摘要：本文主要介紹了河南省某煤化工UPS（不間斷電源）及控制系統(tǒng)供電回路的一系列優(yōu)化改造。將目前的并機運行的三臺UPS改造為兩兩并機的四臺UPS其兩路出線分別去各個控制系統(tǒng)的冗余電源，并在各控制室內(nèi)增加雙回路智能切換裝置，以滿足現(xiàn)場儀表、閥門的供電要求，同時將各控制系統(tǒng)的供電做相應(yīng)的優(yōu)化。
　　關(guān)鍵詞：UPS，供電回路，控制系統(tǒng)，電源，優(yōu)化
　　前言：我廠一期控制系統(tǒng)供電主要采用3臺GE(通用電氣公司)的UPS，型號為Sitepro40。SitePro產(chǎn)品均采用雙轉(zhuǎn)換工作模式(即真正的在線工作方式)，因此能保證最高程度的電源可靠性。每臺UPS都完全符合有關(guān)電壓與頻率獨立(VFI)工作的各項國際標(biāo)準(zhǔn)。真正的VFI技術(shù)確保了SitePro系列產(chǎn)品極端可靠的性能，使其足以擔(dān)負數(shù)據(jù)保護的使命并滿足其他關(guān)鍵負載對高品質(zhì)電源的要求。連續(xù)在線式UPS采用并聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)，并聯(lián)系統(tǒng)中各臺UPS的控制不分主從，所有關(guān)鍵部件及功能均是冗余的；
　　供電系統(tǒng)當(dāng)前概況：我廠的UPS供電每臺容量約為40KVA，我廠設(shè)計負荷約30KVA，實際負荷約為37KVA左右。UPS的主要作用為提供穩(wěn)定的、不間斷的系統(tǒng)供電。三臺UPS并聯(lián)運行，通過雙路切換裝置接收來自空分或中控室配電室的所供市電，輸出三路380V電源到一組匯流排上，配線柜內(nèi)的各個空開分別將用電負荷送電相應(yīng)的控制系統(tǒng)或操作站。可以說UPS的產(chǎn)生首先時作為一種應(yīng)急的供電系統(tǒng)，保證非正常市電中斷后，現(xiàn)場各閥門等狀態(tài)處在正常或短期可操作的安全狀態(tài)，是除了物理上的安全措施外的對工廠的第二層保護，對于工廠的安全起著極其重要的保護作用。其次才是提供穩(wěn)定的供電負荷，保護精密的控制系統(tǒng)中的各種元器件免于市電各種惡劣供電的沖擊。該UPS系統(tǒng)自2006年投用以來一直運行穩(wěn)定，為我廠生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運行打下了良好的基礎(chǔ)。
　　原設(shè)計理念為：1、正常情況下外電失去時UPS能夠獨立支撐系統(tǒng)2個小時以上的時間，或提供用于等待市電的恢復(fù)的時間，或用于工藝人員對于現(xiàn)場的安全操作以及停車操作。2、任一臺UPS發(fā)生故障停機時，剩下的2臺UPS能夠單獨供應(yīng)系統(tǒng)供電，甚至是只剩一臺UPS也能短時間單獨供應(yīng)系統(tǒng)的安全供電。而當(dāng)UPS全部故障時UPS也能通過UPS內(nèi)部的自動旁路實現(xiàn)系統(tǒng)的直接供應(yīng)外部市電（具體供電方案見附圖1）。理論上的設(shè)計完全能滿足了我們系統(tǒng)的要求，但是實際運行過程中發(fā)現(xiàn)本供電方案存在著很多重大缺陷。具體問題主要有：
　　1、 當(dāng)一臺UPS出現(xiàn)故障時檢修時，有可能在投用或切除時其余兩臺UPS由于突然增加的電流變化導(dǎo)致故障而停機，進而導(dǎo)致供電系統(tǒng)的中斷，而某化工廠的控制系統(tǒng)曾經(jīng)因此而導(dǎo)致了停電事故。
　　2、 控制系統(tǒng)的供電由于是三臺UPS供電輸出到一路匯流排，然后通過該匯流排分別輸出到相應(yīng)的用電設(shè)備上，所以實際上后續(xù)設(shè)備所謂的冗余用電都是一路供給。萬一匯流排到控制器或24V供電線路中出現(xiàn)短路、空開誤動作等故障時都會導(dǎo)致控制系統(tǒng)的緊急停車。可以說控制系統(tǒng)的冗余雙供電設(shè)計形同虛設(shè)，該控制系統(tǒng)的供電方案嚴(yán)重威脅了控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
