CN102298979A - 一种核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法及系统,其中方法包括以下步骤:接收数字化仪控系统信号;判断数字化仪控系统信号是否有效;在信号失效时,将数字化仪控系统信号用预先设置的缺省值替代;对数字化仪控系统信号的缺省值进行验证;记录验证过程中的相关数据。本发明对核电站数字化仪控系统信号缺省值进行验证,并记录仿真验证过程中的相关数据,以根据记录对缺省值的验证情况进行分析,不断改进缺省值的设置,提高核电站的安全性和可用性。
Description
技术领域
本发明涉及核电站数字化仪控系统,尤其涉及一种核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法及系统。
背景技术
数字化仪控系统DCS(Digital Control System)作为一种成熟的控制技术,已在核电站中得到应用。与传统核电站仪控系统运算放大器和继电器搭建的控制逻辑相比,DCS大大增加了电厂控制的可靠性。在DCS设计时必须考虑缺省值问题。缺省值是指在DCS判定信号失效后,DCS内部对该失效信号采用的替代值,采用缺省值可以降低DCS信号失效对核电站安全性、可用性的影响。缺省值的选择直接关系到机组的安全运行和设备保护,意义重大,而国内核电领域在DCS信号缺省值分析方面还未有深入开展。对不同厂商的DCS系统平台,缺省值的设置方法不尽相同,现有技术中没有形成一套规范的、标准的缺省值分析方法和设置方法,更没有形成针对DCS信号缺省值进行验证的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中没有形成针对数字化仪控系统信号缺省值进行验证的方法的缺陷,提供一种较完善的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
提供一种核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法,包括以下步骤:
接收数字化仪控系统信号;
判断数字化仪控系统信号是否有效;
在信号失效时,将数字化仪控系统信号用预先设置的缺省值替代,所述缺省值为预先设置的信号替代值;
对输出的数字化仪控系统信号的缺省值进行验证;
记录验证过程中的相关数据。
本发明所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法中,所述判断所述数字化仪控系统信号是否有效具体包括:通过判断数字化仪控系统信号的质量位来判断信号是否有效,若质量位为“1”,则信号失效;若质量位为“0”,则信号有效,直接输出该信号的值。
本发明所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法中,还包括在信号的质量位为“1”时,将验证过程中的相关数据记录到缺省值数据库。
本发明所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法中,所述数字化仪控系统信号包括开关量信号和模拟量信号。
本发明所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法中,还包括步骤:根据验证过程中记录的数据生成验证报告和失效日志。
本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是:
提供一种核电站数字化仪控系统信号缺省值验证系统,包括:
信号接收单元,用于接收数字化仪控系统信号;
缺省值功能块,用于判断数字化仪控系统信号的有效性,在信号处于失效状态时,将数字化仪控系统信号缺省值用预先设置的缺省值替代,所述缺省值为预先设置的信号替代值;
仿真验证平台,用于对输出的数字化仪控系统信号的缺省值进行验证;
缺省值数据库,用于在信号失效时,接收和记录仿真验证平台验证过程中的相关数据。
本发明所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证系统中,所述仿真验证平台包括实时数据库、仿真控制系统和仿真设备,所述仿真控制系统通过实时数据库控制所述仿真设备执行相应操作,所述实时数据库用于记录仿真过程中的各种数据。
本发明所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证系统中,所述缺省值功能块通过判断数字化仪控系统信号的质量位来判断信号是否有效,若质量位为“1”,则信号失效;若质量位为“0”,则信号有效,缺省值功能块直接输出该信号的值给所述实时数据库。
本发明所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证系统中,还包括单向网关,连接所述仿真验证平台和缺省值数据库,用于控制数据由仿真验证平台向缺省值数据库单向传输。
本发明所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证系统中,所述缺省值数据库还用于将仿真验证过程中的各种数据生成验证报告和失效日志。
本发明所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证系统中,所述缺省值功能块根据接收数字化仪控系统信号的不同分为开关量缺省值功能块和模拟量缺省值功能块。
