核电站数字化仪控系统验证平台网络架构设计

针对第三代核电站数字化仪控系统运行需求,提出了基于KVM和光纤技术的核电站数字化仪控系统验证平台(简称"验证平台")网络架构,形成一个"闭环"的验证网络,介绍了验证平台的构成和功能。该验证平台基于实时仿真环境下,输出和实际电站一致的工艺参数数据到被验证的仪控系统,被验证的仪控系统基于控制逻辑作出控制或者保护反应,输出调节指令,工艺系统对调节指令做出与实际电站一致的动态响应,这些指令和数据信息通过验证平台实时数据网和I/O硬件通道实现交换。实践表明,设计的网络架构是可行的,完全满足了验证平台的设计要求。     

全数字核电仪控系统及其国产化进展

核电发展已经经历了第一代、第二代和第三代核电机组,第四代核电机组正在研发阶段,其商业化应用预计在2030年左右。作为其运行操作和监控的中枢神经一核电站仪表和控制系统,也经历了以模拟量组合单元仪表为主的第二代控制系统、模拟加数字的二代半（加）仪控系统和第三代全数字化仪控系统,核电站运行的安全性、可靠性、可用性以及经济性也...     

关于推进第三代核电关键仪控系统国产化的探索

针对第三代核电关键仪控系统国产化形势严峻的现状,上海核电办公室和国家能源核电站仪表研发(试验)中心走访调研了大量核电业主用户、工程公司以及制造企业。分析了第三代核电关键仪控系统的市场需求以及技术特点、难点和挑战,提出了近阶段重点攻关的目标内容。结合上海地区的创新资源特点,提出了组织第三代核电仪控系统国产化攻关的路径。     

核电站电源可靠性检测系统设计

电源是核电站仪控系统的重要组成部分,其可靠性和质量在一定程度上决定了仪控系统的稳定度、可用率以及控制功能的有效性。分析核电站仪控系统电源可靠性检测标准要求,对系统模块进行标准化定义,同时对资源的多重复用需求进行了解耦,有效降低了系统实现的复杂度。针对核电站电源的种类较多、接口各异的问题,采用系统资源集中、接口层面向被测对象进行设计的方法。针对核电站电源测量精度和安全性的较高要求,对测试系统接口电路和测试数据采集系统进行了优化。设计实现过程中,将硬件和软件有机相结合,采用总线结构,并针对各类输入和输出设计了调理卡。上位机软件采用面向对象设计方法,实现了功能快速扩展。实际结果表明了该测试系统满足电源检测标准严格的要求,可应用于核电站仪控系统电源的运行和维护。     

自主知识产权的核电站数字化仪控系统平台研制

全数字化仪控系统是先进核电站的重要组成部分,对保护核电站安全运行具有至关重要的作用。通过对安全级数字化仪控系统平台、专用仪控系统、管理工具软件、设备鉴定、VV技术、多样性及纵深防御技术的研究,掌握了核电站数字化仪控系统技术,实现了核级DCS平台"和睦系统"的产品化及其工程应用。目前,该平台已通过专家鉴定,并开始在阳江核电站5#、6#机组进行工程实施,进一步提高了我国核电站的自主化率。     

核电站非安全级数字化仪控系统国产化及自主化工作实践

核电站数字化仪控系统(Digital Control System,简称DCS)是核电站的信息神经和控制中枢,对于保证核电站安全、可靠、稳定和经济运行以及提升生产管理水平都起着至关重要的作用。但长期以来这一关键系统却被国外供应商垄断,这种现状不符合国家推进核电设备国产化的战略要求,为此实现核电站数字化仪控系统设备国产化和设计自主化迫在眉睫。本文作者从核电站非安全级数字化仪控系统国产化及自主化工作实践的基础上,对核电站非安全级仪控系统设备国产化、设计自主化的过程进行了相关的探讨和介绍。     

核电站DcS仪控系统网络信息安全产品的研究与应用

随着国内核电站的不断增多,核电站国产DCS仪控系统的可用性以及可靠性取得了重大进步,近些年来由于工业控制领域的信息安全问题频发,因此对DCS仪控系统的要求也在不断提高。依托北京广利核系统工程有限公司DCS仪控系统,笔者研究并设计了网络信息安全产品-和睦卫士网络安全系统。该网络安全系统已在红沿河核电站5号机组DCS仪控系统中应用,通过测试人员调试验证及现场使用,证明了其能够有效地应对网络战环境下复杂的信息安全威胁,并构建了积极防御、综合防范、本质安全的保障体系,为其他核电站甚至其他控制领域提供了良好的借鉴。     

