儀表控制碩士班講座課件

核電站數(shù)字儀表控制系統(tǒng)和先進主控制室核電站數(shù)字儀表控制系統(tǒng)1目錄1、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性3、人因工程設(shè)計（HFE）4、主控室人機接口5、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)6、先進主控制室7、核電廠數(shù)字儀表控制系統(tǒng)采用的主要標(biāo)準(zhǔn)目錄21、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

目前世界上控制儀表技術(shù)發(fā)展日新月異，尤其是計算機技術(shù)的發(fā)展更加迅速。各工業(yè)領(lǐng)域中采用的儀表（包括變送器、控制儀表、顯示儀表、電工儀表等）已逐步地計算機化和智能化，純模擬量的控制和顯示儀表全部被數(shù)字化和智能化儀表所替代將可指日可待。數(shù)字化分布儀表控制系統(tǒng)已廣泛用于火力發(fā)電廠，我國電力部門已明文規(guī)定30萬千瓦以上的火電廠必須采用分布式儀表控制系統(tǒng)。

1、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

目前世界上31、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

世界核電站的控制儀表系統(tǒng)可概括地分為三個層次：第一層次采用常規(guī)的模擬控制儀表系統(tǒng)，這是目前大多數(shù)核電站的情況；第二層次是模擬和數(shù)字混合的控制儀表系統(tǒng)，即1E級的保護系統(tǒng)仍采用常規(guī)的控制和儀表技術(shù)，非1E級采用全數(shù)字化的控制儀表系統(tǒng)；第三層次采用全部數(shù)字化的控制和儀表系統(tǒng)，目前只有為數(shù)不多的核電站采用這種最先進的控制儀表技術(shù)，這些核電站計有法國的N4型1450MWe核電站，美國西屋公司提供技術(shù)的SizewellB，Temelinunits1&2，GE公司的ABWR，ABB－CE的System80＋等。我國連云港核電站也采用了西門子Teleperm分布儀表控制系統(tǒng)，數(shù)字化分布式儀表控制系統(tǒng)在核電中的應(yīng)用是核電新技術(shù)的重要分支，是核電發(fā)展的必然趨勢。1、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

世41、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

PlantApplicationReplacedEquipmentApproximateOperationDataSizewellBIntegratedProtectionSystemNewPlant1995DiabloProcessProtectionSystemW-7100SeriesUnit1:1994Canyon1&2RTDBypassEliminationFoxboroHLineUnit2:1994Sequoyah1&2ProcessProtectionSystemW-7100SeriesUnit1:1990TurkeyRTDBypassEliminationFoxboroH-LineUnit2:1990Point3&4ProcessProtectionSystemW-7100SeriesUnit1:1991WattsBar1RTDBypassEliminationNewPlantUnit2:1991Zion1&2ProcessProtectionSystemNewplantUnit1:1996Temelin1&2RTDBypassEliminationNewPlantUnit1:19921、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀PlantAppl51、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀用戶堆型安裝日期硬件平臺系統(tǒng)CalvertCliffs1&2PWR2003AC160事故后監(jiān)測系統(tǒng)Kozloduy5&6VVER10002003AC160數(shù)字保護系統(tǒng)LeibstadtBWR2004-2015IT/AC160/Spider電廠計算機、反應(yīng)堆保護、汽輪機控制、保護系統(tǒng)、小型控制室升級Oskarshamn1BWR200-2002AC160/AC160Oskarshamn1BWR2002AC160PaloVerde1,2&3PWR2003AC160數(shù)字保護系統(tǒng)（堆芯保護計算器－CPC）Ringhals2PWR2006AC160數(shù)字保護系統(tǒng)（所有RPS/ESFAS）Ringhals2PWR2006Ovation/AC160主控室升級ShinKori1&2PWR2008/2009AC160數(shù)字保護系統(tǒng)（RPS、ESFAS、CPC）ShinWolsong1&2PWR2009/2010AC160數(shù)字保護系統(tǒng)（RPS、ESFAS、CPC）Surry1&2PWR2002Ovation/AC160CERPIUlchin5&6PWR2003/2004AC160數(shù)字保護系統(tǒng)（RPS、ESFAS）Vogtle1&2PWR2003/2004AC160柴油機程序加載器對硬件平臺的注意項：1)AC160是西屋公司“CommonQ”產(chǎn)品的一部分，適用于所有堆型的1E級安全設(shè)施。2)AC450屬于控制平臺。3)Ovation平臺用于電廠計算機、控制和替代后的WDPF。4)MP200是Materpiece200平臺，由AC450取代。5)Eagle是西屋第一個數(shù)字1E級安全平臺，由AC160取代。1、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀用戶堆型安裝日期硬件61、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀核電廠國家堆型設(shè)計者功能TelepermXPTelepermXs狀態(tài)CallawayU.S.APWRWEC全廠

▲▲設(shè)計中ComanchePeak1U.S.APWRWEC全廠▲▲設(shè)計中ComanchePeak2U.S.APWRWEC全廠▲▲設(shè)計中OlkiluoloFinlandPWR(EPR)FRA全廠▲▲設(shè)計中Tianwen1ChinaPWR(VVER)AEE/ASP全廠▲▲設(shè)計中Tianwan2ChinaPWR(VVER)AEE/ASP全廠▲▲設(shè)計中CarchingFRMIIGermany研究堆Siemens/KWU全廠▲▲20001、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀CallawayU.71、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀注：Ovation在保護系統(tǒng)中的應(yīng)用許可證申請正在進行。準(zhǔn)備用于KEWAUNEE（美國），RINGHALS（瑞典）。 1996年，日本的K6&K7（ABWR）已采用全計算機化的I&C系統(tǒng)1、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀注：Ovation在82、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高核電廠的安全性?

提高儀表精度，增加堆芯安全裕量。?數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，容易實現(xiàn)指導(dǎo)運行和診斷事故的專家系統(tǒng)，采用先進的人機界面，增加操縱人員判斷和操作正確性以及處理事故的能力。?

容易實現(xiàn)核電核中采用的縱深防御的安全策略。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高核電廠的安全92、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高自動化控制水平與可操作性?

擴大了反應(yīng)堆自動控制的范圍，增強了負荷自動跟蹤能力，由于參與保護和控制的過程參數(shù)的一致性，提高了電廠的運行裕度。?

實現(xiàn)核電站的自動啟停。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高自動化控制水102、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高可維修性與可靠性?

容易實現(xiàn)全程自動試驗，滿足定期試驗要求。?

自診斷可以在數(shù)秒內(nèi)把設(shè)備故障定位到可更換組件。?

可采用標(biāo)準(zhǔn)部件進行模塊化維修，減少了備品備件的數(shù)量，同時備品備件容易從市場上獲得。?

維修旁路，允許在線修理而不降低電廠的整體自動化水平，可避免由維修而導(dǎo)致停堆。?

具有內(nèi)置故障測試設(shè)備，可使安全殼內(nèi)設(shè)備數(shù)量減至最少以減少維修人員所受輻照量。?

安全網(wǎng)絡(luò)與大容量信息主干網(wǎng)隔離，以及抗電磁干擾設(shè)計等大大提高了系統(tǒng)的可靠性。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高可維修性與可112、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性可擴充性?

硬件功能模塊可以按要求方便地增加或修改。?

