压水堆核电厂数字化仪控系统功能测试设计与实现

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核电厂数字化仪控系统测试综述

核电厂数字化仪控系统测试综述刘朋波;周韦;张淑慧【摘要】仪控系统(I&C)是核电厂的“神经系统”,它对于核电厂的安全运行至关重要.数字化对核电厂I&C提出了新的要求.通过对核电厂数字化I&C测试的研究,指出了核电厂数字化I&C测试的重要性和作用,并对测试分级进行了简单分析.主要论述了核电厂数字化仪控系统测试的要求和原则、测试规范和计划、测试内容和流程、测试记录和报告以及测试问题和处理.合理的I&C测试可以有效提高I&C的可靠性,降低其设计、制造、安装和调试等的成本.%Instrumentation and control system (I&C) is the "neural system" that is very important to manage safety operation for nuclear power plant. Digitization brings new requirements for I&C, in nuclear power plant. Through researching the tests of digitized I&C, the importance and effects of the tests are pointed out, and the leveling of the tests is analyzed in brief. The requirements and criteria of the tests, test specification and plan, testing contents and procedures, test records and reports as well as the problems in testing and solutions forI&C are expounded emphatically. Reasonable tests can effectively enhance the reliability of I&C, reduce their costs in design, manufacture, installation and commissioning stages.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2012(033)002【总页数】5页(P51-54,57)【关键词】核电厂;数字化;仪控系统;测试;验证和确认;可靠性【作者】刘朋波;周韦;张淑慧【作者单位】上海核工程研究设计院,上海200233;上海核工程研究设计院,上海200233;上海核工程研究设计院,上海200233【正文语种】中文【中图分类】L362+.50 引言仪控系统负责核电厂的检测、显示、控制和保护等功能［1］，是核电厂的重要组成部分。

核电站数字化仪控DCS

3
核电站数字化仪控系统
深圳中广核工程设计有限公司（CNPDC）
中国核电/仪控系统发展历程
FCD时间
1984
1987.8
1997.5 1999.12
2005.12 2007.8 2008.2 2009
商运时间
秦山一期大亚湾 1991.12 1994.5
岭澳一期田湾一期 2003.1 2007.5
7
核电站数字化仪控系统
深圳中广核工程设计有限公司（CNPDC）
核电站数字化仪控(DCS) 方案的背景
数字化仪控的应用和发展
计算机技术、网络技术快速发展和广泛应用，已有多种成熟、可靠的DCS 商业产品。国内火力发电机组已成功应用自主知识产权的DCS，国内、国外DCS产品已形成了竞争的局面。
国内60万和30万火力发电机组已积累了使用DCS系统的经验，秦山一期/三期，大亚湾/岭澳核电站一期也积累了使用某些数字技术（如数据采集，常规岛控制）的经验。
常规模拟式仪控系统
岭澳二期红沿河一期宁德一期台山EPR
2010.5
全部数字化仪控自主化设计/国产化开始
主控室自主化设计
数字化仪控系统
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核电站数字化仪控系统
深圳中广核工程设计有限公司（CNPDC）
继电器控制机柜—岭澳一期（数量大、检修靠人工）
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Interruptor
核电站数字化仪控系统
深圳中广核工程设计有限公司（CNPDC）
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核电站数字化仪控系统
深圳中广核工程设计有限公司（CNPDC）
核电站数字化仪控(DCS) 方案的背景
核电站仪控系统采用数字化已是一种迫切的需要和必然的趋势
法国N4 MCR示意图

