面向智能运维的核电厂仪控系统、方法及其核电厂技术方案

本发明专利技术属于核电厂仪控领域，具体涉及面向智能运维的核电厂仪控系统、方法及其核电厂，包括运行控制和保护区仪控系统和运行辅助区仪控系统；运行控制和保护区仪控系统包括电厂运行控制系统、反应堆保护和安全监测系统、多样性驱动系统、设计扩展工况系统、控制室系统、数据显示和处理系统、过程监测仪表和执行机构系统，以及电厂辐射监测系统、核仪表系统、地震仪表系统。通过电厂运行控制系统的设计和整体布置方案，能够实现控制规模的优化，避免出现核电厂的所有控制功能均通过用于保障电厂安全运行的主仪控平台实现的情况，从而降低整体造价，同时提升核电运行的安全性和可靠性，全面考虑运维需求，提升智能化水平。提升智能化水平。提升智能化水平。

【技术实现步骤摘要】
面向智能运维的核电厂仪控系统、方法及其核电厂


[0001]本专利技术属于核电厂仪控领域，具体涉及一种面向智能运维的核电厂仪控系统、方法及其核电厂。

技术介绍

[0002]核电厂的仪控系统是核电厂的重要组成部分，对核电厂的安全运行起着至关重要的作用。随着我国核电几十年的发展，核电仪控技术取得了很大的进步，尤其在数字化仪控系统领域，已经实现通过数字化仪控系统维持电厂安全稳定运行。这种数字化仪控系统以面向核电厂运行为主，通常以分布式控制系统为核心，以计算机化人机接口为控制室主要监控手段，并辅以少量常规设备作为后备和紧急操作手段，以实现在各种工况下将工艺系统或设备的运行参数维持在运行工况规定的限值内，并监测电厂参数和各系统的运行状态，为操纵员安全有效的操纵核电厂提供各种必要信息。
[0003]但是随着工业领域仪控技术的高速发展，智能控制系统、智能仪表和现场总线、无线传感等先进仪控技术已在其他领域广泛应用，这些技术与核电行业密切相关，是提升仪控系统先进性的关键。从核电发展的需求上，随着对于核电安全性和经济性要求的不断提升，对核电厂仪控系统也提出了更高的要求和挑战，例如：紧凑型厂房布置对控制系统的小型化需求、电厂全寿期整体安全性和经济性提升需要考虑的电厂设备老化管理需求、降低人误需求、智能运维需求；运营单位的管控一体化需求等，而智能化技术能够提升仪控系统技术先进性，满足不断更新的技术需求。
[0004]另外，在保证运行安全性的基础上，需要进一步提升仪控系统的可靠性、可用性和自动化水平，降低后续的运维成本，达到安全性和经济性的平衡。
[0005]智能化已经成为核电技术未来发展的一个必然趋势。核电仪控技术的技术水平是体现核电智能化发展的关键所在。核电厂仪控系统需要从先进检测技术、先进自动控制及智能控制等方面进行全面的技术提升、智能化及设计融合。
[0006]国际国内新的核安全法规对于纵深防御层次的设置以及独立性、多样性要求提出越来越全面的要求，这在一定程度上导致系统的复杂化，提高了系统的投资成本和后续的运维成本。从提升经济性角度出发，需要对电厂的整体安全性贡献不变的前提下，寻求仪控总体架构的简化和平衡。
[0007]智能运维是核电发展的趋势，仪控系统在设计阶段需要充分考虑电厂老化管理、预防性维修、智能巡检、故障诊断等需求，扩展仪控系统的全寿期检测和监测功能，重新规划实时与非实时系统的设置，考虑智能型仪控设备应用对运维的影响，BOP子项率先向一体化智能管控系统转变。为电厂全局生产过程与管理过程的信息化提供信息数据基础，提高数据质量，提升电厂技术人员对电厂运行状态的准确掌握，最大程度支持全寿期的智能运行和维护，实现全寿期智能化技术支持。
[0008]基于这样的需求，迫切需要主要面向核电厂运行的仪控系统解决以下问题：
[0009]1)仪控系统规模较大，核电厂的所有控制功能均通过用于保障电厂安全运行的仪
控系统实现，整体造价较高；
[0010]2)仪控系统多以电厂的运行需求出发，为操纵员提供了丰富的信息，但是对电厂老化管理、预防性维修、故障诊断等运维需求支持较少；
[0011]3)核电厂的仪控系统智能化水平较常规电厂较为滞后，核电领域智能化技术主要处于研究阶段，缺少具备一定规模的实际应用研究。
[0012]若要满足以上需求，需要设计改进面向智能运维的核电厂仪控系统，整体考虑仪控系统的架构，充分分析架构调整对仪控系统可靠性和可用性的影响，同时进一步考虑智能技术对仪控系统网络安全的影响，具有很大挑战。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是提供一种面向智能运维的核电厂仪控系统、方法及其核电厂，其能够提升核电运行的安全性、经济性和可靠性，全面考虑运维需求，提升智能化水平。
