shkolakz.ru 1


Тема: «Применение цифровых технологий при модернизации СУЗ-УСБТ энергоблоков 3 и 4 Кольской АЭС»

Филиал ОАО «ВНИИАЭС» АСУТП – Диков А.И., Писаренко В.В. (докладчик)


  1. Опыт внедрения цифровых технологий в системах управления и защиты реактора, системах безопасности

  1. Западные фирмы (Westinghouse, Siemens, Merlin-Gerin, ABB и другие) более 15 лет назад приступили к разработке и внедрению в управляющих системах безопасности АЭС цифровых технологий на основе программируемых микропроцессоров.

  2. Компания "Data Systems & Solutions" (DS&S) в сотрудничестве с другими известными французскими компаниями получила лицензию и эксплуатировала цифровую систему защиты реактора классификации А (класса 1E) (Палуэл-1 – 1984г.). 20 реакторных блоков мощностью 1300 МВтэ были оснащены системой SPIN первого поколения, а 4 блока N4 мощностью 1450 МВтэ – системой SPIN второго поколения. При этом функции управления и ограничения мощности обеспечиваются с помощью одного и того же типа устройств.

Новейшая версия системы – SPINLINE-3 – была выбрана компанией "Electricité de France" для модернизации АСУ ТП ядерных реакторов на электростанциях Фессенхайм и Буже (Bugey) (6 трехконтурных реакторов). Эта система также используется на атомных электростанциях "Козлодуй" (Болгария), "Quinshan" (КНР) и "Дукованы" (Чехия) – для всех четырех реакторных блоков.

  1. Компания «Siemens» разработала и внедрила цифровые технологии для систем защиты реактора и систем безопасности на следующих АЭС:

Наименование АЭС

Страна

Тип реактора

Функции

Начало эксплуатации


Унтервезер

Германия

PWR

АРМ; РОМ, ПЗ; СГИУ

1997

Богунице 2

Словакия

PWR (ВВЭР)

АЗ; РОМ, ПЗ; АКНП

1999

Неккар 1

Германия

PWR

АРМ; РОМ, ПЗ; СГИУ

1999

Пакш 1, 2, 3, 4

Венгрия

PWR (ВВЭР)

АЗ; РОМ, ПЗ

1999 - 2002

Безнау 1

Швейцария

PWR

АЗ; РОМ, ПЗ; УСБ

2000

Богунице 1 *)

Словакия

PWR (ВВЭР)

АЗ; РОМ, ПЗ; УСБ;

АКНП

2000

Garching FRM II

Германия

Исслед. реактор

РОМ, ПЗ; АКНП

2000

Безнау 2

Швейцария

PWR

АЗ; РОМ, ПЗ; УСБ


2001

Филиппсбург 1

Германия

BWR

АЗ

2001

Унтервезер

Германия

PWR

АРМ; РОМ, ПЗ

2001

Тяньвань 1

Китай

PWR (ВВЭР)

АЗ; РОМ, ПЗ; УСБ

2004

Библис Б

Германия

PWR

АРМ; РОМ, ПЗ

2005

Эмсланд

Германия

PWR

АРМ

2005

Тяньвань 2

Китай

PWR (ВВЭР)

АЗ; РОМ, ПЗ; УСБ

2005

Богунице 3, 4

Словакия

PWR (ВВЭР)

АЗ; РОМ, ПЗ

2007

  1. Преимущества применения цифровых технологий

  1. Цифровые технологии имеют неоспоримые преимущества на всех этапах жизненного цикла системы (при проектировании, наладке, эксплуатации и дальнейшей модернизации):
  1. Изменение технологического процесса, алгоритмов управления происходит только посредством изменения программного обеспечения, без изменения технических средств.


  2. Реализуются не только широкий набор функций контроля и управления технологическим процессом и оборудованием (включая реализацию сложных функций), но и улучшаются такие важные характеристики систем, как:

  • точность измерения;

  • быстродействие;

  • надежность.

  1. Глубокая самодиагностика оборудования обеспечивает:

  • выявление дефектов, проявляющихся только при аварийных ситуациях;

  • обоснованную возможность отказаться от сложных и частых регламентных процедур опробования выполнения функций.

  1. В удобстве эксплуатации, связанном с повышением качества эксплуатационных характеристик:

  • информативность данных по оборудованию;

  • информативность по технологическому процессу, включая точные знания пороговых величин, характеризующих безопасное функционирование и наблюдение за параметрами системы;

  • снижение риска ошибок в результате регулирующих воздействий.

  1. Снижение числа эксплуатационного персонала при сохранении и повышении качества эксплуатации.

  2. Унификация технических решений при создании проектов строящихся блоков и модернизации действующих блоков.

