国家能源局25项反措热控部分解析

华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 国家能源局25项重点要求热控部分解析 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 二十五项反措的发展变化及编制依据 落实二十五项反措的基本要求 防止分散控制系统控制保护失灵事故 三 一 二 反措其它章节关于热控部分的要求 四 一 二十五项反措的发展变化及编制依据 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 一 二十五项反措的发展变化及编制依据 安全生产中急需解决的若干技术问题 关于防止电力生产重大事故的重点要求 关于防止电力生产事故的二十项重点要求 1980年电力工业部15项 1987年水利电力部18项 1992年能源部20项 2000年国家电力公司25项 关于防止电力生产事故的二十五项重点要求 各集团公司各自制定反措细则 2014年国家能源局25项 防止电力生产事故的二十五项重点要求 4 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 一 二十五项反措的编制依据 1 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 2 火力发电厂汽轮机控制系统在线验收测试规程 DL T656 2006 3 火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程 DL T657 2006 4 火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程 DL T658 2006 5 火力发电厂分散控制系统技术规范书 QDG1 K401 2004 6 火力发电厂热工保护系统设计技术规定 DL T5428 20097 火力发电厂设计技术规程 第12章热工自动化部分 DL T5000 2000 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 一 二十五项反措的编制依据 8 火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程 DL T659 2006 9 火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程 DL T1091 2008 10 火力发电厂分散控制系统技术条件 DL T1083 2008 11 发电厂热工仪表及控制系统技术监督导则 DL T1056 2007 12 火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程 DL T774 2004 13 火力发电厂厂级监控信息系统技术条件 DL T924 2005 14 大中型火力发电厂设计规范 GB50660 2011 15 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 T5182 2004 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 一 二十五项反措的编制依据 16 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 T5190 5 2004 17 火力发电厂辅助系统 车间 热工自动化设计技术规定 DL T5227 2005 18 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 19 电力二次系统安全防护规定 电监会5号令 二 落实二十五项反措的基本要求 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 二 落实二十五项反措的基本要求 1 坚持 安全第一 预防为主 综合治理 的方针在规划设计阶段 安装调试阶段 生产维护阶段 更新改造阶段都要坚决落实 二十五项反措 的基本要求 三 防止分散控制系统控制 保护失灵事故 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 2014年 集团公司火电机组强迫停运事件统计 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 锅炉原因占60 2014年强迫停运按专业分 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 a 现场设备异常引起的占据首位约36 4 b 控制系统软硬件引起的占据次位约28 c 电缆接线 模件松动引起的约占18 