仪表直流电源系统在控制系统中的地位是极其重要的，不论什么系统离开了可靠的电力供应都将一事无成。虽然多年来人们一直在使用各种电源，但是国内高等级的直流电源产品仍然没有得到很好的应用。原因之一，是与传统电源产品相比价格略贵；其二是高品质电源的优良性能并不为更多的人所了解；其三是传统思想在设计、应用、采购人员的头脑中根深蒂固，维系现状不愿更改，这是主要原因；其四是电源标准偏低没有及时修订，没有起到标准应有的作用。

    在电动仪表改为气动仪表后的初期阶段人们采用的电源大多是国产初级电子稳压产品。随着引进产品的增多，电源的品质也随之加强，但并没有向控制系统的技术发展那样得到重视和得到进一步应用，这造就了现在过程控制系统所用的控制系统价格昂贵而其供电系统的价格低廉、品质低下的尴尬局面。

1  控制系统电源风险及危害

    石油化工装置多为易燃易爆介质，安全检测与控制系统良好的运行将会极大地保证系统安全、平稳、长周期运行。而供电系统的可靠性则在过程控制系统及过程安全联锁保护系统中起到重要作用。对减少火灾、减少爆炸危险作用不言而喻。对于非故障安全型控制系统，一旦失电，工艺过程的控制设备就不能处于安全位置，易燃易爆物质可能出现泄漏、发生副反应、甚至发生火灾或爆炸。容易发生“该处于安全位置而因失电不能处于安全位置”的严重后果，风险很大。由此产生的后果也非常严重。国内炼油化工行业因此造成的事故屡见不鲜，教训惨痛。

    对于故障安全型系统，一旦失电，会造成工艺装置或单元不该停车而停车的风险，国内因电源故障造成的误停车的例子很多，直接影响了装置的长周期运转，经济损失非常大。

    从一个个沉痛教训中，人们逐减清楚地认识到了电源系统的重要性，积极采用高品质、高技术、高可靠性的电源系统。从系统设计到电源产品都在逐步得到完善，从而使得整个过程控制系统及现场仪表的供电得到极大提升，安全、可靠性大大提高。

2  仪表直流电源系统存在的问题

    供电系统设计存在隐患，一是老标准下的直流稳压电源都是单回路供电，所有直流稳压电源都只可以接收一路交流供电，结果是一旦交流电失电，整个直流供电系统全部瘫痪，说明单回路供电并不完善，甚至存在安全隐患。二是老标准下的电源产品无内藏解耦二级管。从技术上讲，这种电源是不能并联运行的。但实际上很多单位为了增大电源系统的供电能力，强行将电源并联。为了解决电源间耦合问题，在每个电源输出端正极上外加了大功率二级管作解耦使用。这样虽然解决了耦合问题，但是，同时又带来了新的问题：首先是二级管本身不具有自诊断功能，无法诊断自身的好坏，造成二级管运行状态不受监控，人们事先不清楚是否有隐患是，一旦二级管坏了，隐患将更大。其次是虽然有了解耦二级管，但并没有解决负载平衡问题，多台电源并联运行，不同的直流稳压电源输出不一样，造成电源间电流冲击，使负载较小的直流稳压电源容易损坏。再次是直流稳压电源的诊断功能不包括对外界解耦二级管的运行状态的检测，不能提供完整诊断信息，操作人员不能了解完整的电源系统的健康信息。

3  新标准对电源系统的要求

    在新标准SH/T3082-2003中对电源产品的技术性能提出了更外严格的要求，新标准下，条文说明5.3.4中对并联运行的直流稳压电源的容量配置及冗余的设置做了明确说明，并联运行的直流稳压电源的容量配置及冗余，应符合下列要求：

