DCS電源失電原因分析

摘要：通過(guò)一起因保安段失壓所造成的DCS部分電源失電事件，詳細(xì)分析了DCS電源配電箱的工作原理，探討了DCS電源未正常切換的原因，針對(duì)事故中存在出的問(wèn)題提出了改進(jìn)意見(jiàn)和預(yù)防措施，為預(yù)防DCS電源故障提供借鑒。

關(guān)鍵詞：DCS"配電箱;電源切換;UPS

1、引言

目前，火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)應(yīng)用已十分廣泛，作為保證DCS系統(tǒng)正常工作的重要環(huán)節(jié)，DCS供電電源十分重要。在《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中，針對(duì)防止分散系統(tǒng)失靈、熱工保護(hù)拒動(dòng)事故，專(zhuān)門(mén)提出了“系統(tǒng)電源應(yīng)設(shè)計(jì)有可靠的后備手段（如采用UPS電源）”的要求，而經(jīng)過(guò)近些年DCS系統(tǒng)在各電廠應(yīng)用中出現(xiàn)的電源故障事件，DCS廠家也對(duì)硬件的配電部分進(jìn)行了改進(jìn)，提高了電源部件本身的可靠性。但在實(shí)際應(yīng)用中仍會(huì)出現(xiàn)DCS系統(tǒng)失電的情況，到底是電源部件問(wèn)題還是其它原因，值得我們進(jìn)行深入的分析，下面以某電廠DCS系統(tǒng)的一起因保安段失壓所造成的事故進(jìn)行探討。

2、概述

某電廠于2006年投產(chǎn)2臺(tái)300MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，其DCS系統(tǒng)采用上海新華控制技術(shù)有限公司生產(chǎn)的XDPS-400分散控制系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)電源可靠性要求，其電源配電箱接受兩路220V·AC輸入，一路來(lái)自UPS不停電電源系統(tǒng)，一路來(lái)自保安段，兩路電源經(jīng)濾波之后作為DPU和I/O電源，并提供一路切換后的電源，作為風(fēng)扇設(shè)備和其它調(diào)試設(shè)備的電源。其配電箱原理圖見(jiàn)圖一。

與新華公司早期的電源配電箱相比，其切換回路有了一定的改進(jìn)，圖二為某電廠2000年投產(chǎn)的同樣采用海新華控制技術(shù)有限公司生產(chǎn)的XDPS-400分散控制系統(tǒng)的電源配電箱原理圖，從圖中可以看到兩路電源經(jīng)過(guò)配電箱濾波之后得到二路正常電源，作為I/O電源，并提供一路切換后的電源，作為DPU等設(shè)備和其它調(diào)試設(shè)備的電源。

從以上兩圖可以看出，圖二所示原配電箱由切換后的電源給主、副DPU及其它調(diào)試設(shè)備的電源，這樣就存在兩方面安全隱患：一是一旦電源故障切換不成功會(huì)造成主、副DPU同時(shí)失電，影響機(jī)組安全運(yùn)行。二是DPU電源和調(diào)試用電在一起，一旦外部調(diào)試設(shè)備出現(xiàn)短路故障會(huì)影響系統(tǒng)供電。新的電源配電箱則將兩路電源各自供給主、副DPU，一路電源故障時(shí)自動(dòng)切換為由另一路電源供給兩套DPU，這樣即使切換不成功也能保證至少一套DPU正常運(yùn)行。同時(shí)由切換后的電源作為風(fēng)扇設(shè)備和其它調(diào)試設(shè)備的電源，該路電源經(jīng)過(guò)空氣開(kāi)關(guān)單獨(dú)控制，保證出現(xiàn)短路故障不影響系統(tǒng)供電。

3.故障現(xiàn)象及分析

2013年3月2日5時(shí)37分某電廠#6機(jī)廠用電失壓，#6機(jī)6KVA段失壓后造成#1鍋爐變及380V保安A段失去工作電源，同時(shí)運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)熱工DCS系統(tǒng)#42、#44操作員站黑屏、#6值長(zhǎng)臺(tái)黑屏等現(xiàn)象，運(yùn)行人員緊急利用其它操作員站進(jìn)行操作，操作員站及值長(zhǎng)臺(tái)經(jīng)熱工人員重啟后工作正常。

從事故發(fā)生的現(xiàn)象上來(lái)看，DCS部分操作員站及值長(zhǎng)臺(tái)黑屏，是由于當(dāng)保安段失壓時(shí)電源失去但UPS未及時(shí)切換所造成。對(duì)此，我們?cè)陔娫垂收舷髮?duì)DCS配電柜往各路供電的空氣開(kāi)關(guān)進(jìn)行了檢查，測(cè)量送至各控制柜和操作員站雙路空氣開(kāi)關(guān)供電電源，電流基本一致（1.5A左右），說(shuō)明正常情況下雙路電源供電正常。進(jìn)一步檢查歷史記錄發(fā)現(xiàn)，在保安段電源失壓的同時(shí)，DCS系統(tǒng)有一半左右的DPU出現(xiàn)脫網(wǎng)情況，時(shí)間約為1分鐘，其現(xiàn)象與DPU重啟相吻合。結(jié)合#42、44操作員站黑屏而#41、43操作員站正常的情況，可以判斷出各電源配電箱在保安段電源失去時(shí)切換不正常。經(jīng)向新華公司的技術(shù)服務(wù)工程師咨詢，雖然規(guī)程要求電源切換時(shí)間小于5ms，實(shí)際一般切換時(shí)間低于30ms都不會(huì)影響電腦及DPU正常運(yùn)行，說(shuō)明在保安段電源失去需切為UPS電源時(shí)，切換時(shí)間在30ms以上。

