核电厂安全级DCS缺省值设置策略研究

针对数字化仪控系统中无效信号的质量位随意蔓延使系统处于一种不确定状态的问题,结合核电厂运行工况和信号特性,对龙鳞平台故障诊断机制和信号质量位标识进行研究。考虑故障安全准则,系统性地提出缺省值设置原则。从信号执行功能和信号边界两个维度进行分析,确认缺省值的设置范围,并详细给出执行保护功能、报警功能、维护和试验功能信号的缺省值设置策略。同时,针对传统的缺省值验证方式无法全面、有效地进行缺省值验证的问题,提出一种利用全范围模拟机和虚拟数字化控制系统(DCS)进行缺省值验证的新方法。利用该方法可有效地对DCS内设置的缺省值进行系统性的验证。所提出的缺省值设置策略和验证方法可为后续核电厂安全级DCS的缺省值分析和设置提供全面的指导。

Digital Control Technologies for DC/DC Switching Converters

An overview of recent advances in digital control of low-to medium-power DC/DC switching converters is presented.Traditionally,analog electronics methods have dominated in controlling such DC/DC converters.However,with the steadily decreasing cost of ICs,the feasibility of digitally controlled DC/DC switching converters has increased sig-nificantly.This paper outlines a sample of digital solutions for DC/DC switching converters to enhance the performance of DC/DC switching converters.Furthermore,latest research activities pertaining to applications for steady-state and dy-namic performance improvement,such as efficiency optimization,controller auto tuning,and capacitor charge balance control,is discussed.These applications demonstrate the significant advantages and potentials of digital control.

基于数字PWM控制的Buck型DC/DC变换器设计

为解决集成电路生产成本随半导体制造工艺进步而升高的问题,尤其针对传统模拟架构DC/DC变换器中的电阻、电容、运算放大器等模块面积大、功耗高、稳定性差等问题,设计一款基于数字PWM调制buck型DC/DC变换器。设计基于CSMC 0.18μm BCD工艺,使用Verilog硬件描述语言设计数字PID补偿器,在VCS+XA数模混合仿真环境下进行仿真验证。仿真结果表明在不同PVT条件以及不同负载下,输出纹波较低,输出电压稳定,实现了低成本、高鲁棒性的设计目标。

核电DCS网络安全防护技术研究

核电数字化控制系统(DCS)属于国家关键信息基础设施(CII),亟需为其建立综合防御、积极防范、本质安全的网络安全保障体系。基于国家标准法规技术要求,结合核电DCS业务特点、安全现状,对DCS网络安全防护技术进行了深入研究,形成了满足核电DCS业务需求和网络安全等级保护四级技术要求的整体防护技术方案。防护技术方案以“一个中心、三重防护”为设计核心,基于自主研发的网络安全产品,创新应用多项保障DCS业务安全的关键技术,采用安全区域划分、分布控制、集中管控等安全措施构建了网络安全综合防御体系,有效提升了核电DCS防护能力。相关技术已在多个核电工程项目落地,应用效果良好,为其他领域的国家CII系统网络安全建设提供了良好的示范和借鉴。

ACP100安全级DCS爆破阀控制系统分析

爆破阀是ACP100自动卸压系统中的关键设备。爆破阀的安全级控制系统能否安全、可靠地执行安全功能与ACP100核电厂的安全密切相关。为了深入分析该系统的功能和性能,以某采用ACP100堆型的核电项目机组为例,对该系统的组成、功能模块设计及定期试验进行分析研究。根据分析可知,无论是单个模块还是整个系统,在冗余、多样化、独立性、可靠性、故障安全等方面都进行了充分的设计考虑;同时,通过定期试验的设计,能够快速、全面地检测出模块和链路的故障。分析结果表明,基于国产安全级数字化控制系统(DCS)平台NASPIC实现的ACP100爆破阀控制系统设计保证了事故情况下可以可靠地驱动爆破阀动作,并缓解事故。所提出的设计方案和分析思路对ACP100堆型的安全级DCS爆破阀控制系统设计具有积极的指导意义。

安全级DCS响应时间分析及异常判断方法研究

为解决核电厂安全级数字化控制系统(DCS)响应时间验证方法在充分性、准确性方面的不足,对系统响应时间数学模型进行分析。根据分析结果以及DCS模块及器件的特征和参数,对系统响应时间进行理论计算。通过模型仿真及测试试验,对理论计算结果进行验证。验证结果证明了理论模型的正确性。基于此理论模型,提出了系统异常的判断方法。分析及测试结果表明,该方法能够应用于测试验证实践,并且能够更充分和准确地判断系统响应时间是否满足要求,以及被测DCS是否存在异常。

