通過功率控制系統(tǒng)改造提高設(shè)備可靠性

張輝

摘要：大唐向陽風(fēng)電場(chǎng)功率控制系統(tǒng)改造使用的是北京四方公司生產(chǎn)的CSPA-2000-POCS功率優(yōu)化控制系統(tǒng)。提高微機(jī)自動(dòng)裝置可靠性是一個(gè)重要課題。論文將著重討論在裝置內(nèi)置有原件損壞時(shí)如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的對(duì)策的問題。

關(guān)鍵詞：可靠性;功率控制;對(duì)策

一、改造所使用的功率控制裝置特點(diǎn)

本次改造所用的功率優(yōu)化控制裝置采用通用的網(wǎng)絡(luò)化硬件平臺(tái)，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。軟件基于IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，組態(tài)靈活方便，可快捷實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)和擴(kuò)建;采用高性能工業(yè)微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)，低功耗設(shè)計(jì)，安全性和可靠性高。通過本次改造，提高了功率控制可靠性，下面對(duì)微機(jī)自動(dòng)裝置的故障自動(dòng)檢測(cè)功能進(jìn)行論述，了解怎樣提高安全運(yùn)行可靠性。

二、故障自動(dòng)檢測(cè)綜述

提高微機(jī)自動(dòng)裝置可靠性的一個(gè)重要課題，就是在裝置內(nèi)置有元件擁壞時(shí)如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)井采取相應(yīng)的對(duì)策，對(duì)于微機(jī)裝置來說，任何元各件擁壞可能導(dǎo)致的誤動(dòng)和拒動(dòng)都是不能接受的。所以在設(shè)計(jì)上要求元器件損壞時(shí)裝置不能誤動(dòng)，并且應(yīng)能立即發(fā)現(xiàn)和報(bào)警，以便迅速采取措施予以修復(fù)。目前微機(jī)自動(dòng)裝置常用的檢測(cè)方法按檢測(cè)時(shí)機(jī)可分為即時(shí)檢測(cè)和周期檢測(cè)，按檢測(cè)對(duì)象可分為元器件檢測(cè)和成組功能檢測(cè)。即時(shí)檢測(cè)指連續(xù)監(jiān)視或檢測(cè)時(shí)間間隔不大于裝置的功能周期（或采樣周期）的監(jiān)視，它要求有一定的輔助硬件或者CPU的處理量不大，如CPU和模入通道的檢測(cè)，周期檢測(cè)指利用保護(hù)功能執(zhí)行的兩個(gè)相鄰采樣間隔內(nèi)的富裕時(shí)間來循環(huán)地執(zhí)行一個(gè)自檢程序，實(shí)現(xiàn)在CPU處理量較大情況下的檢測(cè)，如RAM、EPROM等的檢測(cè)，元器件檢測(cè)是對(duì)某個(gè)元器件的故障進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和定位，成組功能檢測(cè)則通過對(duì)模擬系統(tǒng)故障的模擬程序和數(shù)據(jù)的處理來判斷硬件是否存在缺陷。下面簡要介紹常用的檢測(cè)方法。

三、故障自動(dòng)檢測(cè)方法

1 CPU的檢測(cè)

當(dāng)CPU本身損壞而停止工作時(shí)，必須由專門的硬件完成檢測(cè)。常用的方法是利用定時(shí)電路。該定時(shí)電路不能被CPU禁止，但可以由CPU復(fù)位。其原理是，當(dāng)CPU正常時(shí)，由軟件按一定周期（此周期應(yīng)小于定時(shí)器的整定時(shí)間）使定時(shí)器復(fù)位（清0）。當(dāng)CPU出現(xiàn)故障無法使定時(shí)器復(fù)位時(shí)，定時(shí)器就可以達(dá)到定時(shí)整定值而發(fā)出報(bào)警信號(hào)。但要注意，為了在程序運(yùn)行出軌時(shí)不誤報(bào)警，該定時(shí)器的整定值應(yīng)大于出軌定時(shí)器的整定值。