2 d 检修维护不当引起的为13 6 某省电厂因热控专业问题引起故障原因统计 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 某集团热控专业2000 2013年非停原因汇总棒状图 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 某集团热控专业2000 2013年非停原因百分比图 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 热工缺陷原因分类 集团内热工缺陷原因分类统计 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 9 1 1分散控制系统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中央处理器 CPU 负荷率 系统网络负荷率 分散控制系统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 事件顺序记录 SOE 分辨率 抗干扰性能 控制电源质量 全球定位系统 GPS 时钟等指标应满足相关标准的要求 9 1分散控制系统 DCS 配置的基本要求 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 19 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 一般要求CPU负荷率在极端工况下不大于60 DCS模拟量控制扫描周期一般要求250ms 要求快速处理的控制回路可为125ms 温度等缓慢控制对象扫描周期可在500 750ms之间 开关量扫描周期一般为100ms ETS系统应不大于50ms OPC和0PT部分逻辑扫描周期不大于20ms 根据DL T659 2006 火力发电厂分散控制系统验收测试规程 中规定 在繁忙工况下DCS数据通信总线负荷率不超过30 以太网通信负荷率不得超过20 从操作信号发出到DCS的I O输出发生变化的时间不应大于2S SOE测点分辨率不大于1ms SOE通道应有4ms防抖动滤波处理 不同控制器的SOE模件应有可靠的时钟同步措施 19 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例一 1997年 浙江某电厂7 8号机组发生频繁发生死机造成的机组停运事故 试生产的三个月内曾发生22次DCS故障和死机 机组因此跳机8次 主要原因就是通讯总线负荷率过高 通讯负荷率超标建议对策 尽量按照工艺系统进行控制器分组 减少控制器间的通讯量 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例二 2008年 某电厂扩建机组因为造价原因DCS控制器配置对数较少 控制器负荷率严重超标 最高达到86 在机组整套启动前做试验的过程中发生延时等计时模块工作异常 导致设备联锁保护动作异常 主要原因就是控制器负荷率过高 控制器负荷率超标建议对策 在控制允许的情况下 根据不同系统要求 适当降低控制器扫描周期 或增加控制器对数 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例三 某电厂2号机组负荷200MW 8时23分 各控制器依次发时钟故障报警 部分主控制器先后离线 备用控制器变主控后一段时间也先后离线 原因是主副时钟控制软件分装在工程师站和一个操作员站 两个时钟时间不同步 造成控制器离线 该厂5号机组在2002年试运期间曾发生DCS时钟与GPS时钟不同步 引发DCS操作员站失灵事件 由于网上传送的数据均带时间标签 时钟紊乱后给运行机组带来严重后果 系统时钟不可靠 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 2分散系统的控制器 系统电源 为I O模件供电的直流电源 通信网络等均应采用完全独立的冗余配置 且具备无扰切换功能 采用B S C S的分散控制系统的服务器应采用冗余配置 服务器或其供电电源在切换时应具备无扰切换功能 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 火力发电厂分散控制系统技术条件 DL T1083 2008 从控制对象角度要求 用于机组主控和重要辅机系统的DCS的控制处理器均为主要控制器 应冗余配置 重要辅机设备可包括送风机 引风机 一次风机 空气预热器 制粉系统 给水泵 凝结水泵 循环水泵 真空泵 重要冷却水泵 重要油泵等 同时规定虽然控制处理器故障 而短期内不影响机组稳定运行的辅助控制系统的DCS 可不要求冗余配置 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例四 