分散电气控制系统组态中的防误操作设计研究
- 格式:doc
- 大小:18.50 KB
- 文档页数:4
防止分散控制系统(DCS)失灵事故1、防止分散控制系统(DCS)失灵事故为了防止分散控制系统(DCS)失灵的事故,要认真贯彻《火力发电厂设计技术规程》(DL 5000—2000)、《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)、《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统在线验收测试规程》(DL/T 655-1998)、《火力发电厂汽轮机控制系统在线验收测试规程》(DL/T 656-1998)《火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程》(DL/T 657-1998)、《火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规模》(DL/T 658-1998)、《火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程》(DL/T 659-1998)、《火力发电厂安全性评价》(国家电网生[2003]409号)、《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》(DL/T 774-2004)、《发电企业设备检修导则》(DL/T838—2003)等有关技术规定,并提出以下重点要求:1.1 分散控制系统及其工作环境的配置基本要求。
1.1.1 DCS系统配置应能满足机组在任何工况下的监控要求(包括故障发生后的紧急处理),CPU负荷率应控制在设计、招标规范书规定的指标之内。
1.1.2 主厂房内的热力系统(包括发变组、电气厂用及升压站内系统设备)管理用DCS控制器,应采用冗余配置,重要I/0点应考虑采用非同一板件的冗余配置,同类型的I/O点最少应留有10%的备用余量。
附属及外围公用系统管理用DCS(包括PLC),可以配置单DPU(CPU),同类型的I/O点最少应留有10%的备用余量。
1.1.3 系统设备中除打印机、性能计算站外,其余各设备的工作电源必须设计有可靠的后备手段(如采用UPS电源),主/备用电源之间的切换速度应满足该控制系统的需要(应保证控制器不被初始化)。
系统电源故障时应在控制室内设有独立于DCS之外的声光报警,双电源均故障后要有解列机组的手段。
浅析分散控制系统的运行稳定性及其故障预防摘要:本文分析了DCS系统常出现的硬件问题与预防,以及DCS系统常出现的软件问题与预防等问题。
关键词:化工企业;DCS系统运用;自动化控制;故障预防引言:在工业自动化控制系统中,除了集中控制系统(PLC)外,那就是DCS系统了,即分散控制系统。
它是一种集中监视操作,分散控制的控制系统,主要涉及生产过程中的数据采集、过程控制、报警检测、自动控制、顺序控制、监视操作以及对数据的记录、处理、结果生成等运作过程。
像化工控制系统,一般都是多回路、多点数、控制方案复杂和稳定性要求高的场所。
采用DCS系统控制,能节省大量的劳动力,并能实现安全经济运行。
随着工业自动化水平的不断提高,人们对DCS系统的依赖程度也日益增高,但其运行的稳定性和可靠性要求也越来越高。
—旦DCS系统出现故障,会对安全生产造成一定的影响,以致诱发事故。
对于大型的控制方案,它具有控制能力强、通用性强、界面友好、组态方便,并有扩展能力等许多优点。
它作为设备控制的“中枢神级”,运行的可靠性和稳定性非常重要。
为避免系统事故的发生,尽可能的降低故障发生率,就要采取有效预防措施。
平时加强维护,遇到问题应及时处理,防止扩散。
1 DCS系统常出现的硬件问题与预防1)操作站出现的问题。
由于设备指令任务下达是通过操作站完成的,也是监控设备运行状况的场所。
多台操作站出现故障不能连网,这就要立即检查是否有正常的操作站存在并确定位置,需要立即恢复出现故障的操作站。
出现故障的操作站,解决问题的措施是:一是加大日常操作员培训,督促检查DCS画面中的系统是否保持良好的运行状态,定时查看网络运行状态正常否,—旦有问题要及时解决;二是发现操作站出现故障,要通知处于正常运作的操作站监视整个流程,及时找出故障可能存在点,并加以解决。
若不能及时解决,就要操作员根据当时的情况进行分析予以处理;三是一台操作站出现死机时,操作员要立即报告通知其他相关工艺控制人员处理好影响生产的问题。
