解決UPS電源安全隱患的方法探討

郭晟

摘要：在發電廠中自動化設備的電源丟失會非常危險，將使設備失去控制，導致設備造成巨大的損失。文章討論通過設計和改造，解決UPS電源的安全隱患，保證UPS電源的安全穩定運行，可以保證發電廠主機主設備的安全，避免損壞設備。

關鍵詞：發電廠；UPS電源；安全運行；安全隱患；主機設備；控制系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP751 文章編號：1009-2374（2016）29-0118-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.053

1 概述

隨著自動化在發電廠控制系統中的廣泛應用，自動化設備對優質電源的需求也越來越迫切。在發電廠中自動化設備的電源丟失會非常危險，將使設備失去控制，導致設備造成巨大的損失。同時發電廠保安段為發電廠主設備的油站提供UPS電源，當保安段失電，主設備的油站停運，從而主設備失去油的潤滑而干磨，將直接導致主設備的損壞。

2 UPS電源配置情況

UPS電源即不間斷電源，由蓄電池、逆變電源、靜態開關、整流模塊等部分組成，同時還有一路可直接向負載供電的旁路裝置；其輸入電源由三部分組成：主路電源、旁路電源、蓄電池電源，其中主路電源和旁路電源為交流電源，蓄電池電源為直流電源；正常運行時由主路電源經整流后再逆變成無干擾工頻交流電供電，當主路電源異常由蓄電池電源通過逆變器等模塊電路將直流電源轉換成無干擾工頻交流電供電，當主路電源和旁路電源都異常的情況下，由旁路電源直接供電。

以湖南某電廠1號機組UPS電源為例，其UPS電源配置情況如下：UPS電源裝置有兩套，UPS主機柜的主路電源取自1號機鍋爐保安1AMCC，UPS主機柜的蓄電池電源取自1號機直流220VI組蓄電池；UPS從機柜的主路電源取自1號機鍋爐保安1BMCC，UPS從機柜的蓄電池電源取自1號機直流220VI組蓄電池；UPS主從機的旁路電源為同一個電源，取自鍋爐工作IB段。

3 UPS電源負載情況

以湖南某電廠機組UPS電源為例，UPS所帶負載有NCS電源、汽機ETS電源、SIS電源、6kV工作電源進線微機消諧裝置、FECS機組部分就地電源、FECS網關電源、FECS機組通訊電源、FECS公用通訊電源、FECS公用部分就地電源、熱工UPS電源、熱工DCS電源、機組變送器電源、發電機局部放電檢測儀電源、引風機變頻器UPS控制電源、熱工備用電源、遠動RTU采集單元電源、機組故障錄波裝置電源、穩控采集裝置電源、工程師站DCS控制電腦電源、工程師站FECS控制電腦電源、值長臺控制電腦電源、集控室數字程控調度電話交換機調度臺電源等。

如果UPS失電后負載將停止工作對發電廠的影響分析：

第一，NCS系統電源是為發電廠升壓站監控系統（即NCS系統）提供UPS電源，NCS系統的作用是將升壓站電氣設備的實時數據送至集控室，同時運行人員可以在集控室遠程操作升壓站電氣設備。當失去電源，集控室運行人員將失去對升壓站設備的監控，在事故情況下無法對升壓站進行操作，可能導致事故擴大化。

第二，FECS系統電源是為發電廠廠用電監控系統提供UPS電源，發電廠廠用電監控系統為廠用電系統提供測量和信息管理，將整個機組的電氣廠用電數據進行監控，同時將電氣廠用電數據送至DCS系統，方便運行人員可以在集控室實現遠程監視。當電源失去時，集控室運行人員將失去對廠用電電氣設備的監視，在事故情況下將不能對廠用電電氣設備進行正確操作而導致事故擴大化。

第三，熱工UPS電源是為熱控現場重要閥門提供控制電源，這些重要閥門為各主設備提供必須潤滑油、冷卻水、氣等，當失去電源，現場各閥門不能及時開關，將可能對各自的主設備造成損傷。

第四，集控室數字程控調度電話交換機調度臺電源是為調度臺電話提供UPS電源，調度臺電話為發電廠與調度進行語音聯系，當電源失去后，發電廠不能直接跟調度臺進行聯系。

第五，遠動RTU采集單元電源為遠動RTU采集單元提供UPS電源，遠動RTU采集單元是將機組信息采集后上送給調度，調度可以通過這些數據對各個電廠的有功進行遠程調控。當電源失去后，調度將不能遠程調控發電廠，同時因不能遠程調控，發電廠還將被調度考核一定的發電量。

第六，熱控DCS電源是為熱控DCS提供電源，熱控DCS是發電廠控制的核心部分，在發電廠除升壓站的設備在熱控DCS控制外，其他所有設備的控制均在熱控DCS實現，運行人員可以遠程對現場設備進行操作；同時熱控DCS還有很多的自動控制邏輯和對設備運行能力設置的保護，當設備異常時可以實現自動控制或調節設備的運行工況，必要時為保障設備不受損壞可以停運設備。因此當熱控DCS失去電源時，設備也就失去了控制，對設備設置的各種調節、保護都將不能動作，對設備造成損壞將是不可避免的。

