4---01【25项反措培训】-DCS及保护反措--杨振勇
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系统响应实时性测试：
定义、方法：
系统响应时间是指由操作员站 （CRT）发出控制命令开始，到 该控制命令所执行的DO控制指令 输出（通常为DO输出继电器动作） 动作为止，其过程所需时间即为 系统响应时间。 系统响应时间应≤1秒
专用测试平台，自动测试从鼠 标点击发出指令到DO发生变 化的时间。
测试结果
18
14
二、防止DCS失灵-基本配置
控制器处理周期测试技术：
测试目的 测试项目
反映了控制器对组态逻辑进行运算处理的快慢 可用于评估控制器运算负荷，是评价和预判系统死机、失灵 可能性的重要参数之一
控制器周期 系统I/O周期
解决方案
逻辑图与 输出波形
累加功能回路设计 DI-DO赋值逻辑回路
触发 开关
04/10/2012 09:53:17.006 3-2-2
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04/10/2012 09:53:17.006 16-7
SOE16-7 1
04/10/2012 09:53:17.005 2-2-2
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04/10/2012 09:53:17.012 9-2-2
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04/10/2012 09:53:17.011 8-2-2
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04/10/2012 09:53:17.010 7-2-2
No Description Provided 1
大唐（2009）、国电、中电投等公司分别制定本企业的反 事故措施。 5、最新进展
国家能源局新25项反措。【国能安全（2014）161号】 将形成以国家能源局25项反措为基础、各电力企业反措 为实施细则的新反事故措施体系。
5
一、背景-近几年新的形势和变化
事故下降：2000年原国家电力公司《25项反措》颁发后，效果明显， 事故下降。在电网容量增加、系统不断扩大的条件下，各项事故的发生 呈下降趋势。 事故回升：电力改革与电力快速发展（尤其基建），出现新的问题。 如：各发电公司有些事故频发，重特大事故出现，如汽轮机断油烧瓦轴 系损坏事故、锅炉炉膛外爆事故、锅炉缺水事故、电缆着火事故以及全 厂停电事故，且出现新的事故类型。 修编反措：各发电公司积极应对，在《关于防止电力生产重大事故的 二十五项重点要求》的基础上，制定了适用于本公司的《防止电力生产 重大事故的二十五项重点要求》。目的：防止特大、重大和频发性事故 的发生。 管理统一：国家能源局在25项反措方面，重新回归本身管理职能，制 定统一的反措，为各个发电集团公司提供总的参考。
解析：以上是对DCS系统能够保障机组安全稳定运行提出的基本要求。 DCS系统的各控制站、计算站、数据管理站等，其储备容量及各部件负 荷率，应满足《火力发电厂分散控制系统技术条件》（DL/T 10832008）的要求。
措施：DCS性能测试是系统运行后重要的技术保障手段。前期靠设计、 后期靠测试。
13
二、防止DCS失灵-基本配置
23
二、防止DCS失灵-基本配置
SOE模件性能测试技术：
测试项目：
在同一SOE卡件上的时间分辩力测试 不在同一SOE卡件上的时间分辩力测试 不同控制器SOE卡件上的时间分辩力测试 不同网络中SOE卡件上的时间分辨力测试（燃机）
24
二、防止DCS失灵-基本配置
SOE模件时间分辨能力测试：
基本测试原理
反措的本质：基于频发事故的标准条款的筛 查和强化
8
一、背景-依据标准
《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 655-2006） 《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） 《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程》(DL/T1091-2008) 《火力发电厂分散控制系统技术条件》(DL/T 1083-2008) 《火力发电厂设计技术规程（第12章 热工自动化部分）》(DL/T 5000-2000) 《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》(DL/T 5175-2003) 《火力发电厂热工保护系统设计技术规定》(DL/T 5428-2009) 《火力发电厂分散控制系统技术规范书》(QDG 1-K401-2004) 《发电厂热工仪表及控制系统技术监督导则》（DL/T 1056-2007） 《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）、 《大中型火力发电厂设计规范》（GB 50660-2011） 《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/T 5182-2004） 《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/T 5190.5-2004） 《火力发电厂辅助系统（车间）热工自动化设计技术规定》（DL/T 5227-2005） 《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）） 《电力二次系统安全防护规定》（电监会5号令）
