钱双龙 汤吉星
福建福清核电有限公司 福建福清 350318
摘要：数字化仪控系统在核电厂中的应用，为核电厂工作人员提供了更加精准的电路信息，从而促进了核电厂的正常运行。在核电厂数字化仪控系统中，通信网络系统占据核心地位，为控制系统的建立和各个控制站间的数据交互提供可实现的基础前提。本文主要分析了当前我国常见的几种核电厂数字化仪控系统中的通信网络，并对各类型通信网络进行了性能对比，探讨在核电厂数字化仪控系统中适用性最强的通信网络。
关键词：核电厂；数字化仪控系统；远程智能运维
引言
现阶段，我国核电厂的仪控系统已经开始逐步应用全数字化的仪控系统，而在数字化仪控系统中，通信网络系统占据重要地位，为建立控制系统和提高各控制站间的数据交互质量提供了重要基础。在核电厂仪控系统中，有安全级与非安全及两种系统，前者需要具有执行紧急堆停、安全壳隔离等核安全功能，因此对仪控系统性能和仪控设备的安全可靠性有着较高的要求。通信网络系统作为数字化仪控系统的核心，在安全级数字化仪控系统中的重要地位更加凸显。因此，保证通信网络设计具有功能冗余性、独立性以及多样性，满足单一故障准则和故障安全准则等，是确保通信网络安全可靠的设计原则。
1概述
核电数字化仪控系统（Digtal Instrument&Contral System，简称DCS）是整个核电厂的“中枢神经”系统，对保证核电站的安全、可靠、稳定运行发挥着重要作用。运维作为核电站生命周期的关键阶段，是保证核电站安全、高效、可靠运行的重要手段。随着新建核电站不断投运，已有的核电站不断升级，核电站目前已经普遍使用数字化仪控系统实现核电站的运行、控制和保护。数字化仪控系统产品因大规模集成电路等的应用、智能化程度不断提高，核电DCS运维的复杂性和多样性日趋提高。传统的人员纠正性维修、预防性维修、备件预留库存等方式已经无法满足核电DCS的维护要求，亟待进一步提高运维技术及运维管理水平。同时，核电站数字化仪控系统产品设备维护需要维护人员介入，在现场维修窗口申请、平台深层次问题分析方面需要投入大量工作，综合成本较高。DCS产品自身故障严重依赖控制系统产品提供商的分析，采用的方式维护人员现场拷贝故障数据，发送给DCS厂家进行分析，不能对DCS系统状态进行实时在线评估，问题处理时效性差。而DCS产品本身的设备运行状态数据资产也没有得到有效开发利用。随着大数据、互联网等技术发展，平行理论、数字双胞胎理论的应用，可通过信息化、网络化、智能化等先进技术实现与运维服务的结合，建立DCS远程智能运维系统平台，获取核电站DCS自诊断、环境等数据后，通过安全网络传输至DCS远程智能运维平台，可以实现故障远程诊断、风险分析及工作指令建议，降低现场维护人力及物力成本。运用设备本身及DCS诊断数据，以及可靠性分析、系统安全评价等多种手段，诊断DCS系统及设备的健康状况，实现预测性维修、物项替代，从而提高系统安全性及经济性，也为DCS设备供应商后续产品改进提供更多分析数据；另一方面，通过DCS远程智能运维系统可实现DCS备件的集约化共享管理，减少各核电站的DCS备件库存，最终实现各核电站DCS备件的零库存，为核电站降本增效。同时，因为DCS备件的集约化管理，实现了备件产品的动态调配、快速配送、备件保鲜等功能，提升备件质量及安全性，通过核电DCS远程智能运维的预测性维修，降低核电机组非计划停机风险及预防性维修数量，对核电站安全性及经济性提高有重要意义。
图1 总体功能架构图
2核电数字化仪控远程智能运维系统的应用
2.1RPR弹性分组环网
RPR 弹性分组环网是一种采用环型拓扑的城域网技术，是基于 IEEE802.17 标准中的规范，具有较高的可靠性。目前，在我国红沿河、宁德等核电厂中，应用的由日本三菱开发设计的 MELTAC 安全级系统中，其应用的通信网络主要有RPR 弹性分组环网和点对点通信技术。其中，点对点通信技术主要应用于内部通信，具有安全性高、抗外界干扰能力强、点对点间的通信故障影响力小、故障查找方便等优点，同时也存在需要投入的线路和设备较多的缺点。另外，RPR 弹性分组环网是在环网技术上发展来的。在环网技术中，只要在总线型网络上增加一根线缆，就能够形成通信链路的冗余结构，提高通信网络的可靠性。RPR 弹性分组环网能够成为环网技术在不断的发展过程中应用最为广泛的一种，主要原因是其具有较高的环路自愈能力和较强的鲁棒性。RPR 弹性分组环网采用的是简化的 OSI（Open SystemInterconnection，开放式系统互联）结构，发挥其 MAC（MediaAccess Control）介质访问控制层功能的作用，进而提高数据传输的速度。利用介质访问层控制功能，在传输不同等级的数据内容时，不仅规定其在链路中占用的带宽，而且规定其只占用发送到接收节点间的链路，提高数据传输的条理性，降低链路的占用率，从而提高通信网络的整体利用率，实现网络通信的实时性。同时，在链路或站点发生故障时，环路能够实现快速的网络切换，从而保证单个节点的故障不会影响设备的整体运行，符合通信网络设计的单一故障原则。