[0014]本专利技术的技术方案如下：
[0015]一种面向智能运维的核电厂仪控系统，包括运行控制和保护区仪控系统；所述的运行控制和保护区仪控系统，包括电厂运行控制系统、反应堆保护和安全监测系统、多样性驱动系统、设计扩展工况系统、控制室系统、数据显示和处理系统、过程监测仪表和执行机构系统，以及电厂辐射监测系统、核仪表系统、地震仪表系统；
[0016]在正常运行工况下，所述的控制室系统通过数据显示和处理系统与电厂运行控制系统和反应堆保护和安全监测系统进行交互，发送对电厂的运行控制指令，并接收机组运行状态反馈信息；在预计运行事件下和设计基准事故工况下，所述的控制室系统与反应堆保护和安全监测系统进行交互，发送紧急停堆信号和专设驱动信号，并接受机组运行状态反馈信息，当反应堆保护和安全监测系统失效时，由多样性驱动系统自动触发停堆或相应的专设执行器动作；在设计扩展工况下，所述的控制室系统通过数据显示和处理系统与设计扩展工况系统进行交互，接收设计扩展工况下的监控信息；
[0017]所述的控制室系统内包括非安全级和安全级两类人机接口，核电厂运行数据信息通过数据显示和处理系统传送至非安全级人机接口终端显示，其中安全级的数据信息通过安全网络发送至数据显示和处理系统，并且也通过安全网络发送至安全级人机接口终端显示；
[0018]所述的数据显示和处理系统提供实时数据网络，核电厂的运行状态通过数据显示和处理系统送至非安全级人机接口终端显示，操纵员的操作指令通过数据显示和处理系统下发给电厂运行控制系统、反应堆保护和安全监测系统、多样性驱动系统和设计扩展工况系统；
[0019]所述的过程监测仪表和执行机构系统、电厂辐射监测系统、核仪表系统、地震仪表系统提供机组运行状态反馈信息。
[0020]所述的电厂运行控制系统，包括电厂自动启停系统、核蒸汽供应控制系统、棒控棒位系统、常规岛汽轮机控制系统、核岛通风控制系统、BOP综合管控系统、放射性废物处理中心控制系统。
[0021]所述的电厂自动启停系统在电厂启停阶段接收过程监测仪表和执行机构系统的电厂状态信号，将启停控制信号发送给过程监测仪表和执行机构系统的相应执行器，并将
状态信息通过数据显示和处理系统发送至控制室系统的人机接口终端显示。
[0022]所述的电厂自动启停系统核蒸汽供应控制系统在全功率范围内自动控制，接收过程监测仪表和执行机构系统的电厂状态信号，根据核蒸汽供应的控制策略，实现反应堆功率控制、稳压器压力控制、稳压器水位控制、蒸汽发生器水位控制核冷凝器蒸汽排放控制，相应的状态信息通过数据显示和处理系统发送至控制室系统的人机接口终端显示。
[0023]所述的棒控棒位系统执行棒位测量功能，将棒位信号送至核仪表系统，并将相应的信息送至控制室人机接口终端显示，同时棒控棒位系统还执行棒控功能，接收来自控制室系统的提插棒控制信号，协调各棒组运动，将动棒命令发送至相应的驱动机构，并将状态信息反馈给控制室系统的人机接口终端显示；
[0024]所述的常规岛汽轮机控制系统接收过程监测仪表和执行机构系统中汽轮机转速、压力信号，进行冲转、暖机、升速控制，并将相应的状态信息通过数据显示和处理系统发送至控制室系统的人机接口终本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向智能运维的核电厂仪控系统，其特征在于：包括运行控制和保护区仪控系统；所述的运行控制和保护区仪控系统，包括电厂运行控制系统、反应堆保护和安全监测系统、多样性驱动系统、设计扩展工况系统、控制室系统、数据显示和处理系统、过程监测仪表和执行机构系统，以及电厂辐射监测系统、核仪表系统、地震仪表系统；在正常运行工况下，所述的控制室系统通过数据显示和处理系统与电厂运行控制系统和反应堆保护和安全监测系统进行交互，发送对电厂的运行控制指令，并接收机组运行状态反馈信息；在预计运行事件下和设计基准事故工况下，所述的控制室系统与反应堆保护和安全监测系统进行交互，发送紧急停堆信号和专设驱动信号，并接受机组运行状态反馈信息，当反应堆保护和安全监测系统失效时，由多样性驱动系统自动触发停堆或相应的专设执行器动作；在设计扩展工况下，所述的控制室系统通过数据显示和处理系统与设计扩展工况系统进行交互，接收设计扩展工况下的监控信息；所述的控制室系统内包括非安全级和安全级两类人机接口，核电厂运行数据信息通过数据显示和处理系统传送至非安全级人机接口终端显示，其中安全级的数据信息通过安全网络发送至数据显示和处理系统，并且也通过安全网络发送至安全级人机接口终端显示；所述的数据显示和处理系统提供实时数据网络，核电厂的运行状态通过数据显示和处理系统送至非安全级人机接口终端显示，操纵员的操作指令通过数据显示和处理系统下发给电厂运行控制系统、反应堆保护和安全监测系统、多样性驱动系统和设计扩展工况系统；所述的过程监测仪表和执行机构系统、电厂辐射监测系统、核仪表系统、地震仪表系统提供机组运行状态反馈信息。