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摘要：当前，我国核电厂仪控数字化系统发展相对落后，较多的依赖于国外引进，要想改变这种现状就要加大对清醒的认识到核电厂电仪系统的发展趋势，并积极的做好电仪系统的数字化改造。本文就上述相关问题进行了探讨。
关键词：核电厂、电仪系统、数字化改造
中图分类号：TL48 文献标识码：A 文章编号：
一、数字化仪控发展现状
常规电厂的全数字化仪控技术早在八十年代已经得到了很广泛的应用，而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，但在某些非核安全相关的领域，还是采用了成熟的分布式控制系统，例如对汽机的控制保护、蒸汽发生器水位的控制等，甚至部分系统，在一个系统内使用了两种不同的实现方式，如我国300MW的秦山核电站的通风控制，其非安全级部分全面采用DCS平台，安全级部分用继电器逻辑搭建。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，除秦山二期扩建项目继续保留原仪控系统外，其它电站都准备使用数字化仪控系统，如岭澳二期、红沿河都使用了法玛通的TXP＋TXS系统，作为西屋AP1000依托项目的浙江三门核电和山东海阳核电，也将采用了COMMONQ＋OVATION的全数字化仪控系统。
二、核电厂仪控数字化改造发展趋势
目前,我国核电行业仪控数字化系统还处于起步阶段,但随着全球信息化和数字化技术的迅猛发展,核电仪表控制系统的数字化是当前核电技术发展的必然趋势。日木福岛发生核事故之后,客观上对核电安全的要求提高,这也给仪控设备行业带来了新的发展机遇,确保核电厂核能发电的安全可靠性成为核电厂仪控制数字化改造的驱动力。作为仪控数字化系统在国内首次应用的江苏田湾核电站,其出色的运行业绩为核电站仪控领域的发展提供了良好实践。仪控数字化系统降低了人为误操作引起的非计划停堆停机的概率,井从软件和硬件上确保了电站安全系统的}高可靠性;仪控数字化系统自田湾核电站投人临时运行至今一直稳定运行,从米发生由于系统软件或硬件原因造成的非计划停堆;与传统的模拟仪控系统相比,数字化仪控系统大大提高了核电厂运行的效率、安全性和可靠性。田湾核电站的投运,标志着国内核电市场全数字化仪控时代已到来,目前在建的核电站均采用了全数字化的仪控技术。
三、核电厂电气系统
一般核电厂电气系统示意图如图1所示。
图1一般核电厂电氣系统示意图
输配电系统的设计与机组容量、电网系统环境等密切相关,各核电厂设计会有较大差异。将核电厂电气系统纳人DCS监控具有非常重要的意义。其主要特点有:
1、可减少使用控制开关、仪表、光字牌等,降低了事故发生的机率,同时减少控制器占用的面积。
2、DCS监控系统是采用标准化模块集成,降低了设备的维护与维修费用和工作量,井且操作简单,图形化显不更直观。
3、DCS系统具有自检功能,大大的加强了核电仪控的安全性,采用数字化运行规程能够降低人为操作失误带来的安全隐患,并且具有连锁保护功能,可以通过计算机对其控制。
4、数字化操作可以实现信息的实时显不、交换与共享。DCS控制的电气装置能够与核电仪控设备有机的结合在一起,完成远程操控。
5、智能化的设备终端减少了电缆的铺设数量,降低了核电厂仪控数字化改造费用。
四、核电厂仪控数字化系统方案
