核电厂数字化I&C系统关键技术研究[论文]
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势1. 引言1.1 背景介绍核电厂作为清洁能源的重要组成部分，在电力生产中起着至关重要的作用。
随着数字化技术的不断进步和应用，核电厂数字化仪表与控制系统也逐渐成为核电行业的研究热点。
数字化仪表与控制系统的应用可以提高核电厂的效率、安全性和可靠性，降低运营成本，实现智能化管理。
深入研究核电数字化仪表与控制系统的应用现状和发展趋势，对推动核电行业的发展具有重要意义。
在此背景下，本文旨在分析核电数字化仪表与控制系统的应用现状，探讨其发展趋势，探讨数字化技术对核电行业的影响，并提出面临的挑战和解决方法，为政府和企业提供参考，推动核电数字化技术的应用和发展。
1.2 问题提出核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势引言：随着数字化技术的不断发展和应用，核电厂的数字化仪表与控制系统也日益受到关注。
当前在核电行业中仍存在一些问题和挑战，例如老旧设备的更新换代、数字化技术的推广应用等方面还存在一定的困难。
需要对核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状进行深入研究，分析其发展趋势，以及数字化技术对核电行业的影响，以便为未来的发展提供科学的指导和建议。
1.3 研究目的研究目的是探讨核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状及发展趋势，深入分析数字化技术对核电行业的影响，并提出未来发展中可能面临的挑战与解决方法。
通过对当前数字化技术在核电厂中的具体应用进行深入研究，旨在为核电厂数字化仪表与控制系统的未来发展方向提供指导，促进该领域的技术创新和进步。
本研究也旨在引导政府和企业共同努力推动核电数字化技术的应用，促进核电行业的可持续发展和提升。
通过对数字化技术在核电领域中的实际应用情况进行全面调研和分析，为未来核电数字化仪表与控制系统的普及和完善提供参考和建议，为核电行业的发展注入新的动力和活力。
2. 正文2.1 核电数字化仪表的应用现状核电数字化仪表是指采用先进的数字化技术和智能化系统，对核电厂内的各种参数进行监测、测量和控制，实现对核电厂运行状态全面了解和精准控制的设备。
核电厂数字化I&C系统关键技术研究
并重 点研 究了数 字４ ￣ ｉ ８ ￣ ｃ系统的 关键技 术 。 【 关键 词 】 核 电厂 数 字化 Ｉ ＆ Ｃ系统 关键技 术
１弓 ｌ 富
仪表和控制系统（ 简称仪控系统 ， Ｉ ＆Ｃ 系统） 具有对核电厂进行 监测 、 显示 、 控制和保护的功能 ， 是核电厂安全可靠运行 的重 要组 成。 随着计算机技术和控制技术的迅猛发展， 核 电厂Ｉ ＆Ｃ 系统 已经在 逐步实现数字化。 核 电厂数字化Ｉ ＆ｃ 系统较之前的模 拟Ｉ ＆Ｃ 系统 、 部 分数字化Ｉ ＆Ｃ 系统的安 全性和可靠性 具有 显著提 高。 由于核 电厂具有其特殊的安全保障需求 ， 因此对于数字化Ｉ ＆ｃ 系统 的研究具有重要意义 。
功能 。
由于保护系统执行安全功能 ， 因此其采用的数字化平 台必须是 通过 ｌ Ｅ 级鉴定 的， 且响应 时间和可靠性都有很高要求 。
３ ． ２核 电 厂 控 制 系 统
２数字化 Ｉ ＆Ｃ系统概述
数字化Ｉ ＆Ｃ 系统一般设计 为分层结构 ， 根据Ｉ ＆Ｃ 系统 的不同， 分 层方式有所差异 ， 比较具有代表 性的分层 方法 为 ： 自底层 到高层 可 以分为工艺系统接 口层 、 自动控制和保护层 、 操作和管理信息层 、 全 厂技术管理层 。 采用分层结构可 以将功能分散 ， 减少信息在传输、 控 制过程 中丢失的风险 ， 提高Ｉ ＆Ｃ 系统可靠 性。 分层结构中的工艺系统 接 口层 以及 自动控制和保护层相对 比较重要 ， 因为对工艺系统实 际 控制工作都 完成于这两层 ， 而Ｉ ＆Ｃ 系决结果后经四取二表决逻辑 把结 果传 输
给本通道对应 的停 堆断路器 ， 从而达到控制停堆 断路器状态 的 目 的。 Ｅ Ｓ Ｆ ＡＳ 采用Ａ、 Ｂ 列二重冗余设计 ， 两列彼此隔离 ， 分别采集来 自 ４ ＋Ｒ Ｔ Ｓ 通道 的表决信号 ， 再进行一次 四取二表决逻辑 把结果传输 给现场执行机构 ， 从而完成安全壳 隔离 、 堆芯冷却、 余热排 出等安全
