摘要：本文主要介紹了河南省某煤化工UPS（不間斷電源）及控制系統供電回路的一系列優化改造。將目前的并機運行的三臺UPS改造為兩兩并機的四臺UPS其兩路出線分別去各個控制系統的冗余電源，并在各控制室內增加雙回路智能切換裝置，以滿足現場儀表、閥門的供電要求，同時將各控制系統的供電做相應的優化。
　　關鍵詞：UPS，供電回路，控制系統，電源，優化
　　前言：我廠一期控制系統供電主要采用3臺GE(通用電氣公司)的UPS，型號為Sitepro40。SitePro產品均采用雙轉換工作模式(即真正的在線工作方式)，因此能保證最高程度的電源可靠性。每臺UPS都完全符合有關電壓與頻率獨立(VFI)工作的各項國際標準。真正的VFI技術確保了SitePro系列產品極端可靠的性能，使其足以擔負數據保護的使命并滿足其他關鍵負載對高品質電源的要求。連續在線式UPS采用并聯冗余結構，并聯系統中各臺UPS的控制不分主從，所有關鍵部件及功能均是冗余的；
　　供電系統當前概況：我廠的UPS供電每臺容量約為40KVA，我廠設計負荷約30KVA，實際負荷約為37KVA左右。UPS的主要作用為提供穩定的、不間斷的系統供電。三臺UPS并聯運行，通過雙路切換裝置接收來自空分或中控室配電室的所供市電，輸出三路380V電源到一組匯流排上，配線柜內的各個空開分別將用電負荷送電相應的控制系統或操作站。可以說UPS的產生首先時作為一種應急的供電系統，保證非正常市電中斷后，現場各閥門等狀態處在正常或短期可操作的安全狀態，是除了物理上的安全措施外的對工廠的第二層保護，對于工廠的安全起著極其重要的保護作用。其次才是提供穩定的供電負荷，保護精密的控制系統中的各種元器件免于市電各種惡劣供電的沖擊。該UPS系統自2006年投用以來一直運行穩定，為我廠生產的安全穩定運行打下了良好的基礎。
　　原設計理念為：1、正常情況下外電失去時UPS能夠獨立支撐系統2個小時以上的時間，或提供用于等待市電的恢復的時間，或用于工藝人員對于現場的安全操作以及停車操作。2、任一臺UPS發生故障停機時，剩下的2臺UPS能夠單獨供應系統供電，甚至是只剩一臺UPS也能短時間單獨供應系統的安全供電。而當UPS全部故障時UPS也能通過UPS內部的自動旁路實現系統的直接供應外部市電（具體供電方案見附圖1）。理論上的設計完全能滿足了我們系統的要求，但是實際運行過程中發現本供電方案存在著很多重大缺陷。具體問題主要有：
　　1、 當一臺UPS出現故障時檢修時，有可能在投用或切除時其余兩臺UPS由于突然增加的電流變化導致故障而停機，進而導致供電系統的中斷，而某化工廠的控制系統曾經因此而導致了停電事故。
　　2、 控制系統的供電由于是三臺UPS供電輸出到一路匯流排，然后通過該匯流排分別輸出到相應的用電設備上，所以實際上后續設備所謂的冗余用電都是一路供給。萬一匯流排到控制器或24V供電線路中出現短路、空開誤動作等故障時都會導致控制系統的緊急停車。可以說控制系統的冗余雙供電設計形同虛設，該控制系統的供電方案嚴重威脅了控制系統的安全穩定運行。
　　3、 部分非重要的供電負荷存在于UPS供電回路中。如控制柜內的燈和風扇以及現場的其他非重要供電設備。非重要負荷發生短路、對地等非正常狀態過多，對UPS造成了很多的安全隱患，大多數UPS的報警和故障都是非重要的負荷故障引起的。
　　4、 設計用電負荷和實際用電負荷的總會有誤差，導致供電的三相負荷不均衡。
　　5、 24V電源柜內部設計擁擠，導致發熱量較大（半面柜子集中布置了14個24V電源及相應的空開、匯流排等。）。
　　6、 部分空開負荷設計不合理或空開質量問題，實際存在著可能上級空開跳斷而下級空開正常的情況。
　　改造措施及注意事項：由于供電系統存在上述一系列的問題所以我們對我廠的UPS及其供電回路進行了改造。在改造過程中我們遵循著如下原則：1、是安全性，允許每一個電氣設備都可以在無需將關鍵負載轉換到市電的條件下出現故障或手動關閉。根據控制系統的要求我們要求實現兩條獨立的供電線路，配置要求從電力入口到關鍵負載的所有線路提供了完方位的冗余。2、較高的易維護性：任何產品都不可避免的會出現故障，所以我們要求在生產運行過程時，如果維護單個UPS模塊、開關裝置和其他配電設備也無需將負載轉到旁路模式(負載將處于無保護電源下)，同時最好仍然保持雙電源負載的雙路供電特性，3、有利于UPS系統均分負載，利于保持各項的平衡分配。基于以上原則，我們定下了如下的具體改造方案，我們可以稱之為2(1+1)冗余并機系統;
　　1、 增加一套UPS，與原三臺UPS相同的型號，改造為兩兩并機的四臺UPS，其兩路出線分別去各個控制系統的冗余電源。
　　2、 增加一臺UPS出線柜和供電系統配電柜，用于新增一路UPS供電的電源分配。
　　3、 增加一臺24V電源柜。將原16臺24V電源分散到不同的2個機柜，防止電源的發熱量較大。同時兩臺24V電源柜供電分別來自兩套UPS供電
　　4、 各控制器供電、通訊和歷史模件的供電分別來自兩套UPS，真正實現控制系統的冗余供電。
　　5、 增加3套GE的ATS切換裝置，切換時間小于100ms,用于現場設備供電的切換。保證在一路UPS供電中斷的時候，能夠快速切換到另外一路UPS供電，而不會造成系統的停車。
　　6、 更換部分空開，同時增加備用供電空開等的數量，以利于以后的系統擴容。
　　7、 完成供電負荷的重新計算和分配，確保三相供電的平衡。
　　8、 將燈和風扇及其他非重要負荷的電源選用市電供電。
　　改造中的注意事項：
　　1、 系統停電時現場設備必須處于手動或者停止或者其他安全位置，否則有可能導致安全事故。
　　2、 系統停電進行改造時，有可能丟失未點檢（CheckPoint）的組態點，所以應該在系統停電改造之前將數據進行點檢，并將數據備份出來。如果系統不能做好備份工作，控制系統有可能導致控制模式、控制數據或控制狀態的不一致性。
　　3、 在開車前必須嚴格執行開車確認工作，且嚴格檢查各種控制點的正確位置狀態。實際上在我們中期改造完成后的首次開車過程中，確實由于開車確認漏項，個別點的狀態改變沒有恢復，導致了開車時間延誤了幾個小時。
　　4、 控制系統的下電和上電必須按照相應的規定進行，防止控制器或歷史數據的丟失
　　結束語：經過幾個月的正常生產運行，證明本次改造取得了良好的效果，對我廠生產裝置的安全長穩優運行提供了良好的供電保障。
　　參考文獻：《GESiteproUPS說明書》