автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Оптимизация структуры информационно-измерительной системы при модернизации системы централизованного контроля "СКАЛА" на энергоблоках второй очереди Ленинградской АЭС

На правах рукописи

Петров Андрей Викторович

Оптимизация структуры информационно-измерительной системы при модернизации системы централизованного контроля «СКАЛА» на энергоблоках второй очереди Ленинградской АЭС

05 13 01 - Системный анализ, управление и обработка информации (в технических системах)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□□3445588

Москва - 2008 год

003445588

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт электромеханики с заводом имени А Г Иосифьяна» (ФГУП «НПП ВНИИЭМ»)

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

професссор Боярчук К А

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук, профессор

Дмитренко В В

доктор технических наук Долкарт В М

Ведущая организация ОАО «Всероссийский научно-исследовательский

институт по эксплуатации атомных станций» (ОАО «ВНИИАЭС»)

Защита состоится 18 09 2008 т в 15-00 на заседании диссертационного совета ДС 403 020 01 при ФГУП «НПП ВНИИЭМ» по адресу Москва, Хоромный тупик, д 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «НПП ВНИИЭМ» 10

Автореферат разослан ' августа 2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета, к т н

таой Ю Т

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Опыт эксплуатации АЭС, накопленный в 7080-ые годы, и последовавшее за этим ужесточение требований в нормативной базе поставили новые задачи, связанные с повышением оперативности и качества контроля за состоянием реактора и представления информации оперативному персоналу, управляющему энергоблоком, с использованием достаточно сложных алгоритмов вычислений, включая оперативные нейтронно-физические расчеты Мощностей системы СКАЛА, эксплуатировавшейся в то время на АЭС с реактором типа РБМК-1000, для этого было недостаточно, поэтому ее глубокая модернизация вошла в число мероприятий, выполняемых для повышения безопасности энергоблоков АЭС с реактором типа РБМК-1000

Кроме того, модернизация СЦК СКАЛА является обязательным мероприятием для продления срока службы действующих блоков с РБМК, а само продление обеспечивает устойчивость энергетического комплекса Российской Федерации в ближайшие 15-20 лет Цепью работы является:

• внедрение системы «Скала-микро(МЕ)» для повышения уровня безопасности энергоблоков второй очереди Ленинградской АЭС,

• сравнительный анализ функциональных характеристик различных вариантов модернизации СЦК СКАЛА на блоках второй очереди Ленинградской АЭС,

• анализ проектных и структурных решений, примененных при модернизации СЦК СКАЛА на блоках первого поколения с реактором типа РБМК-1000, для оптимизации структуры системы на блоках второго поколения Ленинградской АЭС

Научная новизна. Научная новизна работы состоит в том, что

• Впервые выполнена адаптация программно-технических средств корпорации «Вестингауз» для их применения при модернизации СЦК

СКАЛА,

• Впервые выполнен сравнительный анализ вариантов модернизации СЦК СКАЛА на основе систем «Скала-микро» и «Скала-МЕ», учитывающий опыт эксплуатации системы «Скала-микро» в 20022006 годах,

• Впервые выполнено исследование структурных и проектных решений, использованных в системе «Скала-микро» при ее внедрении на энергоблоках первого поколения с реактором типа РБМК-1000, и на основе этого анализа разработаны решения, которые позволили оптимизировать структуру системы «Скала-микро(МЕ)» без потери функциональности

Практическая значимость Практическая значимость работы состоит в следующем

• Внедрение системы «Скала-микро(МЕ)» на блоках второго поколения Ленинградской АС является необходимым мероприятием, позволяющим привести уровень безопасности энергоблоков в соответствие современным нормам и правилам и обеспечивающим возможность продления срока службы блоков сверх 30 лет,

• Применение программно-технических средств корпорации «Вестингауз» позволило уменьшить стоимость работ по реконструкции СЦК СКАЛА как минимум в полтора раза,

• Структурные и проектные решения, полученные при выполнении работы, в основном будут использованы при модернизации СЦК СКАЛА на блоках второго поколения Курской АЭС и на Смоленской АЭС

Внедрение результатов.

• Система «Скала-микро(МЕ)» внедрена и находится в эксплуатации на блоке №3 Ленинградской АЭС,

• По планам концерна «Росэнергоатом», модернизация СЦК СКАЛА на блоке №4 Ленинградской АЭС должна быть завершена в декабре 2009 года

Основные положения. выносимые на защиту:

1. Структура комплекса ввода сигналов объекта системы «Скала-микро(МЕ)», реализованная на базе программно-технических средств корпорации «Вестингауз»

2. Структура подсистемы контроля расхода воды, реализованная с применением модернизированных технических средств, что позволило сократить практически вдвое состав применяемого оборудования

3 Структура подсистемы технологической сигнализации, обеспечивающая повышенную надежность представления на БЩУ информации об отклонениях по расчетным параметрам и по параметрам, контролируемым КСКУЗ, по сравнению с базовым проектом

4 Структура локальной сети верхнего уровня, состав которой оптимизирован исходя из задач, решаемых отдельными устройствами

Апробация результатов. Основные результаты работы докладывались и обсуждались в двух выступлениях на 5-ой международной научно-технической конференции «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики», на производственном совещании в Кризисном центре концерна «Росэнергоатом» и на двух заседаниях НТС ФГУП «НПП ВНИИЭМ»

По результатам диссертационной работы опубликовано 8 научных трудов, в том числе 5 статей, 2 технических отчета, одно техническое задание

Личный вклад автора.