    (1)  采用并联方式配置，其总容量应大于或等于仪表系统直流电源的计算容量。
    (2)  采用n:1（n为1，2……等自然数，一般小于5）冗余方式。
    (3)  并联运行的直流稳压电源应有运行保护电路（内藏解耦二极管）。
    (4)  并联运行的直流稳压电源应有负载平衡功能（Current Share-Line）。该功能可使所并联运行的直流稳压电源输出完全相同，保证所有电源能够安全、平稳、可靠地运行。
    (5)  只有同时具有(2)、(3)、(4)功能的直流稳压电源，才能构成真正冗余的直流供电系统。
    (6)  在并联运行的每个直流稳压电源的输入端和输出端均宜设置空气开关。
    (7)  宜采用并联运行的直流稳压电源，不宜采用底版结构的模块化电源。

4  标准规定的电源形式

    (1)  带内藏解耦二级管，解决了电源诊断问题和电源间耦合问题。
    (2)  带负载平衡功能，解决了多台稳压电源并联负载不平衡问题，可以大大延长电源寿命，保证电源系统的平稳运行。负载平衡功能的等效原理如图1所示。

    (3)  规定最多并联电源的数量（最多5台），充分发挥电源的效率，尽管理论上可以并联更多电源。
    (4)  电源的输入输出端设置空气开关对于电源的在线更换提供了灵活方便的手段，使电源配线更为合理。

不宜采用底板结构的直流稳压电源，基于如下四个方面的考虑。

    (1)  技术上讲，一个底板上可以安装多个模块电源，实际上已经构成了多台并联运行，如果多个底板电源并联，将不能保证最多并联5台电源的规定。物理上可能是5台电源的并联，实际上却是15台在并联运行。
    (2)  底板式的电源的风险过于集中，不符合风险分散的原则。底板故障将影响所有底板上的电源模块。
    (3)  底板电源间不能实现负载平衡功能。
    (4)  不能在每一个电源模块上设置输入输出空气开关，无法保证电源模块的灵活更换。

    新标准针对稳压电源的选用，电源的功能做了明确说明。很多过去经常使用的廉价的直流稳压电源已不能满足新标准的要求。很显然，这将对过去人们的一贯行为产生较大影响，使技术人员转而去选用那些真正高档次、高技术、高质量的电源产品，数百元或数千元人民币的低端电源产品将会被排斥在设计选型范围之外。

5  标准的使用

    从工程应用上，如何尊重标准灵活运用标准，从而构成完善而可靠的直流稳压电源系统，将是一个十分现实的问题。

    在工程应用中，将标准与产品的特性相结合，构筑高可靠性直流电源供电系统，具有十分积极的意义。

针对前述直流电源接受单路或双路交流供电的状况，结合新标准规范，本文对构成直流稳压电源系统建议如下：

    (1)  在只能提供单路交流供电的场合，应采用N:1冗余电源系统。
    (2)  对于可以提供双路交流供电的场合，不论双路电源是来自两套UPS，或是一路交流电来自UPS另一路交流电来自普通交流电GPS，应采用1:1或2:2冗余电源系统。其优点是：即可实现冗余运行，又可以实现双回路供电；即考虑了电源自身故障的风险，又考虑了交流供电故障的风险。采用上述供电方式后，直流供电系统的安全型可靠性达到最高级别，在重要场合应用，可以保证万无一失。但是，只有个别高端电源产品（如TRACO POWER 电源等）才能实现双回路交流供电系统。
    (3)  各种电源系统方案对比如表1所示。

    由表1可以看出，由于N:1冗余的限制，双回路交流供电系统的直流电源模块最多4块。由此可以看出，底板式电源不适用，也证明新标准所述是合理的。

6  结语

    正确设计好仪表直流电源系统对于仪表及控制系统的安全至关重要。随着技术人员对新标准认识的不断加深，对标准意识的不断加强，对新的高技术高质量产品的进一步了解，相信技术人员最终会走出误区。标准规范会代替习惯做法，价格低廉并不代表技术性能最优化。过去用廉价低档电源产品支撑价格昂贵的先进的控制系统及仪表的习惯最终会被新标准新产品所取代，人们不断追求安全性可靠性，仪表直流电源系统会越来越完善，仪表控制系统会真正意义上达到最大安全。