DCS系统电源及切换试验

电力系统故障案例C卷146篇

DCS系统电源及切换试验

DCS电源切换试验可分为静态和动态，静态试验可在DCS上电复原初期进行，主要考验在电源切换过程中机柜、模件及端子板等的供电是否正常，是否有短时的失电现象等。而动态试验则是在机组调试进入一定阶段后，DCS已与就地信号采集元件和执行机构等建立连接，即DCS开始进入工作状态后进行，主要是考验在电源切换时，DCS的采集和控制功能是否正常，如信号是否出现短时的坏值，执行机构（尤其是模拟量控制）是否有异常动作等。

只有可靠的供电系统，才能在根本上保证DCS的功能正常实现。按照《火力发电厂安全性评价》第2.5.6.2条中的要求“分散控制系统宜采用双路UPS冗余方式供电，进线分别接在不同供电母线上，对于未设冗余UPS的电源系统，当UPS故障时，允许短时直接取自保安电源作为备用电源。”“进入控制装置拒(盘)的交、直流电源，除停电一段时间不影响安全外，应各有两路，互为备用。备用电源的切换时间应小于5ms(应保证控制器不能初始化)。”《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中也要求“系统电源应设计有可靠的后备手段(如采用UPS电源)，备用电源的切换时间应小于5ms(应保证控制器不能初始化)。”

以往调试，我们一直较为重视系统供电冗余及切换功能，有针对性地进行测试项目。以某电厂调试为例，将西门子Teleperm-XP系统的电源部分，及我们进行的电源切换试验情况进行介绍，仅供参考。

某电厂为4×600MW机组，每台机组提供二路交流220V±10%， 50Hz±1Hz的单相不停电电源（UPS）至DCS电源分配柜。二路交流电源进入电源分配柜内的继电方式的快速切换装置，装置出口为一路交流电源为母排提供电源。DCS系统内部各电子装置、网络系统、操作员站、工程师站、处理机柜、I/O柜、继电器柜、远程I/O、公共系统、现场总线设备等的供电由DCS电源分配柜提供。DCS公用系统的供电为确保可靠性，提供四台单元机组DCS系统共八路电源，其中任何一路有电，公用DCS系统即受电。

各个机柜和站内配置相应的冗余电源自动切换装置和回路保护设备，并用这二路电源在机柜内馈电。电源分配柜提供每个机柜内二套冗余直流电源，这二套直流电源具有足够的容量和适当的电压，能满足设备负载的要求，并当一路电源故障时应可靠地自动切换到另一路，以保证任何一路电源的故障均不会导致系统的任一部分失电。具体实现方式为每个机柜内的二路冗余直流电源接至一直流耦合装置，装置出口为一路直流电源为机柜供电。电源分配柜提供的220VAC电源主要供网络系统、操作员站、工程师站、PU单元及SU单元等计算机设备，而这些站及单元的单机设备均配备UPS电源，如220VAC电源短时内失去，计算机仍可正常

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运行。

以下为电源切换试验开展情况：

试验条件：制定应急预案，做好安措，安排试验人员并明确职责，准备好仪器工具（Nicolet录波仪、移动电源盘、导线、对讲机、万用表、螺丝刀等），机组正常稳定运行。

试验过程：安排一人在集控室监视操作员站报警及机组设备状态，一人开启并操作录播仪，一人负责录波仪与电源端子间导线的连接，一人负责进行电源手动切断，一人负责试验指挥和监护。

第一次试验开始，手动切断电源分配柜二路电源进线其中的一路，快速切换装置自动切至另一路电源供电，录波仪对电源分配柜交流母排进行录波，成功监测到电源瞬时中断并录波，计算机设备因带有UPS电源而未受影响，继续正常工作，操作员站无设备断电报警，机组设备运行正常。

图1 第一次试验波形图

第二次试验开始，手动切断电源分配柜二路电源进线其中的一路，快速切换装置自动切至另一路电源供电，录波仪对电源分配柜直流母排进行录波，波形显示直流电源未出现瞬时中断现象，操作员站无设备断电报警，机组设备运行正常。

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图2 第二次试验波形图

第三次试验开始，手动切断电源分配柜至CKA09柜（随机选择的一个控制柜）的一路直流电源，录波仪对CKA09柜直流耦合装置出口进行录波，波形显示直流电源未出现瞬时中断现象，操作员站无设备断电报警，机组设备运行正常。

图3 第三次试验波形图

试验结果：第一次试验结果为快速切换装置切换时间即电源中断时间为160ms。第二次试验结果表明DCS电源分配柜内的交流转直流装置具有很好的稳定

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性和足够的容量，当交流电源瞬时中断时仍能保证直流电源不间断的输出。第三次试验结果显示机柜内的直流耦合装置功能正确，做到了耦合电源的不间断性。

试验表明，某电厂西门子Teleperm-XP系统的电源部分的整体设计和功能实现是可靠的。两路电源均为可靠的UPS电源，即使一路UPS电源中断，也不会造成DCS系统设备及机组设备异动。虽然电源切换时间为160ms，不满足小于5ms的要求，但合理的系统设计（计算机设备的UPS电源及交流转直流装置的缓冲容量）有效的避免了时间过长的不足，个人认为也是满足了标准的要求。

不同DCS厂家和不同电厂的DCS系统各有差异，电源系统的设计也各有特点。我们在调试过程中应该具体分析，并用试验这一实践手段来检验系统的供电系统是否满足安全要求，为DCS系统的可靠性和机组的安全性提供依据。