核电站模拟仪控系统数字化改造规划及实施策略

在运核电站模拟仪控系统面临技术老化和物理老化的问题,采用数字化DCS技术对在运核电站通用仪控系统的大范围升级改造具有技术复杂、影响面广、投资大,项目执行周期长、单次实施时间紧(只能在机组大修期间实施)等特点。从改造必要性、仪控系统设计基准、数字化仪控技术特点、仪控系统功能分析、仪控系统安全分级、仪控系统架构方案,仪控系统数字化改造全生命周期各关键阶段的工作任务、仪控系统数字化改造风险分析等几方面对在运核电站模拟仪控系统数字化升级改造需重点关注的问题进行了初步分析和论述。在此基础上,结合国外核电站仪控系统数字化改造的经验和教训,对我国在运核电站模拟仪控系统的数字化改造升级策略提出建议。     

堆外核测量系统的数字化设计

为实现堆外核测量系统的数字化,在原有模拟电路基础上,对堆外核测量系统的数据处理和控制部分进行数字化设计。本文提出了使用工业级集成化PC/104模块电路的硬件平台和使用BOR.LANDC++开发的核安全级软件程序的方案实现核测量系统的数字化,描述了堆外核测系统数字化的软硬件设计,介绍了样机在堆上试验的数据等。实验测试表明:该系统具有高稳定性、安全性、快速响应性、确定性和可扩展性,满足堆外核测量系统的设计要求。     

基于FPGA的核电厂安全级仪控系统验证与确认

现场可编程门阵列(FPGA)设备因具有行为确定、结构简单、时间响应快、易于取得监管和取证等优点,越来越广泛应用于核安全系统,特别是新一代核电厂安全级仪控系统。FPGA安全级仪控产品可以克服核电仪控系统设备老化问题,是目前核电厂仪控系统进行技术改造的首选方案,满足三代核电高安全性与高可靠性的要求。同时,随着我国核电建设事业的快速发展及三代AP1000技术的引进,被誉为核电厂"神经系统"的数字化控制系统(DCS)的自主化越来越受到人们的关注。但是,核电业主和国家核安全管理当局都要求对FPGA安全级DCS系统进行严格的验证与确认(VV),以保证FPGA安全级DCS产品的高质量和高可靠性。论文探讨了基于FPGA技术的安全级DCS系统研发过程VV生命周期模型、VV标准体系、VV活动和方法,讨论了FPGA技术安全级DCS产品VV可能采用的仿真和测试技术,并提出了FPGA开发工具鉴定的方法。     

大亚湾核电站电气和仪控设备国产化道路探索

大亚湾核电站电气、仪控设备及备件一直从国外进口,目前开始受到国外各种因素的影响,出现备件供应无法保障的问题,因此,大亚湾核电站在仪控设备的国产化方面进行了尝试。经过调研,认为我国已经具备了自主生产或研究开发核电仪控系统的能力,可以从模拟仪控系统的板卡及配件替代品入手,逐步发展到整机柜的替代,最终实现先进的数字化主控系统的自主研究开发和生产。解决电气、仪控设备国产化首先需要解决核级电气、仪控系统设备的设计、制造、试验、可靠性评估方面的一系列问题,本文介绍了电气仪控系统备件国产化过程中的研究开发技术路线、所遵循的原则、技术标准、以及项目管理经验。     

我国核电仪控系统的自主化之路——专访叶奇蓁院士

<正>《中国核电》:目前,我国一些在役核电机组的仪控系统都在进行数字化改造,新建核电项目也全部采用数字化仪控系统,您对此作何评价?核电站仪控系统的数字化,是当前核电装备技术发展的一个大趋势。世界上早期建设的核电站主要采用模拟技术仪控系统,控制精度低、功能单一、人机界面不友好、维护困难、运行人员操作负荷较重。随着计算机、通讯和自动化技术的快速发展,2000年以后建设和投运的核电机组开始引入数字化     

SIMPCT仪控系统对象实时仿真系统

SIMPCT仪控系统对象实时仿真系统硬件设备由一台Alpha工作站配备16位精度，快速转换输入／输出接口组成，仿真模型则采用在工程设计中广泛使用的反应堆热工水力系统分析程序，研究开发SIMPCT实时仿真系统的目的是为了给数字化反应堆保护系统和控制系统提供保护和控制的仿真对象，并与控制系统形成能够相互作用的闭环系统，用于保护系统功能测试，控制系统运行及进一步的控制方案研究。     

