本发明属于电力技术领域，特别涉及智能一次设备ied装置的冗余设计方法。
背景技术：
电网一次设备主要包括变压器和断路器，这些重要的一次设备除了常规的保护控制系统外，还有一些本体运行所必须的控制功能，比如本体冷却控制，档位调节以及sf6泄露监测控制等，这些控制通常由一次设备厂家自行设计和配置，采用就地控制柜实现。随着输变电工程电压等级越来越高，特高压变压器和断路器应用也越来越多，对系统可靠性要求也越来越高。由于特高压工程保护控制系统早已经实现了双重化冗余配置，而一次设备本体控制柜的ied装置过去一直都采用的单一配置，一旦ied装置发生故障，一次设备就会退出运行或进入故障运行状态，影响系统整体的运行可靠性，所以一次设备控制部分的ied装置的冗余配置也成为了特高压输变电工程设计规范所要求的必备功能。
如图1所示，常规的一次设备汇控柜控制单元是单ied装置配置，同时与两套后台系统交互信息和控制命令，这种方案存在三个问题：
1.当ied装置内部发生故障时，装置只能退出运行，无法继续保障本体的正常工作，影响系统运行的可靠性；2.当ied装置外围接线或者通信发生故障时，装置无法察觉，只能继续带病运行，影响系统运行的可靠性；3.特高压工程由于设备负荷和电压等级都很高，本体控制柜的运行环境也比较恶劣，对ied装置的设计可靠性提出了很高的要求，提高了单装置的可靠性设计难度及其成本。
技术实现要素：
本发明的目的是提供智能一次设备ied装置的冗余设计方法，解决了一次设备本体控制柜的冗余控制的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
智能一次设备ied装置的冗余设计方法，包括如下步骤：
步骤1：建立变电站内的后台系统、第一ied装置、第二ied装置、信号合并装置和一次设备，第一ied装置和第二ied装置均连接变电站后台系统，第一ied装置和第二ied装置还均连接信号合并装置，信号合并装置连接一次设备；第一ied装置和第二ied装置连接；
第一ied装置和第二ied装置均用于采集一次设备的运行状态信号，并将信号上传给后台系统，同时，第一ied装置和第二ied装置均接收后台系统下发的远程控制命令，并将远程控制生成控制输出信号；
信号合并装置用于将第一ied装置和第二ied装置发出的控制输出信号通过逻辑运算合并成一个最终控制信号，并将，该最终控制信号发送给一次设备，同时，信号合并装置将一次设备发出的信号分成两路，一路送给第一ied装置，另一路送给第二ied装置；
步骤2：第一ied装置和第二ied装置分别独立运行，信号合并装置同时接收第一ied装置和第二ied装置的控制输出信号，合并装置对控制输出信号进行逻辑与处理，产生一个最终有效信号，并将该最终有效信号传送给一次设备的执行机构实施执行；
所述逻辑与处理采用与门处理第一ied装置和第二ied装置的控制信号；
步骤3：一次设备产生的状态信号传输到信号倍增装置，由信号倍增装置把信号复制成为两份，分别传输给第一ied装置和第二ied装置，再由第一ied装置和第二ied装置独立处理后上传变电站后台系统，其包括如下步骤：
步骤a：信号合并装置设有模拟信号倍增器；
步骤b：一次设备产生的状态信号为数字量信号时，信号合并装置根据该数字量信号生成并输出两个同样的逻辑电平信号；信号合并装置将两个逻辑电平信号分别传送给第一ied装置和第二ied装置；
步骤c：一次设备产生的状态信号为模拟量信号时，模拟信号倍增器对该模拟量信号进行信号复制，产生完全相同的两路模拟信号；信号合并装置将两路模拟信号分别传送给第一ied装置和第二ied装置；所述两路模拟信号均为4～20ma或0～5v的模拟信号；
步骤4：第一ied装置和第二ied装置之间进行信息交换，保证第一ied装置和第二ied装置的信息一致，所述信息包括备运行状态、设备控制条件和时间,包括如下步骤：
步骤d：第一ied装置和第二ied装置通过通信口传递对方ied装置的自动控制逻辑输出信号状态，并且按照最先产生有效逻辑输出信号的装置为主同步状态；
步骤e：在第一ied装置和第二ied装置中的任何一台ied装置自检故障并输出故障状态信号后，另外一台ied装置随即在当前的自动控制逻辑输出信号状态上继续执行自控逻辑；