通過對UPS電源負載情況分析，UPS電源一旦失電，發電廠設備的損壞將是一個必然的結果。

4 UPS電源失電案例分析

2011年湖南省某發電公司#4機組發生非停，非停過程中UPS失電，導致主設備損壞。UPS失電原因分析，機組非停時，6kV廠用電切換失敗，導致UPS的交流輸入電源失電，UPS電源切換至直流供電，但是因提供給UPS電源供電的直流系統還帶了一些直流油泵，當機組非停時，直流油泵啟動，直流油泵啟動電流大且直流蓄電池以及老化，所以當直流油泵啟動時導致蓄電池虧損，UPS電源的直流輸入電源也失電，從而UPS電源失電，最終導致部分主設備損壞。

從這次非停來分析上面湖南某電廠1號機組UPS電源配置，也存在跟這次非停一樣的隱患，具體分析如下：

4.1 1號機組UPS交流電源分析

UPS主機柜的主路電源取自1號機鍋爐保安1AMCC；UPS從機柜的主路電源取自1號機鍋爐保安1BMCC；UPS主從機的旁路電源為同一個電源，取自鍋爐工作IB段。當1號機組發生故障，機組非停，此時6kV廠用電快切裝置應動作將1號機組6kV廠用電切換至備用電源供電，如果1號機組6kV廠用電快切裝置故障或其他原因導致1號機組6kV廠用電快切失敗，1號機組6kV廠用電母線失電，那么由1號機組6kV廠用電供電的1號機鍋爐保安1AMCC和1號機鍋爐保安1BMCC均會失電，即1號機組UPS交流電源全部失電。

4.2 1號機組UPS直流電源分析

UPS主機柜的蓄電池電源取自1號機直流220VI組蓄電池，UPS從機柜的蓄電池電源也取自1號機直流220VI組蓄電池。同時1號機直流220VI組蓄電池除提供UPS主從機直流電源還帶有下列負載：1號機氫側直流密封油泵、1號機A小機直流事故油泵、1號機主機直流事故油泵、1號機空側直流密封油泵、1號機B小機直流事故油泵以及重要生產區域的事故照明。當1號機組發生第一條的情況時，機組的交流潤滑油泵因失電無法啟動，此時需要啟動直流事故油泵，上述5臺直流油泵同時啟動，啟動電流將非常大。此電廠1號機直流220VI組蓄電池雖然是雙倍冗余配置，但如果由于維護不當，蓄電池老化，那在5臺直流油泵同時啟動的時候蓄電池將可能出現帶不起的情況，蓄電池出現虧損，從而導致1號機直流220VI組蓄電池失電，即1號機組UPS直流電源全部失電。此時集控室1號機組的控制處于全部癱瘓狀態，運行人員應急處理時，只能將人員依次安排至就地進行恢復，大大地提高了恢復難度，同時也延長了主設備安全的恢復時間。

如出現上述情況，1號機組UPS電源將失電，從而導致部分主設備損壞。為避免UPS電源失電導致設備損壞，實現真正意義上的不停電系統，UPS電源的這一隱患必須進行處理。

5 UPS電源失電解決方法

一般新建發電廠至少會是兩臺機組設計，即一個發電廠至少有兩臺機組，還是以上述發電廠為例，其一期工程為兩臺600MW機組，因此在解決此種UPS電源失電時可以采用大交叉的方法。

具體如下，將1號機組UPS主從機柜的旁路電源來源與2號機組UPS主從機柜的旁路電源來源進行互換。

互換后1號機組UPS電源配置情況如下：UPS主機柜的主路電源取自1號機鍋爐保安1AMCC，UPS主機柜的蓄電池電源取自1號機直流220VI組蓄電池；UPS從機柜的主路電源取自1號機鍋爐保安1BMCC，UPS從機柜的蓄電池電源取自1號機直流220VI組蓄電池；UPS主從機的旁路電源為同一個電源，取自鍋爐工作IIB段。

互換后2號機組UPS電源配置情況如下：UPS主機柜的主路電源取自2號機鍋爐保安2AMCC，UPS主機柜的蓄電池電源取自2號機直流220VI組蓄電池；UPS從機柜的主路電源取自2號機鍋爐保安2BMCC，UPS從機柜的蓄電池電源取自2號機直流220VI組蓄電池；UPS主從機的旁路電源為同一個電源，取自鍋爐工作IB段。

互換后，不論1號機還是2號機非停時出現廠用電失電且蓄電池失電時，UPS電源還可以由另外一臺機組來的旁路電源供電，從而確保UPS負載的可靠運行。當控制系統一切正常的情況下，集控室的運行人員可以跟著相關規程快速對機組進行復電操作，快速地確保主設備的安排，將損失控制在最小范圍。

當同一臺機組的UPS電源來源于同一臺機組的發電廠時，將來源進行相關改造是迫在眉睫的事情。

參考文獻

[1] 國家能源局.防止電力生產事故的二十五項重點要求及編制釋義[M].北京：中國電力出版社，2014.

（責任編輯：小 燕）