核电企业数字化转型论述
核电企业数字化转型论述 □马仪炜 高 媛数据模型构建的目的是使工业软件对特定范围的业务数据具备承载力。
在核电厂设计协同的过程中，会产生大量业务数据，为了实现对这些多源异构数据的集中管理，需要对业务数据进行分析、归纳、抽象与定义，形成若干维度分类分解结构模型，既包含物项本体模型1、单一维度的关系模型2，也包含跨维度的关系模型3。
核电厂数据模1 物项本体模型，是由一组属性描述的物项对象。
物项本体模型可用于表达物项自身所具备的功能、参数等。
2 单一维度的关系模型，是某一特定维度的数据组织方式，以关系的形式进行表达。
同时，关系模型自身也由不同的属性组成。
3 跨维度的关系模型，是不同维度上的数据组织方式，以关系的形式进行表达，通常是指两个不同维度上对象间的关系，其关系模型由不同的属性组成。
型需在业务多维分解结构的基础上，进一步探索模型跨维度关联融合的方式，从而构建统一的关联融合模型。
本文选取电厂分解结构（PBS）、工作分解结构（WBS）以及组织结构和人员分解结构（OBS）作为典型场景进行研究，研究的结论能够为其他维度数据的关联融合提供思想指导与理论支撑。
一、分类分解结构综述“分类结构”是指在系统论的视角下，基于维度立场实现对物理世界分类的过程。
每一种分类都代表了对物理世界某一类事物的归纳抽象表达。
例如，从维度划分的角度来分析，我们要完整表达一个物理核电厂的分解结构，首先需要按维度进行归纳、分类与抽象。
经抽象后的“系统维度”可以用以表达系统、子系统、设备、部件、零件以及物项间的关系。
“分解结构”是指针对单一特定维度类型数据分解的过程，其典型特征是父项由一个或多个子项组成。
由于每个维度的数据类型均是经高度抽象后的范畴表达，因此，在不同维度上，均应有其对应的分解结构。
例如，一个“系统”可被分解为多个“子系统”、每个“子系统”又可被分解为多个“设备”、每个“设备”又可被分解为多个“部件”或“零件”，依此类推。
（一）电厂分类分解结构电厂分解结构Plant Breakdown Structure（以下简称“PBS”），描述了组成物理核电厂的所有物项以及各物项间的组成关系。
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势随着科技的迅猛发展，核电厂数字化仪表与控制系统在核电行业中的应用越来越广泛，这些先进的技术不仅提高了核电厂的安全性和可靠性，还提高了核电厂的运行效率和经济性。
本文将介绍核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势。
一、应用现状1. 数字化仪表与控制系统在核电厂中的应用数字化仪表是指使用数字技术替代原有的模拟仪表，数字化控制系统则是使用数字技术替代原有的模拟控制系统。
数字化仪表与控制系统的应用，使得核电厂的监测、控制和保护等功能更加可靠和高效。
数字化仪表具有抗干扰能力强、精度高、易于维护等优点，而数字化控制系统具有分布式、智能化、网络化等特点。
目前，全球大部分核电厂已经采用了数字化仪表与控制系统，并且很多核电厂正在进行数字化改造。
数字化仪表与控制系统在核电厂的安全中扮演着非常重要的角色。
它们可以实时监测核电厂的运行参数，保证核电厂的安全性。
在发生异常事件时，数字化仪表与控制系统能够迅速响应，及时采取措施，减小事故的危害程度。
数字化仪表与控制系统的应用大大提高了核电厂的安全性。
数字化仪表与控制系统的应用还提高了核电厂的经济性。
由于数字化技术的应用，核电厂的运行效率得到了提高，能够减少人力资源的消耗，减小能源损耗，提高了核电厂的经济效益。
二、发展趋势1. 智能化数字化仪表与控制系统将会向着智能化的方向发展。
随着人工智能技术的发展，数字化仪表与控制系统将会具备更加智能的功能。
智能化的数字化仪表与控制系统将会更加自动化、自适应、自修复，能够更好地满足核电厂对于安全、高效、经济的要求。
2. 网络化未来的数字化仪表与控制系统将会更加网络化。
这将使得核电厂的信息化水平得到进一步提高，能够实现远程监控、远程维护等功能。
