1、分散控制系統典型故障應急處理預案編制研究孫長生：電話孫長生：電0571-51211653 手機手機1385713881513857138815郵箱：郵箱： 網址網址: :Http/Http/工作單位：浙江省電力試驗研究院工作單位：浙江省電力試驗研究院兼：電力行業熱工自動化技術委員會兼：電力行業熱工自動化技術委員會 付秘書長付秘書長 1）預案編制起因）預案編制起因 2）預案編制過程）預案編制過程 3）預案主要內容）預案主要內容 4）預案編制主要技術要點）預案編制主要技術要點 5）預案編制試驗中的經驗交流）預案編制試驗中的經驗交流 3）二十五項反措、二十五項反措、上級

2、管理部門等上級管理部門等均要求編寫預案均要求編寫預案并開展反措演習并開展反措演習1） DCS各種故障，如電源失各種故障，如電源失電、操作員站電、操作員站“黑屏黑屏”或或“死死機機”、主從控制器切換異常、主從控制器切換異常、通訊中斷、模件損壞等事件時通訊中斷、模件損壞等事件時有發生有發生2）根據中試所熱工監督對已根據中試所熱工監督對已有的機組跳閘事件歸類統計，有的機組跳閘事件歸類統計，30%以上事件是與運行或檢以上事件是與運行或檢修人員處理不當有關。修人員處理不當有關。 4）建立系統故障應建立系統故障應急處理和長效管理急處理和長效管理機制，確保機組發機制，確保機組發生控制系統故障時，生控制系統故

3、障時，能迅速、準確地組能迅速、準確地組織故障處理，最大織故障處理，最大限度地降低故障造限度地降低故障造成影響成影響5）控制系統故障處理人員和經驗都控制系統故障處理人員和經驗都不足，人員流動可能性也大，需要不足，人員流動可能性也大，需要有規范性培訓和指導資料。有規范性培訓和指導資料。 預案預案編制概述編制概述11.1預案預案編制起因編制起因1.2故故障障處處理理不不當當案案例例 控制器組態下載時引起機組控制器組態下載時引起機組MFT ； 控制器冗余切換失敗，處理操作不控制器冗余切換失敗，處理操作不當，機組當，機組MFT； 給水控制器均故障，鍋爐缺水爆管給水控制器均故障，鍋爐缺水爆管 運行操作不當

4、導致汽包水位高信運行操作不當導致汽包水位高信號動作號動作MFT，汽機大軸燒損；，汽機大軸燒損； 操作人員退出油壓保護聯鎖開關，操作人員退出油壓保護聯鎖開關，汽機跳閘，斷油燒瓦事件汽機跳閘，斷油燒瓦事件。 通信故障廠區通信故障廠區6KV05、06段失電段失電 DCS模件故障，機組跳閘模件故障，機組跳閘 網口接觸不良省煤器進口流量急降、網口接觸不良省煤器進口流量急降、邏輯錯誤鍋爐邏輯錯誤鍋爐MFT ； 工程師站硬關機，系統無法啟動工程師站硬關機，系統無法啟動 近一年時間收集、總結、研究，消化吸收近一年時間收集、總結、研究，消化吸收深入探討，編制今年深入探討，編制今年8 8月上旬完成月上旬完成111

5、1家送審稿家送審稿控制系統故障應急處理預案編制控制系統故障應急處理預案編制早期研究早期研究火電廠熱控系統可靠性配置與事故預控火電廠熱控系統可靠性配置與事故預控編寫模板編寫模板國華集團提出，主任委員金耀華副總主持國華集團提出，主任委員金耀華副總主持熱工自動化技術委員會熱工自動化技術委員會20102010年下半年啟動研究與編制年下半年啟動研究與編制研討會、審查會、中國電力出版社出版研討會、審查會、中國電力出版社出版申請申請20122012年電力行業標準年電力行業標準1.3預預案案編編制制全全過過程程1111家家DCSDCS廠家廠家1414家發電廠家發電廠6 6家電科院家電科院2 2家技術中心家技術

