SIS、DCS和GDS的UPS供电要求和实施方案，都在这呢！

关于SIS、DCS和GDS系统UPS配置问题，一直是各级安全检查重点，本文针对SIS、DCS和GDS的UPS供电要求和实施方案，就相关标准、文件进行汇总解读，帮助仪表人加深对此问题的理解和设置。


作者简介
范咏峰，男，1993年毕业于上海同济大学电气工程系工业电气自动化专业,现工作于中科合成油工程有限公司，任副总工程师，高级工程师。
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SIS系统的交流供电宜采用双路不间断电源的供电方式，大型石油化工生产装置的SIS系统，应采用双路独立的不间断电源。

《GB/T  50770-2013 石油化工安全仪表系统设计规范》

5 设计基本原则

5.0.16 安全仪表系统的交流供电宜采用双路不间断电源的供电方式。

条文说明，

5.0. 16 大型石油化工生产装置的安全仪表系统，应采用双路独立的不间断电源。

建市[2007]86号 关于印发《工程设计资质标准》的通知 

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仪表及控制系统供电属于一级负荷中特别重要负荷，应采用UPS电源供电。

《SH/T 3082-2019石油化工仪表供电设计规范》

4. 仪表供电范围和负荷等级
4.1 仪表供电范围
4.1.1 仪表及控制系统供电，宜包括以下内容：
a) 基本过程控制系统（DCS、PLC、FCS、SCADA等）；
b) 安全仪表系统（SIS）；
c) 压缩机控制系统（CCS）；
d）机组监控系统（MMS）；
e) 可燃气体和有毒气体检测报警系统（GDS）；
f) 在线分析仪系统（PAS）；
g) 机柜室和控制室安装的电子类仪表；
h) 现场检测、报警仪表及执行元件。
4.2 负荷等级
根据用电负荷在生产过程中的重要性及对供电电源的可靠性、连续性要求，生产装置的用电负荷划分为以下几种：
a) 一级负荷：电源突然中断后，将打乱关键性的连续生产过程，造成重大经济损失，供电恢复后需要很长时间才能恢复生产的生产装置以及为其服务的公用工程的用电负荷；
b) 一级负荷中特别重要的负荷：电源突然中断后，为确保安全停车，避免引起爆炸、火灾、中毒、人身伤亡和关键设备损坏；或事故一旦发生能及时处理，防止事故进一步扩大，保护关键设备、抢救及撤离工作人员等，而不允许中断供电的一级用电负荷；
c) 二级负荷：电源突然中断后，将造成较大经济损失，供电恢复后，需要较长时间恢复正常生产的生产装置以及为其服务的公用工程的用电负荷；
d) 三级负荷：所有不属于一级、二级的其它用电负荷。
4.2.1 仪表及控制系统供电属于一级负荷中特别重要负荷，应采用UPS电源供电。
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仪表UPS的容量应按仪表及控制系统（包括：系统机构、网络柜、安全栅柜、继电器柜、远程I/O柜、现场仪表等）额定负荷总和的0.8倍～1.2倍确定。

《SH/T 3082-2019石油化工仪表供电设计规范》
6 仪表交流供电电源配置方案
6.1 一般规定
6.1.1 仪表UPS的容量应按仪表及控制系统（包括：系统机构、网络柜、安全栅柜、继电器柜、远程I/O柜、现场仪表等）额定负荷总和的0.8倍～1.2倍确定；
仪表GPS的容量应按仪表辅助设施（包括：仪表盘柜照明、排风扇、仪表维护及检修插座等）额定负荷总和的1.2倍～1.5倍确定。
6.1.2 仪表及控制系统的交流供电宜采用以下四种方案：
a) 单UPS+GPS双输出回路供电方案；
b) 双UPS双输出回路供电方案；
c) 双UPS多输出回路供电方案；
d) 多UPS多输出回路供电方案。
6.1.3 仪表辅助设施的交流供电宜采用GPS，且独立设置。
6.1.4 交流UPS电源输出侧应配隔离变压器，隔离变压器输出端应采用TN-S接地方式。
条文说明，
6.1.4 仪表交流电源应采用TN-S接地方式，即：仪表交流供电系统的中线（中性导体N）和接地线（保护导体PE）分开敷设，仪表外壳（外露可导电部分）接地通过接地线（保护导体PE）连接到电源端的电力系统接地点，如图1所示。

