CN110708198B - 核电厂应急指挥系统的数据获取系统及方法 - Google Patents

核电厂应急指挥系统的数据获取系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核电厂应急指挥系统的数据获取系统及方法。该系统包括数据接收端和数据发送端，所述数据接收端包括KCC服务器，所述数据发送端包括DCS网关机、KNS网关机和KDA网关机；KCC服务器通过第一传输光缆与DCS网关机连接以获取DCS系统数据，通过第二传输光缆与KNS网关机连接以间接获取DCS系统数据，通过第三传输光缆与KDA网关机连接以获取KDA系统数据。与现有技术相比，本发明从数据发送端、数据链路、数据接收端三个方面出发，采用冗余、鉴定、多样性的手段，提供了完整的配置策略，可以保证应急指挥系统在核电厂发生地震事故和严重事故情况下，均能获取到关键机组数据，极大地提高了KCC系统的可靠性。

Description

核电厂应急指挥系统的数据获取系统及方法
技术领域
本发明属于核电厂应急指挥系统数据获取技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂应急指挥系统的数据获取系统及方法。
背景技术
核电厂应急指挥系统(Nuclear Emergency Management system，简称KCC)是一个信息管理系统，供核电厂应急指挥人员使用。KCC系统通过计算机网络获取机组关键数据、气象和环境监测数据、核电厂关键区域视频数据等，相应数据存放在系统数据库服务器中。KCC系统可将这些数据以实时报表或趋势图的形式进行显示，为现场应急指挥提供可视化场景，为应急管理、应急决策提供依据，在核电厂应急计划的纵深防御中发挥着重要作用。为了保证系统的正常运行，KCC系统如何获取机组关键数据，以及获取方式的可靠性，将严重制约系统的可用性。
在我国现有的大多数核电厂中，KCC系统均从核电厂数字化控制系统(DigitalControl System，简称DCS)中获取数据，同时，作为冗余配置，也从核电厂实时信息监控系统(Real-time Information Monitoring System，简称KNS)中获取数据。请参阅图1，在现有KCC系统的数据获取系统中，KCC服务器10通过单模光缆120以及配置在核岛厂房的KCC网关机122与DCS网关机14连接，还通过单模光缆16与KNS网关机18连接。通常情况下，由DCS网关机14为KCC服务器10提供关键机组数据，KCC服务器10通过KCC网关机122获取DCS网关机14的数据，并通过单模光缆120传送到KCC服务器10，作为KCC服务器10的主要数据来源。在KCC服务器10与DCS系统网络连接故障情况下，无法从DCS系统链路获取数据时，切换到KNS系统数据源，KNS网关机18通过单模光缆16，将数据传输到KCC服务器10。
上述KCC系统的数据获取系统可以实现正常情况下机组关键数据的传输，但限于设备鉴定、链路敷设和冗余性情况，存在如下缺陷：
1)DCS网关机14和KNS网关机18均无法满足抗震要求，在地震情况下的可用性无法得到保障；
2)根据福岛事故的经验反馈，在发生严重事故的情况下，现有方案中DCS网关机14无法保证正常运行，数据无法传输；
3)地震情况下，KNS系统的光缆传输和DCS系统的光缆传输存在共模故障的风险，且KNS网关机18不满足抗震要求，数据无法传输。
有鉴于此，确有必要提供一种安全可靠的核电厂应急指挥系统的数据获取系统和方法，以提高KCC系统的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种安全可靠的核电厂应急指挥系统的数据获取系统和方法，以提高KCC系统在核电厂发生地震事故和严重事故情况下的可靠性。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂应急指挥系统的数据获取系统，其包括数据接收端和数据发送端，所述数据接收端包括KCC服务器，所述数据发送端包括DCS网关机、KNS网关机和KDA网关机；KCC服务器通过第一传输光缆与DCS网关机连接以获取DCS系统数据，通过第二传输光缆与KNS网关机连接以间接获取DCS系统数据，通过第三传输光缆与KDA网关机连接以获取KDA系统数据。
作为本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统的一种改进，所述KCC服务器、DCS网关机和KDA网关机均满足SL-2地震情况下可用要求。