Автор лично разрабатывал основные решения по

• структуре локальной сети верхнего уровня в составе системы «Скала-микро(МЕ)»,

• организации сигнализации отклонений по расчетным параметрам и по параметрам, контролируемым КСКУЗ

Кроме того, автор принимал участие в разработке Технического задания на систему «Скала-микро(МЕ)» и ее составные части

Стпуктура и объем работы. Работа состоит из введения, трех глав основного текста с выводами по каждой из них, заключения, списка сокращений, приложения, списка использованной литературы, списка рисунков и списка таблиц Работа содержит 160 листов, 6 рисунков, 10 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика работы, приводятся актуальность рассматриваемой проблемы, цель работы, основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость работы, сведения об апробации результатов

В первой главе выполнен анализ современного состояния информационно-измерительных систем, применяемых на АЭС

Рассмотрены современные требования к информационно-измерительным системам для АЭС, содержащиеся в российской нормативной базе Для рассмотрения выбраны три основополагающих документа, а именно ОПБ-88/97, ПБЯ РУ АС-89 и НП-026-04

В этих документах понятие «информационно-измерительная система» отсутствует, но есть понятие «система контроля и управления», которая предназначена для контроля технологического процесса в определенных проектом пределах и режимах, т е для контроля параметров энергоблока в режиме нормальной эксплуатации Эти документы содержат основные требования к составу и качеству функций, исполняемых СКУ, а также некоторые требования к их структуре Можно выделить следующие требования, выдвигаемые нормативными документами или вытекающими из них

• Элементы СКУ являются системами нормальной эксплуатации и потому классифицируются как ЗН по ОПБ-88/97,

• СКУ должны иметь средства индикации и сигнализации на БЩУ и РЩУ Информация, выводимая на БЩУ, должна быть однозначной,

• СКУ должна иметь в своем составе систему информационной

поддержки,

• СКУ должны осуществлять автоматическую регистрацию основных параметров, характеризующих состояние энергоблока, а также действий операторов, в объеме, необходимом для расследования отклонений от нормальной эксплуатации, в том числе при запроектных авариях,

• СКУ должна иметь средства диагностики основных систем энергоблока, а также самодиагностики,

• СКУ должна иметь защиту от несанкционированного доступа,

• Элементы СКУ должны работать в едином времени,

• При отказе отдельных элементов СКУ возможно снижение мощности реакторной установки (вплоть до полного ее останова),

• По НП-026-04 элементы СКУ классифицируются в основном как ЗНКЗ, в то время как отдельные ее элементы могут иметь категорию ЗНК2

Таким образом, СКУ является одним из важнейших элементов энергоблока, без которого невозможна нормальная эксплуатация, и представляет собой моноканальную систему с резервированием отдельных элементов, если это требуется для достижения заданных показателей надежности

Рассмотрена структура системы верхнего блочного уровня блока №3 Калининской АЭС Это единственный в России энергоблок, где функционирует современная СКУ Можно отметить следующие ее особенности

• Класс безопасности системы - ЗН,

• В качестве поставщиков оборудования АСУ ТП в основном использованы только российские предприятия,

• Основными потребителями информации являются персонал блочного щита управления и начальники смен основных цехов,

• СВБУ не осуществляет непосредственный сбор информации от объекта, а лишь получает ее через шлюзы по цифровым каналам,

• Огромный объем информации, обрабатываемый системой, в том числе и диагностической ( до 9500 аналоговых параметров, более 60000 дискретных),

• Применение принципов независимости и разнообразия для обеспечения живучести (сочетание дисплейного способа управления и традиционных),

• Использован собственный прикладной протокол обмена с низовыми системами, в качестве базового использован протокол ETHERNET,

• СВБУ не осуществляет дисплейное управление системами безопасности,

• трафик в сети СВБУ не является постоянным, а зависит от режима работы энергоблока и может многократно возрастать в переходных режимах,

• Большинство АРМ являются двухэкранными,

• В качестве операционной сис1емы применены общедоступные операционные системы,

• В ЛВС СВБУ поддерживается единое время

Стоит также отметить, что на верхнем уровне АСУТП в составе СВБУ применены стандартные промышленные средства, в то время как для задач сбора информации и формирования управляющих воздействий -контроллеры на основе ТПТС, гораздо менее стандартизованные и осуществляющие обмен информацией по собственным протоколам

Выполнен анализ требований к ИВС, запланированной к внедрению в 2011-2013 годах на блоках №3, №4 Кольской АЭС Эти требования можно считать показательными в связи с тем, что они выдвинуты эксплуатирующей организацией К числу особых требований можно отнести требование сохранения существующей концепции управления энергоблоком и наличие 20% резерва по входным и выходным сигналам

Приведены общие сведения о структуре программно-технического комплекса информационно-диагностической сети в составе проекта АЭС-2006, а также об основных информационных функциях КСКУЗ

На основании рассмотренных материалов были сделаны следующие выводы

• Как правило, информационно-измерительные системы строятся в виде распределенной вычислительной сети, осуществляющей сбор, обработку, архивирование, необходимые расчеты и представление информации персоналу, управляющему энергоблоком Для сбора и первичной обработки информации обычно применяются специализированные технические средства, использующие свои собственные протоколы обмена информацией по цифровым каналам Для долговременного хранения, а также в качестве базовых элементов сети в основном применяются стандартные промышленные компоненты

• Объем регистрируемой информации составляет несколько десятков тысяч дискретных параметров и порядка десяти тысяч аналоговых Циклы сбора могут быть самые различные, но, как правило, требуется разрешающая способность 50-100 мс для дискретных параметров и 100-200 мс для аналоговых

• Все современные информационные системы на объектах атомной энергетики имеют средства встроенной самодиагностики и локализации последствий отказа какого-либо узла Это может быть как автоматическая реконфигурация системы, так и переход на резервные каналы,

• При проектировании предпочтительно наличие САПР Программно-технические средства фирмы «Вестингауз» также нашли

применение как в системах безопасности, так и в системах нормальной эксплуатации на АЭС (семейство \VDPF)

Система ШЭРБ состоит из отдельных процессорных устройств (узлов), связанных между собой информационными магистралями В системе используются два основных типа узлов

• Узлы WEStation на базе рабочей станции RISC (Sun SPARC), включающие в себя оборудование фирмы Вестингауз, обеспечивающее связь с магистралью,

• Узлы на базе шины Multibus, комплектуемые платами фирмы Вестингауз и включающие в себя функциональный процессор и оборудование для связи с магистралью

Узлы WEStation выполняют различные функции, связанные с конфигурированием и сопровождением системы, а также функции сервера и человеко-машинного обмена Распределенные стойки DPU служат для сбора данных, управления и хронометрирования

Системы WDPF использует два типа магистралей магистраль данных Westnet 11 и информационная магистраль

