1-火力发电厂分散控制系统典型故障应急处理预案编制与应用-朱北恒

火力发电厂分散控制系统典型故障应急处理预案研 究 与 应 用,电力行业热工自动化技术委员会 朱北恒 2012.8,主要内容,1. 编制DCS故障处理预案的必要性2. DCS故障处理预案的编制过程3. DCS典型故障处理预案系列丛书的特点4. DCS典型故障处理预案系列丛书的意义5. 技术探讨一级故障预案：电源全失、FSSS全失、ETS全失、DEH全失一级故障预案：操作站全失、网络瘫痪,电力行业热工自动化技术委员会,1. 编制DCS故障处理预案的必要性,DCS复杂的信号逻辑关联性，工程设计和变更存在的差异性，编制预案有备无患。-90年代初，北电对信号抽检畏难。 DCS整体与局部可靠性的差异性，DCS之间的差异性，风险防范的必要。 - DCS使用中，各种故障（如电源失电、操作员站“黑屏”或“死机” 、主从控制器切换异常、通讯中断、模件损坏）时有发生。-热控人员对硬件的分析处理能力下降。-根据热工监督对已有的机组跳闸事件统计分析，30%以上事件是与运行或检修人员处理不当有关。 管理上的要求-从“25项反措”到各级管理文件，均要求编写预案并开展反措演习-建立系统故障应急处理和长效管理机制，确保机组发生控制系统故障时，能迅速、准确地组织故障处理，最大限度地降低故障造成影响。-控制系统故障处理人员和经验都不足，人员流动可能性也大，需要有规范性培训和指导资料。,电力行业热工自动化技术委员会,2. DCS故障处理预案的编制过程,源自电厂的需求， 2007年浙江省各厂开始编制DCS预案。 浙江省电力学会热控专委会开展DCS预案评选活动，推进交流。 2008年，浙江全省统一“模板”。 2008年8月，兰溪电厂，DCS预案演习。 2009年11月，杭州，DCS故障分析处理专题研讨会 。 2010年，热工技术委员会组织编制DCS预案丛书。 2012年6月，DCS预案丛书由中国电力出版社出版。,电力行业热工自动化技术委员会,3. DCS典型故障处理预案系列丛书的特点,电力行业热工自动化技术委员会,DCS预案丛书共11册：,1）福克斯波罗I/A 系统-浙江电科院、大唐乌沙山、上海福克斯波罗2）ABB Symphony 系统-湖南电科院、大唐湘潭、浙能乐清、北京ABB3）艾默生Ovation 系统-华东电科院、上海漕泾、华能玉环、艾默生4）日立HIACS-5000M 系统-河南电科院、大唐三门峡华阳、北京日立5）国电智深EDPF-NT Plus 系统-国华电科院、国华徐州、国电智深6）和利时MACSV6 系统-国华电科院、国华呼伦贝尔、和利时7）GE 新华XDPS-400 系统-内蒙电科院、北方联合电力、内蒙京达、 GE新华8）西门子T3000 和TXP 系统-国华电研院、国华宁海、国华台山、 浙江电科院、浙能乐清、南京西门子9）上海新华XDC800 系统-安徽电科院、大唐洛河、上海新华10）国电南自TCS3000 系统-华电技术中心、华电佳木斯、国电南自11）南京科远NT6000 系统-浙江电科院、国华舟山、南京科远,3. DCS典型故障处理预案系列丛书的特点,电力行业热工自动化技术委员会,故障分级按后果,一级,跳机，或可能导致人身伤害、重要设备损坏,二级,处理不当会转为一级,三级,暂不影响机组安全,6类：电源全失；操作站全失；网络全瘫痪；FSSS全失；ETS全失；DEH全失；,3. DCS典型故障处理预案系列丛书的特点,电力行业热工自动化技术委员会,响应流程的区别,一级,停机判断，或转为二级,二级,处理评估，可转为一级,三级,日常维护程序,3. DCS典型故障处理预案系列丛书的特点,电力行业热工自动化技术委员会,故障处理、DCS系统维护规范操作,1） 故障快速查找表（现象、原因、处理步骤、安措、影响）2） 典型操作卡（送电、在线换卡、复位、下装、备份、采用维护指令）3） 应急预案（D、E、F）4） 可靠性确认要点及异常处理注意点（设计、维护建议）,4. DCS典型故障处理预案系列丛书的意义,紧急情况下工程师的“技术宝典”-集体智慧和共同财富 DCS预案丛书的里程碑标志作用-突破变得有意义 促进厂家完善DCS，促进DCS离线研究-厂家用户共同完善DCS应用 热工技术委员会搭建的专家平台-45位主要编写人照片，简介,电力行业热工自动化技术委员会,电力行业热工自动化技术委员会,5.1 一级故障预案：电源全失、FSSS全失、ETS全失、DEH全失,控制系统设计是否能保证被控设备和系统处于安全状态？-由于各电厂控制系统在设计上存在差异，有必要进行安全性评估。 DCS全部电源失去以后，由于锅炉风烟系统“防内爆”保护逻辑和控制回路均不能工作 ，应关注炉膛压力的变化，必要时立即停止送引风机运行（通常是在5min吹扫完成后停止）。 某厂#4机组（600MW）西门子TXP DCS总电源瞬间故障MFT 2007年 6月9日21:03，运行人员发现#4机组DCS所有操作员站的画面全部翻红， DCS电源监视报警，随后在DEH画面上发现高、中压主汽门、调门关闭，机组跳闸，21:07 DCS画面开始部分恢复。 