《GB 14050-2008 系统接地的型式及安全技术要求》
4 系统接地的型式
系统接地型式以拉丁字母作代号，其意义为：
第一个字母表示电源端与地的关系
T--电源端有一点直接接地；
I--电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻抗接地。
第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系：
T--电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点；
N--电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接。
短横线（-）后的字母用来表示中性导体与保护导体的组合情况：
S--中性导体和保护导体是分开的；
C--中性导体和保护导体是合一的：
系统接地有下列几种型式：
4.1 TN系统
电源端有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护中性导体或保护导体连接到此接地点。
根据中性导体和保护导体的组合情况，TN系统的型式有以下三种：
a) TN-S系统：整个系统的中性导体和保护导体是分开的（见图1）。

《SH/T 3082-2019石油化工仪表供电设计规范》

6.3 双UPS双输出回路供电方案
6.3.1 双UPS双输出回路供电方案见图6.3.1。
6.3.2 输入1、输入2应分别接自具有双路电源输入配电装置的不同母线端。
6.3.3 输入1应通过UPS1供电，输入2应通过UPS2供电，UPS1、UPS2应采用在线并行运行方式。
6.3.4 输出1、输出2应为单相220V AC电源。
 
6.6 交流UPS电源输出配线原则
6.6.1 交流UPS输出配线应采用220V AC三线制（相线L、中线N、接地线PE）。
6.6.2 单台UPS的额定容量不应超过100kVA，仪表用电负荷超过100kVA及以上时，宜采用多台UPS多输出回路供电方案。
条文说明：
6 仪表交流供电电源配置方案
6.2 单台UPS+普通电源双输出回路供电方案适用于用电负荷为20kVA及以下的单套工艺生产装置、辅助生产装置或公用工程设施的控制室或现场机柜室仪表供电。
6.3 双UPS双输出回路供电方案适应于联合装置等的控制室、现场控制室或现场机柜室的仪表供电。
6.4 双UPS多输出回路供电方案适应于全厂性、大型联合装置等的中心控制室、现场控制室或现场机柜室的仪表供电。
6.5 多台UPS多输出回路供电方案适用于全厂性、大型联合装置等的中心控制室、现场控制室或现场机柜室的仪表供电。
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仪表及控制系统交流电源采用冗余配置时，冗余电源应分别接自两个不同交流电源的输出回路。

《SH/T 3082-2019石油化工仪表供电设计规范》
7. 仪表供电系统设计
7.1 一般规定
7.1.3 仪表及控制系统交流电源采用冗余配置时，冗余电源应分别接自两个不同交流电源的输出回路。
7.1.4 仪表及控制系统交流电源采用非冗余配置时，仪表电源应均衡接自两个不同交流电源的输出回路。
7.1.5 仪表交流供电系统应采用TN-S接地方式。
条文说明：
7 仪表供电系统设计
7.1.3，7.1.4 仪表及控制系统交流电源供电原则：
2）双UPS供电方案：
仪表及控制系统采用双UPS供电，两个供电回路相互独立。仪表及控制系统的冗余电源分别接自两组相互独立的仪表配电柜（配电柜1、配电柜2），非冗余电源的冗余用电设备（冗余交换机等）、同一操作分区（或装置）互为冗余的两组操作站等，供电电源分别接自2组相互独立的仪表配电柜（配电柜1、配电柜2），如图3所示。

图3 双UPS供电方案
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仪表电源负荷属于一级负荷中特别重要的负荷时，应采用UPS。