Магистраль данных обеспечивает периодическую передачу (каждую 1 0 секунду или каждые 01 секунды) переменных, изменяющихся во времени, характеризующих состояние технологического процесса, которые называются параметрами В этом случае передача данных осуществляется в режиме разделения времени По магистрали данных сообщения могут также передаваться по запросу

Информационная магистраль Ethernet Local Area Network (LAN) на основе стандарта IEEE 802 3 используется для передачи дополнительной информации Эта магистраль используется для служебных операций (таких, как передача файлов) между узлами типа WEStation с использованием сетевой файловой системы

К магистрали данных подключаются как узлы на базе Multibus, так и узлы типа WEStation

Стандартная конфигурация магистрали данных для большей надежности является дублированной Обе магистрали функционируют одновременно, причем ни одна из магистралей не простаивает в ожидании отказа другой

В течение одной секунды по магистрали данных может быть передано до 16000 элементов данных ( 2 ООО ООО бит), включая параметры с периодом передачи 100 миллисекунд и 10 секунда Максимальное количество параметров, которое может передать узел, зависит от числа тактов разделения времени, выделенных этому узлу

Информационная магистраль используется для регулярной связи (такой как передача файлов) между узлами типа '\\'Е51а1юп Для получения доступа к файлам и передачи файлов между узлами типа \VEStation используются функции сетевой файловой системы

Таким образом, системы на базе \VDPF, хотя и имеют ограничения по объему контролируемых параметров, могут обеспечивать прием информации о ходе технологического процесса энергоблока АЭС с реактором типа РБМК-1000

Наиболее полно разработки фирмы \Уе511П£1юи5е в области систем автоматизации внедрены на чешской АЭС «Темелин», где построены два энергоблока с использованием российских реакторов типа ВВЭР-1000 Также ПТС WDPF применялись на блоке №2 Курской АЭС в составе системы представления параметров безопасности Ниже в таблице 1 приведены статистические сведения, характеризующие надежность ПТС \\ЮРР, по результатам работы на блоке №2 Курской АЭС

Таким образом, программно-технические средства \VDPF и построенные на их основе комплексы имеют все отличительные особенности информационных систем для АЭС, описанные выше, а их производительности достаточно для контроля технологического процесса на энергоблоке Эти средства зарекомендовали себя в качестве достаточно надежных при эксплуатации в 1998-2003 годах на блоке №2 Курской АЭС

Во второй главе выполнено исследование различных вариантов модернизации СЦК СКАЛА на блоках второго поколения Ленинградской АЭС

Система централизованного контроля (СЦК) СКАЛА предназначалась для осуществления технологического контроля основного оборудования энергоблоков атомных электростанций с реакторами типа РБМК-1000, а также для выполнения расчетов и логического анализа технологических режимов блока с выдачей обработанной информации оперативному персоналу

Таблица 1. Отказ модулей стоек БР11 по годам на блоке №2 Курской АЭС.

Количество отказавших модулей по годам

Тип модуля Количество в системе 1998 1999 2000 2001 2002 За пять лет

Модуль аналогового ввода на 12 каналов ОАХ 439 1 0 23% 5 1,14% 1 0,23% 1 0,46% 2 0,23% 2,28%

Модуль дискретного ввода на 16 каналов <ЗС1 193 0%

Модуль связи с магистралью МОХ, МХС 42 1 2,38% 2 4,76% 1 2,38% 9,52%

Блок питания 42 1 2,38% 1 2,38% 4,76%

В СЦК СКАЛА осуществлялся расчет и контроль параметров, определяющих безопасность эксплуатации реакторной установки мощности

каждого технологического канала (ТК), коэффициента запаса до предельно-допустимой мощности по кризису теплообмена каждого ТК, температура графита кладки, коэффициент аксиальной неравномерности РЭ, тепловая мощность реактора, оперативный запас реактивности на РС СЦК СКАЛА осуществляла также контроль расходов теплоносителя в каждом канале и контроль поканальной температуры газа При превышении контролируемыми параметрами заданных уставок СЦК СКАЛА выдавала сигналы отклонений на мнемотабло

СЦК СКАЛА, использовавшаяся до 2008 года па блоках второго поколения Ленинградской АЭС, не полностью удовлетворяла требованиям по быстродействию, предъявляемым к современным информационно-измерительным системам. Так, цикл расчета трехмерного энергораспределения в настоящее время может составлять около 5с, в то время как исходные данные для расчета СЦК СКАЛА собирает с циклом до 60с Кроме того, система не полностью обеспечивала надежный прием параметров от датчиков Ввод осуществлялся по групповым каналам и потому система со временем стала подвержена отказам по общей причине В свою очередь, деградация СЦК СКАЛА приводила к частичному снижению энерговыработки

В качестве объектов исследования для выбора вариантов модернизации СЦК СКАЛА на блоках второго поколения Ленинградской АЭС, выбраны системы «Скала-микро», внедренная к 2006 году на 4-ех энергоблоках в России, и система «Скала-МЕ»

Система «Скала-микро» построена на основе микропроцессорных модульных средств управляющей вычислительной техники серии В ЮР и персональных компьютеров в промышленном исполнении (ККСН «ЭКСПРО»)

МС УВТ серии В ЮР разработки и изготовления НПП ВНИИЭМ имеют в своем составе микропроцессорные устройства и устройства дискретного и аналогового ввода-вывода, объединенные шиной ВКМ. Протокол

взаимодействия устройств по шине ВКМ разработан в НПП ВНИИЭМ Устройства ввода-вывода работают под управлением процессорного устройства (обычно один процессор обслуживает до 16 устройств ввода-вывода) Это процессорное устройство выполняет роль шлюза с одним из стандартных интерфейсов (это может быть ETHERNET либо последовательный интерфейс)

Персональные компьютеры в промышленном исполнении ККСН «ЭКСПРО» выполнены с использованием комплектации фирм Portwell (корпус, объединительная панель, процессорная плата) и Advantech (устройства ввода-вывода) Сборка ККСН «ЭКСПРО» производится в НПП ВНИИЭМ Это позволяет создавать ЭВМ, максимально соответствующие решаемым задачам

Структура системы «Скала-микро» разработана на основе следующих концептуальных положений

• все компоненты системы, включая электропитание, реализованы с повышенной надежностью, все устройства резервированы (дублированы) Это обеспечивает непрерывное функционирование системы «Скала-микро» при сбоях или отказах в отдельных устройствах и частичной потере электропитания,

