DCS系统在核电站中的应用.pdf

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DCS系统在核电站巾的应用Jia。№!壁里銮童塞范新举1前言20世纪70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称定性都很差。全数字的分散控制系统(DCS，DistributedControlSystem)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，法国率先在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上海核工程研究设计院为巴摹斯坦设计的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。目前，在常规电站已大量采用DCS控制系统。DCS系统在国内外核电站中应用早在20世纪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Eaglel拘发展，分散控制系统被应用在大规模的核电站中，如：Temelml、2}j}机组，Ring．2样机组，以及Surryl群、2群机组。英国电力公司于1992年在SIZEWELLB核电站上采用了全数字的控制系统——wIscO，这是美国西尾公司一体化的数字控制系统，它包括与安全有关的重要的控制系统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安排了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由于网络通信技术、计算机硬件技术、嵌人式系统技术、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TelepermXS。仪控系统设计遵循以下原则：故障安全、单一故降、多样性、独立性、冗余性、共因故障、设备节能、“ALARA”准贝Ij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、B2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。根据人因工程学来显示由具有高计算能力的设备处理的信息．全尺寸模拟机上的实验汪实的座势操纵员的适应性，操纵员点击鼠标即可显示信息和发出指令，对与同一操作动作有关的控制和信息综合起来的面向任务的图像。中围即将引进的第三代压水堆APl000也将采用全数字的分散控制系统，标准的CommonQualified(CommonQ)或ADvANT平台用于实现安全系统，OVATIoN系统用于常规系统。DCS系统在核电领域的应用特点(1)由于DCS系统的应用，控制宅操作盘上的仪表、按钮被CRT、鼠标键盘所取代。友好的人机界面设计使操纵员能更为清晰地厂解全厂的状态、运行参数．使操纵员的控制操作更为简便直观，这减轻了操纵员的精神负担和劳动强度，提高了他们理解、识别各种异常与事故工况的水平，增加了应变各种事故工况的能力。从而减少发生误操作的可能，提高了运行安全性。(2)随着核电站各种正常与异常运行瞬态工况经验的积累，核电站分析研究与设计开发技术、事故分析技术的进步，各种知识化、智能化操作规程的开发，使应用这些先进的控制理论与技术成领域采用先进的计算机化的仪表和控制技术与设备。很明显，核电站采用新型的仪表控制后，其自动化水平会进一步提高，这样核电的安全性、可用性、可靠性、经济性以及商业竞争能力会得到全面(3)由于计算机的功能强大，使DCS系统不论在功能、性能上都远强于常规仪控系统，计算机还具有很强的自检功能与容错技术，加上易于采用冗余方法从而使系统的可靠性和可用性大大提高，这是常规仪控系统所不能企及的。从DCS在各个领域及核电的运行业绩看，到目前为止，尚无由于Dcs原因引起的重大事故。(4)核电是一个特殊的领域，因而对数字化仪表与控制的采用有独特的要求。针对计算机系统用于核安全系统的硬件与软件鉴定要求的法规、导则、行业标准也相继出台，如：国际原子能机构推出的集保护和控制于一体的《核电站安全重要的仪表和控制系统》法规，对安全系统中仪表与控制的总体设计提出要求。美圉的核管给出用于核电厂安全系统数字计算机硬件与软件的要求说明，软件试验文件编制要求，软件寿命周期内的开发过程