跳闸原因分析 ：DCS系统中24V直流母线失电，造成AP、OSM等控制设备和网络交换器发生故障，FSSS APF柜触发锅炉MFT（FSSS系统异常时MFT），锅炉MFT后触发汽机跳闸，后联跳发电机。,5. 技术探讨,电力行业热工自动化技术委员会,5.2 一级故障预案：操作站全失、网络瘫痪,判断是否需要停机？-故障时间、后备监视支持、网络结构、联锁逻辑组态设计都是要考虑的因素。ABB、国电智深、和利时、 GE 新华、上海新华、南京科远系统：无后备监视，短时间内无法恢复，打闸停机。日立系统：无后备监视，或15min内无法恢复半数以上，打闸停机。Ovation 系统：操作站失去可不停机，确认网络瘫痪应打闸停机。福克斯波罗系统：操作站失电不停机，网络瘫痪在规定时间内无法恢复，打闸停机。西门子系统、国电南自系统：不停机，退出AGC，维持机组稳定不操作。国家电力公司25项反措2000（国网20项2007、国华25项2010）： 12.2.2 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，否则应立即停机、停炉。若无可靠的后备操作监视手段，也应停机、停炉。,5.技术探讨,电力行业热工自动化技术委员会,2005年6月29日，某厂#2机组（130MW）FOXBORO I/A 系统2次出现DCS网络故障，所有操作员站全部失去监控 ，待续时间分别为3min和30s。 2005年8月12日，某厂#3机组（600MW）ABB Symphony系统DCS环路通讯中断，所有操作员站全部失去监控 ， 40s后恢复正常。 2006年9月8日，某厂#2机组（600MW）ABB Symphony系统出现DCS网络故障，所有操作员站全部失去监控 ，2min左右恢复正常。 2010年10月4日，某厂#4机组（600MW）ABB Symphony系统出现DCS网络故障，所有操作员站全部失去监控 ，45s后恢复正常。 2009年3月11日，某厂#3机组（300MW）新华XDPS-400系统受病毒攻击，操作员站和工程师站全部失去监控 ，仅能通过大屏进行监控， 30min后恢复了2台操作员站，清理病毒全部处理时间持续了7小时20分。 2010年2月5日，某厂4台机组(4600MW ，1-3号运行，4号调停)西门子TXP DCS系统终端总线故障（#2机PI接口机故障，OPC数据洪流导致的网络崩溃），所有操作员站全部失去监控， 3台运行机组的处理恢复时间分别为6min、8min、20min。,近几年浙江发生的几起DCS网络故障的案例，没有一例造成停机。,5.技术探讨,电力行业热工自动化技术委员会,2010年2月5日，某厂4台机组(4600MW ) ，1-3号运行（530MW 、465MW 、566MW ，全部在AGC方式 ），4号调停（盘车、真空、轴封、定冷水、闭冷水、凝结水、循环水等系统运行 ）。 14:31，运行人员发现公用系统所有画面全部翻红，1、2、3、4号机DCS所有操作员站的画面全部翻红，DCS所有操作员站失去监控。 热控系统管理员检查发现1号、3号机组PU、SU服务器状态正常，2号、4号机组PU/SU服务器部分不正常，判断为各台机组DCS系统终端网络故障。 值长立即启动DCS系统终端网络故障处理预案。 值长立即汇报省调并申请撤出1、2、3号机组AGC，保持各台机组负荷稳定。 值长令1、2、3号机组安排专人监控机组所有重要参数，若有不正常变化立即打闸停机。令4号机组派巡检赴就地检查盘车运行情况，以及所有运行系统及设备的运行情况。 各机组现场人员检查后，汇报所有设备及系统都运行正常。,按照预案处理，没有造成停机。,5.技术探讨,5.3 某厂4台机组西门子TXP DCS系统终端总线故障的处理案例,电力行业热工自动化技术委员会,热控人员处理故障，3、1、2号机组分别在6min、8min、20min后恢复正常。 15:53，值长汇报省调，投入1、2、3号机组AGC 。 16:20，4号机组终端网络恢复正常；18:30，4号机组DCS系统恢复正常。 故障原因：2号机组PI接口机故障，OPC数据洪流导致的网络崩溃，2号-公用-1号-3号-4号。,5.技术探讨,5.3 某厂4台机组西门子TXP DCS系统终端总线故障的处理案例,电力行业热工自动化技术委员会,5.技术探讨,预案、正确的故障判断、有序处理-成功的关键。 DCS系统故障时，利用独立的DEH相关画面监视汽机侧重要数据，利用火焰电视、双色水位计、辅控画面监视锅炉侧重要数据 。 单元机组DCS系统的网络结构设计，实行人机监控和逻辑控制功能分层是必要的。 对照行业标准，落实热控可靠性技术措施。,案例的启示,电力行业热工自动化技术委员会,案例的启示：单元机组DCS应实行网络功能分层,5.技术探讨,电力行业热工自动化技术委员会,案例的启示：对照行业标准，落实热控可靠性技术措施。,5.技术探讨,GB 50660-2011 大中型火力发电厂设计规范： 规定机组跳闸命令不通过通信总线传送。 规定设置10项后备硬手操 ：汽机跳闸；总燃料跳闸；发变组跳闸；锅炉安全门开；汽包事故放水门开；汽机真空