• система обладает свойством открытости, обеспечивающим возможность расширения объема контролируемых параметров системы в короткие сроки,

• компоненты системы постоянно ведут самодиагностику, вплоть до типового узла замены, ее результаты в удобной форме представляются обслуживающему персоналу Это минимизирует время восстановления отказавших элементов системы,

• при реконструкции системы сохранены старые кабельные связи с объектом

Система реализована в виде локальной управляющей вычислительной сети с четырьмя уровнями обработки информации

• Первый уровень (нижний) - уровень приема и первичной обработки информации, поступающей от индивидуальных датчиков

• Второй уровень - уровень диагностической обработки информации с формированием диагностического архива

• Третий уровень - уровень формирования базы данных

• Четвертый уровень (верхний) - уровень представления информации оперативному и ремонтному персоналу

Каждый уровень реализован на основе небольшого количества однотипных узлов

ИБС СКАЛА-МЕ представляет собой интегрированную двухуровневую распределенную систему

В состав ИВС СКАЛА-МЕ входят следующие комплексы технических средств

• комплекс ввода сигналов от объекта (КВСО), реализованный на программно-технических средствах серии \VDPF корпорации Вестингауз,

• комплекс технических и программных средств локальной вычислительной сети верхнего уровня (ЛВСВУ), реализованный на технических и программных средствах ОКСАТ НИКИЭТ,

• комплекс средств управления сигнализацией (КСУС) на БЩУ,

• шлюзы для связи с другими системами

Основу структуры КВСО составляет комплекс программно-технических средств серии \VDPF корпорации Вестингауз, объединенных дублированной локальной вычислительной сетью нижнего уровня типа \VEStnet П

Локальная вычислительная сеть верхнего уровня (ЛВСВУ) структурно представляет собой аналог локальных сетей верхнего уровня систем КСКУЗ и УСБ-Т

КСУС реализуется с помощью устройств управления сигнализацией, поставляемых СКБ ОРИОН Данные устройства являются аналогами устройств аналого-дискретного вывода (АДВ) из состава КСКУЗ

Был проведен анализ возможных вариантов модернизации СЦК СКАЛА на блоках второй очереди Ленинградской АЭС по следующим характеристикам

• Классификация технических средств по ОПБ-88/97,

• Период обновления измеряемых параметров,

• Референтность аппаратного и программного обеспечения,

• Использование инструментального программного обеспечения,

• Архитектура и принципы построения,

• Уровень резервирования,

• Качество контроля температурных параметров,

• Способ включения резерва,

• Стабильность временных характеристик выполнения функций,

• Контроль целостности информации и наличие автоматического восстановления,

• Возможность интеграции с внешними системами,

• Удобство сопровождения в течение всего срока службы,

• Необходимость доработки полномасштабного тренажера;

• Стоимость работ по внедрению системы

Анализ предложенных вариантов модернизации показывает, что они с технической точки зрения равнозначны Основным достоинством «Скалы-микро» является референтность как аппаратного, так и программного обеспечения, применение «Скалы-МЕ» позволяет снизить стоимость комплекса работ и повысить качество контроля температурных параметров Однако все достоинства, которые с технической точки зрения имеет вариант с внедрением «Скалы-МЕ», связаны с применением в ее составе для сбора информации программно-технических средств ШЭРР

Структура системы «Скала-микро», в свою очередь, такова, что на нижнем уровне могут быть применены любые технические средства, в том числе и программно-технические средства \VDPF Таким образом, возможен

синтетический вариант, позволяющий использовать преимущества обоих рассмотренных в главе 2 вариантов, и это синтетический вариант получил название «Скала-микро(МЕ)»

В третьей главе представлены основные структурные и проектные решения, которые направлены на минимизацию стоимости новой системы без потери функциональных свойств

В соответствии ОПБ-88/97 элементы системы «Скала-микро(МЕ)» относятся к классу ЗН Классификация системы по НП-026-04 - ЗНКЗ

Система реализована в виде двух уровней Нижний уровень обеспечивает связь с объектом, верхний уровень - функции расчета и отображения

В состав системы входят следующие программно-технические комплексы

• локальная сеть верхнего уровня (ЛСВУ), реализованная на программно-технических средствах ФГУП «НПП ВНИИЭМ» и аналогичная применяемой в составе «Скалы-микро»,

• комплекс ввода сигналов от объекта (КВСО), реализованный на программно-технических средствах \VDPF корпорации «Вестингауз», имеющихся на ЛАЭС,

• комплекс индивидуальной сигнализации (КИС), реализованный на программно-технических средствах ФГУП «НПП ВНИИЭМ» и аналогичный применяемому в составе «Скалы-микро»,

• комплекс контроля расхода воды в каналах реактора (КРВ), реализованный на программно-технических средствах ФГУП «НПП ВНИИЭМ» (измерительная часть аппаратуры АЗРГК)

К числу основных функций, выполняемых системой «Скала-микро(МЕ)», относятся

• прием информации о ходе технологического процесса от внешних систем с выдачей сигнализации на базовую информационную модель энергоблока,

• оперативные и неоперативные расчеты параметров реакторной установки,

• периодическая регистрация предыстории и развития аварийных ситуаций,

• контроль канальных параметров ( расход воды, температура газа, мощность ТК, температура графита и т д ) с представлением информации на мнемотабло,

• запись уставок сигнализации,

• контроль оперативного запаса реактивности на стержнях СУЗ с выдачей на индивидуальное табло, самописец и цифровой прибор,

• представление информации на мониторах рабочих станций отображения,

• передача данных в общестанционную сеть

Все аналоговые и температурные параметры контролируются с циклом 1с, дискретные - 0 5с, расходы воды в технологических каналах и каналах охлаждения СУЗ опрашиваются с периодом 2с

К числу параметров, контролируемых КВСО, относятся

• до 4000 сигналов низкого уровня (-80-80мВ), обрабатываемых циклом 1с,

• до 700 сигналов среднего уровня ( 0-10В), обрабатываемых с циклом 1с,

• до 3300 двухпозиционных дискретных сигналов с циклом 0,5с

В результате работы по анализу проектных и структурных решений, имевших место при модернизации СЦК СКАЛА на блоках первого поколения, был предложен ряд мероприятий, направленных на оптимизацию структуры системы, предназначенной для модернизации СЦК СКАЛА на блоках второй очереди Ленинградской АЭС