　　3、 部分非重要的供電負荷存在于UPS供電回路中。如控制柜內(nèi)的燈和風(fēng)扇以及現(xiàn)場的其他非重要供電設(shè)備。非重要負荷發(fā)生短路、對地等非正常狀態(tài)過多，對UPS造成了很多的安全隱患，大多數(shù)UPS的報警和故障都是非重要的負荷故障引起的。
　　4、 設(shè)計用電負荷和實際用電負荷的總會有誤差，導(dǎo)致供電的三相負荷不均衡。
　　5、 24V電源柜內(nèi)部設(shè)計擁擠，導(dǎo)致發(fā)熱量較大（半面柜子集中布置了14個24V電源及相應(yīng)的空開、匯流排等。）。
　　6、 部分空開負荷設(shè)計不合理或空開質(zhì)量問題，實際存在著可能上級空開跳斷而下級空開正常的情況。
　　改造措施及注意事項：由于供電系統(tǒng)存在上述一系列的問題所以我們對我廠的UPS及其供電回路進行了改造。在改造過程中我們遵循著如下原則：1、是安全性，允許每一個電氣設(shè)備都可以在無需將關(guān)鍵負載轉(zhuǎn)換到市電的條件下出現(xiàn)故障或手動關(guān)閉。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求我們要求實現(xiàn)兩條獨立的供電線路，配置要求從電力入口到關(guān)鍵負載的所有線路提供了完方位的冗余。2、較高的易維護性：任何產(chǎn)品都不可避免的會出現(xiàn)故障，所以我們要求在生產(chǎn)運行過程時，如果維護單個UPS模塊、開關(guān)裝置和其他配電設(shè)備也無需將負載轉(zhuǎn)到旁路模式(負載將處于無保護電源下)，同時最好仍然保持雙電源負載的雙路供電特性，3、有利于UPS系統(tǒng)均分負載，利于保持各項的平衡分配。基于以上原則，我們定下了如下的具體改造方案，我們可以稱之為2(1+1)冗余并機系統(tǒng);
　　1、 增加一套UPS，與原三臺UPS相同的型號，改造為兩兩并機的四臺UPS，其兩路出線分別去各個控制系統(tǒng)的冗余電源。
　　2、 增加一臺UPS出線柜和供電系統(tǒng)配電柜，用于新增一路UPS供電的電源分配。
　　3、 增加一臺24V電源柜。將原16臺24V電源分散到不同的2個機柜，防止電源的發(fā)熱量較大。同時兩臺24V電源柜供電分別來自兩套UPS供電
　　4、 各控制器供電、通訊和歷史模件的供電分別來自兩套UPS，真正實現(xiàn)控制系統(tǒng)的冗余供電。
　　5、 增加3套GE的ATS切換裝置，切換時間小于100ms,用于現(xiàn)場設(shè)備供電的切換。保證在一路UPS供電中斷的時候，能夠快速切換到另外一路UPS供電，而不會造成系統(tǒng)的停車。
　　6、 更換部分空開，同時增加備用供電空開等的數(shù)量，以利于以后的系統(tǒng)擴容。
　　7、 完成供電負荷的重新計算和分配，確保三相供電的平衡。
　　8、 將燈和風(fēng)扇及其他非重要負荷的電源選用市電供電。
　　改造中的注意事項：
　　1、 系統(tǒng)停電時現(xiàn)場設(shè)備必須處于手動或者停止或者其他安全位置，否則有可能導(dǎo)致安全事故。
　　2、 系統(tǒng)停電進行改造時，有可能丟失未點檢（CheckPoint）的組態(tài)點，所以應(yīng)該在系統(tǒng)停電改造之前將數(shù)據(jù)進行點檢，并將數(shù)據(jù)備份出來。如果系統(tǒng)不能做好備份工作，控制系統(tǒng)有可能導(dǎo)致控制模式、控制數(shù)據(jù)或控制狀態(tài)的不一致性。
　　3、 在開車前必須嚴(yán)格執(zhí)行開車確認(rèn)工作，且嚴(yán)格檢查各種控制點的正確位置狀態(tài)。實際上在我們中期改造完成后的首次開車過程中，確實由于開車確認(rèn)漏項，個別點的狀態(tài)改變沒有恢復(fù)，導(dǎo)致了開車時間延誤了幾個小時。
　　4、 控制系統(tǒng)的下電和上電必須按照相應(yīng)的規(guī)定進行，防止控制器或歷史數(shù)據(jù)的丟失
　　結(jié)束語：經(jīng)過幾個月的正常生產(chǎn)運行，證明本次改造取得了良好的效果，對我廠生產(chǎn)裝置的安全長穩(wěn)優(yōu)運行提供了良好的供電保障。
　　參考文獻：《GESiteproUPS說明書》