CN109324597A - 一种核电站二代加压水堆安全级dcs的工程适应性测试方法 - Google Patents

一种核电站二代加压水堆安全级dcs的工程适应性测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种核电站二代加压水堆安全级DCS的工程适应性测试方法，属于核电仪控系统平台系统测试技术领域，解决了现有方法中将适应性的确认放在工厂测试阶段进行，造成发现和修复产品的成本高、周期长的问题。包括以下步骤：构建应用样机；抽取典型工程应用测试项；验证二代加压水堆安全级DCS是否满足工程应用的要求。该方法在平台系统完成发布并交付工厂测试前，即产品研发阶段的平台测试中开展工程适应性测试，可在工厂测试前识别产品缺陷，节约了发现和修复产品的成本和周期，有效提高平台产品的控制质量，提升系统在后端的工程适用性，为产品更好更顺利的在各工程阶段成功应用打下良好的基础。

Description

一种核电站二代加压水堆安全级DCS的工程适应性测试方法
技术领域
本发明涉及核电仪控系统平台系统测试技术领域，尤其涉及一种核电站二代加压水堆安全级DCS的工程适应性测试方法。
背景技术
核安全级仪控平台在出厂前的质量控制活动主要包括研发阶段测试和工程应用阶段测试；研发阶段测试完成后再进入工程应用阶段进行工厂测试。研发阶段测试活动(包括单元测试、产品确认测试、系统集成测试和系统测试)依据平台研发相关的需求开展，系统测试是最后一个测试阶段，测试通过后即提交工程应用，工厂测试基于发布后的仪控平台依据具体的工程项目合同开展。
随着核电厂DCS(Distributed Control System，集散控制系统)合同的陆续签订以及核电机组的相继投产，仪控平台在各种堆型的核电站工程应用越来越多，建设周期也越来越短，而现有技术把产品适应性的确认放在工厂测试阶段进行，这样在工厂测试阶段发现和修复产品的成本高，周期长，而在实际的项目中，希望仪控平台在投入实际工程应用之前，就能明确核电站安全级DCS对工程应用要求是否适用，在大规模开展工程应用设计、集成前提前暴露平台缺陷，保证系统质量。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种核电站二代加压水堆安全级DCS的工程适应性测试方法，用以解决现有方法中将适应性的确认放在工厂测试阶段进行，造成发现和修复产品的成本高、周期长的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
提供了一种核电站二代加压水堆安全级DCS的工程适应性测试方法，包括以下步骤：
搭建二代加压水堆核电站保护系统应用样机；
抽取典型工程应用测试项；
在上述构建的应用样机中，对上述抽取的测试项进行测试，验证二代加压水堆安全级DCS是否满足工程应用的要求。
本发明有益效果如下：在平台系统完成发布并交付工厂测试前，即产品研发阶段的平台测试中开展工程适应性测试，可在工厂测试前识别产品缺陷，节约了发现和修复产品的成本和周期，有效提高平台产品的控制质量，提升系统在后端的工程适用性，为产品更好更顺利的在各工程阶段成功应用打下良好的基础。
在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：
进一步，所述搭建二代加压水堆核电站保护系统应用样机，包括：
搭建过程处理层和人机接口层；
将所述过程处理层与测试工装、人机接口层相连，用于数据采集、信号预处理、逻辑处理、控制算法运算、产生自动控制指令；
将所述人机接口层与过程处理层、NC设备相连，用于处理机组的数据及对机组运行状态进行监测、控制和信息显示。
进一步，搭建的所述过程处理层，包括三组数据采集处理单元，第一组数据采集处理单元采用非冗余配置，第二组数据采集处理单元采用冗余配置，第三组数据采集处理单元采用组合配置；
所述第一数据采集处理单元、第二数据采集处理单元、第三数据采集处理单元均设置有两个主控模块、两个输入输出模块、设备接口模块，其中，每个主控模块通过该单元中的一个输入输出模块与设备接口模块相连；
所述主控模块，用于对采集的数据进行处理并产生自动控制指令，同时与人机接口层进行通信；
所述设备接口模块，用于接收主控模块的控制指令，进行设备仿真及测试工装的信号采集；
所述输入输出模块用于主控模块与测试工装、设备接口模块之间的数据传输；
所述第一数据采集处理单元中两个主控模块均设置有一个MPU；所述第二数据采集处理单元中两个主控模块均设置有两个MPU；所述第三数据采集处理单元中一个主控模块设置有一个MPU，另一个设置有两个MPU。
进一步，搭建的所述人机接口层，包括第一主控站、第二主控站、第一安全显示单元、第二安全显示单元、第三安全显示单元、第一网关站、第二网关站、工程师站；
