Микропроцессорная управляющая система с резервированием для управления системой для регулирования и защиты турбины

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА С РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ ТУРБИНЫ Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах автоматического регулирования и защиты (САРЗ) паровых и газовых турбин. Техническим результатом данного изобретения является повышение уровня надежности управляющей системы для САРЗ и обеспечение возможности выполнения всех функций системы даже при отказах, не допуская аварийных ситуаций с разрушением оборудования турбины при отказе. Управляющая система с резервированием для управления САРЗ по данному изобретению содержит главную командную панель, основной канал управления и регулирования и, по меньшей мере, первый резервный канал управления и регулирования, каждый из которых содержит датчики регулируемых параметров турбины, датчики параметров защиты, средства управления, выполненные с возможностью мониторинга состояния САРЗ, с возможностью изменения режима работы САРЗ и с возможностью обеспечения переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае обнаружения неисправности основного канала управления и регулирования, и основной канал связи для передачи сигналов между указанными каналами управления и регулирования и указанными каналами управления и регулирования и главной командной панелью, отличающаяся тем, что управляющая система дополнительно содержит по меньшей мере один первый резервный канал связи, выполненный с возможностью функционального резервирования основного канала связи и по меньшей мере одно из средств управления выполнено с возможностью назначения первого резервного канала управления и регулирования из числа всех резервных каналов управления и регулирования на основании задающих сигналов и сигналов состояния средств управления и средств регулирования и с возможностью формирования первого резервного канала управления и регулирования из наиболее жизнеспособных элементов средств управления и средств регулирования на основании указанных сигналов состояния средств управления и регулирования с возможностью образования перекрестных связей с использованием канала связи. Федосовский Михаил Евгеньевич,Дунаев Вадим Игоревич, Кушбасов Асылхан Нариманович (RU) Нилова М.И. (RU) Область техники Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах для регулирования и защиты паровых и газовых турбин. Уровень техники В цикле производства энергии на АЭС турбина является одним из самых важных и сложных изделий. При разработке систем, регулирующих работу турбины и турбогенератора как единого агрегата,необходимо в комплексе учитывать процессы, являющиеся предметом исследования различных областей фундаментальной и прикладной физики: газодинамики, электродинамики, гидравлики, прочности, автоматизации и регулирования. Для АЭС, эксплуатируемых в настоящее время в ОАО "Концерн Энергоатом", турбины совместно с системами для регулирования разрабатывались и изготавливались на ЛМЗ(Россия) и ХТЗ (Украина) в конце 60-х начале 70-х годов прошлого века. Наиболее передовыми на то время являлись гидравлические системы регулирования (ГСР), которые обеспечивали достаточно эффективное и безопасное управление турбинами в соответствии с требованиями того времени. Именно такими системами оснащались все турбины АЭС. В течение 20 лет накапливался и анализировался опыт эксплуатации турбин с ГСР, одновременно за рубежом и в СССР проводились работы по совершенствованию систем регулирования турбин. В начале 80-х годов сначала для Новоронежской АЭС, а затем для Южно-Украинской АЭС были поставлены турбины с новыми электрогидравлическими системами регулирования (ЭГСР) и проведены работы по внедрению новых принципов построения систем для регулирования турбин с применением электрогидравлических преобразователей. В таких системах устранены многие недостатки, свойственные ГСР. Системы ЭГСР позволяют более точно поддерживать частоту вращения турбины, снизить шум и вибрации при работе турбины, увеличить ее рабочий ресурс. Следующим шагом в развитии систем регулирования турбин стало создание в 2000-е годы ЭГСР с использованием электромеханических преобразователей (ЭМП). Применение ЭМП позволило ликвидировать промежуточный гидроусилитель, жестко соединив штоки ЭМП и отсечного золотника (O3) и превратив их в единое звено контура регулирования, что обеспечило дальнейшее снижение нечувствительности по скорости вращения, уменьшение объма работ по настройке гидравлической части, повышение местной устойчивости регулирования, уменьшение колебаний отсечных золотников и сервомоторов и как следствие - снижение пульсаций потока пара, повышение ресурса органов парораспределения, проточной части, снижение крутильных колебаний ротора и уменьшение циклических воздействие на ротор и лопатки турбины. Последние достижения в мировой технике, совершенствование технических параметров ЭМП позволяют перейти к использованию электромеханических управляющих систем для управления турбиной,в которых управление регулирующим клапаном осуществляется непосредственно при помощи ЭМП. Такая схема управления обеспечивает принципиально новые возможности управления турбиной, значительно увеличивая точность и быстродействие позиционирования регулирующего клапана и устраняя все основные недостатки ГСР и ЭГСР. При создании электронных управляющей систем для электрогидравлических и электромеханических систем регулирования ставится задача достижения максимальной эксплуатационной надежности,простоты производства, монтажа и технического обслуживания. При этом задача обеспечения высокой степени надежности турбины ставится во главу угла. Стандартным средством обеспечения надежности системы в целом является резервирование ее элементов, включая резервирование исполнительных элементов, датчиков, управляющих элементов и каналов связи. Специфика эксплуатации оборудования турбины требует обеспечения выполнения всех функций системы даже при отказах и недопущения разрушения оборудования турбины при возникновении аварийных ситуаций. Переход с основного канала на резервный производится без отключения питания (метод "горячего резервирования"), при этом в ряде случаев очень важно обеспечить минимальное время переключения. В патенте США 4029952 А раскрыта управляющая управляющая система для управления турбиной, в которой реализован метод горячего резервирования. Указанная система содержит главную командную панель, а также основной и резервный каналы управления и регулирования, каждый из которых содержит датчики регулируемых параметров турбины, датчики параметров защиты, средства управления, выполненные с возможностью мониторинга состояния САРЗ, с возможностью изменения режима работы САРЗ и с возможностью обеспечения переключения с основного канала управления и регулирования на резервный канал управления и регулирования в случае обнаружения неисправности основного канала управления и регулирования, а также средства регулирования, выполненные с возможностью обеспечения поддержания параметров регулирования в заданном диапазоне, и по меньшей мере одну местную командную панель, причем указанные главная командная панель и по меньшей мере одна местная командные панель выполнены с возможностью обеспечения выбора оператором посредством входных воздействий на них основного канала управления и регулирования и резервного канала управления и регулирования и с возможностью формирования задающих сигналов для задания режимов работы управляющей системы на основании этих входных воздействий, а указанная по меньшей мере одна местная командная панель выполнена с возможностью функционального дублирования главной командной панели, а управляющая система также содержит основной канал связи для передачи сигналов между указанными каналами управления и регулирования и указанными каналами управления и регулирования и главной командной панелью. Недостатками данного изобретения является то, что в нем не предусмотрены средства резервирования каналов связи, не предусмотрены средства предотвращения обратного переключения каналов в случае пропадания неисправности после переключения на резервный канал, что необходимо для предотвращения автоматического переключения между каналами при возникновении"плавающей" неисправности, т.