6、中心編制過程編制過程 ，通過試驗驗證，通過試驗驗證DCS運行的安全可靠性和運行的安全可靠性和預預案案編制的正確性。編制的正確性。編制過編制過程驗證程驗證2）一些電廠在）一些電廠在機組檢修中做了機組檢修中做了全面的模擬試驗全面的模擬試驗3）各編制組都進行）各編制組都進行了試驗（更多的試驗了試驗（更多的試驗待機組大修中進行）待機組大修中進行）4）試驗結果表明，系統配置、邏輯組態、參數設置中或多或）試驗結果表明，系統配置、邏輯組態、參數設置中或多或少存在影響安全的問題。這些問題一般情況下難以發現，而少存在影響安全的問題。這些問題一般情況下難以發現，而一旦一旦DCS出現特定故障，則可能因這些細節未考慮

7、周全而危出現特定故障，則可能因這些細節未考慮周全而危及機組安全運行（如控制器冗余切換不成功時的處理）。但及機組安全運行（如控制器冗余切換不成功時的處理）。但這些細節問題可以通過完善故障處理預案、事先培訓和反事這些細節問題可以通過完善故障處理預案、事先培訓和反事故演習，提高事故處理能力來避免故演習，提高事故處理能力來避免電力行業熱工自動化技術委員會于電力行業熱工自動化技術委員會于8月月23日日24日在北日在北京召開京召開控制系統故障應急處理預案控制系統故障應急處理預案編制審查會。編制審查會。ABB預案預案主要內容主要內容 24. 控制系統綜述控制系統綜述： 通過主要接地、通過主要接地、電源、網絡

8、等，介電源、網絡等，介紹控制系統概況紹控制系統概況5. 應急處理預應急處理預案的總體要求案的總體要求：是預案正文：是預案正文的主體內容的主體內容附錄附錄A 現場應急現場應急處理預案流程處理預案流程附錄附錄B 故障快速故障快速查找表、故障診查找表、故障診斷與處理流程。斷與處理流程。附錄附錄C 故障處理故障處理典型操作卡。典型操作卡。附錄附錄D 級控制器全部故障應急處置方案級控制器全部故障應急處置方案附錄附錄E 級控制器全部故障應急處置方案級控制器全部故障應急處置方案附錄附錄F 控制系統維護方法控制系統維護方法1.范圍范圍；2.規范性引用文件規范性引用文件；3.術語定義和縮略語術語定義和縮略語2.

9、1ABB分散分散控制系統故控制系統故障應急處理障應急處理預案（樂清預案（樂清電廠版）電廠版）一級二級故障處置方案、維護方案一級二級故障處置方案、維護方案一級一級二級二級三級三級故障定位故障定位更換操作卡更換操作卡應急預案啟動流程應急預案啟動流程故障定級故障定級過程控制過程控制應急處理流程應急處理流程應急結束應急結束后期培訓后期培訓反事故演習反事故演習組織機構組織機構預案管理預案管理應急響應應急響應故障應急處理預案故障應急處理預案總體框架總體框架辨識辨識2.1風險辨識風險辨識辨識可能發生的重大事故風險，對風險可能產生的影響辨識可能發生的重大事故風險，對風險可能產生的影響進行分析，評估單位對該風險

10、的應急能力。根據控制系進行分析，評估單位對該風險的應急能力。根據控制系統故障可能造成的后果將危險源分級統故障可能造成的后果將危險源分級級級故障分級故障分級1）故障時直接造故障時直接造成機組跳閘成機組跳閘或損壞或損壞設備、造成環保問設備、造成環保問題題的為的為級級2）不及時處理或不及時處理或處理不當可能造成處理不當可能造成機組跳閘或設備損機組跳閘或設備損壞的為壞的為級級3）暫時不影響機組安全暫時不影響機組安全運行，但有可能發展成為運行，但有可能發展成為級的定為級的定為級級4）分散控制系統分散控制系統重大危險源分級列重大危險源分級列表表故障應急處理預案故障應急處理預案中故障分級中故障分級 2.22

