核电厂数字化仪控系统结构比较分析

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核电站数字化仪控系统(DCS)介绍

DCS系统过去只应用在少数大型企业的控制系统中，但随着4C技术及软件技术的迅猛发展，到
目前已经在电力、石油、化工、制药、冶金、建材等众多行业得到了广泛的应用，特别是电力、石化这样的行业。
• 我国发电厂仪控专业发展的历程基本分为三个阶段：
– 发电厂热工控制（简称“热控”） – 发电厂热工自动化（简称“热自”） – 发电厂综合自动化（数字化、信息化阶段）
• Westinghouse：WDPF
系统构成及特点
• 局域网络
• 多功能现场控制站
• 增强型操作站
• 系统管理站
• 主计算机 • 网络连接器 • 引入LAN作为系统骨干 • 摆脱仪表，靠近计算机
• 增加顺序控制、逻辑控制 • 可以实现优化控制和管理功能
• 显示技术得到提高，出现光标操作
第三代：1987－（扩展期）典型DCS系统 • Foxboro：I/A Serise • Honeywell：TDC-3000UCN • Yokogawa：Centum-XL，µXL • Bailey：INFI 90
➢ FCS－Fieldbus Control System
第六页，共39页。
1.2 DCS的发展历史
第一代：1975～1980 （初创期）典型DCS系统：
• Honeywell：TDC-2000
• Yokogawa：Yawpark • Foxboro：Spectrum • Bailey：Network 90 • Kent：P4000 • Siemens：Teleperm M • Toshiba：TOSDIC 系统构成与特点：
✓ 红沿河、宁德、阳江、防城港等CPR1000系列核电项目也全部采用数字化仪控系统（安全级
DCS采用三菱MELTAC平台，非安全级DCS采用和利时公司的HOLLiAS平台）。 ✓ 在建三代EPR和AP1000核电站也将全部采用数字化仪控系统。

核电厂数字化仪控系统的发展及应用分析

核电厂数字化仪控系统的发展及应用分析发布时间：2022-07-24T07:31:00.466Z 来源：《中国电业与能源》2022年5期3月作者：向贤兵[导读] 核电站的数字仪表控制系统控制着从常规岛到核岛的几乎所有的阀门、向贤兵中核检修有限公司福鼎分公司，福建宁德 355200摘要：核电站的数字仪表控制系统控制着从常规岛到核岛的几乎所有的阀门、开关和继电器。

数据在系统中集中显示、计算和处理，执行机构自动驱动，具有可靠性高、开放性、灵活性、协调性好、易于维护、完成控制功能等特点。

它是核电站的大脑、中枢神经系统、运行中心和安全屏障。

它是整个核电厂最关键、最核心技术的体现，是核电厂关键核心技术的载体，是大型核电设备现代化的重要标志，是核电厂四大关键成套设备之一。

本文论述了数字化仪表与控制系统，主要从系统的概念、特点、应用和未来发展趋势等方面，进一步分析了核电站数字化仪表与控制系统，可以促进核电站未来的发展，奠定坚实的基础，具有明显的实用研究价值和作用。

关键词：核电厂；数字化仪控系统；发展；应用；趋势引言：近年来，中国的综合国力显著提高，各行各业的发展步伐加快，尤其是核电站。

在发展过程中，数字化仪表控制系统是促进电厂稳定运行的关键因素，因此有必要做好定期检修工作，以保证核电厂的发展进程能够顺利推进。

但是，在系统的实际运行中，仍然有一些人不了解系统，运行过程不规范，导致该系统在核电厂的应用受到很大限制。

对此，我们应加强研究，深入分析，明确其未来发展模式，为保证核电站的长远发展提供依据。

1 数字化仪控系统概述1.1数字化仪控系统的概念数字化仪控系统是以计算机、网络通讯为基础的分布式控制系统的系统，它进一步引入和开发面向状态的诊断技术、智能化报警技术、数据库技术、符合人因工程要求的人机界面、先进的主控室等现代技术，并采用系统化的控制室功能分析和分配、操纵员作业分析等设计技术，以及面向核电厂运行安全状态的操作员支持系统包括智能诊断与智能报警为基础的计算机化操作规程等。