本发明产生的有益效果是:通过对数字化仪控系统信号进行判断,在信号失效时,将数字化仪控系统信号用预先设置的缺省值替代,同时对数字化仪控系统信号缺省值进行验证,并记录仿真验证过程中的相关数据,根据记录的数据可以对缺省值的验证情况进行分析,以不断改进缺省值的设置,提高核电站的安全性和可用性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明实施例核电站DCS信号缺省值验证系统的结构示意图一;
图2是本发明实施例核电站DCS信号缺省值验证系统的结构示意图二;
图3是本发明实施例核电站DCS信号缺省值验证系统中仿真验证平台的结构示意图;
图4是本发明实施例核核电站DCS信号缺省值验证方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明实施例核电站DCS(数字化仪控系统)信号缺省值验证系统包括信号接收单元20、缺省值功能块30、仿真验证平台40和缺省值数据库50。其中,信号接收单元20,用于获取数字化仪控系统信号,即DCS信号,该信号包括模拟量信号和开关量信号,一般现场传感器或设备状态的反馈信号经过标准化处理后,即将模拟量信号转换为4~20mA的电流信号,将开关量信号转换为0~24V的标准电压信号,然后送至数字化仪控系统进行处理。
缺省值功能块30,用于判断数字化仪控系统信号的有效性,并在信号处于失效状态时,将数字化仪控系统信号用预先设置的缺省值替代。在DCS内部通过网络传输的信号,一般都伴随一个指示该信号有效与否的质量位。对故障信号来说,该质量位可以直接触发该信号相关的功能逻辑,也可以直接触发数字化仪控系统报警,指示信号故障,操纵员可以利用报警信息去分析判断故障的起因。如设置质量位为“1”时表示失效状态,设置信号的质量位为“0”表示信号有效。在信号失效时,可以用预先设置的缺省值替代,使信号重新生效。对信号有效性的判断可对应核电站的故障监测机制,如对来自现场传感器的信号,可以探测到断线故障和信号超量程等故障。缺省值有多种选择:量程低值、量程高值、设定值或上次有效值等,每种选择对应不同的系统响应。在确定缺省值之前,需综合各种因素,并充分权衡对机组的安全、设备的保护和维修、机组的可用性等方面的影响,最终确定一个最优值。本发明就是致力于对缺省值的验证,记录验证结果,并根据验证结果分析缺省值设置的准确性,以更好地实现缺省值的设置。本发明实施例中缺省值功能块30直接嵌入到仿真验证平台的Level1层的I/O输入输出模块。另外,缺省值功能块30根据接收数字化仪控系统信号的不同可分为开关量缺省值功能块和模拟量缺省值功能块,开关量缺省值功能块主要对开关量信号进行判断和赋予缺省值,模拟量缺省值功能块主要对模拟量信号进行判断和赋予缺省值。
仿真验证平台40,用于对输出的数字化仪控系统信号的缺省值进行验证;在信号的质量位为“1”时,该信号处于失效状态,通过缺省值功能块30触发,启动仿真验证平台40的验证工况,在验证工况下进行缺省值验证。仿真验证平台40的各个操作设备根据缺省值进行响应。
缺省值数据库50,用于在信号的质量位为“1”时,缺省值功能块30触发缺省值数据库50与仿真验证平台40的数据通讯,缺省值数据库50接收和记录仿真验证平台验证过程中的相关数据,包括信号名称、信号实际值、信号缺省值、信号有效状态、信号是否冗余、信号执行位置是否一致、验证工况等等,以及验证过程中产生的故障信息都将进行记录。缺省值数据库50还用于将仿真验证过程中的各种数据生成验证报告和失效日志,失效日志主要记载验证过程中产生的故障信息。根据生成验证报告和失效日志进行分析,可以为验证分析和缺省值的改进提供依据,以不断改进缺省值的设置,提高核电站的安全性和可用性。
进一步地,本发明实施例DCS信号缺省值验证系统中,如图2所示,仿真验证平台40包括实时数据库41、仿真控制系统42和仿真设备43,仿真控制系统42通过实时数据库41控制仿真设备43执行相应操作,实时数据41库用于记录仿真过程中的各种数据。如图3所示,本发明实施例以中国改进型压水堆CPR1000仿真验证平台为例,CPR1000仿真验证平台包括数学模型系统(包括核反应堆模型、汽轮机模型、电气模型等)、仿真控制系统、实时数据库、教练员台、操作员站(包括NI、CI、BOP等操作员站)、就地工作站及后备盘台等组成部分。其中NI表示核岛,CI表示常规岛,BOP表示除NI和CI的其他部分电厂辅助系统,通过教练员台、操作员站、就地工作站及后备盘台等组成部分可以为仿真验证平台提供实时的数据,使仿真验证平台更好地实现仿真。仿真设备43主要指数学模型系统中的核反应堆模型、汽轮机模型、电气模型等模型,在DCS信号的质量位为“1”,即DCS信号处于失效时,其根据缺省值功能块30赋予的缺省值信号并结合实时数据库41中的数据信号进行仿真验证。
进一步地,若DCS信号有效,缺省值功能块直接输出该信号的值给实时数据库41,通过该数据库将信号再反馈给仿真设备43执行相应的仿真操作。
进一步地,如图2所示,本发明实施例核电站DCS信号缺省值验证系统还包括单向网关60,连接仿真验证平台40和缺省值数据库50,用于控制数据由仿真验证平台向缺省值数据库单向传输,以保证数据传输的安全性,同时保证缺省值数据库50不被任意改写。
如图4所示,本发明实施例核电站DCS信号缺省值验证方法,包括以下步骤:
