不间断电源(UPS)在热电厂的应用

摘 要：随着热电厂DCS系统的改造升级，不间断电源（UPS）的引入使用是作为直接关系到计算机软硬件能否安全运行的一个重要因素。本文简述了现行的UPS的原理，重点分析了UPS的分类、特点以及在热电厂实际应用等方面的知识，并指出它的发展趋势。

关键词：热电厂 DCS系统 不间断电源 应用

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（a）-0143-01

随着热电厂DCS系统的改造，计算机是整个系统的核心，保证计算机的正常供电是维护整个电厂安全运行的基础。不间断电源系统是在电厂的厂用电中断或故障的情况下为电气负载提供恒压恒流的储能应急供电设备。不间断电源从计算机的设备，一个不受重用的角色迅速变成为热电厂的关键设备保卫者。

1 不间断电源UPS的系统介绍

UPS的中文意思为“不间断电源”，它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急处理事故，恢复正常供电，使我们不致因停电而影响工作或引起电气设备误动作。它主要起到两个作用：一是应急使用；二是改善电源质量。不间断电源的分类：从其发展历史来说，UPS经历了两个阶段：旋转式UPS和静态变换式UPS。旋转式UPS系统庞大，操作不便，电力品质不高。旋转式UPS已难以满足要求。因此随着电力电子技术的发展，静态变换式UPS应运而生了，这是我们目前常见的UPS类型[1]。

2 热电厂不间断电源布置现状及存在问题

DCS系统在电厂的应用进一步实现了控制系统的自动化，简化了设备操作程序，提高了发电机设备的可靠性和经济性。由于计算机控制的高度集中化，使其对电源的要求更加“苛刻”，它要求电源稳定可靠，分秒不停。这个电源对机组的安全稳定运行至关重要，电源断电，就意味着DCS控制系统瘫痪，导致停机，更严重可能导致机组失控，造成破坏性的后果。因此，配置一套稳定可靠的DCS系统电源是保证机组安全稳定运行的重要保障。

某热电厂DCS系统用220 V直流电源作为计算机控制系统电源，一次当直流系统发生单相接地故障时，为排查故障点每路直流电源依次轮流瞬时断电，当1#机计算机瞬时断电时，马上判断为跳闸迅速关闭主汽门，从而引起误动作；另外一次，由于直流系统上一个设备故障引起直流电压下降严重，同样引起1#机跳闸。该220 V直流电源由交流电经整流后一部分供用户，一部分给电池组充电，当交流电中断由电池供电，可以保证一般的断电情况；然而实际情况是有一次事故，由于外线遭雷击引起外线开关跳闸，发电机跳闸，引起厂用电中断此时DCS系统由直流电源电池供电，然而由于直流电源同时为直流油泵提供电源，此时厂用电中断，为保护发电机和汽轮机轴瓦必须启动直流油泵，直流系统的电池容量不能满足要求，引起直流系统电压严重下降，所以这样不能满足要求。

直接安装UPS电源，在做UPS的切换试验时，也多次发现切换不成功的情况，从这些事故中，我们可以分析总结出该厂DCS系统电源布置存在的一些不足之处：（1）UPS到DCS系统的电源电缆只有一根，如果电缆故障，那么无论UPS电源多么可靠，也无法输送到DCS系统。（2）UPS主机是办公用UPS，这种UPS抗干扰能力差，输入没有隔离装置，它通用于干扰源小的通讯系统或商业办公场所，在电厂这种电场、磁场复杂的环境中则不适用，这种环境中易发生由于干扰而导致的UPS死机或失灵，致使输出中断。（3）DCS系统的电源切换装置所切换的两路电源是同一UPS输出的两相，如果UPS没有输出或电缆故障，切换装置的两路电源就同时断电，起不到互为备用的作用，所以同样会导致DCS系统断电。

3 对原系统不间断电源的改进

从以上的情况来看，如何实现UPS的最佳配置，保证其真正意义上的不间断呢？（1）尽可能保证UPS输入电源的优质可靠，UPS输入电源所取自的厂用电应为两路互为备用。（2）UPS装置应选择抗干扰能力强，输入、输出端均有隔离装置的工业型UPS。（3）DCS电源至少应为两套，而且两套电源由不同的电缆提供输出，保证电缆发生故障时，另一路仍能不间断供电。（4）DCS电源的两路或两路以上输入应能够实现互为备用的快速切换，切换装置应能实现无扰切换，被切换的电源必须是不同路电源的相同相。（5）DCS电源的设计应尽可能简化，易于维护，防止由于环节过多而造成故障几率的增加。（6）UPS装置的旁路电源应尽可能保证其有较高的质量，必要时旁路电源应经稳压装置输出到DCS系统[2]。

根据上述的总结分析，在利用好该厂现有UPS的前提下，我们可以设计出一套安全可靠，而且较为简单的DCS系统电源配置方式。在原来DCS系统电源的基础上，分别在一、二期各加装一台工业型UPS，分别作为一、二期机组DCS系统电源的备用，备用UPS的直流电源取自厂用直流系统，旁路电源加装一台稳压装置，提高旁路电源的稳定性。这种设计解决了前面所提出的所有问题，具有非常高的可靠性，而且很好地利用了原来的电源系统，目前该套装置已经投入运行，运行情况稳定。

4 加装不间断（UPS）电源的效果

UPS不间断电源的使用效果是明显的，该厂UPS电源投入使用以来，运行状态良好，经十余次供电线路停电，其中两次2小时的连续停电，前端和干线工作正常，确保了安全、优质供电。实践证明，引入使用不间断电源是电厂保证设备安全运行的最有效的方法。

5 结语

通过对电厂系统的不间断电源的深入分析，更加认识到计算机控制系统改造的一个重要环节，电厂在进行计算机控制系统改造的过程中，往往忽视了对其电源部分的设计，过分地依赖UPS装置的“不间断性”，从近些年的事故情况看，由于DCS系统电源引起的事故相对频繁，从中也能看出电厂在DCS系统电源上存在问题的普遍性，所以，设计一套稳定可靠的电源系统是非常必要的。另外，对这部分设备还要加强管理、明确职责，认真维护。所以，只有从理论研究、技术管理等各个方面对DCS系统的电源给予足够的重视，才能实现我们所追求的真正意义的“不间断性”。

参考文献

[1] 徐永福.不间断电源（UPS）分类与使用[J].电世界，2003（3）：1-3.

[2] 郭伟跃.不间断电源系统及运行维护[J].电力设备，2006（7）.