4---01【25项反措培训】-DCS及保护反措--杨振勇(共98张).pptx
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1、1 国家能源局25项反措交流(热控部分)华北电力科学研究院华北电力科学研究院杨振勇杨振勇 2015.42015.42 目录一、反措背景二、防止DCS失灵三、防止热工保护失灵3 目录一、反措背景二、防止DCS失灵三、防止热工保护拒动4 原则:安全第一、预防为主原则:安全第一、预防为主 实质:标准的具体化、强制化实质:标准的具体化、强制化1、 1987年原水电部十八项反措 关于防止电力生产重大事故的重点要求2、1992年原能源部二十项反措 防止电力生产重大事故的二十项重点要求 (能源办(1992)726号) 1992.7.283、2000年国家电力公司二十五项反措 防止电力生产重大事故的二十五项重
2、点要求 国电发2000589号5 4、各自管理 国网公司 (2011)、南网(2011)、华能(2007)、大唐(2009)、国电、中电投等公司分别制定本企业的反事故措施。5、最新进展 国家能源局新25项反措。【国能安全(2014)161号】 将形成以国家能源局25项反措为基础、各电力企业反措为实施细则的新反事故措施体系。6 事故下降:事故下降:2000年原国家电力公司25项反措颁发后,效果明显,事故下降。在电网容量增加、系统不断扩大的条件下,各项事故的发生呈下降趋势。事故回升:事故回升:电力改革与电力快速发展(尤其基建),出现新的问题。如:各发电公司有些事故频发,重特大事故出现,如汽轮机断油
3、烧瓦轴系损坏事故、锅炉炉膛外爆事故、锅炉缺水事故、电缆着火事故以及全厂停电事故,且出现新的事故类型。修编反措:修编反措:各发电公司积极应对,在关于防止电力生产重大事故的二十五项重点要求的基础上,制定了适用于本公司的防止电力生产重大事故的二十五项重点要求。目的:防止特大、重大和频发性事故的发生。管理统一:管理统一:国家能源局在25项反措方面,重新回归本身管理职能,制定统一的反措,为各个发电集团公司提供总的参考。 7 DCS配置的基配置的基本要求本要求DCS故障的紧故障的紧急处理措施急处理措施防止热工保护防止热工保护失灵失灵原25项反措667新25项反措13813汽包水位汽包水位机网协调机网协调原
4、25项反措14新25项反措1628 反措与标准: 频发性 危害性热控部分编写理念: 抓重点(条目尽可能少) 可执行 易操作9 火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统在线验收测试规程(DL/T655-2006)火力发电厂汽轮机控制系统在线验收测试规程(DL/T656-2006)火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程(DL/T657-2006)火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程(DL/T658-2006)火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程(DL/T659-2006)火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程(DL/T1091-2008)火力发电厂分散控制系统技术条件(DL/T 1083-2008)火
5、力发电厂设计技术规程(第12章 热工自动化部分)(DL/T 5000-2000)火力发电厂热工控制系统设计技术规定(DL/T 5175-2003)火力发电厂热工保护系统设计技术规定(DL/T 5428-2009)火力发电厂分散控制系统技术规范书(QDG 1-K401-2004)发电厂热工仪表及控制系统技术监督导则(DL/T 1056-2007)火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程(DL/T 774-2004 )火力发电厂厂级监控信息系统技术条件(DL/T 924-2005)、大中型火力发电厂设计规范(GB 50660-2011)火力发电厂热工自动化就地设备安装、管路及电缆设计技术规定(DL
6、/T 5182-2004)电力建设施工及验收技术规范-第5部分:热工仪表及控制装置(DL/T 5190.5-2004)火力发电厂辅助系统(车间)热工自动化设计技术规定(DL/T 5227-2005)电网与电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定(国家经贸委令第30号(2002)电力二次系统安全防护规定(电监会5号令)10 目录一、反措背景二、防止DCS失灵三、防止热工保护失灵11 二、防止DCS失灵-DCS设计原则 集中与集中与分散原分散原则则 冗余配冗余配置原则置原则 独立性独立性 原则原则分层分分层分级原则级原则优先级优先级设计原则设计原则火力发电厂热工控制系统设计技术规定(DL/T
