端子块可以直接安装在din导轨上

端子块可以直接安装在din导轨上

在清江隔河岩水电厂现地控制单元(lcu)改造中,在结构、技术路线、实现方法上都有所创新。主要体现在水电行业首次使用quantum plc 直接上网(取消工控机),体现在采用了双机热备冗余、双网、部分i/o冗余及电源的冗余。

刘晓鹏,男,中国水利水电科学研究院自动化所监控工程一部,工程师,从事计算机监控系统研制、开发、设计工作。

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王德宽,男,中国水利水电科学研究院自动化所所长,教授级高级工程师,从事计算机监控系统研制、开发、设计工作。

隔河岩水电厂原采用加拿大的计算机监控系统,已稳定运行多年,为该厂安全生产及创国内一流水电厂作出了应有的贡献。但随着国民经济的发展,对电力系统、对电厂的要求越来越高,向国际的一流水电厂的技术、管理水平看齐,创建国际一流水电厂,从而实现管理水平高、技术先进、人员进一步精练、关门运行的目标,势在必行。一方面,原有的系统功能已不能满足要求,另一方面备品备件订货越来越困难,而且价格非常高,对电厂的安全运行形成隐患。为此对老系统必须进行更新改造,以便为创国际一流水电厂打下坚实的基础。对于lcu,改造的方法是:现地设备仅保留原有的盘柜柜体、自动准同期装置和24v电源、照明等少量附件,其它全部拆除,取而代之的是新的lcu,采用施耐德公司quantum 系列plc作为控制器。中国水利水电科学研究院自动化所提供了五套lcu,本文作者参加了lcu的研制、现场安装调试等改造工作,本文是对改造工作的总结和思考。

隔河岩水电厂的lcu尤其是机组lcu i/o点数多,是一般同规模机组的3到4倍。而且监控系统的改造要求高,特别是时间短。在不到三周的时间里,要进行现场安装、配线、调试,时间非常紧。经过与电厂等有关方面的积极配合,隔河岩水电厂计算机改造工程已基本完成。目前,设备运行良好,预期的目标基本实现,效果是好的。

为了使现场的配线、改造的工作量最小,也为以后的维护方便,需要精心地进行设计。合理布局,合理配置。一般外部端子接线不要改变,这样就可以减少施工时间。另外,要进行充分的准备,各种配件、各种工具等,否则就会影响工期。在隔河岩现场改造过程中,我们较好解决了这个问题,使得现场的改造、装配工作有条不紊地进行,在保障工期地前提下,使装配地工艺操作原进口设备地工艺水平,得到电厂地好评。

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交流采样的使用越来越多,大有代替变送器的趋势。但是,现在对于交流采样的理解不是那么清楚。隔河岩计算机监控改造工程中,关于交流采样与变送器处理与使用是比较恰当的、合适的,是值得其它电站(厂)借鉴的。这里所说的合理与恰当,当然指的是交流量的处理,因为现在对于直流及非电量只能采用变送器进行采集处理。具体处理方法是:对于机组同期、机组有功功率、机组电压(无功功率)、导叶开限等实时性、可靠性要求高的控制环节,采用变送器。而采用交流采样装置采集发电机的三相电流、三相电压(相、线)、有功功率、无功功率、功率因数等电气参数。

经过多年努力,计算机监控系统在水电厂及其它领域的应用越来越广泛。对于水电厂来说,采用一套结构合理、功能完善、可靠性高、人机界面友好的计算机监控系统,是水电厂提高安全生产水平,实现“无人值班(关门运行)”的环节。非常可喜的是,经过国内同行们的努力,国内计算机监控技术的发展很快,已经接近或达到同类产品的国际先进水平。

对于部分重要设备,如灭磁开关、出口断路器,为保证其在任何情况下的高可靠性动作,需要对每一个这样的设备配置两个开出通道,即配置冗余的通道,已保证其可靠性。有些电厂的出口断路器。如隔河岩的,分闸就是两个线圈,正常工作线圈和后备线圈,任何一个线圈励磁,断路器都会分闸。实际上就是设备的冗余。国电公司在“无人值班(关门运行)征求意见稿”中有过这样的要求。