核电仪控系统是核电站“神经中枢”,体现了工业控制领域的前沿技术,可分为模拟、模拟加数字、全数字三种类型,经历了三代的发展过程。火电厂仪控数字化系统主要形式包括分散控制系统DCS;可编程控制器PLC;现场,急线控制系统FCS。其中,分散控制系统DCS是火电厂采用模拟量控制发电机、发电炉、发电等的主要系统;可编程控制器PLC是火电厂采用开关量控制用水、用煤、用灰等的辅助系统;现场总线控制系统FCS是火电厂仪控全数字化发电控制系统。分散控制系统DCS与可编程控制器PLC经过多年的研究和完善技术已经非常成熟,可以将这两个系统应用在核电厂仪控数字化系统中,将核岛、常规岛和部分核电厂BOP系统采用分散控制系统DCS以模拟量控制发电机、发电炉、发电等的主要系统;部分核电厂BOP系统的开关量控制可以采用可编程控制器PLC系统。另外直接采用现场总线控制系统FCS打造多变量与节点、串行和数字通信系统取代原有的单变量与节点、井行和模拟系统,现场总线控制系统FCS能够实现核电厂数字化智能控制,其中包括的装置有智能仪表、开关、执行器等。
五、核电厂仪控数字化改造研究
1、面对核电厂仪控系统设备的老化问题进行改造
核电厂仪控系统设备老化问题改造无论是采用分散控制系统DCS与可编程控制器PLC结合还是采用现场,急线控制系统FCS与可编程控制器PLC结合都可以解决设备老化问题,但是经过改造后的核电厂仪控数字化系统的耐用度和耐久性是两者比较的关键。其中采用,急线控制系统FCS与可编程控制器PLC结合更具有较高的优势,主要表现在总线控制系统FCS使用控制器数量较少,主要采用现场智能设备,解决了分散控制系统DCS大量控制器老化的问题;总线控制系统FCS的设备与系统之间的相互信息传递可以实现不同厂家、不同元器件的相互沟通,从而能够解决设备元器件停产或者更新带来的兼容性问题;总线控制系统FCS具有自我诊断的能力,从而能够降低设备故障的发生。
2、核电厂仪控数字化系统性能研究
分散控制系统DCS和总线控制系统FCS都可以对核电厂性能进行提高,其中分散控制系统DCS经过多年的经验积累,技术已经非常完善,井为很多核电厂所采用。总线控制系统FCS是采用数字化智能系统,相比模拟信号精准度和可靠性更高。
3、核电厂仪控数字化系统功能研究
分散控制系统DCS和总线控制系统FCS都具有庞大的核电设备控制功能,但是总线控制系统FCS相对是从现场获得信息,能够更及时丫更全面、更真实。
4、核电厂仪控数字化系统可靠性研究
核电厂核能发电的可靠性是核电使用的关键环节,在可靠性方面总线控制系统FCS相比分散控制系统DCS具有无法比拟的优势,其中包括:
（1）总线控制系统FCS的控制环节相比分散控制系统DCS少,所以降低了故障发生的环节。总线控制系统FCS减少了分散控制系统DCS的大部分输人/输出单元和控制站,井且实现全数字化控制减少了数据传输的环节。
（2）具有自我检测和诊断能力,对设备故障具有超前检测、诊断和维护,保证了系统故障的降低。
（3）总线控制系统FCS的设备与系统之间的相互信息传递可以实现不同厂家、不同元器件的相互沟通,从而能够解决设备元器件停产或者更新带来的兼容性问题。
5、核电厂仪控数字化系统运行管理研究
核电厂仪控数字化系统储存着完整的核电运行数据,井具有实时性。通过核电厂仪控数字化系统能够提高核电厂的运行管理水平,对尤其是对核电运行数据库的分析,其中包括安全性分析、可靠性分析、供电能力经济效益等。
6、核电厂仪控数字化改造经济性研究
核电厂仪控数字化改造对于核电的供应造成一定的影响,从改造方案上分析,总线控制系统FCS相比分散控制系统DCS更具有经济性。因为,总线控制系统FCS变送器使用数量较少,采用的多功能现场智能设备直接完成对核电厂设备和一起的数字化控制。
结束语
通过对数字化仪控系统改造的阐述可以看出，核电站厂数字化仪控系统的科技改造，使数字化仪控系统运行很好地满足了核电站机组生产过程监测和控制、保护的要求，优化了数字化仪控系统功能及其维修过程，保证了机组的安全、经济、稳定运行，为探索数字化仪控系统的维护和优化创新提供了良好的借鉴。
参考文献
[1]戴鹏.核电厂仪控数字化改造研究[J].核科学与工程,2011.
[2]甄玉杰.核电站数字化仪控系统研究支持环境的开发[J].核电科学,2009.
