摘要：總體介紹了大亞灣核電站數(shù)字化KIT/KPS系統(tǒng)改造項(xiàng)目的背景和系統(tǒng)主要功能，對百萬千瓦核電站數(shù)字化KIT/KPS系統(tǒng)平臺及其應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，并詳細(xì)說明了百萬千瓦核電站數(shù)字化KIT／KPS系統(tǒng)平臺技術(shù)具有開關(guān)量快速采樣、冗余設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程監(jiān)視及PUD處理等特點(diǎn)。
　　
　　引言
　　
　　原有的大亞灣核電站KIT/KPS系統(tǒng)經(jīng)過多年運(yùn)行，其硬件已經(jīng)嚴(yán)重老化，備件又難以購買，給維護(hù)工作帶來極大的困難；另外，原KIT/KPS系統(tǒng)是建立在20世紀(jì)80年代初的技術(shù)基礎(chǔ)之上的，系統(tǒng)功能有限、性能指標(biāo)低、可擴(kuò)展性差，已很難滿足電站運(yùn)行人員、電站管理人員對電站的監(jiān)視需求。
　　
　　基于此背景，在2007年啟動(dòng)了大亞灣核電站KIT/KPS系統(tǒng)的改造項(xiàng)目。該項(xiàng)目委托北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司實(shí)施，并在2008年11月和2009年5月完成大亞灣核電站2#機(jī)組和l#機(jī)組的KIT/KPS系統(tǒng)改造，改造后系統(tǒng)功能豐富實(shí)用、運(yùn)行穩(wěn)定。
　　
　　本文對大亞灣核電站KIT/KPS系統(tǒng)改造項(xiàng)目進(jìn)行了基本介紹，在此基礎(chǔ)上歸納出KIT/KPS系統(tǒng)產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)，并總結(jié)了同類項(xiàng)目改造成功的關(guān)鍵點(diǎn)。
　　
　　一、系統(tǒng)功能概述
　　
　　KIT/KPS系統(tǒng)（數(shù)據(jù)集中處理系統(tǒng)／安全監(jiān)督盤系統(tǒng)）是核電站重要的儀表和控制系統(tǒng)。
　　
　　KIT系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)集中處理功能，它是核島、常規(guī)島及其輔助設(shè)備在正常運(yùn)行工況
　　
　　系統(tǒng)檢修工況、事故工況及事故后工況等場合下的重要監(jiān)視手段。KIT系統(tǒng)的具體功能包括：現(xiàn)場開關(guān)量和模擬量數(shù)據(jù)采集與處理、報(bào)警處理和顯示監(jiān)視、日志記錄、歷史數(shù)據(jù)管理及報(bào)表打印等。
　　
　　KPS功能即安全顯示盤功能，它能夠?yàn)檫\(yùn)行人員提供各種安全動(dòng)作的工作狀態(tài)及有關(guān)電廠安全的綜合信息畫面，以及時(shí)探測事故、監(jiān)督安全動(dòng)作、協(xié)助操縱員處理事故。KPS功能包括以下十項(xiàng)功能：識別*故障、執(zhí)行機(jī)構(gòu)監(jiān)督、故障或事故診斷和規(guī)程選擇、安全注入后事故診斷和規(guī)程選擇、安全注入的監(jiān)測、電廠運(yùn)行點(diǎn)的監(jiān)測、電廠狀態(tài)的監(jiān)測、余熱排除的監(jiān)測、安全功能的監(jiān)測和協(xié)助運(yùn)行的綜合顯示功能。
　　
　　二、產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)
　　
　　2.1開關(guān)量快速采樣功能
　　
　　在大亞灣KIT/KPS改造項(xiàng)目中，外部開關(guān)量超過3000點(diǎn)。系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格書要求系統(tǒng)對于全部開關(guān)量信號均具有40ms的分辨率。這樣的技術(shù)指標(biāo)與一般電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有很大的不同，因?yàn)橐话汶娬居?jì)算機(jī)系統(tǒng)只要求對于特殊開關(guān)量采用SOE方式處理，數(shù)量一般只有一二百個(gè)，其余信號則按照普通開關(guān)量處理，分辨率zui快為250ms。所以，如此大量的高分辨率開關(guān)量的處理是本系統(tǒng)一個(gè)重要的技術(shù)特點(diǎn)，在技術(shù)上也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。
