后操作员开始进行干预, 将反应堆带入冷停堆状态。

3.2 蒸汽发生器满溢分析

3.1节分析中假设汽机停机之后给水丧失, 该假设对于堆芯安全而言是更恶劣的, 其分析结果表明即使在这种情况下仍然能够满足安全限值要求。但是若假设在事故发生后给水系统仍能维持一定的给水流量, 且在事故发生后的30分钟内无操作员干预, 有可能会造成蒸汽发生器满溢, 从而加重事故后果。为了进一步提高反应堆的安全裕量, 本文在3.1节分析的基础上, 进一步探讨增加“事故后蒸汽发生器不满溢”及相关信号设置。

3.2.1 无保护信号分析

本节在第1节基准工况假设的基础上, 考虑主给水维持100%NF流量, 对寿期末 (EOL) 工况进行分析 (记作工况1) 。

瞬态过程中, 主给水维持100%NF流量, 未能触发ATWT缓解系统[2], 蒸汽发生器在事故发生后约978s满溢 (图3) 。

3.2.2 主给水隔离信号分析

经过3.2.1节的分析, 考虑到可能存在蒸汽发生器满溢的风险, 本节在第1节基准工况假设的基础上, 在DAS中增设“SG水位高高”信号。如果瞬态过程中触发DAS保护系统的“SG水位高高”信号, 则主给水自动隔离 (记作工况2) 。

工况2的计算结果见图4-图5。在事故过程中给水流量过高, DAS保护系统的“SG水位高高”信号实现主给水隔离, 主给水隔离后触发ATWT缓解信号, 随之反应堆停堆, 辅助给水延迟一段时间后投入。在瞬态过程中最小DNBR高于限值。事故发生后1800s内SG没有发生满溢, 在此之后操作员开始进行干预, 从而可以最终避免SG满水。

4 结论

汽轮机事故停机叠加SWCCF不会损坏反应堆冷却剂系统压力边界的完整性, 事故中的最小DNBR值高于限值, 燃料包壳没有发生DNB的风险, 满足验收准则要求。在DAS系统中设置“SG水位高高”主给水隔离信号, 能够避免事故后蒸汽发生器满溢, 有效提高了核电厂的安全性。

参考文献

[1]NRC NUREG-0800 Branch Technical Position BTP-7-19, ‘Guidance for Evaluation of Diversity and Defense-in-Depth in Digital Computer-Based Instrumentation and Control Systems‘[R], Rev 6, July 2012.

事故信号 篇3

交通伤害已日益成为威胁人类生命安全的世界性公害之一,准确检测交通事故,及时进行报警,以便得到有效救助,可以有效减少交通事故的伤亡率。传统的交通事件自动检测(Automatic Incident Detection,AID)主要着眼于宏观的道路交通流信息,如道路流量、车辆占有率、车流密度等。对于交通事故,这种微观现象可以进行间接的检测,准确率不高并且有时间延迟。现阶段最为有效的方式仍然是拨打报警电话,然而要求目击者在场,且事发地点难以确定,信息甄别困难。文献[1]提出由车辆中的车载模块负责检测并发送车辆周围的声音、图像等各种信息,直接从车辆状态出发实现交通事故的自动检测,不但提高了交通事故检测的准确率,还提高了公路管理的自动化水平。相对于使用图像信号,声信号具有计算简单、平台搭建方便的优点。常用的声信号特征提取方法有离散小波变换(DWT)、离散傅立叶变换(DFT)、离散余弦变换(DCT)、以及Mel倒谱变换(Mel Cepstrum Transform,MCT)等,文献[2]和[3]在采用线性判别分析(lineardiscrimination analysis,LDA)作为分类器的条件下对比了DWT、DFT、MCT等,认为使用Harr基函数的小波变换为最优。文献[4]将这种基于Harr小波的LDA方法用于交叉路口的交通管理系统,指出对主成分分析可以进一步改善判别性能。

