核电站全数字化仪控系统设计
核电厂仪控系统数字化改造关键要素分析
核电厂仪控系统数字化改造关键要素分析摘要：随着我国经济和社会的迅速发展，对电能的需求量越来越大。
在此过程中，核电厂的建造与使用越来越引起人们的关注。
相比于传统的火电、水电，核能具有低能耗、低污染、稳定运行的特点，能够为区域稳定供电打下良好的基础。
核电厂是利用自身的运行所产生的热能，将蒸汽加热后转化为机械能，以达到发电的目的。
关键词：核电厂；仪控系统；数字化改造；实施策略；关键要素前言：当前，我国正在对核电厂仪控系统进行数字化改造。
根据当前核电厂的实际情况，迫切需求对核电厂的仪控系统系统进行数字化改造。
在对核电厂仪控系统进行数字化改造时，需求对其运行状态、各部件的使用状态、设备与系统的安全性等方面进行综合考虑。
在后续的核电厂仪表与控制系统数字化改造的实施中，改造设计者要保证在系统改造时，有多种备用方案可用，以增加核电企业的实际效益。
一、核电厂仪控系统数字化改造实施策略（一）核电厂仪控系统生命周期管理实践证明，以 EPRI （电气 Power ResearchInstitute）为基础，对核电厂仪控系统进行寿命周期更新，可以在维护和改造之间取得平衡。
在改建规划阶段，要从全局出发，制订仪控系统的全寿命管理方案。
本项目提出了一种以全局规划为基础的改进方案，实现了改进方案的改进，实现了改进方案的改进。
根据IAEA的有关报告，核电厂仪控系统的改造工程可以分为以下阶段：①策略实施又包括了中期的以下阶段，操作与维护与核电厂的生产过程密切相关。
按照不同的工作阶段，不同的责任分工，在开始和结束的过程中，由核电厂的业主来进行，而在设计、开发和生产过程中，则由设备供应商来进行。
应该在运营目标和现有承诺的基础上，结合中长期运营计划、中长期大修计划和财务状况，制订长期的总体改造计划。
所以，需求对现行制度的现状，可能的需求，做一个彻底的调查与评估。
然后对系统进行改造后的效益和成本分析，来决定改造的范围和各个子系统的改造进度。
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。
核电站仪控设计管理标准和规范学习
IAEA安全标准
三个层次安全基础（Safety Fundamentals）安全要求（Safety Requirements）安全导则（Safety Guides）五个领域基本安全 General Safety (GS) - All committees核安全 Nuclear Safety (NS) - NUSSC辐射安全 Radiation Safety (RS) - RASSC运输安全 Transport Safety (TS) - TRANSSC放废安全 Waste Safety (WS) - WASSC
国家核安全法规和导则
HAF 602-2007 民用核安全设备无损检验人员资格管理规定HAF 603-2007 民用核安全设备焊工焊接操作工资格管理规定HAF 604-2007 进口民用核安全设备监督管理规定导则（HAD）HAD 002/01-1989 核动力营运单位的应急准备HAD 003/01-10 核电厂质量保证系列导则HAD 101/01-12 核电厂厂址选择系列导则HAD 102/01-17 核电厂设计系列导则HAD 103/01-11 核电厂运行系列导则HAD 301/02-1998 乏燃料贮存设施的设计HAD 401/01-06 核电厂放射性废物系列导则HAD 501/02-1998 核动力厂实物保护导则技术文件（HAF J）HAF.J0053-1995 核设备抗震鉴定试验指南
IAEA安全标准
安全导则（Safety Guides）IAEA-NS-G-1.1-1.12 核动力厂设计IAEA-NS-G-2.1-2.15 核动力厂运行IAEA-NS-G-3.1-3.6 核装置的厂址评价IAEA-GS- G- 3.1 设施和活动的管理体系应用(QA)安全报告系列（Safety Reports）IAEA技术报告N.384：Verification and Validation of Software Related to Nuclear Power Plant Instrumentation and ControlIAEA技术报告N.387： Modern Instrumentation and Control for Nuclear Power Planter Plants
核电厂中数字化控制系统设计管理