04/10/2012 09:53:17.009 6-2-2
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04/10/2012 09:53:17.008 5-2-2
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04/10/2012 09:53:17.007 4-2-2
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左下图为逆顺序脉冲组
一般做法：只采用一种脉冲组，不严谨
可能存在模件通道的采样顺序与输入信 号的延时顺序相合，导致测试结果的错误
25
二、防止DCS失灵-基本配置
SOE部分测试结论
26
二、防止DCS失灵-基本配置
SOE部分测试结论
不同控制器不同SOE 卡测试记录
结论： 两卡之间时序有重叠 单卡内时序正确
U c ：施加在通道上共模干扰的大小 U ：在此干扰作用下测量示值的变化量
＋ 信号源
－
共模干扰 电压源
R
＋
测 量
－
通 道
机柜地
差模抑制比的表达式： NMRR 20lg U n U
U n ：施加在通道上差模干扰的大小
U ：在此干扰作用下测量示值的变化量
＋ 信号源
－
差模干扰 电压源
＋
测 量
－
通 道
9
目录 一、反措背景 二、防止DCS失灵 三、防止热工保护失灵
10
二、防止DCS失灵-DCS设计原则
五大原则
《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》 （DL/T 5175-2003）
优先级 设计原则
独立性 原则
集中与 分散原
则
冗余配 置原则
分层分 级原则
11
二、防止DCS失灵-主要内容
设计与实现
机柜地
21
二、防止DCS失灵-基本配置
SOE模件性能测试技术：
重要性：尤其在机组跳闸时有助于事故分析。缩短事故分析时间、提高事故分析准确性、 记录关键数据信号的具体动作时间。
当机组发生故障时，需要查找真实原因，而一般历史数据记录只能做到秒级分 辨率，同一秒内出现的信息不能分出先后顺序。事件顺序记录系统（SOE）以毫秒 级的分辨率获取事件信息，为事故分析提供有力证据。 SOE是电厂重要的运行状 态监测、事故分析用设备。
要素：记录完整、顺序正确。
模件功能
实现系统事故追忆功能 分辨力要求：1ms
22
二、防止DCS失灵-基本配置
SOE模件性能测试技术：
存在问题：
各类型DCS系统SOE硬件标准不一，出厂验收形式化。 GPS没有正常投入，甚至不能保证各操作站时钟一致。
SOE卡件设计分配不合理，过于分散化不能保证时钟同步。 在SOE功能测试过程中发现不能保证精度及时序正确性。
用多路可编程脉冲信号发生器产生在相位上具有提前或滞后关系的多路脉 冲，通过调整脉冲间隔来测试模件对信号的时间分辨能力
通道1 通道2 通道3 通道4
通道1 通道2 通道3 通道4
T
△T △T △T
△T △T △T
△T △T △T
T
△T △T △T
基于正－逆脉冲组的时 间分辨力测试技术
左上图为正顺序脉冲组
二、防止DCS失灵-基本配置
系统响应实时性测试：
19
二、防止DCS失灵-基本配置
抗干扰性能测试技术：
抗干扰性能是DCS在应用中的重要性能，应作为重点进 行测试和评价。
干扰源
干扰传播途径 干扰敏感体
从电磁干扰三要素入手
20
二、防止DCS失灵-基本配置
AI通道共模抑制比/差模抑制比测试技术：
共模抑制比的表达式： CMRR 20lg U c U
04/10/2012 09:53:17.015 12-2-2
No Description Provided 1
04/10/2012 09:53:17.014 11-2-2
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04/10/2012 09:53:17.013 10-2-2
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6
一、背景-热工相关
原25项反措 新25项反措
DCS配置的基 DCS故障的紧 防止热工保护
本要求
急处理措施
失灵
6
6
7
13
8
13
原25项反措 新25项反措
汽包水位 14 16
机网协调 2
7
一、背景-认识热工部分反措
反措与标准： 频发性 危害性
来自标准，标准某些条目的故事版
热控部分编写理念： 抓重点（条目尽可能少） 可执行 易操作
解析： 1、 CPU负荷率在极端工况下负荷率不得大于60%； 2、DCS控制器处理模拟量控制的扫描周期一般要求为250ms，快速处 理的控制回路可为125ms，过程控制对象，扫描周期可为500ms～ 750ms；开关量控制的扫描周期一般要求为100ms，汽机保护（ETS） 应不大于50ms，执行汽轮机超速保护控制（OPC）和超速跳闸保护 （OPT）部分的逻辑，扫描周期应不大于20ms。 3、DCS中通讯网络负荷率不得超过30%，以太网通讯率不得超过20%； 系统操作时间，其值不应超过2.0秒。 4、DCS应设计必要的SOE测点，其分辨率应不大于1ms。SOE通道应 有4ms防抖动滤波处理，但不影响1ms的分辨率。安装在不同控制器中 的SOE模件应有可靠的时间同步措施，保证系统SOE的触发时序正确； 机组检修后应开展SOE试验，验证SOE系统的可靠性。 5、DCS应具备GPS时钟接入功能，各种类型的历史数据必须具有统一 时标，与全厂时钟系统(或GPS时钟)保持同步。