14 防止分散控制系统失灵、热工保护拒动事故为了防止分散控制系统(DCS)失灵、热工保护拒动造成的事故,要认真贯彻《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)、《火力发电厂汽轮机监视和控制系统验收测试规程》(DL/T 1012 - 2006)、《火力发电厂设计技术规程》 (DL 5000-2000)、《电力建设施工及验收技术规范第5部分:热工自动化》(DL/T 5190.5 - 2004 )、《火力发电厂热工仪表及控制装置技术监督导则》(DL/T 1056-2007)、《火力发电厂热工仪表及控制装置技术监督规定》(国电安运[1998]483号)、《单元机组分散控制系统设计若干技术问题规定》(电规发1996]214号)、《火力发电厂安全性评价》(国家电网生[2003]409号)等有关技术规定,并提出以下重点要求:14.1分散控制系统配置的基本要求14.1.1 DCS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),CPU负荷率应控制在设计指标之内并留有适当裕度。
14.1.1.1所有控制站的CPU负荷率在恶劣工况下不得超过60%。
所有计算机站、数据管理站、操作员站、工程师站、历史站等的CPU负荷率在恶劣工况下不得超过40%,并应留有适当的裕度。
14.1.1.2内部存储占有量不大于50%,外部存储量占有容量不大于40%。
14.1.1.3每种I/O点裕量10%~15%。
分散控制系统失灵、热工保护拒动风险分析及管控措施1、项目概述DCS系统配置应能满足机组任何工况下的监控要求(包括紧急故障停机),热工保护必须动作可靠,它是机组安全运行的保障。
2、潜在风险2.1设备损坏方面⑴操作员站故障时,处理不当,造成设备损坏。
⑵系统中的控制器或相应电源故障时,处理不当造成设备损坏。
⑶热工保护拒动,处理不当造成重大设备损坏。
3预控措施3.1防设备损坏方面的措施⑴防操作员站故障时,处理不当,造成设备损坏的措施①当全部操作员站故障时(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。
②当部分操作员站故障时,应由可用操作员站继续承担机组监控任务(此时应停止重大操作),同时迅速排除故障,若故障无法排除,则应根据当时运行状况酌情处理。
③运行加强对DPU的监视,发现故障,及时联系处理。
⑵防系统中的控制器或相应电源故障时,处理不当造成设备损坏的措施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。
②调节回路控制器或相应电源故障时,应将自动切至手动维持运行,同时迅速处理故障,并根据处理情况采取相应措施。
③涉及到机炉保护的控制器故障时应立即更换或修复控制器模件,涉及到机炉保护的电源故障时则应采取强送措施,此时应作好防止控制器初始化的措施。
若恢复失败则应紧急停机。
⑶防热工保护拒动,处理不当造成重大设备损坏的措施①定期进行保护定值的核实检查和保护的动作试验。
②汽轮机超速、轴向位移、振动、低油压保护、低真空等保护(装置)每季度及每次机组检修后启动前应进行静态试验,以检查跳闸逻辑、报警及停机动作值。
所有检测用的传感器必须在规定的有效检验周期内。
③若发现热工保护装置(系统、包括一次检测设备)故障,必须开具工作票经总工程师批准后迅速处理。
基于云平台分散式配网防误闭锁系统研究配网防误工作在电力系统中极其重要,由于我国配电网网架复杂,设备存在多样性,部分开关柜的联锁也出现不少问题,与“五防”的要求还存在一定的差距。
因此,在配网中容易发生误操作的现象。
文章作者从我国配网现状出发,分析了配网分散式防误闭锁原理及功能介绍,并结合实际提出现场闭锁装置实施方案。
标签:电力系统;闭锁装置;实施方案1 配网现况分析近几年随着社会经济的发展,配电网络快速扩张,例如城配网改造不断进行,新用户不断接入,分布式电源的推广及应用,特别是手拉手式配网供电方式的实现,导致网架日趋复杂,配网倒闸操作越来越多,倒电方式日益复杂,供电公司所面临的安全生产问题和运行管理问题也日益突出,配网调控“盲调”问题与现场操作范围大、时间长、任务多、班组多之间的矛盾,导致现场走错间隔、拉错设备事故的可能性非常高,极易出现误操作,以淮南供电公司为例,淮南市区带有10kV出线变电站7座,10kV(6kV)配网开闭所78个,环网柜189个,柱上开关及高压令克287台、台区配变345台、电缆分接箱432台、配网馈线300条,手拉手式供电线路212条,用户专用电源276个,2016年迎峰度夏期间,配网倒闸操作2389次,并且这些设备每天都在增加和更新,是否能够准确掌握现场设备运行情况,防止误调度、现场误操作,提高科学调度水平,已经成为配网安全运行的迫切需求。
