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摘要：通过一起因保安段失压所造成的DCS部分电源失电事件，详细分析了DCS电源配电箱的工作原理，探讨了DCS电源未正常切换的原因，针对事故中存在出的问题提出了改进意见和预防措施，为预防DCS电源故障提供借鉴。
关键词：DCS 配电箱;电源切换;UPS
1、引言
目前，火力发电厂DCS系统应用已十分广泛，作为保证DCS系统正常工作的重要环节，DCS供电电源十分重要。在《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中，针对防止分散系统失灵、热工保护拒动事故，专门提出了“系统电源应设计有可靠的后备手段（如采用UPS电源）”的要求，而经过近些年DCS系统在各电厂应用中出现的电源故障事件，DCS厂家也对硬件的配电部分进行了改进，提高了电源部件本身的可靠性。但在实际应用中仍会出现DCS系统失电的情况，到底是电源部件问题还是其它原因，值得我们进行深入的分析，下面以某电厂DCS系统的一起因保安段失压所造成的事故进行探讨。
2、概述
某电厂于2006年投产2台300MW热电联产机组，其DCS系统采用上海新华控制技术有限公司生产的XDPS-400分散控制系统，根据系统电源可靠性要求，其电源配电箱接受两路220V·AC输入，一路来自UPS不停电电源系统，一路来自保安段，两路电源经滤波之后作为DPU和I/O电源，并提供一路切换后的电源，作为风扇设备和其它调试设备的电源。其配电箱原理图见图一。
与新华公司早期的电源配电箱相比，其切换回路有了一定的改进，图二为某电厂2000年投产的同样采用海新华控制技术有限公司生产的XDPS-400分散控制系统的电源配电箱原理图，从图中可以看到两路电源经过配电箱滤波之后得到二路正常电源，作为I/O电源，并提供一路切换后的电源，作为DPU等设备和其它调试设备的电源。
从以上两图可以看出，图二所示原配电箱由切换后的电源给主、副DPU及其它调试设备的电源，这样就存在两方面安全隐患：一是一旦电源故障切换不成功会造成主、副DPU同时失电，影响机组安全运行。二是DPU电源和调试用电在一起，一旦外部调试设备出现短路故障会影响系统供电。新的电源配电箱则将两路电源各自供给主、副DPU，一路电源故障时自动切换为由另一路电源供给两套DPU，这样即使切换不成功也能保证至少一套DPU正常运行。同时由切换后的电源作为风扇设备和其它调试设备的电源，该路电源经过空气开关单独控制，保证出现短路故障不影响系统供电。
3.故障现象及分析
2013年3月2日5时37分某电厂#6机厂用电失压，#6机6KVA段失压后造成#1锅炉变及380V保安A段失去工作电源，同时运行人员发现热工DCS系统#42、#44操作员站黑屏、#6值长台黑屏等现象，运行人员紧急利用其它操作员站进行操作，操作员站及值长台经热工人员重启后工作正常。
从事故发生的现象上来看，DCS部分操作员站及值长台黑屏，是由于当保安段失压时电源失去但UPS未及时切换所造成。对此，我们在电源故障消除后对DCS配电柜往各路供电的空气开关进行了检查，测量送至各控制柜和操作员站双路空气开关供电电源，电流基本一致（1.5A左右），说明正常情况下双路电源供电正常。进一步检查历史记录发现，在保安段电源失压的同时，DCS系统有一半左右的DPU出现脱网情况，时间约为1分钟，其现象与DPU重启相吻合。结合#42、44操作员站黑屏而#41、43操作员站正常的情况，可以判断出各电源配电箱在保安段电源失去时切换不正常。经向新华公司的技术服务工程师咨询，虽然规程要求电源切换时间小于5ms，实际一般切换时间低于30ms都不会影响电脑及DPU正常运行，说明在保安段电源失去需切为UPS电源时，切换时间在30ms以上。
为了判断电源配电箱是否正常，我们对操作员站电源分别进行了拉掉单路电源试验，电源切换正常，各操作员站未出现死机、黑屏等现象，说明电源配电箱工作正常，在一路失电时能正常切换。
通过以上现象分析，正常停电时电源配电箱切换正常，但在事发时却未及时地正常切换，十几台电源配电箱均出现此类情况，因此，对保安段电源的故障原因需要进行进一步的分析。
经向电气专业人员了解，#6机6KVA段失压后造成#1锅炉变及380V保安A段失去工作电源，但保安A段母线低电压保护及380VA段母线低电压保护均未动作，没有联启柴油发电机，使其全部失压。而在3月4日，进行保安PC A段模拟失压试验3次，试验#6机380V保安PC A段PT低电压保护动作正常，6机柴油发电机联启正常。