2013年11月16日某厂 2机组 19控制器故障切换导致汽包水位低报警 汽包水位最低到 328 69mm后逐步恢复 2台小机指令突变至12 4 事后检查 19控制器主从已切换 查看历史曲线以及设备日志 发现 19站主控制单元A故障报警后恢复正常 控制器切换不能无扰 在控制器故障时部分数据出现了跳变 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例五 某电厂DCS为采用B S C S结构的DCS系统 其服务器为单台设计 由于运行年限较长 服务器出现故障死机 导致上下位信息无法交换 操作员操作指令无法下发 控制器的控制和监视信息无法上传 监控画面无法刷新 最后只能启动停机预案 本次事故是典型的系统核心节点硬件设计缺陷导致 说明关键服务器冗余设置的必要性 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 3分散控制系统控制器应严格遵循机组重要功能分开的独立性配置原则 各控制功能应遵循任一组控制器或其他部件故障对机组影响最小的原则 9 1 3是从独立性原则考虑 从控制器包含机组功能角度来阐述控制器的配置原则 防止DCS某一对控制器故障导致机组停运 应避免将重要功能集中在一对控制器的配置方式 达到最大程度实现风险分散的目的 新增加的条款 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 重要的并列或主备用运行的辅机或者辅助设备控制 应按下列原则配置控制器 1 送风机 引风机 一次风机 凝结水泵和非母管制的循环水泵等两台并列运行的重要辅机 以及A B段厂用电控制装置 应分别配置在不同的控制器中 但允许送风机和引风机等按介质流程组合在一个控制器内 2 给水泵控制系统应分泵配置到不同的控制器中 但允许同一给水泵的MEH和METS配置在一个控制器中 3 磨煤机 给煤机 风门和油燃烧器等多台组合运行的重要设备应按工艺流程要求组合 至少配置三控制站 火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则 DLT261 2012 9 2 1 1条也有具体要求 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 火力发电厂热工保护系统设计规定 DLT5428 2009 5 3 5 条对独立性的具体规定 1 停机 停炉保护逻辑系统应当有独立的逻辑 独立的冗余控制器 独立的输入 输出系统和独立的电源 且应在功能上物理上独立于其他逻辑 不得与任何其他逻辑系统 如MCS和SCS等 组合在一起 2 保护逻辑系统应公限于单台机 不应多台机组共用 一套保护逻辑系统 3 冗余I O信号应通过不同的I 0模件和透道引入 引出 4 触发停视 停炉保护信号的开关量仪表和模拟量交送器 传感器应单独设置 当确有困难而需与其他系统合用时 信号应首先进入保护系统 然后再通过隔离设施引至其他系统 5 触发停机 停炉保护信号的开关量仪表和模拟量变送器 传感器的取样系统不应与其他系统的发讯器合用 冗余配置的开关量仪表或模拟量变送器 传感器也不应使用同一取样系统 6 停机 保妒动作命令不应通过通信总线传送 触发停机停炉的信号应为硬接线 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例六 某电厂在300MW机组的DCS设计过程中 采用减少控制器配置数量的设计方式以降低硬件成本进行 将协调 燃料 风量控制放在同一对控制器内 造成该控制器负荷较大 2004年7月 该控制器故障 最终导致锅炉灭火 功能配置不当是该次事故的主要原因 没有进行主要辅机功能的分散布置 控制器负荷率过高 建议对策 增加控制器对数 将主要辅机系统分控制器分散配置 既降低了系统单控制器故障的安全风险 同时也降低了控制器负荷率 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例七 某电厂脱硫DCS将2台增压风机分在一个控制器 4台浆液循环泵分在另一个控制器 随着国家环保政策的改变 在取消脱硫系统旁路挡板后 此种分配方式显然是违反反措要求的 改进措施 进行技术改造 重新分配测点 优化逻辑 消除隐患 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 4重要参数测点 参与机组或设备保护的测点应冗余配置 冗余I O测点应分配在不同模件上 火力发电厂分散控制系统技术条件 DL T1083 2008 5 2 1 15 对某些重要的关键参数 应采用三重冗余变送器测量 5 2 1 17 对某些仅次于关键参数的重要参数 应采用双重冗余变送器测量 火力发电厂热工保护系统设计技术规定 DL T5428 2009 5 3 6明确要求 