浅谈某水电站现地控制单元LCU开入开出量冗余电源改造

2019-09-10姜巍朱力石培周春陈纳强李科

科学导报·科学工程与电力 2019年33期

关键词：可靠性

姜巍朱力石培周春陈纳强李科

【摘要】为提高现地控制单元LCU供电可靠性，现地控制单元LCU开入开出量不能为单电源供电，其两路电源的通过双电源改造來实现。由于不同设备对电源的需求不同，因此双电源改造会因为设备的不同而存在不同的改造方式。

【关键词】双电源冗余;可靠性;电源开关

前言

对于水电站内某些控制系统设备，由于设备断电可能造成控制系统失灵，将造成严重影响，因此需要两路电源供电。当一路电源断电时，由于双路供电另一路不会失电，以保持设备的持续供电，因此双电源装置的可靠性决定了设备供电的可靠性。

1 存在问题

某水电站由6台、单机容量60万kW，总装机360万kW的水轮发电机组组成，设计多年平均发电量166亿千瓦时。其LCU开入、开出量信号的电源只有一路24V电源，当电源模块故障时，将导致整个LCU开入量信号回路、开出继电器回路电源失电，造成所有LCU开关量信号消失，监控上位机无法对LCU进行监视、控制。

1.1 开入量为单电源供电方式

该水电站LCU开入量为单电源PS3供电方式，当存在输入量XPWE-3或者XPWE-6失电时将会导致整条回路失电，监控系统开入量也会失电，将造成严重影响;当存在PS3的V+1、V+2、V-1、V-2失电将导致整条回路失电，监控系统开入量也会失电，将造成严重影响。该类型电源模块主要由开关电源元件构成，且输入电源可以为一路交流和一路直流，也可以是两路交流。此类型的输出电压一般为24V，电压和电流较小，电源比较稳定，因此主要供PLC控制模块等对电源要求较高的设备。自投产以来电源模块共出现5次故障，由于电源模块内部结构较复杂，因此故障后均进行了更换。由于电源模块内部有大量开关电源的元器件，因此电源模块对散热有较高要求，平时应注意电源模块所在盘柜的通风情况是否良好。

1.2 开出量为单电源供电方式

该水电站LCU开出量为单电源PS4供电方式，当存在输入量XPWE-3或者XPWE-6失电时将会导致整条回路失电，监控系统开入量也会失电，将造成严重影响;当存在PS4的V+1、V+2、V-1、V-2失电将导致整条回路失电，监控系统开入量也会失电，将造成严重影响。该类型电源模块主要由开关电源元件构成，且输入电源可以为一路交流和一路直流，也可以是两路交流。此类型的输出电压一般为24V，电压和电流较小，电源比较稳定，因此主要供PLC控制模块等对电源要求较高的设备。

2 双电源改造

2.1 开入量为双电源供电方式

该水电站LCU开入量改为双电源PS3、PS8供电方式，图1中红色部分为新增部分，当存在PS3输入量XPWE-3或者XPWE-6失电时将不会导致整条回路失电，当存在PS8输入量XPWE-3或者XPWE-6失电时将不会导致整条回路失电，监控系统开入量也不会失电，不造成严重影响;当存在PS3的V+1、V+2、V-1、V-2失电将不导致整条回路失电，当存在PS8的V+1、V+2、V-1、V-2失电将不导致整条回路失电，监控系统开入量也不会失电，将不造成影响。

2.2 开出量为双电源供电方式

该水电站LCU开出量改为双电源PS4、PS9双电源供电方式，图2中红色部分为新增部分，当存在PS4输入量XPWE-3或者XPWE-6失电时将不会导致整条回路失电，当存在PS9输入量XPWE-2或者XPWE-5失电时将不会导致整条回路失电，监控系统开入量也不会失电，不造成严重影响;当存在PS4的V+1、V+2、V-1、V-2失电将不导致整条回路失电，当存在PS9的V+1、V+2、V-1、V-2失电将不导致整条回路失电，监控系统开出量也不会失电，将不造成影响。

2.3 开入开出量为双电源改造方式

（1）新增2个开关电源模块（72W 24V 3A），分别与原开入量、开出量电源回路并联，实现电源冗余;

（2）新增的开关电源模块的24V+极输出回路中增加二极管端子，与原24V电源并联;

（3）原开入量电源PS3的24V+极输出回路中增加二极管端子与新增的电源模块输出并联;

（4）原开出量电源PS4的24V+极输出回路中增加二极管端子与新增的电源模块输出并联;

（5）LCU开入量电源回路X24VI之间在增加一路连接线，实现双路连接;

（6）LCU开出量电源回路X24VO之间在增加一路连接线，实现双路连接。

2.4 开入开出量为双电源改造对比

根据以上对水电站双电源改造对比分析，改造后效果明显：

1）开入量端子：PS3的XPWE-3、XPWE-6、PS8的XPWE-3、XPWE-6、PS3的V+1、V+2、V-1、V-2、PS8的V+1、V+2、V-1、V-2，改造成双电源后，PS3、PS8同时失电才会失电，任意一个失电不会造成影响。

2）开出量端子PS4的XPWE-3、XPWE-6、PS9的XPWE-2、XPWE-5、PS4的V+1、V+2、V-1、V-2、PS9的V+1、V+2、V-1、V-2，改造成双电源后，PS4、PS9同时失电才会失电，任意一个失电不会造成影响。

3 结语