核电站仪控系统自动化的综合分析

核电站仪控系统自动化的综合分析赵忻(国核工程有限公司，上海市200233)应用科技B商要]在总结不同时期核电站杈表控制系统应用特点的基础上，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，并论进了核电站数字化仪控系统的发展趋势。

c关壹毫词]核电站；数字化；仪表与控制系统1核电站仪控系统自动化的发展过程核电站仪控自动化的发展大致可分为模拟控制、部分数字化与全数字化3个阶段。

1．1模拟控制核电站控制系统以运算放大器为基础的功能元件；爱及继电器等硬逻辑电路来控制。

主控制室采用模拟控制操作器与显示器、控制开关与按钮，系统所需要的仪表器件数量多，运行操作管理和维护工作任务重。

12以梗j删空制和数字控制混合运用的控制系统这～类的主要模式是模拟保护加部分数字控制与数字保护加模拟控制两种形式。

数字控制主要依托大规模集成电路为基础的数字技术、网络通信技术、CR T显示技术等。

利用这些先进技术形成模拟控制、逻辑控制以及系统保护等综合考虑的网络型分散控制系统，特点是系统所需仪表数量大为减少，大量采用硬件和软件自诊断技术、冗余技术，提高了系统运行可靠性，采用网络通信技术，使系统数据管理更加科学和方便。

13全数字化控制系统全数字式控制系统不仅在常规岛、B O P采用数字技术，而且在核岛部分涉及核安全保护系统等也都采用数字化的控制技术，同时，高级的人胡接口技术、光纤网络技术等新近发展起来的各项技术合理地构成了新一代核电站I&C系统。

全数字化仪表发展的初级阶段，只解决了核电站的仪表更额、控制的准确度与备品备件问题，即只是硬件设备的升级；随后需进行的是利用计算机技术与已有的核电运行经验与数据，实现协调控制和优化控制策略，开发基于知识规Ⅲ0或神经网络理论的、具有诊断能力的智能化报警系统：最终使核电站的仪表与控制完全基于一体化的硬件技术、—体化的软件技术、计算机引导的操作规程，满足认知科学、知识工程与人因工程原则的要求。

方家山核电站数字化仪控系统浅析

方家山核电站数字化仪控系统浅析摘要：文章总结了核电厂仪控技术的历史和发展，以在建的方家山核电厂数字化仪控系统为例，结合核电站数字化仪控系统的设计标准和准则，对当代核电厂数字化仪控系统的特点、结构、功能和优势进行了阐述。

关键词：数字化仪控系统；Triconex；I/A核电站从工程设计、设备制造、工程管理、工程建设、直至安全运行和退役无一不体现高端技术，数字化仪控就是其中一项重要的组成部分。

同时也是最近几十年发展和更新换代最快的一个领域。

其设计和设备除了要保证高可靠性、高可用性，还要确保整个电站寿期内的升级和改造，是现代化大型核电站体现其先进性的技术之一。

1核电站仪控系统的历史和现状核电站仪表和控制系统发展基本上经历了三个时代：第一代仪控系统采用模拟技术，采用常规仪表和继电器来进行控制；如我国大亚湾核电站2×980 MW主控制系统采用Baily9020系统。

其特点是模拟量仪表采用小规模集成电路运行放大器为基础的元件来控制逻辑仪表，采用继电器等硬逻辑电器来控制。

第二代仪控系统采用了开关量及集成电路技术；如我国秦山二期和秦山二期扩建工程就属于这一范畴。

其特点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，常规岛和BOP系统参照常规火电厂采用数字化仪控系统。

第三代就是现今国际上广泛应用的以微处理技术和信息技术为基准的数字化控制技术，也称集散控制系统（DCS）。

如我国的田湾核电站采用西门子公司的TXS+TXP 数字化仪控系统，以及在建的方家山核电机组同样拟采用英维斯数字化仪控系统。

2方家山核电厂采用全数字化仪控系统的设计准则及特点2.1方家山仪控系统的平台分级方家山仪控系统的平台分级如图1所示，方家山#1、2号机组仪控平台使用了完整的控制和信息系统的设计，包括以下系统。

