一种基于冗余PLC的水电站备用电源自投自复装置及实现方法与流程

本发明涉及水电站站内供电安全领域，尤其涉及一种基于冗余plc的水电站备用电源自投自复装置及实现方法。

背景技术：

1、在电力系统中，为保证重要设备的供电可靠性和安全性，通常设置一路工作电源和多路备用电源，当工作电源故障或失压时，通过备用电源自投自复装置快速启动切换至备用电源，保证设备的正常工作；当工作电源电压正常后再切换回工作电源，恢复正常运行模式。但是传统的备用电源自投自复装置多采用机箱式结构，且程序按常规的运行模式定制。对于水电站的应用场景，具有以下几点不足：

2、1)、水电站的电气设备监控均采用可编程的plc实现，plc的屏柜布局与传统的机箱式结构不同，无法统一组屏及安装。

3、2)、一般采用单cpu非冗余结构，对于供电可靠性要求非常高的大型水电站难以满足供电安全的需求。

4、3)、在硬件上不支持扩展，无法满足现场扩建或输入信号点数增加的需求，应用的局限性明显。在软件逻辑上出厂后已经固定，无法直接修改，而水电站厂用电电源运行方式复杂多变，运行中对工作电源与备用电源间的切换逻辑可编程需求迫切。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种能根据现场需求灵活调整运行模式，提高调试效率的基于冗余plc的水电站备用电源自投自复装置及实现方法。

2、技术方案：一种基于冗余plc的水电站备用电源自投自复装置，包括冗余控制器、控制器底座、开关量输入模块、开关量输出模块、交流采样模块、io底座、io总线、电源模块、继电器模块；所述冗余控制器包括主控制器和备控制器，分别安装于控制器底座上；所述开关量输入模块、开关量输出模块、交流采样模块分别安装于io底座上；

3、所述电源模块输出端连接控制器底座及io底座，分别实现对主、备控制器及io模块供电；

4、所述控制器底座设有导轨安装槽、数据总线、双机切换总线，主控制器和备控制器通过控制器底座内的总线相连接，实现冗余控制器间的数据同步和故障切换。

5、进一步，所述io底座设有导轨安装槽和io总线，冗余控制器通过io总线与io模块间进行数据通讯。

6、进一步，所述冗余控制器与开关量输出模块通过io总线相连接，开关量输出模块与继电器模块连接。

7、上述任一项基于冗余plc的水电站备用电源自投自复装置的实现方法中，所述冗余控制器下发的控制命令通过继电器模块对外部的开关设备实现自动投切和恢复操作，包括步骤如下：

8、s1，冗余控制器通过开关量输入模块、交流采样模块实时监视工作电源和备用电源的工作状态；

9、s2，判断是工作电源进线供电还是备用电源进线供电，如工作电源进线供电，执行步骤s3；如备用电源进线供电，执行步骤s5；

10、s3，正常运行时，第一开关、第三开关在合位，第二开关在分位，ⅰ母线、ⅱ母线均有压，备用电源进线有压；当ⅰ母线失压且工作电源进线无流，备用电源进线有压，则plc启动备用电源自投逻辑；

11、s4，水电站备用电源自投自复装置装延时跳第一开关，确认第一开关跳开后且ⅰ母线、ⅱ母线均无压，合备用电源进线的第二开关，实现备用电源给ⅰ母线、ⅱ母线负荷供电；

12、s5，当工作电源进线电压恢复，则plc启动自复逻辑，首先经延时定值跳第二开关，确定第二开关跳开且ⅰ母线、ⅱ母线无压、备用电源进线无流，合第一开关和第三开关；

13、s6，自复动作完成后则恢复至正常供电方式。

14、进一步，所述冗余控制器能通过组态工具灵活逻辑组态，实现开关投切逻辑自定义，具体实现步骤如下：

15、b1，根据实际接入信号点数，计算io板卡配置数量；

16、b2，通过逻辑组态工具定义接入信号的kks编码；

17、b3，利用逻辑组态工具的功能块图编程功能，对采集的信号进行数学和逻辑运算；当满足自投自复的动作条件时，冗余控制器通过io板卡触发继电器模块输出，实现开关分合。

18、本发明与现有技术相比，其显著效果如下：

19、1、采用plc作为水电站备用电源自投自复装置，与水电站计算机监控系统的plc可以统一组屏组网，结构上便于在水电站监控屏柜导轨安装；

20、2、采用冗余控制器的plc作为水电站备用电源自投自复装置的逻辑运算单元，当主控制器故障时，自动切换至备用控制器运行，大幅提高了系统的可靠性，保障了水电站重要设备的供电安全；

21、3、该基于plc的备用电源自投自复装置，在硬件上通过io总线可实现io模块数量上的扩展，通过简单的组态配置即可完成输入输出io点数的增减调整；在软件上采用标准的可编程语言实现逻辑修改，可根据现场需求灵活调整运行模式，提高了调试效率；

22、4、通过自投逻辑和自复逻辑的切换，实现了备用进线与进线的切换，保证重要负荷设备正常工作。

技术特征：

1.一种基于冗余plc的水电站备用电源自投自复装置，其特征在于，包括冗余控制器、控制器底座、开关量输入模块、开关量输出模块、交流采样模块、io底座、io总线、电源模块、继电器模块；所述冗余控制器包括主控制器和备控制器，分别安装于控制器底座上；所述开关量输入模块、开关量输出模块、交流采样模块分别安装于io底座上；

2.根据权利要求1所述的基于冗余plc的水电站备用电源自投自复装置，其特征在于，所述io底座设有导轨安装槽和io总线，冗余控制器通过io总线与io模块间进行数据通讯。

3.根据权利要求1所述的基于冗余plc的水电站备用电源自投自复装置，其特征在于，所述冗余控制器与开关量输出模块通过io总线相连接，开关量输出模块与继电器模块连接。

4.如权利要求1-3任一项所述基于冗余plc的水电站备用电源自投自复装置的实现方法，其特征在于，所述冗余控制器下发的控制命令通过继电器模块对外部的开关设备实现自动投切和恢复操作，包括步骤如下：

5.根据权利要求4所述基于冗余plc的水电站备用电源自投自复装置的实现方法，其特征在于，所述冗余控制器能通过组态工具灵活逻辑组态，实现开关投切逻辑自定义，具体实现步骤如下：

技术总结
本发明公开了一种基于冗余PLC的水电站备用电源自投自复装置，包括主控制器、备控制器、控制器底座、开关量输入模块、开关量输出模块、交流采样模块、IO底座、IO总线、电源模块、继电器模块；主控制器和备控制器分别安装于控制器底座上，开关量输入模块、开关量输出模块、交流采样模块分别安装于IO底座上；主/备控制器分别与所述IO模块通过IO总线相连接，开关量输出模块与继电器模块连接。本发明的实现方法中，冗余控制器下发的控制命令通过继电器模块对外部的开关设备实现自动投切和恢复操作。本发明通过模块化的冗余PLC实现水电站备用电源自投自复，能够适应水电站厂用电、辅控电源场所的备用电源自投自复的场景要求。

技术研发人员：钟智,张冰,刘畅,陈映喜,张鹤鸣,王远洪,王海达,韩炜炜,王艳蓉,姚远,杨伟,李亚都,冯震震,李卓,管磊
受保护的技术使用者：华能澜沧江水电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14