从一起电源故障谈DCS电源可靠性

发布时间：2007年01月17日
作者：张宏伟
来源：张宏伟
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电源是DCS能否正常工作的重要环节，基于微处理器和动态存储器的DCS对电源要求特别严格，为尽量避免因电源故障引起DCS系统失灵，各分散控制制造厂家对硬件的配电部分都十分重视，除提高电源部件本身的可靠性外，一般采用2路单相交流220 V供电，一路故障后可以自动切换至另一路，但是在实际应用中仍会出现一些问题，下面以新乡火电厂4号机DEH系统的一起电源故障为例进行分析探讨。

1 设备概况

　　新乡火电厂4号机电调系统于2000年10月改造为汽轮机数字电液控制系统DEH-IIIA型，该系统是采用高压抗燃油的电站汽轮发电机组的实时控制系统，其硬件是由XDPS-400系列的分散处理单元DPU(双路冗余)、工程师站、操作员站及I/O卡件组成，根据系统电源可靠性要求，其供电系统采用2路交流220V输入，一路来自不间断电源系统(UPS)，一路来自热工变，这2路电源经过配电箱滤波之后得到2路正常电源，作为I/O电源，并提供1路切换后的电源，作为DPU等设备和其它调试设备的电源。同时，配电箱还具有报警功能，可分别输出各路电源的掉电报警。其配电箱原理见图1。

　　图1 DEH-IIIA电源配电箱原理

2 故障现象

　　2001-08-01，4号机热工盘所属部分电动门指示灯突然闪烁烧毁，造成卧盘上电动门短时失去监视，同时4号机正常运行中DEH突然由自动跳为手动，经检查发现DPU11电源灯灭，DPU的工作方式由DPU11主控切换成DPU31主控，进一步检查发现DEH系统两路电源正常，而DPU11已被烧坏，初步判断为突发的电源不稳引起DPU11故障。

3 原因分析

　　由图1我们可以看到，到DEH配电箱的供电一路来自不停电电源(UPS)，一路来自热工变。其中来自热工变的电源为主供电源，在双路电源都带电的情况下由来自热工变电源提供切换输出向2路DPU送电，在热工变故障的情况下由来自UPS的电源向2路DPU供电。由于在DPU11烧坏的同时热工盘所属部分电动门指示灯也突然闪烁烧毁，而其电源都取自4号机热工变，因此可以判断这次故障是由于热工变供电系统的不稳定造成的。

4 应对措施

　　DCS的电源故障由于牵涉的信号比较多，影响较大，处理不好容易造成停机等事故，因此往往需要谨慎处理。针对这次电源引起的故障现象，意识到热工变电源不稳定，有可能会再次出现类似的问题，为了提高DEH系统的可靠性，防止事故的再次发生，决定切除热工变电源，并在条件许可时将原取自热工变的电源改为取自另一路UPS电源。由于热工变是主供电，因此我们做了较多的事故预想，根据DEH图纸和以前UPS、热工变2路电源切换情况，以及电源模块之间，DPU与DPU之间，自动与手动之间的切换情况及试验记录，采取了如下措施：

　　(1) 确认电源模块工作正常，确认AST电磁阀供电情况正常；

　　(2) 另送一路UPS电源至4号机组DEH主控制柜(不送电)；

　　(3) 在4号机组DEH主控制柜背面下方轨道加装5点端子排，下口接入新拉的UPS电源并标好极性(不送电)；

　　(4) 确认DEH主控DPU为DPU31，检查DPU31、DPU11电源接线方式(切换电源供电)并查明极性；

　　(5) 确认4号机UPS、热工变闸门盘供DEH电源接线位置；

　　(6) 在机组稳定运行的情况下将4号机DEH切至手动，手动运行时禁止加减负荷，同时运行人员加强机组各参数监视，保证机组正常运行；

　　(7) 拉出热工变闸门盘供DEH电源小车开关，断开热工变闸门盘供DEH电源；

　　(8) 热工变电源停用后，检查DEH主控DPU31是否工作正常，如果DPU31没有失电，DEH全面检查后恢复DEH自动运行，新送的一路UPS电源不送电。如果DPU31失电(当电源切换继电器故障时会出现这种情况)，应立即拆出DPU31电源线，接至加装的端子排上口送来的UPS电源端子上，接好线后送电；

　　(9) 在机组停运时更换DPU11，并将原取自热工变的电源更改为取自另一路UPS电源。

5 小结

　　由于DCS系统的重要性和复杂性，其电源故障就好象后院起火一样，处理起来十分困难，因此，保证DCS供电电源的质量和配电箱的合理设计就显得特别重要。通过对这次DEH电源故障的处理，总结出以下经验：

　　(1) 对DEH(DCS)的供电回路除要求高度可靠外还要保证供电的品质，最好把UPS作为DEH(DCS)的主供电电源；

　　(2) DEH-IIIA系统DPU电源在2路供电都正常时应分别取自2路供电电源，以减少电源之间的相互影响，同时在一路电源故障时该路DPU供电应能自动切换至另一路，以保证DPU的冗余配置；

　　(3) 最好能定期(在机组停运时)进行DCS系统电源的切换试验，以防止切换继电器故障。