目前配网误调度、误操作造成的事故类型:(1)停送电范围错误:操作人脱离监护操作而走错间隔,看错设备,误拉断路器,造成停电。
(2)带地线合闸事故:在开闭所(开关站)、环网柜、电缆分支箱之间的联络线工作,不验电或是验电敷衍了事,有电合接地设备,造成事故;大面积失压、甩负荷提示下、后柜门机械闭锁缺失,带电开门造成人员伤亡。
(3)合、解环造成过载停电、设备损坏。
(4)双电源或重要客户失电。
(5)带负荷拉合闸刀:误带负荷操作隔离开关,造成隔离开关烧毁,造成停电。
电力系统的防误操作情况及防误操作装置的应用摘要:虽然电力系统为社会经济发展提供了动力保障,但是,在实际操作中,各种误操作现象时有发生,对人身安全以及社会经济发展造成了非常大的威胁。
因此在当前的形势下,加强对电力系统误操作情况以及应对措施、防误操作装置应用研究,具有重要的意义。
本文主要分析了我国电力系统防失误工作存在的问题和原因,探讨了加强失误操作防范控制的措施和方法等方面的内容,希望能够提供一些有价值的参考内容,以促进电力系统的顺利运行。
关键词:电力系统;防误操作情况;防误操作装置1我国电力系统防失误工作存在的问题和原因1.1没有充分认识到组织措施的重要性近几年来,虽然各大电力公司都开始大范围的安装防误闭锁装置,但是同期的误操作事故也有所上升,造成事故的主要原因是操作票错误或者无票操作等。
可以看出,因为操作人员粗心大意、责任心不够或者违章操作而造成的误操作数量大大增加,这也说明了要想完全预防误操作事故,只抓技术远远不够,防误闭锁装置只能作为补充措施。
如果单纯依赖技术措施,忽略了组织措施,不注重对操作人员的思想教育和技术培训,不加强对操作人员的监督和管理,根本达不到防误操作的效果。
1.2对防失误操作装置的投入力度明显不够目前,很多电力公司都仅仅是关注了闭锁的安装率,却没有关注其完好率,直接影响了防失误闭锁装置的使用效果,因为防失误装置常年不运作,只有出现问题的时候才会操作,如果不按照正确的顺序和规则运作,将严重影响操作的有效性,这样就要求必须购买可靠性的产品和装置,而目前很多电力公司在这方面投入相对比较小,购买产品的质量也比较差,造成了数量足而质量差的后果,因此作为电力公司一方面应当加强技术审查,严格把控产品的质量,另一方面要对操作人员加强培训,让其学会对闭锁装置的正确维护和检修。
2加强失误操作防范控制的措施和方法基于目前国内电力系统现状以及电力系统中的失误操作情况分析,可以从以下几个方面中加强失误操作的防范控制。
火电厂DCS分散控制系统的故障及预防分析摘要:在传统火力发电厂生产过程中,由于供电技术不都成熟,并且造成的环境污染较为严重,使得其生产效率不高。
同时,由于传统的供电机组存在笨重、结构复杂、体积庞大等的特点,使得火电厂生产过程中损耗大量能量,而电能的损耗量高达百分之十五至百分之三十左右。
因此,将电气自动化技术应用到火力发电厂中来,能够有效提高电能的生产效率,促进火电厂良好发展。
火电厂分散控制系统以电气自动化技术为基础,运用分层分布结构思想,通过以太网、数据通讯技术、过程控制单元和运行管理工作站联合作用实现综合测控,最后所得的数据进入计算机终端,进行数据处理、原因分析和任务自动执行,实现了发电厂运营过程的全面监管和维护。
关键词:火电厂;DCS;分散控制系统;故障;预防1分散控制系统简介1.1基本架构分散控制系统的基础是微处理器,是融合计算机技术、网络通讯技术、测量控制技术等现代电子信息技术的现代控制系统。
分散控制以及集中管理是其最为显著的特点,它能够集中监视、操作和管理生產过程,不同计算机控制的装置则完成具体的控制任务。
分散控制系统的典型架构一般有四个层次,主要为现场层、控制层、网络层、监控层。
这种系统架构,网络层连接监控层、控制层和现场层,使其数据能够进行交互。
网络层是整个系统架构的基础,而控制层中则以基本单元“站”组成,利用专业的分布式动态实时数据库管理和保存各个站上的数据,实现站与站间的信息共享。
控制层是直接管控生产过程的单元,数据信息传入过程控制单元后,控制单元会自动作出对应的反应。
现场层则是执行单元包括数据采集和执行控制命令的装置。
监控层的工作站则执行相对自治原则,每个工作站负责各自的领域或是功能。
1.2系统特点火电厂分散控制系统主要有三种类型。
分别为可编程控制器基础型、多功能控制器基础型和PC机总线基础型分散控制系统。
其主要特点包括高可扩展性、高可靠性、高监控性能、相对分散的功能、数据共享以及易于编程和维护。