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.19.153核电厂中数字化控制系统设计管理①王刚 熊科(中广核工程有限公司 广东深圳 518124)摘 要：根据我国核电以及核电厂DCS现状发展趋势，DCS在核电项目中设计管理的重要性和必要性已十分凸显，目前DCS项目管理中设计变更往往数额巨大，且进度难以控制，随着EPC工程总承包模式已经成为当前市场上的一种优势的工程总承包的工程总承包形式，EPC总承包模式下的DCS设计管理是一项需要认真对待的课题，本文根据核电建设积累的经验，主要从核电厂DCS设计管理的内容与特点，设计策划管理，设计质量管理，设计变更管理的角度阐明DCS在项目实施中设计管理方法，从设计管理的角度谈如何控制DCS质量，进度，成本。
关键词：核电厂 DCS 设计管理中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)07(a)-0153-04Abstract: On the developing trend of nuclear power plants DCS in china, the importance and necessity of DCS design management need to take serious consideration in nuclear power plants construction , as the EPC contracting mode has become an advantage of engineering general contracting mode in the current market, The EPC general contracting mode to DCS design management will be an important subject, According to the nuclear power construction experience, this paper perspective of DCS design management method in the project implementation based on the content and characteristics of the plant DCS design management, design plan management, design quality management, design change management, from the Angle of design management discuss how to control the quality of DCS, schedule and cost.Key Words: Nuclear power plants; DCS; Design management①作者简介：王刚（1985—），男，汉族，宁夏固原人，本科，工程师，从事核电站仪控技术、管理工作。
核电站仪控全数字化改造项目规划和措施研究江丽平
核电站仪控全数字化改造项目规划和措施研究江丽平发布时间：2021-08-05T02:15:31.297Z 来源：《防护工程》2021年11期作者：江丽平[导读] 在核电站运转过程中，仪控系统发挥着保障性作用，可以将其视为核电站的核心系统。
既往有资料统计，国内既有在役核电站的控制系统日益陈旧，运行阶段故障发生率及运维成本明显增多，实现数字化改造已经是其新时期下发展的主要趋向之一。
核工业工程研究设计有限公司北京 101300摘要：对仪控系统进行数字化改造，能进一步提升核电站运行过程的稳定性，降低维护成本，提高经济效益。
文章首先分析仪控系统数字化改造原因，具体是从老化、功能需求及解决设备部件短缺问题等方面着手；其次，阐述需要改造的软硬件，并设计了具体改造流程；最后以提升系统数字化改造效果为目标，探究几点切实可行的方法措施，以供同行参考。
关键词：核电站；仪控全数字化改造；项目规划；措施探究引言在核电站运转过程中，仪控系统发挥着保障性作用，可以将其视为核电站的核心系统。
既往有资料统计，国内既有在役核电站的控制系统日益陈旧，运行阶段故障发生率及运维成本明显增多，实现数字化改造已经是其新时期下发展的主要趋向之一。
在通讯科技快速发展的大背景下，全数字化仪表系统概念随之生成，其把传统核电站分散式控制系统（DCS）整合至现场总线控制系统（FCS）及PLC中，用于核岛、常规岛等日常运营系统中实现了全程式的控制工程，建成了核电站全数字化仪表系统。