7、5175-2003)12 DCS故障紧急处理措施 DCS系统的管理规范 二、防止DCS失灵-主要内容 设计与实现设计与实现 运行管理运行管理 故障处理故障处理 基本配置基本配置 冗余配置冗余配置 功能配置功能配置 电源系统电源系统 接地系统接地系统 后备安全后备安全 网络安全网络安全 环境条件环境条件 测点配置测点配置13 9.1.1 DCS配置应能满足机组任何工况下的监控要求(包括紧急故障处理),控制站及人机接口站的CPU负荷率、系统网络负荷率、DCS与其他相关系统的通信负荷率、控制处理器周期、系统响应时间、SOE分辨率、抗干扰性能、控制电源质量、GPS时钟等指标应满足相关标准的要求。解析:
8、以上是对解析:以上是对DCSDCS系统能够保障机组安全稳定运行提出的基本要求。系统能够保障机组安全稳定运行提出的基本要求。DCSDCS系统的各控制站、计算站、数据管理站等,其储备容量及各部件负系统的各控制站、计算站、数据管理站等,其储备容量及各部件负荷率,应满足荷率,应满足火力发电厂分散控制系统技术条件火力发电厂分散控制系统技术条件(DL/T 1083-DL/T 1083-20082008)的要求。)的要求。措施:措施:DCSDCS性能测试是系统运行后重要的技术保障手段。前期靠设计、性能测试是系统运行后重要的技术保障手段。前期靠设计、后期靠测试。后期靠测试。二、防止DCS失灵-基本配置14 解
9、析:解析:1 1、CPU负荷率在极端工况下负荷率不得大于60%;2 2、DCS控制器处理模拟量控制的扫描周期一般要求为250ms,快速处理的控制回路可为125ms,过程控制对象,扫描周期可为500ms750ms;开关量控制的扫描周期一般要求为100ms,汽机保护(ETS)应不大于50ms,执行汽轮机超速保护控制(OPC)和超速跳闸保护(OPT)部分的逻辑,扫描周期应不大于20ms。3 3、DCS中通讯网络负荷率不得超过30%,以太网通讯率不得超过20%;系统操作时间,其值不应超过2.0秒。4 4、DCS应设计必要的SOE测点,其分辨率应不大于1ms。SOE通道应有4ms防抖动滤波处理,但不影响
10、1ms的分辨率。安装在不同控制器中的SOE模件应有可靠的时间同步措施,保证系统SOE的触发时序正确;机组检修后应开展SOE试验,验证SOE系统的可靠性。5 5、DCS应具备GPS时钟接入功能,各种类型的历史数据必须具有统一时标,与全厂时钟系统(或GPS时钟)保持同步。二、防止DCS失灵-基本配置15 控制器处理周期测试技术:控制器处理周期测试技术: 测试目的测试目的反映了控制器对组态逻辑进行运算处理的快慢可用于评估控制器运算负荷,是评价和预判系统死机、失灵可能性的重要参数之一 逻辑图与逻辑图与输出波形输出波形控制器周期系统I/O周期 测试项目测试项目 解决方案解决方案累加功能回路设计DI-DO
11、赋值逻辑回路二、防止DCS失灵-基本配置16 控制器处理周期测试技术:控制器处理周期测试技术:采用累加回路系统设置周期100ms累加回路为100次结论:实际周期100.93ms二、防止DCS失灵-基本配置17 二、防止DCS失灵-基本配置某DCS控制器周期测试结果18 系统响应实时性测试:系统响应实时性测试: 定义、方法:定义、方法: 测试结果测试结果系统响应时间是指由操作员站(CRT)发出控制命令开始,到该控制命令所执行的DO控制指令输出(通常为DO输出继电器动作)动作为止,其过程所需时间即为系统响应时间。系统响应时间应1秒专用测试平台,自动测试从鼠标点击发出指令到DO发生变化的时间。二、防
12、止DCS失灵-基本配置19 系统响应实时性测试:系统响应实时性测试:二、防止DCS失灵-基本配置20 抗干扰性能测试技术:抗干扰性能测试技术:抗干扰性能是抗干扰性能是DCS在应用中的重要性能,应作为重点进在应用中的重要性能,应作为重点进行测试和评价。行测试和评价。 从电磁干扰三要素入手从电磁干扰三要素入手 干扰源干扰源 干扰传播途径干扰传播途径 干扰敏感体干扰敏感体二、防止DCS失灵-基本配置21 AI通道共模抑制比通道共模抑制比/差模抑制比测试技术:差模抑制比测试技术:UUclg20CMRR共模抑制比的表达式:cU:施加在通道上共模干扰的大小U:在此干扰作用下测量示值的变化量UUnlg20N