分散电气控制系统组态中的防误操作设计研究【摘要】本文主要根据几个工程实例的研究来简单的分析了分散电气控制系统ECS(Electric Control System)组态功能对于实际操作中的防误操作的可行性,并分析了DCS(Distributed Control System)分散控制系统目前的发展现状,简单的探讨单元机组电气防误操作的设计原则和设计要点,还提出了切换开关位置规则的防误操作思路。
【关键词】DCS分散电气控制系统防误操作设计研究原则要点在电气操作中,安全可靠是首要的任务,为了防止出现恶性的电气操作事故,电气误操作就显得尤为重要,它同时也是《防止电力生产重大事故的二十项重点要求》中的主要内容,是防止事故出现的重要手段。
本文通过探讨和分析了多个工程的分散电气控制系统ECS组态功能,从中发现利用分散控制系统DCS具有很好的效果,它具有控制功能强大、系统运行稳定、人机界面设计优良、内部信息和资源共享等特点,加上利用软件联锁技术来加强电气防误操作的设计,可以极大的保证DCS运用水平的提高,最为重要的是保证电气操作的安全和可靠性。
1 DCS分散控制系统的发展现状DCS自1975年问世以来,大约有3次比较大的变革,70年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的,由各DCS厂家自己开发并没有动态流程图,通信网络基本上是轮询方式;80年代通信网络较多使用令牌方式;90年代操作站出现了通用系统,90年代末通信网络有的部分遵循TCP/IP协议,有的开始采用以太网。
20多年来,DCS已广泛应用于各工业领域并趋于成熟,成为工业控制系统的主流。
随着我国传统产业的改造和新建工程项目的兴建,都对DCS的需求极为迫切,早在我国的80年代,主要是通过进口的方式来进行DCS配备,主要集中的领域是石化、冶金和电力行业,发展到90年代,我国的一些新型的高科技公司也纷纷的进入到DCS领域。
目前我国国内生产的DCS的价格较为便宜、备件备品方便、组态学习难度低、技术上先进等特点,基本能与国外的同类产品相抗衡,但是DCS在运用中还是存在一些问题,主要有四个方面:一是一对一的结构问题,一对一结构。
科技学院课程设计报告(2014 -- 2015 年度第 1 学期)名称:分散控制系统与现场总线技术题目:分散控制系统差错控制技术分析设计院系:动力工程系班级:自动化11K2学号:111912010207学生姓名:高云芳指导教师:李大中设计周数: 1成绩:日期:2015 年 1 月17 日《分散控制系统与现场总线技术》课程设计任务书一、目的与要求1.通过本课程设计教学环节,使学生加深对所学课程内容的理解和掌握;2.结合工程问题,培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力;3.培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力;4.要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法,根据工程问题和实际应用方案的要求,进行方案的总体设计和分析评估;5.报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。
二、主要内容1.每个学生依据个人情况选择课程设计题目;2.分散控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施综述;3.分散控制系统工程应用方案设计分析;4.现场总线技术发展应用综述;5.基于现场总线技术的工程应用方案设计分析;6.分散控制系统差错、容错控制技术设计分析;7.工程师站、操作员站功能应用综述;8.现场控制站工程应用控制方案设计分析;8.SOE、事故追忆技术分析综述;9.分散控制系统接地系统设计与可靠性分析;10.分散控制系统电源安全供电系统配置方案综述。
三、进度计划四、设计成果要求1.针对所选题目的国内外应用发展概述;2.课程设计正文内容,包括设计方案、硬件电路和软件流程,以及综述、分析等;3.课程设计总结或结论以及参考文献;4.要求设计报告规范完整按照《华北电力大学课程设计标准格式》撰写。
五、考核方式《分散控制系统与现场总线技术》课程设计成绩评定依据如下:1.课程设计报告;2.独立工作能力及设计过程的表现;3.答辩时回答问题情况。
成绩综合评定分为优、良、中、及格、不及格五个等级。