然而在实际中存在的问题是碰撞训练样本数相对于特征维数偏少,而非碰撞样本类别众多,特征之间较强的相关性导致LDA的分类效果并不理想。

本文提出了一种基于单类支持向量机(OneClass Support Vector Machine,OC-SVM)的判别方法。使用Harr小波变换提取信号的频域信息,采用OC-SVM进行异常点检测以实现判别,在OC-SVM的高斯核函数中采用马氏距离代替欧式距离消除特征高度相关的影响。相对于LDA方法,OC-SVM能实现非线性的判别,形式更加灵活而没有陷入过拟合。在MATLAB仿真环境下进行的实验取得了理想的检测率和误报率。

1 自动声检测算法原理

交通事故发生时,车辆运行状态改变,并伴有剧烈的碰撞声,碰撞声和正常行驶声在时域上的波形对比如图1所示。

将两类声音变换到频域后可以发现,两者在频域上能量的分布存在较大差异,如图2所示,因此可提取信号的频域能量分布信息作为特征以实现分类。

本文提出的自动声检测算法分为三步:首先对采集到的信号进行分帧处理;然后对每一帧信号实施Harr小波变换,得到其频域上的向量表示;将该向量作为分类器的输入,最后由分类器给出实时的判别结果。分类器采用OC-SVM,参数由离线训练得到。

1.1 声信号分帧

由于碰撞声音持续时间较短,进行分帧处理时,要选择合适的窗,如果窗过大将导致帧信号的频域表示有较大偏差,窗过小会则导致计算量过大。我们使用2s长的矩形窗进行分帧,在32000Hz采样率下每帧将包含65536个采样点,帧与帧之间有部分重合。

1.2 Harr小波变换

小波变换使用快速衰减的母小波表示信号,具有多尺度分析的优点,声信号在不同尺度下的小波变换反映了其在不同尺度空间中即不同频率区间内的信息。因此,小波系数反映了声信号在频域的能量分布信息,可以作为判别的依据。本文采用双通道子带滤波的方法实现离散小波变换,原始信号经过高通滤波和低通滤波并降采样得到其低频分量的概貌系数(CA)和高频分量的细节系数(CD)。采用Harr小波,它具有形式简单、运算量小的优点。具体分解公式为:

式中:h为数字声信号s长度的一半,得到的x的前半段为概貌系数,后半段为细节系数。信号的分解可以迭代进行。

通过分析两类声信号的频谱发现,它们的能量集中在某些频段。考虑到采集设备自身的频率响应范围,我们采用的分解方式如图3所示。其中,S为待分解的一帧声信号。

对一帧包含65536个采样点的输入S,按小波分解树的分解方式分解到第10层,得到CAi,CDi(i=1:10)然后再细分前七层的概貌系数CDi(i=1:7)得到相应的概貌系数CDia(i=1:7)和细节系数CDib(i=1:7)。

分别计算CA10,CDia,CDib(i=1:7)和CDi(i=8:10)的均方根:

即得到该帧声信号向量形式的特征x:

1.3 分类器设计

在文献[2-4]中采用了LDA作为分类器,然而由于特征个数相对样本数偏多,同时特征之间相关性较强,在求解投影方向时总类内散布矩阵接近为奇异,文献[4]中提到主成分分析(PCA)可能改善LDA的性能,若考虑到频率特性与类别间的非线性关系,可选用非线性特征提取的核主成分分析(KPCA)[5]。然而,PCA和KPCA在提取新的分类特征矢量时,未区别样本的类内与类间信息,因此在构建LDA判别模型时,它们并非最佳选择;而SVM方法同样存在两类样本数不平衡的问题[6]。

我们用OC-SVM代替LDA进行判别以更好地捕获特征空间的非线性结构特性,同时保证了良好的泛化能力,而且由于不要求样本独立同分布,OC-SVM很适用于分帧得到的样本。

在OC-SVM方法中并没有对非碰撞的分布情况进行描述,而是将其定义为异常点。设φ是一个从样本空间到特征空间的映射,在特征空间中希望使用一个超球体,它在包含尽可能多训练样本的同时,使该球体尽可能地小。因此,形式上为一个优化问题。即