2.2故障诊断
远程智能运维系统的故障诊断技术主要有两种：基于物理模型的故障诊断技术及基于数据的故障诊断技术。1）基于物理模型的故障诊断技术建立在已有检测设备所能提供的状态信息和准确的机理模型基础上，采集现场的运行参数，与已有数学模型进行偏差对比，根据偏差的大小及变化趋势分析，判断设备或系统性能衰退和故障情况。2）基于数据的故障诊断技术采用系统辨识技术在数据基础上对辨识对象进行数据建模，基于辨识模型计算结果，与现场运行工况进行偏差对比，根据对比结果判断设备或系统是否发生故障。
结语
核电数字化仪控远程智能运维系统的建设和应用，属于本领域的前沿技术和研究，基于现阶段各核电现场技术的应用和运维领域的现状，实施起来还存在一定的困难。在远程智能运维系统平台上开展基于平行理论的预测性维修等关键技术的解决方案，还需要进行探索；另一方面，运维领域的人员、意识、对新技术的接纳、新方向的包容，都提出了更高的要求。希望读到本文的学者能与作者进行广泛地交流和探讨。
参考文献
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钢筋缓蚀剂被确认为是钢筋防护的长期有效的措施之一。缓蚀剂的一般原理是缓蚀剂直接参与界面化学反应，使钢筋表面形成氧化物的钝化膜，或者吸附在钢筋表面形成阻凝层，或者两种机理兼而有之。经常使用的钢筋缓蚀剂主要有苯甲酸钠、重铬酸钾、硅酸钠、苯甲酸钠、氨水、二环已胺亚硝酸盐和各种亚硝酸盐等。
5.锈蚀钢筋混凝土的性能分析及耐久性评估
5.1锈蚀钢筋混凝土结构性能分析
锈蚀钢筋混凝土的受弯构件表现在刚度、强度和破坏形态三个方面。锈蚀钢筋混凝土的破坏形态与钢筋的锈蚀程度有很大关系，破坏时呈现脆性，塑性性质明显降低，虽然混凝土退化过程是逐渐发生的，但最后的破坏却又突发性。锈蚀钢筋对混凝土结构的承载力影响表现在混凝土表面和钢筋的损伤，钢筋和混凝土之间的粘结性退化，不能更好的协同工作。锈蚀钢筋混凝土柱的破坏又降低了钢筋的屈服强度，混凝土保护层脱落导致有效面积的减少，钢筋粘结力降低，在计算时要予以考虑。
5.2锈蚀钢筋混凝土耐久性评估
建筑物的可靠性分析在腐蚀介质环境中通常有耐久性失效模式控制，可以将混凝土构件的承载能力与构件的设计承载能力的比值作为锈蚀钢筋混凝土的耐久性评估指标，其值在 0~1之间，值越大承载能力和设计要求越接近，由于锈蚀引起的损伤也就越小。
结语
从国内外的研究中可以看出，随着建筑功能不断强大和建筑投入的不断增加，对钢筋锈蚀的研究愈发显得重要。而本文仅概述了现如今一部分的研究成果，在今后的研究过程中，研究建筑结构的各种病害，发现防治病害的方法以保证建筑结构的健康将更有着重要的意义。
参考文献
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根据照明配电共用的地方进行优化，节约投资，方便管理，在有限的资源中优化配置，发挥最大的作用。如在公共区照明中配置两组电箱，在车站站厅、站台交叉分组配电。在附属房间区正常照明中分别在站台、站厅配置电箱，并且仅专门用于该区域的照明使用。在广告照明中，在站台、站厅分别设置广告照明配电箱，仅对广告区域供电照明。在应急照明中采用第三方电源的配电方式，在站台、站厅分别设置一组第三方电源配电，由这第三方电源配电给应急区域配电。在区间照明，主要是在站台的两端分别设置一组双电源切换箱，由该切换箱给区间照明配电。
5.3优化配置方案
综合运用各系统功能间的功能重合部分，进行功能整合，在满足系统本身功能的前提下，进行方案优化，节省地铁建设投资成本。在地铁车站供电牵引系统中采用低压配电，可以降低地铁工程的施工难度，且低压的配电系统可以提高电缆的使用效率，延长电缆使用寿命。这对大规模的城市地铁建设，具有现实意义。
结语
在未来，我国城市地铁将进入快速发展状态，越来越多的城市建设地铁，这就显得地铁的供电牵引系统继电保护的重要性。由于科学技术的不断发展和完善，网络技术在继电保护中的应用也得到了明显的运用。在这种情况下，可以通过网络技术实现保证地铁电源继电保护装置的功能，有助于提高地铁电力调度对供电设备管理的稳定性和可靠性。
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论文作者:钱双龙,汤吉星
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/11
标签：系统论文; 核电厂论文; 锈蚀论文; 核电站论文; 钢筋论文; 核电论文; 通信网络论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;