摘要：總體介紹了大亞灣核電站數字化KIT/KPS系統改造項目的背景和系統主要功能，對百萬千瓦核電站數字化KIT/KPS系統平臺及其應用技術特點進行了總結，并詳細說明了百萬千瓦核電站數字化KIT／KPS系統平臺技術具有開關量快速采樣、冗余設計、遠程監視及PUD處理等特點。
　　
　　引言
　　
　　原有的大亞灣核電站KIT/KPS系統經過多年運行，其硬件已經嚴重老化，備件又難以購買，給維護工作帶來極大的困難；另外，原KIT/KPS系統是建立在20世紀80年代初的技術基礎之上的，系統功能有限、性能指標低、可擴展性差，已很難滿足電站運行人員、電站管理人員對電站的監視需求。
　　
　　基于此背景，在2007年啟動了大亞灣核電站KIT/KPS系統的改造項目。該項目委托北京廣利核系統工程有限公司實施，并在2008年11月和2009年5月完成大亞灣核電站2#機組和l#機組的KIT/KPS系統改造，改造后系統功能豐富實用、運行穩定。
　　
　　本文對大亞灣核電站KIT/KPS系統改造項目進行了基本介紹，在此基礎上歸納出KIT/KPS系統產品技術特點和應用技術特點，并總結了同類項目改造成功的關鍵點。
　　
　　一、系統功能概述
　　
　　KIT/KPS系統（數據集中處理系統／安全監督盤系統）是核電站重要的儀表和控制系統。
　　
　　KIT系統主要完成數據采集和數據集中處理功能，它是核島、常規島及其輔助設備在正常運行工況
　　
　　系統檢修工況、事故工況及事故后工況等場合下的重要監視手段。KIT系統的具體功能包括：現場開關量和模擬量數據采集與處理、報警處理和顯示監視、日志記錄、歷史數據管理及報表打印等。
　　
　　KPS功能即安全顯示盤功能，它能夠為運行人員提供各種安全動作的工作狀態及有關電廠安全的綜合信息畫面，以及時探測事故、監督安全動作、協助操縱員處理事故。KPS功能包括以下十項功能：識別*故障、執行機構監督、故障或事故診斷和規程選擇、安全注入后事故診斷和規程選擇、安全注入的監測、電廠運行點的監測、電廠狀態的監測、余熱排除的監測、安全功能的監測和協助運行的綜合顯示功能。
　　
　　二、產品技術特點
　　
　　2.1開關量快速采樣功能
　　
　　在大亞灣KIT/KPS改造項目中，外部開關量超過3000點。系統技術規格書要求系統對于全部開關量信號均具有40ms的分辨率。這樣的技術指標與一般電站計算機系統有很大的不同，因為一般電站計算機系統只要求對于特殊開關量采用SOE方式處理，數量一般只有一二百個，其余信號則按照普通開關量處理，分辨率zui快為250ms。所以，如此大量的高分辨率開關量的處理是本系統一個重要的技術特點，在技術上也是一個很大的挑戰。
　　
　　2.2系統冗余設計
　　
　　KIT/KPS系統是全電站數據監視系統，對系統的可靠性有很高的要求。為了提高系統的可靠性，系統設計方案中使用了大量的冗余設計，以此滿足單一故障準則。
　　
　　KIT/KPS系統的冗余設計主要包括：控制站CPU單元冗余、控制站電源冗余、服務器冗余、服務器電源冗余、操作員站冗余、打印機設備的冗余、控制網和系統網冗余和現場總線冗余。其中大部分冗余設計都是原有系統所無法實現的。
　　
　　2.3PUD編譯、下裝和生效時間
　　
　　改造前，系統組態需要經過幾十個小時的編譯、下裝和重新運行來完成修改，這就對系統的維護造成了困難。經工程師修改系統組態后，組態數據進行編譯的時間小于lh，下裝時間小于lh，數據生效時間小于15min。
　　
　　2.4系統容量
　　
　　經過改造，系統數據處理和存貯的能力得到了很大的提高，主要表現為以下八個方面。
　　
　　①操作人員能在線訪問的全日志事件個數為30000條；
　　
　　②操作人員能在線訪問的模擬量和開關量的歷史數據量達180天；
　　
　　③改造后的系統能處理的zui大物理點數為30000點；
　　
　　④系統中全部模擬量的存儲周期為15;
　　
　　⑤工藝畫面數＞1000;
　　
　　⑥服務器計算量＞2000個邏輯計算公式；
　　
　　⑦報警卡數量＞3000;
　　
　　⑧物理點規模＞7000。
　　
　　2.5遠程監視功能
　　
　　原系統操作站全部位于主控室和計算機房，并且原系統沒有開放與其他應用功能的通信接口，所以無法支持其他地點的數據監控功能。
　　
　　改造后的KIT/KPS系統實現了遠程數據監視功能。系統維護人員、電站管理人員及相關專業人員可通過電站的工業數據網（KDC）對KIT/KPS系統數據進行監視和分析。
　　
　　遠程監控站具有豐富的監視功能，其監視畫面與主控室基本一致；監視信息快速實時，*不影響KIT/KPS系統服務器和網絡負荷；遠程監視系統和KIT/KPS系統之間設置了硬件防火墻，可防止外部非法侵入和各類病毒的侵害。
　　
　　三、應用技術特點
　　
　　3.1KPS功能
　　