其中l为训练样本个数,c为特征空间中训练样本的中心,v∈[0,1]为可调参数,v较小时,试图包含尽可能多的点在超球体中,v较大时则希望缩小该超球体的"体积"R2。

通过核函数K的选取,隐式定义了非线性的变换φ。本文采用了高斯核形式的K:,其中x为核函数中心,δ为函数的宽度参数,控制了函数的径向作用范围。

使用拉格朗日乘子法获取其对偶问题:

解出αi,对成帧信号实施小波变换得到其特征x,分类器给出的判别形式为:

阈值可由任意一个满足的支持向量xi计算得到。f大于0说明x为碰撞,否则为非碰撞,这就达到了检测交通事故是否发生的目的。

由于在实现过程中对规范化的Harr小波变换做出了一定的改动,出于量纲和特征之间强相关性的考虑,我们在高斯核函数中使用马氏距离代替了欧式距离。马氏距离可以排除变量之间相关性的干扰,并具有不受量纲影响的优点。

2 实验结果与分析

在MATLAB平台上对算法进行了验证。所有的碰撞样本均采集于真实的碰撞测试,不带有背景噪声;非碰撞样本采集于正常行驶,包含说话、音乐、刹车和雨雪天气等实际场景。为模拟真实碰撞,将碰撞信号与非碰撞信号进行混合,用fnc表示正常声音,fc表示真实碰撞声,合成后的碰撞声fc模拟了不同背景噪音下的真实碰撞声:

其中∂代表信噪比,不同的∂表示模拟碰撞信号fc中背景噪声的强弱不同。

评价分类器的最重要指标是预测精度,本文采用了十折交叉检验的方法验证OC-SVM的检测率,相同信噪比下的碰撞样本集随机分成10等份,选取1份作为测试集,其余作为训练样本集,总共进行10次,记录碰撞样本总数和漏报数。验证算法误报率时则把所有碰撞样本都用于训练。

O C-S V M判别函数中的参数经训练得到,在MATLAB平台上直接读取每一帧合成的碰撞样本进行判断以测试算法的检测率,实验结果见表1。

然后,在MATLAB平台上对SVM、LDA和OC-SVM这三种判别算法进行了仿真,检测率对比见图4,假设样本的信噪比相同。在无噪声或噪声较小的理想情况下,OC-SVM的检测率非常高,而信噪比对OC-SVM的影响要小于对SVM和LDA的影响。

同时采用非碰撞样本测试了三种分类算法的误报率,结果见表2。可见OC-SVM和SVM的误报率比较接近,LDA的最高。

3 结论

本文提出了一种交通事故自动声检测算法,声信号经过采集分帧后进行Harr小波变换获取其频域表示,使用OC-SVM进行实时判别,OC-SVM的高斯核中使用马氏距离代替欧式距离,消除了特征较强相关性和量纲不同的影响。仿真实验结果表明,此算法对碰撞事故具有较高的检测率和较低的误报率,达到了可实用的程度。进一步的工作是将此算法移植到我们设计的基于DSP的交通事故自动报警系统上,进一步完善算法,提高其鲁棒性和可靠性。

摘要：建立交通事故应急救援系统具有很强的现实意义,关键技术是对交通事故进行自动检测。为了保证检测的实时性与准确性,提出一种基于声信号处理的方法,采集车辆周围的声音并进行预处理,使用Harr小波变换提取声信号的频域特征,采用单类支持向量机进行异常点检测,实现了分类判别。按上述方法对交通事故发生时的碰撞信号与正常行驶时的非碰撞信号做了分析,准确的识别出交通事故。仿真实验结果表明与常用的线性判别分析方法相比准确率有了显著提高,而且计算复杂度低,易于在DSP系统上实现,算法的判别性能达到了实用化的程度。

关键词：声信号处理,哈尔小波,交通事故,异常点检测,单类支持向量机

参考文献

[1]Crows G M,Funke D J.Mayday plus:early findings[C].Proceedings of ITS America Ninth Annual Meeting and Exposiyion.April19-22.1999.