对核电厂DCS中信号质量位设置问题的思考

为彻底解决核电厂数字化控制系统(DCS)中,信号质量位相关参数的设置所导致的系统拒动和误动问题,通过分析目前的设计现状分析常规解决方案中的局限性,提出引入核电厂状态这一变量对DCS所执行的功能进行确认的设计思路.该方法不仅解决了质量位的设置问题,还在一定程度上简化了操纵员的操作,提高了核电厂DCS的安全性和可用性,进而推动了核电厂的智能化和无人化的发展.通过利用稳态下的热工物理参数和状态转换过程中的人员手动操作来识别核电厂状态的方法能够确保DCS准确地执行其预期的功能,避免非预期事件的发生.

DCS仿真系统在教学中的应用

本文就我们学院实验室引进的DCS仿真系统讨论了其在教学中的应用及培训方法。实验结果表明 :仿真训练对学生了解化工过程的工艺和控制系统的动态特性 ,提高对工艺过程的运行和控制能力具有特殊的效果。

核电厂安全级DCS功能模块加速老化试验研究

对核电厂安全级数字化控制系统(DCS)具体试验需求进行了测试、分析和研究,并介绍采用温度为影响因子的阿伦纽斯加速寿命试验计算模型。测试中不改变元器件、模块失效机理而且不引入新失效模式,通过提高核电厂安全级DCS模块在测试中的试验温度值,可在相对较短的测试时间内获得关于核电厂安全级DCS模块的平均故障间隔时间(MTBF)参数值。分析了温度因子和材料的活化能因子对模块老化试验时间的影响。这不仅为核电厂安全级DCS模块寿命的可靠性试验提供了可行且成本较低的测试方案,而且直接验证了核电厂安全级DCS模块寿命可靠性参数是否满足上层设计要求的数据参考。这不仅有利于测试人员对模块测试全局的掌控,而且为设计人员对模块的迭代优化提供科学输入数据。

基于DCS的发酵系统设计与研究

提出了在发酵过程中采用一种基于PC机和单片机的集散控制系统(DCS).介绍了该系统的结构和功能,信号的采集与处理技术,并分析了主要过程参数的控制方案.

DCS与DEH通讯存在问题及解决方案

文章介绍了EMERSON公司的OVATION DCS系统与新华公司的XDPX 400 DEH系统采用TCP/IP通讯存在的问题及解决方法,讲述了采用双通讯通道实现通讯冗余的方法,解决通讯不能冗余的问题,提高了DCS与DEH两系统之间通讯的可靠性。

核电厂DCS元器件国产化替代问题探讨

核电厂数字化控制系统(DCS)的国产化工作是核电自主化战略的重要部分之一.为进一步提高其国产化水平,针对核电厂DCS设备研制过程中元器件的国产化替代问题进行了初步研究;对国产元器件的现状进行了分析,总结了目前核电厂DCS元器件国产化工作中面临的元器件门类不足、质量控制成本过高、选型信息缺失等问题.针对上述问题,首先参考武器装备、航空航天领域的元器件国产化经验,总结了元器件替代的一般方法;然后结合NB/T 2001标准,提出采用汽车级元器件的方案,并通过实施分级筛选策略实现质量与成本控制的平衡;最后提出加强研用双方合作,解决关键元器件的研制问题,为核电厂DCS元器件的国产化工作提供了可行的方案.

自主核级DCS首台套的质量保证管理与实践

和睦系统是我国首个具有完全自主知识产权的核级数字化仪控系统(DCS)平台。阳江5号机组是我国首台真正实现DCS设备100%自主化、国产化的百万千瓦级核电机组。如何做好自主核级DCS首台套的质量保证,国内尚缺乏质保工作经验的支撑。核级DCS设计制造需要遵循核安全法律法规要求。结合以往DCS设计制造的实践经验,广利核提出了核级DCS全生命周期质量保证过程,尤其标准化了复杂DCS系统的测试过程以及核级软件的验证与确认(V&V)活动。全生命周期的质量保证过程应用在阳江5号机组工程应用过程中的良好实践,为核电领域相关单位后续开展核级DCS设计制造质量保证提供借鉴。

核电DCS自动化测试工具有效性评价方法研究

自动化测试是核电分布式检测系统(DCS)设备制造商快速提高产品研发和生产效能的重要方法,已得到了越来越广泛的应用。测试工具产生的测试结果有效性,直接影响到交付用户产品的质量。因此,在测试工具研制和应用的过程中必须采取一定的方法,确保工具的有效性。本文总结了近年自动化测试工具在核电DCS设备测试领域的研制和应用经验,借鉴了同行业的经验和方法,提出法规标准符合性、研制过程符合性、应用适用符合性、校准管理符合性这四个有效性评价维度,建立了有效性评价方法体系。该体系已经成功应用于CPR1000、高温气冷堆(HGR)、“华龙一号”等多种堆型核电机组的DCS测试中,得到了业内专家的认可。该研究为后续自动化测试技术在核电仪控领域及相关领域的应用和发展,提供了可借鉴的经验和方法体系。