国家能源局25项反措交流 （热控部分）
华北电力科学研究院 杨振勇
2015.4
1
目录 一、反措背景 二、防止DCS失灵 三、防止热工保护失灵
2
目录 一、反措背景 二、防止DCS失灵 三、防止热工保护拒动
3
一、背景-发展脉络
原则：安全第一、预防为主 实质：标准的具体化、强制化
1、 1987年原水电部—十八项反措 《关于防止电力生产重大事故的重点要求》
0 600s
DIN
OUT
TБайду номын сангаасRG
ACT
A
N
T Y
Σ
1
A
15
二、防止DCS失灵-基本配置
控制器处理周期测试技术：
采用累加回路 系统设置周期100ms 累加回路为100次 结论：
实际周期100.93ms
16
二、防止DCS失灵-基本配置
某DCS控 制器周期 测试结果
17
二、防止DCS失灵-基本配置
2、1992年原能源部—二十项反措 《防止电力生产重大事故的二十项重点要求》 （能源办（1992）726号） 1992.7.28
3、2000年国家电力公司—二十五项反措 《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》 国电发[2000]589号
4
一、背景-发展脉络
4、各自管理 国网公司 （2011）、南网（2011）、华能（2007）、
基本配置 电源系统
冗余配置 接地系统
功能配置 后备安全
网络安全
环境条件
测点配置
运行管理
DCS系统的管理规范
故障处理
DCS故障紧急处理措施
12
二、防止DCS失灵-基本配置
9.1.1 DCS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CPU负荷率、系统 网络负荷率、DCS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、SOE分辨率、抗干扰性能、控制电 源质量、GPS时钟等指标应满足相关标准的要求。
定义、方法：
系统响应时间是指由操作员站 （CRT）发出控制命令开始，到 该控制命令所执行的DO控制指令 输出（通常为DO输出继电器动作） 动作为止，其过程所需时间即为 系统响应时间。 系统响应时间应≤1秒
专用测试平台，自动测试从鼠 标点击发出指令到DO发生变 化的时间。
测试结果
18
14
二、防止DCS失灵-基本配置
控制器处理周期测试技术：
测试目的 测试项目
反映了控制器对组态逻辑进行运算处理的快慢 可用于评估控制器运算负荷，是评价和预判系统死机、失灵 可能性的重要参数之一
控制器周期 系统I/O周期
解决方案
逻辑图与 输出波形
累加功能回路设计 DI-DO赋值逻辑回路
触发 开关
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04/10/2012 09:53:17.006 16-7
SOE16-7 1
04/10/2012 09:53:17.005 2-2-2
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04/10/2012 09:53:17.010 7-2-2
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大唐（2009）、国电、中电投等公司分别制定本企业的反 事故措施。 5、最新进展
国家能源局新25项反措。【国能安全（2014）161号】 将形成以国家能源局25项反措为基础、各电力企业反措 为实施细则的新反事故措施体系。
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一、背景-近几年新的形势和变化
事故下降：2000年原国家电力公司《25项反措》颁发后，效果明显， 事故下降。在电网容量增加、系统不断扩大的条件下，各项事故的发生 呈下降趋势。 事故回升：电力改革与电力快速发展（尤其基建），出现新的问题。 如：各发电公司有些事故频发，重特大事故出现，如汽轮机断油烧瓦轴 系损坏事故、锅炉炉膛外爆事故、锅炉缺水事故、电缆着火事故以及全 厂停电事故，且出现新的事故类型。 修编反措：各发电公司积极应对，在《关于防止电力生产重大事故的 二十五项重点要求》的基础上，制定了适用于本公司的《防止电力生产 重大事故的二十五项重点要求》。目的：防止特大、重大和频发性事故 的发生。 管理统一：国家能源局在25项反措方面，重新回归本身管理职能，制 定统一的反措，为各个发电集团公司提供总的参考。
解析：以上是对DCS系统能够保障机组安全稳定运行提出的基本要求。 DCS系统的各控制站、计算站、数据管理站等，其储备容量及各部件负 荷率，应满足《火力发电厂分散控制系统技术条件》（DL/T 10832008）的要求。
措施：DCS性能测试是系统运行后重要的技术保障手段。前期靠设计、 后期靠测试。
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二、防止DCS失灵-基本配置
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二、防止DCS失灵-基本配置
SOE模件性能测试技术：
测试项目：
在同一SOE卡件上的时间分辩力测试 不在同一SOE卡件上的时间分辩力测试 不同控制器SOE卡件上的时间分辩力测试 不同网络中SOE卡件上的时间分辨力测试（燃机）
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二、防止DCS失灵-基本配置
