DCS系统在核电站中的应用1.pdf

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DCS系统在核电站中的应用+李博鹏DCS系统在国内外核电站中应用引言的控制系统——WISCo，这是美国西屋公司一体大连海事大学学报(大连海事大学红沿河核电站仪控室，辽宁大连070年代以前，控制系统中采用模拟量对传输及控制信号进行转换、传递，其精度差、受干扰信号影响大，因而整个控制系统的控制效果及系统稳定性都很差．全数字的分散控制系统(DCS，System)自1975年问世以来，迅速应用到各个领域(如石化、化工、电力、冶金、建材、环保等)．在这30多年中，DCS经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高．目前，在常规电站已大量采用DCS控制系统．⋯在核电领域，由于考虑到安全性，依照保守原则，DCS的应用大大滞后其他领域．在模拟控制阶段，设计上不能全面实行人因工程原则：设备上自动化程度低，控制室布置复杂，结构庞大．在工况变化时，特别是停堆工况与低功率运行都得实施手动操作，发生事故时，各种报警信号的误操作可能性大；在维护上，系统故障诊断和定位困难，仪表设备精度低、偏移大，尤其是保护控制计算单元采用模拟卡件减少了停堆的裕量，增大了不确定度．可以说，对核电厂的模拟控制仪表进行升级改装只是时间问题．法国为了提高保护系统的可靠性与准确度，率先在130万kW级核电站上采用了全数字化保护系统；而美国为了提高整个系统的可靠性，对保护系统中影响到计算定值精度的模拟通道用计算机化卡件替换，对影响到核电站的可用性的主给水系统采用了计算机控制．这个时期，基础知识与规则的专家系统、电站事故诊断系统也得到了初步应用．上海核工程研究设计院为巴基斯坦设计的30万kW核电站，采用了基于微处理器的控制仪表，并采用了多台PLC控制器对复杂的工艺过程进行自动监督；主控室的布置较好地履行了人因工程原则，人机界面有了较大的改善，用于监控电站各种工况的电厂计算机功能与性能也得到了很大的加强．这个阶段的核电站仪表控制的主要缺陷是：缺乏信息、控制和保护的一体化，模拟仪表的存在降低或影响了整个电厂的自动化水平与自诊断能力．这是一个仪表与控制由模拟控制向数字化控制发展的过渡阶1早在80年代，西屋公司的过程控制部研发的数字化的Eagle系统就应用于老核电站的技术改造．随着DCS的发展，分散控制系统被应用在大规模的核电站中，如：Temelin1、28机组．英国电力公司于1992年在SIZEWELLB核电站上采用了全数字化的数字控制系统，它包括与安全有关的重要的Maritime116319)段．1、28机组，Ringhals28机组，以及Surry第33卷增刊2007年6月Journal文章编号：1006—7736(2007)增一0203—03摘要：针对目前核电站在控制方面采用模拟量控制存在的问题，建议在核电领域全面采用全数字的DCS控制系统．DCS系统(分散控制系统)具有模拟量控制系统无法比拟的优越性．随着DCS系统在核电站不断推广使用，以及相应的法律、法规的出台和良好的运行业绩，笔者建议在核电领域全面采用DCS系统．关键词：核电站；分散控制系统；模拟量控制系统中图分类号：TP文献标志码：ADistributedControl·收稿日期：2007．05—08．作者简介：李博鹏(1969一)，男，辽宁铁岭人，工程师；E—mail：[e-mail]，2007273
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DCS系统在核电领域的应用特点大连海事大学学报控制系统HICS、一般的工艺控制系统PCS和集中数据显示与数据处理系统DCS；并且采用了基于EAGLE的全数字化的保护系统PPS．1996年，法国首先在145万kw的N4核电站上采用了全数字控制与保护系统，但因担心共模故障与系统的可靠性，独立可用的核电控制台搞了4套，此外，还设置了大量的硬接线的控制按钮与仪表，作为数字化系统故障时的后备手段，确保反应堆的安全停堆与余热导出．由于网络通信技术、计算机硬件技术、嵌入式系统技术、现场总线技术、各种组态软件技术、数据库技术等的发展，DCS技术已经相当成熟．随着DCS系统在各个领域的广泛使用，各国核电站相继采用全数字的分散控制系统．在中国田湾核电站首先采用全数字的分散控制系统，正常运行系统基于TelepermXP，安全系统基于TetepermXS．[21仪控系统设计遵循以下原则：故障安全、单一故障、多样性、独立性、冗余性、共因故障、设备节能、“ALARA”准则原则，考虑到安全性，设置了部分硬接线的控制按钮与仪表．安全保护系统采用A、B两个系列，4个保护通道，广泛执行“四取二”逻辑，长期的自动化检测和功能分割，手动反应堆保护停堆和安全专设保护系统独立于计算机系统，高质量的硬件和设备的简化与设备数量的减少都提高了安全性．根据人因