[2]Bruce L M,Balraj N,Zhang Y,et al.Automated accident detection in intersections via digital audio signal processing[C].TRB2003Annual Meeting.

[3]Zhang Y,Hu R Q.Development of an automated accident detection system at intersections[C].ASCE2004.

[4]Mittal A,Jain A,Agarwal G K.Audio-video based people counting and security framework for traffic crossings[J].Journal of VLSI Signal Processing,2007,49(3):377-391

[5]Martinez A M,Kak A C.PCA versus LDA[J].IEEE Trans on Pattern Analysis and Machine Intelligence,2001,23(2):228-233.

事故信号 篇4

可编程控制器又称为PLC,它与CAD/CAM技术、工业机器人,并称为加工业自动化的三大支柱。PLC技术代表了当前程序控制的先进水平,PLC装置已成为自动化系统的基本装置[1]。由于PLC具有可靠性高、编程简单、使用和维护方便等一系列优点,应用越来越广泛[2]。在设计采用PLC控制方案时,应考虑如何减少所需PLC的输入点数,降低工程造价。本文以实际的工程为例,就如何用西门子S7-200 PLC N+1个输入接点实现N个设备的控制和事故报警来进行分析。

2单按钮控制启动和停止的原理

为节省PLC的输入接点,在很多工程中采用了用一个按钮控制启动和停止的方法。其实现原理很多,这里仅介绍本系统采用的方法。

PLC输入/输出接线示意图如图1(a)所示,梯形图如图1(b)所示。工作过程分析:假设初始状态时,Q0.0=0,M0.0=0。当第一次按下按钮SB时,输入继电器I0.0常开接点闭合,正跳变触点P检测一次正跳变,触点P将接通一个扫描周期。在这个扫描周期中,由于M0.0常闭接点闭合,Q0.0被置为1,启动外部负载工作,同时M0.0也变为1。当第二次按下按钮SB时,在正跳变触点P接通的一个扫描周期中,由于M0.0常开接点闭合,Q0.0被置为0,停止外部负载工作,同时M0.0也变为0。这样PLC的状态又回到了初始状态。

3 N+1个输入接点实现N个设备的控制原理

在重要的工程项目中,需要对每个设备的状态进行监视,并能实时监测到具体的故障设备。如果采用常规的设计,N个设备将至少需要2N个PLC输入接点。为了节省PLC输入接点,首先需要设计PLC硬件回路的接线,使PLC输入回路中既有控制按钮信号也有交流接触器的状态信号,然后通过软件编程分别对这两种信号进行处理,以实现对设备的启动和停止控制,并在设备发生故障造成交流接触器断开时进行实时报警。下面以一个实际的小型钢管厂污水处理项目为例,对这种实现方法进行分析。

3.1 PLC硬件回路设计

PLC硬件回路接线如图2所示。

图中QA1是带热保护的自动空气开关,KM1是交流接触器。

在风机的输入回路I0.0中,风机按钮常开接点用来控制风机的启停,风机按钮常闭接点和KM1常闭接点共同构成事故报警信号。公用输入接点I1.4是为了区分设备启停信号和事故报警信号。对风机进行操作时,只要按下风机按钮,I0.0和I1.4均接通,PLC程序会分析出这是对风机进行启停操作。当风机发生故障使QA1动作跳闸或其它原因造成KM1跳开后,这时只有I0.0接通,PLC会分析出这是风机故障,并发出信息。