《HG/T 20509-2014 仪表供电设计规范》
3.2 负荷等级与电源类型
3.2.1 仪表电源负荷分级的划分应符合现行同家标准《供配电系统设计规范))GB 50052-2009的有关规定，仪表电源负荷可分为两个等级，即一级负荷中特别重要的负荷和三级负飞往号。
3.2.2 仪表工作电源按仪表电源负荷分级的需要可分为UPS和普通电源。
3.2.3 仪表电源负荷属于一级负荷中特别重要的负荷时，应采用UPS; 仪表电源负荷属于三级负荷时，可采用普通电源。
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重要的化工装置，测量和控制仪表的供电宜采用双路的UPS供电。宜采用单机UPS分列运行方式，不宜采用并列UPS 运行方式。单台UPS 带全负荷时，其负荷率应在50%~60% 。

《HG/T 20509-2014 仪表供电设计规范》
5.3 不间断电源
5.3.1 在下列情况下，仪表电源应采用UPS。
1、采用DCS ， FCS 、SIS 的生产装置;
2、CCS;
3、参与联锁和过程控制的在线分析仪;
4、可燃气体和有毒气体检测报警系统。
5.3.2 仪表电源采用UPS 时， UPS 应选择抗干扰能力强，输入、输出端均有隔离装置的UPS 。
5.3.3 UPS 的主电源和旁路电源宜由不同母线供电，以保证可靠供电。电源系统的切换装置应能实现无扰动切换。
5.3.4 对于具有双重化电源的测量和控制仪表，当由UPS 和另一独立普通电源供电时，普通电源供电宜设置隔离变压器。
5.3.5 重要的化工装置，测量和控制仪表的供电宜采用双路的UPS 供电。
5.3.6 对于具有双重化电源要求的DCS ， SIS 和FCS 等系统，其双重化的交流电源的配电柜(箱)宜分别独立设置，空气开关、端子排等应分开布置。
条文说明：
5.3 不间断电源
5.3.5 宜采用单机UPS分列运行方式，不宜采用并列UPS 运行方式。单台UPS 带全负荷时，其负荷率应在50%~60% 。
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大、中型石油化工生产装置、重要公用工程系统的控制仪表及其重要的显示仪表；高温、高压、易燃、易爆、有毒、腐蚀的生产装置；工艺控制、联锁多，系统复杂的生产装置等应按两电源或三电源方案配置的控制仪表。UPS的选择应采用单机分列运行方式，不采用并列运行方式。单台UPS带全负荷时，其负荷率应在50%～60%为宜。

中国石化生[2011]157号 关于印发《中国石化生产装置过程控制仪表电源供电系统技术管理规定》的通知
3 仪表电源的技术管理内容及要求
3.2 配置方案
3.2.1 一路UPS馈出、一路低压母线直供馈出（简称两电源） 。
3.2.2 两路UPS馈出、一路低压母线直供馈出（简称三电源） 。
3.2.3 一路电力UPS（交流正弦波逆变电源）馈出、一路低压母线直供馈出（简称逆变电源） 。
3.2.4 馈出侧宜设置静态切换装置。
3.2.5 UPS电源装置输出端的中性点不接地。
3.3 配置标准
3.3.1 应按两电源或三电源方案配置的控制仪表包括：
1、大、中型石油化工生产装置、重要公用工程系统的控制仪表及其重要的显示仪表；
2、高温、高压、易燃、易爆、有毒、腐蚀的生产装置；
3、工艺控制、联锁多，系统复杂的生产装置；
4、重要在线分析仪表（如带工艺连锁的仪表等）；
5、大型机组、机泵的监控系统等；
6、热电厂厂站、枢纽变电站、区域变电站、装置变电站等， 装有大功率直流系统的电力监控自动化装置的电源， 宜采用逆变电源配置方案， 其直流电源引自本站的直流系统。
3.3.2 应满足生产装置正常运行期间， 进行UPS离线检修、蓄电池定期维护等工作。蓄电池的维护标准按《电气设备管理规定》的有关要求执行。
3.3.3 仪表电源的切换装置， 应能实现无扰动切换， 其切换时间应满足控制仪表的运行要求；低压母线的直供馈出回路可根据系统电源质量等情况，配置隔离变压器或稳压器。
3.3.4 仪表电源宜采取EP谐波吸收装置和防雷措施， 改善波形、防止过电压对仪表电源的危害，确保仪表电源的供电质量。
3.3.5 具备两路供电的控制仪表， 应设置双电源模块， 并具备两路非同期工频交流电源同时工作的条件。
3.3.6 应由仪表专业提出供电要求， 电气、仪表专业共同确定配置方案。
3.4 UPS的选择
3.4.1 应选用在线式（电网电源质量符合UPS输出标准时， 其逆变器在热备用状态运行） ，其接线应简单可靠。
3.4.2 应采用单机分列运行方式，不采用并列运行方式。
3.4.3 UPS的蓄电池应选用全密封阀控式或铅酸蓄电池， 其后备时间一般为15min～30min。
3.4.4 单台UPS带全负荷时，其负荷率应在50%～60%为宜。
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可燃气体和有毒气体检测报警系统的气体探测器、报警控制单元、现场警报器等的供电负荷，应按一级用电负荷中特别重要的负荷考虑，宜采用UPS电源装置供电。