2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的檢測(cè)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢測(cè)的對(duì)象主要是采樣保持器、多路開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。采樣數(shù)據(jù)的干擾辨識(shí)方法，可以利用各模擬量通道之間或單個(gè)模擬量自身的某些規(guī)律來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，如果某一通道損壞，將破壞這種規(guī)律而被檢測(cè)到。

對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器來說，只要連續(xù)若干次發(fā)現(xiàn)電壓或者電流不滿足式，就可懷疑是A/D轉(zhuǎn)換器故障。若電壓和電流均不滿足，便可認(rèn)定A/D轉(zhuǎn)換器故障，若僅有電壓或電流不滿足，則故障可能出在隔離變壓（流）器、前置模擬低通濾波器、采樣保持器或多路轉(zhuǎn)換開關(guān)。如果三相電流（或電壓）與零序電流（或電壓）不是取自同一組變流器（或變壓器），這種方法還可用來檢測(cè)變流器（或變壓器）故障。

除此之外，還可專設(shè)一路采樣通道用作自檢。常用的方法是將裝置的+5V穩(wěn)壓電源接至這一路采樣通道，經(jīng)過多路開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸人微機(jī)系統(tǒng)。CPU可以通過對(duì)這一通道的數(shù)值的監(jiān)視來檢測(cè)多路開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換等工作是否正常，同時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)對(duì)穩(wěn)壓電源的監(jiān)視（越限報(bào)警）。

3 出口通道的檢測(cè)

為了提高出口回路的防誤動(dòng)能力，一般采用圖1所示的方式進(jìn)行出口通道的檢測(cè)，其原理是利用兩個(gè)通道的不對(duì)應(yīng)關(guān)系，用異或理輯結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)單一通道損壞檢測(cè)。由并行口發(fā)出的指令加到兩個(gè)出口譯碼器上。若指令滿足事先規(guī)定的密碼，兩個(gè)譯碼器均有輸出，分別作用于兩個(gè)出口驅(qū)動(dòng)電路，再通過與門發(fā)出跳閘命令，無論什么原因出現(xiàn)錯(cuò)誤的動(dòng)作指令，或者通道I與II中任何一部分發(fā)生故障而使其中一個(gè)通道誤發(fā)信號(hào)時(shí)，因有與門2而不會(huì)發(fā)出跳閘指令，同時(shí)因通道I和通道II輸出狀態(tài)不同，異或門1產(chǎn)生輸出，隨時(shí)后發(fā)出通道故障信號(hào)，如果采用一組譯碼器，雖仍可避免受并行口發(fā)出的錯(cuò)誤指令的影響，但譯碼器本身的故障或譯碼器輸出線上的干擾有可能造成誤發(fā)跳閘命令，因此有必要采用兩組譯碼器。

4 成組功能的檢測(cè)

由于微機(jī)自動(dòng)裝置在系統(tǒng)工作正常時(shí)是沒有輸出的，為了確定微機(jī)保護(hù)裝置的硬件是否處于正常狀態(tài)，可以事先準(zhǔn)備好代表系統(tǒng)可能發(fā)生的各種典型故障的若干套模擬數(shù)據(jù)，定時(shí)啟動(dòng)各功能程序加以處理，檢測(cè)是否能達(dá)到預(yù)定的功能。這種方法對(duì)數(shù)字部件的檢查比較全面，但還要通過前述方法來輔助故障定位。

結(jié)語

本次改造所用的功率優(yōu)化控制裝置具備完善的自動(dòng)檢測(cè)功能，能夠滿足可靠性要求，確保風(fēng)電場(chǎng)AGC穩(wěn)定投入，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確上傳。

參考文獻(xiàn)

[1]羅鈺玲主編;呂鐵民，陳家瑂，陳霖著.電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù).北京：人民郵電出版社，2005.

[2]CSPA-2000/POCS功率優(yōu)化控制系統(tǒng)說明書. 北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司，2019.

作者簡介

（1982.12-），男，吉林松原人，電氣二次專工，研究方向：繼電保護(hù)