3.2 PLC软件设计

由于PLC输入回路中既有控制按钮信号,又有交流接触器的状态信号,要通过软件编程对这两种信号进行处理。

3.2.1设备启停控制设计

由于PLC硬件回路接线的特殊性,每个设备的控制按钮共用了输入接点I1.4。为了保证设备操作的正确性,在设备的启停回路中给每个设备设置了有效操作时间,时间可以很短(考虑到设备操作按钮按下时按钮的常闭接点断开到常开接点接通的时间,本工程取0.3s)。梯形图如图3所示。对于设备的每一次启停操作来说,每个设备的操作在0.3s内是有效的。为了区分控制按钮信号和交流接触器的状态信号,在设备的启停回路中还要加入I1.4常开接点。完整的启停回路梯形图如图4所示。

工作过程分析:假设初始状态时,Q0.0=0,M0.0=0。因为每个设备的启停操作都有0.3s的时间限制,所以当按下风机按钮时,其它设备的启停操作就已经无效了,这就保证了按下风机按钮只对操作风机有效。按下风机按钮时,风机按钮的常闭接点先断开,短时断开了输入接点I0.0,使操作有效时间继电器T200复归,待风机按钮的常开接点接通时,输入接点I0.0和I1.4接通,操作有效时间继电器T200重新开始记时,并在0.3s内保持操作有效接点M10.0为1,正跳变触点P接通时,Q0.0被置为1,启动外部负载工作,同时M0.0也变为1。再一次按下风机按钮时,风机又有了0.3s的启停操作许可,根据上面的分析,这次正跳变触点P接通时,Q0.0被置为0,停止外部负载工作,同时M0.0也变为0。

3.2.2设备事故报警程序设计

当设备发生故障时,自动空气开关会自动跳闸,设备将停止工作。如果能够在第一时间向操作人员给出具体的设备故障信息,将对及时、正确地进行事故处理带来很大的好处。

当风机在工作时发生故障,其交流接触器的常闭接点将接通PLC的输入接点I0.0,但由于输入接点I1.4并未接通,风机的启停操作回路不会启动风机跳闸,即Q0.0仍将保持为1,所以可以采用PLC的输出接点和交流接触器的状态不对应时来启动事故报警,报警启动回路梯形图如图5所示。

工作过程分析:当风机在工作中发生故障时,I1.4常闭接点接通,Q0.0常开接点接通,I0.0常开接点接通,风机故障信息M5.0被置为1。通过报警投切转换开关I1.3,可以启动或退出报警系统。当报警投切转换开关投入时,PLC输入接点I1.3接通,能够及时启动PLC输出接点Q1.1回路的电铃进行报警;当报警投切转换开关退出时,I1.3被断开,故障信息和警铃输出被置为0,就不会进行故障报警。当然,要知道具体的设备故障信息,还要通过上位机组态监控软件来实现,现在的自动化系统基本上都会配上一套监控软件。

3.2.3设备状态监视

有了事故报警功能,设备的状态可直接取自对应PLC的输出接点状态。当设备正常时,PLC的输出接点状态就是设备的状态;当设备发生故障时,虽然PLC的输出接点状态还是1,但根据事故报警信息,已经知道该设备已经事故停机了。在监控画面中,可以让发生故障的设备状态显示为变色或使其闪烁,以引起操作人员的注意。

4讨论

由于本系统的设计方案比较独特,通过几年的实际运行表明,系统运行正常、可靠,没有出现异常问题。下面将本系统的一些需要注意的事项进行探讨。

4.1关于按钮选型问题

根据本系统的设计原理,设备的操作按钮一定要满足常闭接点的断开先于常开接点的闭合。在调试中发现个别系列的控制按钮不能很好满足外,其它系列的控制按钮(如LA10系列)都能满足要求。顺便提一下调试技巧,在设备停止状态下,对应的PLC输入接点LED灯是亮的,当按下按钮时,该PLC输入接点LED灯会短时变暗,然后又马上变亮,就说明输入回路的接线是正确的,而且按钮也是符合要求的。