Применение в составе системы для сбора и первичной обработки информации программно-технических средств корпорации «Вестингауз», позволило обеспечить автоматический ввод резерва при отказе отдельного

узла и устранить недостатки, связанные с приемом темперагурных параметров и имевшие место в системе «Скала-микро» на блоках первого поколения АЭС с РБМК-1000 Применение программно-технических средств \VDPF обеспечивает дублированный достоверный ввод температурных параметров во всем диапазоне их изменения с циклом не более 1с (в «Скале-микро» для температурных параметров цикл обработки температурных параметров составляет не менее 2с, при наличии зоны нечувствительности при разогреве энергоблока) Общее число печатных узлов при этом составляет 891 против 1880, применяемых для приема такого объема информации в «Скале-микро» Результаты анализа приведены в таблице 2

Переход на прием сигналов отклонений от КСКУЗ по цифровым каналам связи повысил надежность выполнения функции сигнализации от КСКУЗ за счет улучшения диагностируемое™: каналов связи Кроме того, сократилось общее число устройств, используемых в КСКУЗ и в «Скале-микро(МЕ)» для реализации этой функции, с 4-ех до 2-ух

Передача сигналов отклонений по расчетным параметрам по цифровым каналам связи непосредственно в стойки, управляющие сигнализацией, позволило повысить степень защищенности выполнения этой функции от отказа по общей причине Если в состав «Скалы-микро» входила отдельная стойка, осуществлявшая прием отклонений по цифровому каналу и их цифродискретное преобразование для передачи в стойки управления сигнализацией, в «Скале-микро(МЕ)» передача отклонения по цифровому каналу осуществляется напрямую

Таблица 2 Сравнительный анализ структуры КВСО при реализации его в «Скале-микро» и «Скале-микро(МЕ)»

Показатель «Скала-микро» «Скала-микро(МЕ)»

Общее число устройств 12 стоек 1880 узлов 29 стоек 891 узел

Период опроса Не менее 2с для температурных, 1с для аналоговых 0 5с для дискретных 1с для температурных и аналоговых, 0 5с для дискретных

Наличие зоны нечувствительности для температурных параметров Есть Нет

Тип дублирования при вводе температурных параметров Логическое дублирование при передаче параметра на верхний уровень Физическое дублирование при передаче параметра на верхний уровень

В составе комплекса КРВ применен новый модуль контроля расхода (КРВМ2) с увеличенным числом каналов - с 8 до 11, что позволило существенно уменьшить состав и номенклатуру печатных плат, применяемых в системе КРВ Ниже в таблице 3 приведен сравнительный анализ номенклатуры и количества технических средств, примененных в базовом варианте и на блоках второго поколения Ленинградской АЭС

Таблица 3. Количество технических средств, примененных в шкафах КРВ1 и КРВ12И.

Наименование модуля Шкаф КРВ1 («Скала-микро») Шкаф КРВ12И (Скала- микро(МЕ)»

Модуль процессорный ПМИ01НП 3 -

Модуль процессорный ПМИ01М - 2

Источник вторичного электропитания МИП81 3 2

Ценгральный служебный модуль ЦСМ01 3

Кроссовая плата КП19 3 -

Устройство цифрового ввода-вывода ЦВВ07 3

Устройство цифрового ввода-вывода ЦВВ15 2

Модуль КРВМ1 33 -

Модуль КРВМ2 - 22

Итого 48 28

Общее количество шкафов для реализации функции контроля расхода воды в ТК и каналах СУЗ 18 18

Общее количество шкафов для реализации функции предупредительной защиты по снижению расхода воды в ТК 26 18

Кроме того, были перераспределены задачи, решаемые в составе ЛСВУ, между отдельными рабочими станциями, что позволило сократить их

общее число с 18 до 12.

Таким образом, система «Скапа-микро(МЕ)», внедренная на блоке №3 Ленинградской АЭС в мае 2008 года, имеет все основные черты, свойственные современным информационным системам для АЭС, а именно

• Классификационное обозначение ЗН по ОПБ-88/97 и ЗНКЗ по НП-026-04;

• Система реализована в виде распределенной вычислительной сети Устройства, осуществляющие сбор и первичную обработку информации, выполнены на программно-технических средствах \VDPF, с применением собственных протоколов обмена по цифровым каналам связи Устройства, осуществляющие расчет и представление информации, выполнены с использованием персональных ЭВМ в промышленном исполнении и используют стандартные протоколы обмена,

• Устройства внутри системы работают в едином времени,

• Для проектирования системы на всех уровнях использован САПР,

• Система имеет развитую самодиагностику, время обнаружения неисправности и перехода на резервный канал минимально,

• Для отображения информации на БЩУ используются двухмониторные рабочие станции, с возможностью индивидуальной настройки каждого рабочего места

В заключении перечислены основные результаты, достигнутые при выполнении работы, а также определена область применения полученных результатов

Система «Скала-микро(МЕ)» обеспечивает выполнение современных требований к показателям функционирования информационно-измерительной системы на энергоблоке АЭС с реакторной установкой типа РБМК-1000, направленных на обеспечение безопасной эксплуатации энергоблока, и по своим функциональным свойствам превосходит систему «Скала-микро», внедренную на блоках первого поколения в 2002-2006 годах,

-23В результате внедрения системы «Скала-микро(МЕ)» существенно повышены эксплуатационная надежность и качество контроля энергоблока, в том числе

• существенно повышена оперативность контроля измеряемых параметров - период контроля поканальных расходов воды снижен до 2 с (вместо 60), температурных параметров до 1 с (вместо 60), индивидуальных аналоговых параметров до 1 с (вместо 10) и дискретных параметров до 0 5с (вместо 10),

• реализован оперативный контроль трехмерного энергораспределения реактора с циклом 5 с (ранее цикл контроля двумерного энергораспределения составлял 5 мин),

• реализована развитая система информационной поддержки операторов энергоблока с применением индивидуальных (двухэкранные рабочие станции отображения) и коллективных (экран коллективного пользования) средств представления информации,