SOE模件时间分辨能力测试：
基本测试原理
反措的本质：基于频发事故的标准条款的筛 查和强化
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一、背景-依据标准
《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 655-2006） 《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） 《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程》(DL/T1091-2008) 《火力发电厂分散控制系统技术条件》(DL/T 1083-2008) 《火力发电厂设计技术规程（第12章 热工自动化部分）》(DL/T 5000-2000) 《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》(DL/T 5175-2003) 《火力发电厂热工保护系统设计技术规定》(DL/T 5428-2009) 《火力发电厂分散控制系统技术规范书》(QDG 1-K401-2004) 《发电厂热工仪表及控制系统技术监督导则》（DL/T 1056-2007） 《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）、 《大中型火力发电厂设计规范》（GB 50660-2011） 《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/T 5182-2004） 《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/T 5190.5-2004） 《火力发电厂辅助系统（车间）热工自动化设计技术规定》（DL/T 5227-2005） 《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）） 《电力二次系统安全防护规定》（电监会5号令）
04/10/2012 09:53:17.009 6-2-2
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04/10/2012 09:53:17.008 5-2-2
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左下图为逆顺序脉冲组
一般做法：只采用一种脉冲组，不严谨
可能存在模件通道的采样顺序与输入信 号的延时顺序相合，导致测试结果的错误
25
二、防止DCS失灵-基本配置
SOE部分测试结论
26
二、防止DCS失灵-基本配置
SOE部分测试结论
不同控制器不同SOE 卡测试记录
结论： 两卡之间时序有重叠 单卡内时序正确
U c ：施加在通道上共模干扰的大小 U ：在此干扰作用下测量示值的变化量
＋ 信号源
－
共模干扰 电压源
R
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测 量
－
通 道
机柜地
差模抑制比的表达式： NMRR 20lg U n U
U n ：施加在通道上差模干扰的大小
U ：在此干扰作用下测量示值的变化量
＋ 信号源
－
差模干扰 电压源
＋
测 量
－
通 道
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目录 一、反措背景 二、防止DCS失灵 三、防止热工保护失灵
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二、防止DCS失灵-DCS设计原则
五大原则
《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》 （DL/T 5175-2003）
优先级 设计原则
独立性 原则
集中与 分散原
则
冗余配 置原则
分层分 级原则
11
二、防止DCS失灵-主要内容
设计与实现
机柜地
21
二、防止DCS失灵-基本配置
SOE模件性能测试技术：
重要性：尤其在机组跳闸时有助于事故分析。缩短事故分析时间、提高事故分析准确性、 记录关键数据信号的具体动作时间。
当机组发生故障时，需要查找真实原因，而一般历史数据记录只能做到秒级分 辨率，同一秒内出现的信息不能分出先后顺序。事件顺序记录系统（SOE）以毫秒 级的分辨率获取事件信息，为事故分析提供有力证据。 SOE是电厂重要的运行状 态监测、事故分析用设备。
要素：记录完整、顺序正确。
模件功能
实现系统事故追忆功能 分辨力要求：1ms
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二、防止DCS失灵-基本配置
SOE模件性能测试技术：
存在问题：
各类型DCS系统SOE硬件标准不一，出厂验收形式化。 GPS没有正常投入，甚至不能保证各操作站时钟一致。
SOE卡件设计分配不合理，过于分散化不能保证时钟同步。 在SOE功能测试过程中发现不能保证精度及时序正确性。
用多路可编程脉冲信号发生器产生在相位上具有提前或滞后关系的多路脉 冲，通过调整脉冲间隔来测试模件对信号的时间分辨能力
通道1 通道2 通道3 通道4
通道1 通道2 通道3 通道4
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△T △T △T
△T △T △T
△T △T △T