高速公路多路傳輸數(shù)據(jù)通信技術(shù)允許將來改變和增加接口。?

容易實現(xiàn)功能擴展和設(shè)備升級。

提高經(jīng)濟性?

減少電纜的敷設(shè)用量，減少常規(guī)儀表，節(jié)省建筑用房，減少備品備件數(shù)量。?

提高反應(yīng)堆保護系統(tǒng)的運行裕量，在線和定期試驗?zāi)芰Γs短試驗時間，提高了可用率。?采用分散計算機控制系統(tǒng)，具有較好的價格/性能比。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性可擴充性12價格分析（ABB、CE公司）

價格因素降低I&C設(shè)備電廠接線計劃運行人員維修備品備件強迫停機50％70％2－4月減少33％運行人員減少50％技術(shù)人員50％1次／每年2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性價格分析（ABB、CE公司）價格因素降低I&C設(shè)備50％132、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性

提高核電廠的安全性?

提高儀表精度，增加堆芯安全裕量。?數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，容易實現(xiàn)指導(dǎo)運行和診斷事故的專家系統(tǒng)，采用先進的人機界面，增加操縱人員判斷和操作正確性以及處理事故的能力。?

容易實現(xiàn)核電核中采用的縱深防御的安全策略。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性142、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性

提高自動化控制水平與可操作性?

擴大了反應(yīng)堆自動控制的范圍，增強了負荷自動跟蹤能力，由于參與保護和控制的過程參數(shù)的一致性，提高了電廠的運行裕度。?

實現(xiàn)核電站的自動啟停。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高自動化控制152、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性

提高可維修性與可靠性?

容易實現(xiàn)全程自動試驗，滿足定期試驗要求。?

自診斷可以在數(shù)秒內(nèi)把設(shè)備故障定位到可更換組件。?

可采用標(biāo)準(zhǔn)部件進行模塊化維修，減少了備品備件的數(shù)量，同時備品備件容易從市場上獲得。?

維修旁路，允許在線修理而不降低電廠的整體自動化水平，可避免由維修而導(dǎo)致停堆。?

具有內(nèi)置故障測試設(shè)備，可使安全殼內(nèi)設(shè)備數(shù)量減至最少以減少維修人員所受輻照量。?

安全網(wǎng)絡(luò)與大容量信息主干網(wǎng)隔離，以及抗電磁干擾設(shè)計等大大提高了系統(tǒng)的可靠性。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高可維修性與163、人因工程設(shè)計（HFE）人因工程設(shè)計（HFE）包括十二項主要內(nèi)容1.

人因工程計劃管理2.

運行經(jīng)驗審評3.

功能需求分析和功能分配4.

任務(wù)分析5.

人員配備6.

人因可靠性分析7.

人機系統(tǒng)接口設(shè)計8.

運行程序開發(fā)研究9.

培訓(xùn)計劃開發(fā)研究10.

人因V＆V11.

設(shè)計執(zhí)行12人行為監(jiān)測

3、人因工程設(shè)計（HFE）人因工程設(shè)計（HFE）包括十二項173、人因工程設(shè)計（HFE）人因工程設(shè)計（HFE）和執(zhí)行過程分析運行經(jīng)驗評審功能要求分析和功能分配任務(wù)分析人員配備人因可靠性分析HFE計劃管理設(shè)計人機接口設(shè)計程序開發(fā)研究培訓(xùn)開發(fā)研究V＆V驗證和確認運行設(shè)計執(zhí)行人因行為的監(jiān)測3、人因工程設(shè)計（HFE）人因工程設(shè)計（HFE）和執(zhí)行過程183、人因工程設(shè)計（HFE）1）.人因工程設(shè)計（HFE）涉及十三技術(shù)工種： 技術(shù)項目管理 系統(tǒng)工程：核工程

I＆C工程 土木工程 人因工程 電廠操縱員 計算機系統(tǒng)工程 電廠運行規(guī)程開發(fā) 人員培訓(xùn) 系統(tǒng)安全工程 維修/檢查工程 可靠性/可用性工程3、人因工程設(shè)計（HFE）1）.人因工程設(shè)計（HFE）涉193、人因工程設(shè)計（HFE）2)人因工程設(shè)計過程中產(chǎn)生的文件l

運行經(jīng)驗審評文件l

任務(wù)分析文件l

功能需求文件l

人因系統(tǒng)接口設(shè)計導(dǎo)則文件l

設(shè)計技術(shù)規(guī)范書文件l

儀表和控制結(jié)構(gòu)圖l

方塊圖l

儀表清單l

系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范書文件3、人因工程設(shè)計（HFE）2)人因工程設(shè)計過程中產(chǎn)203、人因工程設(shè)計（HFE）3）確認（Verification）類型

l

設(shè)計評審l

獨立評審/獨立驗算（alternativecalculations）l

試驗4）運行經(jīng)驗評審3、人因工程設(shè)計（HFE）3）確認（Verificatio213、人因工程設(shè)計（HFE）5）功能需求分析和分配

l

功能需求分析：確定為滿足電廠安全目的必須執(zhí)行的功能，即為防止或減緩假想事故的后果，這些后果可能對公眾健康和安全產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險。

l

6個關(guān)鍵安全功能：·反應(yīng)性控制（次臨界）·堆芯冷卻·RCS完整性·熱阱·安全殼完整性·放射性排放控制3、人因工程設(shè)計（HFE）5）功能需求分析和分配223、人因工程設(shè)計（HFE）5）功能需求分析和分配l

功能分配：電廠控制要求分析和控制功能分配給:(1)人（即手動控制）(2)系統(tǒng)部件（即自動控制和非能動，自控制現(xiàn)象）(3)人和系統(tǒng)部件的組合（即，共享的控制和帶手動后備的自動系統(tǒng)）3、人因工程設(shè)計（HFE）5）功能需求分析和分配233、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析

(1)任務(wù)分析目的：l提供人因（機）系統(tǒng)接口設(shè)計決策的依據(jù)之一l

使行為要求和人能力相匹配l

為運行程序開發(fā)提供輸入l

為電廠人員配置、培訓(xùn)和通訊要求提供輸入3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析243、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析（2）任務(wù)分析包括：l

全范圍的運行模式包括起動、正常運行、不正常和應(yīng)急運行、瞬態(tài)工況、低功率和停閉工況。l

操縱員動作：關(guān)鍵手動動作或高風(fēng)險任務(wù)。l

應(yīng)急響應(yīng)導(dǎo)則中全范圍的活動。l維修、試驗、檢查和監(jiān)視（MTIS）（分析MTIS為確定一子組“高風(fēng)險”的系統(tǒng)/結(jié)構(gòu)/設(shè)備SSC）。3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析253、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析（3）任務(wù)順序分析（OSA）：NUREG-0711：l