步骤5：第一ied装置和第二ied装置中的一个发生故障时，故障的ied装置退出运行，其包括如下步骤：
步骤f:信号合并装置在接收到ied装置故障信号后，标记该故障的ied装置；
步骤g：信号合并装置将故障的ied装置的控制信号视为无效信号处理。
所述变电站后台系统包括两台服务器，两台服务器分别为后台系统a和后台系统b，所述第一ied装置分别与后台系统a和后台系统b连接，所述第二ied装置分别与后台系统a和后台系统b连接。
本发明所述的智能一次设备ied装置的冗余设计方法，解决了一次设备本体控制柜的冗余控制的技术问题，本发明实现了两台ied装置的冗余配置，两套ied装置分别独立运行，通过信号倍增器和信号合并器以及通信同步实现了任何一台装置发生故障情况下的系统无扰动运行，无故障切换过程；本发明的信号合并装置实现了完全硬件信号处理，由于没有软件部分，避免了软件故障的可能，保障了系统信号冗余的可靠性；本发明的两台ied装置之间的信号同步设计确保了自动控制逻辑的信号同步，从而保障在任一台装置故障情况下，另外一台正常装置可以在原有控制信号的基础上继续控制逻辑的执行，不产生任何控制输出信号的变化扰动；本发明可以同时解决ied装置的内部和外部故障的故障处理，都不会影响汇控柜的最终控制输出可靠性；对于内部故障，可以通过装置自检程序实现，对于外部故障，可以通过信号合并器的“与”逻辑实现有效控制输出；本发明采用了变电站控制保护装置同类的硬件和软件技术，降低了对单装置可靠性设计的要求，冗余配置成本较低，并且满足了系统可靠性的要求，容易在一次设备汇控柜内安装配置实施。
附图说明
图1是现有技术的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的信号合并逻辑图；
图4是本发明的流程图。
具体实施方式
如图1-图4所示的智能一次设备ied装置的冗余设计方法，包括如下步骤：
步骤1：建立变电站内的后台系统、第一ied装置、第二ied装置、信号合并装置和一次设备，第一ied装置和第二ied装置均连接变电站后台系统，第一ied装置和第二ied装置还均连接信号合并装置，信号合并装置连接一次设备；第一ied装置和第二ied装置连接；
第一ied装置和第二ied装置均用于采集一次设备的运行状态信号，并将信号上传给后台系统，同时，第一ied装置和第二ied装置均接收后台系统下发的远程控制命令，并将远程控制生成控制输出信号；
信号合并装置用于将第一ied装置和第二ied装置发出的控制输出信号通过逻辑运算合并成一个最终控制信号，并将，该最终控制信号发送给一次设备，同时，信号合并装置将一次设备发出的信号分成两路，一路送给第一ied装置，另一路送给第二ied装置；
步骤2：第一ied装置和第二ied装置分别独立运行，信号合并装置同时接收第一ied装置和第二ied装置的控制输出信号，合并装置对控制输出信号进行逻辑与处理，产生一个最终有效信号，并将该最终有效信号传送给一次设备的执行机构实施执行；
所述逻辑与处理采用与门处理第一ied装置和第二ied装置的控制信号；
步骤3：一次设备产生的状态信号传输到信号倍增装置，由信号倍增装置把信号复制成为两份，分别传输给第一ied装置和第二ied装置，再由第一ied装置和第二ied装置独立处理后上传变电站后台系统，其包括如下步骤：
步骤a：信号合并装置设有模拟信号倍增器；
步骤b：一次设备产生的状态信号为数字量信号时，信号合并装置根据该数字量信号生成并输出两个同样的逻辑电平信号；信号合并装置将两个逻辑电平信号分别传送给第一ied装置和第二ied装置；
步骤c：一次设备产生的状态信号为模拟量信号时，模拟信号倍增器对该模拟量信号进行信号复制，产生完全相同的两路模拟信号；信号合并装置将两路模拟信号分别传送给第一ied装置和第二ied装置；所述两路模拟信号均为4～20ma或0～5v的模拟信号；
步骤4：第一ied装置和第二ied装置之间进行信息交换，保证第一ied装置和第二ied装置的信息一致，所述信息包括备运行状态、设备控制条件和时间,包括如下步骤：
步骤d：第一ied装置和第二ied装置通过通信口传递对方ied装置的自动控制逻辑输出信号状态，并且按照最先产生有效逻辑输出信号的装置为主同步状态；
步骤e：在第一ied装置和第二ied装置中的任何一台ied装置自检故障并输出故障状态信号后，另外一台ied装置随即在当前的自动控制逻辑输出信号状态上继续执行自控逻辑；
