核电站仪控系统数字化改造方案分析
核电站仪控系统数字化改造方案分析
作者：章旋;涂丰盛;曹建亭
作者机构：苏州热工研究院有限公司,苏州,215004;苏州热工研究院有限公司,苏州,215004;苏州热工研究院有限公司,苏州,215004
来源：自动化仪表
ISSN：1000-0380
年：2007
卷：028
期：006
页码：45-47,53
页数：4
中图分类：TK323
正文语种：chi
关键词：核电站;数字化仪控;分散控制系统;可编程序控制器;现场总线控制系统摘要：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.
核电站数字化仪控系统简介
https://www.360docs.net/doc/268544643.html,2010年05月28日13:25:04 查看数：162 摘要在总结不同时期核电站仪表控制系统应用特点和发展趋势的基础上，以两座典型的核电站全数字化仪控系统为例，结合核电站仪控系统的特点及设计准则，进行详细的系统结构和功能分析，并提出我国新世纪核电站数字化仪控系统的改造与设计思路。 关键词过程控制DCS 智能化以太网现场总线 核电站的仪表和控制系统是核电站的重要组成部分，机组的安全可靠、经济运行已经在很大程度上取决于仪表控制系统的性能水平。从我国已经建成的和在建的核电工程来看，核电站的仪控系统经历了三个阶段。第一阶段是以模拟量组合单元仪表为主的控制系统，如正在运行的我国300 MW秦山核电站主控制系统应用的FOXBORO公司的SPEC200组装仪表，大亚湾2×980 MW核电站主控制系统采用的Baily 9020系统也属于这一类。其模拟量仪表采用小规模集成电路运算放大器为基础的元件来控制，逻辑量仪表采用继电器等硬逻辑电路来控制。因而系统所需要的仪表控制器件数量多，运行操作管理和维护工作任务重，大部分采用手动操作，主控室布局也显得较大。第二阶段是以模拟量和数字量混合运用的主控制系统，这一类实际是核岛系统仍采用小规模集成电路运算放大器为基础的模拟量元件来控制。而部分常规岛和辅助系统采用PLC自动控制系统，结合软件自诊断技术、冗余技术和网络通信技术，减少很多硬接线和就地控制柜，提高了系统运行可靠性。刚刚建成的广东岭澳核电站（2×980 MW）仪表控制系统就属于这一类。第三阶段称为全数字化仪表控制系统，它将应用成熟的常规电站分布式控制系统（DCS）加以改进并移植过来，全面应用在常规岛、BOP、核岛部分，构成核电站全新数字化仪表控制系统。现阶段应用比较典型的全数字化仪控系统有：日本日立等公司开发的NUCAMM－90系统、法国法马通公司N4控制系统、ABB公司的NUPLEX80 系统、美国西屋公司的Eagle21 WDPFⅡ系统以及我国在建的田湾核电站所采用的德国西门子公司的TELEPERM XP XS系统等。 1 核电站仪控系统的特点及全数字化仪控系统的功能设计原则 核电站仪控系统的特点是由其工艺过程的特点决定的，一般来讲典型的核电站仪控系统特点可以归纳为以下几点： （1）控制对象的工艺流程复杂，监测和控制的参数多而且各种过程参数联系密切，1000 MW典型的核电站仪控系统的参数信息量和指令大约是7000~9000个。 （2）系统安全性、可靠性要求高，运行质量直接与仪控系统性能相关。 （3）反应堆工作或停堆后一段时间内，大部分设备人员无法接近。 （4）控制和监测核燃料裂变链式反应及堆芯状态监测的必要性。
第二届中国(国际)核电仪控技术大会
附件一：征文内容明细 专题一：核电仪控系统运行、维护和改造，子项包括： 1.核电厂仪控系统的预防性维修策略 2.核电厂仪控系统的老化管理 3.核电厂仪控系统变更管理 4.智能仪表在核电厂仪控系统的应用 5.核电厂仪控基于DCS系统维修策略 6.核电厂仪控系统的典型事件案例分析 专题二：核电仪控设计及验证技术，子项包括： 1.数字化保护系统应用 2.先进控制系统应用 3.安全重要软件开发及V&V 4.多样化及纵深防御(D3) 5.数字化仪控可靠性 6.FPGA技术应用及V&V 7.先进测量技术 8.在线监测诊断系统 9.数字化仪控系统改造 10.先进反应堆仪控系统 11.福岛事故经验教训 专题三：核电仪控系统及设备的安装调试，子项包括：
1.数字化控制系统安装与验收测试 2.核仪器与辐射探测安装与调试 3.调试工具研发与应用 4.反应堆控制与保护系统调试，包括多样化驱动系统和堆内核测系统 5.汽轮机控制与保护系统调试 6.数字化控制系统组态功能验证方法与技术 7.逻辑量/模拟量控制系统调试 8.仪控就地设备安装与调试 9.特殊监测系统，还包括流致振动，安全壳冷却水膜覆盖率等测量安装调试技术 10.其他 专题四：仪控设备制造和鉴定，子项包括： 1.核电安全级仪表和控制系统设备在制造活动中的企业标准与质保体系； 2.核电仪表和控制系统设备制造技术要求的分析与研究； 3.核电数字化安全级仪表和控制系统设备制造中的软件V&V活动； 4.核电数字化安全级仪表和控制系统设备制造活动中软件及信息安全性的保障及其鉴定要求； 5.安全级DCS平台操作系统和基本功能模块库的开发与鉴定方法； 6.核电中用于某些特殊仪控设备的质量鉴定规则或试验方法的分析与研究； 7.商品级仪表和控制系统设备在核电领域应用中的适应性分析研究及其确认活动； 8.核电安全级仪表和控制系统设备鉴定过程、程序和方法及相关认证活动；
核电站全数字化仪控系统
上海交通大学核科学与系统工程系 核电培训内部教材 核电厂全数字仪控系统 上海交通大学核科学与系统工程系 2006年11月
