淺談某水電站現地控制單元LCU開入開出量冗余電源改造

姜巍 朱力 石培 周春 陳納強 李科

【摘?要】為提高現地控制單元LCU供電可靠性，現地控制單元LCU開入開出量不能為單電源供電，其兩路電源的通過雙電源改造來實現。由于不同設備對電源的需求不同，因此雙電源改造會因為設備的不同而存在不同的改造方式。

【關鍵詞】雙電源冗余;可靠性;電源開關

前言

對于水電站內某些控制系統設備，由于設備斷電可能造成控制系統失靈，將造成嚴重影響，因此需要兩路電源供電。當一路電源斷電時，由于雙路供電另一路不會失電，以保持設備的持續供電，因此雙電源裝置的可靠性決定了設備供電的可靠性。

1?存在問題

某水電站由6臺、單機容量60萬kW，總裝機360萬kW的水輪發電機組組成，設計多年平均發電量166億千瓦時。其LCU開入、開出量信號的電源只有一路24V電源，當電源模塊故障時，將導致整個LCU開入量信號回路、開出繼電器回路電源失電，造成所有LCU開關量信號消失，監控上位機無法對LCU進行監視、控制。

1.1 開入量為單電源供電方式

該水電站LCU開入量為單電源PS3供電方式，當存在輸入量XPWE-3或者XPWE-6失電時將會導致整條回路失電，監控系統開入量也會失電，將造成嚴重影響;當存在PS3的V+1、V+2、V-1、V-2失電將導致整條回路失電，監控系統開入量也會失電，將造成嚴重影響。該類型電源模塊主要由開關電源元件構成，且輸入電源可以為一路交流和一路直流，也可以是兩路交流。此類型的輸出電壓一般為24V，電壓和電流較小，電源比較穩定，因此主要供PLC控制模塊等對電源要求較高的設備。自投產以來電源模塊共出現5次故障，由于電源模塊內部結構較復雜，因此故障后均進行了更換。由于電源模塊內部有大量開關電源的元器件，因此電源模塊對散熱有較高要求，平時應注意電源模塊所在盤柜的通風情況是否良好。

1.2?開出量為單電源供電方式

該水電站LCU開出量為單電源PS4供電方式，當存在輸入量XPWE-3或者XPWE-6失電時將會導致整條回路失電，監控系統開入量也會失電，將造成嚴重影響;當存在PS4的V+1、V+2、V-1、V-2失電將導致整條回路失電，監控系統開入量也會失電，將造成嚴重影響。該類型電源模塊主要由開關電源元件構成，且輸入電源可以為一路交流和一路直流，也可以是兩路交流。此類型的輸出電壓一般為24V，電壓和電流較小，電源比較穩定，因此主要供PLC控制模塊等對電源要求較高的設備。

2?雙電源改造

2.1 開入量為雙電源供電方式

該水電站LCU開入量改為雙電源PS3、PS8供電方式，圖1中紅色部分為新增部分，當存在PS3輸入量XPWE-3或者XPWE-6失電時將不會導致整條回路失電，當存在PS8輸入量XPWE-3或者XPWE-6失電時將不會導致整條回路失電，監控系統開入量也不會失電，不造成嚴重影響;當存在PS3的V+1、V+2、V-1、V-2失電將不導致整條回路失電，當存在PS8的V+1、V+2、V-1、V-2失電將不導致整條回路失電，監控系統開入量也不會失電，將不造成影響。

2.2 開出量為雙電源供電方式

該水電站LCU開出量改為雙電源PS4、PS9雙電源供電方式，圖2中紅色部分為新增部分，當存在PS4輸入量XPWE-3或者XPWE-6失電時將不會導致整條回路失電，當存在PS9輸入量XPWE-2或者XPWE-5失電時將不會導致整條回路失電，監控系統開入量也不會失電，不造成嚴重影響;當存在PS4的V+1、V+2、V-1、V-2失電將不導致整條回路失電，當存在PS9的V+1、V+2、V-1、V-2失電將不導致整條回路失電，監控系統開出量也不會失電，將不造成影響。

2.3 開入開出量為雙電源改造方式

（1）新增2個開關電源模塊（72W 24V 3A），分別與原開入量、開出量電源回路并聯，實現電源冗余;

（2）新增的開關電源模塊的24V+極輸出回路中增加二極管端子，與原24V電源并聯;

（3）原開入量電源PS3的24V+極輸出回路中增加二極管端子與新增的電源模塊輸出并聯;

（4）原開出量電源PS4的24V+極輸出回路中增加二極管端子與新增的電源模塊輸出并聯;

（5）LCU開入量電源回路X24VI之間在增加一路連接線，實現雙路連接;

（6）LCU開出量電源回路X24VO之間在增加一路連接線，實現雙路連接。

2.4 開入開出量為雙電源改造對比

根據以上對水電站雙電源改造對比分析，改造后效果明顯：

1）開入量端子：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，改造成雙電源后，PS3、PS8同時失電才會失電，任意一個失電不會造成影響。

2）開出量端子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，改造成雙電源后，PS4、PS9同時失電才會失電，任意一個失電不會造成影響。

3?結語

雙電源裝置在電廠中廣泛使用，根據不同的設備和不同的需求選用不同形式的雙電源裝置，雙電源增加了電源的可靠性，進而增加了現地控制單元LCU開入開出量的穩定性。

參考文獻：

[1]魏愛成.淺談雙電源自動切換開關的應用[J].山西電子技術.2010（3）：53-54.

[2]張星.雙電源切換開關電器應用現狀分析[J].科技風.2015，07.96.

作者簡介：

姜巍（1993-），男，助理工程師，雅礱江水電開發有限公司，從事水電廠二次設備檢修維護工作，E-mail：jiangwei1@ylhdc.com.cn

朱力（1987-），男，工程師，雅礱江流域水電開發有限公司，從事水電廠二次設備檢修維護工作，E-mail：zhuli1@ylhdc.com.cn。

（作者單位：雅礱江流域水電開發有限公司）