е. это когда неисправность то возникает, то исчезает (например, при замыкании). Кроме того, существует необходимость дальнейшего повышения уровня надежности управляющих систем для современных атомных электростанций, при этом в ряде случаев имеется требование,в соответствии с которым время переключения между каналами должно быть достаточно мало, чтобы не оказывать влияния на процесс регулирования и на выполнение системой аварийных функций (в ряде случаев это время не должно превышать 10 мс). В частности, в известных из уровня техники системах отсутствуют средства динамического формирования резервного канала управления и регулирования из наиболее жизнеспособных элементов всех каналов управления и регулирования с возможностью образования перекрестных связей с использованием канала связи, что позволяет значительно повысить уровень надежности управляющей системы. Таким образом, существует необходимость дальнейшего повышения надежности управляющих систем, используемых для управления системами регулирования и защиты турбин, в частности на объектах ядерной энергетики. Сущность изобретения Задача изобретения Задачей настоящего изобретения является повышение уровня надежности управляющих систем,используемых для управления системами автоматического регулирования и защиты турбин на объектах ядерной энергетики. Решение поставленной задачи Для решения задачи повышение уровня надежности управляющих систем для управления системами регулирования и защиты турбин (САРЗ) на объектах ядерной энергетики заявителем предложена концепция "динамического резервирования", т.е. резервирования с перестройкой структуры управляющей системы при отказе, а именно с формированием канала управления из наиболее жизнеспособных частей основного и резервных каналов. Более конкретно, заявителем предложена микропроцессорная управляющая система с резервированием, управляющая системой автоматического регулирования и защиты турбины, обеспечивающая переход с основного канала на резервный по схеме "горячего резервирования" за время около 10 мс без скачкообразного изменения регулируемых параметров ("безударный переход"), при этом обеспечена возможность предотвращения обратного переключения каналов в случае пропадания неисправности. Для формирования канала управления из наиболее жизнеспособных частей основного и резервных каналов заявителем предложена структура управляющей системы, обеспечивающая возможность работы системы с перекрестными связями и гибкого настраивания приоритетов неисправностей ("ранжирование неисправностей"). Кроме того, реализовано резервирование связей между всеми микропроцессорами управляющей системы с применением оптической линии связи с быстродействующим протоколом обмена, что исключает влияние электромагнитных помех и дополнительно повышает надежность системы. Согласно одному из вариантов реализации изобретения предложена управляющая система с резервированием для управления системой для автоматического регулирования и защиты турбины, содержащая главную командную панель; по меньшей мере два канала управления и регулирования, которые содержат основной канал управления и регулирования и по меньшей мере первый резервный канал управления и регулирования, каждый из которых содержит датчики регулируемых параметров турбины, датчики параметров защиты, средства управления, выполненные с возможностью мониторинга состояния САРЗ, с возможностью изменения режима работы САРЗ и с возможностью обеспечения переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае обнаружения неисправности основного канала управления и регулирования, а также средства регулирования, выполненные с возможностью обеспечения поддержания параметров регулирования в заданном диапазоне, и по меньшей мере одну местную командную панель, при этом указанные главная командная панель и по меньшей мере одна местная командные панель выполнены с возможностью обеспечения выбора оператором посредством входных воздействий на них основного канала управления и регулирования и первого резервного канала управления и регулирования и с возможностью формирования задающих сигналов для задания режимов работы управляющей системы на основании этих входных воздействий, а указанная по меньшей мере одна местная командная панель выполнена с возможностью функционального дублирования главной командной панели, причем управляющая система также содержит основной канал связи для передачи сигналов между указанными каналами управления и регулирования и указанными каналами управления и регулирования и главной командной панелью, причем указанная управляющая система отличается тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один первый резервный канал связи, выполненный с возможностью функционального резервирования основного канала связи и каждый из каналов управления и регулирования дополнительно содержит по меньшей мере один второй резервный канал связи для передачи сигналов между соответствующим средством управления и соответствующей местной командной панелью указанного канала управления и регулирования, все средства управления выполнены с возможностью формирования сигнала состояния средств управления, содержащего информацию о состоянии средств управления, состоянии связи со средствами регулирования соответствующего канала, средствами управления и средствами регулирования других каналов управления и регулирования, и все средства регулирования выполнены с возможностью формирования сигнала состояния средств регулирования, содержащего информацию о состоянии средств регулирования, состоянии связи со средствами управления соответствующего канала, средствами управления и средствами регулирования других каналов управления и регулирования, по меньшей мере одно из средств управления выполнено с возможностью назначения первого резервного канала управления и регулирования из числа всех резервных каналов управления и регулирования на основании указанных задающих сигналов и сигналов состояния средств управления и средств регулирования и с возможностью формирования первого резервного канала управления и регулирования из наиболее жизнеспособных элементов средств управления и средств регулирования на основании указанных сигналов состояния средств управления и регулирования с возможностью образования перекрестных связей с использованием канала связи. В управляющей системе согласно указанному варианту реализации изобретения посредством одного из первых резервных каналов связи обеспечена возможность переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае неисправности основного канала связи. При этом в случае неисправности основного канала связи и первых резервных каналов связи в управляющей системе возможность переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования обеспечена посредством вторых резервных каналов связи в составе каждого канала управления и регулирования. Согласно одному из вариантов реализации изобретения основной канал связи содержит экранированные линии связи типа "витая пара" между резервируемыми средствами управления и средствами регулирования, а также между средствами управления и главной командной панелью, а по меньшей мере один из первых резервных каналов связи содержит линии связи с использованием оптоволоконного кабеля, подключенные ко всем средствам управления и средствам регулирования и к главной командной панели. При этом основной канал связи и по меньшей мере один из первых резервных каналов связи реализованы в соответствии со стандартом Ethernet. По меньшей мере один из вторых резервных каналов связи в составе каждого канала управления и регулирования содержит дискретные линии связи. Согласно одному из вариантов реализации изобретения средства управления в составе каждого канала управления и регулирования управляющей системы выполнены с возможностью ранжирования неисправностей на основании сигналов состояния средств управления и средств регулирования каждого из каналов управления и регулирования, а по меньшей мере одно из устройств управления управляющей системы выполнено с возможностью формирования первого резервного канала управления и регулирования из наиболее жизнеспособных элементов средств управления и средств регулирования посредством ранжирования неисправностей средствами управления в составе каждого канала управления и регулирования в случае полной либо частичной неисправности основного и резервных каналов управления и регулирования при исправной работе основного канала связи или по меньшей мере одного из первых резервных каналов связи. Согласно одному из вариантов реализации изобретения управляющая система дополнительно выполнена с возможностью переключения с одного канала управления и регулирования на другой канал управления и регулирования без скачкообразного изменения регулируемых параметров. Согласно одному из вариантов реализации изобретения управляющая система дополнительно выполнена с возможностью предотвращения обратного переключения между каналами управления и регулирования при пропадании неисправности. Согласно одному из вариантов реализации изобретения средства управления и средства регулирования каналов управления и регулирования управляющей системы выполнены на отдельных программируемых контроллерах. Согласно другому варианту реализации изобретения средства управления и средства регулирования каналов управления и регулирования выполнены на одном программируемом контроллере. Перекрестные связи между каналами управления и регулирования в управляющей системе согласно одному из вариантов реализации изобретения выполнены с использованием канала связи, связывающего по меньшей мере один контроллер каждого канала управления и регулирования по меньшей мере с одним контроллером по меньшей мере одного другого канала управления и регулирования для обеспечения возможности переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования. Командные панели в управляющей системе согласно одному из вариантов реализации изобретения выполнены с возможностью назначения основного и первого резервного каналов управления и регулирования посредством установки ключей на командной панели, а система выполнена с возможностью автоматической блокировки переключения с основного канала управления и регулирования на первый ре-3 021481 зервный канал управления и регулирования в случае неисправности первого резервного канала управления и регулирования, а главная командная панель выполнена с возможностью блокировки управления с любой из местных командных панелей. Управляющая система согласно одному из вариантов реализации изобретения выполнена с возможностью аппаратной блокировки переключения по меньшей мере на один из резервных каналов, а также с возможностью автоматической блокировки выбора более одного основного канала. Датчики регулируемых параметров в управляющей системе согласно одному из вариантов реализации изобретения выполнены с возможностью дублирования или троирования, при этом указанные датчики регулируемых параметров выполнены с возможностью использования в составе любого из каналов управления и регулирования, а регулируемыми параметрами являются положение штока сервомотора,давление пара, поступающего на турбину, частота вращения ротора турбины, активная мощность турбогенератора. В управляющей системе согласно одному из вариантов реализации изобретения обеспечена возможность ручного переключения канала управления и регулирования с использованием командной панели. При этом каждый канал управления и регулирования содержит RS-триггер для назначения указанного канала управления и регулирования основным и для предотвращения обратного переключения каналов при пропадании неисправностей. Управляющая система согласно одному из вариантов реализации изобретения выполнена с возможностью использования для регулирования турбин в составе дубль-блока турбин, причем управляющая система согласно другому варианту реализации изобретения выполнена с возможностью использования для регулирования одиночных турбин. Согласно одному из вариантов реализации изобретения предложен способ переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования, используемый в управляющей системе с резервированием, содержащей основной канал управления и регулирования и по меньшей мере один первый резервный канал управления и регулирования, согласно указанному способу получают информацию о состоянии главной командной панели, а также состоянии оборудования средств управления и средств регулирования в каждом из каналов управления и регулирования и состоянии связи каждого из указанных средств с другими средствами; на основании указанной информации формируют сигналы состояния соответствующих средств; на основании сигналов состояния средств управления и средств регулирования основного канала определяют наличие неисправностей в основном канале управления и регулирования; при наличии неисправностей в основном канале управления и регулирования определяют наличие неисправностей в первом резервном канале управления и регулированияи в других резервных каналах управления и регулирования; в случае отсутствия неисправностей в одном из резервных каналов управления и регулирования указанный резервный канал управления и регулирования устанавливают в качестве основного канала. Указанный способ отличается тем, что в случае наличия неисправностей во всех каналах управления и регулирования формируют первый резервный канал управления и регулирования из наиболее жизнеспособных частей всех каналов управления и регулирования с использованием перекрестных связей между указанными каналами и до устранения неисправностей система работает с использованием перекрестных связей; в случае наличия неисправностей в основном канале связи, для передачи сигналов между каналами управления и регулирования и каналами управления и регулирования и главной командной панелью и обеспечения возможности переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования используют и один из первых резервных каналов связи, а в случае наличия неисправностей в основном канале связи и во всех первых резервных каналах связи, для обеспечения возможности переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования используют один из вторых резервных каналов связи. Согласно одному из вариантов реализации изобретения указанный сигнал состояния является 32 разрядный цифровым сигналом, в котором каждому разряду назначают определенный тип неисправности таким образом, что более старший бит указанного сигнала состояния соответствует более серьезной неисправности, и значение "1" в любом разряде сигнала состояния означает наличие соответствующей неисправности. Согласно одному из вариантов реализации изобретения установку средств управления и средств регулирования в режим работы основного канала производят путем взведения RS-триггера для соответствующего средства, а установку средств управления и средств регулирования в режим работы резервного канала производят путем сброса этого RS-триггера для соответствующего средства. Согласно одному из вариантов реализации изобретения сравнение кодов неисправности на основании сигналов состояния средств управления и средств регулирования выполняют в каждом цикле работы средств управления и средств регулирования. Согласно одному из вариантов реализации изобретения переключение с основного канала управления и регулирования на один из резервных каналов управления и регулирования обеспечивают примерно за 10 мс. Технический результат изобретения Техническим результатом данного изобретения является значительное повышение уровня надежности управляющей системы для системы автоматического регулирования и защиты турбин и обеспечение возможности выполнения всех функций указанной системы даже при отказах, что препятствует разрушению оборудования турбины при возникновении аварийных ситуаций. Краткое описание чертежей На фиг. 1 представлена структура управляющей системы для управления САРЗ для одного из вариантов реализации данного изобретения. На фиг. 2 представлена принципиальная схема электрогидравлической системы управления. На фиг. 3 представлена принципиальная схема электромеханической системы управления. На фиг. 4 представлена структура управляющей системы САРЗ. Подробное описание изобретения Далее настоящее изобретение описано со ссылками на приложенные чертежи. При разработке управляющей системы для системы автоматического регулирования и защиты турбин по настоящему изобретению были учтены недостатки известных из области техники разработок и предложено новое решение, обеспечивающее повышение безопасности, надежности и качества и согласованной работы реакторной и турбинной установки. С целью повышения надежности было обеспечено резервирование электрической части каналов управления и регулирования до исполнительных механизмов включительно. В качестве приводов, воздействующих на отсечные золотники главных сервомоторов турбины в случае электрогидравлической САРЗ, либо воздействующих непосредственно на регулирующие клапана в случае электромеханической САРЗ, в настоящем изобретении применены высоконадежные электромеханические преобразователи, что позволило повысить стабильность параметров контура регулирования за счет снижения влияния, изменяющихся в процессе эксплуатации параметров рабочей среды, а также увеличить коэффициент использования установленной мощностиэнергоблока за счт сокращения времени, затрачиваемого на эксплуатационные мероприятия, связанные с техническим обслуживанием гидравлических элементов системы автоматического регулирования. ЭМП, используемые в САРЗ по данному изобретению, отличаются высоким быстродействием, имеют двухканальное исполнение с резервированием электродвигателей и датчиков, позволяющее за счет увеличения глубины резервирования повысить надежность системы и обеспечить устойчивость к единичному отказу. Средняя наработка на отказ преобразователя составляет не менее 50000 ч, время непрерывной работы не менее 9000 ч. Силовые характеристики ЭМП позволяют управлять положением отсечного золотника не только с высокой скоростью и точностью, но и в случае возникновения сопротивления - развивать большое усилие (свыше 150 кг), что решило проблему отказов САРЗ от попадания в золотниковые устройства механических частиц. При резервировании электрической части управляющей системы САРЗ обеспечено резервирование каналов управления и регулирования, каждый из которых содержит собственный комплект датчиков,контроллер и приводы для управления исполнительными механизмами. Состав управляющей системы для управления САРЗ На фиг. 1 показана структура управляющей системы для управления системой автоматического регулирования и защиты турбины (САРЗ) в соответствии с одним из вариантов реализации изобретения. Представлен вариант реализации управляющей системы для управления дубль-блоком из двух турбин. В данном варианте блочный щит 30 (БЩУ-О) управления оператора (главная командная панель), шкаф 31(ШС) сервера и шкафы (ШУ) управления расположены на расстоянии приблизительно 500 м от турбинного цеха, в котором размещены шкафы (ШР) регулирования, шкафы (Ш 3) защит, шкафы (ШМЩТ) местных щитов турбины (местные командные панели), а также непосредственно сами турбины. Шкафы управления и шкафы регулирования для каждой из турбин дубль-блока реализуют два независимых канала управления и регулирования в соответствии с требованиями резервирования и независимости. В показанном на фиг. 1 варианте реализации изобретения первый канал управления и регулирования первой турбины содержит шкаф 11 управления, шкаф 13 регулирования. Второй канал управления и регулирования первой турбины содержит шкаф 12 управления, шкаф 14 регулирования. Часть оборудования управляющей системы для управления САРЗ для первой турбины также размещено в шкафу 15 защит и шкафу 16 местного щита первой турбины. Первый канал управления и регулирования второй турбины содержит шкаф 21 управления, шкаф 23 регулирования. Второй канал управления и регулирования второй турбины содержит шкаф 22 управления, шкаф 24 регулирования. Часть оборудования управляющей системы для управления САРЗ для второй турбины также размещена в шкафу 25 защит и шкафу 26 местного щита второй турбины. Управляющая система для управления САРЗ имеет три уровня иерархии: верхний уровень представлен БЩУ-О, средний уровень - шкаф сервера и шкафы управления, нижний уровень - шкафы регулирования, шкафы защиты и местные щиты турбины (местные командные панели). Блочный щит управления оператора САРЗ выполнен с возможностью реализации связи с оператором, позволяя последнему задавать необходимые режимы управления и получать информацию о поддерживаемом режиме и текущем состоянии турбины и САРЗ. Рабочее место оператора (РМО) содержит информационную и командную панели, каждая из которых содержит соответствующие зоны. Информационная панель (ИП РМО) содержит зону системных сообщений, зону обобщенных событий и аварийнопредупредительной сигнализации, рабочую зону вывода видеокадров и информации о значениях контролируемых параметров и положении исполнительных механизмов. Командная панель (КП РМО) содержит общую зону управления информационной панелью, зону задатчиков параметров и выбора постов управления, а также зону "кнопок и ключей" выбора режимов работы. Средний уровень САРЗ по данному варианту реализации