為了判斷電源配電箱是否正常，我們對(duì)操作員站電源分別進(jìn)行了拉掉單路電源試驗(yàn)，電源切換正常，各操作員站未出現(xiàn)死機(jī)、黑屏等現(xiàn)象，說(shuō)明電源配電箱工作正常，在一路失電時(shí)能正常切換。

通過(guò)以上現(xiàn)象分析，正常停電時(shí)電源配電箱切換正常，但在事發(fā)時(shí)卻未及時(shí)地正常切換，十幾臺(tái)電源配電箱均出現(xiàn)此類(lèi)情況，因此，對(duì)保安段電源的故障原因需要進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

經(jīng)向電氣專(zhuān)業(yè)人員了解，#6機(jī)6KVA段失壓后造成#1鍋爐變及380V保安A段失去工作電源，但保安A段母線低電壓保護(hù)及380VA段母線低電壓保護(hù)均未動(dòng)作，沒(méi)有聯(lián)啟柴油發(fā)電機(jī)，使其全部失壓。而在3月4日，進(jìn)行保安PC"A段模擬失壓試驗(yàn)3次，試驗(yàn)#6機(jī)380V保安PC"A段PT低電壓保護(hù)動(dòng)作正常，6機(jī)柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)啟正常。

由于#6機(jī)6KVA段失壓時(shí)380V保安A段、380V各A段低電壓保護(hù)均未動(dòng)作，同時(shí)熱工DCS配電箱內(nèi)電源也未正常切換，而在事后的試驗(yàn)中無(wú)論是電氣低電壓保護(hù)還是熱工電源切換均動(dòng)作正常，可以認(rèn)為電氣低電壓保護(hù)及熱工電源配電箱無(wú)問(wèn)題。通過(guò)查閱DCS電源系統(tǒng)的相關(guān)資料，檢索相關(guān)的參考文獻(xiàn)，結(jié)合本次事件故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)與廣東某電廠所發(fā)生的一起因熱控電源失電造成的停機(jī)事件非常相似，結(jié)論為：在6KVA段失壓過(guò)程中，6KVA段本身帶有各種輔機(jī)運(yùn)行，如送、引風(fēng)機(jī)等，由于切換不成功，導(dǎo)致所掛的鍋爐變及380V保安A段失壓，但由于輔機(jī)沒(méi)跳閘，因輔機(jī)的慣性，輔機(jī)在短時(shí)間內(nèi)作為發(fā)電機(jī)在運(yùn)行，6KV仍有一定的殘壓慢慢降低，因此，380V保安A段仍有一定殘壓，而電源箱切換繼電器動(dòng)作需要的電壓值一般在小于100V左右才會(huì)動(dòng)作，即保安段電源小于100VAC電源才會(huì)切換至UPS工作，整個(gè)切換過(guò)程時(shí)間可達(dá)100～200"ms，而在此電壓值時(shí)，其相關(guān)的DPU、操作員站等已停止工作。

4.總結(jié)

通過(guò)對(duì)這次DCS操作員站黑屏的原因分析，總結(jié)出以下幾點(diǎn)：

1、DCS系統(tǒng)內(nèi)部的電源配置，經(jīng)過(guò)DCS廠家對(duì)電源配電箱的改進(jìn)，電源配電箱兩路電源各自供給主、副DPU，一路電源故障時(shí)自動(dòng)切換為由另一路電源供給兩套DPU，這樣即使切換不成功也能保證至少一套DPU正常運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的可靠性，避免了因失電造成的DCS失靈事故。

2、為更方便地監(jiān)視DCS系統(tǒng)各路供電電源，應(yīng)對(duì)電源配電箱進(jìn)行更換，采用帶電壓監(jiān)視電源箱。

3、應(yīng)利用停機(jī)機(jī)會(huì)模擬6KV段失壓試驗(yàn)，確定在6KV段失壓的事故狀態(tài)對(duì)電氣低電壓保護(hù)及熱工DCS電源切換的影響，以采取相應(yīng)的防范措施。

由于機(jī)組設(shè)備的復(fù)雜性，DCS系統(tǒng)失電的故障情況有多種：有些可能是部分失去，有些只是短暫失去，有些可能長(zhǎng)時(shí)間失去甚至全廠失電。緊急故障情況的處理不僅需要各種技術(shù)措施提供保障，也需要運(yùn)行人員根據(jù)情況靈活處理。為防止DCS失電故障處理不當(dāng)而擴(kuò)大事故，需要我們認(rèn)真分析每一次事故發(fā)生的原因并制定可靠的預(yù)控措施，防止類(lèi)似事故的再次發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊云珍.一起熱控系統(tǒng)電源故障的分析處理.廣西電力.2005年第1期

作者簡(jiǎn)介：

段霞.女.河南新鄉(xiāng)人.1977年9月出生.大學(xué)畢業(yè).工程師.現(xiàn)在新鄉(xiāng)豫新發(fā)電有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)部工作.