通过互联网，数字化仪表与控制系统能够实现更加智能的运行。
3. 安全性数字化仪表与控制系统在安全性方面将会有更进一步的提升。
核电厂运行过程中，对于安全性的要求是非常高的，数字化仪表与控制系统将会向着更加安全可靠的方向发展，能够更好地保证核电厂的安全。
三代核电全产业链数字化关键技术及应用
三代核电全产业链数字化关键技术及应用
三代核电全产业链数字化关键技术及应用是一个复杂且重要的领域，涉及到多个方面的技术和应用。
以下是一些关键技术和应用：
1. 数字化设计技术：利用三维建模、仿真等数字化技术进行核电设备的详细设计、优化和验证，提高设计效率和设计质量，降低设计成本。
2. 数字化施工管理技术：通过数字化技术对施工现场进行全面监控和管理，实现施工过程的全面可视化、实时跟踪和智能控制，提高施工质量和安全性，缩短施工周期。
3. 数字化运维技术：利用大数据、人工智能等技术对核电设备的运行状态进行实时监测、分析和预测，及时发现潜在问题并进行预防性维护，提高设备的可靠性和使用寿命。
4. 核废料处理与处置技术：通过数字化技术对核废料进行分类、处理和安全处置，确保核废料的安全处理和永久处置，降低核废料对环境和人类健康的危害。
5. 核应急响应技术：利用数字化技术建立核应急响应平台，实现核事故的快速响应、救援和处置，保障公众安全和环境安全。
这些技术和应用在三代核电全产业链中发挥着重要作用，有助于提高核电的安全性、可靠性和经济性，促进核电产业的可持续发展。
核电厂数字化与云技术培训资料
辨析
与电商平台、社交平台不同，工业制造业实现平台化所需技术更加复杂、门槛更高、 竞争也更加激烈，因此，直到以物联网、云计算、大数据、移动互联网等为代表的新 一代信息技术日益成熟并大量应用到工业生产过程之后，工业互联网平台才开始出 现。
工业互联网平台是前些年的工业互联网的深化、最终发展形态与表现形式
GE2012年工业互联网白皮书—工业互联网：突破智 慧和机器的界限
工业互联网平台基本内涵
概概 念念
所谓工业互联网平台，是一种新兴制造业生态系统，在这种生态系统中，众多行业及 众多企业的研发设计、生产制造、产品流通与售后服务等产品生产过程，在实现数字 化、信息化和智能化的基础上，都被迁移到云数据中心，并通过一个统一的云操作平 台实现远程智能制造。
前台（敏捷IT）
生态系统平台
数据和分析平台
中台
后台（可靠IT）
物联网平台
信息系统平台
20
Gartner的速度分层应用策略
后台（可靠IT）
属性
SOR （记录型系统）
中台
SOD （区分型系统）
前台（敏捷IT）
SOI （创新型系统）
变化速度
慢，不常变化增加， 6-12个月发生变化
中速，较频繁， 可配置性是关键， 3-6个月发生变化
Gartner的企业数据和分析能力成熟度模型分为5级： 基础级、机会级、系统级、区分级和变革级。
5
Transformational 变革级
4
Differentiating 区分级
3
Systematic 系统级
数据
分析
• 数据价值影响投入
• 数据和分析成为商业决策的核心
核电厂数字化仪控系统信息安全探讨
核电厂数字化仪控系统信息安全探讨随着信息化时代的发展和全球能源危机的日益严峻，核能作为一种清洁、高效的能源形式受到越来越多的关注。
核电厂数字化仪控系统是核电站的重要组成部分，其安全性的保障具有重要意义。
本文将从数字化仪控系统的构成、信息安全问题以及相应的解决方法三个方面分别探讨核电厂数字化仪控系统的信息安全。
一、数字化仪控系统构成数字化仪控系统（Digital Instrumentation and Control System，简称DICS）是指应用数字化技术，通过微处理器、可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）等器材提供分类和控制各个系统的设备。
数字化仪控系统由主要驱动硬件、输入/输出模块、逻辑控制器、数据总线、数据处理器等几个模块组成。
1.主要驱动硬件主要驱动硬件是系统的核心，包括各种处理器、操作系统等，它们能够实现各种算法以及控制模块的运行。
2.输入/输出模块输入/输出模块是用于将各种输入/输出设备与主要驱动硬件连接在一起的设备，包括传感器、控制阀门、执行器等。