Структура системы «Скапа-микро(МЕ)» оптимизирована за счет применения современных вычислительных средств и методов, а именно

• Использования высоконадежных вычислительных комплексов, позволяющих осуществлять дублированный сбор и первичную обработку информации с резервированием узлов, осуществляющих передачу информации в сеть,

• Широкого использования цифровых каналов для передачи информации между отдельными устройствами и системами в целом,

• Исключения устройств, представляющих собой «узкие места» при выполнении функций системы, важных для безопасности,

• Рационального использования имеющихся вычислительных мощностей системы

Система «Скала-микро(МЕ)», внедряемая на блоках второго поколения Ленинградской АЭС, вместила в себя все лучшее, что было реализовано на других энергоблоках АЭС с реакторной установкой типа

РБМК-1000 в 2002-2006 годах Большая часть результатов, полученных в результате работы, будет использована при реконструкции блоков второго поколения Курской АЭС, а также на Смоленской АЭС

Структурные решения, приведенные в настоящей работы, успешно прошли приемочные испытания, подтвердившие их соответствие требованиям к информационно-измерительным системам, при сдаче в эксплуатацию блока №3 Ленинградской АЭС в мае 2008 года, на конец 2009 года внедрение подобной системы запланировано на блоке №4 Ленинградской АЭС Срок службы обоих блоков будет продлен на 20 лет, что является серьезным вкладом в обеспечение энергетической безопасности Российской Федерации

Автор выражает благодарность Садовникову Б.П, первым произнес вслух мысль о возможности создания системы «Скала-микро(МЕ)», Десятникову И.И, чей личный авторитет способствовал второму возвращению НПП ВНИИЭМ на РБМК в 90-ые годы, и Анпиловой Т.Е, без которой это возвращение могло оказаться кратковременным, Боярчуку К.А. за поддержку, общее руководство и неоценимые практические советы при подготовке диссертации, Меркулову В.Н, Макриденко Л.А, и Джумаеву С Д, без чьих усилий практическая значимость работы была бы сведена к нулю

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Джумаев С Д, Десятников И И, Петров А В «Информационно-измерительные системы нового поколения для энергоблоков АЭС с реактором типа РБМК-1000 Результаты внедрения и перспективы развития» «Вопросы электромеханики», том 104, Москва, 2007 год

2 Джумаев С Д, Жемчугов Г А, Петров А В «Атомное направление НПП ВНИИЭМ Эволюция развития». «Вопросы электромеханики», том 104, Москва, 2007 год

Галкина Т Н, Петров А В «Анализ соответствия качества комплекса электрооборудования СУЗ требованиям по качеству, применяемым к оборудованию АЭС «Куданкулам» «Вопросы электромеханики», том 104, Москва, 2007 год

Крутикова Л П , Петров А В , Бородин А Е , Алехин Д О «Универсальная многопользовательская

автоматизированная система производственного складского учета для различного вида продукции» «Вопросы электромеханики», юм 104, Москва, 2007 год «Анализ надежности системы «Скала-микро» по результатам эксплуатации» НПП ВНИИЭМ, ТАИК 001112 013 2007 год

«Дополнение №2 к ТЗ на информационно-измерительную систему «Скала-микро» для энергоблоков АЭС с реактором РБМК-1000» ПИБШ 420051 002 ТЗ

«Комплекс электрооборудования СУЗ реактора ВВЭР-1200 (В-392М) для проекта АЭС-2006

Нововоронежская АЭС-2 Пояснительная записка» ТАИК 500051 063 ПЗ Ревизия 0

Джумаев С Д, Петров А В «Опыт эксплуатации системы «Скала-микро» на АЭС с РБМК» 5-ая международная научно-техническая конференция «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики», программа тезисов и докладов, Москва, 2006 год, стр 7677,167

Введение.

Глава 1. Современное состояние информационноизмерительных систем для АЭС.

1.1. Общие требования к информационно-измерительным системам, содержащиеся в российской нормативной базе.

1.2. Построения информационных систем на АЭС с реакторами типа ВВЭР.

1.2.1. Построение системы верхнего блочного уровня на блоке №3 Калининской АЭС.

1.2.2. Требования к ИВС при модернизации блока №

Кольской АЭС.34 •

1.2.3. Построение ПТК ИДС СУЗ в составе проекта АЭС-2006.

1.3. Основные сведения об информационных функциях, выполняемых КСХУЗ на АЭС с РБМК-1000.56.

1.4. Опыт использования программно-технических средств корпорации «Вестингауз» в системах нормальной эксплуатации АЭС.

1.4.1 Общие сведения о ПТС \VDPF.

1.4.2 Использование "№Е)РР на АЭС «Темелин».

1.4.3 Применение ^УБРР в составе СППБ на блоке №4 Ленинградской АЭС.

1.4.4. Использование \VDPF на блоке

2 Курской АЭС.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Исследование вариантов модернизации

СЦК СКАЛА на блоке №3 Ленинградской АЭС.

2.1 Общие сведения об СЦК СКАЛА.

2.2Проект модернизации СЦК СКАЛА на базе системы «Скала-МЕ».

2.3Проект модернизации СЦК СКАЛА на базе системы

Скала-микро».

2.3 Анализ вариантов модернизации СЦК СКАЛА на блоках второго поколения Ленинградской АЭС.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Отличительные особенности системы «Скала-микро»(МЕ), внедренной на блоке №3 Ленинградской АЭС.

3.1 Требования Заказчика к Исполнителю работ.

3.2 Общие сведения о системе «Скала-микро(МЕ)».,.

3.3 Структура системы «Скала-микро(МЕ)».■.

3.3.1 Комплекс ввода сигналов от объекта.-.

3.3.2 Оптимизация структуры подсистемы контроля • расходов воды.

3.3.2.1 Структура под система в базовом варианте. 13 33.3.2.2 Структура подсистемы, внедренная на блоке №3 ЛАЭС, и сравнительный анализ структур.

3.3.3 Комплекс индивидуальной сигнализации и его • '■ ■ отличительные особенности.

3.3.4 Оптимизация структуры локальной сети верхнего уровня.

Выводы к главе 3.