　　
　　2.2系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)
　　
　　KIT/KPS系統(tǒng)是全電站數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)，對系統(tǒng)的可靠性有很高的要求。為了提高系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中使用了大量的冗余設(shè)計(jì)，以此滿足單一故障準(zhǔn)則。
　　
　　KIT/KPS系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)主要包括：控制站CPU單元冗余、控制站電源冗余、服務(wù)器冗余、服務(wù)器電源冗余、操作員站冗余、打印機(jī)設(shè)備的冗余、控制網(wǎng)和系統(tǒng)網(wǎng)冗余和現(xiàn)場總線冗余。其中大部分冗余設(shè)計(jì)都是原有系統(tǒng)所無法實(shí)現(xiàn)的。
　　
　　2.3PUD編譯、下裝和生效時(shí)間
　　
　　改造前，系統(tǒng)組態(tài)需要經(jīng)過幾十個(gè)小時(shí)的編譯、下裝和重新運(yùn)行來完成修改，這就對系統(tǒng)的維護(hù)造成了困難。經(jīng)工程師修改系統(tǒng)組態(tài)后，組態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯的時(shí)間小于lh，下裝時(shí)間小于lh，數(shù)據(jù)生效時(shí)間小于15min。
　　
　　2.4系統(tǒng)容量
　　
　　經(jīng)過改造，系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和存貯的能力得到了很大的提高，主要表現(xiàn)為以下八個(gè)方面。
　　
　　①操作人員能在線訪問的全日志事件個(gè)數(shù)為30000條；
　　
　　②操作人員能在線訪問的模擬量和開關(guān)量的歷史數(shù)據(jù)量達(dá)180天；
　　
　　③改造后的系統(tǒng)能處理的zui大物理點(diǎn)數(shù)為30000點(diǎn)；
　　
　　④系統(tǒng)中全部模擬量的存儲(chǔ)周期為15;
　　
　　⑤工藝畫面數(shù)＞1000;
　　
　　⑥服務(wù)器計(jì)算量＞2000個(gè)邏輯計(jì)算公式；
　　
　　⑦報(bào)警卡數(shù)量＞3000;
　　
　　⑧物理點(diǎn)規(guī)模＞7000。
　　
　　2.5遠(yuǎn)程監(jiān)視功能
　　
　　原系統(tǒng)操作站全部位于主控室和計(jì)算機(jī)房，并且原系統(tǒng)沒有開放與其他應(yīng)用功能的通信接口，所以無法支持其他地點(diǎn)的數(shù)據(jù)監(jiān)控功能。
　　
　　改造后的KIT/KPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)視功能。系統(tǒng)維護(hù)人員、電站管理人員及相關(guān)專業(yè)人員可通過電站的工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)（KDC）對KIT/KPS系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和分析。
　　
　　遠(yuǎn)程監(jiān)控站具有豐富的監(jiān)視功能，其監(jiān)視畫面與主控室基本一致；監(jiān)視信息快速實(shí)時(shí)，*不影響KIT/KPS系統(tǒng)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷；遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)和KIT/KPS系統(tǒng)之間設(shè)置了硬件防火墻，可防止外部非法侵入和各類病毒的侵害。