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。

亥电站数字化仪控系统开发过程及其验证与确认

Ｒ．６、Ｇ１１０Ｒ１１１Ｒ．７、Ｇ．７）Ｇ１１９Ｒ．７、Ｇ．７、Ｇ１１２Ｒ１１３；
作者王翠芳（９１，，９６年毕业于上海核工程研究设计院反１７一）女１９
应堆工程与反应堆安全专业，士学位，获硕高级工程师；主要从事核电站
件。软件的复杂性导致软件错误仅靠测试是难以避免的，因而必须关注开发过程中的质量控制。与开发过程紧密结合的验证与确认（ｅｆａｏｎａｄｔｎｖｒｃｔｎａｄｖｌａｏ，ｉｉｉｉｉ
ＶＶ）保证软件具有高质量水平的重要手段。＆是
０引言
Ａ１０Ｐ００是美国西屋公司开发的第三代先进压水堆核电厂，其采用 “ 非能动” 安全设计理念，即利用重力、自然循环等自然力和蓄能驱动流体流动，走异常带
事件或事故工况下的堆芯余热。ＡＩ０ＰＯ０核电厂配置
试性。审查表应覆盖开发过程的所有阶段。
３２分析．
分析主要是完成系统的需求跟踪分析、风险分析、
危害分析等，求跟踪矩阵（ｅｕｅｅｔｔｃａｉｔ需ｒｑｉｍｎａｅｂｉｒｓｒｌｙ
图１瀑布模型
ｍｅｈｄｆｒｖｅｔｏｓｏｅｉｗ，ａａｙｉｎｅｔａｅｒｓａｃｅ．Ｉｄｉｉｎ，ｔｅｒｑｉｅｎｓｏｈｏｕｎａｉｎｎｄｓｇｎｌｓｓａｄｔｓｒｅｅｒｈｄｎａｄｔｏｈｅｕｒｍｅｔｆｔｅｄｃｍｅｔｔｓｉｅｉｎ。ｔｓｎｏｅｔａｄＶ＆Ｖｒｃｓｅｐｏｅｓｓａｅｐｏｏｅｒｒｐｓｄ．ＴｈｅｅｏｍｅｔｐｏｅｓｎｄｌａｄＶ＆Ｖｅｈｎｌｇｒｄｌｃｅｔｂｅｔｎｄｓｒａｐｃｆｃｔｏｓａｔｎａｄ，ｔｅｅｄｖｌｐｎｒｃｓｉｇｍｏｅｎｔｃｏｏｙａｅｗｉｅｙａｃｐａｌｏｉｕｔｌｓｅｉａｉｎｎｄｓａｄｒｓｈｙｉｉｐｏｉｅｓｇｉｃｎｔｒｆｒｎｅａｄｇｉａｃｒｄｖｌｐｉｇａｄｅｔｃｔｎｆｄｍｅｔｃｄｉｉｚｄｉｔｕｎｔａｄｃｎｒｌｓｓｅｏｆｒｎｒｖｄｉｎｆａｅｅｅｃｎｕｄｎｅｆｅｅｏｎｎｃｒｉａｉｇｏｏｓｉｇｔｅｎｓｒｍｅｎｏｔｏｙｔｍｓｃｎｏｍｉｇｉｏｉｆｉｎｌａａｅｙｇａｅｕｃｅｒｓｆｔｒｄ．

压水堆核电站数字化仪控系统典型PID控制设计

压水堆核电站数字化仪控系统典型PID控制设计顾燕春;廖圣勇;王兰兰【摘要】PID controller has been widely used, because of its simple theory, high stability and robustness, along with its convenient operations.Analog control system was used in conventional Nuclear Power Plant(NPP),but Distributed control system(DCS) is playing more and more important role in operation and maintenance of NNP,with the development of DCS .On the basis of Changjiang NPP of Hainan, this paper briefly introduces a single loop and series-wound PID controller implemented on the INVENSYS’IA system. It also proposes a solution to the no-disturbance switch and the direct/reverse action of PID controller faced in the implementation. The research is significant to the reliability of PID controller in the Digital Instrument&Control System of NPP.%PID控制器具有原理简单，稳定性强，鲁棒性好，使用方便的优点而被广泛应用。