В Советском Союзе начиная с 1960 года было введено более 40 энергоблоков АЭС с реакторными установками в основном двух типов -РБМК (реактор большой мощности канальный) и ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор). Реакторы РБМК с момента своего появления имели мощность 1000 МВт, за исключением двух энергоблоков на Игналинской АЭС с электрической мощностью 1500 МВт. Реакторы типа ВВЭР до 1980 года имели мощность 440 МВт, и только начиная с 1980 года достигли производительности РБМК.

Все реакторные установки, построенные в те годы, имели назначенный срок службы 30 лет. Однако по мере истечения этого срока при проведении обследований выяснилось, что незаменяемые элементы своего ресурса не исчерпали, а напротив, сохраняют его еще как минимум на 15-20 лет. Это позволяет после выполнения ряда мероприятий, направленных на приведение в соответствие уровня безопасности энергоблоков требованиям современной нормативной базы, продлевать срок их эксплуатации. Таким образом, в Российской Федерации уже был продлен срок службы трех энергоблоков с реактором типа РБМК и четырех энергоблоков с реактором типа ВВЭР.

Продление сроков службы действующих энергоблоков, с учетом их реального состояния, является одним из важнейших мероприятий, направленных на обеспечение энергетической безопасности Российской Федерации. Не секрет, что после аварии в Чернобыле темпы ввода новых блоков в Советском Союзе существенно снизились, примерно до 2 блоков за два года ( причем сейчас их подавляющее большинство оказалось с ближнем зарубежье, т.е. для России этот показатель составляет 1 блок за два года), против 3-4, вводимых за такой же срок в период с 1980 по 1986 годы, а после 1991 года строительство по сути дела прекратилось. Поэтому, если срок службы действующих блоков не продлевать, к 2015 году Российская

Федерация останется без атомной энергетики и лишится 15% от общего объема производимой электроэнергии. Принимая во внимание, что потребности человечества в электричестве неуклонно возрастают, потеря такого объема мощностей является катастрофой. Кроме того, эти мощности расположены, как правило, в районах, где нет достаточных запасов органического топлива, т.е. нет альтернативных источников энергии. В случае с реакторами РБМК зачастую отсутствуют и водные ресурсы, пригодные для сооружения мощных гидроэлектростанций. Таким образом, мероприятия по продлению службы действующих энергоблоков АЭС являются одним из элементов, обеспечивающих стабильность экономического развития России.

Особое значение эти мероприятия имеют на энергоблоках АЭС с реакторной установкой типа РБМК-1000[1]. Эти реакторы как объекты управления имеют одну отрицательную особенность - положительную обратную связь по плотности теплоносителя (или, с точки зрения физиков, положительный паровой коэффициент реактивности) , т.е. при повышении мощности реактора повышается паросодержание, вносится положительная реактивность, и цепная реакция в реакторе при отсутствии каких-либо других воздействий будет нарастать, что приведет к дальнейшему повышению мощности реактора. При неконтролируемом повышении мощности происходит интенсивное тепловыделение, которое в конечном итоге может привести к разрушению технологических каналов реактора и выбросу радиоактивных веществ в окружающую среду. Поэтому в реакторе РБМК очень важна роль защитных систем, которые осуществляют регулирование уровня мощности, аварийный останов реактора, а также аварийное охлаждение остановленного реактора в аварийных режимах.

При этом не все параметры, характеризующие пределы безопасной эксплуатации, доступны к измерениям. Поэтому на РБМК очень большое значение имеют расчетные параметры, такие как мощность каждого технологического канала, коэффициент запаса до предельно-допустимой мощности по кризису теплообмена каждого технологического канала, температура графитовой кладки, тепловая мощность реактора, оперативный запас реактивности на -стержнях СУЗ. В связи с этим на всех энергоблоках с реакторной установкой типа РБМК всегда эксплуатировалась система СКАЛА, выполнявшая, помимо, прочих и задачу, связанную с вычислением указанных выше параметров.

Актуальность проблемы. Опыт эксплуатации АЭС, накопленный в 70-80-ые годы, и последовавшее за этим ужесточение требований в нормативной базе поставили новые задачи, связанные с повышением оперативности и качества контроля за состоянием реактора и представления информации оперативному персоналу, управляющему энергоблоком, с использованием достаточно сложных алгоритмов вычислений, включая оперативные нейтронно-физические расчеты. Мощностей системы СКАЛА, эксплуатировавшейся в то время на АЭС с реактором типа РБМК-1000, для этого было недостаточно, поэтому ее глубокая модернизация вошла в число мероприятий, выполняемых для повышения безопасности энергоблоков АЭС с реактором типа РБМК-1000 [2].

Кроме того, модернизация СЦК СКАЛА является обязательным мероприятием для продления срока службы действующих блоков с РБМК, а само продление обеспечивает устойчивость энергетического комплекса Российской Федерации в ближайшие 15-20 лет [5].

Идея работы. Применив положительный опыт, накопленный при модернизации СЦК СКАЛА на блоках первого поколения и для снижения общей стоимости работ по модернизации, максимально использовать уже имеющееся на ЛАЭС оборудование фирмы «Вестингауз».

Целью работы является:

• внедрение системы «Скала-микро(МЕ)>> для повышения уровня безопасности энергоблоков второй очереди Ленинградской АЭС;

• сравнительный анализ функциональных характеристик различных вариантов модернизации СЦК СКАЛА на блоках второй очереди

Ленинградской АЭС;

• анализ проектных и структурных решений, примененных при модернизации СЦК СКАЛА на блоках первого поколения с реактором типа РБМК-1000, для оптимизации структуры системы на блоках второго поколения Ленинградской АЭС.

Научная новизна. Научная новизна работы состоит в том, что:

• Впервые выполнена адаптация программно-технических средств корпорации «Вестингауз» для их применения при модернизации СЦК СКАЛА;

• Впервые выполнен сравнительный анализ вариантов модернизации СЦК СКАЛА на основе систем «Скала-микро» и «Скала-МЕ», учитывающий опыт эксплуатации системы «Скала-микро» в 20022006 годах;

• Впервые выполнено исследование структурных и проектных решений, использованных в системе «Скала-микро» при ее внедрении на энергоблоках первого поколения с реактором типа РБМК-1000, и на основе I этого анализа разработаны решения, которые позволили оптимизировать г структуру системы «Скала-микро(МЕ)>> без потери функциональности.