  1. Системы на основе цифровых технологий обеспечивают проектирование с учетом необходимых критериев и принципов:

  • принципа разнообразия (включая алгоритмы управления);

  • принципа независимости;

  • критерия единичного отказа;

  • функциональное тестирование каналов защиты;

  • независимости между системами управления защитными действиями и системами контроля и управления нормальной эксплуатации;

  • невозможность отключения;
  • направление действий при отказе системы в сторону безопасности (принцип безопасного отказа);


  • полнота исполнения;

  • возможность глубоких проверок состояния систем управления защитными действиями во время эксплуатации.



  1. Структура СУЗ-УСБТ энергоблоков 3 и 4 Кольской АЭС при использовании цифровых технологий

    1. Структура построения СУЗ-УСБТ энергоблоков 3 и 4 Кольской АЭС на основе цифровых технологий (по опыту построения систем на АЭС «Тяньвань», «Пакш» и др.) предполагает три канала, в каждом из которых имеется два подканала – «А» и «В» (см. рисунок 1).

Оборудование каждого канала (двух подканалов) располагается в отдельном помещении системы безопасности и обеспечивается электропитанием от своей системы аварийного электропитания (САЭ).

Каждый подканал обеспечивает прием сигналов от датчиков технологического процесса, а также сигналов о состоянии исполнительных механизмов и смежных систем.

Все подканалы отдельно «А» и «В» связаны между собой по цифровым каналам для обмена входной информацией и для реализации алгоритмов логической обработки. Независимость оборудования, располагаемого в различных помещениях, обеспечивается применением оптоволоконных линий связи.

    1. В каждом подканале выполняется обработка информации от разных каналов по логике «2/3».

Далее каждый подканал формирует отдельный сигнал АЗ и передает его в исполнительную часть АЗ.

Таким образом, в оборудовании подканалов отдельно «А» и «В» есть возможность реализовать принцип функционального разнообразия (диверситеты).

Сигналы запуска систем безопасности от подканалов «А» и «В» в каждом канале обрабатываются по логике «1/2» и передаются в оборудование управления механизмами.
    1. Существующая технологическая схема энергоблоков 3 и 4 Кольской АЭС, состав и структура технологического оборудования (включая количество систем безопасности), принципы контроля и управления с БЩУ и РЩУ определяют требования и подходы к модернизации СУЗ-УСБТ.


В СУЗ-УСБТ реализуется два комплекта исполнительной части АЗ (ИЧ АЗ), каждый из которых должен получать сигналы от трех независимых инициирующих каналов АЗ. Первый комплект ИЧ АЗ получает инициирующие сигналы от подканалов диверситета «А», второй комплект – от подканалов диверситета «В».

Таким образом, по сути, образована система АЗ, включающая в себя два независимых комплекта с тремя независимыми каналами (каждый канал одного комплекта АЗ расположен в разных помещениях и имеет электропитание от различных САЭ).

    1. Функции подсистемы ПЗ и РОМ реализованы в каждом канале на основе отдельного оборудования, которое получает информацию от шкафов сбора информации.

Кроме того, оборудование всех каналов ПЗ и РОМ обменивается информацией между собой, которая обрабатывается по логике «2/3».

    1. На энергоблоках 3 и 4 Кольской АЭС имеется три системы безопасности, оборудование которых должно управляться от трёх независимых комплектов оборудования "низовой" автоматики.

Предлагаемая структура реализует три комплекта оборудования УСБТ, каждый из которых имеет два резервированных канала («А» и «В»).

    1. Применение цифровых технологий открывают широкие возможности для обеспечения отображения информации на БЩУ / РЩУ, ее архивирования и обработки.




Рисунок 1 – Структурная схема СУЗ-УСБТ энергоблоков 3 и 4 Кольской АЭС на основе цифровых технологий

  1. Организация работ по разработке, испытаниям и внедрению модернизируемой СУЗ-УСБТ на энергоблоках 3 и 4 Кольской АЭС

  1. Технология проектирования систем на основе цифровых технологий предполагает следующие основные этапы:
  • базовый проект (технологическое задание);


  • детальный проект (конфигурирование технического обеспечения и разработка прикладного ПО), включая верификацию ПО;

  • испытания системы на полигоне завода-изготовителя.

  1. Опыт участия российских специалистов на проекте АЭС «Тяньвань», а также применение в российских проектах технологии «Siemens» позволяет:

  • полностью выполнить основные работы по базовому проекту;

  • активно подключиться на этапе детального проекта и верификации ПО, включая работу с САПР;

  • разработать основные разделы программы испытаний и методики;

  • полноценно участвовать в испытаниях на заводе-изготовителе;

  • проводить функциональную наладку оборудования на АЭС.