主要开关量仪表应冗余配置 火力发电厂热工控制系统设计技术规定 DL T5175 2003 还要求 冗余I O信号应通过不同的I O模件和通道引入 引出 火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则 DL T261 2012 9 2 3 2条 机组重要信号I O配置 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 推荐配置原则 不限于此 1 应三重冗余 或同等冗余功能 配置的模拟量输入信号 机组负荷 汽轮机转数 轴向位移 给水泵汽轮机转数 凝汽器真空 主机润滑油压力 抗燃油压 主蒸汽压力 主蒸汽温度 主蒸汽流量 调节级压力 汽包水位 汽包压力 水冷壁进口流量 主给水流量 除氧器水位 炉膛负压 增压风机入口压力 一次风压力 再热器压力 再热器温度 常压流化床床温及流化风量 中间点温度 作为保护信号时 主保护信号 调节级金属温度等 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 2 至少应双重冗余配置的模拟量输入信号 加热器水位 凝汽器水位 凝结水流量 主机润滑油温 发电机氢温 汽轮机调门开度 分离器水箱水位 分离器出口温度 给水温度 送风风量 磨煤机一次风量 磨煤机出口温度 磨煤机入口负压 单侧烟气含氧量 除氧器压力 中间点温度 非保护 二次风流量等 3 应具有三重冗余配置重要热工开关量输入信号 主保护动作跳闸 MFT ETS GTS 信号以及联锁主保护动作的主要辅机动作跳闸保护信号等 4 至少采用双重冗余配置的次要重要开关量输入信号 风箱与炉膛差压 一次风和炉膛差压等 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 5 冗余配置的I O信号 多台同类设备的各自控制回路的I O信号 必须分别配置在不同的I O模件上 6 所有的I O模件的通道 应具有信号隔离功能 7 电气负荷信号应通过硬接线直接接入DCS 8 取自不同变送器用于机组和主要辅机跳闸的保护输入信号 应直接接入相对应的保护控制的输入模件 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例八 某电厂的600MW机组低真空保护测量采用三个独立的压力变送器 但是三个压力变送器的取样管接至一个压力取样源 然后进行三取二逻辑运算作为低真空保护跳机信号 某次取样管堵塞 导致三个变送器同时动作 直接跳机 本次事故是由于测点配置不符合要求引起的典型事故 说明I O点全程独立配置的必要性 建议对策 测点应从取样管开始全程独立配置 实现真正的三取二功能 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例九 某电厂的汽包水位保护测量采用三个独立的变送器 也分配在不同的I O模件中 但是三个模件都在一个分支上 某次分支电源故障 导致三个变送器同时动作 直接发生MFT 本次事故是由于测点配置不符合要求引起的典型事故 说明I O点全程独立配置的必要性 同时在分配要考虑到不同设备厂家的特点 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 5按照单元机组配置的重要设备 如循环水泵 空冷系统的辅机 应纳入各自单元控制网 避免由于公用系统中设备事故扩大为两台或全厂机组的重大事故 增加定义了公用系统和单元机组控制设备的范围 明确了原来有机组公用系统控制设计存在隐患问题 但循环水泵控制应根据本厂实际情况而定 有的单位两台机组循环泵入口增加了联络门 这样循环水系统就变成了公用系统 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例十 39 某电厂建设有两台600MW机组 其中两台机组的公用系统采用公用系统DCS进行控制 公用系统配置一对控制器 其中两台机组的循环水泵控制配置在公用系统的DCS控制系统内 在2008年6月 该电厂公用系统DCS的主控制器发生故障 备用控制器切换不成功 造成两台机组的循环水泵全部跳闸 引起两台机组均因真空降低而跳闸停机 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例十 单元机组的控制设备没有配置在单元机组控制内 而错误的配置在公用控制系统内 控制器切换不能实现无扰切换 将两台机组的循环泵控制分别接入到单元机组DCS内控制 因控制器切换存在扰动 应联系供应商解决 同时应核对是否存在长信号控制设备现象 如有均应改为脉冲控制方式 减少因控制故障 电源故障等原因引起循环水泵跳闸 建议对策 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 6分散控制系统电源应设计有可靠的后备手段 