3.逻辑控制器逻辑控制器是系统的控制中心，主要是实现数据的实时处理、数据的传输和控制逻辑的建立。
4.数据总线数据总线是连接各个模块和单元的信息传输通道，包括以太网、CAN总线等。
5.数据处理器数据处理器是将数据以特定算法处理成控制信号的设施，其中包括数字信号处理器、逻辑处理器等。
数字化仪控系统具有安全可靠、自动化程度高、运行成本低等优点，但与此同时，其信息安全问题也备受关注。
二、数字化仪控系统信息安全问题数字化仪控系统的信息安全问题主要包括以下几个方面：1.系统漏洞由于数字化仪控系统属于软件设备，其存在大量的软件漏洞，这些漏洞可能导致信息泄漏、系统崩溃等安全隐患。
2.攻击数字化仪控系统处于互联网上，因此受到黑客攻击的风险较高。
针对核电厂数字化仪控系统的攻击，一旦成功，其对系统安全和运行将产生巨大的影响。
关于推进核电数字化转型发展的指导意见
关于推进核电数字化转型发展的指导意见一、引言核电是清洁、高效、可靠的能源形式，对于推动经济发展、保障能源安全和减少碳排放具有重要意义。
随着信息技术的快速发展，数字化转型已经成为推动各行业发展的重要趋势。
本文旨在探讨如何推进核电行业的数字化转型，以提高核电运营效率、降低成本、提升安全性能，为核电行业的可持续发展提供指导意见。
二、数字化转型的背景和意义数字化转型是指利用信息技术和数字化手段对传统产业进行改造和升级的过程。
在核电行业中，数字化转型可以通过建立数字化平台、应用大数据分析和人工智能等技术手段，实现对核电全生命周期的全面管理和优化，具有以下重要意义：1. 提高核电运营效率：数字化转型可以实现对核电设备的远程监控和智能化运维，提高设备利用率和效率，减少人为操作失误。
2. 降低核电成本：通过数字化转型，可以实现对核电的全过程数据采集和分析，提高资源利用效率，降低运营成本。
3. 提升核电安全性能：数字化转型可以实现对核电设备的实时监测和预警，及时发现和解决潜在问题，提高核电安全性能和事故应对能力。
三、推进核电数字化转型的路径和措施为了推进核电数字化转型，可以采取以下路径和措施：1. 建立数字化平台：建立核电数字化平台，实现对核电全生命周期的数据采集、管理和分析。
通过数字化平台，可以实现对核电设备的远程监控和智能化运维，提高运营效率和安全性能。
2. 应用大数据分析：利用大数据技术对核电运营数据进行分析，挖掘潜在问题和优化潜力。
通过大数据分析，可以实现对核电设备的预测性维护和优化调度，降低运营成本和风险。
3. 推动人工智能应用：应用人工智能技术，实现对核电设备的自动化控制和智能化决策。
通过人工智能，可以提高核电设备的运行稳定性和安全性能，减少人为操作失误和事故风险。
4. 加强信息安全保障：核电是国家安全的重要领域，数字化转型需要加强信息安全保障。
在推进数字化转型的过程中，要建立健全信息安全管理体系，加强对核电信息系统的安全防护和监控。
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核电厂数字化I&C系统关键技术研究
【摘要】仪表和控制(i&c)系统是核电厂的重要组成部分,数字化对核电厂i&c系统提出了新的要求。
本文对核电厂数字化i&c系统进行介绍,并重点研究了数字化i&c系统的关键技术。
【关键词】核电厂数字化i&c系统关键技术
仪表和控制系统(简称仪控系统,i&c系统)具有对核电厂进行监测、显示、控制和保护的功能,是核电厂安全可靠运行的重要组成。
随着计算机技术和控制技术的迅猛发展,核电厂i&c系统已经在逐步实现数字化。
核电厂数字化i&c系统较之前的模拟i&c系统、部分数字化i&c系统的安全性和可靠性具有显著提高。
由于核电厂具有其特殊的安全保障需求,因此对于数字化i&c系统的研究具有重要意义。
2 数字化i&c系统概述
数字化i&c系统一般设计为分层结构,根据i&c系统的不同,分层方式有所差异,比较具有代表性的分层方法为:自底层到高层可以
分为工艺系统接口层、自动控制和保护层、操作和管理信息层、全厂技术管理层。
采用分层结构可以将功能分散,减少信息在传输、控制过程中丢失的风险,提高i&c系统可靠性。
分层结构中的工艺系统接口层以及自动控制和保护层相对比较重要,因为对工艺系统实际控制工作都完成于这两层,而i&c系统的更新升级也多集中于这两层。