步骤5：第一ied装置和第二ied装置中的一个发生故障时，故障的ied装置退出运行，其包括如下步骤：
步骤f:信号合并装置在接收到ied装置故障信号后，标记该故障的ied装置；
步骤g：信号合并装置将故障的ied装置的控制信号视为无效信号处理。
所述变电站后台系统包括两台服务器，两台服务器分别为后台系统a和后台系统b，所述第一ied装置分别与后台系统a和后台系统b连接，所述第二ied装置分别与后台系统a和后台系统b连接。
所述模拟信号倍增器的型号为gsm-102或gsm-106。
所述第一ied装置、所述第二ied装置和所述信号合并装置均设置在一次设备汇控柜内。
所述后台系统包括一体化在线监测平台或变电站综合自动化系统。
一次设备状态的自动控制包括温度控制、变压器档位控制和gis补气。
输变电一次设备直接关系到特高压输变电系统的长期可靠稳定运行，为了提高一次设备运行可靠性，提升ied装置对设备本体运行状态监视的有效性，本发明能够实现ied装置的双重化冗余配置，保持与后台监控系统双重化配置的一致性。
本发明在现有的汇控柜中配置两台独立运行的ied装置，并且增加信号倍增以及信号合并装置，从而保障两套ied装置对同一套设备本体执行机构(如变压器冷却器，有载调压开关或gis开关补气装置等)的统一控制。
按照控制逻辑来源区分，ied装置的控制输出分为上级命令控制以及自动控制程序，为了保证控制输出在第一ied装置和第二ied装置同时运行或者有一台ied装置故障退出运行情况下不发生扰动，能够正常控制输出，除了信号倍增以及信号合并装置之外还需要ied装置增加控制逻辑同步功能，具体ied装置控制逻辑描述如下：
步骤s1：第一ied装置和第二ied装置都处于正常运行状态：对于从后台系统下发下来的控制命令，两台ied装置分别独立处理，并输出信号给信号合并装置，信号合并装置根据ied装置的控制输出信号进行“与”逻辑处理，生成最终的有效控制信号输出控制一次设备本体执行机构；对于ied装置内部的就地自动控制逻辑，两台ied装置分别计算，同时通过通信交互计算结果，两台装置最后以计算结果的控制输出值更大的一台装置输出为准同步计算数据，从而保证两台ied装置控制输出结果一致。
步骤s2：一台ied处于故障运行状态：对于ied装置内部自检发现的故障，由装置自身发出故障状态信号，信号合并装置根据ied装置的故障状态信号以及控制输出信号进行“与”逻辑处理，确保故障装置的输出信号被屏蔽；对于ied装置外部接线发生的故障，信号合并装置可以用“异或”逻辑比较两台ied装置的控制输出信号，如果两台ied装置输出信号偏差较大，则输出状态不一致信号，提醒运行人员检查装置。
步骤s3：两台ied都处于故障运行状态：对于ied装置内部自检发现的故障，如果两台装置都故障状态信号，信号合并装置将进入安全模式运行，即按照用户要求的最大保障控制输出信号。
对于ied装置外部接线发生的故障，信号合并装置可以用“异或”逻辑比较两台ied装置的控制输出信号，如果两台ied装置输出信号偏差较大，则输出状态不一致信号，提醒运行人员检查装置。
本发明所述的智能一次设备ied装置的冗余设计方法，解决了一次设备本体控制柜的冗余控制的技术问题，本发明实现了两台ied装置的冗余配置，两套ied装置分别独立运行，通过信号倍增器和信号合并器以及通信同步实现了任何一台装置发生故障情况下的系统无扰动运行，无故障切换过程；本发明的信号合并装置实现了完全硬件信号处理，由于没有软件部分，避免了软件故障的可能，保障了系统信号冗余的可靠性；本发明的两台ied装置之间的信号同步设计确保了自动控制逻辑的信号同步，从而保障在任一台装置故障情况下，另外一台正常装置可以在原有控制信号的基础上继续控制逻辑的执行，不产生任何控制输出信号的变化扰动；本发明可以同时解决ied装置的内部和外部故障的故障处理，都不会影响汇控柜的最终控制输出可靠性；对于内部故障，可以通过装置自检程序实现，对于外部故障，可以通过信号合并器的“与”逻辑实现有效控制输出；本发明采用了变电站控制保护装置同类的硬件和软件技术，降低了对单装置可靠性设计的要求，冗余配置成本较低，并且满足了系统可靠性的要求，容易在一次设备汇控柜内安装配置实施。