CN102915778A - 利用功能组分析法对核电厂数字化仪控系统进行失电分析的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电厂仪控系统设计技术，具体涉及一种利用功能组分析法对核电厂数字化仪控系统进行失电分析的方法。该方法将核电厂仪控系统的结构分为4个层次：现场设备层、控制处理层、操作和信息管理层、电厂管理层；针对控制处理层，按照功能组将不同安全级别、类型的控制机柜进行划分，确定各控制机柜的供电电源，以及在总体结构中与其它部分的通讯联系；在假设为控制处理层某个功能组的控制机柜供电的电源丧失的情况下，按照信息流的方向，分析控制处理层对操作和信息管理层的影响、控制处理层对现场设备层的影响，以及控制处理层各机柜之间的影响。本发明能够优化整个DCS系统的设计，能够检验核电厂的电源系统的设计的合理性，并为核电厂编制运行规程提供输入信息。

Description

利用功能组分析法对核电厂数字化仪控系统进行失电分析的方法

技术领域

本发明属于核电厂仪控系统设计技术，具体涉及一种利用功能组分析法对核电厂数字化仪控系统进行失电分析的方法。

背景技术

在核电厂的设计中，必须对设计基准事故进行分析，其中要考虑电厂失电事故工况，极其重要而典型的一种失电事故工况就是核电厂仪控系统丧失供电，将影响到电厂生产的过程控制。要通过设计方案来应对此工况，一方面统筹考虑针对不同级别的仪控系统，采用不同等级的供电系统；另一方面通过仪控系统的优化设计，在发生系统丧失供电的情况下，通过采取必要措施避免或降低对电厂安全生产的影响。

工程失电分析研究必须基于两方面的技术限制：仪控系统的设计方案及其特性，与之匹配的供电系统设计方案。由于各个核电厂的设计都不尽相同，所以失电分析研究需要根据工程本身的设计方案才能有针对性地进行。可以采用不同的方法进行失电分析，这可以根据工程方案而灵活确定。

在工程实践中，由于项目的进度计划安排往往考虑不到非常细致的程度，所以开展失电分析研究的输入条件往往不完全具备，通常没有详细的仪控系统机柜配置。在这样的前提下，失电分析研究方法的确定要充分考虑到限制条件。

发明内容

本发明的目的是依据全厂仪控系统的总体结构特性，同时结合与仪控系统匹配的电源系统假设的设计基准事故，通过采用功能组分析法，对整个数字化仪控系统（DCS）进行条理分明的分析，根据DCS系统的特性，推断系统的最终结果，验证设计的正确性，为规程编制提供输入资料。

本发明的技术方案如下：一种利用功能组分析法对核电厂数字化仪控系统进行失电分析的方法，包括如下步骤：

（S1）将核电厂仪控系统的结构分为如下4个层次：

现场设备层、控制处理层、操作和信息管理层、电厂管理层；

（S2）针对控制处理层，按照功能组将不同安全级别、类型的控制机柜进行划分，确定各控制机柜的供电电源，以及在总体结构中与其它部分的通讯联系；

（S3）在假设为控制处理层某个功能组的控制机柜供电的电源丧失的情况下，按照信息流的方向，分析控制处理层对操作和信息管理层的影响、控制处理层对现场设备层的影响，以及控制处理层各机柜之间的影响。

进一步，如上所述的利用功能组分析法对核电厂数字化仪控系统进行失电分析的方法，步骤（S2）中所述的功能组的划分方式包括：控制处理层机柜的安全级别、所属系统名称、控制处理层机柜所在的列。

更进一步，所述的功能组表示为aSYSnn,其中：

a代表控制处理层机柜的安全级别：P表示非安全级机柜，S表示非安全级但有特殊要求的机柜，X表示安全级机柜；

SYS代表所属系统名称；

nn代表不同的列：10表示A列的非安全级控制处理层机柜，20表示B列的非安全级控制处理层机柜。

本发明利用功能组分析法对DCS系统进行失电分析，有以下显著的优越性：1）由于核电厂系统繁多，采用此方法可以对所有系统进行分析，方法适用于所有系统，使得分析不会有遗漏。2）由于必须在项目的较早阶段获得失电分析的结果，此时不具备机柜的实际配置数据。利用此方法则能够解决这个问题，从理论上分析得到DCS系统失电后的结果，而且能够保证分析结果与实际相符。3）利用此分析结果能够指导后续阶段的机柜配置方案，优化整个DCS系统的设计。4）利用此方法进行失电分析的过程中，能够检验核电厂的电源系统的设计的合理性。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

