核安全级DCS模拟量I/O模块自动校准系统设计

在核安全级工业离散控制系统(DCS)中,模拟量输入输出功能模块需要通过手动操作的方式开展通道精度校准。该方式效率较低并容易引入人因失误,对核安全级DCS系统数据处理精度产生负面影响。简要给出了一套自动化校准系统的架构设计,定义了一套专用于多I/O通道模拟量校准过程的低速串行通信协议的帧格式,并在此基础上搭建了将模拟量校准过程自动化实现的上位机控制程序,阐述了其工作机制,并对其工作性能、校准质量进行了评估。

核安全级球阀阀杆石墨填料密封性能试验研究

以球阀为研究对象,选取石墨编织盘根与石墨编织盘根/V型柔性石墨环组合填料两种填料结构,在阀杆填料密封泄漏率及摩擦性能测试试验装置上进行了泄漏率及与阀杆间摩擦力矩测试试验,对比了两种填料结构的泄漏率及与阀杆间的摩擦力矩随阀门启闭动作次数变化,确定了优选方案;进一步,针对优选填料结构,安装至电动球阀,在水介质回路上进行了模拟工况试验验证。试验结果表明:石墨编织盘根与阀杆之间摩擦力矩更小,密封性能更优,可满足核级球阀启闭动作3000次阀杆填料密封无泄漏的要求。

基于EPLAN的核安全级DCS电气设计应用研究

通过对比CAD与EPLAN软件,分析了后者在电气设计领域的优势。针对核安全级DCS电气设计的特点,从项目结构设计、原理图分类设计等角度,规划了典型图页的制作规则,具体包括模块配置图、机柜供电图、网络连接图、IO模块接线图等。基于EPLAN软件及对各类图纸的规范化典型图纸设计,以及其自带的物料清单、装配图生成的功能,提高了制图效率、规范性、准确性。

核安全级DCS多节点环网光切换矩阵技术的研究

为保证核安全级分布式控制系统(DCS)多节点环网双向、大容量数据的可靠通信,介绍了一种基于光纤通信的多节点环网光切换矩阵技术,并设计开发了环网光切换矩阵模块。该模块采用按照特定的盘纤方式组成的两个非保持型光开关及供电模块,即插即用,免去了盘纤和繁琐的组网环节,可对环网进行灵活配置。该模块支持动态光路径管理、光网络故障保护功能。该技术解决了目前复杂网络中的光路切换和控制问题,实现了核安全级DCS中环网通信的容错设计,提高了产品的可靠性和可用性。

核安全级电缆设计制造与鉴定试验注意事项

文中介绍了核安全级电缆在国内的应用情况,概述了核安全级电缆的许可产品类型、设计与制造、鉴定试验的研究现状,并展望了核安全级电缆的技术参数和应用领域的发展方向(引用文献4篇)。

核安全级数字化仪控系统自诊断功能研究与设计

自诊断功能是核安全级数字化仪控系统的关键功能,对核安全级数字化仪控系统本身的RAMS特性,以及核电厂整体安全性和可用性有直接影响。本文基于RAMS分析评估技术,形成了以潜在故障模式为主的自诊断功能设计基准,在此基础上提出了一整套包括故障诊断、故障处理、诊断信息上报和报警指示功能的核安全级数字化仪控系统自诊断功能设计方案,并在和睦系统上进行了设计实现。实测结果表明,和睦系统可以实时在线监视自身运行状态,能够及时处理、上报和精确指示所有设计基准范围内的异常,大幅增强了故障定位能力,提高了和睦系统的可维修性,充分满足核电厂整体安全性和可用性要求。

数字化核安全级仪控系统软件的验证与确认

本文讨论了核安全级软件验证与确认的方法论。详细描述了在数字化核安全级仪控系统研发过程中V&V活动的具体实施过程,此外还介绍了为开展可信的验证与确认活动的所制定的V&V流程与规范、构建的各种V&V平台及采用的V&V关键技术等。