一、核电站全数字化改造的原因（一）老化问题硬件老化问题是仪控系统更新改造的最强大动力。
在设备抵达预期使用寿命时，如果供应商在技术层面上不再对其提供支撑，继续应用相应设备过程中会存在很多安全隐患。
仪控设备的老化问题可以体现在诸多方面，比如供应商的技术支持程度降低、备件不再生产、设备自身功能不完善而不能较好的满足新要求等[1]。
（二）功能发展的现实需求站在理论层面上分析，很陈旧的系统自身的使用功能并不一定处于很低的水平。
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。
AP1000核电厂仪控系统介绍
和设备状态 等数据 的采集 以及对设备 的控制 。
处理层 由安全级 和非 安全级 系统平 台共 同支 持。
系统 控制 器 提 供 处 理 层 的 各种 功 能 ， 括 数 据 采集 、 包 计 算 、 程控 制 和 保 护 功 能 等 。 过
缓解措施 ； 在仪控方面 ， 采用 了数字化仪控 系统和先进 主控制室设计。与以往核 电厂 的建造不 同 ， ＰＯ ０采 Ａ Ｉ０ 用模块化建造技术 ， 从而提高 了建造质量 ， 有利于现场 施工及缩短建造周期 。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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)第6章喷淋控制系统的DCS虚拟设计 (62)6.1．喷淋系统的控制设备列表 (62)6.2．喷淋系统的操作规程 (63)6.3．喷淋系统的DCS实现图表 (69)6.4．喷淋控制系统的DCS控制虚拟实现 (71)核电站全数字化仪控系统第1章概述田湾核电站采用的是全数字化仪控系统，是目前国内唯一采用全数字化仪控系统的核电站，又称为全数字集散控制系统，它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。
他能将现场的信息通过计算机网络连到电厂的任何地方，从而使电厂操作员有可能对全厂各部分的设备进行集中监视、控制与管理。
同时使得生产、运行、管理、维修、安全保卫、计划调度及行政部门都有可能及时有效地利用这些信息，实现全厂信息共享，极大地提高了核电厂运行安全性、可靠性及管理效率。
数字化集散控制系统的优点是分散控制、集中管理，可靠性高。
它把数据采集及过程控制功能分解开来，由多台功能计算机来实施，独立工作，避免集中控制产生的风险。
例如即便是对正常运行仪控系统Teleperm XP中的计算机化的人机接口部分OM690系统，它主要用于对生产过程进行控制和监视，主要包括：处理单元PU，存储单元SU，操作终端OT和终端总线Terminal Bus，PU计算机从电厂总线PlantBus上读取电站生产过程的实时数据，送到OT操作终端所带的显示器上进行显示……1.1．仪控系统的作用核电站仪控系统有三个主要作用：第一，仪控系统是操作员的“眼和耳”，在保证正确设计、施工、维护的条件下，仪控系统可以为操作员提供精确的、适当的信息和在电站正常、异常运行时为操作员介入运行提供了手段。
因此他们对电站的安全和有效运行至关重要；第二，在电站正常运行时，仪控系统提供了自动控制功能，这使操作员有时间观察电站的行为，监视电站正在发生什么，以遍迅速采取正确的纠正行动；第三，安全仪控系统也可以防止电站操作员或自动控制系统带来的错误或故障而导致的后果。
在电站异常状态下，安全仪控系统为保证电站及环境的安全能提供快速自动功能。
与常规电站相比，核电站的仪控系统更为复杂，原因是：由于较高的资金投入，要求核电站的可利用率就得非常高；核电站运行时它的反应堆装置具有不可接近性，要求他的状态及相关系统必须在一个集中的地点现实、控制；高可靠、冗余的安全系统必须确保自动安全停堆1.2．核电站对仪控系统的基本要求核电站根本的目的是以尽可能抵的成本发电同时要确保公众/工作人员的安全，必须保证对环境的影响在可接受的水平。
发电和安全是所有核电站对仪控系统的基本要求，因此，核电站仪控系统必须：对操作员控制、运行电站提供技术支持及帮助；监视电站的运行及对电站的异常发出报警；提供独立的安全及控制功能；防止事故后果的扩大（事故时操作员30分钟内可不干预），事故后为操作员提供合适的操作设施。
1.3．仪控系统在核电站安全中的角色仪控系统对电站的安全及可靠性目标的作用不可被过高要求。
这样将导致无法接受的经济代价。
核电站安全的根本保证不取决于仪控系统，而是取决于电站本身的设计理念、设备及系统的质量及电站的综合设计、建造及管理水平。
