班晓明
摘 要：本文首先简要介绍ups冗余并机系统的特点，接着结合实际冗余配置方案，阐述其应用可靠性。
关键词：冗余并机；可靠性;DCS
中图分类号:F123.16 文献标识码:A
文章编号:CN43-1027/F(2008)8-196-01
作 者：中国石化集团巴陵石化分公司；湖南，岳阳,414000
一、装置原UPS配电系统以及改进要求
我事业部环己酮装置的控制仪表原配电系统是采用单段供电、单UPS输出；三入单出10K VA带内部旁路开关；在配置DCS 电源系统时，还配置一路外部旁路，其目的是当UPS故障时切换到外部供电，以便对UPS进行维修保养；在实际应用中发现这种电源配置存在较大的缺陷和安全隐患。当一段电源掉电时, UPS靠蓄电池供电，如果不及时处理，就有可能致使整个装置停车；或者当UPS出现故障而内部切换不 起作用时生产装置也只能停下来；而在UPS正常运行时，也不能对其进行离线检修和对蓄电池定期维护。
从上述可知，装置原控制系统的配电，完全不能满足石化集团总部对控制仪表配电系统的要求；要想达到要求，就必须对其进行改造；因此我们提出UPS双机冗余方案。具体的冗余方案主要有主从式冗余、切换式冗余和并机式冗余三种方式。在这三种方式中，并机式冗余系统的可靠性最高，即由两台或两台以上(本文以2台为例)的UPS并机同时向负载供电，在容量上至少冗余一台UPS的容量。当其中任何一台UPS出现故障时，故障机退出，另外一台UPS仍可正常向负载供电，这就大大提高了整个UPS电源系统的可靠性。这种允许一台单机发生故障的并机系统称为冗余并机系统。冗余并机系统具有以下特点:
(1)相位和幅值相同，以保证两台UPS之间无破坏性的环流产生。
(2)负载均分。UPS并机后，各UPS输出电流必须均匀分配。
(3)统一切换。当UPS并机系统中任何一台逆变器出现故障(过载、短路或由于电池过放电而停止工作等)时，均不能将本身的负载单独转到旁路通道，而是将负载分配到与其并机的其他UPS中，只有并机系统中所有UPS的逆变器停止工作时，才转到旁路通道。
一套设计完善的n+1型并联冗余供电系统应完成以下的控制功能:
(1)锁相同步调节功能。为安全、可靠执行供电的切换，要求逆变输出频率及相位与旁路市电处于严格的锁定状态而且对多台间的相位差进行微调，使相位差尽可能趋于零，从而实现冗余系统锁相同步的完善调节，以防止并联系统出现环流。
(2)均流调节。应保证并机系统均衡承担总电流，因此UPS 并机控制电路应对每台U S的输出电压进行微调，以保持多台U S电流输出的均衡度。
虚云(3)选择性脱机跳闸功能。并机控制电路应正确判断出哪台UPS单机出现故障，并进行自动操作，向值机人员发出报警信号，以便及时检修。
(4)非冗余工作状况报警。若系统处于非冗余状况，并机控制电路应发出报警，提醒值机人员及时排除故障，恢复冗余供电状态，防止由于负载的变化切换到交流旁路供电系统。螺旋桨设计
(5)环流监控。环流的出现，将会导致UPS并机系统运行效率下降，加速单机老化，严重时造成交流旁路系统切换或停止供电。
二、UPS冗余并机配置方案
由于单机供电系统存在的安全隐患，根据中国石化集团公司的要求，我们对关键化工装置DCS和仪表的供电系统进行了并机冗余改造的方案设计，并在装置进行技改或大修时实施方案。
该方案的电源进线有二路，分别为配电室的Ⅰ段和Ⅱ段配电回路引入，由于我们使用的两台UPS在并机冗余运行时要求输入电源同相，所以两路电源的输入采用双电源自动切换器进行自动切换，确保两台UPS的交流输入电源同相位。其中输入电源1为主输入。当两路电源正常时,UPS的输入电源将由输入电源1供电；当输入电源1发生故障时，系统将通过双电源自动切换器自动切换到输入电源2，所以只要任意一路电源有电就可以保证两路UPS有输入电源。一台UPS出故障，另一台UPS工作，并承担全部负载的供电。
进线电源切换，采用ABB公司的DPT63双电源切换装置来完成；切换时间为ms级，在切换时通过蓄电池供电来保证UPS 输出连续。
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UPS采用E AT ON POWE RW ARE的9155系列产品;9155系列UPS应用先进的IG BT整流技术，有效输入电流因数调整值(PFC)可达0.99。输出电流因数达到0.9可保证关键负载所需的高PFC补偿。Po werw are9155系列UPS使用了专利的先进电池管理技术，与传统充电方法相比电池服务寿命延长50%。9155UPS可以使用P ow erware专利的热同步技术进行并机实现冗余和功效配置，解决电源供应的所存在普遍问题，实现完全的不间断电源保护。
该UPS还随机配备了一套Lansafe软件，可以通过串行端口,US B接口以及网络连接选件等设备通过PC机来在线监控和记录Pow erware UPS的运行状况。
并机系统中的两台UPS通过并机板的通讯来实现相位的调整，负荷的平均分配，环流的监控以及故障下的负荷转移、旁路切换等。两路UPS的输出在满足同相的情况下，同步输出到负载输出端，供负载分配使用。协查通报格式
“1+1”并联冗余供电方式每台UPS单机输出功率等于负载功率的50%，整个系统可提供两倍的标称输出功率,“1+1”并联冗余系统的平均无故障时间MT BF是单机UPS MT BF的5.5倍。比如说一台UPS单机的MT BF是25万小时,“1+1”系统MT BF 就可达到35万小时。相对于单机系统而言，系统可靠性有了很大的提升。
(责任编辑帅时远)
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1企业家天地理论版/2008/8
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