目录 第1章概述 (3) 1.1．仪控系统的作用 (3) 1.2．核电站对仪控系统的基本要求 (4) 1.3．仪控系统在核电站安全中的角色 (4) 1.4．仪控系统的两大功能 (4) 1.4.1 信息功能： (5) 1.4.2 控制功能： (5) 1.4.3 控制功能的实施： (5) 1.5．核电厂安全设计的基本原则在仪控系统中的应用 (5) 第2章核电厂数字仪控系统的发展及构架 (6) 2.1．基础的逻辑要素 (6) 2.2．核电厂数字仪控系统的分类 (7) 2.3．核电厂数字仪控系统的发展 (7) 2.4．核电厂数字仪控系统的构架 (11) 第3章核电厂数字仪控系统中的DCS系统 (15) 3.1．系统设计 (15) 3.2．系统结构 (16) 3.3．信号流程 (18) 3.4．网关与网络服务器 (18) 3.5．DCS 的总线结构 (20) 3.6．系统事件响应时间 (21) 3.7．服务器任务 (22) 3.8．用户权限和登陆控制 (23) 3.9．I&C 系统的软件编制和V&V 认证 (24) 第4章DCS的硬件结构 (28) 4.1．标准的机柜 (29) 4.2．基本处理模块 (33) 4.3．基本通信模块 (34) 4.4．基本输入输出模块 (39) 4.4.1 数字信号输入模块。 (39) 4.4.2 数字信号输出模块。 (39) 4.4.3 模拟输入模块 (40) 4.4.4 模拟输出模块/计数模块 (41) 4.5．其他模块 (42) 第5章DCS的软件结构 (43) 5.1．系统纵览 (44) 5.2．计算机软件 (45) 5.3．软件结构 (46) 5.4．软件工程处理 (46) 5.5．工程软件下载 (50) 5.6．运行环境的操作模块 (54) 5.7．用户软件设计模块 (55)
核电厂仪控系统网络安全协调要求
核电厂仪控系统网络安全协调要求 1引言 随着现代工业技术的发展，工业化与信息化正在不断融合，工业控制系统越来越多采用通用的通信协议和软硬件系统，并且以各种方式接入网络，从而打破了这些系统原有的封闭性和专用性，造成病毒、木马等安全威胁向工控领域迅速扩散。工业控制系统所面临的信息安全问题日益严重，而且呈现出诸多与传统IT 系统不同的特点。核电厂作为国家关键基础设施，是关注的核心，重中之重。仪控系统作为核电厂的神经中枢、关键数字资产，是重点保护对象。而仪控系统从功能安全角度已有完整的法规标准和技术。如何在不降低安全的情况下考虑加强信息安全，有必要提出协调功能安全和信息安全的整体框架。 2安全和网络安全协调要求 2.1基本原则。数字式仪控系统整体结构层面应考虑以下原则：（1）网络安全措施不能影响核电厂安全目标。网络安全措施不应损害仪控系统架构实施的多样性和纵深防御的有效性。（2）首先按照IEC61513的要求，进行仪控系统功能初次分配，并进行仪控系统架构总体设计，然后考虑可能影响整体系统架构的网络安全要求。通过迭代设计过程，将可能影响系统架构的网络安全要求整合到一起。（3）网络安全功能不得对安全重要功能所要求的性能、有效性、可靠性和可操作性产生不利影响。（4）安全重要系统增加的网络安全特征应进行失效模式和后果分析，并考虑预防、控制或缓解措施。（5）当两种架构设计有相同等级的安全性时，优先考虑具备网络安全防范特性的设计。但应避免不必要的复杂设计，因为复杂设计既不利于功能安全也不利于网络安全。2.2网络安全区域划分原则。为了更切实地实施分级方法，需要将仪控系统中的基于计算机的和基于数字逻辑的系统划分为若干安全区域，分级保护原则适用于各个安全区域。区域允许将在安全和设备功能方面有着相似重要性的系统分为一组，以管理并应用保护措施。定义安全区域的标准可能包括组织问题、本地化、架构或技术方面。划分网络安全区域应考虑如下原则：（1）网络安全区域的划定应考虑和利用为加强安全目的而引入的独立性和物理隔离要求；（2）划定网络安全区域应同时考虑数据通信、地理/物理隔离以及独立性等方面；（3）除非能够从网络安全防范角度有效的过
核电仪控机柜的接地方式
核电仪控机柜的接地方式 摘要：随着核电站仪控系统数字化应用的推广，仪控和电气用机柜数量在逐步 增加，相应要求也越来越严格。 关键词：核电仪控；机柜；接地方式 引言 作为机组系统、设备运行监测和控制的神经中枢，维持、提升仪控设备可靠 性是核电厂仪控设备工程师的一项重要、长期工作。除设备本身，测量和控制信 号须通过接线传送，接线的正确性、端子/接头的紧固性直接影响仪控信号传送的正确性和稳定性，即设备+接线组成的回路整体应是仪控专业管理对象，这点有 别于其它专业。从已获信息看，重设备、轻接线是国内核电厂仪控专业管理的一 种典型现状，因接线标识不清导致人员误操作、端子松动导致反应堆瞬态甚至停 机停堆等运行事件呈多发趋势，接线已开始逐步被纳入核电厂仪控设备管理范畴。 1机柜基本接地方式 当前从核电行业应用的DCS以及PLC等仪表控制系统看，接地方式主要由单点、多点以及浮地三种方式构成。三种接地方式中单点与多点接地方式主要是针 对系统机柜本身连接至接地网所制定的，通过该方式来与独立接地与公用接地两 者进行明确的区别。 1.1单点接地方式 核电仪控系统机柜接地方式选择单点接地，需要正常工作频率在30kHz以下，而瞬时工作频率最高在300kHz的仪表控制系统，为了能够加大核电仪表系统工 作人员的安全性保障，必须要附加机柜的就地接地。机柜间距的大小也要采用不 同的核电仪控系统机柜单点接地方式。核电厂仪控系统盘台、机柜的安全保护区 域与工作接地是分别直接接入全场接地网的，在其入地之前并没有将其合二为一。此种方式降低了工作接地来自直流与交流供电系统杂散的基波以及谐波电流的影响，上述电流可能会带来0~5kHz的共模噪声，而且可能会对工作接地的接地基 准产生一定的影响；另外其电子线路板的工作接地和电源等设备进行隔离，形成 了单独的安全区域，降低了电子线路与电源等设备产生故障时破坏整个系统的风 险性；对两个接地基准唯一的接地回路能够顺利接入接地网提供保障，避免了由 于对地短路或是由于静电放电等因素在两者之间产生其他噪声。 