電廠從換料后到100%功率的升溫和啟動l

緊急停堆、緊急停機和安全注射l

自然循環(huán)冷卻（蒸汽發(fā)生器啟動給水）l

喪失反應(yīng)堆或二次側(cè)冷卻劑l

LOCA事故后冷卻和卸壓l

在停閉時喪失正常余熱排出系統(tǒng)（RNS）l

自動降壓系統(tǒng)（ADS）手動驅(qū)動

通過PMS，多樣驅(qū)動系統(tǒng)（DAS）的手動緊急停堆l

在Model時ADS閥門試驗3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析263、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析（3）任務(wù)順序分析（OSA）：連云港

l

正常運行階段NS1：從冷停堆狀態(tài)到功率運行狀態(tài)的電廠啟動階段·冷停堆狀態(tài)以及從冷停堆轉(zhuǎn)變到中間冷停堆狀態(tài)；·中間冷停堆狀態(tài)以及從中間冷停堆狀態(tài)轉(zhuǎn)變到熱冷停堆狀態(tài)；·熱停堆狀態(tài)以及從熱停堆狀態(tài)轉(zhuǎn)變到可監(jiān)視的最低功率水平；·可監(jiān)視的最低功率水平；·從可監(jiān)視的最低功率水平到功率水平。3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析273、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析（3）任務(wù)順序分析（OSA）：連云港l

正常運行階段NS2：計劃停堆。l

正常運行階段NS3：保證換料階段安全運行的最有效、最可靠的控制和監(jiān)視。l

正常運行階段NS4：控制設(shè)備多種故障，不能由控制室操縱員自動控制電廠。l

預(yù)期的運行事件階段AS1：在預(yù)期的運行事件情況下保證安全運行。3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析283、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析（3）任務(wù)順序分析（OSA）：連云港l

事故分析階段1E1：反應(yīng)性正速率增加。l

事故分析階段1E2：熱量排出系統(tǒng)故障。l事故分析階段1E3：主系統(tǒng)熱量排出系統(tǒng)到最終熱阱故障。l

事故分析階段1E4：主冷卻劑泄漏。l

事故分析階段1E5：一次側(cè)向二次側(cè)系統(tǒng)泄漏。

l事故分析階段1E6：主蒸汽管道泄漏。

3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析293、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析（4）

任務(wù)分析的具體內(nèi)容：

l

確定各階段的運行任務(wù)

l確定MCR控制和監(jiān)測的主要功能監(jiān)測功能：功能、監(jiān)測的參數(shù)和狀態(tài)控制功能：控制目的、控制對象3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析303、人因工程設(shè)計（HFE）7）人員配備

人員水平：操作、維修、工程、儀控、輻射防護、保衛(wèi)、化學(xué)等人員。

8）人因可靠性分析（HRA）和人因工程的綜合

3、人因工程設(shè)計（HFE）7）人員配備313、人因工程設(shè)計（HFE）

9人機系統(tǒng)接口（HIS）設(shè)計（HumansysteminterfaceDesign）

人機接口設(shè)施包括：

l

大屏幕信息系統(tǒng)（WPIS）：非1E系統(tǒng)、無控制功能、能動態(tài)顯示信息

l

報警系統(tǒng)

l電廠信息系統(tǒng):非1E級數(shù)據(jù)顯示和處理系統(tǒng)

l

計算機化的運行規(guī)程系統(tǒng)：該系統(tǒng)應(yīng)有一個后備設(shè)計（利用紙質(zhì)規(guī)程）

l軟操/專設(shè)的控制：安全和非安全的控制，離散（專設(shè)）控制開關(guān)和軟操3、人因工程設(shè)計（HFE）9人機系統(tǒng)接口（HIS）324、主控室人機接口

主控制室的顯示器（CRT或等離子體等顯示器）顯示和操作幅面可分為四個層次：

1）電廠狀態(tài)參數(shù)（或八角圖）；2）電廠概貌（圖和全廠參數(shù)）；3）按功能分區(qū)（正常操作區(qū)、輔助操作區(qū)和事故操作區(qū)）的系統(tǒng)圖；4）子系統(tǒng)和設(shè)備。每一個層次包括電廠系統(tǒng)運行參數(shù)和技術(shù)數(shù)據(jù)，包括運行范圍、整定值、控制帶、趨勢、流程圖、參數(shù)表、報警清單、曲線組合和控制設(shè)備等。4、主控室人機接口主控制室的顯示器（CRT或等離子體等顯示334、主控室人機接口電氣狀態(tài)參數(shù)（關(guān)鍵性參數(shù)）

電廠狀態(tài)參數(shù)

電廠概貌圖和全廠參數(shù)----------------------------功能區(qū)123系統(tǒng)＊電廠概貌PlantOverview正常操作區(qū)輔助操作區(qū)事故操作區(qū)RCSCVCSRCPSISEFWS子系統(tǒng)或設(shè)備4蒸汽發(fā)生器穩(wěn)壓器壓力容器CVCS（反應(yīng)性控制）CVCS（容積控制）上充泵主控制室人機接口顯示和操作幅面分層4、主控室人機接口電氣狀態(tài)參數(shù)電廠電廠概貌圖功能區(qū)12344、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)關(guān)鍵安全參數(shù)（舉例）·反應(yīng)性控制

中子注量率（周期、反應(yīng)性）控制棒位置（棒到底位置）反應(yīng)堆冷卻劑的硼濃度反應(yīng)堆冷卻劑的冷段溫度4、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)354、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)關(guān)鍵安全參數(shù)（舉例）·反應(yīng)堆堆芯冷卻（熱量導(dǎo)出）反應(yīng)堆冷卻劑的熱段溫度反應(yīng)堆冷卻劑的冷段溫度反應(yīng)堆冷卻劑壓力堆芯出口溫度反應(yīng)堆冷卻劑水位過冷度4、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)364、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)關(guān)鍵安全參數(shù)（舉例）·反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的完整性（壓力邊界）反應(yīng)堆冷卻劑壓力安全殼地坑水位安全殼壓力安全殼大氣放射性凝汽器排氣放射性

N164、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)374、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)關(guān)鍵安全參數(shù)（舉例）·熱阱蒸汽發(fā)生器水位（窄量程、寬量程）蒸汽發(fā)生器給水流量凝汽器背壓等·安全殼完整性安全殼氫濃度安全殼壓力安全殼隔離閥位置·放射性排放控制

4、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)384、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)八角圖（西屋公司）

Tavg(堆芯出口溫、次冷度功率失匹核功率/汽機功率（啟動速率）安全殼溫度地坑水位（安全殼壓力）安全殼、二次側(cè)和其它區(qū)域放射性（安全殼、二次側(cè)和其它區(qū)域放射性）窄量程蒸汽發(fā)生器水位（寬量程蒸汽發(fā)生器水位）凈上充流量（壓力容器水位）穩(wěn)壓器水位（穩(wěn)壓器水位）穩(wěn)壓器壓力（穩(wěn)壓器壓力）4、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)Tavg(堆芯出口溫、功率失394、主控室人機接口2）全廠性參數(shù)（監(jiān)視核電廠正常狀態(tài)參數(shù)）

電功率核功率效率負荷因子（LoadFactor）圖運行時間因子(OperationFactor)圖機組能力因子(UnitCapabilityFactor)圖時鐘（實時時間）4、主控室人機接口2）全廠性參數(shù)（監(jiān)視核電廠正常狀態(tài)參數(shù)）404、主控室人機接口

