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。

核安全级DCS设备危险频率下的电接触摩擦学特性

为研究核安全级分布式控制系统(DCS)设备中的电接触摩擦学特性,对核安全级DCS设备的危险频率进行了评估。建立了一套球面电接触摩擦学试验装置,在危险频率下进行了一系列载流摩擦学试验,探索不同电流作用下界面摩擦磨损特性。研究结果表明,核安全级DCS设备的危险频率为12 Hz;在该频率下,随着输入电流从1 A增大至3 A,摩擦因数呈现先减小后增大的趋势;在大电流作用下,电接触达到失效的时长显著增长;电接触界面表现出划痕、颗粒、微裂纹、磨屑堆积和磨屑飞溅等5种特征;虽然接触区域存在一定的氧化产物,但是只要有足够多的接触区域实现导电通路,界面依然能够保持良好的电接触状态。

DCS系统在燃气输配控制中的应用研究进展

为探讨DCS系统在燃气输配控制中的应用,并分析其通过实时监测和控制关键参数来提高系统效率和安全性的能力。采用DCS系统对天然气输配网络进行实时监测和控制。通过对天然气管道的压力、温度、流量等关键参数进行实时采集和调节,确保系统运行在稳定、高效的状态。同时,利用DCS系统的强大数据采集、处理和分析能力,对输配过程中的故障和异常情况进行快速诊断和处理,以提高故障排除的效率。此外,DCS系统还支持网络化和远程控制功能,实现对不同地理位置的天然气输配网络的集中监管和管理。结果表明:通过应用DCS系统,燃气输配控制实现了高效、准确和可靠的管理。实时监测和调节关键参数确保了系统运行的安全性和稳定性。快速诊断和处理故障和异常情况提高了故障排除的效率。网络化和远程控制功能实现了对不同地理位置的天然气输配网络的统一监管和管理,提高了管理效率。DCS系统在燃气输配控制中的应用具有重要意义和潜力。通过实时监测和控制关键参数,可以提高系统的效率和安全性。然而,该系统的应用也面临一些挑战,如高成本、技术难题以及应急处理等方面的问题。因此,需要进一步的技术研发和应用实践来不断提升DCS系统的性能和可靠性,以更好地满足燃气输配控制的需求。

M310机组模拟机DCS组态批量自动更新研究

为了实现对DCS组态下装的可控,将不可见的逻辑转化为可实现的设备真实反映,研发了一项能在模拟机上实现组态真实验证的方法。然而由于模拟机的特殊性,现场真实数据无法直接安装于模拟机,需要人为修改一层组态为模拟机所允许的匹配关系,这将耗费大量人力,因此提出一款适用于M310机型模拟机且可快速自动批量更改DCS一层脚本的软件设计思路,旨在提升DCS数据验证的可靠性,同时降低人为修改带来的偏差。

DCS/ESD在天然气净化厂的设计优化

主要论述DCS/ESD在天然气净化厂设计中存在的问题,通过分析产生问题原因,提出相应的优化措施,以提高DCS/ESD的可靠性、稳定性,从而确保天然气净化装置的平稳运行。

一种优化的DCS通信接口方案

以TDC3000分散控制系统(DCS)作为实例,分析了传统DCS的对外通信接口,阐述了一种改造的通信接口方案,以原有的DCS网关机为基础,引入独立OPC(OLEforprocesscontrol)服务器、可扩展标记语言(XML)通信媒介和改进的安全隔离系统3项新技术,不仅保证了DCS与外部系统接口的安全可靠性,而且提高了数据通信的高效性和通用性。

“华龙一号”核电技术自主化DCS设计与实现

“华龙一号”是我国具有完全自主知识产权的第三代核电技术。它是根据福岛核事故经验反馈以及我国和全球最新安全要求进行研发的。通过对“华龙一号”数字化仪控系统的研究,并结合对最新的法规标准、功能及设备分级、设计原则和总体设计方案的分析,及CPR1000核电项目设计经验,形成完全自主化的三代核电仪控系统架构,保证三代核电厂更安全、更先进。同时,对二代加核电厂与三代核电厂作对比分析,提炼出三代核电厂仪控系统在技术上的创新点和改进点,并结合防城港3#、4#机组进行说明,证明“华龙一号”仪控系统设计的分级原则和设计更加合理,三代核电技术更加安全、可靠。“华龙一号”基于自主化控制平台全厂DCS解决方案的提出,为“华龙一号”核电厂走出国门提供了原型保障。