学生姓名:高云芳指导教师:李大中2015 年1 月17 日一、课程设计的目的与要求分散控制系统与现场总线技术是目前国内外工程领域应用非常广泛而有效的计算机控制技术,作为自动化类本科学生应当具备和掌握与此相关的基础知识、概念和设计方法。
12 防止分散控制系统失灵、热工保护拒动事故12.1 防止分散控制系统失灵、热工保护拒动事故重点要求为了防止分散控制系统(DCS)失灵、热工保护拒动造成的事故,要认真贯彻《火力发电厂热工仪表及控制装置技术监督规定》(国电安运[1998]483号)、《单元机组分散控制系统设计若干技术问题规定》(电规发[1996]214号)、《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统在线验收测试规程》(DL /T656-1998)、《火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程》(DL/T657-1998)、《火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程》(DL/T658-1998)、《火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程》(DL/T659-1998)等有关技术规定,并提出以下重点要求:12.1.1分散控制系统配置的基本要求12.1.1.1DCS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),CPU负荷率应控制在设计指标之内并留有适当裕度。
12.1.1.1.1热控DCS和DEH控制系统的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)。
12.1.1.1.2热控DCS和DEH控制系统CPU负荷率应控制在设计指标之内并留有适当裕度。
中央处理单元的负荷率。
所有控制站的中央处理单元恶劣工况下的负荷率均不得超过60%。
计算站、数据管理站等的中央处理单元恶劣工况下的负荷率不得超过40%。
数据通信总线的负荷率,在繁忙工况下数据通信总线的负荷率不得超过30%。
对于以太网则不得超过20%。
12.1.1.1.3热控DCS和DEH电子设备间的环境温度宜保持在18℃~24℃,温度变化率应小于等于5℃/h,相对湿度宜保持在45%-70%,电子设备间内应配置温湿度仪表进行定时(每日2次)监视,防止因环境温度恶劣造成控制系统故障。
12.1.1.2主要控制器应采用冗余配置,重要I/O点应考虑采用非同一板件的冗余配置。
冗余配置的过程控制单元、通讯接口、通讯环路必须处于良好的备用工作状态。
发电厂防止分散控制系统失灵和热工保护拒动事故措施现代大型发电机组分散控制系统(DCS)已是一种标准模式,是监视、控制机组起停和运行的中枢系统,其安全、可靠与否对于保证机组的安全、稳定运行至关重要,若发生问题将有可能造成机组设备的严重损坏。
因此,必须引起有关单位领导和专业技术人员的高度重视,防止任何违规和盲目行为的发生。
随着计算机技术和现代控制技术的飞速发展,DCS对机组监控覆盖面日趋完善,其渗透深度也随之增强。
近年来,无论是新建的大型机组还是老机组进行热工自动化改造,其所设计的DCS系统控制功能已不仅仅局限于热机系统的监视、控制及大联锁等,发电机一变压器组、厂用电系统乃至开关场的控制也纳入DCS 中,甚至像自动同期、励磁等指标、可靠性要求很高的专用设备,也有人尝试用DCS(设计专用智能板件)来实现其功能。
而且目前机组控制室人机界面的设计也已经发生了深刻变化,常规仪表加硬手操的监控模式已基本被取消,取而代之的是大屏幕、CRT操作员站加软手操。
因此,机组安全、经济运行对DCS的依赖性也越来越大。
鉴于目前已经投运的DCS系统一般还不能保证十分完善,特别是在选型和设计时,由于受设计思路和投资等因素的影响,在系统配置上可能不尽合理,并且已投入使用的DCS系统可靠性也不尽相同,有可能会因为DCS设备、系统本身问题或由于使用维护不当等原因而造成机组停运或设备损坏事故,因此,制定DCS 及热工保护反事故措施是势在必行的。
