分散控制系统设计若干技术

问 题 规 定

能源部电力规划设计管理局

关于颁发《分散控制系统设计若干

技术问题规定》的通知

电规发（1993）103号

各电管局、省（自治区）电力局、各部属电力设计院、各省（自治区）电力设计院：

为适应大型火电机组推广应用分散控制系统的需要，我局于1991年底委托华北电力设计院编制《分散控制系统设计技术规定》。但为了满足当前设计工作的急需，我局研究决定由华北电力设计院先行编制了《分散控制系统设计若干技术问题规定》，经组织审查，现批准颁发执行。

各单位在执行过程中如发现不妥之处，请随时函告我局。

1993年4月19日

分散控制系统设计若干技术问题规定

一、单机容量为300MW及以上机组的工程或成套进口机组工程且供货商有配套提供分散控制系统成功经验时，宜采用分散控制系统（DCS）。

二、分散控制系统应选用在大型火电机组上有成功应用经验，适合电站特点，且性能/价格比好的产品。

采用进口分散控制系统时，宜从与国内制造厂有合作关系和有良好技术支撑的产品中招（议）标择优确定。

三、分散控制系统的功能应包括：数据采集和处理系统（DAS）以及主要模拟量控制系统（MCS）。经技术经济比较合理时，也可将单元机组的辅机顺序控制系统（SCS）和锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）等纳入分散控制系统。

辅助车间或辅助系统不采用分散控制系统。

四、采用分散控制系统后，宜按以CRT和键盘为监视和控制中心，配以少量必要的常规仪表和控制设备，实现一套单元机组炉机电统一集中控制的原则设计。

五、单元机组辅机顺序控制设计宜以子组级控制为主。300MW及以上容量机组宜具有汽轮机自动升速和升负荷控制功能，但不设置汽轮机、锅炉或单元机组全自动启停的机组级顺序控制功能。

六、在单元控制盘（台）上控制的单机容量为300MW及以上机组的主要辅机和阀门（挡板）的顺序逻辑控制宜纳入单元机组的顺序控制系统。当顺序控制系统与分散控制系统能联网通信时，需在单元控制盘（台）上控制的其他辅机和阀门（挡板）也可利用DCS的CRT显示和键盘操作。

七、分散控制系统硬件可按下表的规定配置：

说明：

1. 当FSSS纳入DCS系统时，300MW机组I/O可加900点，600MW机组可加1000点。

2. 当FSSS纳入DCS系统或与之联网通信时，CRT增加1台。

八、分散控制系统应按分级分层结构设计，对于配置后备操作的辅机和阀门（挡板），有条件时，驱动级的硬件和软件均应可独立于上一级工作，并将下列信号直接引入驱动级控制卡内：

1. 确保辅机本身安全启动的允许条件信号；

2. 与后备操作器的连接信号；

3. 输出控制信号和执行器反馈信号。

九、单元机组连锁保护和重要模拟量控制系统的控制器应冗余设置。对于顺序控制系统，当控制器分散度较高，或驱动级硬件和软件可独立于上一级工作且对重量对象已配置了直接控制驱动级的后备操作器时，控制器可不冗余设置。对于仅用于监视的采集站可不冗余设置。冗余措施应根据不同系统特点和应用要求，采用一对一冗余或多台控制器共用一个冗余控制器的方式。通信应有两条互为冗余、同时运行的总线。每台单元机组的操作员站应不少于两套。

十、采用分散控制系统时，后备监控设备的装设原则是：当分散控制系统通信故障或操作员站全部故障时，确保紧急安全停机；当一个控制器站故障时，能保证稳定负荷下短时安全运行和安全停机，具体规定如下：