作为本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统的一种改进，所述KCC服务器直接通过第一传输光缆与DCS网关机连接，链路中不设置KCC网关机。
作为本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统的一种改进，所述第一传输光缆、第三传输光缆均采用柔性敷设。
作为本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统的一种改进，所述第一传输光缆、第三传输光缆均设置备件，并配置快速接口，以方便在第一传输光缆或第三传输光缆断裂情况下，快速敷设临时光缆。
作为本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统的一种改进，所述DCS网关机设置第一无线传输发送装置，KCC服务器对应第一无线传输发送装置设置第一无线传输接收装置，形成备用的DCS无线传输模式。
作为本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统的一种改进，所述KDA网关机设置第二无线传输发送装置，KCC服务器对应第二无线传输发送装置设置第二无线传输接收装置，形成备用的KDA无线传输模式。
作为本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统的一种改进，所述数据接收端还包括作为KCC服务器备件的KCC临时服务器，在故障原因不明，无法及时恢复时，采用KCC临时服务器临时替换KCC服务器，保证数据的有效接收。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种核电厂应急指挥系统的数据获取方法，其适用于所述核电厂应急指挥系统的数据获取系统，数据获取方法包括以下步骤：
正常工况下，KCC服务器通过DCS网关机从DCS系统获取数据；
正常工况下DCS网关机故障时，KCC服务器迅速切换到KNS系统数据源，通过KNS网关机间接获取DCS系统数据，保证通讯正常；
在发生严重事故，DCS网关机、KNS网关机断电不可用时，KCC服务器迅速切换到KDA系统数据源，通过KDA网关机获取KDA系统数据，保证通讯正常。
作为本发明核电厂应急指挥系统的数据获取方法的一种改进，在发生第一传输光缆中断时，KCC服务器优先切换到第二传输光缆、第三传输光缆中未故障的链路；在第一传输光缆、第二传输光缆、第三传输光缆发生共模故障时，通过第一传输光缆或第三传输光缆设置的备件和快速接口，快速敷设临时光缆保证数据传输。
作为本发明核电厂应急指挥系统的数据获取方法的一种改进，在第一传输光缆、第二传输光缆、第三传输光缆发生共模故障，且光缆线路无法恢复的情况下，开启DCS无线传输模式或KDA无线传输模式，保证数据传输。
作为本发明核电厂应急指挥系统的数据获取方法的一种改进，在所述KCC服务器故障无法及时恢复时，采用KCC临时服务器临时替换KCC服务器，保证数据的有效接收。
与现有技术相比，本发明从数据发送端、数据链路、数据接收端三个方面出发，采用冗余、鉴定、多样性的手段，提供了完整的配置策略，可以保证应急指挥系统在核电厂发生地震事故和严重事故情况下，均能获取到关键机组数据，极大地提高了KCC系统的可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统和方法进行详细说明。
图1为现有核电厂应急指挥系统的数据获取系统的结构示意图。
图2为本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统的一个实施例的结构示意图。
图3为本发明核电厂应急指挥系统的数据获取方法的防御措施示意图，图中向左的箭头为故障示意，向上的箭头为防御措施。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图2，本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统包括数据接收端30和数据发送端40。数据接收端30包括KCC服务器32，数据发送端40包括DCS网关机42、KNS网关机44和严重事故仪控系统(Severe Accident I&C System，简称KDA)网关机46。KCC服务器32通过第一传输光缆420与DCS网关机42连接以获取DCS系统数据，通过第二传输光缆440与KNS网关机44连接以间接获取DCS系统数据，通过第三传输光缆460与KDA网关机46连接以获取KDA系统数据。