电源的切换时间应保证控制器不被初始化 操作员站如无双路电源切换装置 则必须将两路供电电源分别连接于不同的操作员站 系统电源故障应设置最高级别的报警 严禁非分散控制系统用电设备接到分散控制系统的电源装置上 公用分散控制系统电源 应分别取自不同机组的不间断电源系统 且具备无扰切换功能 分散控制系统电源的各级电源开关容量和熔断器熔丝应匹配 防止故障越级 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 1 强调了DCS系统各级电源的容量匹配要求 2 补充规定了公用系统电源的配置原则 3 严禁系统电源外接非系统的设 4 新条款不再要求配置独立与DCS之外的声光报警而改为设置系统最高级别报警 5 针对一些厂家操作员站电源是一路电源的情况 要求将操作员站平均分配到不同电源供电 6 取消了备用电源切换时间小于5ms的要求 考虑到设备性能提高及各厂家设备切换时间要求差异不同 因此只要达到系统不能初始化最终目标即可 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 6条款编制依据 DCS系统电源应满足 火力发电厂分散控制系统技术条件 DL T1083 2008 要求 6 3 1 1机组 脱硫 全厂辅助系统等重要系统配置DCS应能够接受电厂提供的两路交流单相电源且应具有可靠的电源冗余功能 任何一路外部电源失去或故障不应引起控制系统任何部分的故障 数据丢失或异常动作 任何一路外部电源失去应在DCS系统获得报警 6 3 2 4冗余电源的直流隔离或切换组件 如二极管或其他部件 应冗余配置 防止因其故障造成DPU电源系统的故障 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例十一 某电厂200MW机组全部操作员站电源为一路 2010年8月 操作员站电源故障 全部操作员站无法使用 机组失去监视 因短时间无法恢复 只好紧急手动停机停炉 操作员站电源配置不合理仅有一路供电 如配备有可靠的电源切换装置 则应将UPS电源和保安段电源经电源切换装置后提供给各操作员站 如无电源切换装置 则应将操作员站平均分配到不同电源供电 建议对策 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例十二 某电厂4号机组上午10点带203MW负荷运行 10点17分21秒 ETS电源失电 同时还有两台空预器控制电源丧失 AST电磁阀失电动作 汽轮机跳闸 2秒钟后MFT动作 10点18分45秒发电机逆功率保护动作 5041和5042断路器和灭磁开关跳闸 机组解列 事发后热控人员检查发现ETS系统电源空气开关1MK 2MK均处于分闸状态 查看DCS历史记录无汽轮机跳闸首出 因此分析确认汽轮机跳闸停机原因是ETS系统失电导致 ETS系统失电原因为400V保安4B段电压产生瞬时波动电压下降 电源并未失去 在切换过程中更易产生电弧 45 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例十二 造成ETS电源切换器启动并切换 在ETS电源切换时 主 辅电源同时在合闸状态 采用接触器切换 在切换过程中触点未完全断开 有电弧产生 保安4B段电源B相与UPS 电源切换装置输入电源 存在有短时合环现象 压差过大产生冲击电流 将该回路系统上的空开冲跳 直到合环回路消除 而其他有切换器的电源回路是保安A相与UPS供电 与ETS不是一个回路系统 在ETS系统发生短时合环时 未受到冲击 没有出现跳闸 46 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例十二 47 ETS电源切换装置不满足使用要求 加强冗余电源切换实验管理 定期进行电源切换 了解切换装置是否存在问题 及时更换不符合要求的电源装置 建议对策 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 7分散控制系统接地必须严格遵守相关技术要求 接地电阻满足标准要求 所有进入分散控制系统的控制信号电缆必须采用质量合格的屏蔽电缆 且可靠单端接地 分散控制系统与电气系统共用一个接地网时 分散控制系统接地线与电气接地网只允许有一个连接点 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 49 9 1 7条款编制依据 火力发电厂分散控制系统技术条件 DL T1083 2008 的要求 6 8 3DCS应不要求单独的接地网 接地电阻小于4欧姆的电厂电气地网应能够满足DCS接地要求 各电子机柜中应设有独立的安全地 屏蔽地及相应接地铜牌 每套DCS可采用中心接地汇流排的方式 实现系统的单点接地 电缆屏蔽层应在机柜侧单端接地 