1. 常规指示仪表、热工报警光字牌和后备操作器，除少数重要的以外，不宜重复设置。对记录仪表，除汽轮机厂有特殊要求外，可不装设。

一套单元机组装设的常规监控设备不宜超过以下数量：

常规指示表 40块

模拟量操作器 40个

开关量操作器 80个

2. 锅炉、汽轮机金属温度，发电机线圈、铁芯、冷却水温度，辅机轴承温度等的测量，除少部分进入DCS系统外，其余宜采用小型巡回检测装置。

3. 进入常规报警装置的信号可包括以下内容：最主要的参数偏离正常值；机组保护跳闸的主要原因；DCS系统和其他重要控制装置的电源故障。

4. 除需频繁或紧急操作外，后备操作器宜布置在辅助盘（台）上。后备开关量操作器应通过确保辅机本身安全启停的基本允许条件逻辑，但不宜为这些逻辑而在控制器外用继电器实现。通过控制器处理机（CPU）的后备开关量操作器，对于重要的或需要紧急操作的极少数辅机和阀门（挡板）方宜配备。

5. 用于紧急安全停机的开关量操作器，如锅炉紧急跳闸、汽轮机紧急跳闸、直流润滑油泵、汽轮机真空破坏门、过热和再热蒸汽安全门、汽包事故放水门，宜独立于DCS系统而采用硬接线实现。

十一、采用分散控制系统时，监视、控制和保护系统信息共享应按下列规定设计：

1. 监视系统和控制系统的信息，有条件时（即各系统均采用分散控制系统设备，或采用可编程控制器且与分散控制系统联网），应共享信息。此时，I/O信息应首先引入控制系统的I/O通道，并通过通信总线传送至数据处理和监视系统。

2. 控制系统与机组保护系统都要用的过程信息，宜通过各自的I/O通道分别引入。

3. 触发MFT的信息不应通过主通信总线传送。

十二、输入/输出（I/O）通道宜按下列原则设计：

1. 分散控制系统和其他供货商提供的控制及保护系统之间信息交换采用I/O通道时，应有电隔离措施。

2. 分散控制系统至执行回路的开关量输出信号宜采用带继电器输出的I/O通道或另外装设继电器。

3. 重要的输入信号，当未装设常规仪表时，应冗余设置，并分别配置在不同的通道板上，必要时，应分别配置在不同控制器的不同通道板上。

4. 分配控制回路和I/O信号时，应使一个控制器或一块I/O通道板损坏时对机组安全运行的影响尽可能小。

5. 当控制器I/O通道板及其电源故障时，应使I/O处于对系统安全的状态，不出现误动。

6. 每个模/数（A/D）转换器连接点数不宜超过8（16）点，否则A/D转换器宜冗余配置。

7. I/O模件对现场接点的供电电压应在48～120V范围内。

十三、分散控制系统应满足下列性能指标：

1. 系统可用率：99.9％（见附录）。

2. 系统精确度：输入信号为±0.1％（高电平），±0.2％（低电平）；输出信号为±0.25％。

3. 事件顺序记录分辨率：1～2ms。

4. 抗干扰能力：共模电压为250V；共模抑制比为90dB；差模电压为60V；差模抑制比为60dB。

5. 系统实时性和响应速度：

（1）数据库刷新周期，模拟量不大于采样周期，一般开关量不大于1s。

（2）CRT画面对键盘操作指令的响应时间，一般画面不大于1s；复杂的模拟图画面不大于2s。

（3）CRT画面上数据的刷新周期1s。

（4）从键盘发出操作指令到通道板输出和返回信号从通道板输入至CRT上显示的总时间为2.5～3s(不包括执行器动作时间）。

（5）控制器的工作周期，模拟量控制不大于0.25s；开关量控制不大于0.1s。

系统宜按下列规定留有一定裕量：

1. 最忙时，控制器CPU负荷率不大于60％，操作员站CPU负荷率不大于40％。

2. 内部存储器占用容量不大于50％，外部存储器占有容量不大于40％。

3. I/O点裕量10％～15％。

4. I/O插件槽裕量10％～15％。

5. 电源负荷裕量30％～40％。

6. 通信总线的负荷率不大于30％～40％。

[附录］ 可用率定义

系统可用率按下列公式计算：

式中：试验时间为90d（2160h）。

试验时间计算时应减去下列不是由于系统故障而造成的停用时间：

1. 机组停用；

2. 买方人员误操作；

3. 环境条件丧失；

4. 买方供电故障；

5. 人力不可抗拒因素。

累计故障停用时间的计算按每个设备实际故障停用时间乘以它的加权因子之和。

加权因子应根据每个设备在系统中的重要性和停用时对运行调试的影响大小来确定。