　　KPS功能主要用于監視核電站事故期間和事故后的安全情況，并根據當前電站的運行工況采取相應措施。改造后的KPS功能絕大部分很好地繼承了改造前的功能，而改造后新系統較原系統增加了與電站安全運行有關的ISAC、DEC和SPU功能，完整地實現了KPS的所有功能。
　　
　　由于受原系統的限制，大亞灣核電站原有的十多年運行經驗并沒有*反饋到系統中，而此次對AO和SPI的升級，*繼承了以前的運行經驗；且參考電站為嶺澳一期，在FLT、ACT、AO的人機界面處理上也比改造前更加直觀、友好。
　　
　　3.2報警卡功能
　　
　　核電站內報警卡包含了所有報警信號相關的信息，涉及大多數系統。報警卡文件以紙質文檔形式放置在主控室的文件柜中，文件規模龐大，是操作員處理報警zui重要的參考文件。
　　
　　與原系統相比，新的KIT/KPS系統實現了智能化的電子報警卡，操作人員可以從報警信息和報警卡索引畫面中快速調出需要的報警卡。報警卡與相關變量結合顯示，通過報警卡可鏈接到對應的邏輯圖。
　　
　　3.3快速計算功能設計
　　
　　KPS系統具有*故障識別（FLT）功能。*故障識別功能要求系統能夠針對大量的開關量信號進行帶時標功能的邏輯運算，并且要求能夠將40ms的開關量信號變位體現到邏輯計算中。
　　
　　KIT/KPS系統采用了分散控制系統（DCS）。參與計算的數據來自不同的分布式部署的控制站，開關量在模塊級、控制器級的數據采集以及向服務器發送都是異步進行的，因此，在同一時刻發生的變位信息會在不同的時刻到達控制站和服務器。通常按周期調度的計算模塊并不能滿足此計算要求。
　　
　　針對此項要求，KIT/KPS系統中開發了快速計算軟件模塊。該計算任務通過歷史數據緩存、歷史數據排序，按時序在同一時刻進行多個歷史時刻計算的技術方案，有效地解決了該項技術難題，實現了重要的*故障識別功能。
　　
　　3.4熱功率監視
　　
　　在核電站運行過程中，需要對一回路熱功率的情況進行觀測，且要求針對實時熱功率和8h滑動平均熱功率進行觀測，同時需要根據熱功率情況產生報警，并將報警輸出到光子牌上，提醒操作員注意。
　　
　　原KIT/KPS系統只能計算短時間內的滑動熱功率，新的熱功率監視實現了長達8h的歷史數據計算功能。同時，新系統增加了豐富的人機交互功能。
　　
　　由于熱功率算法非常復雜，熱功率監視計算通過組態是無法實現的，所以考慮在服務器上增加單獨的熱功率計算任務，并設計了特殊的歷史數據讀取方法實現此功能。
　　
　　3.5模擬機內的KIT/KPS系統
　　
　　為了滿足現場培訓的需要，要求培訓中心模擬機設備和現場主控室保持一致，在此次大亞灣KIT/KPS系統改造項目中，廣利核公司設計完成了原模擬機系統的相應改造。
　　
　　原模擬機中的KIT/KPS系統采用了Emulation（黑盒仿真），新模擬機中的KIT/KPS系統采用了Stimulation方法實現（白盒仿真）。該仿真系統具有*的相似度，操作員站的畫面與實際KIT/KPS系統幾乎*一致；模擬機系統中的數據庫參數、畫面和報表等組態信息可直接復用實際KIT/KPS系統中的數據。同時，模擬機系統中復用了大量實際KIT/KPS系統軟件，因此，只需針對接口部分和仿真命令響應部分進行特殊開發，即可實現仿真功能。
　　
　　3.6系統接口
　　
　　3.6.1TTY-RS232串行轉換板卡
　　
　　原系統與RPN/RGL系統間數據通信的接口為一對輸出為0-20mA的電流環信號。為了在新系統中實現與RPN/RGL系統間更通用的數據通信，系統設計過程中決定將此電流環通信信號轉換成通用的RS-232信號。TTY-RS232串行轉換板卡即用于實現此信號的物理轉換功能。TTY-RS232串行轉換板卡的長、寬、高分別為87mm、56mm、40mm，在機柜內僅占用很小的空間。該模塊無需外部電源供電，從RS-232信號線上采電即可保證板卡的正常工作。
　　
　　3.6.2RIC數據采集處理功能
　　
　　在原有的大亞灣KIT/KPS系統中，RIC數據的采集和處理都嵌入在KIT系統中，如果要對KIT/KPS作完整的改造，就必須同時對RIC數據采集處理部分進行改造。同時，RIC試驗在系統啟動時占關鍵路徑，必須通過頻繁的RIC試驗了解堆芯狀態。如果試驗不成功，無法分析堆芯狀態，則會影響到機組升功率。改造后的RIC軟件提供了文件拼接工具，一次RIC試驗需要花費1個多小時，如果試驗過程中出現故障，原有系統則必須重新進行試驗，這對探頭設備的損耗很大。
　　
　　改造后針對該問題提供了的文件拼接軟件，從而能夠在故障恢復后繼續進行后面的試驗，zui后將兩次數據拼接。該功能在現場已通過驗證，這對現場生產具有很重要的意義。
　　
　　四、結束語
　　
　　大亞灣核電站KIT/KPS系統國產化的成功改造，標志著國產自主知識產權KIT/KPS系統在功能上和主要性能指標上都已達到國外同類產品的*水平，具有顯著的經濟效益和社會效益。