3）SPDS（R.G1.97）·反應(yīng)堆控制中子注量率10-6—120%滿功率

控制棒位置

全部插入位置或沒有全部插入

RCS可溶硼濃度 0—6000ppmRCS冷段水溫度 10℃—205℃

·堆芯冷卻

RCS熱段水溫度 10℃—400℃

RCS冷段水溫度 10℃—400℃

RCS壓力 0—21Mpa

堆芯出口溫度93℃—1260℃（對正在運行電站93℃—899℃）

反應(yīng)堆冷卻劑水位

過冷度 93℃（過冷）—1.67℃（過熱）

·RCS完整性

RCS壓力 0—21Mpa

安全殼地坑液位

寬、窄量程、安全殼底部—2730m3的相當(dāng)水位

安全殼壓力 0—設(shè)計壓力

4、主控室人機接口3）SPDS（R.G1.97）414、主控室人機接口

3）SPDS（R.G1.97）

·燃料包殼完整性

堆芯出口溫度 93℃—1260℃

主冷卻劑中的放射

性濃度或幅照水平 1/2技術(shù)規(guī)范書限值—100倍限值

主冷卻劑化學(xué)分析 3.7×105Bq/gm—3.7×1011Bq/gm

·反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界

RCS壓力 0—21Mpa

安全殼壓力 0.07Mpa—設(shè)計壓力

安全殼的地坑水位

地坑（窄量程）

安全殼底部—2730m3的相當(dāng)水位（寬量程）

安全殼區(qū)域幅照水平 10-2Gy/hr—102Gy/hr

排出流放射性—惰性氣體 3.7×10-2Bq/c.c—3.7×102Bq/c.c

凝汽器排出系統(tǒng)的排出流 3.7×107Bq/c.c—3.7×1011Bq/c.c

·安全殼

RCS壓力 0—21MPa

安全殼氫濃度 0—10% 安全殼壓力 0.7MPa—3倍設(shè)計壓力（混凝土安全殼）4、主控室人機接口3）SPDS（R.G1.97）424、主控室人機接口全廠關(guān)鍵參數(shù)（狀態(tài)參數(shù)，八角圖）①

全廠性參數(shù)②SPDSRG.1.97③全廠流程圖（反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機系統(tǒng)）④功能分區(qū)

正常操作區(qū)A工況升溫升壓（冷啟動）、臨界、升功率、功率穩(wěn)定運行、正常負荷跟蹤、正常熱停堆、冷停堆和部分二類工況B功能控制核功率,控制中子注量率分布控制主冷卻劑裝量,控制堆芯能量排出控制熱阱,控制汽輪發(fā)電機系統(tǒng)維持堆芯和反應(yīng)堆冷卻劑性能輔助操作區(qū)A工況正常操作和二、三、四、五類工況B功能支持正常操作區(qū)的功能事故操作區(qū)的功能

事故操作區(qū)A工況核電廠二、三、四、五類工況＊＊B功能控制反應(yīng)堆使堆芯處于亞臨界維持主冷卻劑裝量維持堆芯熱量排出維持熱阱維持反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)完整性維持安全殼完整性A1A2B1B2C4、主控室人機接口全廠關(guān)鍵參數(shù)（狀態(tài)參數(shù)，八角圖）①全廠434、主控室人機接口

4）全廠流程圖（反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機系統(tǒng)）5）功能分區(qū)：

正常操作區(qū)輔助操作區(qū)事故操作區(qū)4、主控室人機接口4）全廠流程圖444、主控室人機接口

5）功能分區(qū)：正常操作區(qū)的功能是在核電廠升溫升壓、臨界、升功率、功率穩(wěn)定運行、正常負荷跟蹤、正常熱停堆和冷停堆和部分二類瞬態(tài)工況下為操縱人員控制核功率、中子注量率分布、主冷卻劑裝量、堆芯熱量導(dǎo)出、熱阱、汽輪發(fā)電機以及維持堆芯和反應(yīng)堆冷卻劑性能等，提供全部必須的監(jiān)測信息和控制手段。4、主控室人機接口5）功能分區(qū)：454、主控室人機接口5）功能分區(qū)

正常操作區(qū)A1全廠、反應(yīng)堆和反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)⑤電廠總能量產(chǎn)生，傳送和轉(zhuǎn)換反應(yīng)堆能量產(chǎn)生的控制和監(jiān)測反應(yīng)堆冷卻劑壓力控制和監(jiān)測反應(yīng)堆冷卻劑容積和化學(xué)控制和監(jiān)測反應(yīng)堆堆芯熱量排出的控制和監(jiān)測蒸汽發(fā)生器控制和監(jiān)測全電廠M-MIS中子監(jiān)測棒控系統(tǒng)化學(xué)容積控制系統(tǒng)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)化學(xué)容積控制系統(tǒng)硼再循環(huán)系統(tǒng)冷卻劑泄漏探測反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)主控制室人機接口（核島）4、主控室人機接口5）功能分區(qū)A1全廠、反應(yīng)堆和反應(yīng)464、主控室人機接口

5）功能分區(qū)

正常操作區(qū)能量產(chǎn)生和主汽輪發(fā)電機系統(tǒng)⑥能量流和轉(zhuǎn)換的控制和監(jiān)測蒸汽狀態(tài)控制和監(jiān)測給水和凝水控制和監(jiān)測輔助蒸汽控制和監(jiān)測主蒸汽和抽汽系統(tǒng)主汽輪機系統(tǒng)主發(fā)電機系統(tǒng)

主蒸汽和抽汽系統(tǒng)給水和凝水系統(tǒng)化學(xué)添加系統(tǒng)凝水補給和凈化系統(tǒng)A2主控制室人機接口（常規(guī)島）

4、主控室人機接口5）功能分區(qū)能量產(chǎn)生和主汽輪發(fā)電機系統(tǒng)474、主控室人機接口5）功能分區(qū)：輔助操作區(qū)的功能是支持正常操作區(qū)和事故操作區(qū)完成其功能。輔助操作區(qū)的系統(tǒng)在正常運行時可以很少去監(jiān)視或操作，只有當(dāng)其本身出現(xiàn)不正常情況時，會自動發(fā)出報警信號，告訴操作人員輔助系統(tǒng)出現(xiàn)故障，只有這個時候，才要求操作人員去干預(yù)，這樣的設(shè)計可將操作人員的注意力集中在電廠的重要性能、安全性能方面，可以大大減輕操作人員的負擔(dān)。4、主控室人機接口5）功能分區(qū)：484、主控室人機接口

5）功能分區(qū)

輔助操作區(qū)

電力系統(tǒng)B1

輔助系統(tǒng)⑦冷卻水的控制和監(jiān)測空氣和氣體控制和監(jiān)測環(huán)境控制和監(jiān)測電力控制和監(jiān)測設(shè)備冷卻水系統(tǒng)廠用水系統(tǒng)循環(huán)水系統(tǒng)熱阱冷凍水系統(tǒng)燃料池冷卻和凈化系統(tǒng)壓空和氣體系統(tǒng)暖通空調(diào)系統(tǒng)主控制室人機接口（輔助操作區(qū)）4、主控室人機接口5）功能分區(qū)電力系統(tǒng)B1輔助系494、主控室人機接口

5）功能分區(qū)

