I/A Series系列DCS矩阵电源的问题分析及改进

初福康

（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江宁波315722）

I/A Series系列DCS矩阵电源的问题分析及改进

初福康

（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江宁波315722）

乌沙山发电厂在一次DCS系统的异常中，发现FOXBORO公司I/A Series系列的DCS矩阵电源存在供电死角，导致部分控制器失电下线，对机组安全运行造成了严重影响。针对这一隐患，通过试验确定了矩阵电源的供电方式，重新调整了控制器安装位置，避开了供电死角，提高了DCS系统的运行可靠性。

DCS；矩阵电源；可靠性

1 矩阵电源的布置

浙江大唐乌沙山发电有限责任公司一期工程为4×600 MW超临界机组，DCS（分散控制系统）采用上海FOXBORO（福克斯波罗）公司提供的I/ A Series系列产品。

每台机组配置22对CP60控制处理器，CP采取了集中布置方式。每个CELL机架可装设4块电源和8个CP或NCNI通信模块。NCNI负责CP与主交换机的通信，为多对CP共用，每台机组的22对CP分为了2组，每组分别共用1对NCNI模块。4块电源中2块接于保安段电源，2块接于UPS（不间断电源），组成FOXBORO公司独有的供电矩阵。理论上任一路上的2块电源同时失去不会对该机架上CP的供电造成任何影响，即使4块电源只剩1块工作，仍能保证该机架上的每对CP中的1个CP受电，维持DCS系统继续运行。

图1所示为CP与NCNI混合安装在CELL机架上。QA与QB分别为A与B两路电源的进线开关，A路为保安段，B路为UPS；A1，A2为A路电源下的2个电源模块的安装位置；B1，B2为B路电源下的2个电源模块的安装位置；1—8号位机架用于CP及NCNI的安装。

图1 CP与NCNI混装位置

22对CP和2对NCNI刚好需要6个CELL机架。其中，2个机架为CP和NCNI混装，另外4个机架上安装的则全部为CP。在CELL机架上，互为冗余的CP必须邻近安装，NCNI安装则无特殊要求。若只需安装CP，则按图2所示安装，其余CP和NCNI的安装方式同理。

2 矩阵电源供电隐患

如图1，2所示的布置方式，CP过于集中，造成所在机柜的发热量非常大。而乌沙山发电厂地处东南沿海，集控楼暖通空调系统的室外设备受沿海的潮湿、盐雾环境影响，近年来老化严重，运行可靠性变差，电子设备间容易出现超温情况。

2011年5月，二单元集控楼暖通冷却水系统尚在换季检修，无法投入制冷，二单元电子设备间被迫超温运行。结果造成4号机组DCS系统CP控制柜的多个矩阵电源模块超温损坏，失电下线。现场检查时，发现某CELL机架下仅有1块电源模块工作，导致该CELL机架下有2对CP全部失电，如图3所示。

图2 CP单独安装位置

图3 某CELL机架供电故障示意

8号和10号CP分别控制炉侧风烟和机侧给水系统。这两对CP失电下线后，造成送风机、引风机、给水泵及其相关阀门、测点全部失去状态，也无法进行操作。直至DCS系统重新上电恢复正常运行，异常过程长达20 min。

此次异常暴露了该矩阵电源系统存在的问题，但是此前厂家并未给出矩阵电源的具体供电方式，也无书面资料。为此，需对所有CELL机架的矩阵电源系统进行单模块供电试验，并提出有效措施以杜绝矩阵电源的供电死角。

3 矩阵电源供电试验

利用机组大修机会，对DCS的矩阵电源进行了单模块供电试验。试验结果如图4所示，图中只显示带电的电源模块和机架位置。

由图4可见，A路的2个电源模块，任一单独运行，可保证该CELL机架下的每对CP中有1个CP受电，维持DCS继续运行；而B路的2个电源模块，任一单独运行，必然会造成该CELL机架下的4对CP中有2对全部失电，导致DCS系统异常，危及机组的安全运行。

图4 矩阵电源供电试验

4 矩阵电源改进措施

首先，为1—4号电子间加装4台大功率立式空调，防止在暖通系统无法正常制冷时电子设备间再次超温。

在不改变B路电源模块供电位置的前提下，通过反复比对，很快发现通过调整CELL机架上CP的安装位置即可有效避开供电死角：将1号位和8号位空余，从2号位开始到7号位只安装3对CP，就能满足“任一电源模块单独运行，可保证该CELL机架下的每对CP中的1个CP受电，维持DCS继续运行”的要求。实际上，1号位和8号位在任一电源模块工作时，也总有1个位置始终供电，可以用于安装NCNI通信模块。改进后的安装示意见图5，6，其余CP和NCNI的安装方式同理。

上述方案，在硬件上需要增加相应数量的CELL机架，利用各台机组的计划检修且所有设备已停运的时机进行了改造。

5 结语

由于之前缺少相关资料，对FOXBORO公司的DCS矩阵电源认识不够，造成了DCS的矩阵电源系统自机组投产以来一直“带病”运行。因此，建议采用DCS同样配置的发电机组，尽快对CELL机架上的矩阵电源进行单模块供电试验，以验证机架上的冗余CP控制器是否存在供电死角，消除系统隐患。同时，切实做好DCS系统的各项基础维护工作，避免由于基础工作不到位而造成重大设备异常。对于新建项目，尤其是DCS控制器集中布置的方式，不仅发热集中，而且风险也趋于集中，不利于设备可靠运行，建议应尽量避免。

图5 改进后的CP与NCNI混装位置

图6 改进后的CP单独安装位置

[1]周姚芳.提高DCS系统可靠性的技术措施探讨[J].浙江电力，2009，28（增）∶28-30.

（本文编辑：陆莹）

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，山东烟台人，工程师，从事发电厂热控专业技术管理工作。