随着数字化仪控（I&C）技术的发展和可靠性的不断提高，数字化仪控系统在核电厂中得到了广泛应用。目前普遍适用的仪控系统结构主要包括以下部分：

0层：现场设备层（传感器、执行机构等）；

1层：控制处理层；

2层：操作和信息管理层

3层：电厂管理层

其中除3层以外，其它的0、1、2层与电厂的生产过程相关，且根据安全功能的划分，分为安全级设备和非安全级设备。

针对这4层结构，供电方案的配置考虑下列原则：

（1）大多数的0层变送器直接由1层机柜供电，特殊情况下的供电单独考虑；

（2）3层作为电厂管理层，与电厂的生产过程没有直接联系，仪控系统设计时只预留接口，失电分析工作中不考虑这部分内容；

（3）尽可能简化电气系统与DCS系统的接口，设置DCS系统的电源柜作为接口点。

（4）DCS电源柜对DCS控制机柜的供电配置总体原则为：安全级设备由安全级电源供电，非安全级设备由非安全级电源供电。

总体来说，仪控系统（包括安全级和非安全级）需要220V电源系统供电。失电分析的主要对象是DCS系统在失电工况下的特性及其表现，DCS系统的输出信号决定了被控的工艺设备的状态。

由于不知道DCS系统的详细配置，所以只能按照功能组来粗略地划分DCS机柜，根据各种不同级别、类型的机柜的特性（包括其供电电源、在总体结构中与其他部分的通讯联系等），从整体上把握失电后的结果。

如图1所示，本发明所提供的利用功能组分析法对核电厂数字化仪控系统进行失电分析的方法，包括如下步骤：

（S1）将核电厂数字化仪控系统的结构分为如下4个层次：

0层：现场设备层；

1层：控制处理层；

2层：操作和信息管理层

3层：电厂管理层

现场设备层包括传感器、执行机构等；控制处理层通常利用机柜设备来完成数据采集/处理、逻辑/控制运算等功能；操作和信息管理层是一个人机接口层；电厂管理层对电厂信息进行管理并与相关部门保持联系，不参与电厂的生产过程。

（S2）针对控制处理层，按照功能组将不同安全级别、类型的控制机柜进行划分，确定各控制机柜的供电电源，以及在总体结构中与其它部分的通讯联系；

（S3）在假设为控制处理层某个功能组的控制机柜供电的电源丧失的情况下，按照信息流的方向，分析控制处理层对操作和信息管理层的影响、控制处理层对现场设备层的影响，以及控制处理层各机柜之间的影响。

针对上述方案，本发明做出如下的功能组划分规定：

功能组表示为：aSYSnn,其中：

a代表DCS系统中的1层机柜的安全级别：

-P表示非安全级机柜；

-S表示非安全级但有特殊要求的机柜；

-X表示安全级机柜；

SYS代表所属系统名称；

nn代表不同的列：

-10表示A列的非安全级1层机柜；

-20表示B列的非安全级1层机柜；

举例说明：PRCV20表示：RCV（化学和容积控制系统）在1层的B列的非安全级机柜实现功能。

对于DCS的失电分析，要从DCS的结构特点入手。可以看出DCS的1层结构作为承上启下的部分，对最终的结果起到了至关重要的作用。所以以此为出发点，即假设某个电源系统丧失后，由其供电的1层的DCS机柜首当其冲受到影响，然后按照信息流方向，分别分析1层对2层的影响、1层对0层的影响、以及1层机柜之间的影响（主要是不同功能组之间的接口）。这里最主要的是要确定1层机柜失电后其输出的信号状态或数值。这种做法条理清晰，没有遗漏部分，能够保证最终的工作结果不偏离大方向，而且能够保证核电厂众多系统分析工作的一致性。

通常情况下，当1层机柜失电后，由于传感器失电了，则原来送往2层的大多数测量信号处于无效状态；而1层作为控制处理层失电后，不能发出正确的控制信号，则要求0层的执行器处于故障安全位置/状态（影响到缺省值的设置）。对于1层机柜之间的影响，根据具体情况，需要逐一进行单独的分析。

在具体实现方式中，本发明根据仪控专业出版的逻辑图和模拟图，通过对电厂相关系统的分析，得到了DCS失电后的输出信号和系统设备在失电后的特性，能够为规程编制提供输入资料。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种利用功能组分析法对核电厂数字化仪控系统进行失电分析的方法，包括如下步骤：

（S1）将核电厂仪控系统的结构分为如下4个层次：

现场设备层、控制处理层、操作和信息管理层、电厂管理层；

（S2）针对控制处理层，按照功能组将不同安全级别、类型的控制机柜进行划分，确定各控制机柜的供电电源，以及在总体结构中与其它部分的通讯联系；

（S3）在假设为控制处理层某个功能组的控制机柜供电的电源丧失的情况下，按照信息流的方向，分析控制处理层对操作和信息管理层的影响、控制处理层对现场设备层的影响，以及控制处理层各机柜之间的影响。

2.如权利要求1所述的利用功能组分析法对核电厂数字化仪控系统进行失电分析的方法，其特征在于：步骤（S2）中所述的功能组的划分方式包括：控制处理层机柜的安全级别、所属系统名称、控制处理层机柜所在的列。

3.如权利要求2所述的利用功能组分析法对核电厂数字化仪控系统进行失电分析的方法，其特征在于：步骤（S2）中所述的功能组表示为aSYSnn,其中：

a代表控制处理层机柜的安全级别：P表示非安全级机柜，S表示非安全级但有特殊要求的机柜，X表示安全级机柜；

SYS代表所属系统名称；

nn代表不同的列：10表示A列的非安全级控制处理层机柜，20表示B列的非安全级控制处理层机柜。

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