　　
　　三、應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)
　　
　　3.1KPS功能
　　
　　KPS功能主要用于監(jiān)視核電站事故期間和事故后的安全情況，并根據(jù)當(dāng)前電站的運(yùn)行工況采取相應(yīng)措施。改造后的KPS功能絕大部分很好地繼承了改造前的功能，而改造后新系統(tǒng)較原系統(tǒng)增加了與電站安全運(yùn)行有關(guān)的ISAC、DEC和SPU功能，完整地實(shí)現(xiàn)了KPS的所有功能。
　　
　　由于受原系統(tǒng)的限制，大亞灣核電站原有的十多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)并沒有*反饋到系統(tǒng)中，而此次對AO和SPI的升級，*繼承了以前的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)；且參考電站為嶺澳一期，在FLT、ACT、AO的人機(jī)界面處理上也比改造前更加直觀、友好。
　　
　　3.2報(bào)警卡功能
　　
　　核電站內(nèi)報(bào)警卡包含了所有報(bào)警信號相關(guān)的信息，涉及大多數(shù)系統(tǒng)。報(bào)警卡文件以紙質(zhì)文檔形式放置在主控室的文件柜中，文件規(guī)模龐大，是操作員處理報(bào)警zui重要的參考文件。
　　
　　與原系統(tǒng)相比，新的KIT/KPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能化的電子報(bào)警卡，操作人員可以從報(bào)警信息和報(bào)警卡索引畫面中快速調(diào)出需要的報(bào)警卡。報(bào)警卡與相關(guān)變量結(jié)合顯示，通過報(bào)警卡可鏈接到對應(yīng)的邏輯圖。
　　
　　3.3快速計(jì)算功能設(shè)計(jì)
　　
　　KPS系統(tǒng)具有*故障識別（FLT）功能。*故障識別功能要求系統(tǒng)能夠針對大量的開關(guān)量信號進(jìn)行帶時(shí)標(biāo)功能的邏輯運(yùn)算，并且要求能夠?qū)?0ms的開關(guān)量信號變位體現(xiàn)到邏輯計(jì)算中。
　　
　　KIT/KPS系統(tǒng)采用了分散控制系統(tǒng)（DCS）。參與計(jì)算的數(shù)據(jù)來自不同的分布式部署的控制站，開關(guān)量在模塊級、控制器級的數(shù)據(jù)采集以及向服務(wù)器發(fā)送都是異步進(jìn)行的，因此，在同一時(shí)刻發(fā)生的變位信息會(huì)在不同的時(shí)刻到達(dá)控制站和服務(wù)器。通常按周期調(diào)度的計(jì)算模塊并不能滿足此計(jì)算要求。
　　
　　針對此項(xiàng)要求，KIT/KPS系統(tǒng)中開發(fā)了快速計(jì)算軟件模塊。該計(jì)算任務(wù)通過歷史數(shù)據(jù)緩存、歷史數(shù)據(jù)排序，按時(shí)序在同一時(shí)刻進(jìn)行多個(gè)歷史時(shí)刻計(jì)算的技術(shù)方案，有效地解決了該項(xiàng)技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了重要的*故障識別功能。
　　
　　3.4熱功率監(jiān)視
　　
　　在核電站運(yùn)行過程中，需要對一回路熱功率的情況進(jìn)行觀測，且要求針對實(shí)時(shí)熱功率和8h滑動(dòng)平均熱功率進(jìn)行觀測，同時(shí)需要根據(jù)熱功率情況產(chǎn)生報(bào)警，并將報(bào)警輸出到光子牌上，提醒操作員注意。
　　
　　原KIT/KPS系統(tǒng)只能計(jì)算短時(shí)間內(nèi)的滑動(dòng)熱功率，新的熱功率監(jiān)視實(shí)現(xiàn)了長達(dá)8h的歷史數(shù)據(jù)計(jì)算功能。同時(shí)，新系統(tǒng)增加了豐富的人機(jī)交互功能。
　　
　　由于熱功率算法非常復(fù)雜，熱功率監(jiān)視計(jì)算通過組態(tài)是無法實(shí)現(xiàn)的，所以考慮在服務(wù)器上增加單獨(dú)的熱功率計(jì)算任務(wù)，并設(shè)計(jì)了特殊的歷史數(shù)據(jù)讀取方法實(shí)現(xiàn)此功能。