輔助操作區(qū)B2

電廠支持服務(wù)系統(tǒng)⑧燃料操作的控制和監(jiān)測三廢處理的控制和監(jiān)測去污控制和監(jiān)測環(huán)境狀況控制和監(jiān)測防火控制和監(jiān)測電廠保安控制和監(jiān)測燃料裝卸系統(tǒng)放射性廢物處理系統(tǒng)去污系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)區(qū)域放射性監(jiān)測防火系統(tǒng)電廠保安系統(tǒng)主控制室人機接口（輔助操作區(qū)）4、主控室人機接口5）功能分區(qū)B2電廠支持服務(wù)系統(tǒng)504、主控室人機接口

5）功能分區(qū)

事故操作區(qū)的功能是在核電廠發(fā)生二、三、四、五類事故工況和嚴重事故工況下，防止堆芯損壞和減緩堆芯損壞的后果，控制反應(yīng)堆堆芯處于亞臨界狀態(tài)，維持主冷卻劑裝量、堆芯熱量導(dǎo)出、熱阱、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的完整性和安全殼完整性。4、主控室人機接口5）功能分區(qū)514、主控室人機接口

5）功能分區(qū)

事故操作區(qū)安全殼系統(tǒng)安全殼噴淋系統(tǒng)可燃氣控制系統(tǒng)安全殼排氣系統(tǒng)C反應(yīng)堆保護和安全系統(tǒng)限制反應(yīng)堆功率水平的控制和監(jiān)測降低反應(yīng)堆冷卻劑壓力的控制和監(jiān)測保持反應(yīng)堆冷卻劑容積的控制和監(jiān)測帶走反應(yīng)堆蛻變熱的控制和監(jiān)測隔離安全殼的控制和監(jiān)測保持安全殼完整性的控制和監(jiān)測反應(yīng)堆保護系統(tǒng)安全降壓的排氣系統(tǒng)安注系統(tǒng)應(yīng)急給水系統(tǒng)余熱排出系統(tǒng)安全降壓和排氣系統(tǒng)安全殼隔離系統(tǒng)裂變產(chǎn)物泄漏控制系統(tǒng)安全殼噴淋系統(tǒng)限制放射性釋放的控制和監(jiān)測防止堆芯損壞⑨減緩堆芯損壞的影響⑩主控制室人機接口（事故操作區(qū)）4、主控室人機接口5）功能分區(qū)安全殼系統(tǒng)C反應(yīng)堆保護和安全525、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)

數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)的總體思路系統(tǒng)縱向分為四層：

（1）現(xiàn)場級（輸入/輸出層）：執(zhí)行過程輸入和輸出功能。它是系統(tǒng)級與核電站工藝設(shè)備之間信號傳遞的橋梁。（2）系統(tǒng)級（控制層）：執(zhí)行信號采集、數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行保護與控制功能。該級包括：·反應(yīng)堆保護系統(tǒng)；·反應(yīng)堆控制系統(tǒng)；·汽輪發(fā)電機組控制和保護系統(tǒng)；·承擔(dān)機組控制和設(shè)備保護任務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)；·數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。5、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的535、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)的總體思路系統(tǒng)縱向分為四層：

（3）機組級（過程信息處理層）：處理一個機組的所有數(shù)據(jù)，執(zhí)行機組的監(jiān)測、控制和信息顯示功能，是人機接口的界面。包括主控室，數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)以及報警系統(tǒng)，應(yīng)急控制室等。（4）電站級（管理層）：處理所有機組公用數(shù)據(jù)。

5、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架545、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)5、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)555、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)西屋公司的方案5、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)西屋公司的方案565、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)

田灣方案5、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)田灣方案576、先進主控制室先進主控制室主要設(shè)施：

四臺標(biāo)準(zhǔn)化的工作站：兩臺分別由核島操作員和常規(guī)島操作員使用；其余兩臺分別供值長和安全工程師使用；

高分辨率CRT和等離子體顯示器：向操作員提供最佳信息；

壁掛式大屏幕：向操作員提供整個電廠的全貌；

輔助控制臺：考慮了操作員工作站系統(tǒng)全部或部分失效的可能而設(shè)置的后備控制手段，該控制臺獨立于標(biāo)準(zhǔn)化工作站的計算機系統(tǒng)；

閉路電視和通訊系統(tǒng)等。

6、先進主控制室先進主控制室主要設(shè)施：58ConceptualControlRoomDesign

ConceptualControlRoomDesign59ConceptualControlRoomDesignConceptualControlRoomDesign60Man-in-the-LoopTestSimulatorMan-in-the-LoopTestSimulator61幅面舉例-Temelín幅面舉例-Temelín62幅面舉例-Qinshan幅面舉例-Qinshan637、核電廠數(shù)字儀表控制系統(tǒng)采用的主要標(biāo)準(zhǔn)

美國為了發(fā)展核電廠數(shù)字儀表和控制系統(tǒng)，自80年代后期陸續(xù)制定出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并為美國核管會認可，IAEA和IEC也陸續(xù)制定出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)大部分已變成我國國家標(biāo)準(zhǔn)和部標(biāo)，這將為我國開發(fā)研究核電廠數(shù)字化儀表和控制系統(tǒng)提供了有力的支持，主要的標(biāo)準(zhǔn)有：

IEEEstd7-4.32-1993“CriteriaforDigitalComputersinSafetySystem50%NuclearPowerGeneratingstations”核電廠安全系統(tǒng)數(shù)字計算機的準(zhǔn)則(GB/T13629-1998)；

IEEEstd603-1991“CriteriaforSafetySystemforNuclearpowerplants”核安全系統(tǒng)準(zhǔn)則(GB13284-1998)；

IEEEstd577-1992“StandardRequirementsforReliabilityAnalysisforDesignandOperationofSafetySystemintheNucleargeneratingStation”核電廠安全系統(tǒng)設(shè)計和運行的可靠性分析要求(部分變成國標(biāo)GB/T7163-1999)；

7、核電廠數(shù)字儀表控制系統(tǒng)采用的主要標(biāo)準(zhǔn)美國為了發(fā)展核647、核電廠數(shù)字儀表控制系統(tǒng)采用的主要標(biāo)準(zhǔn)

IEC880-1986“StandardforComputersintheSafetySystemofNuclearPowerPlants”核電廠安全系統(tǒng)計算機軟件(EJ/T1058-1998)；

IEEE730-1989“StandardforSoftwareQualityAssurance”計算機軟件質(zhì)量保證規(guī)范(EJ/T694-92)；

IEEE828-1990“StandardforSoftwareConfigurationmanagementPlants”計算機軟件配置管理計劃編制指南(EJ/T743-1993)；

EJ/T890-1994 核電廠安全有關(guān)計算機軟件質(zhì)量保證細則(IAEA282)；

IEC60987-1989“ProgrammedDigitalComputersimportanttoSafetyforNuclearPowerPlants”可編程數(shù)字計算機用于核電廠安全重要系統(tǒng)(EJ529-1990)。7、核電廠數(shù)字儀表控制系統(tǒng)采用的主要標(biāo)準(zhǔn)65核電站數(shù)字儀表控制系統(tǒng)和先進主控制室核電站數(shù)字儀表控制系統(tǒng)66目錄1、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性3、人因工程設(shè)計（HFE）4、主控室人機接口5、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)6、先進主控制室7、核電廠數(shù)字儀表控制系統(tǒng)采用的主要標(biāo)準(zhǔn)目錄671、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