由于#6机6KVA段失压时380V保安A段、380V各A段低电压保护均未动作，同时热工DCS配电箱内电源也未正常切换，而在事后的试验中无论是电气低电压保护还是热工电源切换均动作正常，可以认为电气低电压保护及热工电源配电箱无问题。通过查阅DCS电源系统的相关资料，检索相关的参考文献，结合本次事件故障现象，发现与广东某电厂所发生的一起因热控电源失电造成的停机事件非常相似，结论为：在6KVA段失压过程中，6KVA段本身带有各种辅机运行，如送、引风机等，由于切换不成功，导致所挂的锅炉变及380V保安A段失压，但由于辅机没跳闸，因辅机的惯性，辅机在短时间内作为发电机在运行，6KV仍有一定的残压慢慢降低，因此，380V保安A段仍有一定残压，而电源箱切换继电器动作需要的电压值一般在小于100V左右才会动作，即保安段电源小于100VAC电源才会切换至UPS工作，整个切换过程时间可达100～200 ms，而在此电压值时，其相关的DPU、操作员站等已停止工作。
4.总结
通过对这次DCS操作员站黑屏的原因分析，总结出以下几点：
1、DCS系统内部的电源配置，经过DCS厂家对电源配电箱的改进，电源配电箱两路电源各自供给主、副DPU，一路电源故障时自动切换为由另一路电源供给两套DPU，这样即使切换不成功也能保证至少一套DPU正常运行，提高了系统的可靠性，避免了因失电造成的DCS失灵事故。
2、为更方便地监视DCS系统各路供电电源，应对电源配电箱进行更换，采用带电压监视电源箱。
3、应利用停机机会模拟6KV段失压试验，确定在6KV段失压的事故状态对电气低电压保护及热工DCS电源切换的影响，以采取相应的防范措施。
由于机组设备的复杂性，DCS系统失电的故障情况有多种：有些可能是部分失去，有些只是短暂失去，有些可能长时间失去甚至全厂失电。紧急故障情况的处理不仅需要各种技术措施提供保障，也需要运行人员根据情况灵活处理。为防止DCS失电故障处理不当而扩大事故，需要我们认真分析每一次事故发生的原因并制定可靠的预控措施，防止类似事故的再次发生。
参考文献：
[1]杨云珍.一起热控系统电源故障的分析处理.广西电力.2005年第1期
作者简介：
段霞.女.河南新乡人.1977年9月出生.大学毕业.工程师.现在新乡豫新发电有限责任公司生产技术部工作.
关键词：DCS 配电箱;电源切换;UPS
1、引言
目前，火力发电厂DCS系统应用已十分广泛，作为保证DCS系统正常工作的重要环节，DCS供电电源十分重要。在《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中，针对防止分散系统失灵、热工保护拒动事故，专门提出了“系统电源应设计有可靠的后备手段（如采用UPS电源）”的要求，而经过近些年DCS系统在各电厂应用中出现的电源故障事件，DCS厂家也对硬件的配电部分进行了改进，提高了电源部件本身的可靠性。但在实际应用中仍会出现DCS系统失电的情况，到底是电源部件问题还是其它原因，值得我们进行深入的分析，下面以某电厂DCS系统的一起因保安段失压所造成的事故进行探讨。
2、概述
某电厂于2006年投产2台300MW热电联产机组，其DCS系统采用上海新华控制技术有限公司生产的XDPS-400分散控制系统，根据系统电源可靠性要求，其电源配电箱接受两路220V·AC输入，一路来自UPS不停电电源系统，一路来自保安段，两路电源经滤波之后作为DPU和I/O电源，并提供一路切换后的电源，作为风扇设备和其它调试设备的电源。其配电箱原理图见图一。
与新华公司早期的电源配电箱相比，其切换回路有了一定的改进，图二为某电厂2000年投产的同样采用海新华控制技术有限公司生产的XDPS-400分散控制系统的电源配电箱原理图，从图中可以看到两路电源经过配电箱滤波之后得到二路正常电源，作为I/O电源，并提供一路切换后的电源，作为DPU等设备和其它调试设备的电源。
从以上两图可以看出，图二所示原配电箱由切换后的电源给主、副DPU及其它调试设备的电源，这样就存在两方面安全隐患：一是一旦电源故障切换不成功会造成主、副DPU同时失电，影响机组安全运行。二是DPU电源和调试用电在一起，一旦外部调试设备出现短路故障会影响系统供电。新的电源配电箱则将两路电源各自供给主、副DPU，一路电源故障时自动切换为由另一路电源供给两套DPU，这样即使切换不成功也能保证至少一套DPU正常运行。同时由切换后的电源作为风扇设备和其它调试设备的电源，该路电源经过空气开关单独控制，保证出现短路故障不影响系统供电。