изобретения содержит набор дублирующих друг друга шкафов управления и шкаф сервера, выполненный с возможностью обеспечивать обработку, регистрацию и представление информации на рабочие места эксплуатирующего персонала через сеть АЭС, а также при необходимости обеспечивать информацию для информационно-вычислительной системы энергоблока. Технические средства шкафов управления выполнены с возможностью обеспечивать обработку сигналов от задатчиков параметров и команд, определяющих режим управления турбогенератора, обеспечивать пуск из любого теплового состояния, обеспечивать нагружение и разгружение турбины, синхронизацию и ограничение мощности в соответствии с принятым алгоритмом. Шкафы управления выполнены с возможностью мониторинга оборудования турбины, диагностики САРЗ и формирования информации для БЩУ-О. Шкафы управления выполнены с возможностью реализации алгоритмов, связанных с задачами изменения конфигурации контуров регулирования, реализуемых на нижнем уровне (контура активной мощности турбогенератора, контура давления пара, поступающего на турбину, контура положения штока сервомотора, контура частоты вращения ротора турбины, синхронизации и т.д.). Технические средства шкафов управления выполнены с возможностью выполнения алгоритмов, связанных с задачами изменения конфигурации контуров регулирования, таким образом, что переключение с одного канала управления и регулирования на другой канал управления и регулирования не приводит к скачкообразному изменению регулируемых параметров. На нижнем уровне иерархии находятся шкафы регулирования, шкафы защит и местные командные панели турбин. Шкафы регулирования выполнены с возможностью производить сбор и обработку информации о текущих значениях регулируемых параметров, положениях исполнительных механизмов и командах формируемых на среднем уровне по режимам (конфигурации контуров), и заданным значениям регулируемых параметров. Технические средства шкафов регулирования выполнены с возможностью в соответствии с заложенной программой производить логическую обработку и реализовывать алгоритмы и законы, обеспечивающие поддержание параметров регулирования с заданным качеством. В данном варианте реализации применена электрогидравлическая САРЗ и поэтому в шкафы регулирования также интегрированы модули управления приводами отсечных золотников. Шкафы регулирования выполнены с возможностью формирования информации для шкафов управления об изменениях параметров в процессе эксплуатации, текущем положении исполнительных механизмов и состоянии технических средств электрической части САРЗ, необходимой для представления информации на информационной панели БЩУ-О, а также для диагностики и регистрации в процессе эксплуатации. На панелях блоков и модулей шкафов имеется индикация, характеризующая их состояние и исправную работу. Датчики регулируемых параметров (частоты вращения и давления пара), сигналы с которых поступают в соответствующие шкафы регулирования, троированы, что обеспечивает как заданные показатели безотказности, так и устойчивость к ложным срабатываниям за счет мажорирования первичных сигналов по регулируемым параметрам. Каждый шкаф управления и шкаф регулирования содержит программируемый контроллер, связанный посредством модулей ввода-вывода с программируемыми контроллерами других шкафов, а также сервером. Все контроллеры соединены между собой напрямую экранированной витой парой 50 по типу"точка-точка", а также связаны между собой оптико-волоконной линией 40 связи по кольцу (кольцевая сеть). В оптическое кольцо включены все контроллеры системы - управляющие, защитные, информационные. Наличие дополнительного канала связи по оптоволоконному кабелю значительно повышает надежность и устойчивость системы к внешним воздействиям. Кроме того, в составе каждого канала управления и регулирования имеются дискретные линии связи (сухой контакт), соединяющие шкаф местного щита (местную командную панель) с контроллерами соответствующего канала управления и регулирования. Шкафы 15, 25 защит содержат 3 независимых канала, осуществляющих обработку сигналов собственных датчиков и инициирование защитных действий при выходе величины сигнала за предел допустимого значения. Управляющий сигнала на защитные устройства (электромагниты защитных устройств) формируется по принципу 2 из 3. Шкафы 16, 26 местного щита управления выполнены с возможностью ручного управления турбиной машинистом турбины при пуске и развороте, а также с возможностью резервного управления при технологических проверках после планово-предупредительных ремонтов или в аварийных ситуациях. Информационная панель местного щита турбины выполнена с возможностью представления информация о текущих значениях параметров турбогенератора, положениях исполнительных механизмов и ис-6 021481 правности САРЗ. В режимах технологических проверок при подключении к местному щиту турбины переносного ПК на последнем может быть представлена информация с сервера среднего уровня САРЗ. Вся аппаратура управляющей системы для управления САРЗ по данному варианту реализации изобретения имеет завершенный конструктивный вид, увязанный со средствами интеграции составных частей в шкафах типа Ritall. При этом следует иметь в виду, что состав системы по данному изобретению не ограничен описанным вариантом реализации. В частности, для специалиста в данной области техники очевидно, что данное изобретение может быть реализовано для управления и регулирования турбин как в составе дубльблока, так и для одиночных турбин. Кроме того, для специалиста в данной области техники очевидно,что в рамках данного изобретения возможны и другие варианты реализации, в которых средства управления и средства регулирования каналов управления и регулирования могут быть выполнены как на отдельных программируемых контроллерах, так и на одном программируемом контроллере. В этом случае средства управления и регулирования могут находиться в составе одного и того же шкафа. Описание работы управляющей системы для управления САРЗ В описанном выше варианте реализации изобретения использован программируемый логический контроллер (ПЛК) TSX Premium (фирмы "Schneider Electric"), выполненный с возможностью поддержания режима горячего резерва и состоящий из двух контроллеров, основного и резервного (или ведущего и ведомого), специально выделенного канала синхронизации на основе сети Ethernet и протоколов обмена. Дублированные аналоговые и дискретные датчики, сигналы с которых используются для управления САРЗ, подключаются к основному и резервному каналам и образуют два канала датчиков 1 и 2. Дублированные исполнительные механизмы также подключаются к основному и резервному каналам и образуют два канала управления. Взаимодействие основного и резервного контроллеров выполнено по каналу синхронизации процессоров на основе сети Ethernet IEEE 802.3 100BASE-TX со скоростью передачи 100 Мбит/с. Процессоры передают друг другу блоки служебной информации и дополнительные блоки. Синхронизацию работы контроллеров выполняет основной процессор, вступая инициатором начала цикла задачи и обмена информацией, резервный процессор принимает блок служебной информации и начинает цикл задачи. Тем самым, основной процессор является ведущим, а резервный - ведомым. Возможны три режима работы контроллеров и обмена информацией. Первый режим - зеркальное отображение памяти основного контроллера в памяти резервного контроллера. При этом в резервный контроллер передаются таблица состояний входов и выходов всех модулей основного канала, таблица состояния объекта и таблица команд управления. В этом режиме резервный канал не выполняет опрос модулей. Второй режим - взаимное зеркальное отображение памяти контроллеров. При этом контроллеры основного и резервного каналов передают друг другу таблицы состояний входов и выходов всех модулей, таблицы состояния объекта и таблица команд управления. Для управления используется информация основного канала. В этом режиме резервный канал выполняет опрос модулей. Третий режим - взаимное зеркальное отображение памяти контроллеров и формирование общих таблиц. При этом контроллеры основного и резервного каналов передают друг другу таблицы состояний входов и выходов всех модулей и таблицы состояния объекта. На основании таблиц основного и резервного каналов определяется достоверность полученной информации и формируется общая таблица состояния объекта, на основании которой формируются команды управления. Выбор основного и резервного каналов и режимов работы задаются при программировании контроллеров. Режим работы управляющей системы для управления САРЗ может вводиться как вручную с помощью ключей с операторской панели управления, так и автоматически в соответствии с алгоритмами автоматического переключения режимов. При автоматическом вводе режима запоминается предыдущий режим работы, который используется для возврата в предыдущий режим работы при пропадании условий формирования автоматического ввода режимов. Существует иерархия как приоритетов сигналов, так и режимов работы системы. Иными словами, при существовании нескольких условий формирования включения автоматических режимов выбирается режим с наибольшим приоритетом. Наряду с использованным в системе по настоящему изобретению резервированием элементов системы и каналов связи указанная система выполнена с возможностью реализации алгоритма динамического резервирования, в соответствии с которым канал управления и регулирования формируется из наиболее жизнеспособных частей основного и резервных каналов управления и регулирования. Кроме того, в системе обеспечена возможность работы с перекрестными связями и гибкого настраивания приоритетов неисправностей ("ранжирование неисправностей"). Также система выполнена с возможностью резервирования каналов связи, что значительно увеличивает ее надежность. Реализовано резервирование каналов связи следующим образом. Соединения по витой паре являются основным каналом связи, т.е. при наличии связи по витой паре алгоритм горячего резервирования работает по указанному основному каналу связи и другие каналы связи не используют. Соединение организуется по протоколу IO-Scanning с фиксированным циклом обмена 10 мс. При пропадании связи по витой паре горячий резерв переключается на линию связи по оптическому волокну. При этом алгоритм резервирования не меняется, меняется только точка обмена с резервированным контроллером. Если пропала связь по обеим вышеперечисленным линиям связи, используются дискретные линии связи (сухой контакт). В этом случае алгоритм резервирования не использует ранжирование неисправностей и динамическое резервирование (работа с перекрестными связями), т.е. при появлении неисправности на ведущем канале сразу осуществляется переключение на резервный канал. В каждом шкафу формируется обобщенный сигнал неисправности оборудования шкафа (канала),состояние связи с другими шкафами, состояние других контроллеров. При исправной линии "Ethernet" горячее резервирование осуществляется с учетом ранжирования неисправностей, в противном случае по обобщенному сигналу неисправности канала, которыми обмениваются контроллеры горячего резервирования. Ручное переключение каналов осуществляется с панели команд оператора ключом "Основной - Резервный". При наличии неисправности на основном канале формируется сигнал на взвод RSтриггера на резервном канале, который принудительно устанавливает резервный канал в основной, а неисправный канал в резервный. Данный триггер необходим для недопущения автоматического переключения каналов при пропадании неисправности на резервном канале. Сброс RS-триггера на установку канала в основной осуществляется по ключу "Основной - Резервный" с панели команд, также сброс RSтриггера осуществляется при формировании приоритета неисправности на текущем канале по алгоритму ранжирования неисправностей. При наличии неисправностей на обоих каналах формируется приоритет по исправности между каналами по алгоритму ранжирования неисправностей, по этому приоритету взводится RS-триггер на установку канала в основной или резервный. В случае переконфигурации системы (изменение либо пропадание неисправностей) контроллеры каналов управления ранжируют неисправности, и выбирается канал с наибольшей готовностью к функциям управления и регулирования. При отсутствии неисправностей ручное переключение осуществляется с командной панели с переключением сразу обоих каналов, т.е. либо шкаф (11) управления - шкаф (13) регулирования, либо шкаф (12) управления - шкаф (14) регулирования. Алгоритм горячего резервирования позволяет работать системе с перекрестными связями, т.е. либо шкаф (11) управления - шкаф (14) регулирования, либо шкаф (12) управления - шкаф (13) регулирования. Данная ситуация может возникнуть при многократных появлениях неисправностей на разных шкафах - при этом система выбирает наиболее жизнеспособную конфигурацию. Таким образом, резервирование всех элементов управляющей системы и реализация алгоритма динамического резервирования, в соответствии с которым канал управления и регулирования формируется из наиболее жизнеспособных частей основного и резервных каналов управления и регулирования, значительно повышают уровень надежности управляющей системы для системы автоматического регулирования и защиты турбин и обеспечивают возможность выполнения всех функций указанной системы даже при отказах части элементов системы, что препятствует разрушению оборудования турбины при возникновении аварийных ситуаций. Далее работа управляющей системы для управления САПЗ и реализация алгоритма динамического резервирования описаны более подробно. Формирование сигнала состояния В каждом шкафу формируется 32-битный код неисправности, причем типы неисправности заносятся в определенные биты этого кода в соответствии с приоритетами по неисправностям. Более старшему биту соответствует более серьезная неисправность. Старшему слову кода (15-31 биты) соответствуют ситуации, когда отказы приводят к потери функций управления, регулирования и защиты текущего канала. Каждый канал помимо своего кода неисправности ещ получает код неисправности резервируемого канала, далее эти коды сравниваются - канал с большим кодом неисправности устанавливается в резерв,а с наименьшим кодом становится основным. При совпадении кодов неисправностей переключение осуществляется от панели команд оператора. В случае необходимости проведения ремонта на резервном канале и обеспечения непереключения между каналами на основном канале взводится тумблер "Запрет перехода на резервный канал", который принудительно устанавливает текущий канал в резервный и блокирует алгоритм горячего резервирования как на основном, так и на резервном канале. Ниже приводится пример заполнения 32-битного кода для одного из вариантов реализации изобретения: Ранжирование неисправностей Формируемый 32-битный код неисправности передается в другой канал, аналогичный код принимается из другого канала. Код неисправности по умолчанию передается или принимается по основной линии горячего резерва(Ethernet - витая пара между контроллерами), при нарушении обмена по основной линии обмен переключается на линию обмена через оптическую кольцевую линию связи (резервная линия горячего резерва), при этом для алгоритма горячего резерва принципиально ничего не меняется, т.