更正声明

2012年第11期《自动化博览》杂志中刊登的文章《核电仪控系统低压断路器级联选择分析》,第一作者贺伟超的单位名称应为"华北电力大学"。特此更正。     

核电仪控系统平台器件级兼容性设计研究

针对国际电子元器件市场形势复杂多变的现状,结合核电行业面临的挑战与机遇,提出了核电仪控系统平台器件级兼容性设计研究。通过分析核电仪控系统平台兼容性设计需求及国产器件行业的总体情况,梳理出了中央控制器、通用微控制器、可编程逻辑器件三类主要器件,并对三类器件的国产供应商和系列产品情况进行了介绍。明确了现有国产器件的系列产品和性能可有力支撑核电仪控系统平台器件级兼容性设计研究。提出了依托行业联盟牵头建立核电仪控行业通用的国产器件验证评价体系和优选目录,并详细阐述了验证评价体系和优选目录建立的主要环节、要素和方法。该研究的成果可推动核电仪控系统平台器件级兼容性设计进程,促进我国核电仪控全行业的高质量快速发展。     

基于Kali-Linux的核电仪控系统渗透测试方法研究

核电仪控系统的信息安全,是工控信息安全的研究热点。现代仪控系统是依赖于计算机网络技术实现的。渗透测试,是验证计算机网络系统信息安全属性的重要手段。而Kali-Linux是近年来渗透测试领域涌现出的重要工具集合。笔者阐述了面向核电仪控领域的渗透测试的指导方法,并分析了Kali-Linux工具在本领域的应用。     

核电站数字仪控系统信息安全隐患分析及应对策略

伊朗核电站遭受黑客攻击事件表明信息安全已从传统的IT领域迅速的扩展到工业控制领域,目前国内仪控系统设计人员并未充分意识到核电仪控系统存在的信息安全隐患,因此本文分析了核电站数字仪控系统面临的信息安全隐患,并提出了相应的应对策略;本文提出的应对策略,对于国内数字化仪控的设计人员以及安全评审人员均具有指导意义.     

核电仪控系统安全软件需求的分析及研究

随着计算机技术的飞速发展,计算机软件在核电仪控系统领域起到了举足轻重的作用。因此,正确定义核电仪控系统安全软件需求是核电厂安全、可靠运行的保证。通过对软件需求的分析和研究,可以实现软件需求的正确定义。首先,从软件需求的来源入手。来源包括运行工况、产品性能、服务堆型等。然后,结合国内外标准法律法规中的相关要求和实际案例,分别从软件应用功能、软硬件约束、性能要求、自监督、软件失效五个方面,分析软件需求需要关注的重点及难点。最后,利用软件验证与确认（V&V）的方法进行软件需求确认,形成核电仪控系统安全软件需求的分析及研究的闭环。在分析和研究的过程中,不仅系统地明确了软件需求,也通过科学的方法验证了软件需求的正确、有效。该研究为后续的软件设计及软件实现奠定基础。     

核电仪控系统标准应用的技术现状与分析

对核电仪控系统标准应用的技术现状作了概要性评述,分析了标准与对应技术的相互关系,并从个案举例中指出了我国国家标准建立的问题所在。     

提高核电仪控系统软件安全性的验证技术研究

由于软件技术在核电站中的应用日益广泛,其安全性显得越发重要;而对提高软件安全性的分析验证技术和方法的研究将进一步促进核电仪控软件的应用。本文将对核电站仪控系统软件开发全生命周期中的若干提高软件安全性的验证技术与方法进行阐述,包括:可追踪性分析、危险分析、安全性测试等。     

心跳包在核电仪控网络安全性设计中的研究

随着核电仪控网络对安全性要求越来越高,提出了一种心跳包模型。在不降低通信速度和增加网络负担的情况下,利用接收到的心跳包数据,判断网络节点间的连接状况,可提高总线网络通信的安全性。通过对仪控网络进行测试表明,该模型能够检测出标准IEC 61784-3中规定的多种威胁核电仪控网络安全的故障,有效提升了网络的安全性。     

核电仪控系统内数据下装与校验方法的研究

在核电仪控系统的维护过程中,需要对控制器进行数据下装来完成工程组态的校验与升级。为了保证数据下装的准确性与完整性,对核电仪控系统内局域网(LAN)通信节点的组成特征进行了研究。对现有的局域网通信方法进行了分析,提出了一种基于IEEE 802.3协议的数据下装与校验方法。首先,通过设计功能指令以及预设错误通知,保证系统能够及时获取局域网通信过程中出现的错误;然后,基于MAC帧格式,设计了一种新的数据桢格式,通过封装功能码以及错误通知指令来保证通信节点之间的交互性;最后,采用数据包CRC校验、文件CRC校验以及文件回读比较等一系列方法,保证文件在局域网内传输的正确性。经过测试,该方法具有可靠性高、传输速度快以及配置要求低等优点,可以广泛应用于船舶、火电等嵌入式模块较多的局域网系统。     