所述第一主控单元与第二主控单元、第一安全显示单元、第二安全显示单元、第三安全显示单元、第一网关站及过程处理层相连；所述第二主控单元与第二安全显示单元、第二网关站及过程处理层相连；所述第一安全显示单元、第二安全显示单元、第三安全显示单元彼此相连，并分别与工程师站相连；所述第一网关站、第二网关站分别与NC设备相连；
所述第一主控单元、第二主控单元用于处理机组的数据及对机组运行状态进行监测、控制，所述第一安全显示单元、第二安全显示单元、第三安全显示单元用于机组工作信息显示，所述第一网关站、第二网关站用于控制与NC设备之间的通信。
进一步，所述抽取测试项，包括：
将RPS系统所有应用功能按实现方式分为四类；自动保护控制功能类、单设备控制与显示功能类、定期试验功能类、与非安全级设备接口功能类；
在上述每一功能类别中抽取符合抽取要求的功能项作为测试项。
进一步，所述抽取要求包括：覆盖设备类型；覆盖算法逻辑类型；覆盖表决逻辑降级类型；覆盖保护系统与其他外部系统的所有接口类型；覆盖保护功能用到的所有故障安全输出类型。
进一步，在自动保护控制功能类中抽取出的测试项为：源量程中子注量率高、功率量程中子注量率高、△T超温、△T超功率、一环路冷却剂泵断路器打开、手动紧急停堆、自动/手动。
进一步，在单设备控制与显示功能类抽取的测试项包括：开关量手操功能、模拟量手操功能。
进一步，在定期试验功能类抽取的测试项包括：逻辑功能试验、输出通道试验。
进一步，在与非安全级设备接口功能类抽取的测试项包括：与NC设备接口功能。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例中核电站二代加压水堆安全级DCS的工程适应性测试方法流程图；
图2为本发明实施例中测试应用样机架构图；
附图标记：
1-过程处理层；2-人机接口层；3-测试工装；4-工程师站；101-第一数据采集处理单元；102-第二数据采集处理单元；103-第三数据采集处理单元；201-第一主控站、202-第二主控站、203-第一安全显示单元、204-第二安全显示单元、205-第三安全显示单元、206-第一网关站、207-第二网关站。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明的一个具体实施例，公开了一种核电站二代加压水堆安全级DCS的工程适应性测试方法。如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1、搭建二代加压水堆核电站保护系统应用样机；
步骤S2、抽取典型工程应用测试项；
步骤S3、在上述构建的应用样机中，对上述抽取的测试项进行测试，验证二代加压水堆安全级DCS是否满足工程应用的要求。
与现有技术相比，本实施例提供的核电站二代加压水堆安全级DCS的工程适应性测试方法，在DCS平台系统完成发布并交付工厂测试前，即产品研发阶段的平台测试中开展工程适应性测试，可在工厂测试前识别产品缺陷，节约了发现和修复产品的成本和周期，有效提高平台产品的控制质量，提升系统在后端的工程适用性，为产品更好更顺利的在各工程阶段成功应用打下良好的基础。
具体来说，在步骤S1中，构建测试环境，搭建二代加压水堆核电站保护系统的应用样机；根据实际工程应用要求，应用样机的搭建需同时满足以下要求：覆盖核电站RPS(Reactor Protection System，反应堆保护系统)范围内的所有自产品类型；实现单设备控制与显示功能、定期试验功能、与非安全级设备接口功能；覆盖核电站RPS系统架构特征，实现所有信号路径；覆盖核电站RPS系统所有配置方式；符合单一故障设计要求；符合独立性设计要求；满足试验和校准要求；满足信息显示要求；满足维护性要求；覆盖故障安全设计要求的自诊断功能、缺省值设置、符合逻辑运算。
需要强调的是，本领域技术人员可以根据上述要求，搭建满足测试要求的保护系统应用样机，优选的，通过分析试验，在核电站二代加压水堆安全级DCS平台中挑选出所需产品进行电气连接，本实施例搭建的应用样机架构，如图2所示，在1E设备中包括过程处理层Level1(1)、人机接口层Level2(2)；其中，过程处理层与测试工装(3)(测试用的工具和装备)、人机接口层相连，用于测试时的数据采集、信号预处理、逻辑处理、控制算法运算、产生自动控制指令、通信；人机接口层与过程处理层、NC设备(非安全级系统)相连，用于处理机组的数据及对机组运行状态进行监测、控制和信息显示。
在过程处理层中，为了测试实际工程应用的所有配置方式，本实施例设置了三组数据采集处理单元，即第一数据采集处理单元(101)、第二数据采集处理单元(102)、第三数据采集处理单元(103)；其中，第一数据采集处理单元采用非冗余配置，第二数据采集处理单元采用冗余配置，第三数据采集处理单元采用组合配置。