1.2多点接地连接方式 多点接地连接方式主要是针对核电仪控系统工作频率达到30kHz以上，而瞬 时工作频率则是达到300kHz以上的工作条件，通过多点接地连接方式能够将风 险降到最低。多点连接方式是将仪控系统机柜内的各种设备的安全保护接地与工 作接地汇总统一连接到一个公地，每个机柜则又通过一根单独的多股引出线入地。多点接地连接方式的电缆铺设简单，从最大程度上降低了高频对于接地效果的干扰。弊端是可能会形成多个低频的接地回路，而且由于多个低频接地回路相距不 是很远，极有可能产生共模噪声。所以通过对低频工作的仪控系统机柜的接地方 式选择应采用单点接地方式，更利于仪控系统电子板卡的稳定性，但对于高频工 作的仪控系统机柜推荐选择多点接地方式。 1.3浮地接地方式 浮地接地方式应用在核电站中很少采用。浮地是将仪控系统机柜电路的地与 大地无导体进行连接。目的是为了能够将交流电源与直流电源有效分开，通常交 流电源的零线是直接接地的，但是因为存在接地电阻以及上流电流，致使零线电
核电厂仪控系统安全和网络安全协调要求
核电厂仪控系统安全和网络安全协调要求 发表时间：2020-04-03T05:47:04.431Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年24期作者：姚路锋 [导读] 核电是我国能源行业国家级战略产业，其自身运行过程具有特殊性，所以对核电厂仪控系统有更为严格的安全要求。 福建福清核电有限公司福建福清 350318 摘要：核电是我国能源行业国家级战略产业，其自身运行过程具有特殊性，所以对核电厂仪控系统有更为严格的安全要求。一旦发生事故，除了生产运行受到影响外，还可能导致环境污染和人员辐射危害，并进一步波及全球核电行业。伊朗震网事件、韩国核电厂泄密事件等重大的核电网络安全事件说明了核电网络安全的重要性和关键性。在我国核电网络安全建设运维过程中，由于进口设备多、维护团队多，潜在植入漏洞和引入漏洞的风险较大。 关键词：仪控；核电；安全；协调 引言 随着现代工业技术的发展，工业化与信息化正在不断融合，工业控制系统越来越多采用通用的通信协议和软硬件系统，并且以各种方式接入网络，从而打破了这些系统原有的封闭性和专用性，造成病毒、木马等安全威胁向工控领域迅速扩散。工业控制系统所面临的信息安全问题日益严重，而且呈现出诸多与传统IT系统不同的特点。核电厂作为国家关键基础设施，是关注的核心，重中之重。仪控系统作为核电厂的神经中枢、关键数字资产，是重点保护对象。而仪控系统从功能安全角度已有完整的法规标准和技术。如何在不降低安全的情况下考虑加强信息安全，有必要提出协调功能安全和信息安全的整体框架。 1安全级仪控系统需求的描述方法 1.1自然语言需求 在通常的需求实践中，最常见且使用最广泛的一种需求描述方式是使用自然语言。由于自然语言的广泛性和其描述问题的普适性，使得自然语言需求具备普遍、灵活、可理解这几个主要的优势。但是，使用自然语言对同一事物进行描述和理解会因人而异，这是由于自然语言本身具有的二义性和人们的认知水平不同而导致的。 1.2模型化需求 在使用自然语言描述需求的同时，人们也专门创建了一些建模语言，如：数据流语言、状态图、AND/OR目标图等模型化建模语言来描述需求。认知科学中的研究表明，与来自文本中的信息相比，人类更容易捕获并记住来自图画中的信息。这些发现对于使用需求模型来理解和记忆需求提供了有力的支撑。需求模型对于关注特定方面的支持十分有用，通过提供预定义的抽象化机制，建模语言支持用于关注特定的方面，同时消除不必要的细节。对于用自然语言描述的需求，进行正确性、完整性以及一致性等质量属性的检查通常十分耗时且容易出错。需求建模语言支持对需求的特定质量属性的检查。然而，与自然语言需求相比，模型化需求所提供的表达能力有限，不能作为一种普适性的需求描述方法，而且需要需求的涉众熟悉相应的建模语言后才能理解需求。 2核电厂仪控系统安全和网络安全协调要求 2.1网络安全区域划分原则 为了更切实地实施分级方法，需要将仪控系统中的基于计算机的和基于数字逻辑的系统划分为若干安全区域，分级保护原则适用于各个安全区域。区域允许将在安全和设备功能方面有着相似重要性的系统分为一组，以管理并应用保护措施。定义安全区域的标准可能包括组织问题、本地化、架构或技术方面。划分网络安全区域应考虑如下原则：（1）网络安全区域的划定应考虑和利用为加强安全目的而引入的独立性和物理隔离要求；（2）划定网络安全区域应同时考虑数据通信、地理/物理隔离以及独立性等方面；（3）除非能够从网络安全防范角度有效的过滤和监测分隔之间的通信，否则由多个子列组成的仪控系统应划分到同一个网络安全区域中。 2.2网络安全的生命周期 核电厂数字化仪控系统网络安全的防范活动是一个动态的过程，根据不同时间的环境情况对网络安全的防范措施进行维护和更新，始终使核电厂的网络处于安全稳定的运行状态。核电厂数字化仪控系统网络安全控制的生命周期分为评估、设计、实施、维护四个阶段，每个阶段活动完成后才可以进行下一阶段的活动。 第一阶段：评估 对核电厂运行环境、数字化仪控系统运行状态、现场安全控制策略、各种风险等内容进行评估后，制定核电厂网络安全控制的需求，以此作为设计阶段的输入。
新建核电厂数字化仪控系统变更控制研究