е. данные как приходили, так и продолжают приходить. При нарушении обмена и по этой линии алгоритм горячего резерва начинает работать через дискретные линии связи, при этом в алгоритме исключается ранжирование неисправностей и автоматическое переключение каналов осуществляется по приходе дискретного сигнала о неисправности с другого канала. Пример реализации алгоритма ранжирования неисправностей: Посредством сравнения кодов неисправностей своего и резервного канала формируется приоритет по неисправности в обоих каналах, который определяет, какой канал будет ведущим. Переключение каналов Пример способа установки текущего канала в ведущий: Таким образом, реализуется алгоритм работы на том канале, который максимально готов к работе(с минимальными неисправностями по тяжести отказов). При совпадении кодов неисправностей работа будет вестись на том канале, который оператор вручную установил в ведущий. Переключение каналов в системе по одному из вариантов реализации изобретения выполняется в течение одного цикла работы контроллеров, что позволяет обеспечить малое время переключения, в указанном варианте реализации не превышающее 10 мс. Это позволяет устранить возможное влияние процесса переключения каналов на процесс регулирования и на выполнение системой своих функций при возникновении аварийных ситуаций, что значительно повышает надежность системы. Динамическое резервирование При наличии неисправностей в старшем слове кода неисправности (с 15 по 31 биты неисправностей) реализуется алгоритм замещения отказавших элементов (датчиков, сигналов, механизмов), т.е. для работы системы берутся показания датчиков с резервного канала или используются механизмы резервного канала (система работает с перекрестными связями). Пример алгоритма динамического резервирования: Промышленная применимость изобретения Управляющая система по настоящему изобретению может быть использована в системах регулирования и защиты паровых и газовых турбин, в частности на объектах атомной энергетики. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Управляющая система с резервированием для управления системой для автоматического регулирования и защиты (САРЗ) турбины, содержащая главную командную панель; по меньшей мере два канала управления и регулирования, которые содержат основной канал управления и регулирования и, по меньшей мере, первый резервный канал управления и регулирования, каждый из которых содержит датчики регулируемых параметров турбины, датчики параметров защиты,средства управления, выполненные с возможностью мониторинга состояния САРЗ, с возможностью изменения режима работы САРЗ и с возможностью обеспечения переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае обнаружения неисправности основного канала управления и регулирования, а также средства регулирования, выполненные с возможностью обеспечения поддержания параметров регулирования в заданном диапазоне, и по меньшей мере одну местную командную панель,причем указанные главная командная панель и по меньшей мере одна местная командная панель выполнены с возможностью обеспечения выбора оператором посредством входных воздействий на них основного канала управления и регулирования и первого резервного канала управления и регулирования и с возможностью формирования задающих сигналов для задания режимов работы управляющей системы на основании этих входных воздействий, а указанная по меньшей мере одна местная командная панель выполнена с возможностью функционального дублирования главной командной панели, а управляющая система также содержит основной канал связи для передачи сигналов между указанными каналами управления и регулирования и указанными каналами управления и регулирования и главной командной панелью,отличающаяся тем, что управляющая система дополнительно содержит по меньшей мере один первый резервный канал связи, выполненный с возможностью функционального резервирования основного канала связи; и каждый из каналов управления и регулирования дополнительно содержит по меньшей мере один второй резервный канал связи для передачи сигналов между соответствующим средством управления и соответствующей местной командной панелью указанного канала управления и регулирования,все средства управления выполнены с возможностью формирования сигнала состояния средств управления, содержащего информацию о состоянии средств управления, состоянии связи со средствами регулирования соответствующего канала, средствами управления и средствами регулирования других каналов управления и регулирования,все средства регулирования выполнены с возможностью формирования сигнала состояния средств регулирования, содержащего информацию о состоянии средств регулирования, состоянии связи со средствами управления соответствующего канала, средствами управления и средствами регулирования других каналов управления и регулирования,по меньшей мере одно из средств управления выполнено с возможностью назначения первого ре- 14021481 зервного канала управления и регулирования из числа всех резервных каналов управления и регулирования на основании указанных задающих сигналов и сигналов состояния средств управления и средств регулирования и с возможностью формирования первого резервного канала управления и регулирования из наиболее жизнеспособных элементов средств управления и средств регулирования на основании указанных сигналов состояния средств управления и регулирования с возможностью образования перекрестных связей с использованием канала связи. 2. Управляющая система по п.1, в которой возможность переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае неисправности основного канала связи обеспечена посредством одного из первых резервных каналов связи. 3. Управляющая система по п.1, в которой возможность переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае неисправности основного канала связи и первых резервных каналов связи обеспечена посредством вторых резервных каналов связи в составе каждого канала управления и регулирования. 4. Управляющая система по п.1, в которой основной канал связи содержит линии связи типа "витая пара" между резервируемыми средствами управления и средствами регулирования, а также между средствами управления и главной командной панелью. 5. Управляющая система по п.1, в которой по меньшей мере один из первых резервных каналов связи содержит линии связи с использованием оптоволоконного кабеля, подключенные ко всем средствам управления и средствам регулирования и к главной командной панели. 6. Управляющая система по п.1, в которой по меньшей мере один из вторых резервных каналов связи в составе каждого канала управления и регулирования содержит дискретные линии связи. 7. Управляющая система по пп.1, 4, 5, в которой основной канал связи и по меньшей мере один из первых резервных каналов связи реализованы в соответствии со стандартом Ethernet. 