（中核辽宁核电有限公司 辽宁兴城 125112）
摘要：核电站由于核安全保守政策的考虑和对数字化技术的疑虑，全数字化仪控技术一直未得到全面应用。随着江苏田湾核电站数字化仪控系统成功投入使用，全数字化仪控技术才开始受到真正关注，在此后的新建扩建项目中。
关键词：核电站；；仪控系统；数字化；
在运核电站模拟仪控系统面临技术老化和物理老化的问题，采用数字化ＤＣＳ技术对在运核电站通用仪控系统的大范围升级改造具有技术复杂、影响面广、投资大，项目执行周期长、单次实施时间紧（只能在机组大修期间实施）等特点。从改造必要性、仪控系统设计基准、数字化仪控技术特点、仪控系统功能分析、仪控系统安全分级、仪控系统架构方案，仪控系统数字化改造全生命周期各关键阶段的工作任务、仪控系统数字化改造风险分析等几方面对在运核电站模拟仪控系统数字化升级改造需重点关注的问题进行了初步分析和论述。
一、项目管理方面
1.核电站仪控系统升级改造的长期战略规划，核电站大范围的模拟仪控系数字化升级改造项目应根据电站的目标和承诺，以及电站的中长期运营规划、中长期大修规划、电站财务状况针对核电站仪控系统的维修和改造作一个整体长远规划。首先对现有仪控系统现状和潜在的未来需求进行全面调查和评估，根据评估结果并综合考虑改造的成本代价分析初步明确项目范围以及各子仪控系统的改造优先级；在项目长期战略规划中需明确项目最终完成后仪控系统、设备、及其架构的最终愿景，制订各子仪控系统和主控室的分步实施规划；初步确定项目的预算上限。
2.项目设计和实施导则，应根据项目要求制定特定的设计和实施导则，以保证在项目不同阶段实施的各类似的子系统改造都有统一的设计要求和设计原则，以及保证系统在总体运行、设备维修等方面的一致性。需要特别注意的是数字化仪控系统有其特别的设计要求，如软件Ｖ＆Ｖ的要求和应对共因故障的要求等。
3.主控室的升级改造计划，数字化仪控系统改造项目管理涉及的一个关键方面是制定主控室的同步升级计划，建立改造后的主控室最终愿景，主控室可以是局部改动，也可以是基于模拟和数字混合式的主控室，还可能是完全颠覆式地改为全新的数字化主控室，主控室的升级改造需要特别关注改造前后自动化水平的变化、人机任务的重新分配、运行规程的适应性修改和人因工程设计的应用与验证。
4.仪控系统数字化改造风险，数字化仪控系统虽然在近期的新建核电机组建设上得到了普遍应用，其相关设备开发、系统设计等应用标准体系也基本建立；但由于数字化仪控技术本身的特点、核电站大范围模拟仪控系统改造的复杂性，在基于数字化仪控技术进行升级改造时，需着重关注以下项目风险：改造需求规范（包括功能需求和性能需求）的正确性、完整性及适用性（针对数字化仪控技术特点提出针对性的需求）；数字化仪控安全软件的共因故障风险及其应对措施；数字化仪控技术升级换代快由此带来的仪控平台及其软件版本选择及版本管理的风险；数字化仪控平台及其工具软件的成熟度及其鉴定的可靠性、可信性风险；数字化安全仪控系统软件Ｖ＆Ｖ过程管理及其有效性风险；项目实施各过渡阶段数字／模拟混合运行期间系统间接口、临时运行规程的适用性、人因工程设计的有效性风险。
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二、数字化仪控系统的主要特点
1. 多样性就是用两种或两种以上的完全不同的方法实现同样的一个功能，包括功能多样性、硬件多样性和软件多样性。多样性只对安全级系统有要求，而对非安全级没有要求。对于传感器的多样性，只对模拟量有要求，对数字量没有要求。保护系统之间是孤立系统，互相没有任何硬件设备的连接。保护系统内部实现同样的停堆和专设安全设施驱动的功能，但使用了不同的传感器，采用不同的保护参数，采用两套独立的机柜，两个机柜内安装不同的组态软件，采用不同的时序和计算方法，从而实现了保护系统内部的多样性。
2. 冗余性，是指并行的重复配置设备，包括软件或硬件，以保证设备出现故障时，能继续保持系统运行，冗余性配置的主要目的是解决单一故障，提高系统的可利用率。所谓单一故障，另外，冗余性配置使得不停运系统时，可进行在线的维修和试验工作，冗余性主要体现在以下几个方面：（1）操作员站和工程师站的冗余。一套仪控系统配置有多台操作员站，工程师站除自有的特殊功能外，兼具操作员站的所有功能。（2）网络的冗余。当一个网络故障，另外一个网络自动投入使用。（3）服务器的冗余。防止服务器损毁，数据丢失。
3.独立性，保证独立性要求的方式是隔离，隔离可阻止故障的传播，包括实体隔离、功能隔离、电气隔离等。实体隔离使用障碍物或距离，防止设备的故障从一个区域传播到另一个区域。使用功能隔离，降低出现复杂瞬态的概率。使用电气隔离，防止故障通过供电线路或信号线路传播，光电耦合设备是常用的电气隔离的方式。
三、项目技术因素
1.核电站设计基准不仅作为电站的设计基准，也是核电站仪控系统的设计要求参考。作为核电站基本设计原则的纵深防御原则在数字化仪控系统应对共因故障方面也同样适用。仪控专业的功能要求来源于工艺专业，仪控系统的安全功能要求同样基于核电站的四大安全功能：反应性控制、三道安全屏障的防护、堆芯冷却功能以及防止放射性扩散。除执行安全功外，仪控系统对于核电站系统、构筑物和部件免受某些故障情况造成的威胁也起到重要的防护作用；核电站仪控系统还为运行人员提供事故工况的监视和故障诊断功能。
2.核电站数字化仪控技术特点。数字化技术相比模拟技术的最主要的特点是信号采样的离散化和信号处理的数字化。对比模拟仪控技术，数字化仪控技术一方面具有零漂移、高精度、易于实现复杂算法、易于扩展、良好的故障自诊断能力等优势；另一方面，数字化仪控技术使用软件的复杂性和不确定性、功能的高度集中及其可测试性差等方面的特点在核电站安全仪控应用领域一直都是各国核安全监管部门高度关注的问题。核电站数字化仪控系统软件工程需要Ｖ＆Ｖ以确保其可靠性。
三代核电技术成为国内核电发展的主流以及核电厂数字化程度的加深，数字化仪控系统取代基于模拟技术仪控系统已成为必然选择。
参考文献：
[1]周武.核电站安全级控制系统通信研究.2015.
[2]张俊东.核电仪控专业实施知识管理的探讨.2016.
［3］王平．核电厂数字化仪控系统改造中的几种控制系统综合应用分析．2016.
论文作者:张学伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/31
标签：系统论文; 核电站论文; 数字化仪论文; 技术论文; 功能论文; 冗余论文; 故障论文; 《电力设备》2018年第2期论文;