功能安全技术在核电DCS中的应用研究与实践

功能安全技术在各种高安全领域广泛应用,解决了电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全保障理论与实践问题。在核安全级数字化仪控系统(DCS)平台自主化研制过程中,应用功能安全技术,借鉴可实操的最优实践,以促进核安全级DCS产品的设计完善。对功能安全基础标准IEC 61508进行了研究,系统地梳理核电仪控相关标准与功能安全标准之间的关系。在核电标准的框架下,创新性提出了功能安全技术在核安全级仪控系统和睦系统(FirmSys)研制中的应用方案,包括基于定量计算的安全分析技术、自诊断设计技术、安全网络设计技术。实践证明,通过融合功能安全技术,在核安全级DCS平台研制中引入了工业领域最优实践,有效弥补了某些核标准操作性欠缺的不足,提高了产品的安全性和可靠性,并为核安全级DCS平台的SIL认证提供了参考。

DCS在铜冶炼余热锅炉自动给水系统中的应用

主要介绍了DCS在铜冶炼余热锅炉自动给水系统中的应用。针对生产工艺对给水控制的特殊影响以及系统的特殊性,设计了相应的控制方案,并对系统的结构特点和功能进行了阐述。最后介绍了余热锅炉自动给水控制系统与总厂MES的整合。

适用性分析在核级DCS设备鉴定的研究和应用

依据HAF 102《核动力厂设计安全规定》法规5.5节要求,核电站安全级DCS需要进行设备鉴定。国内外通常是对通用平台进行鉴定。当平台应用到不同核电厂环境时,IEC/IEEE 60780-323虽然认可基于已完成的型式试验结果通过分析进行鉴定,但没有提出分析方法的具体要求。国外采用的分析法仅限于同一堆型不同机组间,以及系统架构及功能基本一致的情况,缺乏适用于不同堆型和架构的通用方法。通过对标准和核级分布式控制系统(DCS)特性的深入研究,创新性地提出了6维度分析模型,创建了基于鉴定试验机理的影响分析技术。该方法成功应用到二代、三代和四代堆型的多个核电厂安全级数字化DCS设备鉴定工作中,确保了鉴定结论有效,保证了核电厂的安全性。该研究成果为核电厂数字化DCS应用于不同堆型和应用环境的设备鉴定提供了一种通用的分析方法,具有较高的借鉴价值。

多种检验方法在核级DCS设备盘柜装配检查中的应用

核安全法规HAF003中明确指出关于核电厂安全级物项“必须对保证质量所必需的每一个工作步骤都进行检查。如果不能对已加工的物项进行检查或要求附加的工艺监视,大纲必须规定间接控制措施”,以保证核电厂安全级物项能够长期安全、可靠、稳定运行。本文主要描述了多种检验方法在核电厂安全级DCS设备盘柜装配检查中的应用,通过对标准RCC-E“MC2000目视检查和机械检查”要求的详细解读和对安全级DCS设备盘柜工程设计应用特点分析,结合安全级DCS设备盘柜装配操作工艺流程,明确提出了多种检验方法:涂抹标记法、指差呼称法、扭矩校验法、隔离验证法和光源照射验证法在安全级DCS设备盘柜装配检查中的应用过程。这些检验方法已在多个核电机组安全级DCS设备盘柜装配检查中得以应用,证明了应用多种检验方法可有效提高DCS设备盘柜装配质量,能及时发现人因操作失误产生的质量不良问题,并得以纠正处理,保证了安全级DCS设备盘柜装配质量符合工程设计图纸和相关法规标准要求。

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。

基于HOLLiAS MACS平台的储槽液位和锅炉温度DCS设计

以和利时HOLLiAS MACS平台的组态软件和FM系列硬件的主控单元以及FM148、FM143、FM151等模件为主，配置了储槽液位和锅炉温度DCS系统。作者给出了该系统的硬件及分层结构，详细介绍了该系统的设计及组态过程。运行结果表明，基于MACS平台的液位和温度DCS系统能较好地满足工艺要求。

国密算法在核安全级DCS中的应用研究

随着国际形式的日益严峻及关键技术自主可控要求的日益提高,作为1E级设备的核安全级分布式控制系统(DCS)的信息安全特性受到了越来越广泛的关注。简要介绍了核安全级DCS的系统平台架构及其基本功能站特性,详细介绍了具有完全自主知识产权的国密SM2、SM3及SM4加密算法,分析了不同加密算法实现流程及其技术手段。同时,针对核安全级DCS,根据不同国密算法特点,研究了不同国密算法在其系统中的应用场景,提出了可信认证系统、本地数据加密系统及通信加密系统的初步设计方案,并对方案可行性进行了全面分析。分析结果表明,具有自主知识产权的国密加密算法能够完全适用于核安全级DCS的各项应用场景。3种加密方案为核安全级DCS的自主可控及信息安全特性的提升提供了强有力的理论支撑。