核电保护系统的仿真自动测试系统设计

随着计算机、控制和通信技术的不断发展,核电站仪控系统逐渐由传统的模拟仪表控制向数字化控制转变。目前我国核电站数字化仪控系统正处在发展阶段,三代核电项目对仪控系统提出了更高的测试要求。因此,研究和开发半实物仿真验证自动测试技术非常必要。归纳了保护系统的特点和测试需求,将MATLAB仿真模型与测试用PXI平台硬件相结合,利用基于虚拟仪器开发平台搭建的生产者-消费者(Producer-Customer)自动测试架构,并将仿真验证技术与自动化测试相结合,实现了核电站保护系统的半实物仿真自动验证与测试。该系统可充分模拟现场工况,对保护系统进行验证与测试;通过扩展建模范围,可以实现对核电站其他仪控系统的验证与测试,也可移植到其他高可靠性需求行业,具有很高的工程应用价值。     

AP1000核电厂仪控系统介绍

AP1000核电厂的设计具有开创性的技术特点,三代核电技术AP1000将是我国今后长期发展的核电技术.介绍了AP1000仪控系统的总体结构、主要仪控系统的功能、设计特点及应用平台;分析说明了AP1000仪控系统相对于其他核电厂仪控系统设计的不同之处.AP1000仪控设计采用美国法规标准体系并为最新的数字化仪控关注焦点提供了应对措施.     

CAP系列核电站堆内外核测系统国产化探讨

当前,国家已制定非能动大型先进压水堆(CAP)系列核电站批量化建设的国家战略。堆内外核测系统是核电站关键仪控系统。与以往二代加核电站相比,第三代CAP系列核电站(NPP)堆内外核测系统的探测技术和设计理念存在较大的不同。针对CAP系列核电站堆内外核测系统的设计特点,从系统设计架构、实现的安全功能和主要性能参数等方面进行分析研究。对三代核电站堆内外核测系统相比国内以往的二代加核电站堆内外核测系统的设计优化和设计改进等方面进行梳理总结,提出目前国际上对于堆内外核测系统的主要发展趋势。同时,从堆内外核测系统关键设备的设备国产化角度,提出设备国产化的研制重点及难点,为将来实现设备国产化、自主化指明方向。     

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.     

基于MBSE的核电厂仪控系统设计方法研究

核电厂仪控系统作为大型的复杂系统,其运行场景繁多、逻辑功能和接口关系复杂。以往基于文档的仪控系统设计存在诸多弊端,需通过大量的时间和人力来保证方案的整体性和完整性。通过对核电厂仪控系统设计现有业务流程的研究,结合基于模型的系统工程（MBSE）方法的特点,应用正向设计的逻辑,提出了一种基于MBSE的仪控系统设计方法。该方法描述了核电厂仪控系统的MBSE模型框架,将仪控系统模型分为两层模型架构,即仪控系统总体设计模型和仪控子系统设计模型。各层模型均按照MBSE方法的运行分析、系统分析、逻辑架构设计和物理架构设计的层级进行建模。两层模型之间相互关联。对各层级建模的主要分析和设计要点进行了研究,形成了完整的仪控系统设计模型建模方案。该方案能够指导核电厂仪控系统设计,实现从设计需求到设计实现的完整性。     

核电站数字化仪控系统纵深防御和多样性研究

采用数字化仪控系统的核电站在安全性、可靠性、可维护性等方面较老式采用模拟式仪控系统的核电站均有提高,但采用数字化仪控会带来软件失效等共因故障问题,国内目前尚无针对仪控系统纵深防御和多样性的标准,参考国际权威机构美国核管会(NRC)的核电站安全分析报告标准评审计划(NUREG-0800)的分支技术要求(BTP 7-19),论述了核电站数字化仪控系统就纵深防御和多样性问题需要遵循的要求及应对措施。     