第一数据采集处理单元、第二数据采集处理单元、第三数据采集处理单元均设置有两个主控模块、两个I/O输入输出模块、设备接口模块(CIM，Control InterfaceModule)，其中，每个主控模块通过该单元中一个I/O输入输出模块(两个主控模块连接的输入输出模块不同)与设备接口模块相连；设备接口模块接收主控模块的控制指令，进行设备仿真及测试工装的信号采集/监视。主控模块，用于对采集的数据进行处理并产生自动控制指令，同时与人机接口层进行通信；输入输出模块用于主控模块与测试工装、设备接口模块之间的数据传输；
具体地，第一数据采集处理单元中两个主控模块均设置有一个MPU(MicroProcessor Unit，主控站)；第二数据采集处理单元中两个主控模块均设置有两个MPU；第三数据采集处理单元中一个主控模块设置有一个MPU，另一个设置有两个MPU。其中，各数据采集处理单元中的MPU均通过点对点网络相互连接。
在人机接口层中，设置有第一主控站(201)(MPU)、第二主控站(202)(MPU)、第一安全显示单元SCID(203)(Safety control and informationdevice)、第二安全显示单元SCID(204)、第三安全显示单元SCID(205)、第一网关站GWS-L1(206)(Gateway station)、第二网关站GWS-L2(207)、工程师站(4)；考虑到实际工程应用中，安全显示单元会设置在不同的场地中，同时为了避免不必要的重复测试，本实施例了设置了上述三个安全显示单元。
第一主控单元、第二主控单元用于处理机组的数据及对机组运行状态进行监测、控制，第一安全显示单元、第二安全显示单元、第三安全显示单元用于机组工作信息显示，第一网关站、第二网关站用于控制与NC设备之间的通信。
具体地，第一主控单元与第二主控单元、第一安全显示单元、第二安全显示单元、第三安全显示单元、第一网关站及过程处理层中各MPU相连；第二主控单元与第二安全显示单元、第二网关站及过程处理层中各MPU相连；第一安全显示单元、第二安全显示单元、第三安全显示单元彼此相连，并分别与工程师站相连；第一网关站、第二网关站分别与NC设备相连。
需要强调的是，在应用样机中，内部通信应具备保护系统中实际使用到的所有通信方式，因此各组成部分之间的连接方式有多种，如：输入输出模块与测试工装、设备接口模块之间采用硬接线方式；MPU与输入输出模块、设备接口模块之间通过总线(SN1/SN2)进行信号传输；各MPU之间通过点对点网络(SN3/SN4)及多点网络(FirmNet)相连；安全显示单元与工程师站通过维护网络通信。
在步骤S2中、抽取典型工程应用测试项，即抽取部分具有代表性功能进行测试；
在仪控平台工程适应性测试中无法也没有必要对所有应用功能进行测试，因此，抽取部分具有代表性功能进行测试，证明核安全级DCS系统仪控平台具备完成所有应用功能的能力。为了实现对所有工程应用功能的测试，在典型工程适应性测试项的抽取时，需要求抽取的功能测试项同时满足以下要求：覆盖设备类型；覆盖算法逻辑类型；覆盖表决逻辑降级类型(如：1/2表决逻辑、2/3表决逻辑、2/4表决逻辑、专用组合表决逻辑、对于宽松信号的2/4表决逻辑、对于宽松信号的2/3表决逻辑等)；覆盖保护系统与其他外部系统的所有接口类型(如：有源模拟量信号、无源模拟量信号、有源数字量信号、无源数字量信号、四线制的PT100信号、热电偶信号等)；覆盖保护功能用到的所有故障安全输出类型。
在二代加压水堆核电站RPS系统实现的所有应用功能中，按照实现方式进行分类，可分为：自动保护控制功能、单设备控制与显示功能、定期试验功能、与非安全级设备接口功能。为了抽取完整的测试项，避免缺漏，以致不能完整的测试系统的应用功能，本实施例先将所有应用功能按上述实现方式分为四类，形成四个功能组，然后再在每一个功能组中抽取符合前述要求的功能项作为测试项。
示例性地，在所有自动保护控制功能中，按照统一划分的功能号，依次对每个功能号对应的功能是否符合抽取要求进行判断，选取能够满足上述所有抽取要求的功能即为“代表性”保护功能；如表1所示，
表1抽取的自动保护控制功能类中测试项
示例性地，在所有单设备控制与显示功能中，按照统一划分的功能号，依次对每个功能号对应的功能是否符合抽取要求进行判断，选取能够满足上述所有抽取要求的功能即为“代表性”保护功能；如表2所示，
表2抽取的单设备控制与显示功能类中测试项
在所有定期试验功能中，依次对每个功能是否符合抽取要求进行判断，选取能够满足上述所有抽取要求的功能即为“代表性”保护功能，抽取的测试项为：T2(逻辑功能试验)、T3(输出通道试验)。
在所有与非安全级设备接口功能中，依次对每个功能是否符合抽取要求进行判断，选取能够满足上述所有抽取要求的功能即为“代表性”保护功能，抽取的测试项为：与NC设备接口功能。