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△T △T △T
基于正－逆脉冲组的时 间分辨力测试技术
左上图为正顺序脉冲组
二、防止DCS失灵-基本配置
系统响应实时性测试：
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二、防止DCS失灵-基本配置
抗干扰性能测试技术：
抗干扰性能是DCS在应用中的重要性能，应作为重点进 行测试和评价。
干扰源
干扰传播途径 干扰敏感体
从电磁干扰三要素入手
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二、防止DCS失灵-基本配置
AI通道共模抑制比/差模抑制比测试技术：
共模抑制比的表达式： CMRR 20lg U c U
04/10/2012 09:53:17.015 12-2-2
No Description Provided 1
04/10/2012 09:53:17.014 11-2-2
No Description Provided 1
04/10/2012 09:53:17.013 10-2-2
No Description Provided 1
6
一、背景-热工相关
原25项反措 新25项反措
DCS配置的基 DCS故障的紧 防止热工保护
本要求
急处理措施
失灵
6
6
7
13
8
13
原25项反措 新25项反措
汽包水位 14 16
机网协调 2
7
一、背景-认识热工部分反措
反措与标准： 频发性 危害性
来自标准，标准某些条目的故事版
热控部分编写理念： 抓重点（条目尽可能少） 可执行 易操作
解析： 1、 CPU负荷率在极端工况下负荷率不得大于60%； 2、DCS控制器处理模拟量控制的扫描周期一般要求为250ms，快速处 理的控制回路可为125ms，过程控制对象，扫描周期可为500ms～ 750ms；开关量控制的扫描周期一般要求为100ms，汽机保护（ETS） 应不大于50ms，执行汽轮机超速保护控制（OPC）和超速跳闸保护 （OPT）部分的逻辑，扫描周期应不大于20ms。 3、DCS中通讯网络负荷率不得超过30%，以太网通讯率不得超过20%； 系统操作时间，其值不应超过2.0秒。 4、DCS应设计必要的SOE测点，其分辨率应不大于1ms。SOE通道应 有4ms防抖动滤波处理，但不影响1ms的分辨率。安装在不同控制器中 的SOE模件应有可靠的时间同步措施，保证系统SOE的触发时序正确； 机组检修后应开展SOE试验，验证SOE系统的可靠性。 5、DCS应具备GPS时钟接入功能，各种类型的历史数据必须具有统一 时标，与全厂时钟系统(或GPS时钟)保持同步。
国家能源局25项反措交流 （热控部分）
华北电力科学研究院 杨振勇
2015.4
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目录 一、反措背景 二、防止DCS失灵 三、防止热工保护失灵
2
目录 一、反措背景 二、防止DCS失灵 三、防止热工保护拒动
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一、背景-发展脉络
原则：安全第一、预防为主 实质：标准的具体化、强制化
1、 1987年原水电部—十八项反措 《关于防止电力生产重大事故的重点要求》
0 600s
DIN
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TБайду номын сангаасRG
ACT
A
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T Y
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二、防止DCS失灵-基本配置
控制器处理周期测试技术：
采用累加回路 系统设置周期100ms 累加回路为100次 结论：
实际周期100.93ms
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二、防止DCS失灵-基本配置
某DCS控 制器周期 测试结果
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二、防止DCS失灵-基本配置
2、1992年原能源部—二十项反措 《防止电力生产重大事故的二十项重点要求》 （能源办（1992）726号） 1992.7.28
3、2000年国家电力公司—二十五项反措 《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》 国电发[2000]589号
4
一、背景-发展脉络
4、各自管理 国网公司 （2011）、南网（2011）、华能（2007）、
基本配置 电源系统
冗余配置 接地系统
功能配置 后备安全
网络安全
环境条件
测点配置
运行管理
DCS系统的管理规范
故障处理
DCS故障紧急处理措施
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二、防止DCS失灵-基本配置
9.1.1 DCS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CPU负荷率、系统 网络负荷率、DCS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、SOE分辨率、抗干扰性能、控制电 源质量、GPS时钟等指标应满足相关标准的要求。