13、MRR差模抑制比的表达式:施加在通道上差模干扰的大小U:在此干扰作用下测量示值的变化量nU二、防止DCS失灵-基本配置22 SOE模件性能测试技术:模件性能测试技术:模件功能模件功能实现系统事故追忆功能实现系统事故追忆功能分辨力要求:分辨力要求:1ms重要性:重要性:尤其在机组跳闸时有助于事故分析。缩短事故分析时间、提高事故分析准确性、记录关键数据信号的具体动作时间。 当机组发生故障时,需要查找真实原因,而一般历史数据记录只能做到秒级分辨率,同一秒内出现的信息不能分出先后顺序。事件顺序记录系统(SOE)以毫秒级的分辨率获取事件信息,为事故分析提供有力证据。 SOE是电厂重要的运行状态监测、事故
14、分析用设备。要素:要素:记录完整、顺序正确。顺序正确。二、防止DCS失灵-基本配置23 存在问题:存在问题:各类型DCS系统SOE硬件标准不一,出厂验收形式化。GPS没有正常投入,甚至不能保证各操作站时钟一致。SOE卡件设计分配不合理,过于分散化不能保证时钟同步。在SOE功能测试过程中发现不能保证精度及时序正确性。SOE模件性能测试技术:模件性能测试技术:二、防止DCS失灵-基本配置24 测试项目:测试项目:在同一SOE卡件上的时间分辩力测试不在同一SOE卡件上的时间分辩力测试不同网络中SOE卡件上的时间分辨力测试(燃机)SOE模件性能测试技术:模件性能测试技术:二、防止DCS失灵-基本配置不
15、同控制器SOE卡件上的时间分辩力测试25 基本测试原理SOE模件时间分辨能力测试:模件时间分辨能力测试:用多路可编程脉冲信号发生器产生在相位上具有提前或滞后关系的多路脉用多路可编程脉冲信号发生器产生在相位上具有提前或滞后关系的多路脉冲,通过调整脉冲间隔来测试模件对信号的时间分辨能力冲,通过调整脉冲间隔来测试模件对信号的时间分辨能力 基于正逆脉冲组的时基于正逆脉冲组的时间分辨力测试技术间分辨力测试技术左上图为正顺序脉冲组左上图为正顺序脉冲组左下图为逆顺序脉冲组左下图为逆顺序脉冲组一般做法:只采用一种脉冲组,不严谨一般做法:只采用一种脉冲组,不严谨可能存在模件通道的采样顺序与输入信可能存在模件通道
16、的采样顺序与输入信号的延时顺序相合,导致测试结果的错误号的延时顺序相合,导致测试结果的错误二、防止DCS失灵-基本配置26 SOE部分测试结论部分测试结论二、防止DCS失灵-基本配置27 SOE部分测试结论部分测试结论04/10/201209:53:17.015 12-2-2NoDescriptionProvided104/10/201209:53:17.014 11-2-2NoDescriptionProvided104/10/201209:53:17.013 10-2-2NoDescriptionProvided104/10/201209:53:17.012 9-2-2NoDescript
17、ionProvided104/10/201209:53:17.011 8-2-2NoDescriptionProvided104/10/201209:53:17.010 7-2-2NoDescriptionProvided104/10/201209:53:17.009 6-2-2NoDescriptionProvided104/10/201209:53:17.008 5-2-2NoDescriptionProvided104/10/201209:53:17.007 4-2-2NoDescriptionProvided104/10/201209:53:17.006 3-2-2NoDescript
18、ionProvided104/10/201209:53:17.006 16-7SOE16-7104/10/201209:53:17.005 2-2-2NoDescriptionProvided104/10/201209:53:17.005 15-7SOE15-7104/10/201209:53:17.004 1-2-2NoDescriptionProvided104/10/201209:53:17.004 14-7SOE14-7104/10/201209:53:17.003 13-7SOE13-7104/10/201209:53:17.002 12-7SOE12-7104/10/201209:
19、53:17.001 11-7SOE11-7104/10/201209:53:16.998 10-7SOE10-7104/10/201209:53:16.997 9-7SOE9-7104/10/201209:53:16.996 8-7SOE8-7104/10/201209:53:16.995 7-7SOE7-7104/10/201209:53:16.994 6-7SOE6-7104/10/201209:53:16.993 5-7SOE5-7104/10/201209:53:16.992 4-7SOE4-7104/10/201209:53:16.991 3-7SOE3-7104/10/201209