一种基于FirmSys产品的阳江5、6号机组安全级保护系统功能分配设计方法

伴随着我国三代压水堆核电站自主化进程,中广核集团紧跟国家核电发展的步伐,正在有条不紊地推进拥有自主知识产权的三代压水堆核电站研发进程。阳江5、6号机组的建设是中广核实现自主化三代压水堆战略的一个重要环节。北京广利核系统工程有限公司作为中广核集团唯一一家核电仪控设备供货同时也是国内唯一拥有自主知识产权的核安全级数字化仪控产品（FirmSys）的公司,在阳江5、6号机组承担了提供全厂数字化仪控系统解决方案、供货以及工程实施的重任,其中首次使用核安全级数字化仪控平台FirmSys实现数字化安全级保护系统更是关键环节。本文主要针对使用广利核公司自主研发的核安全级数字化仪控产品平台（FirmSys）为阳江5、6号核电站提供保护系统解决方案中的功能分配方案可行性进行初步的探讨,为将来的工程设计和应用提供有用借鉴。本文首先简要说明了数字化安全级保护系统总体设计方案,然后依据安全重要仪控系统总的设计要求和功能多样性、控制多样性的要求,对保护系统功能按子系统进行分配,以指导后续的子系统功能设计工作。     

核电厂非安全级DCS集成的质量管理

作为核电厂重要的仪控系统,非安全级分散控制系统(DCS)具有功能复杂、内外部接口众多的特点。为了确保核电厂DCS在设计、制造、测试和交付等过程的质量,首先对非安全级DCS的集成过程进行了研究。研究过程采用了IEC 61513标准下系统安全生命周期的模型,分析了在安全生命周期中各阶段执行的相关活动。通过功能安全管理概念的运用,将DCS集成过程的技术管理要求与我国现行的核电厂质量保证要求建立相应的关联,使得两者体系上的融合成为可能。详细探讨了安全生命周期中技术管理要求与核电站质量保证要求之间的对应关系,使得核电厂的质量保证要求能够具体化,同时符合数字化的核电厂仪控系统的特性。最后对非安全级DCS集成质量的管理措施进行了初步的研究。根据核电厂非安全级DCS在工程实施中有别于成熟仪控系统面临的问题,提出了质量管理方法。该方法对于今后新建电厂,特别是新堆型的工程实施具有参考意义。     

模糊遗传优化在高压断路器智能操作中的应用

断路器作为电力系统中重要的控制和保护设备，其运行可靠性对电力系统的运行安全和可靠有重要的意义。随着断路器智能操作理论的提出，针对电力系统的复杂性和故障的多样性，使得系统状态和断路器分闸速度之间很难用精确的数学模型表示，提出采用模糊控制建立断路器开断速度特性的运动模型，并采用遗传算法对模糊模型的隶属函数进行优化，使得智能操作模糊控制的隶属函数在全局得到优化，并得出了优化后的隶属函数，为断路器智能控制的理论深入提出一条新的思路。     

三代核电站仪控系统宏的仿真实现

三代核电站仪控系统广泛采用逻辑及画面宏(Macro)设计,它将其功能主体封装,通过标准化接口进行数据交互,一定程度上实现了"黑匣子"效应,从而严格控制了技术秘密。分析了三代核电站"宏"的类型及特点,并进行仿真设计,完成了仪控系统逻辑宏及画面宏的再现,从而保证了非能动安全型核电站数字化仪控系统验证平台的成功建立。     

基于线圈电流的牵引变电站直流断路器状态监测与诊断研究

直流断路器在系统设备入网或者退网时起到开关转换的控制作用,是电力系统的关键设备之一。研究牵引变电站直流断路器的合分闸线圈电流与直流断路器状态的联系,实现对直流断路器的状态诊断。首先利用霍尔电流传感器采集分合闸线圈电流波形,然后分析了直流断路器分合闸过程线圈电流的变化机理并确定以电流拐点的时间(t1/t2)和电流值(i1/i2)作为诊断的特征值,接着对采集的电流波形进行15kHz低通滤波去噪后采用电流包络法提取分合闸线圈电流信号中特征值,最后随机划分80%样本为训练样本,20%为测试样本,通过SVM支持向量机对模拟的7种不同状态进行诊断。诊断结果表明,通过分析分合闸线圈电流的特征值能够实现牵引变电站直流断路器的状态监测与诊断。     