Vol. 39 No. 5 Oct. 2019第39卷第5期2019年］0月核科学与工程Nuclear Science and Engineering 新建核电厂数字化仪控系统变更控制研究 朱高试，穆海洋，段M (中国核电江苏核电有限公司，江苏连云港222042) 摘要：新建核电站数字化仪控系统(也称DCS 系统)招投标程序完成后，工程造价基本确定，但是项目执 行期间的变更数量及变更费用往往难以控制。本文结合田湾核电站一期、二期DCS 项目的执行情况， 首先对变更的原因进行分析，然后通过一些标志性节点将DCS 项目执行分为不同的阶段，根据每个阶 段的工作侧重点不同，提出了变更预防及控制的策略，以期推动核电站DCS 项目管理水平的提升。关键词：核电站;数字化仪控;变更控制 中图分类号：TL48 文章标志码：A 文章编号：0258-0918(2019)05-0821-05 Research on Change Control of Digital I&C System in Newly-built Nuclear Power Plants ZHU Gaobin, MU Haiyang , DUAN Peng (Jiangsu Nuclear Power Corporation, Lianyungang of Jiangsu Prov. 222042,China) Abstract : With the constant development of computer and information automation technology > newly built NPPs all choose digitalized I&C system (also known asDCS system) in the form of tendering and bidding. At present , technology of main stream DCS system is quite mature , but it is difficult to control thequantity and cost of changes during the project implementation. The paper is to analyze reasons of changes based on the experiences of project implementation in Phases [&II of Tianwan Nuclear Power Station? and to discuss enhancement to change con -trol of Digitalized I&C system in theperspective of project management. Key words ：Nuclear Power Plants ;Digital I&C System ；Change Control 数字化仪控系统是指以微处理芯片构成 的，以数字处理技术为特点的智能化电子设备 和计算机系统，它除了具有常规测量仪表的测 量和控制功能外，还具有极强的数据处理和通 讯能力，并且数字化仪控系统采用统一的人机 界面,为电厂的运行和维护提供了便利。1998年，田湾核电厂一期工程(1、2号机组) 在国内首次引进数字化仪控系统(SIEMENS/ Framatome Teleperm-XP + Teleperm-XS)^1^ o 此后,各新建核电厂均以招投标的形式选择数字收稿日期=2019-03-20 作者简介:朱高斌(1975-),男，江苏连云港人，高级操纵员，学士，现主要从事核电厂仪控系统的项目管理工作821
核电仪控机柜的接地方式
核电仪控机柜的接地方式 发表时间：2018-08-13T16:23:52.153Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：徐智勇涂海涛苏俊平 [导读] 摘要：随着核电站仪控系统数字化应用的推广，仪控和电气用机柜数量在逐步增加，相应要求也越来越严格。 （中广核工程有限公司广东省 518124） 摘要：随着核电站仪控系统数字化应用的推广，仪控和电气用机柜数量在逐步增加，相应要求也越来越严格。 关键词：核电仪控；机柜；接地方式 引言 作为机组系统、设备运行监测和控制的神经中枢，维持、提升仪控设备可靠性是核电厂仪控设备工程师的一项重要、长期工作。除设备本身，测量和控制信号须通过接线传送，接线的正确性、端子/接头的紧固性直接影响仪控信号传送的正确性和稳定性，即设备+接线组成的回路整体应是仪控专业管理对象，这点有别于其它专业。从已获信息看，重设备、轻接线是国内核电厂仪控专业管理的一种典型现状，因接线标识不清导致人员误操作、端子松动导致反应堆瞬态甚至停机停堆等运行事件呈多发趋势，接线已开始逐步被纳入核电厂仪控设备管理范畴。 1机柜基本接地方式 当前从核电行业应用的DCS以及PLC等仪表控制系统看，接地方式主要由单点、多点以及浮地三种方式构成。三种接地方式中单点与多点接地方式主要是针对系统机柜本身连接至接地网所制定的，通过该方式来与独立接地与公用接地两者进行明确的区别。 1.1单点接地方式 核电仪控系统机柜接地方式选择单点接地，需要正常工作频率在30kHz以下，而瞬时工作频率最高在300kHz的仪表控制系统，为了能够加大核电仪表系统工作人员的安全性保障，必须要附加机柜的就地接地。机柜间距的大小也要采用不同的核电仪控系统机柜单点接地方式。核电厂仪控系统盘台、机柜的安全保护区域与工作接地是分别直接接入全场接地网的，在其入地之前并没有将其合二为一。此种方式降低了工作接地来自直流与交流供电系统杂散的基波以及谐波电流的影响，上述电流可能会带来0~5kHz的共模噪声，而且可能会对工作接地的接地基准产生一定的影响；另外其电子线路板的工作接地和电源等设备进行隔离，形成了单独的安全区域，降低了电子线路与电源等设备产生故障时破坏整个系统的风险性；对两个接地基准唯一的接地回路能够顺利接入接地网提供保障，避免了由于对地短路或是由于静电放电等因素在两者之间产生其他噪声。 