①Level 1。

1E 安全级系统：英维斯Triconex硬件平台；NC+ 安全相关系统：Triconex硬件平台和安全级I/A硬件平台；NC 非安全级系统：英维斯Foxboro 数字化仪控系统I/A平台。

核电站数字化仪控系统简介

一般由属于更高安全级I&C 功能所产生的驱动命令具有更高的优先权：
ECP 命令、ESFAS 命令、多样化系统（如果有）命令、来自后备盘或安全VDU的1E 级单个手动（如果有）命令高于NC 级命令。
优先功能取决于I&C 的安全功能分级，并依照相应的可靠性进行设计和实施。
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可试验性
保护系统：
（1）反应堆紧急停堆 RTS （2）专设安全设施 ESFAS 安全监测系统: （1）事故后监测系统 PAMS
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紧急停堆
系统结构及功能
紧急停堆所需自动监测的变量：中子注量率
反应堆冷却剂温度反应堆冷却剂系统压力（稳压器压力）稳压器水位反应堆冷却剂流量和反应堆冷却剂泵断路器断开反应堆冷却剂泵转速蒸汽发生器给水流量蒸汽发生器水位汽轮发电机运行状态（保护流体低压信号和低压缸截止
设计准则
系统自检：自检应包括但不限于RAM 和ROM 故障检查、运算处理单元故障检查、数据链接存储器检查、CPU 看门狗定时器复位检查、通讯状态检查、IO 模块和接线检查、外围模件检查等。
定期试验：试验范围应覆盖DCS 系统的如下部分：保护和安全监测系统、 ATWT 系统及其他有特殊要求的NC 系统，并且应进行全通道试验，从探测器至驱动器。遵守IEC 60671。
在反应堆装置运行时以及停堆后一定时间内，由于辐射的原因，对大部分设备来说人员是不能接近的；
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；
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；
大量核物理、热工、水力及其它一些直接测量无法得到的参数计算多，且精确性和实时性要求高。
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三代核电机组数字化仪控系统及其国产化分析

设备（岛特殊监测系统的松动部件监测、核主泵振动诊断、芯吊篮振动监测和常规岛的汽机诊断系统堆等）Ｐ００仪控系统具有以下主要特点。。Ａ１０ ① 采用非能动的专设安全系统，专设安全设施驱动系统的设计有很大的改进；
０引言
在过去的几年里，国家核电发展的定位和途径发生了重大转变 …。我国核电发展正在由过去的“ 适度发展”时期进入“ 加快推进 ”时期，同时强调在引进、消化
吸收和再创新的基础上坚持 “ 以我为主 ” 的原则，视核重
仪表控制系统与第二代压水堆核电厂都有较大的不同。Ａ１０Ｐ００数字化仪控系统和设备包括八大类： ①反
应堆保护系统、多样性驱动系统、 ② ③控制室和人机接
口设备、 ④专用仪表设备（反应堆堆外核测量、反应堆堆内核测量、控制棒控制和棒位指示、射监测、辐地震
仪表等） ⑤ 电站控制系统（、电站核岛、常规岛控制系统和汽轮发电机控制系统） ⑥ 核级热工测量仪表和、执行机构、非核级热工测量仪表和执行机构、 ⑦ ⑧诊断
周落翔徐讳磁
（国核自系统工程有限公司，海仪上２０３）０２３
摘
要：为了进一步理清三代核电机组数字化仪控系统国产化的思路和途径，对Ａ１０在Ｐ００非能动核电机组仪控系统技术特点进行
简要分析的基础上，细阐述了我国核电发展的新形势以及仪表和控制设备国产化的必要性，出了技术转让、化吸收、程实践详பைடு நூலகம்指消工和重大专项研究等措施对国产化的重要作用，出了ＣＰ系列核电机组数字化仪表控制系统国产化的方向和基本规划。这将为国家提Ａ相关部门的决策提供参考。