科技动态信息报道

国家"九五”科技攻关项目--大型核电站计算机监控系统顺利通过技术鉴定 本刊讯: 信息产业部科技司于2001年7月20日在北京组织召开了"九五”科技攻关项目97-313-03-03<秦山二期2×600 MW压水堆核电站计算机监测系统开发>专题的技术鉴定会.与会领导、专家和代表听取了该专题的"研制工作及技术总结报告”、"经济效益和社会效益分析报告”、"用户使用报告”、"技术查新报告”,审查并确认了"系统验收测试报告”.经鉴定委员会专家认真讨论,一致认为:该专题的研制开发成果已达到并部分超过攻关合同规定的目标、任务及技术要求,专题成果填补了我国在核电站计算机监控系统领域的空白,达到国际先进水平,取得了显著的经济效益和社会效益,为核电站计算机监控系统国产化打下了坚实的基础.鉴定委员会专家一致同意该项目通过技术鉴定,并希望专题承担单位和利时公司在已取得成果的基础上,跟踪其在核电站上的应用,进行更深入的开发研究,针对核电站仪控系统全数字化的发展方向加紧工作,尽快形成一套具有完全自主版权的全数字化核电站仪控系统,为我国核电站仪控系统国产化做出更大成绩.     

基于FPGA的核电仪控系统发展与自主研发探索

现场可编程门阵列(FPGA)技术在全球核电站仪表和控制系统领域的应用,特别是在安全级控制系统的应用正不断地引起关注。与基于微处理器的控制系统相比,基于FPGA技术的安全级控制系统解决方案具有低复杂度、较高的可测试性、不依赖复杂运行软件以及更易于鉴定等特点。基于FPGA的控制系统为核电站提供了一种满足多样性设计需求、具有成本优势、长周期支持的安全级控制系统解决方案。通过研究对比FPGA技术和CPU技术本身的性能和特点,提出基于FPGA技术开展核电安全级数字化仪控系统平台的技术路线。研判认为,FPGA技术在安全级仪控系统中将迎来新的发展机遇,也将是发展核电的一个突破口。根据我国核电发展的现状和趋势,提出了以满足我国三代或四代核电机组为目标的、基于FPGA的核电仪控系统的自主研发技术路线。     

压水堆核电站数字化仪控系统典型PID控制设计

PID控制器具有原理简单，稳定性强，鲁棒性好，使用方便的优点而被广泛应用。传统核电站的仪控系统采用模拟调节仪表，随着数字化仪控系统（DCS）技术的逐渐成熟，其在核电站的运行和维护中扮演的角色也越来越重要。本文以海南昌江核电站1、2号机组采用的INVENSYS公司IADCS系统为背景，对单回路PID控制和串级PID控制的数字化实现过程进行阐述，针对实现过程中的手／自动切换扰动和PID控制器的正反作用问题给出了解决方案；这对核电站数字仪控系统中PID控制器的研究具有十分重要的意义。     

核电站数字化仪控系统电磁兼容仿真预测技术的研究

本文引述了核电站仪控系统电磁兼容的重要性,通过介绍电磁兼容技术发展的趋势,提出了电磁兼容仿真预测在核电站数字化仪控系统设计过程中的应用理论,说明电磁兼容仿真预测对提高数字化仪控系统的电磁兼容可靠性有重要意义。     

核电站仪控系统数字化改造方案分析

针对在役核电站仪控系统数字化改造这一问题,首先分析了改造所要实现的目标,然后阐述了目前DCS和FCS两种改造方案,接着从备件、老化、系统性能、系统功能、系统安全可靠性、运行管理、经济性、改造实施、成熟供货商等多个方面进行分析和比较,最后认为后者有着诸多显著的优越性,应该尽快发展核电站FCS仪控系统。     

非能动核电站蒸汽排放控制系统分析

为了更深入地了解非能动核电站蒸汽排放控制系统,从蒸汽排放控制系统的组成、功能、基本原理及控制逻辑等方面,对非能动核电站与二代改进型核电站进行了对比分析,归纳得到了非能动核电站蒸汽排放控制的特点。分析结果表明,与二代改进型核电站相比,非能动核电站在蒸汽排放控制系统的控制逻辑、控制对象等方面均有所提升。     

核电厂仪控系统安全防护策略研究及应用

核能行业网络安全事件暴露了核电厂仪控系统缺少网络、主机、应用、数据等各方面的网络安全防护手段,一旦发生网络安全事件后果严重。基于对核电相关网络安全标准的分析,研究了白名单策略与黑名单策略的技术差异,提出了在核电厂场景应用白名单防护策略的工作方向。详细分析了程序白名单、外设白名单、工控协议白名单、工控行为白名单的基本概念、技术特点和实际应用场景;描述了白名单防护策略的具体实施方案,包括规划、设计、验证、实施和维护5个步骤,并在实际的核电站进行产品部署。经过在核电站的实践验证,采用白名单技术防护的网络区域可以有效防止恶意软件的破坏,阻止恶意报文的传输,从而保护核电厂仪控系统的安全。