《GB /T 50493-2019 石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》
3 基本规定
3.0.9 可燃气体和有毒气体检测报警系统的气体探测器、报警控制单元、现场警报器等的供电负荷，应按一级用电负荷中特别重要的负荷考虑，宜采用UPS电源装置供电。
条文说明：
3.0.9 检测报警系统的电源供电按一级用电负荷中的重要负荷供电。
根据现行国家标准《供配电系统设计规范))GB 50052-2009第2.0.1 条的规定:一级负荷中特别重要的负荷是指中断供电将造成发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷。现行国家标准《供配电系统设计规范》GB50052-2009 第3.0.1条的规定:
电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影响程度进行分级，并应符合下列规定:
1 符合下列情况之一时，应视为一级负荷:
(1)中断供电将造成人身伤害时;
(2)中断供电将在经济上造成重大损失时;
(3)中断供电将影响重要用电单位的正常工作。
2 在二级负荷中，当中断供电将造成人员伤亡或重大设备损坏或发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为一级负荷中特别重要的负荷。
可燃气体和有毒气体检测报警系统通常作为装置的安全独立保护层，可燃气体和有毒气体检测报警系统的可靠性是确保装置生产安全的基本要求。事故一旦发生，检测报警系统的工作能够使得生产管理人员及时处理，防止事故扩大，保证工作人员的抢救和撤离，故保证系统的用电负荷，亦为特别重要负荷。
分散或独立的有毒及易燃易爆品的设施，如加油站、加气站等，一般采用盘装或壁挂式，电源功率较小，故规定检测报警系统也可采用普通电源供电。

GB 16808-2008 可燃气体报警控制器 

4 一般要求
4.1 整机性能
4.1.1 一般要求
4.1.1.1 控制器主电源应采用220V、50Hz交流电源，电源线输入端应设接线端子。
4.1.1.3 控制器应能为其连接的部件供电，直流工作电压应符合GB/T 156-2007规定，可优先采用直流24V。
4.1.4 故障报警功能
4.1.4.4 当主电源断电，备用电源不能保证控制器正常工作时，控制器应发出故障声信号并能保持1h以上。
4.1.4.5 控制器的故障信号在故障排除后，可以自动或手动复位。复位后，控制器应在100s内重新显示尚存的故障。
4.1.7 电源功能
4.1.7.1 控制器的电源部分应具有主电源和备用电源转换装置。当主电源断电时，能自动转换到备用电源；主电源恢复时，能自动转换到注电源；应有主、备电源工作状态指示，主电源应有过流保护措施。主、备电源的转换不应使控制器产生误动作。
4.1.7.2 控制器按设计容量连接真实负载（总线制控制器至少一个回路按设计容量连接真实负载，其他回路连接等效负载）。
主电源容量应能保证控制器在下述条件下连续正常工作4h：
a) 控制器容量不超过10个报警部位时，所有报警部位均处于报警状态；
b) 控制器容量超过10个报警部位时，百分之二十的报警部位（不少于10个报警部位，但不超过32个报警部位）处于报警状态。
4.1.7.3 控制器按设计容量连接真实负载（总线制控制器至少一个回路按设计容量连接真实负载，其他回路连接等效负载）。
备用电源在放电至终止电压条件下，充电24h，其容量应可提供控制器在监视状态下工作1h后，在下述条件下工30min：
a) 控制器容量不超过10个报警部位时，所有报警部位均处于报警状态；
b) 控制器容量超过10个报警部位时，十五分之一的报警部位（不少于10个报警部位，但不超过32个报警部位）处于报警状态。
HG/T 20639.1-2017 化工装置自控专业工程设计用典型图表 自控专业工程设计用典型表格 