Human factors approach for evaluation and redesign of human–system interfaces of a nuclear power plant simulator

Nuclear power production is a safety-critical process where ultimate execution of process change decisions lie with the operators. Thus it is important to provide the best possible decision support through effective supervisory control operator interfaces. This requires a human factors/ergonomics approach in the modernization of analog instrumentation and control systems of the existing nuclear power plants. In this article, we describe how this approach is being used for modernization of the ANGRA I power plant. Using a cognitive task analysis (CTA) approach, we observed operators working on an advanced control room of a nuclear power plant digital simulator and noted several opportunities for improvement in the human/system interfaces related to the graphics design, alarm systems and procedure integration. A redesigned prototype was constructed as an alternative to the current simulator and hardcopy procedure manuals. The design improves upon the graphical layout of system information and provides better integration of procedures, automation and alarm systems. The design was validated by expert opinion and a scenario-based comparison.

Relevance to industry

Human factors/ergonomics are not playing the role they deserve in the design of process control systems making them less controllable than they could be if human factors were adequately incorporated. The use of human factors approach in the design of process control systems throughout the industry presents many opportunities for improvements with regard to system effectiveness, efficiency, reliability and safety.     

新一代外置蓝牙断路器控制模组架构

提出一种基于蓝牙SoC的表外断路器控制模组方案,采用蓝牙无线通信方式与电能表进行自动配对连接,从而实现电能表—蓝牙模组—表外断路器的数据通信,蓝牙模组接收电能表DL/T698协议指令,经过协议转换后控制断路器开合闸,蓝牙模组也可以接收断路器的状态上报,经过协议转换并加密后上传给电能表,从而解决了断路器有线连接方式的各种...     

基于SVM的低压直流断路器故障诊断研究

低压直流断路器作为电力系统控制和保护的最重要的开关设备之一,它的可靠运行关系着电力系统的安全稳定性;因此实现低压直流断路故障诊断对于提高电力系统可靠性和稳定性方面具有重要意义;首先搭建了低压直流断路器信号监测与采集平台,然后提取断路器在分合闸过程中的机械振动信号和线圈电流信号的特征量作为训练和识别故障的特征,最后研究了SVM对电流、振动特征向量的故障诊断效果;结果表明:SVM能够实现低压直流断路器故障诊断,并且在融合振动信号和电流信号时的诊断效果更好。     

核电站蒸汽发生器水位控制系统的仿真研究

研究核电站蒸发器水位控制优化问题,由于蒸汽发生器是核电站中最重要设备之一,水位控制对核电站的安全运行起着决定性的作用,并要求系统稳定运行,快速响应。针对蒸汽发生器是一个高度复杂、非线性、时变的系统,传统的串级PID控制等控制方法难以取得满意的控制效果,把自抗扰控制方法引入蒸汽发生器水位的串级控制系统中,解决传统PID快速性和超调的矛盾,且能够动态补偿对象模型的内扰和外扰。另外,自抗扰控制器的参数较多且参数难以整定,采用混沌搜索的粒子群混合优化算法来对优化选择参数进行仿真。仿真结果表明,改进方法的鲁棒性和控制品质优于传统的串级PID控制方法,方法的可行性和有效性。     

GIS综合自动化变电站继电保护施工方式的研究

结合电力系统理论和笔者的实际工作实践,对GIS综合自动化变电站继电保护施工方式、过程、技术特点、注意事项等进行探讨。并给出了电压互感器、电流互感器等的施工指导和作业流程图,并对GIS变电站中断路器的控制回路问题进行深入的分析、也给出相关结论。     

高压直流断路器测控装置的设计与试验分析

直流输(配)电是目前电网发展的趋势,而高压直流断路器的研发是影响其发展的关键技术之一。测量与控制装置的研究是高压直流断路器的研发要点。采用高压电力电子器件,DSP+FPGA相结合的控制方式,对其测控装置进行研究分析,提出了区间阈值的控制方法及相应的控制时序,从高压直流输电、能源多样化的发展需求入手,将机械开关和固态开光相结合,设计了一套混合式高压直流断路器样机。通过对样机进行合分闸试验及故障分闸试验,证明了所研制的高压直流断路器样机具有分闸动作快,限弧能力强,动作一致性好等优点。