刘晓波,男,中国水利水电科学研究院自动化所监控工程一部经理,高级工程师,从事计算机监控系统研制、开发、设计工作。

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采用后一种办法较好。监视第一个通道动作,在一定时间内,状态没有反馈回来,第二通道动作。这样,第二通道几乎没有“表现的机会”,一旦让他表演,他会“准确而恰如其分地表演”。 在隔河岩计算机监控改造工程中,就是采用这种方案,取得了比较理想的效果。

另一种是采用在第一个通道动作失败后,冗余的第二通道再动做的策略。

按照常规的接线方式,各种i/o模块到盘柜端子需要配线。隔河岩水电厂机组单机容量大,考虑的较完善,因此i/o点数多。开关量输入有320点,开关量输出有128点,温度点数有64点,非电气模拟量输入有32点,模拟量输出8点。共有i/o模块25块,每个模块有40端子需要与端子现联,至少要有1000线需要接。但现场安装改造时间非常有限,必须采取效率更高的方法。采用施耐德的快速接线系统cablefast是一种好的解决方法。cablefast快速配线系统是施耐德公司的标准产品,它将quantum 接线端子与端子块预先用电缆连接好,端子块可以直接安装在din导轨上,外部接线可以直接接在端子块上,这样就减少了配线的工作量,节省了大量时间,是一种比较好的方式。

显然同时动作不是很好,因为正常情况下,设备会正常动作。这种情况下,第二通道动作没有必要,可能造成第一通道动作失败后,第二冗余通道动作不能正常动作。

随着近几年计算机硬件、软件的快速发展,国内计算机监控技术不断得到发展。本文作者参加了清江隔河岩水电厂计算机监控系统改造工程,现就该厂lcu改造的特点,改造中所采用的新技术及lcu新型结构,进行初步探索,谈一下个人的看法,不当之处,希望批评指正。

电源的重要性不言而喻。再好的设备,不提供电源,什么都无从谈起。在隔河岩计算机监控改造工程中,采用了电源冗余技术。隔河岩电厂的主电源为dc110v,i/o电源为dc24v.在远程站中,采用两块电源模块相冗余,在cpu机箱采用单电源(每一个cpu机箱占用独立的底板)。电厂提供两路dc110v电源,一路dc110v电源提供给其中一个cpu机箱电源模块和远程站的一个电源模块,另一路dc110v电源提供给另一个cpu机箱电源和远程站的另一个电源模块。两路dc110v各通过dc/dc转换产生dc24v,两路dc24v之间形成冗余。正常情况下,两路dc110v都供电,两个cpu机箱一主一备正常工作,dc24v正常工作,远程站上的两块电源各承担该机箱一半负荷。当一路dc110v故障时,其中一个cpu机箱能够正常工作(当备用cpu机箱上电源失去时,没有什么操作,也没有什么影响。当主用cpu失去电源时,备用cpu无扰动切成主cpu),一路dc24v正常工作,远程站上的其中一块电源承担该机箱全部负荷。这样就实现了电源的冗余。

一般来说,输入的冗余应该采用三取二的方法,即少数服从多数的方法。通用电气公司ge系列plc 有这样的硬件结构,从cpu、输入、输出都三重冗余,以满足可靠性极高的情形,如冶金领域的高炉。但是它的投资大,在水电行业实在没有必要。但是,对于少数重要的信号,如用于事故停机、紧急事故停机的信号、重要设备如出口断路器的状态信号有两路信号输入,就存在如何处理的问题。在隔河岩计算机监控改造工程中,就遇到这样的问题。处理的方法是采用安全倾向因子,在不同的状态、过程中,可以采用不同的安全倾向因子,这样用一对冗余信号加一组安全倾向因子,就可以得到在不同的状态、过程中一组信号。一个安全倾向因子可以是几个甚至更多个信号的逻辑运算结果。

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