S1、DCS信号缺省值验证系统获取数字化仪控系统信号;数字化仪控系统信号可包括开关量信号和模拟量信号。
S2、DCS信号缺省值验证系统判断数字化仪控系统信号是否有效;
S3、在信号失效时,DCS信号缺省值验证系统将数字化仪控系统信号用预先设置的缺省值替代;一般现场传感器或设备状态的反馈信号经过标准化处理后,即将模拟量信号转换为4~20mA的电流信号,将开关量信号转换为0~24V的标准电压信号,然后送至数字化仪控系统进行处理。
S4、DCS信号缺省值验证系统对输出的数字化仪控系统信号的缺省值进行验证;在DCS内部通过网络传输的信号,一般都伴随一个指示该信号有效与否的质量位。对故障信号来说,该质量位可以直接触发该信号相关的功能逻辑,也可以直接触发数字化仪控系统报警,指示信号故障,操纵员可以利用报警信息去分析判断故障的起因。如设置质量位为“1”时表示失效状态,设置信号的质量位为“0”表示信号有效。若质量位为“0”,则信号有效,直接输出该信号的值。在信号失效时,可以用预先设置的缺省值替代,使信号重新生效。对信号有效性的判断可对应核电站的故障监测机制,如对来自现场传感器的信号,可以探测到断线故障和信号超量程等故障。缺省值有多种选择:量程低值、量程高值、设定值或上次有效值等,每种选择对应不同的系统响应。在确定缺省值之前,需综合各种因素,并充分权衡对机组的安全、设备的保护和维修、机组的可用性等方面的影响,最终确定一个最优值。本发明就是致力于对缺省值的验证,记录验证结果,并根据验证结果分析缺省值设置的准确性,以更好地实现缺省值的设置。该验证过程可以直接在仿真验证平台的Level1层的I/O输入输出模块进行。
S5、DCS信号缺省值验证系统记录验证过程中的相关数据。通过系统数据库接收和记录仿真验证平台验证过程中的相关数据,包括信号名称、信号实际值、信号缺省值、信号有效状态、信号是否冗余、信号执行位置是否一致、验证工况等等,以及验证过程中产生的故障信息都将进行记录。还可将仿真验证过程中记录的各种数据生成验证报告和失效日志,失效日志主要记载验证过程中产生的故障信息。根据生成验证报告和失效日志进行分析,可以为验证分析和缺省值的改进提供依据,以不断改进缺省值的设置,提高核电站的安全性和可用性。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法,其特征在于,包括以下步骤:
接收数字化仪控系统信号;
判断所述数字化仪控系统信号是否有效;
在所述信号失效时,将数字化仪控系统信号用预先设置的缺省值替代;
对数字化仪控系统信号的缺省值进行验证;
记录验证过程中的相关数据。
2.根据权利要求1所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法,其特征在于,所述判断所述数字化仪控系统信号是否有效具体包括:通过判断所述数字化仪控系统信号的质量位来判断信号是否有效,若质量位为“1”,则信号失效;若质量位为“0”,则信号有效。
3.根据权利要求2所述的数字化仪控系统信号缺省值验证方法,其特征在于,还包括:在所述信号的质量位为“1”时,将验证过程中的相关数据记录到缺省值数据库。
4.根据权利要求3所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法,其特征在于,所述数字化仪控系统信号包括开关量信号和模拟量信号。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证方法,其特征在于,还包括步骤:根据验证过程中记录的数据生成验证报告和失效日志。
6.一种核电站数字化仪控系统信号缺省值验证系统,其特征在于,包括:
信号接收单元,用于接收数字化仪控系统信号;
缺省值功能块,用于判断数字化仪控系统信号的有效性,在信号处于失效状态时,将数字化仪控系统信号用预先设置的缺省值替代;
仿真验证平台,用于对输出的数字化仪控系统信号的缺省值进行验证;
缺省值数据库,用于在信号失效时,接收和记录仿真验证平台验证过程中的相关数据。
7.根据权利要求6所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证系统,其特征在于,所述仿真验证平台包括实时数据库、仿真控制系统和仿真设备,所述仿真控制系统通过实时数据库控制所述仿真设备执行相应操作,所述实时数据库用于记录仿真过程中的各种数据。
8.根据权利要求7所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证系统,其特征在于,所述缺省值功能块通过判断数字化仪控系统信号的质量位来判断信号是否有效,若质量位为“1”,则信号失效;若质量位为“0”,则信号有效,缺省值功能块直接输出该信号的值给所述实时数据库。
9.根据权利要求8所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证系统,其特征在于,还包括单向网关,连接所述仿真验证平台和缺省值数据库,用于控制数据由仿真验证平台向缺省值数据库单向传输。
10.根据权利要求9所述的核电站数字化仪控系统信号缺省值验证系统,其特征在于,所述缺省值数据库还用于将仿真验证过程中的各种数据生成验证报告和失效日志。
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