基于DCS电厂管控一体化的构建

"宏伟热电厂一期DCS改造"重点工程实施后取得的效果。结合工程实施过程,分析了生产过程控制技术及优化控制。阐明了完善电厂DCS和SIS的基础建设,及实现以管控一体化为核心的数字化电厂的重要意义。

数字控制DC-DC变换器改进离散迭代建模和稳定性分析

离散迭代模型是一种能精确描述数字控制变换器特性的工具,然而传统的离散模型通常计算复杂而且不够直观,不利于控制器的设计。该文对离散迭代模型进行合理近似,推导出数字控制DC-DC变换器在前沿和后沿调制下的二阶全局等效电路模型,解决了传统模型直观性和精确性之间的矛盾。该模型可以反映具有不同脉冲宽度调制方法的DC-DC变换器的稳态和动态行为。在等效电路的基础上,分析了数字控制的特性,推导出了z域传递函数,从而得到了不同调制方式下控制-输出的频率响应,并且分析了两种调制方式对系统稳定性的影响。此外,等效电路模型可以准确地跟踪详细开关电路的工作波形,并且对系统参数变化时系统的稳定边界做出精确预测。最后,搭建了DC-DC变换器的样机,验证了模型和理论分析的有效性。

核电厂DCS系统供电电源方案的应用分析

核电厂中的数字化仪控系统(DCS)涉及到核安全监测和控制,对供电电源系统有特殊的要求。文章针对核电厂引入数字化仪控系统后,为保证供电可靠性,在考虑核安全和单一故障准则下,分析了DCS供电电源系统设计的特点和改进。

基于DCS系统组件的变力度组合测试方法

系统组件间的交互故障及功能失效是导致核电厂数字化仪控系统(DCS)故障的主要原因,传统组合测试能有效检测组件之间交互作用,但存在测试数据冗余、检测能力下降等问题。提出一种基于逐参数扩展(IPO)策略的变力度组合测试方法IPO_VD。根据DCS系统组件开发的特性,从待测组件间实际交互关系,对水平扩展过程中参数的取值选择进行改进。实验结果表明,相比固定力度下的IPO算法,IPO_VD算法在测试数据规模、覆盖率以及检错能力上均有一定优势。在减小测试数据规模的同时实现对组件间实际交互关系的全覆盖。

核电厂DCS软件验证与确认标准体系分析

通过对软件V&V活动的介绍以及核电厂软件生命周期的划分,明确了核电厂数字化仪控系统软件V&V的目的,即通过验证活动判断系统是否满足设计需求,通过确认活动判断系统设计是否正确。结合核电厂安全级数字化仪控系统软件V&V活动的监督管理实践,总结了美国、欧洲和我国数字化仪控系统软件V&V活动所采用的法规和标准体系。针对我国软件V&V法规和标准体系不健全的问题,通过对比我国与欧洲、美国法规标准体系的差别,明确了我国软件V&V法规和标准体系存在标准体系升版相对滞后、标准路线不统一及欠缺标准转化的系统性等三方面的不足。从长远目标看,我国应完善V&V法规标准体系,使之有层次地逐步细化从法规要求到执行标准要求;从短期要求看,可从软件开发的阶段划分、各项开发计划的形成和实施、V&V活动的独立性和文件记录等方面落实V&V活动要求。

某核电站DCS服务器故障原因分析与问题处理

国内百万千瓦级压水堆核电站(CPR1000)均采用数字化控制系统(DCS)实现机组的监视和控制。某核电站在调试阶段出现DCS操作员站软件失效,主控室失去监视和控制权限,导致电站计算机和控制系统不可用的问题。为解决该问题,对可能导致该问题的设备进行了故障调查,定位故障点为DCS系统服务器软件进程故障。对服务器中获取的异常数据包、错误代码、服务器数据处理机制进行研究,最终确认故障原因为实时服务器中存入了异常数据。基于计算机的仪控系统多样化和纵深防御要求,在DCS中首次制定了进程故障保护机制和优化数据请求处理机制的双重冗余保护方案,并完成实际验证和运用,有效保证了DCS系统的安全、稳定运行。该研究方案可直接应用于后续机组,并对类似问题的处理具有重要的参考意义。