一对一功能分散和并行性是数字化i&c系统建设的两大基本原则。
数字化i&c的分层结构保证了一对一功能分散;数字化i&c系统的技术基础是二进制数码的串行传输,为了保证数字化i&c系统的并行性以及传输效率,一般采用多cpu技术,依靠分时运行技术的应用以及cpu处理速度的大幅提高,使得时间分片串行运算像是并行动作,从而保证了信息集中监控的并行性实现。
从数字化i&c系统的网络结构分析,其主要经历了集散控制系统(dcs)和现场总线控制系统(fcs)两个阶段。
dcs将模拟仪表和计算机技术相融合,即保留了模拟量一对一的特点,又利用计算机信息处理技术将i&c系统进行信息管理和集中显示控制,属于半数字化的i&c系统。
fcs则是数字化i&c系统的典型代表,将分散的模拟仪表按系统功能的划分进行集中布置,即有效继承了一对一功能,又实现了利用计算机进行信息化管理。
对于数字化i&c系统的网络传输也随着网络的发展由现场对象的控制到整个电厂或系统的管理,甚至是向全球化网络控制发展。
综上所示,数字化i&c系统是向着由局部模拟仪表自动化到整体数字仪表自动化再到全局信息网络自动化的方向进行发展的。
3 数字化i&c系统关键技术
3.1 数字化反应堆保护系统
反应堆保护系统的功能是对反应堆现场的工作状况信号进行接收,并经过计算机处理后控制停堆断路器的状态。
其中停堆断路器是用来控制棒控系统所有停堆棒组的电源,令全部停堆棒和控制棒
快速进入堆芯地步,终止核反应,限制或防止堆芯及压力容器的损坏。
以某m310核电厂为例,数字化反应堆保护系统由反应堆停堆系统(rts)和安全专设驱动系统(esfas)两个部分组成。
rts采用四通道冗余设计,并且每个通道均独立于其它通道进行工作。
数字化i&c 系统通过模拟采集卡对反应堆现场的工作状况信号进行采集,并输入cpu处理单元,经过阈值比较后参与本通道的表决逻辑处理。
同时把阈值比较结果传输到其他通道参与表决逻辑处理;各个保护通道接收到与之判决结果后经四取二表决逻辑把结果传输给本通道对应的停堆断路器,从而达到控制停堆断路器状态的目的。
esfas采用a、b列二重冗余设计,两列彼此隔离,分别采集来自4个rts通道的表决信号,再进行一次四取二表决逻辑把结果传输给现场执行机构,从而完成安全壳隔离、堆芯冷却、余热排出等安全功能。
由于保护系统执行安全功能,因此其采用的数字化平台必须是通过1e级鉴定的,且响应时间和可靠性都有很高要求。
3.2 核电厂控制系统
核电厂控制系统的主要功能是在电厂正常运行工况下执行自动控制和监督任务。
核电厂控制系统采用非安全级数字化平台。
以某m310核电厂为例,其电厂控制系统为倒挂树型mesh网结构。
各个工艺系统的控制逻辑按照合理的功能分组原则分配的不同的cpu上,各个机柜的cpu通过该mesh网的交换机进行数据通讯。
3.3 运行和控制中心系统
运行和控制中心系统包括操作和控制核电厂的所有设施,如主控制室、远距离停堆室、运行支持中心、技术支持中心、就地控制站和应急指挥中心等。
为了保证安全功能的分配,在设计反应堆运行和控制系统时需要充分考虑人和机器的特性以及局限性,对核电厂进行安全功能要求分析和功能分配,并进行评估,使得人机接口的设计能够完全支持核电厂任务的执行。
在设计过程中要使人因工程系统性的结合到控制室和人机接口的设计中,确保操作人员能够安全有效的对核电厂进行管理和控制。
3.4 特殊监测系统
特殊检测系统是数字化i&c系统中一个独立的诊断系统并在单独平台上实施,把传感器的数据进行预处理并进行诊断,包括用于检测反应堆冷却剂系统内金属碎片的松动部件检测系统、冷却剂泵震动检测系统、堆芯吊篮震动检测系统等。
3.5 堆芯仪表系统
堆芯仪表系统是为其他系统提供堆芯仪表信号。
该系统能够测得堆芯中的三维中子注量率分布图,对保护和安全检测系统的中子注量率探测器进行标定并优化堆芯性能。
4 结语
本文介绍了核电厂数字化i&c系统,该系统凭借其自身在技术上的优势对提高核电厂的经济效益、工作效率以及安全性方面均有巨大的贡献。
因此,对其关键技术的研究具有重大的科研意义、经济
意义与安全意义。
参考文献:
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