20、:53:16.990 2-7SOE2-7104/10/201209:53:16.989 1-7SOE1-71不同控制器不同SOE卡测试记录结论:两卡之间时序有重叠单卡内时序正确二、防止DCS失灵-基本配置28 CRT画面实时性测试技术:画面实时性测试技术:定义:定义:从操作员站CRT画面上选择任一幅监控画面,从调用该画面的指令发出开始(鼠标点击),到所调用画面全部正常显示为止,所需时间即为CRT画面响应时间。 华北电科院热控所专用检测平台:基于光华北电科院热控所专用检测平台:基于光敏原理的自动检测平台敏原理的自动检测平台与数据库读取时间、控与数据库读取时间、控制器运算周期、网络传制器运算周期、
21、网络传输速率、图形显示速率输速率、图形显示速率等相关,是综合参数等相关,是综合参数标准规定:CRT画面调用时间不大于1秒钟。二、防止DCS失灵-基本配置29 二、防止DCS失灵-基本配置网络测试:网络测试:30 案例1某电厂发生分散控制系统频繁故障和死机造成机组停运事故。从1997年2月开始7号机组进入试生产至1997年5月,两台机组共发生22次DCS系统故障和死机,其中造成机组不正常跳闸8次。之后又发生多次操作画面故障(8号机组有两次发生全部6台操作员站“黑屏”),其中1次造成8号机组不正常跳闸,严重威胁机组安全。 经过DCS系统事故分析专家评审会专家评审组的分析,认为其DCS系统存在以下几
22、方面问题:(1)DCS工程设计在性能计算软件、开关量冗余配置上存在问题;(2)硬件配置不匹配; (3)个别硬件设计不完善;(4)系统上、下位通讯负荷率不匹配。(综合问题)二、防止DCS失灵-基本配置31 案例2某电厂在200MW机组的热控系统自动化改造上使用的DCS系统,由于系统配置的负荷率计算不准且为了减少投资技术指标均靠近允许极限,加之该系统有运行时中间虚拟IO点量大的特点,所以在改造后期(大修即将结束时)调试时发现个别控制器的负荷率竟超过了90,个别软手操操作响应竟接近1min,根本无法使用,后经过大幅度系统调整(系统重新增加配置),才解决了这个问题。(硬件配置问题)案例3某600MW新
23、机组,由于在招标的技术规范中对I/O通道隔离性质表述不到位,结果DCS厂家做的配置很低,结果在调试时烧损了大量I/O板,后来改变了隔离方式和更换了硬件,电厂又花费了许多资金,也抵消了当初的招标价格优势。(硬件配置问题)二、防止DCS失灵-基本配置32 案例4某电厂2号机组负荷200MW, 8时23分,各控制器依次发报警,8时26分,#2控制器脱网,#52控制器切为主控;11时05分,#52控制器脱网;13时39分,#7控制器脱网,#57控制器切为主控,在#7控制器向#57控制器切换瞬间,由该控制器控制的A、B磨煤机跳闸;15时11分,#9控制器脱网,#59控制器切为主控,在#9控制器向#59控
24、制器切换瞬间,由该控制器控制的E磨煤机跳闸;15时51分,#1控制器脱网,#51控制器切为主控,在#1控制器向#51控制器切换瞬间,由该控制器控制的A引风机动叶被强制关闭。 分析发现DCS控制器脱网原因为主时钟与备用时钟不同步造成系统时钟紊乱,从而导致控制器脱网。(时钟故障)二、防止DCS失灵-基本配置33 案例5某电厂3号机组机组停机前电负荷115MW,炉侧主汽压9.55MPa,主汽温537,主给水调节门开度43%,旁路给水调节门开度47%(每一条给水管道均能满足100%负荷的供水),汽包水位正常。运行人员发现锅炉侧部分参数显示异常,各项操作均不能进行,同时炉侧CRT画面显示各项自动已处于解
25、除状态。调自检画面发现#3控制器离线,#23控制器处于主控状态,主汽压在9.09.6MPa波动、主汽温在510540波动、汽包水位在+75-50mm波动,维持运行。几分钟后,发现#3控制器离线、#23控制器为主控状态,但#23控制器主控下的I/O点(汽包水位、主汽温、主汽压、给水压力、等)均为坏点,自动控制手操失灵。经过多次重启,#3控制器恢复升为主控状态。在释放强制的I/O点时,运行人员发现汽包水位急剧下降,就地检查发现旁路给水调节门在关闭状态,手动摇起三次均自动关闭,汽包水位TV和显示表监视不到水位,手动停炉、停机。 根据能历史记录分析认为根据能历史记录分析认为:#3控制器(主控)故障前,
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