[發明專利]一種核電站DCS調試系統和方法

有效

• 申請號: 201110279939.2
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102412003A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 楊宗偉;林萌
• 申請（專利權）人: 中廣核工程有限公司;中國廣東核電集團有限公司;上海交通大學
• 主分類號: G21D3/00
• 分類號: G21D3/00;G21D3/12
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 易釗

技術領域

本發明涉及核電技術領域，更具體地說，涉及一種核電站DCS調試系統和方法。

背景技術

目前全球新建核電機組均采用了先進主控室設計并全面應用數字化儀控系統(簡稱DCS)，以實現全廠工藝系統的集中監視、靈活操作和控制保護功能。核電站DCS一體化監控的工藝系統龐大，各類過程設備數量眾多，部分控制保護邏輯功能對安全具有特殊性要求，其應用軟件設計功能驗證和現場調試進度往往事關全局，可直接影響機組調試啟動試驗安全和工期。

在現階段，核電DCS應用軟硬件設計及其出廠前的測試工作通常由系統集成商負責，但由于受上游設計、人工轉換或理解偏差等諸多綜合因素影響，導致實際交付現場的DCS系統難免存在一定程度上的軟硬件缺陷和設計問題。這些問題如果被直接引入實際機組啟動階段，則可能導致設備誤動、保護拒動、設計功能失效或產生機組運行意外事件等問題，給裝料臨界后的核電機組聯調試驗和運行帶來安全挑戰、同時降低試驗一次性通過率，增加了單系統或聯調階段控制系統因邏輯修改、參數調整而帶來的反復試驗或再鑒定時間，最終增加人力投入并影響機組商運。因此，必須采取更有效的現場調試技術手段和方法，在機組啟動之前對實際DCS系統進行軟件功能測試和邏輯預演，使之與電廠設計控制保護功能要求一致，確保機組調試啟動安全、縮短調試工期，節約項目建設成本。

目前，主要通過兩種方案來完成核電DCS應用軟硬件設計及其出廠前的測試工作。下面分別對這兩種方案及其缺陷進行介紹。

1、第一種DCS調試技術方法

長期以來，在大型電站DCS工程調試領域一直采取完全依賴于現場的調試技術，即在現場一次儀表控制設備安裝完畢、控制電纜已端接或機組已建立帶工質的動態工況后再進行設備試動作或DCS邏輯預演，這也是目前常規火電、化工或其它流程工業領域被廣泛采用的DCS調試模式。

第一種技術方案的缺點如下：

缺點一是由于直接帶設備動作或在實際工況下試驗，容易因DCS軟件設計邏輯問題導致設備誤起動或產生機組運行意外事件，風險較大，不適用于有核安全特殊要求的核電站調試。

缺點二是試驗一次性通過率較低，增加了機組單系統和聯調階段反復試驗和調整時間，不利于縮短調試工期和降低成本。

缺點三是由于絕大部分調試只能在現場設備、一次儀表和控制測量電纜安裝結束后，增加了DCS與現場設備聯合調試的工期。

2、第二種DCS調試技術方法

第二種傳統的DCS調試技術方法是在系統上電運行之前，先通過人工校驗的方法，對應用軟件進行目視檢查；系統上電運行后，在現場一次儀表、設備電纜連接之前，通過采用帶燈指示和由繼電器組成的功能測試盒、標準信號發生器、短接線或萬用表等器具，通過DCS輸入輸出端子模擬設備狀態響應或注入仿真信號，結合主控室操作和工程師站信號強制來設置試驗初始條件，然后通過畫面、軟件動態輸出、歷史記錄或機柜端子測量等來進行評價。該方法操作簡易，成本較低，比較適合一些相對簡單的開關量控制系統檢查或模擬量控制系統的中間計算結果確認，大部分功能測試和邏輯預演依然依賴機組啟動后，只是在機組啟動前實施了局部范圍的軟件檢查和測試糾錯，可一定程度上降低調試風險和縮短工期。

第二種技術方案的缺點如下：

缺點一是該調試技術依然屬以現場為主的機組啟動前局部范圍檢查和簡單驗證，無法對較復雜的、涉及系統較多的模擬量或其它復合型控制系統閉環調節驗證，尤其是機組動態/瞬態運行工況時全廠控制系統關聯運行時的自動響應，如反應堆控制系統中的反應堆功率調節、一回路冷卻劑平均溫度調節、穩壓器壓力調節、穩壓器水位調節、蒸汽發生器水位調節、給水泵汽水壓差調節和蒸汽向冷凝器排放調節。這些調節系統具有非線性，多變量輸入輸出結構、相互關聯性大的特征，它們核電站運行和控制的關鍵，直接影響機組協調控制和總體運行。

缺點二是由于采用繼電器或硬邏輯電路組成的測試工具盒，修改比較麻煩，不靈活，難以適應大型電站DCS功能測試多樣化的任務需求和變化；

缺點三是核電站采用縱深防御核安全準則，為防止單一故障和共因故障，DCS系統設備也同樣分A/B列布置，機柜設備在物理空間上相互獨立且被分隔成多個電子設備間集中布置，現場相對分散。對于涉及較多系統的邏輯功能驗證，也就意味著需要更多的試驗人員在各個機柜、各個方向默契配合、送點、操作或確認，效率比較低，實踐中不易操作。