核電站全數字化控制系統是以網絡為中心實現的實時分布式系統。系統采用分散控制、集中管理的分層分布式控制結構,包括數據采集、數據管理和運行及安全監視等子系統、常規島控制、輔助系統(BOP)控制。
系統由工程師站、操作站、現場控制站" title="控制站">控制站、通信控制站、打印服務站、系統服務器、管理網絡、系統網絡等組成。
1、系統邏輯結構圖見下圖:
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2.系統性能指標
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??? ◆可用性
系統可利用率 >99.9%;系統平均修復時間 <4小時。
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??? ◆系統響應時間
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器、打印服務器等主設備在設計中充分考慮了負荷的均衡,避免出現負荷尖峰的情況,系統滿足需求規定的負荷準則為:
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)網絡負荷率 £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 ≤1 毫秒,站間 ≤2 毫秒。
即對于同一個采集站內的點,按1毫秒以上時間間隔產生變位時,記錄的時間順序不應有顛倒情況;對于不同的采集站的點,按2毫秒以上時間間隔產生變位時,記錄的時間順序不應有顛倒情況。
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??? ◆系統處理能力
數據庫最大點數:65535點;每個控制器IO能力:1000點。
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??? ◆系統可維護性
系統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。
系統的數據服務器采用雙機熱備用方式,任何一臺服務器發生故障,均不會影響系統運行,主服務器發生故障時,備份服務器可實現自動切換" title="自動切換">自動切換,成為主服務器,故障切換時間≤4秒(從故障出現到切換完成)。
現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生故障,均不會影響系統運行,主主控單元發生故障時,備份主控單元可實現自動切換,成為主主控單元,故障切換時間≤1秒
系統網絡和管理網絡采用冗余配置自動切換方式,保證數據通訊的可靠性。
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??? ◆系統的重置能力
系統的任一操作員站、數據采集站、通訊控制站,打印服務器以及雙服務器運行中的某一臺服務器故障后均不影響系統的整體運行,設備恢復運行時,除相關功能的轉移外,也不會對系統的整體運行產生擾動。
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??? ◆時鐘
模擬量時間戳精確到秒,開關量時間戳精確到毫秒。
系統提供來自電廠統一時鐘的信號接口,系統內部時鐘精度 ≤2mS
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??? ◆系統抗干擾能力
模擬量采集板抗得住下述范圍內的干擾電壓: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、網絡構成
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基于Client/Server體系結構的大型分布式控制系統,從邏輯結構上分為現場采集控制級,中央處理級和操作級。
系統共有三層網絡,即 Plant Data Highway層的100Mbps TCP/IP Ethernet,操作站、工程師站、中央處理服務器以及不同系統之間采用100Mbps Ethernet, 傳輸速率高,通訊介質可以是雙絞線和多模光纖,采用TCP/IP協議,有很強的網絡互聯能力。
連接各I/O站和服務器的系統網絡為星型網絡結構。
每個I/O站內用現場總線(Control Area Network,CAN)連接主控模塊和智能I/O模塊,CAN現場總線符合ISO11898 CAN Specification 2.0B標準,是一種按優先級搶占式的總線。
4、系統創新點:
??? 此系統具有以下技術創新點:
◆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控系統的體系結構;
◆基于OPC規范和COM技術的軟件通訊接口技術;
◆以功能分散、負荷分散為原則的分布式實時數據庫管理技術;
◆適用于百萬千瓦級核電站有利于判斷的智能報警技術。