核電廠計算機控制系統

利用計算機對核電廠的運行參數進行監督和信息處理，以協助操縱人員操作；或對核電廠常規的控制操縱系統進行協調控制，以確定控制參數的整定值或控制操縱的順序；或給出控制指令，以觸發相應的執行機構，直接對核電廠進行控制。根據計算機在系統中的地位及其套用方式可以對計算機控制進行下列分類:①根據數據接受形式分類，有線上、離線之分。直接與工藝系統連線的，稱線上計算機控制；否則稱離線計算機控制。②根據功能形式分類，有受動、主動之分。對從工藝系統輸出的信號進行處理，顯示其結果並進行記錄，但不用計算機的輸出信息去直接操縱的，稱受動的計算機控制；相反，用於直接操縱的，稱能動的計算機控制。③根據信號流分類，有開環、閉環之分。計算機與工藝系統之間的信號流不閉合，即沒有反饋信號，稱開環計算機控制；相反，若信號流閉合，則稱閉環計算機控制。④根據控制方式分類，有直接數字控制，計算機協調控制、順序(連鎖開關)控制，以及監督控制等。

基本介紹

• 中文名：核電廠計算機控制系統  
• 外文名：computer control  of  NPP

計算機控制系統在不同堆型核電廠中的套用

鑒於不同的反應堆具有不同的安全和運行性能，因此，對計算機控制系統的套用，採取了不同的方針。

壓水堆核電廠中的套用 迄今為止，大多數壓水堆核電廠將計算機用於監控，其基本功能有以下五種:①運行參數超過限值或產生異常關係時，自動發出信號；②按操作員要求，顯示各種運行參數及其變化趨勢、相關量的計算結果，以及進行運行預測等；③監視異常或事故現象，記錄反應堆緊急停閉前各種狀態及停閉後一系列結果；④承擔詳細的數據分析計算，如堆芯中子注量率分布等；⑤編制運行日誌及其他記錄(見核電廠廠級計算機系統)。但是，近年來法國開發的N₄型核電廠和美國西屋公司設計的英國核電廠Sizewell B，以及正在開發的先進壓水堆核電廠已經全面地套用計算機控制，諸如，反應堆保護系統、反應堆控制、汽輪發電機組控制等。

沸水堆核電廠中的套用

表中示出計算機在常規的沸水堆核電廠中的具體套用情況。從表中可以看到計算機主要是用於進行監控和信息處理。近年來，在日本建成的先進沸水堆核電廠已經實現了計算機的全面套用，包括計算機監控、協調控制、順序控制、直接控制、信息處理等。

BWR用計算機系統功能表

功能名稱		以前	當前	今後
運行日誌		0	0	0
性能計算	堆芯性能計算	0	0	0
	電廠性能計算	0	0	0
	堆芯性能預測		0	0
電廠運行控制	報警監察	0	0	0
	事故停閉的順序記錄	0	0	0
	棒價值最小化裝置	0	0	0
電廠狀態CRT顯示	正常運行狀態顯示		0	0
	事故狀態顯示		0	0
診斷	電廠異常診斷		0	0
	應急堆芯冷卻系統備用監督		0	0
操作指導	控制棒操作指導		0	0
	核電廠自動起停			0
	監控測試指導			0

重水堆核電廠中的套用

計算機控制系統執行的功能為:反應堆輸出功率的控制，控制棒位置(包括輕水棒位置)及堆芯功率分布的控制，蒸汽發生器壓力的控制，汽輪機負荷上升率的控制，發電廠電功率的控制，設備預熱的控制，汽輪機起動前的檢查和起動，裝卸料機的控制，燃料管道的溫度監視，燃耗及氙毒的連續計算，主控制室的報警顯示，運行參數記錄及其趨勢記錄，以及工藝設備的性能計算等。在重水堆核電廠中，計算機控制系統起著直接控制、順序控制和監控的作用。

氣冷堆核電廠中的套用

主要有數據處理，諸如破損燃料檢測系統的數據處理，氣動球堆芯中子注量率測量系統的控制和數據處理；運行工況異常報警和顯示；在自動調節方面，主要採取通過計算機對區域控制系統進行協調控制，即對各種模擬控制系統的整定值進行自動設定。另外，在順序控制方面，採用對基本動作條件進行確認和監督，以保證操縱員操作的正確性。

類型

核電廠計算機控制系統主要有以下幾種類型。

直接數字控制(DDC)利用計算機直接進行閉環控制。為了提高系統的可靠性，通常採用雙機系統，兩台計算機之間有數據母線相連，可相互交換信息。其中一台計算機用於進行控制，另一台計算機作為備用。該系統設有監視器，當發現控制計算機故障時，自動斷開其輸出信號，並將備用計算機的輸出信號自動連線到執行機構。一台計算機可以執行多個控制迴路的功能，包括它們之間的協調控制功能；同時，還可以執行監控和廠級等其他功能，它通過分時來實現。例如，皮克靈(Pickering)核電廠的控制系統是採用反應堆控制監視及反應堆調節控制兩套獨立程式進行工作的。反應堆控制監視程式每隔4s執行1次，輸出設定值，檢查運行值；反應堆調節控制程式1s執行2次，控制反應堆輸出，使其與設定值一致，並進一步進行功率分布調節。

計算機監控(SCC)計算機不直接對核電廠進行控制，只對其整個工作過程進行監督。對核電廠的控制由常規控制系統或操作人員進行。其功能有下述三個方面:①正常狀態監控:監督核電廠系統的準備情況及有關的運行操作，例如，對核電廠的出力、反應堆升壓或減壓、汽輪機升速、發電機併網及升負荷等常規控制系統的控制操縱進行監控，從而保證上述各控制操縱過程安全可靠地進行。②異常狀態監控:診斷核電廠的故障，檢測異常點，協助操作人員採取校正措施。③事故狀態監控:提供事故時的核電廠的狀態信息，協助操作人員做出迅速反應。

順序(連鎖開關)控制(SIC)利用計算機對某個順序操作過程進行監督和控制，例如核電廠自動起、停系統。在該系統中，將整個核電廠起、停過程分割成若干被稱為“斷點”的操作階段。計算機監督每個斷點上核電廠運行狀態，並發出下步操作的信號。在控制台上設有每個斷點或每個操作階段的按鈕，操作人員根據計算機發出的信號進行操縱，以實現整個起、停過程的順序操作。

一體化控制

正在開發的全數位化的新的計算機控制系統，其特點大致有：①利用分散式計算機系統實施對整個電廠的控制，包括採用全數位化的反應堆保護系統。系統有三個層次，即直接數字控制、協調控制和信息管理。根據控制對象對可靠性要求的不同程度，採取不同的冗餘措施。②採用光導纖維的多路信息傳輸系統和數據通信網路，保證信息傳輸的可靠性，減少電磁干擾對計算機系統的影響。③採用大螢幕顯示，使操縱人員全面把握電廠運行的總體情況 ，並採用人機互動的觸控螢幕、鍵盤、跟蹤球等操縱器，以接受操縱人員的操作指令。④開發操縱員支持系統，包括操作指導、事故分析指導等.