[3]曾敏.核电厂仪表控制系统数字化改造方案选型与探讨[J].核科学与工程,2009.
关键词：核电厂、电仪系统、数字化改造
中图分类号：TL48 文献标识码：A 文章编号：
一、数字化仪控发展现状
常规电厂的全数字化仪控技术早在八十年代已经得到了很广泛的应用，而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，但在某些非核安全相关的领域，还是采用了成熟的分布式控制系统，例如对汽机的控制保护、蒸汽发生器水位的控制等，甚至部分系统，在一个系统内使用了两种不同的实现方式，如我国300MW的秦山核电站的通风控制，其非安全级部分全面采用DCS平台，安全级部分用继电器逻辑搭建。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，除秦山二期扩建项目继续保留原仪控系统外，其它电站都准备使用数字化仪控系统，如岭澳二期、红沿河都使用了法玛通的TXP＋TXS系统，作为西屋AP1000依托项目的浙江三门核电和山东海阳核电，也将采用了COMMONQ＋OVATION的全数字化仪控系统。
二、核电厂仪控数字化改造发展趋势
目前,我国核电行业仪控数字化系统还处于起步阶段,但随着全球信息化和数字化技术的迅猛发展,核电仪表控制系统的数字化是当前核电技术发展的必然趋势。日木福岛发生核事故之后,客观上对核电安全的要求提高,这也给仪控设备行业带来了新的发展机遇,确保核电厂核能发电的安全可靠性成为核电厂仪控制数字化改造的驱动力。作为仪控数字化系统在国内首次应用的江苏田湾核电站,其出色的运行业绩为核电站仪控领域的发展提供了良好实践。仪控数字化系统降低了人为误操作引起的非计划停堆停机的概率,井从软件和硬件上确保了电站安全系统的}高可靠性;仪控数字化系统自田湾核电站投人临时运行至今一直稳定运行,从米发生由于系统软件或硬件原因造成的非计划停堆;与传统的模拟仪控系统相比,数字化仪控系统大大提高了核电厂运行的效率、安全性和可靠性。田湾核电站的投运,标志着国内核电市场全数字化仪控时代已到来,目前在建的核电站均采用了全数字化的仪控技术。
三、核电厂电气系统
一般核电厂电气系统示意图如图1所示。
图1一般核电厂电氣系统示意图
输配电系统的设计与机组容量、电网系统环境等密切相关,各核电厂设计会有较大差异。将核电厂电气系统纳人DCS监控具有非常重要的意义。其主要特点有:
1、可减少使用控制开关、仪表、光字牌等,降低了事故发生的机率,同时减少控制器占用的面积。
2、DCS监控系统是采用标准化模块集成,降低了设备的维护与维修费用和工作量,井且操作简单,图形化显不更直观。
3、DCS系统具有自检功能,大大的加强了核电仪控的安全性,采用数字化运行规程能够降低人为操作失误带来的安全隐患,并且具有连锁保护功能,可以通过计算机对其控制。
4、数字化操作可以实现信息的实时显不、交换与共享。DCS控制的电气装置能够与核电仪控设备有机的结合在一起,完成远程操控。
5、智能化的设备终端减少了电缆的铺设数量,降低了核电厂仪控数字化改造费用。
四、核电厂仪控数字化系统方案
核电仪控系统是核电站“神经中枢”,体现了工业控制领域的前沿技术,可分为模拟、模拟加数字、全数字三种类型,经历了三代的发展过程。火电厂仪控数字化系统主要形式包括分散控制系统DCS;可编程控制器PLC;现场,急线控制系统FCS。其中,分散控制系统DCS是火电厂采用模拟量控制发电机、发电炉、发电等的主要系统;可编程控制器PLC是火电厂采用开关量控制用水、用煤、用灰等的辅助系统;现场总线控制系统FCS是火电厂仪控全数字化发电控制系统。分散控制系统DCS与可编程控制器PLC经过多年的研究和完善技术已经非常成熟,可以将这两个系统应用在核电厂仪控数字化系统中,将核岛、常规岛和部分核电厂BOP系统采用分散控制系统DCS以模拟量控制发电机、发电炉、发电等的主要系统;部分核电厂BOP系统的开关量控制可以采用可编程控制器PLC系统。另外直接采用现场总线控制系统FCS打造多变量与节点、串行和数字通信系统取代原有的单变量与节点、井行和模拟系统,现场总线控制系统FCS能够实现核电厂数字化智能控制,其中包括的装置有智能仪表、开关、执行器等。