核安全级设备的热寿命鉴定研究

当前法律和法规规定,对核电厂安全系统使用的核安全级电气设备必须进行鉴定。尤其安全壳内的设备均要求进行寿命鉴定,电气设备主要考虑电气绝缘材料的热寿命。论文给出了一种简洁、客观,工程可行的评估方法。

核安全级控制算法描述语言的可信编译研究

核电站控制保护逻辑规模庞大、逻辑复杂,通常采用面向工程人员的图形语言开发,并自动生成C代码实现。如何保证图形语言到C代码转换的正确性,对核电运行安全意义重大。主要论述核安全级控制算法描述语言G-Lustre编译器的开发和形式化验证(语义保持性证明)。该编译器将图形化的G-Lustre程序编译为行为等价的C代码,用定理证明辅助工具Coq开发编译器并证明其正确性。在关注安全关键软件及其形式化验证的环境中,这种经过验证的编译器是极其重要的,可保证源代码与编译产生的目标代码语义等价。该研究成果目前已在阳江5^(#)、6^(#)机组等8台核电机组中得到大规模应用。

先进核安全级仪控系统通信协议技术研究

核安全级仪控系统对数据通信的可靠性、安全性、实时性和确定性要求非常高,这些要求会直接或间接地作用于通信协议,从而使得通信协议的设计变得更加困难。本文根据核安全级仪控系统数据通信的关键特性推导出了一系列通信协议设计要求,对如何设计一个核安全级通信系统的通信协议给出了建议。

核安全级软件质量控制方法研究

核安全级软件对仪控系统的安全功能实现发挥着重要作用。相关法规和标准对核安全相关软件质量提出了明确要求,但对标准的不同理解导致实际操作上存在落地难问题。对相关法规标准要求开展了研究,同时结合软件的设计实现过程,从软件设计、软件实现、软件集成阶段研究如何开展质量控制活动。创新性地提出部件测试、设计验证与确认(V&V)、实现验证与确认、应用软件确认测试的软件质量控制方法,使软件满足需求和系统功能要求。同时,阐述软件质量控制与系统质量控制关系。软件质量控制方法的研究结果为实际工作开展提供一种可行方法,同时为标准落实提供了可行的操作实践。应用该方法的软件和系统质量优于同类其他系统,取得较好的质量结果,为安全关键软件的质量控制提供了有益的参考实践。

核安全级仪控系统通信网络FirmNet设计技术研究

通信系统是核安全级仪控系统重要的技术组成部分,其负责系统内各子系统之间的通信,对整个系统的实时性、可靠性和安全性等有重要的影响。本文通过对核电标准及行业文献的分析和解读,归纳出核安全级通信网络应该具有可靠、实时、安全、确定和独立等特征要求,并基于这些要求设计和实现了一套基于逆向冗余双环拓扑的通信网络(称为FirmNet)及产品,目前FirmNet网络已应用于国内多家核电厂反应堆控制保护系统中。相关分析和设计对于研制核安全级通信网络具有很高的参考价值。

商用数字化设备在核安全级仪控系统中适用性确认研究及实践

随着核电的发展,核电站数字化设备所承担的功能越来越多,但由于核安全数字化设备供不应求和技术发展的限制,导致核电厂所需的数字化设备需要采购.由于外购的数字化设备中软件复杂性,如何验证商用数字化设备达到核安全级标准要求是当前的难题.通过分析国内外标准对商用数字化设备的标准要求,提出适合中国国情的、满足核电质量要求的适用性确认过程和方法,用于指导商用数字化设备适用性分析工作具体执行,确保商用数字化设备达到核安全要求.

数字化核安全级仪控系统软件验证和确认平台的设计与实践

在针对数字化核安全级仪控系统中的软件进行验证和确认(V&V)过程中,为了确保V&V工作可信、有效、高效地开展,构建一个软件V&V平台,支持包括准备、执行和管理等全过程的V&V活动。该V&V平台基于通用数据库,通过集成定制工具与商用工具,来提供V&V工作所需的方法和手段。通过多个核级软件的V&V项目的应用实践,证明该平台对于开展V&V活动发挥了重要作用,使得数字化核安全级仪控系统具有清晰证据支持的高安全性与高可靠性。