在步骤S3中、执行验证及判定，在构建的测试应用样机中，对上述测试项进行测试，验证和确认平台系统设计和实现满足工程的应用的要求。在步骤S1中搭建的应用样机中，依照实际工程应用要求，对步骤S2中抽取的测试项依次进行测试验证。需要说明的是，在对每个测试项进行测试验证过程中，可以采用现有的功能测试方法及配套的测试工具进行。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核电站二代加压水堆安全级DCS的工程适应性测试方法，其特征在于，包括：
搭建二代加压水堆核电站保护系统应用样机；
抽取典型工程应用测试项；
在上述构建的应用样机中，对上述抽取的测试项进行测试，验证二代加压水堆安全级DCS是否满足工程应用的要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搭建二代加压水堆核电站保护系统应用样机，包括：
搭建过程处理层和人机接口层；
将所述过程处理层与测试工装、人机接口层相连，用于数据采集、信号预处理、逻辑处理、控制算法运算、产生自动控制指令；
将所述人机接口层与过程处理层、NC设备相连，用于处理机组的数据及对机组运行状态进行监测、控制和信息显示。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，搭建的所述过程处理层，包括三组数据采集处理单元，第一组数据采集处理单元采用非冗余配置，第二组数据采集处理单元采用冗余配置，第三组数据采集处理单元采用组合配置；
所述第一数据采集处理单元、第二数据采集处理单元、第三数据采集处理单元均设置有两个主控模块、两个输入输出模块、设备接口模块，其中，每个主控模块通过该单元中的一个输入输出模块与设备接口模块相连；
所述主控模块，用于对采集的数据进行处理并产生自动控制指令，同时与人机接口层进行通信；
所述设备接口模块，用于接收主控模块的控制指令，进行设备仿真及测试工装的信号采集；
所述输入输出模块用于主控模块与测试工装、设备接口模块之间的数据传输；
所述第一数据采集处理单元中两个主控模块均设置有一个MPU；所述第二数据采集处理单元中两个主控模块均设置有两个MPU；所述第三数据采集处理单元中一个主控模块设置有一个MPU，另一个设置有两个MPU。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，搭建的所述人机接口层，包括第一主控站、第二主控站、第一安全显示单元、第二安全显示单元、第三安全显示单元、第一网关站、第二网关站、工程师站；
所述第一主控单元与第二主控单元、第一安全显示单元、第二安全显示单元、第三安全显示单元、第一网关站及过程处理层相连；所述第二主控单元与第二安全显示单元、第二网关站及过程处理层相连；所述第一安全显示单元、第二安全显示单元、第三安全显示单元彼此相连，并分别与工程师站相连；所述第一网关站、第二网关站分别与NC设备相连；
所述第一主控单元、第二主控单元用于处理机组的数据及对机组运行状态进行监测、控制，所述第一安全显示单元、第二安全显示单元、第三安全显示单元用于机组工作信息显示，所述第一网关站、第二网关站用于控制与NC设备之间的通信。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述抽取测试项，包括：
将RPS系统所有应用功能按实现方式分为四类；自动保护控制功能类、单设备控制与显示功能类、定期试验功能类、与非安全级设备接口功能类；
在上述每一功能类别中抽取符合抽取要求的功能项作为测试项。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述抽取要求包括：覆盖设备类型；覆盖算法逻辑类型；覆盖表决逻辑降级类型；覆盖保护系统与其他外部系统的所有接口类型；覆盖保护功能用到的所有故障安全输出类型。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在自动保护控制功能类中抽取出的测试项为：源量程中子注量率高、功率量程中子注量率高、△T超温、△T超功率、一环路冷却剂泵断路器打开、手动紧急停堆、自动/手动。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在单设备控制与显示功能类抽取的测试项包括：开关量手操功能、模拟量手操功能。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在定期试验功能类抽取的测试项包括：逻辑功能试验、输出通道试验。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在与非安全级设备接口功能类抽取的测试项包括：与NC设备接口功能。
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