I/A Series系列DCS矩陣電源的問題分析及改進

初福康

（浙江大唐烏沙山發電有限責任公司，浙江寧波315722）

I/A Series系列DCS矩陣電源的問題分析及改進

初福康

（浙江大唐烏沙山發電有限責任公司，浙江寧波315722）

烏沙山發電廠在一次DCS系統的異常中，發現FOXBORO公司I/A Series系列的DCS矩陣電源存在供電死角，導致部分控制器失電下線，對機組安全運行造成了嚴重影響。針對這一隱患，通過試驗確定了矩陣電源的供電方式，重新調整了控制器安裝位置，避開了供電死角，提高了DCS系統的運行可靠性。

DCS；矩陣電源；可靠性

1 矩陣電源的布置

浙江大唐烏沙山發電有限責任公司一期工程為4×600 MW超臨界機組，DCS（分散控制系統）采用上海FOXBORO（福克斯波羅）公司提供的I/ A Series系列產品。

每臺機組配置22對CP60控制處理器，CP采取了集中布置方式。每個CELL機架可裝設4塊電源和8個CP或NCNI通信模塊。NCNI負責CP與主交換機的通信，為多對CP共用，每臺機組的22對CP分為了2組，每組分別共用1對NCNI模塊。4塊電源中2塊接于保安段電源，2塊接于UPS（不間斷電源），組成FOXBORO公司獨有的供電矩陣。理論上任一路上的2塊電源同時失去不會對該機架上CP的供電造成任何影響，即使4塊電源只剩1塊工作，仍能保證該機架上的每對CP中的1個CP受電，維持DCS系統繼續運行。

圖1所示為CP與NCNI混合安裝在CELL機架上。QA與QB分別為A與B兩路電源的進線開關，A路為保安段，B路為UPS；A1，A2為A路電源下的2個電源模塊的安裝位置；B1，B2為B路電源下的2個電源模塊的安裝位置；1—8號位機架用于CP及NCNI的安裝。

圖1 CP與NCNI混裝位置

22對CP和2對NCNI剛好需要6個CELL機架。其中，2個機架為CP和NCNI混裝，另外4個機架上安裝的則全部為CP。在CELL機架上，互為冗余的CP必須鄰近安裝，NCNI安裝則無特殊要求。若只需安裝CP，則按圖2所示安裝，其余CP和NCNI的安裝方式同理。

2 矩陣電源供電隱患

如圖1，2所示的布置方式，CP過于集中，造成所在機柜的發熱量非常大。而烏沙山發電廠地處東南沿海，集控樓暖通空調系統的室外設備受沿海的潮濕、鹽霧環境影響，近年來老化嚴重，運行可靠性變差，電子設備間容易出現超溫情況。

2011年5月，二單元集控樓暖通冷卻水系統尚在換季檢修，無法投入制冷，二單元電子設備間被迫超溫運行。結果造成4號機組DCS系統CP控制柜的多個矩陣電源模塊超溫損壞，失電下線。現場檢查時，發現某CELL機架下僅有1塊電源模塊工作，導致該CELL機架下有2對CP全部失電，如圖3所示。

圖2 CP單獨安裝位置

圖3 某CELL機架供電故障示意

8號和10號CP分別控制爐側風煙和機側給水系統。這兩對CP失電下線后，造成送風機、引風機、給水泵及其相關閥門、測點全部失去狀態，也無法進行操作。直至DCS系統重新上電恢復正常運行，異常過程長達20 min。

此次異常暴露了該矩陣電源系統存在的問題，但是此前廠家并未給出矩陣電源的具體供電方式，也無書面資料。為此，需對所有CELL機架的矩陣電源系統進行單模塊供電試驗，并提出有效措施以杜絕矩陣電源的供電死角。

3 矩陣電源供電試驗

利用機組大修機會，對DCS的矩陣電源進行了單模塊供電試驗。試驗結果如圖4所示，圖中只顯示帶電的電源模塊和機架位置。

由圖4可見，A路的2個電源模塊，任一單獨運行，可保證該CELL機架下的每對CP中有1個CP受電，維持DCS繼續運行；而B路的2個電源模塊，任一單獨運行，必然會造成該CELL機架下的4對CP中有2對全部失電，導致DCS系統異常，危及機組的安全運行。

圖4 矩陣電源供電試驗

4 矩陣電源改進措施

首先，為1—4號電子間加裝4臺大功率立式空調，防止在暖通系統無法正常制冷時電子設備間再次超溫。

在不改變B路電源模塊供電位置的前提下，通過反復比對，很快發現通過調整CELL機架上CP的安裝位置即可有效避開供電死角：將1號位和8號位空余，從2號位開始到7號位只安裝3對CP，就能滿足“任一電源模塊單獨運行，可保證該CELL機架下的每對CP中的1個CP受電，維持DCS繼續運行”的要求。實際上，1號位和8號位在任一電源模塊工作時，也總有1個位置始終供電，可以用于安裝NCNI通信模塊。改進后的安裝示意見圖5，6，其余CP和NCNI的安裝方式同理。

上述方案，在硬件上需要增加相應數量的CELL機架，利用各臺機組的計劃檢修且所有設備已停運的時機進行了改造。

5 結語

由于之前缺少相關資料，對FOXBORO公司的DCS矩陣電源認識不夠，造成了DCS的矩陣電源系統自機組投產以來一直“帶病”運行。因此，建議采用DCS同樣配置的發電機組，盡快對CELL機架上的矩陣電源進行單模塊供電試驗，以驗證機架上的冗余CP控制器是否存在供電死角，消除系統隱患。同時，切實做好DCS系統的各項基礎維護工作，避免由于基礎工作不到位而造成重大設備異常。對于新建項目，尤其是DCS控制器集中布置的方式，不僅發熱集中，而且風險也趨于集中，不利于設備可靠運行，建議應盡量避免。

圖5 改進后的CP與NCNI混裝位置

圖6 改進后的CP單獨安裝位置

[1]周姚芳.提高DCS系統可靠性的技術措施探討[J].浙江電力，2009，28（增）∶28-30.

（本文編輯：陸瑩）

Analysis and Improvement on Problems in I/A Series DCS Matrix Power

CHU Fukang
（Zhejiang Datang Wushashan Power Generation Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315722，China）

In a DCS system abnormity at Wushashan Power Plant，it is found that there is dead space of I/A series DCS matrix power manufactured by FOXBORO，which causes offline of some controller due to power supply interruption and serious influence on operation safety of the units.In view of this hidden trouble，the mode of matrix power supply is determined by test，the installation place of controller is altered and power supply is kept away from the dead space.Consequentially，operation reliability of DCS system is improved.

DCS；matrix power；reliability

TK323

：B

：1007-1881（2014）03-0051-03

2013-08-20

初福康（1981-），男，山東煙臺人，工程師，從事發電廠熱控專業技術管理工作。