1.2多点接地连接方式 多点接地连接方式主要是针对核电仪控系统工作频率达到30kHz以上，而瞬时工作频率则是达到300kHz以上的工作条件，通过多点接地连接方式能够将风险降到最低。多点连接方式是将仪控系统机柜内的各种设备的安全保护接地与工作接地汇总统一连接到一个公地，每个机柜则又通过一根单独的多股引出线入地。多点接地连接方式的电缆铺设简单，从最大程度上降低了高频对于接地效果的干扰。弊端是可能会形成多个低频的接地回路，而且由于多个低频接地回路相距不是很远，极有可能产生共模噪声。所以通过对低频工作的仪控系统机柜的接地方式选择应采用单点接地方式，更利于仪控系统电子板卡的稳定性，但对于高频工作的仪控系统机柜推荐选择多点接地方式。 1.3浮地接地方式 浮地接地方式应用在核电站中很少采用。浮地是将仪控系统机柜电路的地与大地无导体进行连接。目的是为了能够将交流电源与直流电源有效分开，通常交流电源的零线是直接接地的，但是因为存在接地电阻以及上流电流，致使零线电位并不是大地的零电位。交流电源的零线上通常会存在许多的干扰，倘若直流与交流电源没有适当的进行分开，就会对直流电源及其后续的直流电路的正常工作产生影响。而浮地技术就能够很好的解决相关问题。其次通过浮地接地方式能够促进放大器的优化，尤其是微小输入信号以及高增益的放大器，当输入端的任何微小的干扰信号都有可能致使工作异常，所以通过放大器的浮地接地技术，不仅能够阻断干扰信号的进入，同时也能够有效提升放大器的电磁兼容能力。但其缺点也是十分明显的，就是该电路容易受到寄生电容的干扰，从而使得电路的点位产生变动等等。 2核电厂仪控系统防雷接地、抗干扰设计 仪控系统机柜的防雷接地主要是考虑外部防雷以及内部防雷。外部防雷是对直击雷进行防范，其最常用的方式就是构筑法拉第笼，。机柜通过构筑法拉第笼能够阻断外部直击雷的电磁场传播，对整个内部仪控系统以及设备起到保护作用，而且整个法拉第笼通过接地装置与大地进行相连，对直击雷时的强大电流能够起到分流的作用。而内部防雷主要就是针对防雷电波侵入和防生命危险，通过等电位连接实现。 2.1设计的标准和依据 核电厂防雷接地、抗干扰工程设计有着严格的要求和标准，进行设计时，要严格执行国际标准和国家标准两个依据。全面综合的考虑到防雷接地范围，使外部防雷和内部防雷相互作用，协调统一。外部防雷主要是避免出现雷电的直击，一般多是使用法拉第笼的方式；内部防雷主要是应对雷电感应，避免出现雷电波侵入的风险，在设计的时候，主要是用等电位连接的方式充分做好防雷准备。针对电磁兼容标准，消除和抑制干扰主要进行接地、屏蔽干扰源及受扰敏感设备的方式。核电厂防雷系统设计要充分满足安全需要，确保核岛、常规岛及BOP防雷保护高标准，通常按Ⅰ级进行安全设防，电气、电子设备、建构筑物则按Ⅱ级安全标准进行设防。 2.2防直击雷的法拉第笼 建筑物在自然条件下，很容易出现遭受外部雷电直击的可能，导致建筑物出现局部损害，为了有效避免出现损坏，则需要在建筑物周边进行屏蔽处理，避免出现强电磁场，可以沿核电厂周围的厂房进行设计，使外周建筑物、外墙、屋顶及地下各个基础建筑，形成有效的屏蔽。用热镀锌10圆钢在建构筑物周围不同部位以5m×5m间距结成互联互通的网状格栅，使所有的建筑得到充分保护，这种方法就是法拉第笼，通过有效果的措施全面对建筑物及内部物实施有效的保护。笼区内部电位是零，而笼体内则不存在干扰性的电场，使电磁场得不到传播，实现阻断的作用，全面保护仪控系统和设备，笼体接地装置又能起到分流、泄流的作用，使雷电不能直接作用到设备仪器上。 2.3共用接地装置 为了保证厂房安全，需要从全方位进行防雷接地设计，因为不同的厂房地下均设置有接地装置，这些单独接地装置只能对各自厨房起到防护作用，但是在强雷电的情况下，却很容易出现问题，为了保证发挥设置的综合作用，则需要通过对地下所有的设置进行互联统一，使核电厂整个厂区地下形成公共接地网，设计时，需要保证共用接地网接地电阻满足DCS系统接地需要，严格等级与标准设计。
核电厂仪控系统三维建模设计方法研究
核电厂仪控系统三维建模设计方法研究 发表时间：2018-12-12T15:39:08.160Z 来源：《电力设备》2018年第23期作者：符江唐磊李德权赵志玲陈宝伟 [导读] 摘要：台山核电厂首次采用三维建模的方法进行仪控系统的设计，具体阐述了国内第三代首堆核电站核岛内仪控系统在三维模型里的仪表架和仪表管系的布置设计过程，目的在于总结台山核电厂仪控系统优秀的设计方法和先进设计理念。 （苏州热工研究院有限公司深圳 518001） 摘要：台山核电厂首次采用三维建模的方法进行仪控系统的设计，具体阐述了国内第三代首堆核电站核岛内仪控系统在三维模型里的仪表架和仪表管系的布置设计过程，目的在于总结台山核电厂仪控系统优秀的设计方法和先进设计理念。旨在为未来国内更高水平自主化核电厂的设计建造及运营中技术改造提供参考。结果表明：三维建模方法的应用有利于提高数字化核电厂设计建造质量，升级优化改造，效果好。 关键词：核电厂；三维建模；压水堆；仪控系统；仪表架；仪表管系 引言 台山核电厂使用了全数字仪控平台[1]，仪控系统多,设计任务重,交叉专业多的特点[2]，首次采用了PDMS工厂三维设计软件进行设计，相比于其它核电站设计项目，设计者提高了工作效率和准确率，缩短了时间，降低了成本。本文针对核电厂内仪控系统三维模型下仪表设备以及仪表管道的布置设计工作进行分析研究和总结，旨在为后期电厂运行中升级改造工作提供帮助和参考。 1 仪控系统设计输入文件 台山核电站内仪控系统设计输入文件主要的文件主要包括PID文件、VPE文件、NPTJE DC 20007文件和交叉专业输入文件，PID文件、VPE文件和NPTJE DC 20007文件由法国AREVA负责提供。 