به‌خاطر اهمیتی که حفاظت اضافه‌دور دارد علاوه بر مدارات حفاظتی اشاره ‌شده یک واحد جداگانه‌ای نیز برای اضافه‌دور استفاده ‌شده ‌است^[۷۴]

محدوده‌ها‌‌ی کلی طرح که برای سیستم‌های حفاظت توربین گاز در مواجه با خطا لحاظ‌شده‌اند؛ به شرح زیر میباشد:
- مجموعه وظایف حفاظتی و کنترلی در PCU‌ها‌‌ی مختلفی پیاده‌سازی‌شده‌اند. لذا منابع تغذیه سیستم‌ها‌‌ی حفاظت از منابع تغذیه سیستمهای کنترل جدا‌می‌باشند.
- تمامی حسگرهای استفاده‌شده برای حفاظت تریپ واحد دارای افزونگی و پشتیبان هستند.
- اندازه گیری مربوطه بر ایمنی تجهیزات و دسترسی به هریک‌از حسگرها و وسایل اندازه گیری به طور افزونه استفاده‌می‌شود. بدین لحاظ، سیگنال حسگرهای افزونه، با منطق‌ها‌‌ی ۲ از ۳یا ۲ و ۱ از ۲ بسته به اهمیت کمیت طراحی می‌شوند.
- در صورت خرابی یکی از N کانال حفاظتی در بردهای ورودی و چه در حسگرها، پیکربندی تابع حفاظت به N-1 کانال سوئیچ می‌کند.
- آلارم‌ها‌‌ی پیش تریپ جهت جلب توجه اپراتور به‌منظور انجام یکسری عملیات جلوگیری کننده از تریپ و قبل از تریپ توربین صادر می‌شوند.
- آلارم‌ها‌‌ی تریپ در حالتی که توربین تریپ‌کند؛ تولید می‌شوند.
- مدارهای رله‌ای خاص، برای عمل‌کردن روی شیر قطع اضطراری در نظر‌گرفته‌شده‌اند، ورودی‌های تریپ مطابق با مشخصات زیمنس تا حد‌امکان با افزونگی ۳ طراحی و در صورت امکان ساخته‌شده‌اند. فرمان‌های تریپ تولید‌شده توسط PCU02 مستقیماً به مدار شیر قطع اضطراری اعمال می‌شود و هیچگونه اینترلاکی با سایر سیگنال‌ها ندارد. سیستم حفاظت اولین علت تریپ را نمایش داده و این امکان را در اختیار ‌‌‌بهره‌بردار قرار می‌دهد؛ تا بتواند تریپ را تحلیل‌نماید [۷].
برخی از سیگنال‌های تریپ که در صورت بروز خطا صادر‌‌‌می‌‌شوند عبارتند‌از :

• • دمای یاتاقان‌ها‌‌ خیلی بالا.

• • ارتعاش یاتاقان‌ها‌‌ خیلی بالا.

• • دمای ورودی و دمای خروجی توربین خیلی بالا.

• • سرج^[۷۵] کمپروسور.

• • سرعت توربین بالا یا اضافه دور.

• • خرابی در شعله.

• • سطح تانک روغن روانکاری خیلی پائین.

• • فشار روغن روانکاری خیلی پائین.

• • خرابی در “GTCMPS94″.

• • تریپ ژنراتور.

• • آتش.سوزی

• • فرمان تریپ دستی.

• • فرمان تریپ خارجی.