4.2系统初始化问题

当PLC在运行模式下接通电源时,由于所有的设备在PLC开始扫描用户程序的前0.3s内启停操作都是有效的,所以在这0.3s内如果有一个设备的操作按钮在按下位置时,将会同时启动所有的设备。为避免发生这种误操作,要在程序中为系统做初始化工作,使系统在这0.3s内拒绝所有设备操作。本方案采用特殊存储器SM0.0(此位始终为1)来启动定时器T120(设定时间为0.5s),然后在每个设备的启停操作回路中加入T120常开接点,这样在PLC开始扫描用户程序0.5s之后才接受正常的设备操作。定时器的梯形图如图6所示。

5结束语

通过对PLC硬件输入回路的独特设计,再结合软件编程,实现N个设备的控制和事故报警只需N+1个PLC输入接点,相对传统设计的2N个PLC输入接点,几乎成倍地减少PLC的输入接点。这种设计方案从2007年6月份开始应用在小型钢管厂废水处理系统以来,已在17个类似的工程项目中得到实际应用,没有出现过异常问题,用户反映良好。

参考文献

[1]熊幸明.减少PLC控制系统I/O点的研究与探讨[J].电气传动,2003(6):49-51.

事故信号 篇5

关键词：变电站,综合自动化,事故总信号,推图

0 引言

国家电网公司实行“调控一体化”和变电站无人值班后, 当变电站发生设备故障跳闸时, 调控中心监控员通过监控系统第一时间发现故障设备, 并立即将故障初步情况汇报值班调度员, 再通知变电站运维人员对现场设备进行检查。变电站内开关事故跳闸时, 监控系统将该站事故总信号和开关跳位信息取“逻辑与”的关系来判定开关是否跳闸, 并通过事故总信号启动语音告警、推出相关的间隔画面, 以便监控员进行相应处理。当事故总信号不能正确上传至监控系统时, 将影响整个事故处理的效率。因此, 必须保证变电站事故总信号的正确性和可靠性[1]。

江西省调承担了省内500千伏变电设备运行的集中监控工作, 在省调监控员值班过程中, 发现监控系统存在如误、漏报事故总信号和保护定检时频繁报事故总等问题。为提高事故总信号上传的正确性和可靠性, 本文分析了江西省调监控系统事故总信号的合成方式及其存在问题, 并提出改进措施。

1 事故总信号存在问题分析

江西省调负责监控的16个500k V变电站均采用了综合自动化系统, 其中马回岭智能变电站采用的是国电南自综自系统, 南昌变、抚州变、文山变采用了北京四方综自系统, 其余12个变电站均为南京南瑞综自系统。目前各变电站事故总信号的合成方式分为以下两种:

(1) 各间隔保护动作信号直接在远动进行逻辑或运算合并, 产生事故总信号。除南昌变、抚州变和文山变外的13个变电站事故总信号均采用的是这种合成方式。该方式采用软件合成, 维护方便。但随着变电站间隔扩建, 保护动作信号的数量将不断增加, 会出现远动中合并保护动作信号的容量配置不足的问题。

(2) 各间隔事故动作信号在远动进行逻辑或运算合并, 产生事故总信号。北京四方的测控装置有一个“电笛位”信号可以作为本间隔的事故总信号。站内各间隔保护装置产生的保护动作信号, 先在测控装置中通过软件定义的方式逻辑或运算合并成间隔事故动作信号, 并定义为间隔测控电笛位信号 (非自保持) , 然后将各间隔测控电笛位信号在远动系统中再通过软件进行逻辑或运算合并, 产生变电站事故总信号[2]。南昌变、抚州变和文山变三个四方综自站采用了这种方式合成事故总信号。该方式采用软件合成, 维护方便, 且合并事故总信号的配置表容量易满足间隔扩建的需求。

以上两种事故总信号合成方式均为保护动作信号启动事故总, 存在以下问题:

(1) 在保护装置进行定检时, 会产生大量的保护动作信号, 从而会不断触发事故总信号, 监控系统频繁事故告警, 影响监控员的判断;