“为了防止分散控制系统(DCS)失灵、热工保护拒动造成的事故,要认真贯彻《火力发电厂热工仪表及控制装置技术监督规定》(国电安运[1998』483号)、《单元机组分散控制系统设计若干技术问题规定》(电规发11996]214号)、《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—1998)、《火力发电厂汽轮机控制系统在线验收测试规程》 (DL/T 656—1998)、《火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程》(DL/T657—1998)、《火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程》(DIJT658—1998)、《火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程》(DL/T659—1998)等有关技术规定,并提出以下重点要求。
DCS控制保护回路误动作原因及处理措施探讨杨珍珍发布时间:2021-10-07T03:34:04.616Z 来源:《基层建设》2021年第18期作者:杨珍珍[导读] DCS控制系统是以分散控制、操作集中为特点的一种新型综合性控制系统,其中的DCS便为英文“decentralized control system”即分散控制系统的首字母新疆玉象胡杨化工有限公司新疆维吾尔自治区沙雅县 842200摘要:DCS控制系统是以分散控制、操作集中为特点的一种新型综合性控制系统,其中的DCS便为英文“decentralized control system”即分散控制系统的首字母。
该系统对不同环节、不同层级、不同部分实行分散控制,再将其进行操作和管理的集中,以此实现工作效率高、工作质量好的目的。
现如今,DCS控制系统已经在很多领域例如:电气、冶金、石化等被广泛应用,它对具体工作流程控制和操作的精进与完善使得DCS控制系统成为一些领域不可缺少的工具。
关键词:DCS控制系统;回路误动作;原因及对策引言:现如今的电厂大多都追求利益,因而一直都致力于提升电厂设备的自动化技术水平,DCS控制系统的应用使得电厂利益得到满足,但因为电厂设备长期处于运转状态当中,对DCS控制系统有一些影响,导致DCS控制系统的分散控制不够精确,电厂的正常工作运行机制被小幅度改变,稳定性变差。
在电厂工作运行时,一旦出现什么故障,就需要工作人员及时去解决,或者依靠继电保护来使得损失降到最低,接下来,本文主要从引起回路误动作的原因出发去探讨分析,力求找到能够解决问题的对策。
一、电厂DCS控制系统及热控系统DCS控制系统是集分散控制和统一操作为一体的综合性、协调性并存的新型仪表控制系统[1]。
热控系统的作用则主要体现在当电厂运作出现故障时。
具体的工作原理为阻止由电厂设备故障引发的发电系统安全性问题,问题一旦出现,热控系统便自行启动,对电厂运作设备实施保护,不仅阻止了危险事故的发生,还保护了DCS控制系统。
解读2023版二十五项反措:防止分散控制系统失灵事故(四)电厂事故中有相当一批是走错间隔、误操作造成的,甚至有一些操作,即便不是正常操作,由于一些原因也会引起新的问题。
新版二十五项反措关于防止分散控制系统失灵事故9.4防止因检修、维护不当引发事故介绍的就是一些在日常工作尤其是检修工作中出现的问题。
其中的内容与2014版相比进行了细化,具体对比解读如下。
2023版9.4.1条与2014版9.4.12条相同,但增加了“各项热工保护功能在机组运行中严禁退出”,这里是对热工保护的要求进行了强调。
之前工作有遇到过类似的情况,因为主给水调节阀故障,导致汽包水位异常升高,运行人员私自解除汽包水位保护,虽然未造成锅炉灭火,并且通过一番操作将机组拯救回来,但是在此过程中不仅私自违反规定解除了主保护,同时将机组置于危险的的境地。
因此,这种行为是不允许的。
2023版9.4.2条是对2014版9.4.13条的修订,变化是“热工保护联锁试验中,应采用现场信号源处模拟试验或物理方法进行实际传动”。
2013版的描述是“尽量釆用物理方法进行实际传动,如条件不具备,可在现场信号源处模拟试验”。
这是对目前生产现场实际情况的一个跟踪,对大多数电厂而言,部分保护的传动试验基本采用信号模拟的方式进行验证。
尤其是一些特殊的保护信号,比如汽轮机TSI信号,很难做到实际的传动,大多采用现场模拟的方式。
2023版9.4.3条是新增,针对近几年出现的误动保护测点装置的情况,这里进行了单独强调。
在之前的规范中,包括热工仪表的相关规范,并没有明确参与保护的测点装置需要另做标识,新版反措提出了新的要求。
2023版9.4.4条是新增,同样是对走错间隔和误操作的要求,尤其是在DCS 系统中走错间隔的可能性还是非常大的。
这里所说的“走错”并不一定指物理间隔,也可能是DCS系统组态方面。
在DCS系统设计中,为了节省成本,会出现多台机组共用一台工程师站的情况,当然也存在为了联合组态方便,一台操作员站可以访问多套系统的情况。
