一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法，首先确定系统功能，然后确定系统架构并配置系统硬件，再依次进行故障分析诊断功能、安全等级判断功能、保护对象判断功能设计和停机逻辑功能的设计。本发明专利技术提供了一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法，通过故障分析诊断功能、安全等级判断功能、保护对象判断功能和停机逻辑功能四个功能模块单元对重力储能系统的运行进行安全保障，从软件层面防止安全事故的发生，保障重力储能系统能够安全有效运行。力储能系统能够安全有效运行。力储能系统能够安全有效运行。

【技术实现步骤摘要】
一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法


[0001]本专利技术涉及一种保护系统的设计方法，特别是一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法，属于重力储能


技术介绍

[0002]随着国家对于新能源和可再生能源研究和大力开发，寻求提高能源利用率的先进方法，已成为行业内首要关注的问题。目前，配置储能系统是提高新能源利用率最有效的方法之一，而在诸多储能方式中，重力储能具有其独特的技术优势。
[0003]由于重力储能项目需要将重物提升到高处才能进行储能，且重物本身质量巨大。在运输重物的过程中如出现故障导致重物意外跌落，将会造成严重的安全事故。因此，有必要设计一种重力储能系统的安全保护系统，以保障重力储能系统安全有效运行。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法，保障重力储能系统的安全有效运行。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法，其特征在于包含以下步骤：S1、系统功能的确定，系统功能包括故障分析诊断功能、安全等级判断功能、保护对象判断功能和停机逻辑功能；S2、系统架构确定和系统硬件配置；S3、故障分析诊断功能设计，将系统内所有运动机构的电气故障信号和状态量反馈读取到安全保护系统中，电气故障信号由PLC直接读取，作为故障分析诊断的输入进行使用，机械故障由单个或多个状态量反馈进行判断后作为机械故障分析诊断的输入进行使用；S4、安全等级判断功能设计，建立安全故障数据库，对安全故障数据库内的故障数据根据安全级别进行分类，安全保护系统将故障分析诊断出的故障发送到安全故障数据库进行比对，确定故障的安全级别，最终将安全级别反馈至PLC；S5、保护对象判断功能设计，根据故障安全等级以及与故障安全等级相关联的报警信号，由PLC判断保护对象及保护范围；S6、停机逻辑功能设计，设计停机顺控程序使设备按照安全的顺序进行停止，在判断出保护对象和保护范围后，由PLC调用停机顺控程序。
[0006]进一步地，所述步骤S2中，安全保护系统的系统架构自上而下依次分为系统层、单元层和动机构层，系统层用于保护对象的确定，单元层和动机构层用于故障分析诊断、安全等级判断和停机逻辑执行。
[0007]进一步地，所述步骤S2中，安全保护系统的系统硬件配置包括PLC系统和配套输入输出设备，并在中控室配置一台上位机对安全保护系统运行策略进行控制。
[0008]进一步地，所述步骤S3具体为：3.1、建立安全故障数据库：整理重力储能系统与系统安全相关的电气故障信号和状态量反馈，并将这些电气故障信号和状态量反馈建立一个安全故障数据库，以便后续PLC程序进行调用；3.2、故障信号读取：在单元层的PLC系统程序中调用各个运动机构的电气故障信号和状态量反馈，在安全保护系统中建立调用逻辑，将单元层内安全故障的数据库内的电气故障信号和状态量反馈读取到该调用逻辑中；3.3、故障分析诊断：电气故障信号能够被直接读取并判断故障情况，故电气故障信号直接作为分析诊断的结果；机械故障包括机械结构损坏与液压系统故障两大类，机械故障根据相关的一个或多个状态量反馈经过综合比较后确定具体的故障种类。
[0009]进一步地，所述步骤S4具体为：4.1、预设安全等级：首先在安全故障数据库中根据危害影响的严重程度，将安全故障预设四个等级，安全故障的四个等级包括直接导致重力块坠落、导致重力块具有坠落风险、导致主设备损坏以及导致电气火灾；将危害影响的严重程度进行量化，分别对安全故障的四个等级设置权重，以L1～L4依次标识，其中L1～L4以百分比表示，且L1+L2+L3+L4=100%；4.2、故障分级计算：安全故障数据库中的每一个故障，根据其会导致的安全后果进行分级计算，一个故障会导致的安全后果分为四个等级并且四个等级各自发生的概率依次以Q1～Q4表示，通过将概率乘以权重得到故障具体安全等级的数值，安全等级的数值Ｑ的计算公式如下：Q=∑Q
n
×
L
n
=Q1×
L1+Q2×
L2+Q3×
L3+Q4×
L4；4.3、安全等级匹配：通过计算得到安全故障数据库内每一个故障的安全等级的数值Ｑ，由故障分析诊断功能判断出当前安全保护系统存在的故障的同时，判断相应故障的安全等级数值Ｑ。
[0010]进一步地，所述步骤4.1中，安全故障的四个等级的权重分别设为：L1=35%，L2=30%，L3=20%，L4=15%。
