分散控制系統在核電廠的應用

劉　琳丁伯才

（武漢海王科技有限公司，湖北 武漢 430000）

分散控制系統在核電廠的應用

劉琳丁伯才

（武漢海王科技有限公司，湖北 武漢 430000）

摘要：分散控制系統，即DCS系統，極具優越性。本文對我國核電站分散控制系統的應用進行分析，并對它的應用特點和注意事項進行具體論述，為其提供一個可靠的應用空間，以達到良好的應用效果。

分散控制系統；核電廠；可靠性；應用

分散控制系統，又名分布式控制系統，它屬于多極計算機系統，其載體是通信網絡，包括過程控制級和過程監控級兩部分。對計算機、通信、控制和顯示燈進行綜合，實現了控制的分散性、操作的集中性、管理的分級性、配置的靈活性，以及組態的便利性。當前，它以自身的優越性能在工業領域應用極為廣泛。

1.我國核電站分散控制系統的應用

網絡通信技術、計算機硬件技術以及各種組態軟件技術等，為DCS技術提供了廣闊的應用發展空間。目前，它已經逐漸被普及和應用到各個領域，而分散系統也逐漸實現了全數字化。表1為分散控制系統在我國在建核電廠的應用情況。

儀控系統設計過程中秉承故障安全、單一、多樣、獨立、節能、ALARA等原則。通過對部分硬接線的控制按鈕和儀表進行設置，以提升其安全性。安全保護系統則通過四取二邏輯，分別借助2個系列和4個保護通道，實現自動化檢測和功能分割。計算機系統中，手動反應堆、保護停堆和安全專設保護系統獨立存在。優質的硬件和設備的精簡，很大程度上提高了系統安全性。

2.分散控制系統在核電領域的應用特點

（1）應用DCS系統，控制室操作盤上更換為CRT和鼠標鍵盤。人機界面使操作人員能夠提高全局把控度，對全廠狀態和運行參數及時了解，降低了操作人員的勞動強度，使其時刻處于輕松、便利的工作氛圍。同時，他們能夠及時對各類事故工況和異常問題等進行識別和評估，保障系統運行的安全性和可靠性。

（2）核電廠在長期的運行過程中積累了各種各樣的工作經驗。加之，核電廠分析研究和設計開發技術、事故分析技術的升級和進步，使得技術層面和理論層面呈現雙向成熟度。隨著新型核電法規和核電標準的實施，計算機化的儀表、設備、技術等也逐漸被應用到核電廠中，提高了它的經濟性、安全性、可靠性及自動化水平。

（3）計算機具備性能方面的優越性，為DCS提供了實踐應用空間。同時，計算機具備自檢功能和容錯技術雙向優勢，在很大程度上提升了系統的實用性和可靠性。縱觀分散控制系統在核電廠的應用現狀，其極具優越性，并未由自身原因導致的重大事故。

3.分散控制系統在核電廠應用注意事項

3.1 設計階段

分散控制系統中，主要采用人機界面設計。操作人員以計算機為載體，借助鼠標和滾動球，實現核電廠的運行操作。設計階段要保障儀器控制、工藝、設備、運行和人機工程學專家等各領域專業人員就緒，實現不同類別控制保護功能的分布，以有效緩解操作員的日常工作壓力。

設計環節，要關注是否與核標準和相關安全法規匹配、接口資料是否完整、功能分配和系統設置是否合理、控制算法是否準確，以及系統設備的實時性和人機界面的可操作性等。

3.2 制造階段

核電廠的建設周期比較長。以1000MW級的核電機組建設為例，它的工期為50個月。項目負責人要將計算機設備采購放置在工程后期，以保障對新型設備的應用。計算機系統相對比較復雜，很難及時發現它的內部缺陷和運行過程中的故障。項目負責人要重視質量控制和文件記錄，并安排專業人員對應用軟件的測試工作進行實施。

專業的驗收團隊包括計算機管理員和系統工程師等。首先要對DCS系統的工作機理進行明確認識和了解，進而執行驗收工作，并制定科學的驗收測試程序和完整的驗收文件。驗收試驗過程中，要將多臺設備連接在同一平臺中，以提高系統性能測試準確度。

3.3 安裝階段

安裝前，要保證周邊環境的清潔度。當機柜和計算機等設備廠房裝修完成之后，并且管道設備安裝基本就緒之后，執行分散控制系統的設備安裝工作。項目負責人要預先制定完善的安裝計劃，先對控制室的設備機柜進行安裝，然后對干線電纜和光纜進行集中敷設，遵循實體安裝分布移交方式執行具體操作。該過程中，要注重將干線電纜的絕緣和光纜保護工作落實到位，有效避免意外接地或串入高壓電擊穿I/10模件和光纜損壞之后中斷網絡通信。

表1　分散控制系統在我國在建核電廠的應用情況

分散控制系統的信號傳輸和網絡組件載體是光纜。相較于傳統電纜，其不具備抗拉和彎曲方面的優勢，很容易受到外部環境損傷。光纜敷設過程中，要對獨立的電纜托盤空間進行隔離，敷設，避免對其他儀控電纜產生干擾。設計電纜橋架的時候，要為光纜設置獨立的電纜托盤。

3.4 調試階段

該工作包括單體調試和綜合調試。單體調試要對測量通道和控制通道的準確性進行重點檢查。綜合調試既要對儀控系統設計圖紙的控制功能實施情況進行檢查，也要提高對不同設計運行工況下核電廠性能試驗的關注度，以合同性能試驗指標為基礎進行細致分析和檢查。

調試階段，設備的變更更加頻繁。DCS系統不需要對就地測的硬接線進行更改。只是在工程師站上分別對組態和組態信息進行更改和下載。它能夠縮短執行時間。調試階段要提前建立完善的執行操作程序和授權體系，并加大對軟件變更人員的考核力度，確保軟件臨時變更執行過程中的技術性和規范性。對所有臨時變更文件進行存檔管理。

3.5 維護階段

分散控制系統維護工作包括日常檢查和定期維護。設計人員要結合系統和設備特性對預防性維修程序和糾正性維修程序進行編制。并結合系統訴求，對計算機設備、CPU模件、I/O卡件、網站設備的維修。同時，也要加大對機組運行狀態的關注度，預先進行信號隔離，對計算機和網絡交換機的壽命期限進行明確認識，將預防性維修工作落實到位。

結語

在核電廠應用分散控制系統，對現代化大生產中過程控制傳統的儀表控制系統難以勝任問題進行有效解決。同時，對計算機集中控制而言，故障呈現分散狀態，它具有性能方面的優越性，很大程度上超越了傳統的儀表控制系統和計算機集中控制系統。

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