(2) 事故总信号由保护动作起动, 不能反映出开关本体或其操作机构、回路的故障造成的开关事故跳闸 (偷跳) 的情况, 造成事故总信号的漏报。

(3) 保护动作信号分为保护动作硬接点和保护动作软报文。前者是保护装置动作硬接点通过二次回路开入至测控装置, 再由测控上传远动, 信号上传基本无延时;后者是保护装置通过网线与交换机或保护管理机通信, 再通过以太网上传至远动装置, 这种情况可能会增加信号上传的延时, 特别是不同厂家的设备之间通信延时问题较为突出[1]。当发生事故时, 若事故总信号与开关变位信号之间间隔时间过长 (系统设置为3秒) , 监控系统将不能进行事故推图。若采用硬接点信号合成事故总, 因保护动作硬接点信号为自保持信号, 事故跳闸后, 需及时进行现场复归, 否则事故总信号不会复归, 影响了下次故障的事故告警和推图, 但增加了运维人员对无人值守变电站的维护工作量。若采用保护动作软报文合成事故总信号, 因保护动作后故障切除, 保护软报文会自动复归, 无需人工复归信号, 符合无人值守变电站的需求, 但存在因网络通讯问题导致上传的软报文与保护动作节点实际状态不一致和系统冲击误报保护动作软报文的问题[3]。

2 事故总信号改进措施

为了实现设备事故跳闸时变电站能正确上传事故总信号, 又达到不停电维护从而不影响系统运行的目的, 针对已投运变电站、新建变电站提出改进措施。

(1) 修改远动组态或升级远动软件程序, 使远动装置在事故总信号动作保持10S后强制自动复归, 解决保护动作硬接点信号需要人工复归和保护动作软报文因网络通讯问题不自动复归导致事故总信号一直动作的问题。

(2) 完善省调监控系统的信号屏蔽和挂牌功能, 解决保护装置定检频繁产生事故总信号的问题。包括绘制各站事故总光字牌, 通过对光字牌告警抑制实现检修时系统不报事故总告警和其它设备跳闸时又能正常进行事故推图;设备停电检修时, 在监控系统对检修间隔挂检修牌, 实现该间隔不参与事故跳闸判断[3]。

(3) 对于南昌、抚州和文山变电站, 因四方远动合成配置表容量有限, 使用间隔保护动作的软报文合成间隔事故总 (测控电笛位) , 无法生成间隔事故总的用间隔保护动作硬接点信号与其它间隔事故总直接在远动合成全站事故总。若无间隔保护动作硬接点信号再用间隔保护动作软报文参与合成。

(4) 对于马回岭变电站和新建智能变电站, 使用各间隔开关智能终端事故总在远动直接合成全站事故总信号。智能终端事故总是开关合后继电器接点KKJ串联跳闸位置继电器接点TWJ启动, 可正确反映开关偷跳事故。

(5) 对于其余已投运的南瑞综自变电站, 使用各间隔保护动作硬接点直接在远动合并全站事故总, 对无保护动作硬接点的信号间隔, 采用保护动作软报文代替。

(6) 采用保护动作信号启动事故总方式的变电站, 因开关偷跳无法反映在事故总信号中, 事故总合成时应增加开关三相不一致动作和重合闸动作的硬接点信号, 且开关偷跳发生的概率极低, 再通过严格执行调度规程事故汇报制度可解决这个问题。

3 结论

变电站事故总信号, 作为变电站送至监控、调度的反映变电站设备运行状态的一个重要信号, 尤其是在变电站无人值守大环境中, 事故总信号可以让监控员简单明了地了解变电站设备的故障发生大致情况, 因而其在电力生产中起着举足轻重的作用[2]。本文针对目前江西省调监控系统事故总信号的合成方式及其存在的问题进行了分析, 并结合各变电站实际, 为确保不停电维护, 根据事故总信号合成方式, 对于已投运和新建变电站, 提出了不同的改进措施, 解决了误、漏报事故总信号和保护定检时频繁报事故总等问题。

参考文献

[1]裴敬生, 王伟.综自系统事故总的合成方式及问题分析[J].科技与企业, 2012 (24) .

[2]饶威.变电站事故总信号的实现及其改进[J].电气技术, 2014 (5) .