　　
　　3.5模擬機(jī)內(nèi)的KIT/KPS系統(tǒng)
　　
　　為了滿足現(xiàn)場培訓(xùn)的需要，要求培訓(xùn)中心模擬機(jī)設(shè)備和現(xiàn)場主控室保持一致，在此次大亞灣KIT/KPS系統(tǒng)改造項(xiàng)目中，廣利核公司設(shè)計(jì)完成了原模擬機(jī)系統(tǒng)的相應(yīng)改造。
　　
　　原模擬機(jī)中的KIT/KPS系統(tǒng)采用了Emulation（黑盒仿真），新模擬機(jī)中的KIT/KPS系統(tǒng)采用了Stimulation方法實(shí)現(xiàn)（白盒仿真）。該仿真系統(tǒng)具有*的相似度，操作員站的畫面與實(shí)際KIT/KPS系統(tǒng)幾乎*一致；模擬機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫參數(shù)、畫面和報(bào)表等組態(tài)信息可直接復(fù)用實(shí)際KIT/KPS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。同時(shí)，模擬機(jī)系統(tǒng)中復(fù)用了大量實(shí)際KIT/KPS系統(tǒng)軟件，因此，只需針對接口部分和仿真命令響應(yīng)部分進(jìn)行特殊開發(fā)，即可實(shí)現(xiàn)仿真功能。
　　
　　3.6系統(tǒng)接口
　　
　　3.6.1TTY-RS232串行轉(zhuǎn)換板卡
　　
　　原系統(tǒng)與RPN/RGL系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通信的接口為一對輸出為0-20mA的電流環(huán)信號。為了在新系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與RPN/RGL系統(tǒng)間更通用的數(shù)據(jù)通信，系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中決定將此電流環(huán)通信信號轉(zhuǎn)換成通用的RS-232信號。TTY-RS232串行轉(zhuǎn)換板卡即用于實(shí)現(xiàn)此信號的物理轉(zhuǎn)換功能。TTY-RS232串行轉(zhuǎn)換板卡的長、寬、高分別為87mm、56mm、40mm，在機(jī)柜內(nèi)僅占用很小的空間。該模塊無需外部電源供電，從RS-232信號線上采電即可保證板卡的正常工作。
　　
　　3.6.2RIC數(shù)據(jù)采集處理功能
　　
　　在原有的大亞灣KIT/KPS系統(tǒng)中，RIC數(shù)據(jù)的采集和處理都嵌入在KIT系統(tǒng)中，如果要對KIT/KPS作完整的改造，就必須同時(shí)對RIC數(shù)據(jù)采集處理部分進(jìn)行改造。同時(shí)，RIC試驗(yàn)在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)占關(guān)鍵路徑，必須通過頻繁的RIC試驗(yàn)了解堆芯狀態(tài)。如果試驗(yàn)不成功，無法分析堆芯狀態(tài)，則會(huì)影響到機(jī)組升功率。改造后的RIC軟件提供了文件拼接工具，一次RIC試驗(yàn)需要花費(fèi)1個(gè)多小時(shí)，如果試驗(yàn)過程中出現(xiàn)故障，原有系統(tǒng)則必須重新進(jìn)行試驗(yàn)，這對探頭設(shè)備的損耗很大。
　　
　　改造后針對該問題提供了的文件拼接軟件，從而能夠在故障恢復(fù)后繼續(xù)進(jìn)行后面的試驗(yàn)，zui后將兩次數(shù)據(jù)拼接。該功能在現(xiàn)場已通過驗(yàn)證，這對現(xiàn)場生產(chǎn)具有很重要的意義。
　　
　　四、結(jié)束語
　　
　　大亞灣核電站KIT/KPS系統(tǒng)國產(chǎn)化的成功改造，標(biāo)志著國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權(quán)KIT/KPS系統(tǒng)在功能上和主要性能指標(biāo)上都已達(dá)到國外同類產(chǎn)品的*水平，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。