例如，尽管仪控系统可以对容器的超压进行报警及保护，但仪控系统对一个容器的损坏甚至爆裂是无能为力的。
一个系统、设备不可用，多数情况下不是仪控系统的原因，往往是系统、设备自身出现了问题，如房间温湿度异常，你必须要同时考虑通风系统的电源及风机本身发生的问题。
设备、系统本身应该是安全、可靠的才是最重要的，它们对控制和保护的要求应该是最少的。
理想的反应堆，它的保护系统应该是从来都不需要的。
因为这种理想情况不存在，才需要配置仪控系统。
要求仪控系统对它们早期发现问题，发出报警及防止事件发展成不可接受的后果。
这样仪控系统就需要给人员（操作员为主）提供信息，同时要监视内/外部事件对核电站的影响，也包括监视操作员的行为及介入行动，确保电站处在安全限值之内。
正因为仪控系统的存在才使得电站可被监测，可受控及防止它跑出运行安全限值之外。
核电站仪控系统控制着整个电能生产的主要和辅助过程并在所有运行模式及紧急情况下维护电厂的安全性、可靠性和可用性，以及在正常运行工况下维护环境的正常状态。
1.4．仪控系统的两大功能仪控系统具有的两大功能：信息功能；控制功能。
1.4.1信息功能：运行状态的监视和诊断；动力机组安全相关参数的监视；机组停堆、运行和事故后的监测；紧急情况下对操作员的支持。
数字化仪控系统强大的信息功能是传统常规仪表所无法比拟的。
它不再需要传统的控制台及手操屏盘，完全用监视器或大屏幕进行监视及控制。
过程控制和管理系统OM690系统作为正常运行仪控系统Teleperm XP的一个组成部分，承担着过程控制和过程信息以及过程管理的任务。
为了与电厂自动控制系统的静态和动态要求相适应（组态、处理速度、控制室设计等），OM690系统的各项功能被分配到处理单元和输入/输出终端中，将操作终端与过程处理单元从工作区域上分开，可对主控室进行灵活的设计，并在每一个终端上可对全机组的情况进行监视及操作。
1.4.2控制功能：正常运行时：主要工艺过程控制及保证其经济性；维持运行参数在设计规定的边界内，维持安全运行条件。
异常工况（正常运行偏离）：过程控制（限制、停闭等）；对保护屏障作用，维持和限制在安全运行边界和条件范围。
BDA工况：主要工艺过程的停闭；对保护屏障作用，维持和限制在最大设计边界范围内。
BDBA工况：主要工艺过程的停闭；维持和限制对屏障的作用，以便不超过安全壳最大设计边界，在上述所有运行情况下，仪控系统要确保人员的生存并限制对人员和环境的辐射。
1.4.3控制功能的实施：核电站主要过程的监测、控制是在主控室中进行的，在所有运行工况下，应可以从主控室执行整个机组的控制。
在主控室丧失时由应控室（备用控制室）进行安全的紧急停堆。
核电厂安全设计的一般原则是：采用行之有效的的工艺和通过的设计标准。
1.5．核电厂安全设计的基本原则在仪控系统中的应用核电厂各系统安全设计的基本原则有：单一故障准则多样性原则独立性原则故障安全原则定期试验、维护、检查的措施充分采用固有安全性的设计原则30分钟不干预原则；运行人员的操作优化设计：从安全观点出发，厂区人员的工作场所和工作环境必须按人因工程学原则进行设计；人机接口的实质，是核电厂运行实践中自动化程度与人干预能力的平衡问题。
自动与人工操作的平衡即人机关系，与最佳化有关，其总目标是减少风险和停堆损失。
根据核电厂的复杂性和目前最新的工艺水平及自动化的发展水平，直接在线自动化方案不现实，只能对电站进行远距离集中监视、控制与管理。
在此，在人机接口方面，必须十分注意主控室的设计、诊断手段的采用、模拟机培训及验证等，力争为操作员创造一个有利于做出正确决策和有利于发现错误与问题的环境。
特别指出的是，三哩岛事故后，注意力都集中到主控室的操作员。
一座核电厂建成后，其运行时的安危系于操作员之手，仪控系统越落后机组对操作员的依赖越大。
采用数字化仪控系统的田湾核电站在这方面有了很大的突破。
某种程度上降低了机组对操作人员的过分依赖，同时也减轻了操作人员的责任压力。
反之带来的问题是，操作人员对数字化仪控系统的过分依赖问题。
这些问题正在探索、解决。
运行人员是控制和缓解核电厂事故的唯一人员，任何时候必须牢记：控制反应堆功率；堆芯冷却；防止放射性外逸。
第2章核电厂数字仪控系统的发展及构架2.1．基础的逻辑要素解释基础的逻辑要素，比如内存，与门，或门，定时器，选择器模块，及它们的功能。
列举仪控的五个领域。
给出数字＆模拟信号的一般值。
决定手动/自动/保护的开或关的优先权。
了解数字化仪控系统的应用。
解释数字化仪控系统任务的原则＆分布。
核电厂数字仪控系统的基本构架及相关知识。