8. Управляющая система по п.1, в которой средства управления в составе каждого канала управления и регулирования выполнены с возможностью ранжирования неисправностей на основании сигналов состояния средств управления и средств регулирования каждого из каналов управления и регулирования. 9. Управляющая система по пп.1, 8, в которой по меньшей мере одно из устройств управления выполнено с возможностью формирования первого резервного канала управления и регулирования из наиболее жизнеспособных элементов средств управления и средств регулирования посредством ранжирования неисправностей средствами управления в составе каждого канала управления и регулирования в случае полной либо частичной неисправности основного и резервных каналов управления и регулирования при исправной работе основного канала связи или по меньшей мере одного из первых резервных каналов связи. 10. Управляющая система по п.1, дополнительно выполненная с возможностью переключения с одного канала управления и регулирования на другой канал управления и регулирования без скачкообразного изменения регулируемых параметров. 11. Управляющая система по п.1, дополнительно выполненная с возможностью предотвращения обратного переключения между каналами управления и регулирования при пропадании неисправности. 12. Управляющая система по п.1, в которой средства управления и средства регулирования каналов управления и регулирования выполнены на отдельных программируемых контроллерах. 13. Управляющая система по п.1, в которой средства управления и средства регулирования каналов управления и регулирования выполнены на одном программируемом контроллере. 14. Управляющая система по пп.1, 12, 13, в которой перекрестные связи между каналами управления и регулирования выполнены с использованием канала связи, связывающего по меньшей мере один контроллер каждого канала управления и регулирования по меньшей мере с одним контроллером по меньшей мере одного другого канала управления и регулирования для обеспечения возможности переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования. 15. Управляющая система по п.1, в которой указанные командные панели выполнены с возможностью назначения основного и первого резервного каналов управления и регулирования посредством установки ключей на командной панели, а система выполнена с возможностью автоматической блокировки переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования в случае неисправности первого резервного канала управления и регулирования. 16. Управляющая система по п.1, в которой главная командная панель выполнена с возможностью блокировки управления с любой из местных командных панелей. 17. Управляющая система по п.1, выполненная с возможностью аппаратной блокировки переключения по меньшей мере на один из резервных каналов. 18. Управляющая система по п.1, выполненная с возможностью автоматической блокировки выбора более одного основного канала. 19. Управляющая система по п.1, в которой датчики регулируемых параметров выполнены с возможностью дублирования или троирования. 20. Управляющая система по пп.1, 19, в которой датчики регулируемых параметров выполнены с возможностью использования в составе любого из каналов управления и регулирования. 21. Управляющая система по пп.1, 19, 20, в которой регулируемыми параметрами являются положение штока сервомотора, давление пара, поступающего на турбину, частота вращения ротора турбины,активная мощность турбогенератора. 22. Управляющая система по п.1, которая выполнена с возможностью ручного переключения канала управления и регулирования с использованием командной панели. 23. Управляющая система по пп.1 и 11, в которой каждый канал управления и регулирования содержит RS-триггер для назначения указанного канала управления и регулирования основным и для предотвращения обратного переключения каналов при пропадании неисправностей. 24. Управляющая система по п.1, выполненная с возможностью использования для регулирования как одиночных турбин, так и турбин в составе дубль-блока турбин. 25. Способ переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования для использования в управляющей системе с резервированием, содержащей основной канал управления и регулирования и по меньшей мере один первый резервный канал управления и регулирования, согласно которому получают информацию о состоянии главной командной панели, а также состоянии оборудования средств управления и средств регулирования в каждом из каналов управления и регулирования и состоянии связи каждого из указанных средств с другими средствами; на основании указанной информации формируют сигналы состояния соответствующих средств; на основании сигналов состояния средств управления и средств регулирования основного канала определяют наличие неисправностей в основном канале управления и регулирования; при наличии неисправностей в основном канале управления и регулирования определяют наличие неисправностей в первом резервном канале управления и регулирования и в других резервных каналах управления и регулирования; в случае отсутствия неисправностей в одном из резервных каналов управления и регулирования указанный резервный канал управления и регулирования устанавливают в качестве основного канала,отличающийся тем, что в случае наличия неисправностей во всех каналах управления и регулирования формируют первый резервный канал управления и регулирования из наиболее жизнеспособных частей всех каналов управления и регулирования с использованием перекрестных связей между указанными каналами и до устранения неисправностей система работает с использованием перекрестных связей; в случае наличия неисправностей в основном канале связи, для передачи сигналов между каналами управления и регулирования и каналами управления и регулирования и главной командной панелью и обеспечения возможности переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования используют и один из первых резервных каналов связи, а в случае наличия неисправностей в основном канале связи и во всех первых резервных каналах связи, для обеспечения возможности переключения с основного канала управления и регулирования на первый резервный канал управления и регулирования используют один из вторых резервных каналов связи. 26. Способ по п.25, согласно которому сигнал состояния является 32-разрядным цифровым сигналом. 27. Способ по пп.25, 26, согласно которому каждому разряду сигнала состояния назначают определенный тип неисправности таким образом, что более старший бит указанного сигнала состояния соответствует более серьезной неисправности и значение "1" в любом разряде сигнала состояния означает наличие соответствующей неисправности. 28. Способ по п.25, согласно которому установку средств управления и средств регулирования в режим работы основного канала производят путем взведения RS-триггера для соответствующего средства, а установку средств управления и средств регулирования в режим работы резервного канала производят путем сброса этого RS-триггера для соответствующего средства. 29. Способ по п.25, согласно которому сравнение кодов неисправности на основании сигналов состояния средств управления и средств регулирования выполняют в каждом цикле работы средств управления и средств регулирования. 30. Способ по п.25, согласно которому переключение с основного канала управления и регулирования на один из резервных каналов управления и регулирования обеспечивают примерно за 10 мс.