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 50 火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程 DL T659 4 9DCS的接地应符合制造厂的技术条件和有关标准的规定 屏蔽电缆的屏蔽层应单点接地 DCS采用独立接地网时 若制造厂无特殊要求 则其接地极与电厂电气接地网之间应保持10m以上的距离 且接地电阻不应大于2 当DCS与电厂电气系统共用一个接地网时 控制系统接地线与电气接地网只允许有一个连接点 且接地电阻应小于0 5 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例十三 某电厂 4机组运行过程中突然发生B送风机 轴承温度高 引发B送风机跳闸 检查发现B送风机轴承温度三点同时突变超90 引起B送风机跳闸 从测点的升温速率来看 判断是误发轴承温度高信号 事后经调查分析 该三个轴承温度点是用一根16芯电缆接入到DCS内 但是该电缆未在机柜内接地 未在DCS柜内接地的原因是因为该电缆在现场存在未知接地点 因担心电缆屏蔽层两点接地形成环路 影响测量 因此在外部发生接地后将DCS柜内屏蔽接地拆除 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例十三 电缆接地不符合要求 没有在机柜内单端接地 因现场环境较为复杂 信号干扰因素较多 将干扰信号引入测量通道 违反全程冗余原则 重要信号的冗余应该尽量采用不同电缆接入 避免因屏蔽不好引起整个电缆所承接的信号全部产生干扰 查找电缆外部接地点 去除电缆现场接地缺陷 将电缆在DCS柜内进行单端接地 保证接地电阻符合标准 另外新铺设两根屏蔽电缆或者利用现场其他两根以上屏蔽电缆的备用芯 将温度信号分电缆接入到DCS 切记一组信号勿使用不同电缆接入 建议对策 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例十四 某厂2 300MW机组 DCS采用和利时MACS系统 DEH控制采用FOXBORO的I A系统 1号机组稳定运行过程中 出现高调门大幅度抖动现象 检查接地系统 发现根据设计要求 和利时DCS接地只采用了统一的接地铜排 而FOXBORO系统要求有独立的系统接地和屏蔽地 实际安装中将FOXBORO机柜的系统地和屏蔽地与和利时系统接地铜排全部接在一起 将FOXBORO系统接地和屏蔽接地独立后 观察发现DEH阀门抖动现象消失 问题解决 接地线连接位置不当 建议 各种分散控制系统对接地的要求不尽相同 为保证系统的可靠运行 建议应严格按照DCS厂家要求进行配置 53 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 8机组应配备必要的 可靠的 独立于分散控制系统的硬手操设备 如紧急停机停炉按钮 以确保安全停机停炉 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 55 55 9 1 8条款编制依据 火力发电厂分散控制系统技术条件 DL T1083 2008 6 6 6 2规定 为保证在DCS系统发生重大故障 如分散控制系统电源消失 通讯中断 全部操作员站失去功能 重要控制站失去控制和保护功能等 或在紧急工况下快速 安全停机 应设置手动操作装置 确保机组安全停运 紧急手动操作的设备应按照 火力发电厂设计技术规程 DL T5000 2000 12 9 4的规定执行 应设置下列独立于分散控制系统的后备手操手段 汽轮机跳闸 总燃料跳闸 发电机 变压器组跳闸 锅炉安全门 汽包事故放水门 汽轮机真空破坏门 直流润滑油泵 交流润滑油泵 电机灭磁开关 柴油机启动 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 56 56 56 56 9 1 8条款编制依据 DL T1083 2008的6 6 6 3要求 紧急手动装置应直接作用于设备或装置 不应通过DCS通道 应布置在操作员台便于操作的位置上 同时应有安全防护措施以防止误动 为了防止误动 紧急停机停炉按钮应采用双按钮或带罩单按钮配置 DL T5000 200012 6 1条对此强制要求 在控制台上必须设置总燃料跳闸 停止汽轮机和解列发电机的跳闸按钮 跳闸按钮应直接接至停炉 停机的驱动回路 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 9分散控制系统与管理信息大区之间必须设置经国家指定部门检测认证的电力专用横向单向安全隔离装置 分散控制系统与其他生产大区之间应当采用具有访问控制功能的设备 防火墙或者相当功能的设施 实现逻辑隔离 分散控制系统与广域网的纵向交接处应当设置经过国家指定部门检测认证的电力专用纵向加密认证装置或者加密认证网关及相关设施 