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DCS控制系统的供电技术

  随着科学技术的不断发展,越来越多的高科技信息技术被广泛的应用在各个行业与各领域当中,电厂也不例外。目前,我国电厂已经在热工控制系统当中广泛地应用DCS,此系统不但可以有效提高电厂机组的运行安全,大大提升运行效率,使得热工控制系统逐渐向自动化以及智能化转变,而且还能够有效地节约生产成本,提高企业的社会效益及经济效益,从而为火电厂的生存与发展发挥重要作用,进而促进我国经济的发展。

  工业现场的用电范围较广,影响面较大,因此,必须保证电源的质量。如果工业现场被严重干扰,那么整个自动化控制系统也会受到严重的损坏,因此,供电系统的设计会在很大程度上对控制系统的安全性造成直接影响。DCS控制系统的设计会受以下几个因素的影响:电源系统的抗干扰性;DCS 的供电应不受外部设备失电的影响;控制系统要求断电场合的供电电源没有重复配置等。

  DCS上层控制系统的供电

  DCS上层控制系统包括人机接口设备、现场控制站和通讯

  网络系统三大核心部分,它们的供电都是独立的,严格区分于室内照明系统供电和施工检修供电,需要持续、稳定、安全的电源。

  单回路供电

  单回路供电就是只有一路电源供电,或者是UPS供电,或者是EVS供电,它们都有一个缺点就是当一路出现故障后,整个系统将停止运行,优点是投资成本小。

  单路UPS供电

  UPS简称不间断供电电源,是一种含有储能装置,以逆变器为主要元件,稳压稳频输出的电源保护设备。主要由整流器、蓄电池、逆变器等几部分组成,它们完成交流转直流、直流再转交流,以及电池的充放电过程。

  单路UPS供电,一般就是电气高压柜送来的380VAC直接进入UPS主机,经过UPS的整流、逆变、电池的充放电,然后由

  UPS输出220VAC到负载。如图1所示为单路UPS供电的简图。

  DCS控制系统的供电技术

  单路UPS供电中,正常情况,电气电经过UPS主机给电池充电,当电气电由于某种原因掉电,此时整个DCS并不会马上瘫痪,UPS的储备电池马上放电供给负载,一般设计能供给两小时的电,在这两小时内操作人员有足够的时间来处理紧急事故。此时UPS的稳定性和可靠性决定了整个DCS的稳定性。所以必须对UPS进行定期维护,检查主机输入输出是否正常,以及电池的充放电是否正常。对于UPS主机一般用万用表检查其输入输出输出电压是否正常,由于UPS电池组通常是由多个电池串接的,当电池组中的某一个电池故障了,整个电池组将不能正常工作,一般用直流灯泡逐个检查电池,为了不影响系统运行,一般在工艺生产停汽检修的时候进行。单路UPS供电的缺点就是当突然断电,电池只能供一定时间的电,而且要保证此时

  UPS的电池是正常的,否则整个DCS控制系统将瘫痪,而且相对来说一套可靠的UPS比较昂贵,维护成本也高。由于UPS的储能功能及相对可靠性,单路UPS可作为一般DCS控制系统的供电,也可以作为要求较高的DCS控制系统的主回路供电。

  单路EVS供电

  EVS简称稳压电源,单路EVS供电,就是电气送来的380VAC三相电经过EVS之后,直接输出到负载,一般EVS都有一个隔离变压器来保证输出稳定的220VAC交流电。如图2所示为单路EVS供电简图。

  DCS控制系统的供电技术

  单路EVS供电中,由于它不具备储能功能,当电气电跳闸整个供电系统将掉电,而且当电气电压波动较大,会引起EVS的输出波动,甚至损坏EVS,导致输出中断,由此整个控制系统将瘫痪。相对于其它供电设备,一套EVS价格较经济些,维护成本小。一般单路EVS供电只用于小型PLC控制系统的供电,而且是生产可以接受其发生故障的情况下。在DCS控制系统中一般用EVS来做双回路供电的副回路,而且选用性能可靠,稳压效果好的EVS。

  双回路供电

  为了克服单回路供电的缺点,可以采用双回路供电,就是一个DCS控制系统中用两个回路的供电系统来供电,或冗余系统,或冗错系统,这取决于电源切换装置。

  UPS、EVS双回路切换供电

  由于单路UPS具有储能功能及其高可靠性,可以用于要求高的DCS控制系统供电的主回路供电。为了方便定期的维护,用比UPS更经济的EVS来作为副回路供电。如图3所示,两路

  供电分别输出到一电源切换装置,由电源切换装置的输出供给负载。当主回路UPS输出故障时,由副回路输出供给负载,这样避免了由于主回路跳闸,电池故障引起的供电故障;此时必须保证副回路EVS供电是正常的,而且电源切换装置也比较关键。对于电源切换装置,一般都是冗错的,就是正常是主回路供电输出,当主回路输出掉电后马上切换副回路输出,但在这个切换的过程中难免有一个时间差,这个时间差很重要,基本上都是以毫秒为单位的,对于不同的DCS其可以承受的时间差有不同的要求,因此各厂家都会研制自己的电源切换装置,有的甚至号称可以做到无缝切换,绝对保证系统的无意外供电;而对于普通的电源切换装置都是利用继电器动作的原理来实现的,继电器的常开常闭触电动作绝对是有时间差的,如果所供电的负载可以承受这个时间差的话可以用普通的切换装置,但是对于电厂等的控制系统,其安全性、可靠性、稳定性等各方面都要求比较高的地方,还是要选用高可靠的电源切换装置。

  DCS控制系统的供电技术

  综上所述,UPS、EVS双回路切换供电,可以避免单路供电的缺点,但是对双回路供电中的电源切换装置要求比较高,电源切换装置绝定了整个DCS的安全性

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