参考PID文件的目的是为了核查设计过程中是否满足工艺要求，以及确定仪表设备布置的具体位置；VPE文件包含了每个仪控系统中仪表设备的种类，以及每个仪表设备的属性，例如工作压力、温度、安装位置、电气分区、安全等级等；而NPT JE DC 20007文件则是仪表设备安装参考设计标准图，此标准图可以为布置仪表设备和仪表管提供设计方案；交叉专业的设计输入文件则是在整个协同设计过程中更好的利用空间，避免碰撞而使用。 2 传感器与仪表架介绍 台山核电站内传感器主要分为8类，分别可以对压力、流量、温度、液位的模拟量和开关量进行检测，出于安全等级的要求，大多数传感器都采用仪表架进行保护。 为了区分在核电站内数量繁多的仪表和仪表架，仪表和仪表架都有唯一编号，以DVW-Demineralization plant ventilation and air conditioning system（非控制区厂房通风系统）内传感器1DVW1141MPL为例，1表示1号核岛，1141是系统随机编码，MPL表示就地显示压力表。而其相应的仪表架1KRG9009CQ-，其中1表示1号核岛，KRG表示仪表架在系统内默认代码，9009是系统随机分配代码，CQ-表示普通仪表架，创建的仪表架和传感器一定要遵循上述规则[3]。 2.1 传感器与仪表架的布置设计 通过在三维模型中查询1DVW1141MPL周边环境，其前方区域为空置区域无遮挡，上方区域为风管，左右各有其他系统的仪表架已经布置，因为考虑到1DVW1141MPL会和其他传感器共用仪表架，而相邻传感器测量点并不在一起，传感器1DVW1141MPL旁边有一个阀门，并且阀门有保护区域，这个保护区域是不能侵占的，否则会对后期阀门的使用和检修带来麻烦，同时因为其右端的共用仪表架也是就地显示仪表，所以将两个共用仪表架布置在一起方便了后期的使用和维护。在确定了传感器和仪表架的期望布置位置后，通过NPT JE DC20007文件可以确定合适的仪表设计标准，对传感器1DVW1141MPL和其相应仪表架的布置设计，人为制造仪表管系的测量最低点，可方便后期检修仪表排放管道废液时使用。 2.2 仪表管布置设计 经查询VPE文件得知，传感器1DVW1141MPL测量介质为水，最大工作压力0.1MPA，性质温和，无腐蚀性，所以使用规格为DN8的仪表管进行设计。 2.2.1仪表管坡度设置 传感器1DVW1141MPL仪表管必须始终保证5%的坡度值，并且坡度方向一定是一次阀坡向传感器，在传感器测安装排污阀可以保证测量系统检修时的便利性和测量的准确性。 2.2.2仪表管支架布置 仪表管支架的设计与仪表管设计同样重要，对于所有的仪表管，仪表架布置的间距都是一致的，分别是水平管上不超过1200mm，竖直管道上不超过1700mm，其中仪表管支架分为CB支架和GL支架两类，CB支架为横向﹑竖向和纵向均不能移动支架，GL支架为横向和竖向不能动支架，但是纵向可以活动支架，从测量点算起，测量点可以看做是一个固定支架，自测量点开始1000～1600mm的区间里可以放置第一个支架。 如果第一个支架设置为CB支架，CB支架距离下一个弯管的距离L大于150mm而小于400mm时，弯管距离之后的仪表管支架距离D应大于400mm，若CB支架距离下一个弯管的距离L大于400mm时，则弯管距离之后的仪表管支架的距离D应满足表1所示。表中L和D的关系，实质就是一个大致的管道膨胀及吸收问题。 表1 L和D的关系数据表(mm) X>150mm任何情况下，弯管距离CB支架的距离必须大于150mm 传感器1DVW1141MPL的仪表管设计测量起点为一次阀，从测量点开始算起1000～1600mm的区间内可以设置第一个仪表管支架，将第一个仪表管支架设置在了距测量起点1066mm的位置上，并一直保持5%的坡度一直坡向传感器，因为仪表管支架所在的仪表管支管是长
核电厂仪控系统安全和网络安全协调要求
核电厂仪控系统安全和网络安全协调要求 随着社会的不断发展，工业技术取得了很大的进步，尤其是信息化技术的发展，极大的促进了工业系统的进步，越来越多的工业控制系统采用通用的通信协议和软硬件系统，并以合适的接入方式与网络连接，改善了原有系统的封闭性与专用型，但是同时也为系统带来了安全威胁，容易形成木马入侵、病毒感染等安全威胁。因而，工控领域的信息安全问题日益严重，在核电厂中，仪控系统的安全问题是其运转中关注的核心。因而，如何协调好仪控系统安全与网络安全，是重要内容。 一、核电厂仪控系统的总体构架要求 （一）各个仪控系统分配到不同的纵深防御层级中，以便在一个层级中的仪控系统发生故障时，其他层级的仪控系统对其功能进行补偿或纠正以避免产生有害后果。 （二）保持纵深防御层级间和安全等级间的独立性，以便对一个纵深防御层级的仪控系统产生不利影响的事件，不应对其他层级执行安全重要功能的仪控系统产生影响。 （三）对一个仪控系统产生不利影响的事件，不应对其他执行安全重要功能的仪控系统产生影响。 （四）根据核安全等级要求，进行仪控功能分类和仪控系统分级。 （五）根据信息安全要求，把仪控功能和仪控系统放入对应的信息安全区中。严格控制仪控系统的复杂性，消除不必要的复杂性。 （六）仪控设备应处于适当位置和提供合理保护以便抵御不良环境因素的影响。 二、核电厂仪控系统安全和网络安全协调要求 （一）网络安全区域划分的要求 为了提高系统安全，将对网络安全区域进行划分，将仪控系统中的基于计算机的和基于数字逻辑的系统划分为若干安全区域，并且将