11、)級故障，啟級故障，啟動應急預案并通動應急預案并通知應急指揮組。知應急指揮組。應急指揮組對故應急指揮組對故障搶險過程的各障搶險過程的各種事項進行決策種事項進行決策行發布。現場應行發布。現場應急小組及各相關急小組及各相關部門在應急指揮部門在應急指揮組的統一領導協組的統一領導協調下根據職責分調下根據職責分工開展應急工作工開展應急工作3）級或級或級級故障，由值長啟故障，由值長啟動現場應急小組動現場應急小組及相關的現場應及相關的現場應急處置方案，在急處置方案，在現場指揮機構的現場指揮機構的組織協調下根據組織協調下根據職責分工開展應職責分工開展應急處理工作。急處理工作。4）制定現場應急處置方案的流程）制

12、定現場應急處置方案的流程與要求，給出控制系統典型故障與要求，給出控制系統典型故障快速查找表以及各種典型故障診快速查找表以及各種典型故障診斷與處理流程斷與處理流程機組運行中，控制系統故障發生時，值長進行故障分級：機組運行中，控制系統故障發生時，值長進行故障分級：預案分預案分級啟動級啟動5.4故故障障應應急急處處理理流流程程在在5. 5中制定了現場應急處置方案的流程與要求，中制定了現場應急處置方案的流程與要求，給出了分散控制系統典型故障快速查找表以及各種典給出了分散控制系統典型故障快速查找表以及各種典型故障診斷與處理流程；型故障診斷與處理流程；應急預案總體要求應急預案總體要求附錄附錄B2 DCS故

13、障診斷和處理流程故障診斷和處理流程 DX.1. 故障現象：故障現象：1）運行檢查）運行檢查; 2）熱工檢查）熱工檢查DX.2 故障原因故障原因DX.3. 故障后果故障后果DX.4. 故障處理：故障處理：1）運行處理；）運行處理； 2）維護處理）維護處理 列出所有相關的關系點。列出所有相關的關系點。附錄附錄C C 控制系統故障操作卡及處理辦法控制系統故障操作卡及處理辦法附錄附錄C1 C1 初始化控制器操作卡初始化控制器操作卡附錄附錄D：現場故障應急處置預：現場故障應急處置預案案預案規范預案規范編制工作技術要點編制工作技術要點 3編預案之前，每對控制器控制哪些設備對運行人員來編預案之前，每對控制器

14、控制哪些設備對運行人員來說是個黑洞，熱工人員掌握也不全面。因此在編寫每對控說是個黑洞，熱工人員掌握也不全面。因此在編寫每對控制器及制器及PCU柜的故障應急處理預案中，均應列出主模件及柜的故障應急處理預案中，均應列出主模件及PCU柜的主要控制設備及重要柜的主要控制設備及重要I/O點（包括重要通訊點）點（包括重要通訊點）。通過培訓學習，讓運行和檢修人員了解故障部件關聯的設通過培訓學習，讓運行和檢修人員了解故障部件關聯的設備，便于快捷查找故障、防止分析處理時出現漏洞。備，便于快捷查找故障、防止分析處理時出現漏洞。1）IO點點某些某些DCS故障發生后故障發生后，運行、熱工人員如不能及時干預，運行、熱工

15、人員如不能及時干預，將會導致故障影響面擴大。，將會導致故障影響面擴大。 因此所有現場處置方案中，因此所有現場處置方案中，均應列出故障現象、故障原因、故障后果、故障發生后運行均應列出故障現象、故障原因、故障后果、故障發生后運行與維護人員各自的處理措施并經過驗證，以便與維護人員各自的處理措施并經過驗證，以便DCS故障故障時時，運行和熱工人員根據經驗指導有序地進行操作和干預，必，運行和熱工人員根據經驗指導有序地進行操作和干預，必要時直接停機，減少機組非停事件或損壞設備事件發生要時直接停機，減少機組非停事件或損壞設備事件發生。2）處處置置方方案案故障快速查找表最后列，對應故障處理操作卡，目的故障快速查

16、找表最后列，對應故障處理操作卡，目的是規范故障的查找和處理，應細化具有可操作性，讓同專是規范故障的查找和處理，應細化具有可操作性，讓同專業的其他維護人員能根據它的指導完成整個故障、縮短故業的其他維護人員能根據它的指導完成整個故障、縮短故障處理時間，減少隨意操作帶來的不確定性隱患。障處理時間，減少隨意操作帶來的不確定性隱患。可可操操作作現場處置方案中，一定要綜合大量故障分析處理案例現場處置方案中，一定要綜合大量故障分析處理案例的經驗與教訓，詳細寫出操作步驟、該強制的全部關聯點的經驗與教訓，詳細寫出操作步驟、該強制的全部關聯點（如控制器冗余切換不成功但機組未跳閘的故障處置時，（如控制器冗余切換不成