目前世界上控制儀表技術(shù)發(fā)展日新月異，尤其是計算機技術(shù)的發(fā)展更加迅速。各工業(yè)領(lǐng)域中采用的儀表（包括變送器、控制儀表、顯示儀表、電工儀表等）已逐步地計算機化和智能化，純模擬量的控制和顯示儀表全部被數(shù)字化和智能化儀表所替代將可指日可待。數(shù)字化分布儀表控制系統(tǒng)已廣泛用于火力發(fā)電廠，我國電力部門已明文規(guī)定30萬千瓦以上的火電廠必須采用分布式儀表控制系統(tǒng)。

1、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

目前世界上681、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

世界核電站的控制儀表系統(tǒng)可概括地分為三個層次：第一層次采用常規(guī)的模擬控制儀表系統(tǒng)，這是目前大多數(shù)核電站的情況；第二層次是模擬和數(shù)字混合的控制儀表系統(tǒng)，即1E級的保護系統(tǒng)仍采用常規(guī)的控制和儀表技術(shù)，非1E級采用全數(shù)字化的控制儀表系統(tǒng)；第三層次采用全部數(shù)字化的控制和儀表系統(tǒng)，目前只有為數(shù)不多的核電站采用這種最先進的控制儀表技術(shù)，這些核電站計有法國的N4型1450MWe核電站，美國西屋公司提供技術(shù)的SizewellB，Temelinunits1&2，GE公司的ABWR，ABB－CE的System80＋等。我國連云港核電站也采用了西門子Teleperm分布儀表控制系統(tǒng)，數(shù)字化分布式儀表控制系統(tǒng)在核電中的應(yīng)用是核電新技術(shù)的重要分支，是核電發(fā)展的必然趨勢。1、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

世691、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

PlantApplicationReplacedEquipmentApproximateOperationDataSizewellBIntegratedProtectionSystemNewPlant1995DiabloProcessProtectionSystemW-7100SeriesUnit1:1994Canyon1&2RTDBypassEliminationFoxboroHLineUnit2:1994Sequoyah1&2ProcessProtectionSystemW-7100SeriesUnit1:1990TurkeyRTDBypassEliminationFoxboroH-LineUnit2:1990Point3&4ProcessProtectionSystemW-7100SeriesUnit1:1991WattsBar1RTDBypassEliminationNewPlantUnit2:1991Zion1&2ProcessProtectionSystemNewplantUnit1:1996Temelin1&2RTDBypassEliminationNewPlantUnit1:19921、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀PlantAppl701、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀用戶堆型安裝日期硬件平臺系統(tǒng)CalvertCliffs1&2PWR2003AC160事故后監(jiān)測系統(tǒng)Kozloduy5&6VVER10002003AC160數(shù)字保護系統(tǒng)LeibstadtBWR2004-2015IT/AC160/Spider電廠計算機、反應(yīng)堆保護、汽輪機控制、保護系統(tǒng)、小型控制室升級Oskarshamn1BWR200-2002AC160/AC160Oskarshamn1BWR2002AC160PaloVerde1,2&3PWR2003AC160數(shù)字保護系統(tǒng)（堆芯保護計算器－CPC）Ringhals2PWR2006AC160數(shù)字保護系統(tǒng)（所有RPS/ESFAS）Ringhals2PWR2006Ovation/AC160主控室升級ShinKori1&2PWR2008/2009AC160數(shù)字保護系統(tǒng)（RPS、ESFAS、CPC）ShinWolsong1&2PWR2009/2010AC160數(shù)字保護系統(tǒng)（RPS、ESFAS、CPC）Surry1&2PWR2002Ovation/AC160CERPIUlchin5&6PWR2003/2004AC160數(shù)字保護系統(tǒng)（RPS、ESFAS）Vogtle1&2PWR2003/2004AC160柴油機程序加載器對硬件平臺的注意項：1)AC160是西屋公司“CommonQ”產(chǎn)品的一部分，適用于所有堆型的1E級安全設(shè)施。2)AC450屬于控制平臺。3)Ovation平臺用于電廠計算機、控制和替代后的WDPF。4)MP200是Materpiece200平臺，由AC450取代。5)Eagle是西屋第一個數(shù)字1E級安全平臺，由AC160取代。1、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀用戶堆型安裝日期硬件711、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀核電廠國家堆型設(shè)計者功能TelepermXPTelepermXs狀態(tài)CallawayU.S.APWRWEC全廠

▲▲設(shè)計中ComanchePeak1U.S.APWRWEC全廠▲▲設(shè)計中ComanchePeak2U.S.APWRWEC全廠▲▲設(shè)計中OlkiluoloFinlandPWR(EPR)FRA全廠▲▲設(shè)計中Tianwen1ChinaPWR(VVER)AEE/ASP全廠▲▲設(shè)計中Tianwan2ChinaPWR(VVER)AEE/ASP全廠▲▲設(shè)計中CarchingFRMIIGermany研究堆Siemens/KWU全廠▲▲20001、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀CallawayU.721、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀注：Ovation在保護系統(tǒng)中的應(yīng)用許可證申請正在進行。準(zhǔn)備用于KEWAUNEE（美國），RINGHALS（瑞典）。 1996年，日本的K6&K7（ABWR）已采用全計算機化的I&C系統(tǒng)1、核電站的數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀注：Ovation在732、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高核電廠的安全性?

提高儀表精度，增加堆芯安全裕量。?數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，容易實現(xiàn)指導(dǎo)運行和診斷事故的專家系統(tǒng)，采用先進的人機界面，增加操縱人員判斷和操作正確性以及處理事故的能力。?

容易實現(xiàn)核電核中采用的縱深防御的安全策略。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高核電廠的安全742、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高自動化控制水平與可操作性?

擴大了反應(yīng)堆自動控制的范圍，增強了負荷自動跟蹤能力，由于參與保護和控制的過程參數(shù)的一致性，提高了電廠的運行裕度。?

實現(xiàn)核電站的自動啟停。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高自動化控制水752、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高可維修性與可靠性?

容易實現(xiàn)全程自動試驗，滿足定期試驗要求。?

自診斷可以在數(shù)秒內(nèi)把設(shè)備故障定位到可更換組件。?

可采用標(biāo)準(zhǔn)部件進行模塊化維修，減少了備品備件的數(shù)量，同時備品備件容易從市場上獲得。?

維修旁路，允許在線修理而不降低電廠的整體自動化水平，可避免由維修而導(dǎo)致停堆。?

具有內(nèi)置故障測試設(shè)備，可使安全殼內(nèi)設(shè)備數(shù)量減至最少以減少維修人員所受輻照量。?

安全網(wǎng)絡(luò)與大容量信息主干網(wǎng)隔離，以及抗電磁干擾設(shè)計等大大提高了系統(tǒng)的可靠性。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高可維修性與可762、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性可擴充性?

硬件功能模塊可以按要求方便地增加或修改。?

高速公路多路傳輸數(shù)據(jù)通信技術(shù)允許將來改變和增加接口。?

容易實現(xiàn)功能擴展和設(shè)備升級。

提高經(jīng)濟性?

減少電纜的敷設(shè)用量，減少常規(guī)儀表，節(jié)省建筑用房，減少備品備件數(shù)量。?