分散控制系统禁止采用安全风险高的通用网络服务功能 分散控制系统的重要业务系统应当采用认证加密机制 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例十五 某日 某电厂运行人员发现 4机组操作指令执行有几秒的滞后 检查发现 4机组各操作员站 工程师站均感染了一种名为lovgate的病毒 该病毒挤占用计算机内存空间 造成操作员站反应迟缓 分析是 4机组有一台操作员站作为专门的通讯机与厂内MIS系统连接 病毒可能是通过MIS系统的网络传播至操作员站 引起机组操作指令执行严重迟缓 通过对 4机组所有人机接口站杀毒 同时安装病毒防火墙 各操作员站运行速度恢复正常 同时 暂时将DCS与厂MIS网隔离 计划再加装硬件防火墙 并定期更新硬防火墙软件 防病毒措施及生产区和管理区缺少可靠的加密认证措施引起 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 10分散控制系统电子间环境满足相关标准要求 不应有380V及以上动力电缆及产生较大电磁干扰的设备 机组运行时 禁止在电子间使用无线通讯工具 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例十六 2004年7月18日 某电厂1号机组运行 机组容量600MW 机组负荷540MW 电气人员在DCS电子间例行巡查维护时 通过对讲机与现场人员进行通信 导致机组负荷瞬间由540MW降至248MW 机组运行出现严重异常 汽包水位快速变化 水位控制异常 汽包水位越线导致机组跳闸 经分析 跳闸原因是通信工具干扰了功率测点的测量或传输 引起控制系统控制异常 违反新反措9 1 10条款 条款规定禁止运行期间在电子间使用无线通讯工具 随着技术进步 目前一般DCS系统电子间对手机 对讲机一类的无线通讯设备的抗干扰能力较好 多数不会发生问题 为确保DCS系统的安全可靠 应尽量避免在电子间使用大功率无线通讯设备 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 案例十七 某电厂 11发电机组容量为410t hCFB 100MW汽轮发电机组 DCS系统为MetsomaxDNA系统 机组运行过程中 DCS系统部分工艺画面偶尔会出现参数显示异常的情况 其现象为测点显示为红色阴影 数据无法正常显示 但该现象很快会自动恢复正常 检查发现部分DPU到交换机的网线都是从电缆桥架中敷设的 网线与其它电缆混在一起 没有与其它电缆隔离 这些电缆类型复杂 有信号电缆 也有控制电缆和动力电缆 通信网络很容易受到电磁干扰 后在大修期间进行通讯改造后问题得到解决 违反新反措9 1 10条款 电子间不应有380V及以上动力电缆 该案例是动力电缆同通讯电缆没有进行有效隔离引发 将通讯电缆同动力电缆有效进行隔离 建议对策 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 11远程控制柜与主系统的两路通信电 光 缆要分层敷设 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 12对于多台机组分散控制系统网络互联的情况 以及当公用分散控制系统的网络独立配置并与两台单元机组的分散控制系统进行通信时 应采取可靠隔离措施 防止交叉操作 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统 DCS 配置的基本要求 9 1 13交直流电源开关和接线端子应分开布置 直流电源开关和接线端子应有明显标示 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统故障的紧急处理措施 9 3 1已配备分散控制系统的电厂 应根据机组的具体情况 建立分散控制系统故障时的应急处理机制 制定在各种情况下切实可操作的分散控制系统故障应急处理预案 并定期进行反事故演习 9 3分散控制系统故障的紧急处理措施 用建立分散控制系统应急处理机制和预案来替代紧急停机停炉措施 新条款表述更准确一些 增加管理要求 要求定期进行反事故演习 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统故障的紧急处理措施 9 3 2当全部操作员站出现故障时 所有上位机 黑屏 或 死机 若主要后备硬手操及监视仪表可用且暂时能够维持机组正常运行 则转用后备操作方式运行 同时排除故障并恢复操作员站运行方式 否则应立即执行停机 停炉预案 若无可靠的后备操作监视手段 应执行停机 停炉预案 新反措要求执行停机停炉预案而不是停机停炉 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统故障的紧急处理措施 案例十七 