核电站数字化仪控系统简介

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。

核电厂数字化仪控系统配置管理浅析

核电厂数字化仪控系统配置管理浅析发布时间：2022-07-24T06:59:51.006Z 来源：《中国电业与能源》2022年5期3月作者： 1田青旺 2陈华[导读] 传统的核电厂控制系统配置管理关注于硬件，1田青旺 2陈华国核自仪系统工程有限公司上海 200241摘要：传统的核电厂控制系统配置管理关注于硬件，即关注点是保证设计输出和生产制造流程的变量能够追溯至可识别的成品；核电厂采用数字化仪控系统后，衍生出的软件配置管理更侧重设计流程（交付物是设计输出及中间设计输出）。

RG1.169特别明确配置管理审计包括功能配置审计和物理配置审计两部分。

核电厂数字化仪控系统配置管理的有效实施可以促进交付物的交付质量和及时交付，进一步促进核电厂安全和有效地运行，同时，配置管理的实施也面临着一些挑战[3]。

关键词：核电厂；配置管理；数字化仪控系统；配置项；Configuration Management of Digital I&C System of Nuclear Power plantsTian Qing-wang、Chen HuaState Nuclear Power Automation System Engineering Company, Shanghai 200241Abstract：The traditional Configuration management(CM) of nuclear power plant control systems focuses on hardware, that is, ensuring that the design output and manufacturing process variables can be traced back to identifiable end products. With the introduction of digital instrumentation and control systems in nuclear power plants, the resulting software configuration management focuses more on the design process (the deliverables are the design output and the intermediate design output). RG1.169 makes it clear that configuration management audit includes two parts: Functional Configuration Audit and Physical Configuration Audit.The CM of Nuclare Power Plant offers many benefits in terms of the quality and timely of the deliverable Digital I&C system,and also benefits in terms of the safety and efficiency of the facilities.Key words:Nuclear Power plant; Configuration Management; Digital Instrument and Control System; Configuration Management Item,but there are challenges that could affect the effective implementation of the CM.0 引言配置管理是核电厂工程活动的重要部分，针对安全重要的构筑物、系统和设备，国家核安全法规已经提出与配置管理相关的要求。