对安全设备的功能等级有着同等重要性的划分为一组，方便管理并采取安全保护措施。安全区域的定义标准包括组织问题、本地化、架构或技术方面，主要划分原则如下： 首先，在安全区域的划分中，应该考虑相关设备的独立性与物理独立性； 其次，安全區域的划分应该考虑数据通信、地理/物理隔离以及独立性等方面； 再次，从网络安全的角度，如果可以有效过滤和监测分隔之间的通信，则各个子列可以互相独立，反之则各个子列应该被划分到同一个安全区域。 （二）共因故障处理要求 在一些特殊的情况下，共因故障处理能够加强网络安全。在共因故障的处理中，相关负责人要根据特定的场景，对可能出现的恶意攻击和威胁进行评估。在网络安全的防范中，使用多样性手段，对相关利弊进行串联分析，提高安全防范效果，但是这种方式相对较复杂；以并联方式则可能增加系统接入路径和漏洞对于集成到系统中的网络安全防范措施，对多样化系统中出现共因故障的风险，并做好预防措施，既要求能保证网络安全，还应该降低共因故障的发生率。 （三）隔离要求 隔离设计在某些情况下也可用于网络安全防范。由负责网络安全的人员按照场景进行分析，利用隔离措施促进安全防范。功能安全相关标准所提出的用于支持A类功能的控制系统的独立性要求，对网络安全是有益的，针对具体场景进行评估和验证，以便在网络安全防范中纳入这些措施。独立性要求包括： 1.对于A类信号，主要目的是检测和保护，或者用于控制系统，对于后者来说，要特别关注，因为如果传感器发生故障，可能会导致控制系统的测量值超出需求容许值，发生不全的控制动作，同时还会对方案保护系统发生不安全工况的探测。 2.保护系统和控制系统按照如下要求设计：对于在两个系统之间
国内外核电仪控技术的现状和发展趋势分析
5月26日，第一届中国（国际）核电仪控技术大会在北京召开，包括国家核安全主管部门、电力企业、科研院所以及核电仪控设备供应商等方面的200余名专家，对国内外核电仪控技术的现状和发展趋势进行交流与研讨。 全数字化是发展趋势 核电站从工程管理、工程设计、设备制造、工程建设、安全运行和退役，无一不体现高端技术。仪控系统就是其中一项重要的组成部分。 中核集团科技委副主任、中国工程院院士叶奇蓁认为，虽然国内核电行业采用数字化控制系统还处于起步阶段，但随着全球信息化和数字化技术的迅猛发展，核电仪表控制系统的数字化是当前核电技术发展的必然趋势。 日本福岛发生核事故之后，客观上对核电安全的要求提高，这也给仪控设备行业带来了新的发展机遇，同时也对仪控技术与装臵的研究、设计、制造、选型、应用、维护提出了越来越高的要求。全数字化仪控系统的应用将对确保核电厂的安全、可靠、经济运行，起到至关重要的作用。 作为全数字化仪控系统在国内首次应用的江苏田湾核电站，其出色的运行业绩为核电站仪控领域的发展提供了良好实践。全数字化仪控系统降低了人为误操作引起的非计划停堆停机的概率，并从软件和硬件上确保了电站安全系统的高可靠性；全数字化仪控系统自田湾核电站投入临时运行至今一直稳定运行，从未发生由于系统软件或硬件原因造成的非计划停堆；与传统的模拟仪控系统相比，数字化仪控系统大大提高了核电厂运行的效率、安全性和可靠性。 田湾核电站的投运，标志着国内核电市场全数字化仪控时代已到来，目前在建的核电站均采用了全数字化的仪控技术。 何为数字化仪控系统 据北京广利核系统工程有限公司总工程师朱毅明介绍，核电仪控系统是核电站“神经中枢”，体现了工业控制领域的前沿技术，可分为模拟、模拟加数字、全数字三种类型，经历了三代的发展过程。
核电厂仪控系统安全和网络安全协调
核电厂仪控系统安全和网络安全协调 1引言 随着现代工业技术的发展，工业化与信息化正在不断融合，工业控制系统越来越多采用通用的通信协议和软硬件系统，并且以各种方式接入网络，从而打破了这些系统原有的封闭性和专用性，造成病毒、木马等安全威胁向工控领域迅速扩散。工业控制系统所面临的信息安全问题日益严重，而且呈现出诸多与传统IT系统不同的特点。核电厂作为国家关键基础设施，是关注的核心，重中之重。仪控系统作为核电厂的神经中枢、关键数字资产，是重点保护对象。而仪控系统从功能安全角度已有完整的法规标准和技术。如何在不降低安全的情况下考虑加强信息安全，有必要提出协调功能安全和信息安全的整体框架。 2安全和网络安全协调要求 2.1基本原则 数字式仪控系统整体结构层面应考虑以下原则：（1）网络安全措施不能影响核电厂安全目标。网络安全措施不应损害仪控系统架构实施的多样性和纵深防御的有效性。（2）首先按照IEC61513的要求，进行仪控系统功能初次分配，并进行仪控系统架构总体设计，然后考虑可能影响整体系统架构的网络安全要求。通过迭代设计过程，将可能影响系统架构的网络安全要求整合到一起。（3）网络安全功能不得对安全重要功能所要求的性能、有效性、可靠性和可操作性产生不利影响。（4）安全重要系统增加的网络安全特征应进行失效模式和后果分析，并考虑预防、控制或缓解措施.（5）当两种架构设计有相同等级的安全性时，优先考虑具备网络安全防范特性的设计。但应避免不必要的复杂设计，因为复杂设计既不利于功能安全也不利于网络安全。 2.2网络安全区域划分原则 为了更切实地实施分级方法，需要将仪控系统中的基于计算机的和基于数字逻辑的系统划分为若干安全区域，分级保护原则适用于各个安全区域。区域允许将在安全和设备功能方面有着相似重要性的系统分为一组，以管理并应用保护措施。定义安全区域的标准可能包括组织问题、本地化、架构或技术方面。划分网络安全区域应考虑如下原则：（1）网络安全区域的划定应考虑和利用为加强安全目的而引入的独立性和物理隔离要求；（2）划定网络安全区域应同时考虑数据通信、地理/物理隔离以及独立性等方面；（3）除非能够从网络安全防范角度有效的过滤和监测分隔之间的通信，否则由多个子列组成的仪控系统应划分到同一个网络安全区域中。 2.3共因故障处理原则 在某些情况下，共因故障的措施，有利于网络安全防范。具体情况需由负责网络安全人员基于特定场景可能的恶意攻击和潜在威胁进行评估。多样性手段在网络安全防范中使用，利弊需要具体分析。以串联方式可以增加网络安全效果，但是会引入复杂性；以并联方式则可能增加系统接入路径和漏洞。对于集成到系统中的网络安全防范措施，应分析其可能在多样性系统间引入共因故障的潜在风险。存在风险时，应考虑替代措施，在保证充分的网络安