17、功但機組未跳閘的故障處置時，相關的硬、軟接點的強制和現場控制設備切手動等），防相關的硬、軟接點的強制和現場控制設備切手動等），防止處置時關聯操作不到位導致處置失敗。止處置時關聯操作不到位導致處置失敗。關關聯聯點點編寫編寫DCS故障應急處理預案時的一個重要工作，是機故障應急處理預案時的一個重要工作，是機組檢修時按預案指導進行規范試驗，從中發現系統隱患，組檢修時按預案指導進行規范試驗，從中發現系統隱患，通過邏輯優化、技改去消除或減少隱患，盡可能將通過邏輯優化、技改去消除或減少隱患，盡可能將DCS系系統故障發生后需要人員干預的工作減至最少統故障發生后需要人員干預的工作減至最少。對于不能消。對于不能消

18、除的隱患，采取相應的措施并在預案中標明，讓運行維護除的隱患，采取相應的措施并在預案中標明，讓運行維護人員預知，提高故障處理時的有效性。人員預知，提高故障處理時的有效性。隱隱患患處處理理故障處理時，需運行、熱工、機務人員的分類故障處理時，需運行、熱工、機務人員的分類處理，而預案中運行處理的正確與否對故障的成敗處理，而預案中運行處理的正確與否對故障的成敗影響很大。因此編寫預案時，一定需要運行、機務影響很大。因此編寫預案時，一定需要運行、機務等其他專業人員的加入和充分溝通，等其他專業人員的加入和充分溝通，運運行行參參與與 在在編寫編寫分散控制系統故障應急處理預案分散控制系統故障應急處理預案過程中，過

19、程中，應利用機組檢修機會應利用機組檢修機會進行進行仔細的仔細的試驗工作：模擬平試驗工作：模擬平時進行機、爐、電大聯鎖試驗時的狀態，鍋爐吹掃時進行機、爐、電大聯鎖試驗時的狀態，鍋爐吹掃完成、汽機掛閘、發電機模擬并網，并盡量模擬正完成、汽機掛閘、發電機模擬并網，并盡量模擬正常運行時的狀況，在試驗位或工作位啟動相關設備常運行時的狀況，在試驗位或工作位啟動相關設備，相關閥門或風門擋板也按運行時的狀態進行開、，相關閥門或風門擋板也按運行時的狀態進行開、關。然后分別模擬各控制主模件故障、各關。然后分別模擬各控制主模件故障、各PCU柜失柜失電、電、DCS環路中斷、環路中斷、DCS失電等故障，詳細記錄各失電等

20、故障，詳細記錄各種故障產生的影響種故障產生的影響，以驗證預案編寫的正確性和可，以驗證預案編寫的正確性和可操作性。操作性。模模擬擬試試驗驗驗驗證證預案預案編制試驗中的經驗交流編制試驗中的經驗交流 4本次與湖南電科院、湘潭電廠、本次與湖南電科院、湘潭電廠、ABB研究合作編寫預案的研究合作編寫預案的過程試驗中，發現控制系統中存在的一些問題，在此作一交流過程試驗中，發現控制系統中存在的一些問題，在此作一交流，供同行編寫預案時參考。，供同行編寫預案時參考。 MCS的的PCU柜及柜及DCS失電時，有的機組空預器會失電時，有的機組空預器會停運，預案中應提示運行人員及時干預以防止設備的損壞停運，預案中應提示運