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在新建设的核电厂中，很多都把数字化仪于其特殊的安全性要求，在仪控系统选择方面更控系统作为首选。经济与效率是两个主要考虑方是有特殊规定。面。效率最终也是为经济服务的。数字化仪控系如图ｌ示，核电厂一般分为核岛和常规岛所统凭借其自身在技术上的先天优势对这两方面的两部分。核岛为图上圆圈包围部分，常规岛与火
ＷＡＮＧＹｕａｎ－ｌｎｇｏ
（ｔｎｌＫｙＬｂｒｔｒｆＲｅｃｏｙｔｍｓｇｅｈｏｏｙ，ＮｕｌａｏｒＮａｉａｅａｏａｏｙｏａｔｒＳｓｅＤｅｉｎＴｃｎｌｇｏｃｅｒＰｗｅ
ＩｓｉｔｆＣｉａｈｎｄｆＳｃｕｎＰｏｎｔｕｅｏｈｎ，Ｃｅｇｕｏｉｈａｒｖ．６０４，Ｃｉａｔ１０１ｈｎ）
Ａｂｔａｔ：ＩｈｉｐｐｒｔｄａｔｚｄＩｓｒｃ：ｎｔｓａｅ，ｈｅｉｉｅ＆Ｃｓｔｍａｃｉｅｔｒｓｎｕｌｐｗｅｐａｔｒｉｙｓｅｒｈｔｃｕｅｉｎｃｅａｒｏｒｌｎａｅｃｍｐｒｔｅｙｎｌｚｄｎｔｒｏｓ￣ａｔｏａａｉｌａａｙｅｉｅｍｓｆＩｖｌｙｏｃｅｒｏｗｅｌｎｔｆａｕｅｓｓｅｆｎｕｌｐａｒｐａｅｔｚ，ｙｔｍｈｉｒｒｈｙｅａｃｐｆｉｎｄｐｅｉｓｒｍｅｔｅｆｒｎｅ，ｅｃ．Ｔｈｒｕｇｔｃｌ，ｎｔｕｎｐｒｏｍａｃｔｏｈｈｅｏｍｐａａｉｅｎｌｓｓｋｙｐｏｌｍｓｒｒｔｖａａｙｉ，ｅｒｂｅａｃ
Ｃｏｐｒｔｅａａｌｓｓｏｈｉｔｅ＆ＣｙｔｍｍａａｉｎｙｉｎｔｅｄｇｉｚｄＩｖｉｓｓｅ
ａｃｉｃｕｅｎｎｃｅｒｐｗｅｌｎｒｈｔｔｒｓｉｕｌａｏｅｒｐａｔ
ｏｎｅｕｏｈｅｄｓｇｎｏｎｐ￣ａｎｔｉｉｉｄＩｙｓｅｏｕｌｐｉｔｄｏｔｆｒｔｅｉｆａｄａｐｃｔｏｈｅｄｇｔｅ＆Ｃｓｔｍｆｎｃｅｗｅｌｎ．ｉｚａｒｐｏｒｐａｔ
２１２
中国核电
ＣＨＩＮＡＮＵＣＬＥＡＲＰＯＷＥＲＵＣＬＥＡＲＰＯＥＲ
第４第３２１年９术卷期０１月
ＰＲＯＦＢＵＳＤＰ
１箕
网络分层的目的就是为了将功能分散，减小信息工程的实现。在传输、控制过程中丢失的风险。数字化仪表的技术基础是建立在二进制数码仍以Ｓｅｎ为例，如图４示Ⅲ，数字化仪上面的。整个数字化仪表的信息传输都是这样的ｉｍｅｓ所
ＮｕｌａｗｅｃｎｌｃｅｒＰｏｒＴｅｈｏｏ
核哇技术三
核电厂数字化仪控系统
结构比较分析
王远隆
（中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术国家级重点实验室，四川成都
６０４）１０１
摘要：采用比较方法，分别从核电厂的特殊性、系统分层原理、仪表性能等方面针对几个核电厂数字化仪控系统结构作了对比分析，并从中提出在核电厂设计和应用这类系统时需要注意的问题。关键词：核电厂；数字化；仪控系统中图分类号：Ｔ８文献标志码：Ａ文章编号：１７— ６７００～２２０Ｌ１６４１１（１）０１— ８２１３
不得已的选择。
要保障。这个保障的前提在很大程度上取决于仪控系统都不会背离这个原则。控系统的性能和设计水平。特别是对核电厂，由
收稿日：０１０－８期２１－３０作者简介：王远隆（９７），，重庆市人，高级工程师，从事反应堆控制系统设计，控制系统仿真技术研究。１５一男
贡献早已经在核电厂以外的行业中得到了足够的电站类似。核岛部分由于核裂变所固有的放射性
证实。核电厂选用数字化仪控系统本身是被动和问题从而引发对核安全性问必须对两部分分别仪表和控制系统（简称仪控系统，英文缩写对待。这既是安全考虑，也是经济和技术上可实Ｉ＆Ｃ）是核电厂机组安全、可靠、经济运行的重现性的考虑。不论是常规仪控系统还是数字化仪
Ｋｅｒｓｕｌｒｐｗｅｌｔｉｔｅ（ｉｔａｏ）；Ｉｓｍｙｗｏｄ：ｎｃａｅｏｒｐａ￣ｄｉｚｄｄｉｚ￣ｎｎｇｉｇｉ＆Ｃｓｔｙｅ
ＣｃｎｍｂｒＬ１ｒｉｅｃａａｔｒＡｔｌＩＬｕｅ：Ｔ８Ａｔｌｈｒｃ：ＡｒｉｅＤ：１７－６７００一２２０ｃｅｃ６４１１（１）ｏｌ— ８２１３