核电站数字化仪控系统信息安全特征分析
核电站数字化仪控系统信息安全特征分析 发表时间：2019-09-16T17:07:20.657Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年11期作者：石祎昉[导读] 分析方法和威胁范围三个角度对其进行了分析。未来的工作将进一步基于信息安全特征提出基于该标准体系的信息安全设计准则。福建福清核电有限公司福建福清 350300 摘要：笔者从国际电工委员会/核仪器技术委员会（IEC?SC45A）的标准体系出发，分析和阐述了对数字化仪控系统的信息安全设计准则。准则重点从纵深防御、安全隔离和信息安全与功能安全相互协调这三个方面对仪控系统设计要求进行了阐述，可用于指导核电厂等核设施信息安全防护措施的设计和实施。 关键词：信息安全；功能安全；核电站数字化 引言 核电站是国家的重大基础设施，核电站的仪表和控制系统是核电站的控制中枢，是事关电站安全的重要系统。而我国已经投产的和正在建设的核电站其仪控系统大多由数字式系统构成，而这就给网络攻击创造了客观条件，所以数字化仪控系统已经成了核电站重要的信息安全保障对象。本文首先依照国际标准对该领域的信息安全主要特征进行了分析，并总结了若干主要原则和约束条件。 1信息安全的主要特征 1.1保障对象的拓展 数字化仪控系统中的设备可以分为基于数字式计算机技术实现的系统（CB）和基于数字逻辑实现的系统（HPD）两类。目前信息安全乃至工控信息安全领域的主要讨论对象都是基于数字式计算机实现的系统，较少的涉及采用FPGA或CPLD等可编程数字逻辑器件实现的系统。在IEC62645-2014中，已经明确地把可编程逻辑器件所构建的系统作为与基于数字计算机技术实现的系统相并列的对象进行讨论。基于HDL可编程数字逻辑技术实现的系统已经不可避免的被列入了信息安全的讨论范围之内，而这一改变对信息安全相关技术活动的影响需要综合参照IEC62645-2014和IEC62566-2012作为标准基础。 1.2主要威胁范围的限定 威胁利用系统的脆弱性对资产产生破坏是分析信息安全风险的最基本范式，定义对象系统的信息安全威胁是需要解决的问题。依据ISO27000标准体系，物理防护、电力供应、运行环境以及综合性的自然灾害所造成的破坏，均被视作对特定信息安全保障对象的威胁。但是，作为核电厂数字化仪控系统，其运行的物理环境和相关的人员管理措施均被其他法律法规所约束，也被较完善的国际和国内标准所指导和限制，所以IEC62645-2014和IEC62859-2016中都不以这些威胁途径作为主要的讨论和分析对象，而是把讨论的范围限定在数字式攻击（即网络攻击Cyberattacks）。基于同样的理由，这些标准同时把非恶意的活动和偶然事件排除在主要威胁范围之外。虽然这些被包含在ISO/IEC27000标准族、IEC62443标准族[10]或者NIST的相关出版物质的讨论框架内，但为了集中讨论主要威胁，SC45A的主要标准将主要的威胁分析对象限定为以数字式手段进行的攻击活动。 1.3基于功能安全后果导向的分级方法 实现功能安全是仪控系统的主要设计任务，而信息安全的等级划分也来自功能安全后果导向。IEC62645-2014中对系统的信息安全分级方法可以概括如下：1）应根据信息安全威胁所可能产生的最大安全后果向系统分配程度S1至S3。2）向数字化仪控系统分配安全程度应依照如下原则：–向处理A类安全功能的数字化仪控系统分配的安全程度为S1；–向需要实时操作的数字化仪控系统以及处理B类安全功能的数字化仪控系统分配的安全程度不得低于S2；–根据信息安全威胁所可能产生的最大安全后果，向处理C类功能的数字化仪控系统以及协助工厂运行和维护的数字化仪控系统的辅助系统分配的安全程度为S3。 1.4划定信息安全防护区域时的注意事项 依据IEC62645-2014里的定义，信息安全防护区域允许将功能安全具有相同重要性的仪控系统分组在一起以用于管理和应用保护措施。在实践中，应考虑如下的原则。第一，根据IEC62645-2014，信息安全区域的划定应考虑和利用为加强安全目的而引入的独立性和物理分离要求。第二，数据通信方面（包括逻辑分离）和地理/物理分离以及独立方面应共同考虑，以划定安全区。对于多分隔系统，要额外考虑如下原则。第一，给定的数字化仪控系统的分隔（或列）应分组在同一个信息安全防护区域，除非能从信息安全角度有效的过滤和监测分隔之间的通信。第二，给定的数字化仪控系统的分隔（或列）如果使用通用工程工具进行配置，则应分组在同一信息安全防护区域。 2核电DCS系统设计 2.1硬件构架 本装置的硬件部分主要包括：服务器、调试箱、与DCS控制器机柜的接口，硬件架构如图2所示。服务器用于运行电厂工艺模型、DCS一层仿真系统软件、通讯以及工程调试管理软件。在开发阶段，采用机架式服务器；工程应用阶段，为了方便移动，可采用便携式移动终端配合服务器使用。便携式调试装置主要包括电源、通讯控制器、I/O模块和小型交换机等，主要用于将模型软件计算出的工艺过程数据传递给实际机组的DCS控制机柜，同时将DCS控制机柜的控制输出信号反馈到服务器中。调试装置将根据电厂实际DCS机柜的通道类型和通道数，来配置不同种类和数量的I/O模块。为了在工程应用中方便携带，移动测试不同系统的DCS控制机柜，所有的I/O模块集成在旅行箱形状的调试装置中。