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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

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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
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电力行业热工自动化技术委员会 《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 o电力行业热工自动化技术委员会 朱北 恒 o2012.8 电力行业热工自动化技术委员会 主要内容 l1. 编制《DCS故障处理预案》的必要性 l2. 《DCS故障处理预案》的编制过程 l3. 《DCS典型故障处理预案系列丛书》的特点 l4. 《DCS典型故障处理预案系列丛书》的意义 l5. 技术探讨 l一级故障预案:电源全失、FSSS全失、ETS全失、DEH全失 l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 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 l 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。 l 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。 l 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 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 l 源自电厂的需求, 2007年浙江省各厂开始编制《DCS预案》。 l 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。 l 2008年,浙江全省统一“模板”。 l 2008年8月,兰溪电厂,《DCS预案》演习。 l 2009年11月,杭州,DCS故障分析处理专题研讨会 。 l 2010年,热工技术委员会组织编制《DCS预案丛书》。 l 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 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ABB 3).《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 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 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; 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 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 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 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) 电力行业热工自动化技术委员会 4. 《DCS典型故障处理预案系列丛书》的意义 l 紧急情况下工程师的“技术宝典”---集体智慧和共同财富 l 《DCS预案丛书》的里程碑标志作用---突破变得有意义 l 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 l 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 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 l 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。 l 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)。 l 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 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 电力行业热工自动化技术委员会 l 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。 l 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。 l 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。 l 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。 l 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。 l 2010年2月5日,某厂4台机组(4×600MW ,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 电力行业热工自动化技术委员会 l 2010年2月5日,某厂4台机组(4×600MW ) ,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 )。 l 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。 l 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。 l 值长立即启动《DCS系统终端网络故障处理预案》。 l 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。 l 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。 l 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 电力行业热工自动化技术委员会 l 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。 l 15:53,值长汇报省调,投入1、2、3号机组AGC 。 l 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 电力行业热工自动化技术委员会 5.技术探讨 l 《预案》、正确的故障判断、有序处理---成功的关键。 l 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 。 l 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。 l 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 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 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: l 规定机组跳闸命令不通过通信总线传送。 l 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;汽机真空破坏门开;直流润滑油泵启动;交流润滑油泵启动;发电机灭磁开关跳闸;柴 油发电机启动。 此外: l 辅机联锁跳闸(如送引风机对)信号也应采用硬接线传送。 l 控制系统不应通过数据通讯总线形成闭环控制回路。 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.技术探讨 各电厂应仔细分析自己的具体情况(DCS、监视系统、热控设计 ),编写正确的《预案》 。 5.4 结论 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 感谢各位对热控技术发展的关注和支持! 朱北恒: [email protected]
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