2.如权利要求1所述的一种面向智能运维的核电厂仪控系统，其特征在于：所述的电厂运行控制系统，包括电厂自动启停系统、核蒸汽供应控制系统、棒控棒位系统、常规岛汽轮机控制系统、核岛通风控制系统、BOP综合管控系统、放射性废物处理中心控制系统。3.如权利要求2所述的一种面向智能运维的核电厂仪控系统，其特征在于：所述的电厂自动启停系统在电厂启停阶段接收过程监测仪表和执行机构系统的电厂状态信号，将启停控制信号发送给过程监测仪表和执行机构系统的相应执行器，并将状态信息通过数据显示和处理系统发送至控制室系统的人机接口终端显示。4.如权利要求2所述的一种面向智能运维的核电厂仪控系统，其特征在于：所述的电厂自动启停系统核蒸汽供应控制系统在全功率范围内自动控制，接收过程监测仪表和执行机构系统的电厂状态信号，根据核蒸汽供应的控制策略，实现反应堆功率控制、稳压器压力控制、稳压器水位控制、蒸汽发生器水位控制核冷凝器蒸汽排放控制，相应的状态信息通过数据显示和处理系统发送至控制室系统的人机接口终端显示。5.如权利要求2所述的一种面向智能运维的核电厂仪控系统，其特征在于：所述的棒控棒位系统执行棒位测量功能，将棒位信号送至核仪表系统，并将相应的信息送至控制室人机接口终端显示，同时棒控棒位系统还执行棒控功能，接收来自控制室系统的提插棒控制信号，协调各棒组运动，将动棒命令发送至相应的驱动机构，并将状态信息反馈给控制室系统的人机接口终端显示。6.如权利要求2所述的一种面向智能运维的核电厂仪控系统，其特征在于：所述的常规岛汽轮机控制系统接收过程监测仪表和执行机构系统中汽轮机转速、压力信号，进行冲转、暖机、升速控制，并将相应的状态信息通过数据显示和处理系统发送至控制室系统的人机
接口终端显示。7.如权利要求2所述的一种面向智能运维的核电厂仪控系统，其特征在于：所述的核岛通风控制系统分为安全级和非安全级两部分，所述安全级部分接收安全级通风仪表和通风设备的状态信号，实现核岛厂房安全级部分通风控制，并将相应的状态信息通过数据显示和处理系统发送至控制室系统的非安全级和安全级人机接口终端显示，并送至核岛通风系统集中监视点显示；所述非安全级部分接收非安全级通风仪表和通风设备的状态信号，实现核岛厂房非安全级部分通风控制，并将相应的状态信息通过核岛通风系统集中监控点显示。8.如权利要求2所述的一种面向智能运维的核电厂仪控系统，其特征在于：所述的BOP综合管控系统接收BOP各子项工艺系统和设备的状态信息，并将相应的状态信息送至BOP集中控制室显示和控制，监控信息通过数据显示和处理系统发送至控制室人机接口终端显示。9.如权利要求2所述的一种面向智能运维的核电厂仪控系统，其特征在于：所述的放射性废物处理中心控制系统接收放射性废物处理子项内的处理系统及其设备的监控信息，并将相应的状态信息送至放射性废物处理中心控制室显示和控制，监控信息通过数据显示和处理系统发送至控制室系统的人机接口终端显示。10.如权利要求1所述的一种面向智能运维的核电厂仪控系统，其特征在于：所述的反应堆保护和安全监测系统接收过程监测仪表和执行机构系统中安全级传感器和驱动器的状态反馈信号，在预计运行事件发生时触发紧急停堆，在发生设计基准事故时，驱动专设安全设施，并将相关的状态信息经安全网络与数据显示和处理系统单向传输发送至控制室系统的非安全级人机接口终端显示，同时也通过安全网络送至安全级人机接口终端显示。11.如权利要求10所述的一种面向智能运维的核电厂仪控系统，其特征在于：所述的当反应堆保护和安全监测系统由于数字化处理单元发生软件共因故障而不能执行预期的安全...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆春宁，周彧，吴宇翔，徐思敏，杜德君，陈日罡，田晖，李玉荣，张任妍，张婧，王硕，张冬，孙涛，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：