分散电气控制系统组态中的防误操作设计研究
作者:陈超
来源:《中国科技纵横》2013年第22期
【摘要】本文主要根据几个工程实例的研究来简单的分析了分散电气控制系统ECS (Electric Control System)组态功能对于实际操作中的防误操作的可行性,并分析了DCS (Distributed Control System)分散控制系统目前的发展现状,简单的探讨单元机组电气防误操作的设计原则和设计要点,还提出了切换开关位置规则的防误操作思路。
【关键词】 DCS分散电气控制系统防误操作设计研究原则要点
在电气操作中,安全可靠是首要的任务,为了防止出现恶性的电气操作事故,电气误操作就显得尤为重要,它同时也是《防止电力生产重大事故的二十项重点要求》中的主要内容,是防止事故出现的重要手段。
本文通过探讨和分析了多个工程的分散电气控制系统ECS组态功能,从中发现利用分散控制系统DCS具有很好的效果,它具有控制功能强大、系统运行稳定、人机界面设计优良、内部信息和资源共享等特点,加上利用软件联锁技术来加强电气防误操作的设计,可以极大的保证DCS运用水平的提高,最为重要的是保证电气操作的安全和可靠性。
1 DCS分散控制系统的发展现状
DCS自1975年问世以来,大约有3次比较大的变革,70年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的,由各DCS厂家自己开发并没有动态流程图,通信网络基本上是轮询方式;80年代通信网络较多使用令牌方式;90年代操作站出现了通用系统,90年代末通信网络有的部分遵循TCP/IP协议,有的开始采用以太网。
20多年来,DCS已广泛应用于各工业领域并趋于成熟,成为工业控制系统的主流。
随着我国传统产业的改造和新建工程项目的兴建,都对DCS的需求极为迫切,早在我国的80年代,主要是通过进口的方式来进行DCS配备,主要集中的领域是石化、冶金和电力行业,发展到90年代,我国的一些新型的高科技公司也纷纷的进入到DCS领域。
目前我国国内生产的DCS的价格较为便宜、备件备品方便、组态学习难度低、技术上先进等特点,基本能与国外的同类产品相抗衡,但是DCS在运用中还是存在一些问题,主要有四个方面:一是一对一的结构问题,一对一结构。
一台仪表,一对传输线,单向传输一个信号。
这种一对一的模式结构的接线比较复杂,施工的周期长、安装成本高、维护困难、维护成本高,二是可靠性较差,传输模拟信号不仅容易受到干扰,且准确度也较低,通常会采用各种措施来改善这两点,结果造成了成本提高,三是互操作性较差,虽然模拟表对信号的标准进行了统一,但是很多的技术参数仍然由制造商来设定,导致了不同品牌仪表不能很好的进行互换,所以用户制造商的
依赖较强,在应用上也不能选择性价比最优的配套仪表,甚至出现个别制造商垄断市场的局面;四是失控状态,通常操作员在控制室不能及时的了解现场的情况,对参数的调整等方面不能及时和准确,也不能预测事故,使得操作员对其处于失控状态。
因操作员不能及时发现现场仪表故障,从而导致的事故时有发生。
2 单元机组电气防误操作设计时必要遵循的基本原则
在对单元机组电气防误操作设计时首要考虑的问题是安全问题,所以针对安全问题必须要遵循几个基本原则,首先电气防误操作功能是安全功能的一部分,它就必须和控制功能有效的分开,这是为了避免安全功能和控制功能同时失效的可能性。
所以控制组态中防误操作设计时必须要遵循“五防”,不仅如此,在此基础上还着重的加强“五防”设备中薄弱的部分,以有效的避免“五防”外的操作规则防误操作问题和开关环节的误合、误分问题。
3 防误操作的设计可行性和必要性
3.1 提高电气防误操作水平
ECS从本质上来讲是发电厂单元机组电气系统采用的监控,但是它和升压站的监控系统NCCS有所不同,NCCS通常都设有“五防”机,而ECS则没有,使得曾经的有效的硬件防误设备不能再继续的使用,再者采用了ECS以后,值班室的值班人员减少,加上以前的许多就地操作的项目都全部的集中到操作站上进行完成,这就对电气防误闭锁系统提出了更高的要求,必须要保证性能完善和可靠,系统运行稳定等,才能根本的满足防误安全管理的需求。
3.2 提高DCS利用率
ECS在运用中我们可以将其看成是DCS的一个部分,在采样时对电气信号周期都基本要求到毫秒级,这就对DCS的硬件要求较高,这时设备的投资会增加,再加上其中增添了很多的I/O点,进一步的提高了投资成本。
我们就以一个300MW容量的发电厂为例,每个机组
6kV馈线按照40回计算,每回馈线约8个I/O点,其中AI一个,DO两个,DI五个,这样计算下来至少每台机组的成本就要提高100万元。