[0011]进一步地，所述步骤S5中，故障分为安全故障和非安全故障，其中安全故障根据安全等级分为四个等级。
[0012]进一步地，所述步骤S6中停机顺控程序包括三个等级：单个设备停机、单个储能单元停机以及储能系统停机；单个设备停机通过PLC发出停止指令，使单个设备停止；单个储能单元停机分为以下几个步骤：状态判断、切除升降装置动力源、制动升降装置、停水平装置驱动电机、打开水平装置液压系统泄压阀以及停顶部滑车；储能系统由若干储能单元组成，储能系统停机逻辑相比储能单元逻辑，需要在执行储能单元逻辑前增加一步停机储能单元数量判断逻辑。
[0013]进一步地，所述停机顺控程序还包括升降装置归首层以及重力块就近布置逻辑，升降装置归首层以及重力块就近布置逻辑具体为：由安全保护系统判断储能单元中重力块布置情况，根据对象层重力块数量以及对应水平装置故障情况，自动选择有空余布置空间且水平装置正常的一层，升降装置通过对比正常层与当前层数，自动判断运动距离，使升降装置自动运动至对应层数，将重力块摆放后执行归首逻辑，使升降装置归首。
[0014]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本专利技术提供了一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法，通过故障分析诊断功能、安全等级判断功能、保护对象判断功能和停机逻辑功能四个功能模块单元对重力储能系统的运行进行安全保障，从软件层面防止安全事故的发生，保障重力储能系统能够安全有效运行；2、本专利技术能够精确地诊断出具体故障的类型，并对相应的故障进行了级别分类以及对相应故障可能产生的后果进行定量化处理，使故障能够准确地被进行判断和处理；3、本专利技术能够安全可靠地同时保证系统运行的效率，并精确锁定保护范围，按照最优顺序设计设备的停止逻辑，最大限度的保证系统的高效运行。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法的流程图。
[0016]图2是本专利技术的重力储能系统的停机逻辑的流程图。
具体实施方式
[0017]为了详细阐述本专利技术为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本专利技术的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法，其特征在于包含以下步骤：S1、系统功能的确定，系统功能包括故障分析诊断功能、安全等级判断功能、保护对象判断功能和停机逻辑功能；S2、系统架构确定和系统硬件配置；S3、故障分析诊断功能设计，将系统内所有运动机构的电气故障信号和状态量反馈读取到安全保护系统中，电气故障信号由PLC直接读取，作为故障分析诊断的输入进行使用，机械故障由单个或多个状态量反馈进行判断后作为机械故障分析诊断的输入进行使用；S4、安全等级判断功能设计，建立安全故障数据库，对安全故障数据库内的故障数据根据安全级别进行分类，安全保护系统将故障分析诊断出的故障发送到安全故障数据库进行比对，确定故障的安全级别，最终将安全级别反馈至PLC；S5、保护对象判断功能设计，根据故障安全等级以及与故障安全等级相关联的报警信号，由PLC判断保护对象及保护范围；S6、停机逻辑功能设计，设计停机顺控程序使设备按照安全的顺序进行停止，在判断出保护对象和保护范围后，由PLC调用停机顺控程序。2.根据权利要求1所述的一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，安全保护系统的系统架构自上而下依次分为系统层、单元层和动机构层，系统层用于保护对象的确定，单元层和动机构层用于故障分析诊断、安全等级判断和停机逻辑执行。3.根据权利要求1所述的一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，安全保护系统的系统硬件配置包括PLC系统和配套输入输出设备，并在中控室配置一台上位机对安全保护系统运行策略进行控制。4.根据权利要求1所述的一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法，其特征在于：所述步骤S3具体为：3.1、建立安全故障数据库：整理重力储能系统与系统安全相关的电气故障信号和状态量反馈，并将这些电气故障信号和状态量反馈建立一个安全故障数据库，以便后续PLC程序进行调用；3.2、故障信号读取：在单元层的PLC系统程序中调用各个运动机构的电气故障信号和状态量反馈，在安全保护系统中建立调用逻辑，将单元层内安全故障的数据库内的电气故障信号和状态量反馈读取到该调用逻辑中；3.3、故障分析诊断：电气故障信号能够被直接读取并判断故障情况，故电气故障信号直接作为分析诊断的结果；机械故障包括机械结构损坏与液压系统故障两大类，机械故障根据相关的一个或多个状态量反馈经过综合比较后确定具体的故障种类。5.根据权利要求1所述的一种用于重力储能系统的安全保护系统的设计方法，其特征在于：所述步骤S4具体为：4.1、预设安全等级：首先在安全故障数据库中根据危害影响的...

【专利技术属性】
技术研发人员：严圣军，张澍，李军，钱华，
申请(专利权)人：江苏天楹环保能源成套设备有限公司，
类型：发明
国别省市：