提高反應(yīng)堆保護系統(tǒng)的運行裕量，在線和定期試驗?zāi)芰?，縮短試驗時間，提高了可用率。?采用分散計算機控制系統(tǒng)，具有較好的價格/性能比。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性可擴充性77價格分析（ABB、CE公司）

價格因素降低I&C設(shè)備電廠接線計劃運行人員維修備品備件強迫停機50％70％2－4月減少33％運行人員減少50％技術(shù)人員50％1次／每年2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性價格分析（ABB、CE公司）價格因素降低I&C設(shè)備50％782、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性

提高核電廠的安全性?

提高儀表精度，增加堆芯安全裕量。?數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，容易實現(xiàn)指導(dǎo)運行和診斷事故的專家系統(tǒng)，采用先進的人機界面，增加操縱人員判斷和操作正確性以及處理事故的能力。?

容易實現(xiàn)核電核中采用的縱深防御的安全策略。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性792、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性

提高自動化控制水平與可操作性?

擴大了反應(yīng)堆自動控制的范圍，增強了負荷自動跟蹤能力，由于參與保護和控制的過程參數(shù)的一致性，提高了電廠的運行裕度。?

實現(xiàn)核電站的自動啟停。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高自動化控制802、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性

提高可維修性與可靠性?

容易實現(xiàn)全程自動試驗，滿足定期試驗要求。?

自診斷可以在數(shù)秒內(nèi)把設(shè)備故障定位到可更換組件。?

可采用標(biāo)準(zhǔn)部件進行模塊化維修，減少了備品備件的數(shù)量，同時備品備件容易從市場上獲得。?

維修旁路，允許在線修理而不降低電廠的整體自動化水平，可避免由維修而導(dǎo)致停堆。?

具有內(nèi)置故障測試設(shè)備，可使安全殼內(nèi)設(shè)備數(shù)量減至最少以減少維修人員所受輻照量。?

安全網(wǎng)絡(luò)與大容量信息主干網(wǎng)隔離，以及抗電磁干擾設(shè)計等大大提高了系統(tǒng)的可靠性。2、數(shù)字化分布式儀控系統(tǒng)的必要性和優(yōu)越性提高可維修性與813、人因工程設(shè)計（HFE）人因工程設(shè)計（HFE）包括十二項主要內(nèi)容1.

人因工程計劃管理2.

運行經(jīng)驗審評3.

功能需求分析和功能分配4.

任務(wù)分析5.

人員配備6.

人因可靠性分析7.

人機系統(tǒng)接口設(shè)計8.

運行程序開發(fā)研究9.

培訓(xùn)計劃開發(fā)研究10.

人因V＆V11.

設(shè)計執(zhí)行12人行為監(jiān)測

3、人因工程設(shè)計（HFE）人因工程設(shè)計（HFE）包括十二項823、人因工程設(shè)計（HFE）人因工程設(shè)計（HFE）和執(zhí)行過程分析運行經(jīng)驗評審功能要求分析和功能分配任務(wù)分析人員配備人因可靠性分析HFE計劃管理設(shè)計人機接口設(shè)計程序開發(fā)研究培訓(xùn)開發(fā)研究V＆V驗證和確認運行設(shè)計執(zhí)行人因行為的監(jiān)測3、人因工程設(shè)計（HFE）人因工程設(shè)計（HFE）和執(zhí)行過程833、人因工程設(shè)計（HFE）1）.人因工程設(shè)計（HFE）涉及十三技術(shù)工種： 技術(shù)項目管理 系統(tǒng)工程：核工程

I＆C工程 土木工程 人因工程 電廠操縱員 計算機系統(tǒng)工程 電廠運行規(guī)程開發(fā) 人員培訓(xùn) 系統(tǒng)安全工程 維修/檢查工程 可靠性/可用性工程3、人因工程設(shè)計（HFE）1）.人因工程設(shè)計（HFE）涉843、人因工程設(shè)計（HFE）2)人因工程設(shè)計過程中產(chǎn)生的文件l

運行經(jīng)驗審評文件l

任務(wù)分析文件l

功能需求文件l

人因系統(tǒng)接口設(shè)計導(dǎo)則文件l

設(shè)計技術(shù)規(guī)范書文件l

儀表和控制結(jié)構(gòu)圖l

方塊圖l

儀表清單l

系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范書文件3、人因工程設(shè)計（HFE）2)人因工程設(shè)計過程中產(chǎn)853、人因工程設(shè)計（HFE）3）確認（Verification）類型

l

設(shè)計評審l

獨立評審/獨立驗算（alternativecalculations）l

試驗4）運行經(jīng)驗評審3、人因工程設(shè)計（HFE）3）確認（Verificatio863、人因工程設(shè)計（HFE）5）功能需求分析和分配

l

功能需求分析：確定為滿足電廠安全目的必須執(zhí)行的功能，即為防止或減緩假想事故的后果，這些后果可能對公眾健康和安全產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險。

l

6個關(guān)鍵安全功能：·反應(yīng)性控制（次臨界）·堆芯冷卻·RCS完整性·熱阱·安全殼完整性·放射性排放控制3、人因工程設(shè)計（HFE）5）功能需求分析和分配873、人因工程設(shè)計（HFE）5）功能需求分析和分配l

功能分配：電廠控制要求分析和控制功能分配給:(1)人（即手動控制）(2)系統(tǒng)部件（即自動控制和非能動，自控制現(xiàn)象）(3)人和系統(tǒng)部件的組合（即，共享的控制和帶手動后備的自動系統(tǒng)）3、人因工程設(shè)計（HFE）5）功能需求分析和分配883、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析

(1)任務(wù)分析目的：l提供人因（機）系統(tǒng)接口設(shè)計決策的依據(jù)之一l

使行為要求和人能力相匹配l

為運行程序開發(fā)提供輸入l

為電廠人員配置、培訓(xùn)和通訊要求提供輸入3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析893、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析（2）任務(wù)分析包括：l

全范圍的運行模式包括起動、正常運行、不正常和應(yīng)急運行、瞬態(tài)工況、低功率和停閉工況。l

操縱員動作：關(guān)鍵手動動作或高風(fēng)險任務(wù)。l

應(yīng)急響應(yīng)導(dǎo)則中全范圍的活動。l維修、試驗、檢查和監(jiān)視（MTIS）（分析MTIS為確定一子組“高風(fēng)險”的系統(tǒng)/結(jié)構(gòu)/設(shè)備SSC）。3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析903、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析（3）任務(wù)順序分析（OSA）：NUREG-0711：l

電廠從換料后到100%功率的升溫和啟動l

緊急停堆、緊急停機和安全注射l

自然循環(huán)冷卻（蒸汽發(fā)生器啟動給水）l

喪失反應(yīng)堆或二次側(cè)冷卻劑l

LOCA事故后冷卻和卸壓l

在停閉時喪失正常余熱排出系統(tǒng)（RNS）l

自動降壓系統(tǒng)（ADS）手動驅(qū)動

通過PMS，多樣驅(qū)動系統(tǒng)（DAS）的手動緊急停堆l

在Model時ADS閥門試驗3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析913、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析（3）任務(wù)順序分析（OSA）：連云港

l

正常運行階段NS1：從冷停堆狀態(tài)到功率運行狀態(tài)的電廠啟動階段·冷停堆狀態(tài)以及從冷停堆轉(zhuǎn)變到中間冷停堆狀態(tài)；·中間冷停堆狀態(tài)以及從中間冷停堆狀態(tài)轉(zhuǎn)變到熱冷停堆狀態(tài)；·熱停堆狀態(tài)以及從熱停堆狀態(tài)轉(zhuǎn)變到可監(jiān)視的最低功率水平；·可監(jiān)視的最低功率水平；·從可監(jiān)視的最低功率水平到功率水平。3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析923、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析（3）任務(wù)順序分析（OSA）：連云港l