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自控专业提出仪表用不间断电源（ UPS ）设计条件，应由电气专业负责设计。电气专业应负责将电源电缆送至指定的仪表电源柜或仪表供电箱的接线端子侧。通信设备用UPS电源应由电信专业直接向电气专业提出设计条件。

《HG/T 20636.2 自控专业与其他专业的设计条件及分工》
4 自控专业与电气专业的设计分工
4.1 仪表电源
4.1.1 仪表用380V AC/50Hz 、220V AC/50Hz 或110V AC/50Hz 交流电源，自控专业提出设计条件，应由电气专业负责设计。
4.1.2 自控专业提出仪表用不间断电源（ UPS ）设计条件，应由电气专业负责设计。仪表用UPS电源等级一般为220V AC/50Hz 或110V AC/50Hz 交流电源。电气专业应负责将电源电缆送至指定的仪表电源柜或仪表供电箱的接线端子侧，包括中心控制室、现场机柜室、在线分析小屋、就地仪表控制盘或双方协商确定的地点。
4.1.3 仪表用48VDC 及以下直流电源，应由自控专业负责设计；仪表用48VDC 以上的直流电源，自控专业提出设计条件，应由电气专业负责设计。
5 自控专业与电信、机泵及安全（消防）专业的设计分工
5.1 自控专业与电信专业的设计分工
5.1.2 通信设备用UPS 电源应由电信专业直接向电气专业提出设计条件。

HG/T 20639.2-2017 化工装置自控专业工程设计用典型图表 自控专业工程设计用典型条件表



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化工生产装置自动化控制系统应设置不间断电源，可燃有毒气体检测报警系统应设置不间断电源，后备电池的供电时间不小于30min。

《全国安全生产专项整治三年行动计划》
二、主要任务
（三）危险化学品安全整治。一是制定贯彻落实《中共中央办公厅国务院办公厅关于全面加强危险化学品安全生产工作的意见》具体方案，推动各项制度措施落地见效。二是完善和落实危险化学品企业安全风险隐患排查治理导则，分级分类排查治理四类安全风险，2022年涉及重大危险源的危险化学品企业完成安全风险分级管控和隐患排查治理机制建设。
《危险化学品企业安全风险隐患排查治理导则》
6 仪表安全风险隐患排查表
(三)仪表系统设置
序号1（构成重大隐患的条款）
排查内容
化工生产装置自动化控制系统应设置不间断电源，可燃有毒气体检测报警系统应设置不间断电源，后备电池的供电时间不小于30min。
排查依据
《仪表供电设计规范》（HG/T 20509-2014）第7.1.3 条

《SH/T 3206-2019 石油化工设计安全检查标准》

8 仪表
8.4 仪表安装工程
8.4.3 仪表安装工程的设计安全应按表8.4.3的内容进行检查。
表8.4.3 仪表安装工程设计安全检查内容
序号
设计安全检查项目
适用标准及条文（检查依据）
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石油化工生产装置、公用工程及辅助设施的仪表及控制系统的供电系统是否采用了双路UPS及1路市电供电？该供电系统中单套UPS的容量是否可供仪表及控制系统的全部负荷？
SH/T 3082-2003，
  4.2.1
PIP ELSAP03 Design and Fabrication of Ferroresonant Uninterruptible Power Supply(UPS)


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不同系统，不同UPS配置方案，所需UPS负荷和容量也不同。