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。

核电站仪控系统智能测试装置设计

由于在核电站数字化控制系统中每个机柜
硬件配置和软件功能不同，不同的核电机组之间也存在不同设计，因此不可能为每种机柜设计特定的测试装置，需要设计通用的测试装置，
通过装载不同的软件组态和硬件组合配置实现特定机柜的测试。
１．３一体化的测试管理系统
核电站仪控系统智能测试装置将提供一体化的测试管理系统，自动收集和记录测试用例
执行过程中的输人信号和反馈结果等原始数据。测试管理系统采用网络和数据库技术，通
过网络收集模块和机柜级测试装置的测试数据
图１核电站仪控系统智能测试装置测试范围
和机柜产品的厂内测试，应可显著提高生产测
师，主要从事核设备审评工作。
５ｌ４
试效率。
专用测试装置采用自动化测试方法Ｊ，测试人员首先需要根据该测试装置提供的自动化测试脚本定义测试用例和配置测试序列，然后通过简单的鼠标操作或触摸屏按键完成一系列的功能测试和性能测试，测试装置将自动执行预先定义的测试脚本和测试序列并记录测试数据，生成测试报告。该测试装置充分利用自动化测试技术和计算机技术，紧紧围绕核电站仪控系统的各个组成单元开展自动化测试工作，整个测试范围如图１所示。
系统厂内制造周期，满足核电机组建设进度要
求。
１需求分析
核电站仪控系统的厂内测试主要包括模块测试、机柜测试和系统集成测试三个工序，其中模块测试约占整个厂内测试环节总工作量的５０％左右。系统包括ＣＰＵ主控模块、通讯模

核电站数字化仪控

国外核电厂使用DCS系统的经验，如：Chooz B和 Civaux，Sizewell-B， Temelin Unit 1&2 和日本的TOMARI #3。
计算机化的核电厂专用设备产品开发与应用。诸如：核测系统、堆芯仪表系统、棒控系统。
安全系统的软件研制、开发、鉴定已有相应的标准可使用并有多家公认的权威认证机构。
核电站数字化仪控(DCS) 方案的背景
核电站仪控系统采用数字化已是一种迫切的需要和必然的趋势
安全控制区
电厂概貌
辅助控制区
主控制区
监视与交流区
田湾核电站主控室
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核电站数字化仪控(DCS) 方案的背景
核电站仪控系统采用数字化已是一种迫切的需要和必然的趋势
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核电站数字化仪控(DCS) 方案的背景
一、仪控系统前言中国核电仪控发展历程核电站数字化仪控(DCS) 方案的背景二、先进控制室
三、数字化仪控关键技术
1
一、仪控系统
2
前言
大型先进压水堆核电厂的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。
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核电站数字化仪控(DCS) 方案的背景
数字化仪控的应用和发展
计算机技术、网络技术快速发展和广泛应用，已有多种成熟、可靠的DCS 商业产品。国内火力发电机组已成功应用自主知识产权的DCS，国内、国外DCS产品已形成了竞争的局面。

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造过程中执行对系统的功能测试是必要的。在某压水堆核站反
应堆保护系统工厂制造阶段，设计了两种反应堆保护系统的测试
方案，设计并制造了反应堆保护系统模拟装置，最后实施了反应
ＦｕｎｃｔｉｏｎＴｅｓｔ
字化仪控系统（ＤＣＳ）中重要的安全系统，是ＤＣＳ的重要组成部
摘要：反应堆保护系统是核电厂数字化仪控系统（ＤＣＳ）中重要的安全系统，在反应堆保护系统的工厂测试阶段需要验证其功能的正确性以确保符合设计要求。本文分别设计了两种功能测试方案，并分析了这两种方案的优缺点。根据测试方案的要求，设计并制造了反应堆模拟系统和停堆
断路器模拟系统并与反应堆保护系统集成，完成了反应堆保护系统的功能测试。测试结果表明这两种方案都能正确的完成反应堆保护系统的功能测
试。
分。反应堆保护系统嗌测反应堆的实时工况参数，当反应堆出现异常工况时自动触发跳堆信号，使反应堆紧急停堆。在ＨＡＤ１０２／１６要求做计算机系统的确认工作以证明计算机系统能够实现其预期功能川，而ＩＥＣ６０８８０．２００６中明确提出需要在正常操作、预期工况及事故工况下向系统注入静态和动态信号以验证保护系统功能。上述标准说明在核电站反应堆保护系统的制
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… ● ●…
压水堆核电厂数字化仪控系统功能测试设计与实现
ＴｅｓｔＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＰｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄＷａｔｅｒＲｅａｃｔｏｒＮｕｃｌｅａｒＰｏｗｅｒＰｌａｎｔＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ
关键词：核电站；反应堆保护系统；功能测试；虚拟仪表技术
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ（Ｄｃｓ）ｉｓａｌｌｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｙｓｔｅｍｉｎ