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★北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司莫德亮，朱遠濤

★中廣核惠州核電有限公司劉怡

關鍵詞：DCS系統(tǒng)；SpeedyHold；定期試驗；計時

根據核電站運行期間定期試驗監(jiān)督大綱，需要對部分系統(tǒng)的閥門進行開啟或關閉測試驗證，要求動作時間滿足大綱準則要求，進一步滿足核安全法規(guī)及電站運行要求^[1]。

現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)中增加了閥門動作時間計算功能，即系統(tǒng)能夠自動計算一組或多組定期試驗中不同閥門設備的動作時間差，并提供畫面顯示閥門動作時間與打印結果功能。但操作讀取閥門動作時間的方式不夠便捷直觀，操作流程繁瑣^[2]。

針對該問題，我們進行了理論分析研究，初步認為可以采用從DCS系統(tǒng)一層控制站組態(tài)功能上研究并開發(fā)出一種算法功能塊，從控制站獲取兩次開關量的變位時標，并在控制站里計算后將差值送到二層服務器，再由操作員站讀取并顯示來解決上述問題。

1　現(xiàn)狀問題分析

現(xiàn)有SpeedyHold平臺DCS系統(tǒng)閥門動作時間計時方案：一層IO采集板卡獲取閥門動作變位信號并打上時標后隨數(shù)據包傳輸?shù)蕉臃掌鳎嬅婺_本VB代碼讀取DCS系統(tǒng)全日志里指定的兩個開關量變位日志時標，對時標加以計算后顯示在畫面上，達到人機信息交互目的，計算畫面如圖1所示。

圖1 閥門動作時間計算畫面（改造前）

運行人員使用方法：

（1）需要在試驗前調出定期試驗畫面；

（2）運行人員進行相關設備操作，如操作盤的開關、按下按鈕等；

（3）執(zhí)行過程中畫面以500ms為周期刷新，并通過畫面腳本讀取閥門動作日志，計算滿足條件日志時標的時間差；

（4）試驗執(zhí)行結束，即畫面的計算結束，將所有需要計算的閥門動作時間信息顯示在畫面上；

（5）通過“歷史試驗開始時間設置”查詢三天前至當天歷史數(shù)據。

上述方案主要存在以下4個問題：

（1）試驗查詢記錄時間有時間限制。畫面讀取系統(tǒng)日志時，設置試驗開始時間只能選擇3天以內的時間，超出3天時間的日期無法選擇，從而導致試驗數(shù)據只能在短期內復查，需要運行人員自行抄錄保存。

（2）試驗查詢記錄時間受日志數(shù)量的限制。由于DCS系統(tǒng)有最多存儲30,000條日志的限制，新生成的日志會自行覆蓋最早生成的日志。而且該機組DCS系統(tǒng)監(jiān)視的工藝系統(tǒng)達到269個，30,000條日志約相當于一個月的日志容量（日志存儲時間的長短視現(xiàn)場工藝情況而定）。

（3）超過3天范圍只能手動離線查詢，不夠便捷。查找歷史試驗數(shù)據時只能通過離線查詢功能導出相關日志，手動進行計算，步驟相當繁瑣。

（4）容易誤設置歷史試驗開始時間，造成時間計算錯誤。只有在試驗前打開畫面（這時候畫面屬于實時試驗模式），畫面才具備自動顯示日志、自動計算閥門動作時間功能。設置歷史試驗開始時間必須準確，不恰當?shù)拈_始時間會額外增加或丟失試驗日志，導致閥門動作時間計算錯誤，影響復盤試驗執(zhí)行情況（實際工作中也多次出現(xiàn)類似情況）。

2　解決方案

2.1　整體思路

針對現(xiàn)有問題，經過分析討論，我們用歸類法將當前存在的4個問題進行分類匯總，最終要解決的是查詢時間限制和手動查詢不便捷2個問題。

結合SpeedyHold平臺的系統(tǒng)功能特點，我們將時間數(shù)據賦值給內部模擬量，可以存儲在歷史服務器里，在線數(shù)據能查詢180天以內，解決了只能存儲3天問題，同時將手動選擇試驗開始時間計算變更為在控制站內自動計算，顯示在二層DCS畫面。具體方案如圖2所示。

改進后采用SpeedyHold平臺的控制站算法組態(tài)功能進行閥門動作時間計算，使用開關量上升沿檢測、獲取控制站系統(tǒng)時間、變量類型轉換等功能塊，要求參與試驗的設備開關量信號在同一控制站內。

圖2 改進后閥門動作時間計時流程圖

沿用改進前的試驗開始的標志性動作信號，在DCS系統(tǒng)為特定的外部開關量信號（RPA601EC、KSA001EC等），運行人員會在試驗開始時，通過打開開關、按下按鈕等方式使這些信號動作翻轉為開關量“1”信號。

控制站會主動檢測試驗開始信號，特定信號觸發(fā)時，獲取控制站當前系統(tǒng)時間記錄為T1，閥門動作（同試驗開始信號動作原理）時獲取控制站當前系統(tǒng)時間記錄為T2。將T2與T1轉換為可以計算的REAL類型，計算T2與T1的差的絕對值，其計算結果的精度達到毫秒級。再將計算結果賦值給內部模擬量的采集值，將該模擬量的實時值鏈接到畫面上。經過以上一系列設計，最終完成閥門動作時間在DCS系統(tǒng)中的人機畫面上顯示，滿足了運行人員試驗監(jiān)盤的需求。

閥門動作時間計算項目改進前后對比如表1所示。首先，改進后畫面僅作顯示，無論是否打開畫面，其中計算會在控制站中自動完成。其次，可以通過查詢時間模擬量歷史趨勢方式查看歷史試驗數(shù)據，其存儲周期為180天，相較于改進前只能在線查詢3天以內試驗數(shù)據，提升了約60倍。其次，改進后畫面增加了設備狀態(tài)顯示功能、設備報警監(jiān)視功能，代替改進前的試驗畫面與趨勢畫面，很大程度上優(yōu)化了操作復雜度（注：試驗開始前操縱員需要打開多幅畫面查看核實相關設備狀態(tài)，以便判斷是否滿足試驗開始條件）。

表1 閥門動作時間計算項目改進前后對比表

2.2　算法開發(fā)方案

為了解決在控制站采集開關量變位時間，并計算出兩個開關量變位的時間差值的問題，同時也方便后續(xù)工程設計過程中批量使用，我們需要重新開發(fā)一種新的算法塊。新開發(fā)的算法塊被命名為TESTIME模塊，共有4個輸入端與1個輸出端，如表2所示，可滿足開關量變位檢測與時間差值計算結果的輸出。應用效果上經過實際測試驗證，其滿足變位時間計算的功能要求。

表2 新開發(fā)的TESTIME功能塊引腳介紹

3　實際工程應用效果驗證

應用上述方案，2020年10月份現(xiàn)場DCS系統(tǒng)里對畫面、數(shù)據庫完成了升級后，下裝并冷啟服務器生效。在機組大修期間選取其中一個具體的試驗畫面進行再鑒定測試，試驗結果滿足要求。DCS系統(tǒng)二層畫面時間計算準確（與之前舊方案的計算結果比較），操作響應時間等性能均能滿足運行實際使用人員的需求。此次試驗計時畫面全面滿足當初提出的改造需求，結果驗收合格。

2021年2月底對另外一機組現(xiàn)場實施下裝生效，效果及再鑒定結論同上。

4　結論

本試驗計時功能的改進及研究，徹底解決了試驗結果只能保存3天的問題，有效避免了因歷史試驗開始時間選取不對導致結果出現(xiàn)偏差，保障了閥門動作時間結果的準確性，提高了運行人員查看時間計時的便利性，使DCS系統(tǒng)人因優(yōu)化工程提上了一個新的臺階。通過在某核電站實際機組的應用經驗，本實驗為以后DCS儀控系統(tǒng)設計工作提供了參考與指導意義。

作者簡介：

莫德亮（1990-），男，湖北荊州人，中級工程師，學士，現(xiàn)就職于北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司，主要從事核電站儀控數(shù)字系統(tǒng)設計及運維方面的研究。朱

遠濤（1997-），男，廣東珠海人，助理工程師，專科，現(xiàn)就職于北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司，主要從事核電站儀控數(shù)字系統(tǒng)運維方面的研究。

劉　怡（1989-），男，河北石家莊人，中級工程師，學士，現(xiàn)就職于中廣核惠州核電有限公司，主要從事核電站的運行和培訓相關工作。

參考文獻：

[1] 蘇林森. 廣東核電培訓中心900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設備[M]. 北京: 原子能出版社, 2005.

[2] 濮繼龍. 大亞灣核電站運行教程[M]. 北京: 原子能出版社, 1999.

摘自《自動化博覽》2023年5月刊