五、核电厂仪控数字化改造研究
1、面对核电厂仪控系统设备的老化问题进行改造
核电厂仪控系统设备老化问题改造无论是采用分散控制系统DCS与可编程控制器PLC结合还是采用现场,急线控制系统FCS与可编程控制器PLC结合都可以解决设备老化问题,但是经过改造后的核电厂仪控数字化系统的耐用度和耐久性是两者比较的关键。其中采用,急线控制系统FCS与可编程控制器PLC结合更具有较高的优势,主要表现在总线控制系统FCS使用控制器数量较少,主要采用现场智能设备,解决了分散控制系统DCS大量控制器老化的问题;总线控制系统FCS的设备与系统之间的相互信息传递可以实现不同厂家、不同元器件的相互沟通,从而能够解决设备元器件停产或者更新带来的兼容性问题;总线控制系统FCS具有自我诊断的能力,从而能够降低设备故障的发生。
2、核电厂仪控数字化系统性能研究
分散控制系统DCS和总线控制系统FCS都可以对核电厂性能进行提高,其中分散控制系统DCS经过多年的经验积累,技术已经非常完善,井为很多核电厂所采用。总线控制系统FCS是采用数字化智能系统,相比模拟信号精准度和可靠性更高。
3、核电厂仪控数字化系统功能研究
分散控制系统DCS和总线控制系统FCS都具有庞大的核电设备控制功能,但是总线控制系统FCS相对是从现场获得信息,能够更及时丫更全面、更真实。
4、核电厂仪控数字化系统可靠性研究
核电厂核能发电的可靠性是核电使用的关键环节,在可靠性方面总线控制系统FCS相比分散控制系统DCS具有无法比拟的优势,其中包括:
（1）总线控制系统FCS的控制环节相比分散控制系统DCS少,所以降低了故障发生的环节。总线控制系统FCS减少了分散控制系统DCS的大部分输人/输出单元和控制站,井且实现全数字化控制减少了数据传输的环节。
（2）具有自我检测和诊断能力,对设备故障具有超前检测、诊断和维护,保证了系统故障的降低。
（3）总线控制系统FCS的设备与系统之间的相互信息传递可以实现不同厂家、不同元器件的相互沟通,从而能够解决设备元器件停产或者更新带来的兼容性问题。
5、核电厂仪控数字化系统运行管理研究
核电厂仪控数字化系统储存着完整的核电运行数据,井具有实时性。通过核电厂仪控数字化系统能够提高核电厂的运行管理水平,对尤其是对核电运行数据库的分析,其中包括安全性分析、可靠性分析、供电能力经济效益等。
6、核电厂仪控数字化改造经济性研究
核电厂仪控数字化改造对于核电的供应造成一定的影响,从改造方案上分析,总线控制系统FCS相比分散控制系统DCS更具有经济性。因为,总线控制系统FCS变送器使用数量较少,采用的多功能现场智能设备直接完成对核电厂设备和一起的数字化控制。
结束语
通过对数字化仪控系统改造的阐述可以看出，核电站厂数字化仪控系统的科技改造，使数字化仪控系统运行很好地满足了核电站机组生产过程监测和控制、保护的要求，优化了数字化仪控系统功能及其维修过程，保证了机组的安全、经济、稳定运行，为探索数字化仪控系统的维护和优化创新提供了良好的借鉴。
参考文献
[1]戴鹏.核电厂仪控数字化改造研究[J].核科学与工程,2011.
[2]甄玉杰.核电站数字化仪控系统研究支持环境的开发[J].核电科学,2009.
[3]曾敏.核电厂仪表控制系统数字化改造方案选型与探讨[J].核科学与工程,2009.