輸入冗余

　　一般來說，輸入的冗余應該采用三取二的方法，即少數服從多數的方法。通用電氣公司GE系列PLC 有這樣的硬件結構，從CPU、輸入、輸出都三重冗余，以滿足可靠性極高的情形，如冶金領域的高爐。但是它的投資大，在水電行業實在沒有必要。但是，對于少數重要的信號，如用于事故停機、緊急事故停機的信號、重要設備如出口斷路器的狀態信號有兩路信號輸入，就存在如何處理的問題。在隔河巖計算機監控改造工程中，就遇到這樣的問題。處理的方法是采用安全傾向因子，在不同的狀態、過程中，可以采用不同的安全傾向因子，這樣用一對冗余信號加一組安全傾向因子，就可以得到在不同的狀態、過程中一組信號。一個安全傾向因子可以是幾個甚至更多個信號的邏輯運算結果。

　　5）輸出冗余

　　對于部分重要設備，如滅磁開關、出口斷路器，為保證其在任何情況下的高可靠性動作，需要對每一個這樣的設備配置兩個開出通道，即配置冗余的通道，已保證其可靠性。有些電廠的出口斷路器。如隔河巖的，分閘就是兩個線圈，正常工作線圈和后備線圈，任何一個線圈勵磁，斷路器都會分閘。實際上就是設備的冗余。國電公司在“無人值班（關門運行）征求意見稿”中有過這樣的要求。

　　一般，冗余的通道動作策略有兩種：

　　一種是采用兩個冗余通道同時動作的策略；

　　另一種是采用在第一個通道動作失敗后，冗余的第二通道再動做的策略。

　　顯然同時動作不是很好，因為正常情況下，設備會正常動作。這種情況下，第二通道動作沒有必要，可能造成第一通道動作失敗后，第二冗余通道動作不能正常動作。

　　采用后一種辦法較好。監視第一個通道動作，在一定時間內，狀態沒有反饋回來，第二通道動作。這樣，第二通道幾乎沒有“表現的機會”，一旦讓他表演，他會“準確而恰如其分地表演”。 在隔河巖計算機監控改造工程中，就是采用這種方案，取得了比較理想的效果。

　　電源的冗余

　　電源的重要性不言而喻。再好的設備，不提供電源，什么都無從談起。在隔河巖計算機監控改造工程中，采用了電源冗余技術。隔河巖電廠的主電源為DC110V，I/O電源為DC24V.在遠程站中，采用兩塊電源模塊相冗余，在CPU機箱采用單電源（每一個CPU機箱占用獨立的底板）。電廠提供兩路DC110V電源，一路DC110V電源提供給其中一個CPU機箱電源模塊和遠程站的一個電源模塊，另一路DC110V電源提供給另一個CPU機箱電源和遠程站的另一個電源模塊。兩路DC110V各通過DC/DC轉換產生DC24V，兩路DC24V之間形成冗余。正常情況下，兩路DC110V都供電，兩個CPU機箱一主一備正常工作，DC24V正常工作，遠程站上的兩塊電源各承擔該機箱一半負荷。當一路DC110V故障時，其中一個CPU機箱能夠正常工作（當備用CPU機箱上電源失去時，沒有什么操作，也沒有什么影響。當主用CPU失去電源時，備用CPU無擾動切成主CPU），一路DC24V正常工作，遠程站上的其中一塊電源承擔該機箱全部負荷。這樣就實現了電源的冗余。

　　2.5 交流采樣與變送器

　　交流采樣的使用越來越多，大有代替變送器的趨勢。但是，現在對于交流采樣的理解不是那么清楚。隔河巖計算機監控改造工程中，關于交流采樣與變送器處理與使用是比較恰當的、合適的，是值得其它電站（廠）借鑒的。這里所說的合理與恰當，當然指的是交流量的處理，因為現在對于直流及非電量只能采用變送器進行采集處理。具體處理方法是：對于機組同期、機組有功功率、機組電壓（無功功率）、導葉開限等實時性、可靠性要求高的控制環節，采用變送器。而采用交流采樣裝置采集發電機的三相電流、三相電壓（相、線）、有功功率、無功功率、功率因數等電氣參數。

　　2.6采用CableFast快速配線系統

　　按照常規的接線方式，各種I/O模塊到盤柜端子需要配線。隔河巖水電廠機組單機容量大，考慮的較完善，因此I/O點數多。開關量輸入有320點，開關量輸出有128點，溫度點數有64點，非電氣模擬量輸入有32點，模擬量輸出8點。共有I/O模塊25塊，每個模塊有40端子需要與端子現聯，至少要有1000線需要接。但現場安裝改造時間非常有限，必須采取效率更高的方法。采用施耐德的快速接線系統CableFast是一種好的解決方法。CableFast快速配線系統是施耐德公司的標準產品，它將Quantum 接線端子與端子塊預先用電纜連接好，端子塊可以直接安裝在DIN導軌上，外部接線可以直接接在端子塊上，這樣就減少了配線的工作量，節省了大量時間，是一種比較好的方式。

　　2.7精心設計認真準備

　　為了使現場的配線、改造的工作量最小，也為以后的維護方便，需要精心地進行設計。合理布局，合理配置。一般外部端子接線不要改變，這樣就可以減少施工時間。另外，要進行充分的準備，各種配件、各種工具等，否則就會影響工期。在隔河巖現場改造過程中，我們較好解決了這個問題，使得現場的改造、裝配工作有條不紊地進行，在保障工期地前提下，使裝配地工藝操作原進口設備地工藝水平，得到電廠地好評。

　　3、結語

　　在清江隔河巖水電廠現地控制單元（LCU）改造中，在結構、技術路線、實現方法上都有所創新。主要體現在水電行業首次使用QUANTUM PLC 直接上網（取消工控機），體現在采用了雙機熱備冗余、雙網、部分I/O冗余及電源的冗余。

　　隔河巖水電廠的LCU尤其是機組LCU I/O點數多，是一般同規模機組的3到4倍。而且監控系統的改造要求高，特別是時間短。在不到三周的時間里，要進行現場安裝、配線、調試，時間非常緊。經過與電廠等有關方面的積極配合，隔河巖水電廠計算機改造工程已基本完成。目前，設備運行良好，預期的目標基本實現，效果是好的。

　　作者簡介：

　　劉曉波，男，中國水利水電科學研究院自動化所監控工程一部經理，高級工程師，從事計算機監控系統研制、開發、設計工作。

　　王德寬，男，中國水利水電科學研究院自動化所所長，教授級高級工程師，從事計算機監控系統研制、開發、設計工作。

　　劉曉鵬，男，中國水利水電科學研究院自動化所監控工程一部，工程師，從事計算機監控系統研制、開發、設計工作。