正常運行階段NS2：計劃停堆。l

正常運行階段NS3：保證換料階段安全運行的最有效、最可靠的控制和監(jiān)視。l

正常運行階段NS4：控制設(shè)備多種故障，不能由控制室操縱員自動控制電廠。l

預(yù)期的運行事件階段AS1：在預(yù)期的運行事件情況下保證安全運行。3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析933、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析（3）任務(wù)順序分析（OSA）：連云港l

事故分析階段1E1：反應(yīng)性正速率增加。l

事故分析階段1E2：熱量排出系統(tǒng)故障。l事故分析階段1E3：主系統(tǒng)熱量排出系統(tǒng)到最終熱阱故障。l

事故分析階段1E4：主冷卻劑泄漏。l

事故分析階段1E5：一次側(cè)向二次側(cè)系統(tǒng)泄漏。

l事故分析階段1E6：主蒸汽管道泄漏。

3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析943、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析（4）

任務(wù)分析的具體內(nèi)容：

l

確定各階段的運行任務(wù)

l確定MCR控制和監(jiān)測的主要功能監(jiān)測功能：功能、監(jiān)測的參數(shù)和狀態(tài)控制功能：控制目的、控制對象3、人因工程設(shè)計（HFE）6）任務(wù)分析953、人因工程設(shè)計（HFE）7）人員配備

人員水平：操作、維修、工程、儀控、輻射防護、保衛(wèi)、化學(xué)等人員。

8）人因可靠性分析（HRA）和人因工程的綜合

3、人因工程設(shè)計（HFE）7）人員配備963、人因工程設(shè)計（HFE）

9人機系統(tǒng)接口（HIS）設(shè)計（HumansysteminterfaceDesign）

人機接口設(shè)施包括：

l

大屏幕信息系統(tǒng)（WPIS）：非1E系統(tǒng)、無控制功能、能動態(tài)顯示信息

l

報警系統(tǒng)

l電廠信息系統(tǒng):非1E級數(shù)據(jù)顯示和處理系統(tǒng)

l

計算機化的運行規(guī)程系統(tǒng)：該系統(tǒng)應(yīng)有一個后備設(shè)計（利用紙質(zhì)規(guī)程）

l軟操/專設(shè)的控制：安全和非安全的控制，離散（專設(shè)）控制開關(guān)和軟操3、人因工程設(shè)計（HFE）9人機系統(tǒng)接口（HIS）974、主控室人機接口

主控制室的顯示器（CRT或等離子體等顯示器）顯示和操作幅面可分為四個層次：

1）電廠狀態(tài)參數(shù)（或八角圖）；2）電廠概貌（圖和全廠參數(shù)）；3）按功能分區(qū)（正常操作區(qū)、輔助操作區(qū)和事故操作區(qū)）的系統(tǒng)圖；4）子系統(tǒng)和設(shè)備。每一個層次包括電廠系統(tǒng)運行參數(shù)和技術(shù)數(shù)據(jù)，包括運行范圍、整定值、控制帶、趨勢、流程圖、參數(shù)表、報警清單、曲線組合和控制設(shè)備等。4、主控室人機接口主控制室的顯示器（CRT或等離子體等顯示984、主控室人機接口電氣狀態(tài)參數(shù)（關(guān)鍵性參數(shù)）

電廠狀態(tài)參數(shù)

電廠概貌圖和全廠參數(shù)----------------------------功能區(qū)123系統(tǒng)＊電廠概貌PlantOverview正常操作區(qū)輔助操作區(qū)事故操作區(qū)RCSCVCSRCPSISEFWS子系統(tǒng)或設(shè)備4蒸汽發(fā)生器穩(wěn)壓器壓力容器CVCS（反應(yīng)性控制）CVCS（容積控制）上充泵主控制室人機接口顯示和操作幅面分層4、主控室人機接口電氣狀態(tài)參數(shù)電廠電廠概貌圖功能區(qū)12994、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)關(guān)鍵安全參數(shù)（舉例）·反應(yīng)性控制

中子注量率（周期、反應(yīng)性）控制棒位置（棒到底位置）反應(yīng)堆冷卻劑的硼濃度反應(yīng)堆冷卻劑的冷段溫度4、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)1004、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)關(guān)鍵安全參數(shù)（舉例）·反應(yīng)堆堆芯冷卻（熱量導(dǎo)出）反應(yīng)堆冷卻劑的熱段溫度反應(yīng)堆冷卻劑的冷段溫度反應(yīng)堆冷卻劑壓力堆芯出口溫度反應(yīng)堆冷卻劑水位過冷度4、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)1014、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)關(guān)鍵安全參數(shù)（舉例）·反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的完整性（壓力邊界）反應(yīng)堆冷卻劑壓力安全殼地坑水位安全殼壓力安全殼大氣放射性凝汽器排氣放射性

N164、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)1024、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)關(guān)鍵安全參數(shù)（舉例）·熱阱蒸汽發(fā)生器水位（窄量程、寬量程）蒸汽發(fā)生器給水流量凝汽器背壓等·安全殼完整性安全殼氫濃度安全殼壓力安全殼隔離閥位置·放射性排放控制

4、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)1034、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)八角圖（西屋公司）

Tavg(堆芯出口溫、次冷度功率失匹核功率/汽機功率（啟動速率）安全殼溫度地坑水位（安全殼壓力）安全殼、二次側(cè)和其它區(qū)域放射性（安全殼、二次側(cè)和其它區(qū)域放射性）窄量程蒸汽發(fā)生器水位（寬量程蒸汽發(fā)生器水位）凈上充流量（壓力容器水位）穩(wěn)壓器水位（穩(wěn)壓器水位）穩(wěn)壓器壓力（穩(wěn)壓器壓力）4、主控室人機接口1）關(guān)鍵參數(shù)Tavg(堆芯出口溫、功率失1044、主控室人機接口2）全廠性參數(shù)（監(jiān)視核電廠正常狀態(tài)參數(shù)）

電功率核功率效率負荷因子（LoadFactor）圖運行時間因子(OperationFactor)圖機組能力因子(UnitCapabilityFactor)圖時鐘（實時時間）4、主控室人機接口2）全廠性參數(shù)（監(jiān)視核電廠正常狀態(tài)參數(shù)）1054、主控室人機接口

3）SPDS（R.G1.97）·反應(yīng)堆控制中子注量率10-6—120%滿功率

控制棒位置

全部插入位置或沒有全部插入

RCS可溶硼濃度 0—6000ppmRCS冷段水溫度 10℃—205℃

·堆芯冷卻

RCS熱段水溫度 10℃—400℃

RCS冷段水溫度 10℃—400℃

RCS壓力 0—21Mpa

堆芯出口溫度93℃—1260℃（對正在運行電站93℃—899℃）

反應(yīng)堆冷卻劑水位

過冷度 93℃（過冷）—1.67℃（過熱