2003年10月18日 某厂 1机组的热控MAX1000控制系统的两台RTP死机 网络数据交换中断 控制系统的整个上位机无法显示实时数据 DEH及MEH系统正常 39分钟后CCS向两台小机的的控制指令匀速增加 待运行发现切除自动并降低汽泵转速已经来不及 造成汽包水位越线 机组跳闸 如果有网络数据中断的应急预案 事故就有可能避免 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统故障的紧急处理措施 9 3 3当部分操作员站出现故障时 应由可用操作员站继续承担机组监控任务 停止重大操作 同时迅速排除故障 若故障无法排除 则应根据具体情况启动相应应急预案 新反措要求执行预案而不是酌情处理 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统故障的紧急处理措施 9 3 4当系统中的控制器或相应电源故障时 应采取以下对策 9 3 4 1辅机控制器或相应电源故障时 可切至后备手动方式运行并迅速处理系统故障 若条件不允许则应将该辅机退出运行 9 3 4 2调节回路控制器或相应电源故障时 应将执行器切至就地或本机运行方式 保持机组运行稳定 根据处理情况采取相应措施 同时应立即更换或修复控制器模件 9 3 4 3涉及机炉保护的控制器故障时应立即更换或修复控制器模件 涉及机炉保护电源故障时则应采用强送措施 此时应做好防止控制器初始化的措施 若恢复失败则应紧急停机停炉 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统故障的紧急处理措施 9 3 5冗余控制器 包括电源 故障和故障后复位时 应采取必要措施 确认保护和控制信号的输出处于安全位置 增加冗余控制故障和故障后的复位处理的注意事项 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统故障的紧急处理措施 案例十八 某电厂4号机组 机组容量600MW 2008年5月18日 ETS内模件故障 保护误动作 机组跳闸 故障原因 ETS系统PLC由 REM 状态切至 RUN 状态过程中 程序初始化扫描 数据库中的DO点瞬间发生翻转 触发MFT保护信号 未采取必要措施 确保保护和控制信号的输出处于安全位置 违反新二十五项反措9 3 5条款 加强重要系统的维护管理 相关操作应有应对措施 防止系统初始化引发信号翻转触发保护误动 建议对策 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统故障的紧急处理措施 9 3 6加强对分散控制系统的监视检查 当发现中央处理器 网络 电源等故障时 应及时通知运行人员并启动相应应急预案 启动预案 做好对策 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统故障的紧急处理措施 案例十九 74 某电厂 3机组容量125MW 机组的DCS控制系统是采用和利时HS2000系统 2004年8月9日14点20分 运行人员发现 3机组DCS系统出现严重异常 大多数设备操作失灵 机组的正常运行受到严重威胁 热工人员赶到现场 进入 3机DCS电子间后 发现电子间空调已经停止工作 环境温度超过50 从工程师站的CRT上看到仅有 11站的DPU还在工作 其余3个站已经下网 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统故障的紧急处理措施 案例十九 新反措9 3 6条款规定要加强对分散控制系统的监视检查 本事件是由于监视检查不到位 没有及时发现DCS间环境温度过高 引发系统失灵 DCS系统对环境温度的要求较高 由于环境温度高 或柜体散热效果不好 造成DCS控制器故障离线 卡件工作异常的现象较为普遍 另外高温造成设备老化过快 系统故障率加倍升高 因此要加强DCS设备的巡检管理 有必要应设置环境温度和柜内温度超温报警 另外应编制有针对性的DCS系统故障预案 当出现问题时 严格按照预案实施 避免事故扩大化 建议对策 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统故障的紧急处理措施 9 3 7规范分散控制系统软件和应用软件的管理 软件的修改 更新 升级必须履行审批授权及责任人制度 在修改 更新 升级软件前 应对软件进行备份 拟安装到分散控制系统中使用的软件必须严格履行测试和审批程序 必须建立有针对性的分散控制系统防病毒措施 华电电力科学研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE 三 防止分散控制系统控制保护失灵 分散控制系统故障的紧急处理措施 案例二十 某电厂 3机组突然全部死机 数据无法刷新 无法进行操作 仅能通过大屏进行监控 检查发现