《電子技術(shù)應(yīng)用》
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核電站全數(shù)字化控制系統(tǒng)

2007-08-16
作者:北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司

核電站全數(shù)字化控制系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)為中心實現(xiàn)的實時分布式系統(tǒng),。系統(tǒng)采用分散控制、集中管理的分層分布式控制結(jié)構(gòu),,包括數(shù)據(jù)采集,、數(shù)據(jù)管理和運行及安全監(jiān)視等子系統(tǒng),、常規(guī)島控制、輔助系統(tǒng)(BOP)控制,。

系統(tǒng)由工程師站,、操作站、現(xiàn)場控制站" title="控制站">控制站,、通信控制站,、打印服務(wù)站,、系統(tǒng)服務(wù)器、管理網(wǎng)絡(luò),、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)等組成,。

1、系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖見下圖:

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2.系統(tǒng)性能指標

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??? ◆可用性

系統(tǒng)可利用率 >99.9%,;系統(tǒng)平均修復時間 <4小時,。

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??? ◆系統(tǒng)響應(yīng)時間

模擬量控制運算周期(最快):125毫秒

邏輯量控制運算周期(最快):50毫秒

冗余控制器切換時間" title="切換時間">切換時間:500毫秒

冗余通信線路切換時間:500毫秒

服務(wù)器切換時間:(最遲):4秒

SOE分辨率:1毫秒

畫面切換時間:500毫秒

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??? ◆負荷率

系統(tǒng)的中央處理機、過程I/O" title="I/O">I/O站,、操作員站和通訊服務(wù)器,、打印服務(wù)器等主設(shè)備在設(shè)計中充分考慮了負荷的均衡,避免出現(xiàn)負荷尖峰的情況,,系統(tǒng)滿足需求規(guī)定的負荷準則為:

一般工況下CPU平均負荷率 £ 40%,,繁忙工況下CPU平均負荷率 £ 70%,通訊高峰(繁忙工況)網(wǎng)絡(luò)負荷率 £33%,。

繁忙工況一般指雪崩工況,。

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??? ◆SOE分辨率

事件順序記錄分辯率 SOE: 站內(nèi) ≤1 毫秒,站間 ≤2 毫秒,。

即對于同一個采集站內(nèi)的點,,按1毫秒以上時間間隔產(chǎn)生變位時,記錄的時間順序不應(yīng)有顛倒情況,;對于不同的采集站的點,,按2毫秒以上時間間隔產(chǎn)生變位時,記錄的時間順序不應(yīng)有顛倒情況,。

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??? ◆系統(tǒng)處理能力

數(shù)據(jù)庫最大點數(shù):65535點,;每個控制器IO能力:1000點。

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??? ◆系統(tǒng)可維護性

系統(tǒng)的故障自診斷可診斷到板級,、所有過程通道板可以帶電插拔,。

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器采用雙機熱備用方式,任何一臺服務(wù)器發(fā)生故障,,均不會影響系統(tǒng)運行,,主服務(wù)器發(fā)生故障時,備份服務(wù)器可實現(xiàn)自動切換" title="自動切換">自動切換,,成為主服務(wù)器,,故障切換時間≤4秒(從故障出現(xiàn)到切換完成)。

現(xiàn)場控制站主控模塊采用雙機冗余配置,、熱備用運行方式。任何一個主控單元發(fā)生故障,,均不會影響系統(tǒng)運行,,主主控單元發(fā)生故障時,,備份主控單元可實現(xiàn)自動切換,成為主主控單元,,故障切換時間≤1秒

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)采用冗余配置自動切換方式,,保證數(shù)據(jù)通訊的可靠性。

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??? ◆系統(tǒng)的重置能力

系統(tǒng)的任一操作員站,、數(shù)據(jù)采集站,、通訊控制站,打印服務(wù)器以及雙服務(wù)器運行中的某一臺服務(wù)器故障后均不影響系統(tǒng)的整體運行,,設(shè)備恢復運行時,,除相關(guān)功能的轉(zhuǎn)移外,也不會對系統(tǒng)的整體運行產(chǎn)生擾動,。

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??? ◆時鐘

模擬量時間戳精確到秒,,開關(guān)量時間戳精確到毫秒。

系統(tǒng)提供來自電廠統(tǒng)一時鐘的信號接口,,系統(tǒng)內(nèi)部時鐘精度 ≤2mS

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??? ◆系統(tǒng)抗干擾能力

模擬量采集板抗得住下述范圍內(nèi)的干擾電壓:最大共模250V(有效值),,差動噪音60V(有效值)

測量通道的抗干擾能力:共模抑制比,大信號≥100dB,,小信號≥120dB,;差模抑制比≥60dB

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??? ◆測量信號的精度

測量信號精度為大信號(0~5V,0~10V,,±5V,,±10V等電壓信號,4~20mA,,0~10mA等電流信號):信號量程范圍的±1‰,;

小信號(熱電偶,熱電阻等溫度信號):信號量程范圍的±2‰,。

3,、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

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基于Client/Server體系結(jié)構(gòu)的大型分布式控制系統(tǒng),從邏輯結(jié)構(gòu)上分為現(xiàn)場采集控制級,,中央處理級和操作級,。

系統(tǒng)共有三層網(wǎng)絡(luò),即 Plant Data Highway層的100Mbps TCP/IP Ethernet,,操作站,、工程師站、中央處理服務(wù)器以及不同系統(tǒng)之間采用100Mbps Ethernet,, 傳輸速率高,,通訊介質(zhì)可以是雙絞線和多模光纖,采用TCP/IP協(xié)議,,有很強的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力,。

連接各I/O站和服務(wù)器的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),。

每個I/O站內(nèi)用現(xiàn)場總線(Control Area Network,CAN)連接主控模塊和智能I/O模塊,,CAN現(xiàn)場總線符合ISO11898 CAN Specification 2.0B標準,,是一種按優(yōu)先級搶占式的總線。

4,、系統(tǒng)創(chuàng)新點:

??? 此系統(tǒng)具有以下技術(shù)創(chuàng)新點:

適用于百萬千瓦級" title="百萬千瓦級">百萬千瓦級核電站的高性能,、高可用性的實時分布式綜合監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu);

基于OPC規(guī)范和COM技術(shù)的軟件通訊接口技術(shù),;

以功能分散,、負荷分散為原則的分布式實時數(shù)據(jù)庫管理技術(shù);

適用于百萬千瓦級核電站有利于判斷的智能報警技術(shù),。

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