برای فهم بیشتر موضوع به توضیح برخی مهمترین سیگنال‌های تریپ می‌‌پردازیم.
دمای یاتاقان‌ها‌‌
به‌منظور ‌‌‌اندازه‌گیری دمای یاتاقانهای توربین، ژنراتور و کمپورسور از ترموکوپل‌های دو و سه کاناله نوع K، در اطراف یاتاقان‌ها استفاده‌شده‌است ‌[۲].
دماهای این نقاط بر روی صفحه مانیتور در اتاق کنترل قابل‌روئیت می‌‌باشند. نقص فنی در قسمتهای مکانیکی یا سیستم خنک‌کاری باعث افزایش دمای این قسمتها شده و این افزایش تا مقدار حد تعیین‌شده در هر یک از نقاط منجر به صدور اخطار و در صورت روند افزایش دما اعلام وضعیت آلارم و در نهایت با محرز‌شدن افزایش دما در حداقل از ۲ سنسور فرمان تریپ توربین صادر‌می‌‌شود ‌[۱].
ارتعاش یاتاقان‌ها‌‌
سنجش ارتعاشات توسط سنسورهایی از نوع پیزو و القایی ‌‌‌اندازه‌گیری‌می‌‌شوند که با ارسال سیگنال اولیه به مبدل^[۷۶] و پس از، اصلاح و تقویت سیگنال سنسوری توسط ماژول‌ها‌‌ی مخصوص که توسط شرکت سازنده امکان پیکره‌بندی و تعریف حد اخطار و آلارم را بصورت نرم افزاری دارد و نیز استاندارد‌‌‌‌سازی سیگنال لرزش به فرمت ۴ تا ۲۰ میلی آمپر و ارسال آن به سیستم DCS تحت پایش قرار‌‌‌می‌‌گیرد. مقدار لرزش ثبت‌شده با توجه به نقاط مختلف توربین، ژنراتور و کمپورسور متفاوت بوده و هر یک از سنسورهای ارتعاش دو حد جداگانه برای اخطار و آلارم دارند که حد آلارم، بالاتر از حد اخطار در نظر‌گرفته‌می‌‌شود ‌[۲].
روی یاتاقان‌ها‌‌ی ابتدایی و انتهایی ژنراتور ونیز قسمت ابتدایی کمپروسور دو سنسور از نوع القایی، ارتعاشات نسبی محور دوار توربوژنراتور را نسبت به بدنه با گرفتن برآیند برداری که مجموعا یک سیگنال بعنوان ارتعاش نسبی است؛ را اندازه‌گیری می‌‌نماید و دو سنسور نیز از توع پیزو، ارتعاشات مطلق یاتاقان‌ها‌‌ی توربین، ژنراتور و کمپورسور را نسبت به بدنه اندازه‌گیری می‌‌نمایند. با توجه به اینکه برای هر یاتاقان دو سیگنال مطلق و یک سیگنال نسبی در نظر‌گرفته‌شده‌است .آلارم برای ارتعاشات بالا زمانی صادر‌می‌شود که مقادیر ۲ سیگنال از ۳ سیگنال فوق حد آلارم را عبور کرده باشند. به همین صورت با افزایش بیش از حد ارتعاشات، حفاظت تریپ توربین در اثر لرزش، وارد عمل‌شده و با منطق حفاظتی ۲ از ۳ توربین را تریپ می‌‌دهد ‌[۱].
دمای ورودی وخروجی توربین
برای محاسبه دمای صحیح، گاز خروجی توربین، که عملا روشی برای ‌‌‌اندازه‌گیری مستقیم آن وجود‌ندارد و تنها با مدل‌سازی می‌‌توان دمای داخل توربین را محاسبه نمود و مقدار دمای صحیح گاز خروجی توربین، برای کنترل دما و حفاظت توربین حائز اهمیت می‌‌باشد. توسط ترموکوپل‌ها‌‌یی که قبلا به نوع و تعداد آنها اشاره‌شد انجام وظیفه می‌‌نمایند. دمای ورودی کمپروسور نیز توسط چهار سنسور دمایی از نوع Pt100 ‌‌‌اندازه‌گیری‌می‌شود. دمای هوای ورودی ‌‌کمپروسور در تعیین دبی جرمی ‌‌کمپروسور استفاده‌می‌‌شود [۷].
پدیده ضربان^[۷۷] کمپروسور
این پدیده توسط افزایش در ارتعاشات شفت به همراه ناپایداری و نوسان در فشار خروجی ‌‌کمپروسور آشکار‌می‌شود ‌[۵]. افت فشار بین کانال ورودی هوا و ورودی ‌‌کمپروسور توسط سه سوئیچ (با منطق ۲ از ۳) اختلاف فشار ‌‌‌اندازه‌گیری ‌‌‌می‌‌شوند. هر‌گونه ناپایداری ناشی از تغییرات به سرعت آشکار می‌‌گردد. و وقتی که اختلاف فشار کمتر از حد کالیبره ‌شده سوئیچ‌‌ها‌‌ باشد؛ با منطق ۲ از ۳ فرمان تریپ صادر‌می‌شود. این پروسه حفاظتی با افزایش دور توربین از حدود ۲۵۲۰ دور بر دقیقه فعال‌می‌شود ‌[۲].
سرعت توربین بالا یا اضافه دور
سیستم حفاظتی سرعت بالا مدل “Woodward protech203″ یک سیستم دیجیتالی حفاظت توربین در برابر اضافه دور بوده و حسگرهای آنpick up ‌ها‌‌ی القایی بوده که ازpickup ‌ها‌‌ی متصل به کنترل کننده سوخت^[۷۸]، متمایز‌می‌باشد. همچنین حسگرها متصل به سیستم حفاظت^[۷۹]، مجزا می‌باشد. با توجه به اینکه سیستم تریپ فوق کاملا از سیستم GTCMPS94 مجزا می‌باشد لذا دارای ضریب امنیت بالایی می‌باشد. سیگنال تریپ تولید‌شده توسط سیستم حفاظتی سرعت بالا مستقیما و بدون هیچگونه واسطی با سایر سیگنال‌ها به مدار عمل کننده؛ شیر توقف اضطراری، متصل می‌گردد. سیگنال‌های تریپ فوق سبب قطع شدن تغذیه الکتریکی رله‌ها‌‌ی شیر قطع اضطراری می‌شود. مدار به نحوی طراحی ‌شده ‌است. که یک خرابی سبب تریپ توربین نگردد. مدار فوق به‌منظور تشخیص سیگنال‌های خرابی تجهیزات مجزا توسط PCU02 بطور دوره ای تست می‌شود.