21、行人員及時干預以防止設備的損壞DCS失電時，爐將失電時，爐將MFT并跳閘一次風機，送、引并跳閘一次風機，送、引風機不會跳閘，其動葉、靜葉或變頻器將維持故障前開度風機不會跳閘，其動葉、靜葉或變頻器將維持故障前開度不變（如設置為斷信號保持），此時爐膛將產生大負壓不變（如設置為斷信號保持），此時爐膛將產生大負壓 MCS的的PCU柜失電時，其所屬各測量信號失去，柜失電時，其所屬各測量信號失去，控制設備無法操作，控制設備無法操作，此時很可能因相關參數失控導致此時很可能因相關參數失控導致MFT或機跳閘，或機跳閘，預案中應提醒運行人員必要時就地手動干預預案中應提醒運行人員必要時就地手動干預1）失失電電后后注

22、注意意事事項項 MCS系統系統#21PCU柜柜#3、4控制器全部故障、控制器全部故障、#21PCU柜失電時再熱器減溫水氣動閉鎖閥將自動關柜失電時再熱器減溫水氣動閉鎖閥將自動關閉，預案中應提出必要時就地手動干預。閉，預案中應提出必要時就地手動干預。 SCS的的#16 PCU柜失電、柜失電、#3、4控制器均故障控制器均故障時，過熱器一、二級減溫水氣動閉鎖閥將自動關閉，時，過熱器一、二級減溫水氣動閉鎖閥將自動關閉，可能導致過熱汽溫嚴重超溫，預案中應提出必要時就可能導致過熱汽溫嚴重超溫，預案中應提出必要時就地手動干預。地手動干預。 FSSS系統系統#10PCU柜柜#3、4控制器全部故障時控制器全部故障

23、時，鍋爐主保護將拒動，對控制器進行故障復位操作或，鍋爐主保護將拒動，對控制器進行故障復位操作或重新下載組態將導致重新下載組態將導致MFT（組態中相關功能塊初始值（組態中相關功能塊初始值定義所致），必要時通過手動定義所致），必要時通過手動MFT按鈕打閘鍋爐。按鈕打閘鍋爐。 一對冗余控制器均故障如重啟后沒有造成后果一對冗余控制器均故障如重啟后沒有造成后果的，預案中應提示重新投入該控制器所轄設備的聯鎖的，預案中應提示重新投入該控制器所轄設備的聯鎖開關（有的組態中聯鎖開關的初始值為退出聯鎖）。開關（有的組態中聯鎖開關的初始值為退出聯鎖）。2）控控制制器器均均故故障障時時注注意意事事項項很多設備在一對冗

24、余控制器全部故障時只是無法操作很多設備在一對冗余控制器全部故障時只是無法操作。運行狀態并不發生改變，但是在恢復控制器的過程中往。運行狀態并不發生改變，但是在恢復控制器的過程中往往因控制器的初始化，導致意外指令發出，這些指令一般往因控制器的初始化，導致意外指令發出，這些指令一般可通過分析組態預見，應在預案中提示，初始化前采取的可通過分析組態預見，應在預案中提示，初始化前采取的措施，并經過試驗驗證正確，如：措施，并經過試驗驗證正確，如： 某些泵（如開式水泵）控制器均故障時未跳閘，應某些泵（如開式水泵）控制器均故障時未跳閘，應驗證重啟時也不會跳閘，否則應有相應措施；驗證重啟時也不會跳閘，否則應有相應

25、措施； 模擬量信號，如經過速率限制后參與保護邏輯的，模擬量信號，如經過速率限制后參與保護邏輯的，要特別注意防止控制器重啟時保護誤動作；要特別注意防止控制器重啟時保護誤動作； 從環路通訊來的信號如參與保護聯鎖，則應注意同從環路通訊來的信號如參與保護聯鎖，則應注意同一一PCU柜內通訊模件與主控制器啟動的先后順序問題。柜內通訊模件與主控制器啟動的先后順序問題。 出現出現I級故障導致機組跳閘后，為保障設備安全，很級故障導致機組跳閘后，為保障設備安全，很多設備需要啟停，但是集控室可能已經無法監控，需要運多設備需要啟停，但是集控室可能已經無法監控，需要運行人員到就地操作或者需要熱控人員短接輸出端子，一些行人員到就地操作或者需要熱控人員短接輸出端子，一些端子有強電，應在相應現場處置方案中提醒熱工、運行人端子有強電，應在相應現場處置方案中提醒熱工、運行人員注意；防止觸電。員注意；防止觸電。3）故故障障后后處