工业自动化系统交流不间断电源UPS解决方案――自动化生产装置仪表电源的配置一,引言作为国民经济的支柱产业部门，我国石油和化学行业的发展水平己成为衡量中国经济实力和科技水平的重要标志之一。几十年来，石油化工工业自动化技术随着工艺和装备技术的不断发展而发展，从初期简单的手工操作到连续工艺，从简单回路的闭环控制单元装置的全面自动化，使用的控制工具也从气动单元组合仪表、电动单元组合仪表到DCS的广泛应用，现场总线FCS的逐步推广，控制水平也从单参数简单控制回路到多变量复杂控制回路，先进控制系统、优化控制系统在各种场合都有成功应用的典范。随着工业规模的不断扩大，快速反应、临界稳定工艺、能量综合平衡等工艺的开发成功，信息技术、网络技术对自动化技术的推进，对自动化不断提出新的目标与要求。交流不间断电源UPS的可靠配置，是工业自动化系统安全、稳定、长期运行的重要保障。二,工业自动化系统电源配置现状根据广泛的调查，交流不间断电源UPS在石化行业的主要负载为生产控制与保护系统、计算机信息系统、精密仪表和变送器、PLC、执行器、生产设备等220V供电的单相负载。主要电源配置包括如下两种供电方案：1针对于仪表、阀门、执行器、PLC分散供电方案负载特点：单点负载容量小于300W，单个负载或多个负载使用1台1～10KVA的UPS小机，该自动化元件为自动化工程的关键负载适用产品：单进单出系列：1～10KVA供电方案：单机供电，UPS解决方案中最简单的一种，各点交流负载独立地由一台UPS提供动力保护工作原理：正常时由UPS主回路整流、逆变双转换进行负载供电；当整流器故障或主输入电源消失，则由后备蓄电池组逆变转换给负载供电；当逆变器故障或后备电池消失后，转由旁路电源进行供电；当UPS需要维护时，可切换至维修旁路回路工作。图1：UPS单机供电方案2针对于DCS、SCADA生产控制与保护系统、计算机信息系统采用集中供电方案负载特点：负载容量大于10KVA，小于200KVA，该套DCS控制系统是某个控制与保护系统的核心，共同使用1套UPS单机系统或者并机系统适用产品：三进单出/三进三出系列：10～200KVA供电方案：单机//1+1并机冗余供电，1+1并机冗余供电：全部交流负载由2台UPS平均分担工作原理：正常工作时，由UPS主回路整流、逆变双转换进行负载供电，两台UPS平均承担系统总负载，各承担50%；当主机整流器故障或主输入电源消失，则由后备蓄电池组逆变转换给负载供电，两台UPS仍然各承担50%负载。当1台UPS故障时，系统自动识别并使其自动脱离整个系统，由另1台带100％负载继续供电。当2台UPS同时有故障时，负载可经UPS内部静态旁路开关转到旁路供电。图2：UPS双机并联供电方案以上的2种供电解决方案，存在UPS输出端与最终负载端之间发生“单点瓶颈”故障隐患。根据美国的大型数据中心的统计资料：在UPS输出供电系统的故障中，各种故障出现的几率：79％来源于UPS输出与负载之间的供电线路上的故障（保险“烧毁”，断路器“跳闸”，负载“短路”，由施工、老鼠咬所造成的“开路”故障等），11％来源于UPS和电池组，其它故障占10％图3：各种故障在UPS输出供电系统中出现的几率三,自动化仪表装置对供电电源的要求石化行业作为流程工业，大部分工艺过程都通过DCS分散控制系统进行调节、控制。其组成主要包括分散控制系统DCS，安全保护系统ESD，现场温度、压力、流量、物位、分析仪表及变送器，控制执行元件、电磁阀、电气转换器，控制系统外围设备CRT、工程师站，计算机监测、监控系统，电气测量和保护装置。按照对电源供电的要求，如下图所示将负载分为两类图图4：按输入电源数量对负载的分类其中，分散控制系统DCS，安全保护系统ESD，控制执行元件、电磁阀、电气转换器等重要负载，直接关系到生产过程的安全稳定运行，这些装置在设计上均为双电源供电（只要有一路电源正常即可保证运行的装置），属于A类负载。控制系统外围设备CRT、工程师站，计算机监测、监控系统，电气测量和保护装置，这些设备在DCS系统的重要性相对低一些，其设计主要为单电源供电，属于B类负载。四,仪表电源的配置解决方案对于石化行业生产过程控制仪表重要设备主要为A类双电源负载的特殊性，对应的解决方案如下：方案1：UPS单机双输出方案，主要用于在DCS系统中相对不重要的负载。针对过程控制仪表系统中，大部分是双电源负载的特点，建议采用UPS单机双输出方案，即一台独立的UPS和旁路稳压系统组成的双路供电方案。工作原理：正常情况下，UPS输出和其旁路稳压输出为双电源负载提供两路电源，UPS为单电源负载提供不间断电源。当UPS输出母线故障或需要