福清核电厂一期数字化核仪表系统设计

核仪表系统(RPN)是核电厂仪控系统的重要组成部分。介绍福清核电厂一期数字化核仪表系统的结构、功能、设计要求和设计特点,并从设计的角度就RPN与安全级数字化仪控系统的功能划分与岭澳核电站二期进行比较。结果表明,福清核电厂一期数字化RPN设计能较好地满足系统的功能要求,为后续项目RPN优化设计提供了借鉴。     

核电仪控系统的网络安全监测

仪表和控制系统作为核电厂"中枢神经"的重要组成部分,对于核电厂安全稳定的运行起到关键的作用。近年来,数字化仪控系统遇到网络安全的新问题,即预防、检测和应对针对仪控系统实施的运用数字化手段的恶意行为。这种网络攻击将致使电厂性能下降,实体设备受损,甚至引发事故工况。依据核电厂"纵深防御"的安全设计理念和国内外法规标准的要求,提出应对核电仪控系统实施网络安全监测。网络安全监测的实施方案为,在仪控系统中部署入侵检测系统,监视并分析仪控系统事件,发现未经授权访问仪控系统资源的尝试并给出报警。本文详细分析了部署入侵检测系统需要考虑的检测点部署位置、监测数据源、入侵检测方法3个方面的问题,并给出了评价方式。     

核电安全系统软件共因故障的纵深防御

文章简述了核电仪控安全系统数字化的发展背景,分析了美国核管会（NRC）等核安全当局针对软件共因故障（SWCCF）的观点。针对核电安全系统采用数字化平台后,引入的软件共因故障问题,以方家山核电工程安全系统数字化的设计方案为例,阐述了计算机软、硬件多样性的防范策略,在软件共因故障防御的问题上,为核电数字化安全系统提供了一种多样性纵深防御的解决方案;同时分析了核安全执照申请中可能遇到的问题,并提出未来核电安全仪控系统可能的发展方向。     

基于数字化系统的核电厂主控室手操器改造方案研究与实践

大亚湾核电站仪控系统以模拟电子技术为基础,计划在30 a大修期间进行数字化改造,期间将对一层模拟系统进行全面数字化改造,二层人-机接口设备仍沿用主控室硬手操器控制。根据市场调研情况初步确定了四种基于数字化系统的手操器改造方案,最终考虑功能一致性、产品可靠性、技术可行性、开发成本、输入/输出（I/O）信号分配效率、应用反馈等多方面因素确定了开发新手操器并通过标准I/O板件接口的整体改造方案,该方案能够实现手操器与改造后数字化系统的最优接口,有效提升I/O板件通道利用效率,同时通过丰富的软件算法块功能和数字化系统故障诊断功能,增加了执行机构手自动无扰切换及过程信号质量位强制切手动等改进措施,有效提升了机组设备控制的可靠性和稳定性,也为同类数字化改造项目提供了重要参考方案。     

秦山核电厂反应堆保护系统及其相关设备数字化改造规划和实施策略

秦山核电厂采用数字化技术改造了基于模拟技术的反应堆保护系统。与此同时,采用同一数字化安全仪控平台对堆外核测系统进行了改造。文章结合该厂原有系统的历史和现状,在广泛了解目前国际上数字化安全仪控平台的发展状况、国外核电厂在该领域的应用现状的基础上制定适合秦山核电厂工程实际的改造规划和"以我为主,中外合作,充分利用国内技术力量"的实施策略。分析了影响和制约在役核电厂反应堆保护系统及其相关设备改造的主要因素,并对可实施性作总体评估,以了解改造过程中所面临的问题和困难,预先准备相应对策,确保技术改造目标的实现。     

2 CARR数字化仪控系统设计

正在建设中的CARR是为了满足21世纪科学技术发展需要而设计建造的。CARR是一座安全可靠、高技术性能、多用途的先进研究堆，它将为中国核科研进一步发展提供一个重要的平台。CARR仪控系统由反应堆保护系统、ATWS系统、核测量系统、反应堆监控系统等组成。这些系统，除了核测量系统基本上还是采用传统的模拟技术外，均采用了计算机技术。     

