核電廠廠級計算機系統

自動採集和處理核電廠運行過程中各種工藝參數，並對其進行分析處理，同時，通過陰極射線管(CRT)螢幕將反映核電廠運行特徵和狀態的數據分析處理結果(關鍵信息)顯示給操縱人員。廠級計算機系統不直接參與工藝過程的控制，其主要任務是為操縱員提供良好的人機接口和操作環境，以提高操縱員運行操作和事故處理的工作質量。

基本介紹

• 中文名：核電廠廠級計算機系統
• 外文名：plant computer system of NPP

系統組成

典型的廠級計算機系統包括專門的數據採集計算機和數據處理計算機。以壓水堆核電廠為例，通常配備兩台電廠工藝參數和狀態參數的數據採集計算機，另有一台計算機專門用來採集堆芯中子注量率實測數據，被採集到的數據經預處理後，通過數據母線傳送到廠級計算機系統。數據處理計算機通常採用雙機，一台進行實時處理，一台進行分析計算，當實時處理的計算機出現故障時，另一台自動投入，承擔實時處理的任務。被處理過的數據信息通過若干台彩色CRT顯示或印表機輸出，各台CRT可以根據需要分別調用所需的信息，CRT的螢幕顯示可以通過硬拷貝輸出，如圖1所示。

圖1 信息處理計算機系統結構

系統功能

核電廠廠級計算機系統具有多種功能。

(1)數據採集:分別以1s間隔和5s間隔周期性地採集工藝參數的實測值，並以10ms的解析度依次採集“二進制”(開關量)信號。採集到的數據存入廠級機記憶體，並根據採樣周期不斷更新，其中需要保存一段時間的數據存入硬磁碟。

(2)報警顯示:一旦參數值超過控制限值或參數間產生異常關係時，將自動在CRT上發出信息，以引起操縱員注意。報警顯示的方式有下列幾種:①利用八角圖或多角圖對經常監視的主參數進行顯示。當某個參數值超出上限或下限時，八角圖扭曲，並用示警顏色顯示越限參數，藉以輔助操縱員判斷事故的性質和程度；②利用報警信號表顯示報警的項目、參數及整定值；從人因工程考慮，任一時刻最多只能顯示7個報警信號，每個報警信號最多2行；為便於操縱員判斷事故的起因，系統將捕捉並顯示第一批發出報警的信號；報警信號的次序是按報警信息的優先權和到達廠級信號的先後次序排列的。

(3)計算分析:用以分析儀表不能直接測量到的運行參數，如堆芯內的中子注量率分布、溫度分布、偏離泡核沸騰的裕量、反應性裕量、氙毒預報、停堆反應性、汽輪機效率、燃料組件的燃耗等。通常，這些計算分析工作由備用數據處理計算機執行。

(4)模擬圖顯示:通過CRT顯示核電廠某個系統的流程圖，並標明當時閥門、開關、泵、風機等設備的運行狀態。例如，用紅色表明閥門斷開，用綠色表明接通；還可以利用閃光表示開關位置與實際狀態不符；模擬圖上還標明當時系統的主要運行參數；模擬圖可相當直觀地給操縱員提供當時核電廠的運行狀態，有助於操縱員對問題做出正確的判斷和操作。

(5)趨勢顯示:用曲線顯示一組參數的變化趨勢，並跟蹤其變化，以協助操縱員了解某個操作過程或事故過程的演變和發展，及預測可能的後果。被顯示的運行參數可以由操縱員自由選定。

(6)參數顯示:用條形圖、儀表指針圖等方式集中顯示一組參數的運行值、整定值，並用不同顏色表明超限的區段。所需顯示的參數可由操縱員選擇。

(7)報表編制:以報表的形式向操縱員提供各種信息匯總表；通過印表機輸出或硬拷貝輸出向核電廠管理部門提供各種形式的報表。屬於這類報表的有:①運行日誌表，對核電廠功率輸出和其他主要參數進行的定時記錄匯總；②運行狀態表，此表一般由操縱員根據需要起動相應的系統，綜合給出當時電廠運行的狀態信息；③報警狀態表，綜合發出報警信號的參數和系統；④報警統計表，匯總發生報警信號的系統及參數；⑤事故記錄，綜合記錄發生反應堆緊急停堆事件的過程，包括緊急停堆前的核電廠狀態參數，緊急停堆後的一系列結果，如有關專設安全設施的驅動和操縱員的干預等項內容；⑥燃耗積算表，內容為根據反應堆功率輸出和堆芯功率分布計算的每個燃料組件的燃耗深度，此表為換料方案的計算提供實測數據；⑦設備運行記錄，對核電廠的關鍵設備，如反應堆壓力容器、汽輪發電機組等設備的運行狀態、異常情況進行記錄，形成設備檔案。

計算機配置

為了提高數據處理的速度，計算機系統可考慮採用雙中央處理單元(CPU)計算機，其中一個CPU稱內部處理單元，專門從事計算分析，以便騰出更多的時間讓主CPU進行實時處理。為了減少主CPU消耗在輸入/輸出(I/O)操作上的時間，設定I/O處理器和與高速數據母線接口的適配器等。計算機應該配備功能比較強的系統軟體，其中包括I/O接口處理軟體、圖形處理軟體、資料庫管理軟體等；並根據實際使用環境和功能要求開發各種用戶軟體。為了檢查計算機及其附屬設備是否正常工作，應該開發專門的診斷程式，定期自動或人工選定進行診斷。

發展趨勢

隨著微電子技術、數據通信技術的發展，微機分散式系統自80年代以來得到了迅速發展，由於分散式系統具有可靠性高、節省電纜等優點，更適合於具有龐大信息量的核電廠計算機系統。圖2示出分散式計算機系統的結構。

圖2 分散式計算機系統的結構

人機接口

主要的人機接口有CRT螢幕顯示器、功能鍵盤和跟蹤球。螢幕顯示器用以顯示各種信息，包括圖表、圖形、曲線等；功能鍵盤和跟蹤球用以輸入各種指令，實現人機對話，調出所需要的畫面，完成所需的計算分析等。亦有使用觸控螢幕的，直接在螢幕上進行對話。