由于目前大部分的DCS都被应用于过程控制,其组态功能尤其强大,对复杂的控制效果极为明显,所以借助DCS的强大组态功能对于电气监控来说具有更强的逻辑控制能力,是实现提高DCS利用率的有效措施。
4 单元机组电气防误操作设计的主要思路
4.1 避免误合和误分开关环节的问题
在“五防”中,除了误合、误分开关问题可以运用提示性的方式,剩下的“四防”在设计中必须要采用强制的方式,这也从侧面的看出了传统电气控制中的误合、误分开关问题的针对性的解决手段还比较少,而采用ECS控制后,不仅操作更为集中,而且对于误合、误分开关问题来说,其控制的效果都极为的明显。
在控制的组态中,为了有效的避免误合、误分开关,可以
用不同的颜色、不同的图标、不同的提示方式等显示当前的开关的状态,通过这些不同的颜色、图标等来判断开关的连接、断开、故障等,再加上故障时的有声光报警和提示,可以极大的提高控制的效果,有效的避免误判的现象。
4.2 顺控开机防误操作设计思路
顺控开机防误操作设计思路主要从四个方面来分析:一是开机条件的检测,顺控开机操作中对开机条件的检测尤为重要,只有当各项条件都满足要求,才能实现顺控开机的各项指令,否则就闭锁开机回路,要保证开机操作的能够顺利的执行;二是发电机升压并网的防误操作,当发电机的内部出现了故障时,或是开关发电机旁存在接地线,在进行发电机升压操作时要尽量使开关的状态保持断开,但是会存在很大的定子电流,如不进行及时的处理会导致严重的后果,还有在升压时如果发电机内部的励磁回路或者互感器存在问题会导致转子电流和定子电压出现异常,这时就应该立即的停止升压,不然会造成发电机超压而出现严重的事故,针对这一现象主要是通过相关的参数设定闭锁逻辑;三是厂用电的切换,当发变组的出力到达30%的额定值时,这时需要厂用电切换,并网到切换的时间是不固定的,也不确定,顺控开机程序也不适合厂用电切换,再者在厂用电切换前还需要对切换的环境进行检测,除了自动的厂用电切换装置ATS对相关的闭锁条件进行了考虑外,也可以将一些良好的原则或规范列入到运行方式中;四是“单步”操作,在进行“单步”操作时,每一步的防误操作规则可以根据顺控操作相应步骤联锁逻辑来进行确立。
4.3 顺控停机防误操作设计思路
顺控停机可以对发变组进行自动解列,在顺控停机操作中系统会自动的检测各项停机条件,如厂用点启备变供电、发变组的开关合位、发电机的无功功率和有功功率降低到最小值等,当这些条件都检测通过后,才能实现顺控停机操作指令的实施。
4.4 切换开关的位置规则防误操作思路
在进行DCS设计时,通常是设计的多个屏幕来进行操作,这种设计的往往操作员通过屏幕观看的仅仅是一个窗口或者仅仅是一个小的过程,如果当系统中将一定量的回路设计成手动时,那么操作员基本是不可能观看到系统的所有回路,那么也就不能判断系统是否在进行正常的工作,也就无法根据系统的问题来及时的管理和控制,如果系统在运行中存在问题,又没有及时的控制,那么极易造成比较严重的后果,加上电气操作本身频率就较低,这类问题的后果才更为严重。
为了防止这类原因造成的事故,本文认为应该运用切换开关位置检测逻辑来达到规则防误操作的目的,根据现场的实际情况,将励磁系统、厂用母线进线开关控制位置、自动电压调节器AVR、ATS的选择方式等状态置位切换开关设立位置检查逻辑软按钮,操作员可以随时检查,如果检查的结果和正常运行方式有异,那么会弹出相应的指示窗口给予操作人员提出。
5 结语
本文主要简单的分析了分散电气控制系统ECS组态功能对于实际操作中的防误操作的可行性,并分析了DCS分散控制系统目前的发展现状,简单的探讨单元机组电气防误操作的设计原则和设计要点,以为相关人士提供一点借鉴。
参考文献:
[1]朱永昶,王海珍.分散电气控制系统组态中防误操作设计[J].电力自动化设备,2004,24(9):99-100.
[2]王宏光,裴建东,陈瑞芳等.临汾热电220kV电气系统倒闸操作的危险点及防范措施[J].机电信息,2012,(6):6-7.
[3]杨少军,严建军,乔永生等.防误闭锁在DCS系统中的应用[J].电力科学与工程,2003,(2):48-51.
[4] LUO Qin,罗钦,段斌等.基于IEC 61850控制模型的变电站防误操作分析与设计[J].电力系统自动化,2006,30(22):61-65.
[5]吴亚珍.变电站防误操作设计方案[J].电工技术,2007,(8):23-24.
[6]穆国强,魏宾,刘海莹等.综合性电网调度/集控操作防误系统的设计与实现[J].电力系统自动化,2007,31(23):42-45,73.。