本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统新增了KDA系统数据来源，在核电厂发生严重事故且全厂断电导致其他仪控系统不可用时，KDA网关机46可保证KCC服务器32的数据来源。
优选地，所述第一传输光缆420、第二传输光缆440、第三传输光缆460均为单模光缆。
优选地，数据发送端40的DCS网关机42和KDA网关机46均满足SL-2地震情况下可用要求。
优选地，KCC服务器32直接通过第一传输光缆420与DCS网关机42连接，链路中不设置KCC网关机，减少了故障点，满足信息安全。
优选地，第一传输光缆420、第三传输光缆460均采用柔性敷设，柔性敷设是指传输光缆在敷设路径上适当弯曲而预留出一定的长度裕度，例如呈“S”形或“Ω”形，以增加震动情况下的伸展性，避免地震时断裂。
优选地，第一传输光缆420、第三传输光缆460均设置备件，并配置快速接口，以方便在第一传输光缆420、第三传输光缆460断裂情况下，快速敷设临时光缆。
优选地，DCS网关机42设置第一无线传输发送装置424，KCC服务器32对应第一无线传输发送装置424设置第一无线传输接收装置320，形成备用的DCS无线传输模式。
优选地，KDA网关机46设置第二无线传输发送装置464，KCC服务器32对应第二无线传输发送装置464设置第二无线传输接收装置322，形成备用的KDA无线传输模式。
正常情况下，关闭无线传输模式；在应急情况下，且光缆线路无法恢复的情况下，开启DCS无线传输模式或KDA无线传输模式。
优选地，KCC服务器32满足SL-2地震情况下可用要求。
优选地，数据接收端30还包括作为KCC服务器32备件的KCC临时服务器(图未示)，在KCC服务器32故障，无法及时恢复时，采用KCC临时服务器临时替换KCC服务器32，保证数据的有效接收。
通过以上描述可知，本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统从数据发送端、数据链路、数据接收端三个方面出发，采用冗余、鉴定、多样性的手段，提供了完整的配置策略，提高了核电厂事故情况下，KCC数据获取的可靠性。
与现有技术相比，本发明核电厂应急指挥系统的数据获取系统至少具有以下优点：
1)在数据发送端：DCS网关机42和KDA网关机46均满足SL-2地震情况下可用要求；取消了KCC网关机，使KCC服务器32直接与DCS网关机42连接，减少了故障点，满足信息安全；新增KDA系统数据来源，在核电厂发生严重事故且全厂断电导致其他仪控系统不可用时，KDA网关机46可保证KCC服务器32的数据来源。
2)在数据链路上：第一传输光缆420、第三传输光缆460增加柔性敷设要求，以降低地震情况下光缆的断裂；为第一传输光缆420、第三传输光缆460设置备件，并配置快速接口，以方便在原有光缆断裂情况下，快速临时敷设光缆；增加DCS网关机42和KDA网关机46的无线传输方式，正常情况下，关闭无线传输收发装置，在应急情况下，且光缆线路无法恢复的情况下，启用无线传输方式。
3)在数据接收端：KCC服务器32同样增加了设备抗震的要求，满足SL-2地震情况下可用要求；同时，配置KCC临时服务器，在故障原因不明，无法及时恢复时，采用KCC临时服务器临时替换KCC服务器32，保证数据的有效接收。
请参阅图3，本发明核电厂应急指挥系统的数据获取方法适用于上述核电厂应急指挥系统的数据获取系统，其包括以下步骤：
正常工况下，KCC服务器32通过DCS网关机42从DCS系统获取数据；
正常工况下DCS网关机42故障时，KCC服务器32迅速切换到KNS系统数据源，通过KNS网关机44间接获取DCS系统数据，保证通讯正常；
在发生严重事故，DCS网关机42、KNS网关机44断电不可用时，KCC服务器32迅速切换到KDA系统数据源，通过KDA网关机46获取KDA系统数据，保证通讯正常。
本发明采用严重事故供电系统为通讯设备提供电源，保证了严重事故下可用性。
优选地，在发生第一传输光缆420中断时，KCC服务器32优先切换到第二传输光缆440、第三传输光缆460中未故障的链路。
优选地，在第一传输光缆420、第二传输光缆440、第三传输光缆460发生共模故障时，通过第一传输光缆420或第三传输光缆460设置的备件和快速接口，快速敷设临时光缆保证数据传输。
优选地，在第一传输光缆420、第二传输光缆440、第三传输光缆460发生共模故障，且光缆线路无法恢复的情况下，开启DCS无线传输模式或KDA无线传输模式，保证数据传输。
优选地，在KCC服务器32故障无法及时恢复时，采用KCC临时服务器临时替换KCC服务器32，保证数据的有效接收。
与现有技术相比，本发明核电厂应急指挥系统的数据获取方法至少具有以下优点：