3.故障现象及分析
2013年3月2日5时37分某电厂#6机厂用电失压，#6机6KVA段失压后造成#1锅炉变及380V保安A段失去工作电源，同时运行人员发现热工DCS系统#42、#44操作员站黑屏、#6值长台黑屏等现象，运行人员紧急利用其它操作员站进行操作，操作员站及值长台经热工人员重启后工作正常。
从事故发生的现象上来看，DCS部分操作员站及值长台黑屏，是由于当保安段失压时电源失去但UPS未及时切换所造成。对此，我们在电源故障消除后对DCS配电柜往各路供电的空气开关进行了检查，测量送至各控制柜和操作员站双路空气开关供电电源，电流基本一致（1.5A左右），说明正常情况下双路电源供电正常。进一步检查历史记录发现，在保安段电源失压的同时，DCS系统有一半左右的DPU出现脱网情况，时间约为1分钟，其现象与DPU重启相吻合。结合#42、44操作员站黑屏而#41、43操作员站正常的情况，可以判断出各电源配电箱在保安段电源失去时切换不正常。经向新华公司的技术服务工程师咨询，虽然规程要求电源切换时间小于5ms，实际一般切换时间低于30ms都不会影响电脑及DPU正常运行，说明在保安段电源失去需切为UPS电源时，切换时间在30ms以上。
为了判断电源配电箱是否正常，我们对操作员站电源分别进行了拉掉单路电源试验，电源切换正常，各操作员站未出现死机、黑屏等现象，说明电源配电箱工作正常，在一路失电时能正常切换。
通过以上现象分析，正常停电时电源配电箱切换正常，但在事发时却未及时地正常切换，十几台电源配电箱均出现此类情况，因此，对保安段电源的故障原因需要进行进一步的分析。
经向电气专业人员了解，#6机6KVA段失压后造成#1锅炉变及380V保安A段失去工作电源，但保安A段母线低电压保护及380VA段母线低电压保护均未动作，没有联启柴油发电机，使其全部失压。而在3月4日，进行保安PC A段模拟失压试验3次，试验#6机380V保安PC A段PT低电压保护动作正常，6机柴油发电机联启正常。
由于#6机6KVA段失压时380V保安A段、380V各A段低电压保护均未动作，同时热工DCS配电箱内电源也未正常切换，而在事后的试验中无论是电气低电压保护还是热工电源切换均动作正常，可以认为电气低电压保护及热工电源配电箱无问题。通过查阅DCS电源系统的相关资料，检索相关的参考文献，结合本次事件故障现象，发现与广东某电厂所发生的一起因热控电源失电造成的停机事件非常相似，结论为：在6KVA段失压过程中，6KVA段本身带有各种辅机运行，如送、引风机等，由于切换不成功，导致所挂的锅炉变及380V保安A段失压，但由于辅机没跳闸，因辅机的惯性，辅机在短时间内作为发电机在运行，6KV仍有一定的残压慢慢降低，因此，380V保安A段仍有一定残压，而电源箱切换继电器动作需要的电压值一般在小于100V左右才会动作，即保安段电源小于100VAC电源才会切换至UPS工作，整个切换过程时间可达100～200 ms，而在此电压值时，其相关的DPU、操作员站等已停止工作。
4.总结
通过对这次DCS操作员站黑屏的原因分析，总结出以下几点：
1、DCS系统内部的电源配置，经过DCS厂家对电源配电箱的改进，电源配电箱两路电源各自供给主、副DPU，一路电源故障时自动切换为由另一路电源供给两套DPU，这样即使切换不成功也能保证至少一套DPU正常运行，提高了系统的可靠性，避免了因失电造成的DCS失灵事故。
2、为更方便地监视DCS系统各路供电电源，应对电源配电箱进行更换，采用带电压监视电源箱。
3、应利用停机机会模拟6KV段失压试验，确定在6KV段失压的事故状态对电气低电压保护及热工DCS电源切换的影响，以采取相应的防范措施。
由于机组设备的复杂性，DCS系统失电的故障情况有多种：有些可能是部分失去，有些只是短暂失去，有些可能长时间失去甚至全厂失电。紧急故障情况的处理不仅需要各种技术措施提供保障，也需要运行人员根据情况灵活处理。为防止DCS失电故障处理不当而扩大事故，需要我们认真分析每一次事故发生的原因并制定可靠的预控措施，防止类似事故的再次发生。
参考文献：
[1]杨云珍.一起热控系统电源故障的分析处理.广西电力.2005年第1期
作者简介：
段霞.女.河南新乡人.1977年9月出生.大学毕业.工程师.现在新乡豫新发电有限责任公司生产技术部工作.