۲-۵ خودکار و هوشمند سازی‌
ساختار و پیکربندی استاندارد سیستم GTCMPS شامل:
- مجموعه‌ای از تابلوها، شامل بردهای میکروپروسسوری، افزونگی منبع تغذیه، بردهای I/O و اتصالات مربوطه.
- ایستگاه واسط اپراتوری “OIU"نوع “Stand-alone” برای اتاق کنترل واحد شامل: مانیتور، صفحه کلید، موس و چاپگر برای چاپ آلارم به ازای هر واحد می‌باشد.
- ایستگاه واسط اپراتوری نوع رومیزی ^[۸۰]برای اتاق کنترل مرکزی شامل مانیتور، صفحه کلید، موس و چاپگر آلارم برای هر واحد بصورت مجزا می‌باشد.
- سیستم ثبت وقایع سیگنال‌ها با دقت زمانی یک میلی ثانیه.
- تابلوی توزیع انرژی.
- تابلوی ابزاردقیق نظارتی توربین
GTCMPS94 از طریق شاهراه اطلاعاتی اجازه اتصال و توسعه سیستم به ایستگاه واسط اپراتور راه دور و یا سیستم‌ها‌‌ی خارجی مرتبط با سایر واحد‌ها‌‌ را می‌دهد. یک ایستگاه کاری مهندسی به عنوان یک دستگاه ویژه تعمیرات که می‌تواند برای مجموعه نیروگاه در‌نظر‌گرفته‌شود. این کامپیوتر در یک اتاق مخصوص جنب اتاق فرمان اصلی نیروگاه قرار می‌گیرد و می‌تواند دسترسی به همه مدول‌ها‌‌ی متصل به سیستم را با امکانات ویژه خود فراهم سازد. این امکانات شامل سفارشی‌کردن سیستم، اصلاح اطلاعات پیکربندی، ایجاد صفحات جدید تصویری یا اصلاح صفحات قدیمی و انجام هر گونه برنامه‌های عیب‌یابی و تشخیص خطا می‌باشد. کنسول کارشناس شیفت، امکان هر گونه دسترسی به سیستم را در اختیار اپراتور بهره‌بردار قرار‌می‌دهد. این کنسول باید توانایی کنترل و نظارت بر هر یک از توربین‌ها‌‌ی گازی مدول را داشته‌باشد. Refresh Time این کامپیوتر برای صفحات تصویری حداکثر دو ثانیه است [۷].
فصل سوم
آنالیز کیفی وقایع^[۸۱]
۳-۱ مقدمه
تحلیل کیفی وقایع یک روش مفید برای مدل‌‌کردن زمانی، از روند تغییرات هندسی در داده‌ها‌‌ی حاصله از حسگرها است. این تکنیک در زمینه‌ها‌‌یی از قبیل نظارت بر روند، داده‌ها‌‌ی وقایع، عملیات فشرده‌‌‌‌سازی و تشخیص عیب، کاربرد فراوانی داشته و قابلیت تعمیم در داده‌ها‌‌ی صنعتی را داراست. با این حال، حجم خالص داده‌ها‌‌ی حسگر در زمان واقعی نیاز به پردازشی است؛ که در نهایت مستلزم رویکردی برای خودکار‌‌‌‌سازی استخراج ترند دارد. گام بازیابی، از موارد دشوار و سخت جداسازی خصیصه‌های ویژ‌ه از سری‌های زمانی، خودکار‌سازی می‌‌باشد. به دلیل عدم وجود دانش قبلی از ویژگی‌ها‌‌ و خصوصیات سنسورها همچون نویز، مقیاس تغییر اندازه و شکل هندسی متفاوت، از مواردی هستند که راه را ناهموار می‌‌سازند. در روش ارائه‌شده شناسایی، اشکال کیفی از روند سنسور، بطور خودکار با بهره گرفتن از ‌‌‌چند‌جمله‌ای بر اساس تکنولوژی فاصله-نصف انجام پذیرفته‌است. و به‌منظور تخمین نویز و خطا از روش مبتنی بر مجموع مربعات خطا استفاده ‌گردیده‌. روش کار، شناسایی تحلیل کیفی، به عنوان دنباله‌ای از قطعات منحنی‌دار و قطعات درجه دوم است. حداقل درجه ‌‌‌چند‌جمله‌ای با آزمون آماری معنی‌دار برای خطای موردقبول در نظر‌گرفته‌می‌‌شود. اگر میزان خطا بزرگتر باشد. طول سگمنت نصف‌شده و فرایند بر روی اولین سگمنت نصف‌شده تا‌جایی که خطای برآزش^[۸۲]مورد قبول حاصل شود؛ تکرار‌می‌شود. و در نهایت، یک شکل کیفی منحصر بفرد برای هر یک از بخش‌ها‌‌ی شناسایی‌شده؛ در کتابخانه‌ای بعنوان پایگاه داده‌ای از روند سنسور ذخیره‌می‌‌شود.
۳-۲ اساس تحلیل کیفی وقایع
روش تجزیه و تحلیل کیفی وقایع یک روش مهم برای عیب‌یابی و تشخیص خطاست. که عناصر سازنده حاصل از استخراج در سال ۱۹۹۱ بصورت