《DL/T 5491-2014 电力工程交流不间断电源系统设计技术规程》
6.3 信号
6.3.3 交流不间断电源系统综合故障等重要信号应采用干接点输出，并采用硬接线接入监控系统。交流不间断电源系统硬接线信息宜符合本标准附录D的规定。
附录A 常用不间断电源系统接线图




附录B 常用UPS负荷


附录C UPS容量计算




GB7260.3-2016 《不间断电源设备》

附录B（资料性附录）
不间断电源设备（UPS）运行的例子
B.1 UPS的双变换
B.2 带旁路的UPS双变换
B.3 UPS互动运行
B.4 带旁路UPS的互动运行
B.5 UPS后备运行
略，详见标准原文

《GB/T 14715-2017信息技术设备用不间断电源通用规范》

附录E（资料性附录）
不间断电源系统（UPS）配置
E.1 一般描述
E.2 单输出总线UPS
E.2.1 单台UPS
E.2.2 基本的UPS单机
E.2.3 带旁路的UPS单机
E.3 并联UPS
E.3.1 公共旁路并联UPS
E.3.2 并行与分布式旁路UPS
E.3.3 独立的冗余UPS
E.4 双总线UPS
E.4.1 基本的双总线UPS
E.4.2 待机冗余的双总线UPS
略，详见标准原文

《GB／T 50065-2011交流电气装置的接地设计规范》

7 低压系统接地型式、架空线路的接地、电气装置的接地电阻和保护总等电位联结系统
7.1 低压系统接地的型式
7.1.1 低压系统接地的型式可分为TN、TT和IT等3种。

举例说明

摘选自《炼油厂仪表供电方案研究》
林洪俊 石油化工自动化 第５０卷　第６期 ２０１４年１２月
2.1 中心控制室仪表供电
２.１.２　供电方案
１）操作站。根据上述分析，操作站采用分组供电方式，即把１个装置的操作站分成Ａ和B2组，２组功能冗余配置。Ａ 组操作站电源来自第１路UPS，Ｂ组操作站电源来自第２路UPS。
２）厂级网络交换机。每台网络交换机应接２路电源，１路引自第１路UPS，另一路引自第２路UPS。
３）SIS远程Ｉ／Ｏ站或控制站。每个SIS远程Ｉ／Ｏ站或控制站应接２路电源，１路引自第１路UPS，另一路引自第２路UPS。
４）工程师站、历史站、服务器。工程师站、历史站、服务器电源宜引自１路UPS。如果有多台工程师站，宜把工程师站分成２组，２组的电源分别引自不同的UPS。
２.１.３　供电系统
根据上述分析，典型的中心控制室仪表供电系统原理如图１所示。

2.2 现场机柜室仪表供电系统
２.２.２　供电方案
１）控制站。每台控制器应接２路电源，１路引自第１路UPS，另一路引自第２路UPS。
２）区域网络交换机。每台网络交换机应接２路电源，１路引自第１路UPS，另一路引自第２路UPS。
３）工程师站。工程师站电源宜引自１ 路UPS，如果有多台工程师站，宜把工程师站分成２组，２组的电源应分别引自不同的UPS。
４）操作站。若有１台操作站，其电源宜引自１台UPS，若有２台或多台操作站，宜分２组，２组的电源宜分别引自不同的UPS。
５）服务器。每台服务器应接２路电源，１路引自第１路UPS，另一路引自第２路UPS。
６）24V（DC）电源现场仪表。通用变送器、阀门定位器，如回路中无隔离式安全栅时，可以通过控制系统I/O卡件供电，通过控制系统已经满足２路UPS供电的需求。
对于回路中有隔离式安全栅或其他外供电的辅助仪表时，或现场仪表不能通过控制系统I/O卡件供电时，仪表供电方案如下：
选用２组直流电源模块，第１组的交流输入引自第１路UPS，另一组引自第２路UPS。２组直流电源装置的直流输出至同一直流母排，２４Ｖ（ＤＣ）电源现场仪表从直流母排引电。目前，有一种直流电源装置，每一台都可以接入２路交流电源，１路电源中断时，另一路可以继续供电。


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