1)在发生地震事故时，由于DCS网关机42满足SL-2地震情况下可用要求，同时DCS数据链路配置有柔性敷设的第一传输光缆420和DCS无线传输模式，可保证地震情况下数据传输的可靠性。
2)在发生严重事故，DCS网关机42断电不可用时，KCC服务器32迅速切换到KDA系统数据源，通过KDA网关机46获取KDA系统数据，同时，KDA数据链路配置了柔性敷设的第二传输光缆440和KDA无线传输模式，可保证严重事故下数据传输的可靠性。
3)在发生数据链路中断时，优先切换到未故障链路，即使产生数据链路共模故障，也可以通过已有备件和快速接口快速敷设临时光缆，或是开启无线传输模式，保证数据传输。
4)针对数据接收端30的故障，将KCC服务器32设定为满足SL-2地震情况下可用要求，并配置有KCC临时服务器，可快速实现问题的解决，保证数据传输。
因此，本发明核电厂应急指挥系统的数据获取方法可以保证应急指挥系统在核电厂发生地震事故和严重事故情况下，均能获取到关键机组数据，极大地提高了KCC系统的可靠性。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (12)

1.一种核电厂应急指挥系统的数据获取系统，其包括数据接收端和数据发送端，所述数据接收端包括KCC服务器，所述数据发送端包括DCS网关机和KNS网关机；KCC服务器通过第一传输光缆与DCS网关机连接以获取DCS系统数据，通过第二传输光缆与KNS网关机连接以间接获取DCS系统数据；其特征在于：所述数据发送端还包括严重事故仪控系统网关机，KCC服务器通过第三传输光缆与严重事故仪控系统网关机连接以获取KDA系统数据。
2.根据权利要求1所述的核电厂应急指挥系统的数据获取系统，其特征在于：所述KCC服务器、DCS网关机和严重事故仪控系统网关机均满足SL-2地震情况下可用要求。
3.根据权利要求1所述的核电厂应急指挥系统的数据获取系统，其特征在于：所述KCC服务器直接通过第一传输光缆与DCS网关机连接，链路中不设置KCC网关机。
4.根据权利要求1所述的核电厂应急指挥系统的数据获取系统，其特征在于：所述第一传输光缆、第三传输光缆均采用柔性敷设。
5.根据权利要求1所述的核电厂应急指挥系统的数据获取系统，其特征在于：所述第一传输光缆、第三传输光缆均设置备件，并配置快速接口，以方便在第一传输光缆或第三传输光缆断裂情况下，快速敷设临时光缆。
6.根据权利要求1所述的核电厂应急指挥系统的数据获取系统，其特征在于：所述DCS网关机设置第一无线传输发送装置，KCC服务器对应第一无线传输发送装置设置第一无线传输接收装置，形成备用的DCS无线传输模式。
7.根据权利要求6所述的核电厂应急指挥系统的数据获取系统，其特征在于：所述严重事故仪控系统网关机设置第二无线传输发送装置，KCC服务器对应第二无线传输发送装置设置第二无线传输接收装置，形成备用的KDA无线传输模式。
8.根据权利要求1所述的核电厂应急指挥系统的数据获取系统，其特征在于：所述数据接收端还包括作为KCC服务器备件的KCC临时服务器，在故障原因不明，无法及时恢复时，采用KCC临时服务器临时替换KCC服务器，保证数据的有效接收。
9.一种核电厂应急指挥系统的数据获取方法，适用于权利要求1所述的核电厂应急指挥系统的数据获取系统，其特征在于，包括以下步骤：
正常工况下，KCC服务器通过DCS网关机从DCS系统获取数据；
正常工况下DCS网关机故障时，KCC服务器迅速切换到KNS系统数据源，通过KNS网关机间接获取DCS系统数据，保证通讯正常；
在发生严重事故，DCS网关机、KNS网关机断电不可用时，KCC服务器迅速切换到KDA系统数据源，通过严重事故仪控系统网关机获取KDA系统数据，保证通讯正常。
10.根据权利要求9所述的核电厂应急指挥系统的数据获取方法，其特征在于：
在发生第一传输光缆中断时，KCC服务器优先切换到第二传输光缆、第三传输光缆中未故障的链路；
在第一传输光缆、第二传输光缆、第三传输光缆发生共模故障时，通过第一传输光缆或第三传输光缆设置的备件和快速接口，快速敷设临时光缆保证数据传输。
11.根据权利要求10所述的核电厂应急指挥系统的数据获取方法，其特征在于：在第一传输光缆、第二传输光缆、第三传输光缆发生共模故障，且光缆线路无法恢复的情况下，开启DCS无线传输模式或KDA无线传输模式，保证数据传输。
12.根据权利要求9所述的核电厂应急指挥系统的数据获取方法，其特征在于：在所述KCC服务器故障无法及时恢复时，采用KCC临时服务器临时替换KCC服务器，保证数据的有效接收。
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