美国核管会批准纽斯凯尔小堆安全平台

<正>【世界核新闻网站2017年7月18日报道】美国核管会(NRC)近日得出结论,为纽斯凯尔电力公司(Nu Scale Power)小型模块堆研发的高度集成保护系统(HIPS)可以用于核电厂安全相关仪控系统。HIPS平台是纽斯凯尔和岩溪创新公司(Rock Creek Innovations)历时6年研发的保护系统架构。这一系统综合使用了模拟和数字逻辑,涵盖了安全功能、通信功能、设备     

核电厂安全仪控系统多功能测试、诊断和培训平台的研制

田湾核电站(TNPS)安全仪控系统采用了1E级的数字化软/硬件平台TELEPERM XS(TXS)。为满足系统设备故障诊断、备件性能测试及工作人员维修技能培训的要求,通过对TXS系统设备运行环境及配置特点的研究,并充分吸收国内外数字化仪控设备测试系统的经验,开发并建立了一套集TXS系统软/硬件测试、故障诊断及维护培训于一体的多功能平台。实践证明:平台运行能够很好地完成系统软、硬件设备的测试、故障诊断功能和培训任务,确保安全仪控系统的安全、可靠运行,对缩短检修周期、提高运行和维修人员的技术水平具有重要作用,可为其他核电站同类型的仪控系统提供参考。     

核电站数据采集系统的设计

核电站对于仪控系统的性能要求很高.目前国内核电站的仪控系统大多以模拟控制为主,数据显示精度和自动化程度都比较低.秦山三期核电站停堆系统中应用的数据采集系统,将国产集散控制系统(DCS)技术引入核电站,实现了快速数据采集、记录、报警、查询、显示等功能.     

反应堆控制保护系统监测参数校准

如何开展反应堆控制保护系统测量设备的现场校准工作,特别是核测系统的2个非标设备-功率测量保护装置和周期测量保护装置,输入信号跨8个数量级,输出周期信号又按非线性刻度。由于信号在测量、转换和传输过程中引入的误差,使得同一个信号在保护系统和计算机系统的显示值不一致。作者根据研究堆调试阶段核测设备校准的经验,提出了核测系统测量设备的校准方法。核测功保输出的预报警信号向保护系统测量结果修正,这样能保证预报警触发信号与保护触发信号之比为1.05∶1.1的关系。保护系统校准周期保护触发动作点,保证堆功率增长周期为10 s时保护系统送出事故信号。校准结果不仅满足了保护系统触发精度的要求,也使同一个监测参数在不同位置的示值较为一致。     

岭澳二期反应堆控制系统数字化技术应用及其工程适应性研究

反应堆控制系统是核电厂仪控系统的重要组成部分.在岭澳二期工程中,由于采用先进的数字化技术,需要在多方面考虑有关的适应性变化.本文通过对数字化技术的应用研究,论述了反应堆控制系统在采用数字化技术之后的新要求、相应的新设计特点和适应性研究的成果.     

秦山核电厂核测系统的调试

本文介绍了秦山核电厂核测系统在装料前后、零功率和功率试验阶段的调试过程、方法和主要数据以及源量程、中间量程和功率量程之间的复盖情况。最后对将来核测系统的设计提出了几点建议。     

数字化核仪表系统样机堆上试验及验证

针对目前国内核电厂核仪表系统设备主要依赖进口的现状,设计研发了一套数字化核仪表系统样机,系统样机主要包括中子探测器组件、信号调理和处理样机以及信号监控设备。通过介绍样机在商用堆上的安装和试验情况,详细分析了反应堆启堆、升功率、满功率及降功率运行期间的试验数据。试验结果表明,中子探测器与信号调理和处理样机配合良好,整套系统样机运行稳定可靠。      

罗罗仪控系统通过美国核管会认证

<正>【世界核新闻网站2014年12月5日报道】英国罗尔斯·罗伊斯公司(RollsRoyce)的Spinline模块化数字仪控平台已通过美国核管会(NRC)的认证,可供美国核电厂使用。罗罗表示,Spinline平台使电力公司能够在电厂的整个运行寿期内加强核安全并提高运行效率。该技术可用于在新建核电厂和在运电厂的仪控系统现代化改造中支撑1E级仪控系统。1E级设备是核电厂中安全要求最高的设备。