核电厂安全级DCS功能安全通信研究与分析

通信功能作为核电厂安全级分布式控制系统(DCS)中的重要组成部分,其功能安全特性是整个1E-DCS系统功能安全的重要组成部分.采用IEC 61784-3中阐述的通信功能安全分析方法,研究和分析了中国核动力研究设计院自主研发的核电厂安全级DCS平台NASPIC所使用的NASBUS通信协议,得出了该通信协议中所使用的安全协议符合标准规范中所要求的结论,且通信协议中使用的循环冗余校验(CRC)技术使得NASBUS协议帧的残余错误率满足安全完整性等级3(SIL3).

基于SHEL模型的船用核动力DCS深度安全体系研究

为保证船用核动力系统运行安全,研究船用核动力分散式控制系统(DCS)深度安全体系。通过分析船用核动力DCS原理架构,提取DCS深度安全特点;基于复杂系统SHEL模型分析DCS运行软件、硬件、环境及人员等深度安全因素;从顶层安全管理、总体安全架构及防护技术体系等3个方面构建船用核动力DCS深度安全防护体系;基于DEMATEL方法计算分析DCS深度安全防护体系要素的影响度、被影响度、中心度和原因度,识别DCS深度安全防护体系的核心及要点。结果表明:针对复杂的船用核动力DCS深度安全影响因素,能够从管理、架构、防护技术等方面进行深度安全防护,尤其需要关注安全教育与培训、安全管理制度、病毒防护、入侵防护等核心要点。

时序数据库在核安全级DCS运维场景中的应用研究

关系型数据库或文件存储存在数据存储和维护成本高、写入吞吐低、查询性能差等问题,难以满足核安全级分布式控制系统(DCS)长期运行时海量数据管理的需求。介绍了核安全级DCS运维场景中远程在线监控系统的组成和作用,从存储容量和访问性能两方面分析了远程在线监控系统对数据存储和访问的应用需求,提出了基于influxDB时序数据库与关系数据库结合的远程在线监控系统解决方案。介绍了基于此解决方案实现的全站运行状态监测、数据统计分析、故障预测与健康管理等数据应用。应用表明,此解决方案可同时支持几十个站点数据的并发写入和存储,且查询性能高、数据扩展应用强,为核安全级DCS运维过程中数据的海量存储、快速访问、高效应用提供了良好的解决方法。

安全级DCS项目信息安全防范计划与实施

安全级分布式控制系统(DCS)执行反应堆保护功能,其信息安全防范尤为重要.信息安全防范计划在项目开始前编写完成,通过对安全级DCS生命周期各个阶段规定必要的管理和技术措施,消除或缓解系统和软件受到非法修改、操作、破坏和信息泄露的威胁,同时通过相关记录或技术措施进行问题追溯,从而达到消除安全防范问题隐患的目的,防止安全级DCS遭受危及安全功能的恶意破坏.实施计划对安全级DCS生命周期信息安全防范计划的制定和实施进行了详细说明,用于指导安全级DCS的信息安全防范工作,并为DCS厂家编写安全防范计划提供参考.

安全级DCS网络安全标准分析与实施原则研究

随着越来越多的数字技术、通信协议和软件应用于核电厂安全级分布式控制系统(DCS),网络安全在核电厂和安全级DCS中的地位日益重要。近年来,国内外网络安全标准陆续发布。网络安全标准要求存在差异,如何选择标准要求、如何实施对应的网络安全技术需要理论支撑。通过国内外网络安全标准要求研究,给出标准实施的建议。采用对比分析方法,分析了国内外网络安全标准的差异,分析了网络安全标准要求执行的难点。结合核电安全级DCS技术背景,提出了标准要求在工程项目中应用的基本原则。考虑了安全级DCS功能安全与网络安全协调的要求。提出的原则可为安全级DCS网络安全标准要求实施、技术措施的选择提供理论依据。

核电厂安全级DCS系统的故障诊断和报警设计研究

核电厂安全级DCS除了执行保护功能和监测保护系统的工艺参数,还应对系统的故障进行诊断,以避免系统故障导致核电站的误动作。因此,在不影响执行保护功能的前提下,安全级DCS的故障应尽可能地被系统自动检测并即时报出,作为运行和维修人员故障判断、维护工作的依据。本文基于NASPIC平台,就核电厂安全级DCS系统的故障进行分类,对故障诊断进行研究,并提出详细的故障诊断设计和报警显示设计思路。