通用验证方法学在核安全级仪控平台的应用

核电数字化仪控系统需要高可靠性和安全性,对其进行充分的验证和测试至关重要。为促进FPGA技术在核电行业发展,需要能够被普遍认可的FPGA验证方法。然而现阶段的国际标准和研究报告(如IEC62566和NUREG/CR-7006)仅阐述了基于FPGA核安全级仪控系统的生命周期,并未涵盖具体的FPGA验证方法。因此,本文将介绍通用验证方法学(UVM)在核安全级仪控平台(NASPIC)FPGA软件自动化测试方面的应用,为同行提供一个技术参考。本文首先介绍UVM的架构,叙述基于UVM的FPGA验证平台搭建流程;其次,本文描述了NASPIC平台高速串口收发器(transceiver)的测试流程;最后,通过对比UVM与传统FPGA验证方法,说明UVM的优缺点。

核安全级软件验证与确认独立性探讨

当前法律和法规规定,对核电厂安全系统使用的核安全级数字设备必须进行鉴定。软件验证与确认是核安全级软件通过鉴定的关键环节,软件验证与确认必须具备独立性的特征。对于核安全级软件验证与确认如何满足当前核安全监管要求的研究,是软件厂商和监管当局共同关注的主要问题之一。核安全级软件验证与确认独立性要求的明确,有利于开发成本的控制和监管的规范化,从管理方面为保证核安全级数字设备安全水平打好基础。

核安全级DCS通信网络残差率设计研究

核电厂DCS系统是核电厂的神经中枢,是核电厂安全、可靠、稳定运行的重要保障,其中核安全级DCS承担着重要的保护功能,数字化核安全级DCS以其高可靠、高诊断等特点已经成为技术发展趋势。数字化技术以CPU/FPGA及通信技术为特征。核安全级DCS通信网络的设计是一个关键问题。目前IEEE 7-4.3.2等标准中对通信的总体要求包括独立性、确定性及总体可靠性等要求,IEC 61784-3中提出了对通信残差率的要求。本文结合应用于数字化核安全级DCS的和睦系统的通信设计经验,总结了通信系统可靠性的影响因素,并提出了高可靠性的通信系统的设计方法,通过该方法的应用,和睦系统的通信残差率进一步降低,满足了SIL3的要求。本方法作为一种实现安全要求的有益实践,可以推广到武器装备等军用领域。

核安全级固定型铅酸蓄电池组及支架抗震试验研究

基于核安全级固定型铅酸蓄电池组及支架抗震试验,构建了相应数学分析模型,采用反应谱有限元法和等效静力法计算了支架地震响应,并与试验数据进行了对比。结果表明,反应谱有限元计算结果相对于等效静力计算结果相对精确、合理,且有一定保守裕度。

组合法在核安全级数字化仪表控制系统设备鉴定中的应用

IEEE 323和GB/T 12727都提出4种核安全级数字化仪表控制系统设备鉴定的方法,由于受到经济、时间以及有效模型等因素的限制,多采用组合法。组合法通过分析经鉴定并投入运行设备的鉴定标准、质量保证过程、产品类型、应用硬件配置、功能性能和鉴定试验,对同类设备进行适用性分析,以确定不符合技术规格书要求的测试项目,通过补充试验项目验证同类设备的性能。本文以某厂家民用核安全电气设备许可证范围变更为例,介绍组合法在设备鉴定过程中的应用。结果表明,该方法可减少设备鉴定试验项目,降低试验成本,优化核安全监管机构的监督管理流程,加快许可证范围变更项目进度。

一种核安全级数字化仪控系统现场控制站的冗余设计

介绍了一种核安全级数字化仪控系统现场控制站的冗余设计。采用两套完全相同的硬件组建主控制器热备冗余,冗余的主控制器异步运行。两个主控制器间使用复杂可编程逻辑器件(CPLD)进行状态交互和仲裁判断,通过大容量先入先出(FIFO)存储器和以太网物理层芯片(PHY)搭建的通信线路实现异步系统间的数据同步。该研究应用于核安全级仪控系统的设计中,实现了较小的切换延时并避免了切换扰动,提高了系统的可靠性。