Практическая значимость. Практическая значимость работы состоит I

1 в следующем:

• Внедрение системы «Скала-микро(МЕ)» на блоках второго поколения Ленинградской АС является необходимым мероприятием,

I позволяющим привести уровень безопасности энергоблоков в соответствие современным нормам и правилам и обеспечивающим возможность продления срока службы блоков сверх 30 лет;

• Применение программно-технических средств корпорации «Вестингауз» позволило уменьшить стоимость работ по реконструкции СЦК СКАЛА как минимум в полтора раза;

• Структурные и проектные решения, полученные при выполнении работы, в основном будут использованы при модернизации СЦК СКАЛА на блоках второго поколения Курской АЭС и на Смоленской АЭС.

Внедрение результатов.

• Система «Скала-микро(МЕ)» внедрена и находится в эксплуатации на блоке №3 Ленинградской АЭС;

• По планам концерна «Росэнергоатом», модернизация СЦК СКАЛА на блоке №4 Ленинградской АЭС должна быть завершена в декабре 2009 года.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Структура комплекса ввода сигналов объекта системы «Скала-микро(МЕ)», реализованная на базе программно-технических средств корпорации «Вестингауз».

2. Структура подсистемы контроля расхода воды, реализованная с применением модернизированных технических средств, что позволило сократить практически вдвое состав применяемого оборудования.

3. Структура подсистемы. технологической сигнализации, обеспечивающая повышенную надежность представления на БЩУ информации об отклонениях по расчетным параметрам и по параметрам, контролируемым КСКУЗ, по сравнению с базовым проектом.

4. Структура локальной сети верхнего уровня, состав которой оптимизирован исходя из задач, решаемых отдельными устройствами.

Апробация результатов. Основные результаты работы докладывались и обсуждались в двух выступлениях на 5-ой международной научно-технической конференции «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики», на производственном совещании в Кризисном центре концерна «Росэнергоатом» и на двух заседаниях НТС ФГУП «НПП ВНИИЭМ».

По результатам диссертационной работы опубликовано 8 научных трудов, в том числе 5 статей, 2 технических отчета, одно техническое задание.

Личный вклад автора.

Автор лично разрабатывал основные решения по

• структуре локальной сети верхнего уровня в составе системы «Скала-микро(МЕ)»;

• организации сигнализации отклонений по расчетным параметрам и по параметрам, контролируемым КСКУЗ.

Кроме того, автор принимал участие в разработке Технического задания на систему «Скала-микро(МЕ)» и ее составные части.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, трех глав основного текста с выводами по каждой из них, заключения, списка сокращений, приложения, списка использованной литературы, списка рисунков и списка таблиц. Работа содержит 160 листов, 6 рисунков, 10 таблиц.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3

В результате работы по анализу проектных и структурных решений, имевших место при модернизации СЦК СКАЛА на блоках первого поколения, был предложен ряд мероприятий, направленных, на оптимизацию структуры системы, предназначенной для модернизации СЦК СКАЛА на блоках второй очереди Ленинградской АЭС.

К их числу относятся:

• Применение в составе системы для сбора и первичной обработки информации программно-технических средств корпорации «Вестингауз», что позволило обеспечить автоматический ввод резерва при отказе отдельного узла и устранить недостатки, связанные с приемом температурных параметров в составе системы «Скала-микро». Применение программно-технических средств WDPF обеспечивает дублированный ввод всех параметров с циклом не более 1с (в «Скале-микро» для температурных параметров цикл обработки температурных параметров составляет не менее 2 с). Общее число печатных узлов при этом составляет 729 против 1880, применяемых для приема такого объема информации в «Скале-микро».

• Переход на прием сигналов отклонений от КСКУЗ и сигналов отклонений по расчетным параметрам в комплекс КИС по цифровым каналам связи. Это позволило, во-первых, повысить надежность выполнения функции сигнализации от КСКУЗ за счет улучшения диагностируемости каналов связи, и во-вторых, повысить защищенность от отказа по общей причине функции сигнализации отклонений по расчетным параметрам.

• Доработка модуля контроля расхода с увеличением его канальности с 8 до 11 позволило существенно уменьшить состав оборудования, применяемого в системе КРВ - с 48 до 28 на один шкаф при сохранении общего числа шкафов.

• Перераспределение задач между отдельными рабочими станциями в составе ЛСВУ позволило сократить число рабочих станций с 18 до 12.

- 147

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая работа показала, что проектные и технические решения, примененные при модернизации СЦК СКАЛА на блоках второго поколения Ленинградской АЭС, не просто отвечают требованиям, выдвинутым концерном «Росэнергоатом» к исполнителям работ на этих объектах, но и являются дальнейшим развитием работ по модернизации СЦК СКАЛА на всех блоках АЭС с реакторной установкой типа РБМК-1000.

Система «Скала-микро(МЕ) имеет все отличительные признаки и свойства, характерные для современных информационных систем для АЭС, а именно:

• Классификационное обозначение ЗН по ОПБ-88/97 и ЗНКЗ по НП-026-04. Система реализована в виде распределенной вычислительной сети. Устройства, осуществляющие сбор и первичную обработку информации, выполнены на программно-технических средствах \VDPF, с применением собственных протоколов обмена по цифровым каналам связи. Устройства, осуществляющие расчет и представление информации, выполнены с использованием персональных ЭВМ в промышленном исполнении и используют стандартные протоколы обмена.

• Устройства внутри системы работают в едином времени.

• Для проектирования системы на всех уровнях использован САПР

• Система имеет развитую самодиагностику, время обнаружения неисправности и перехода на резервный канал минимально.

• Для отображения информации на БЩУ используются двухмониторные рабочие станции, с возможностью индивидуальной настройки каждого рабочего места.

Система «Скала-микро(МЕ)» по своим функциональным свойствам превосходит систему «Скала-микро», внедренную на блоках первого поколения в 2002-2006 годах, таким образом обеспечивая выполнение современных требований к показателям функционирования информационноизмерительной системы на энергоблоке АЭС с реакторной установкой типа РБМК-1000- направленных на обеспечение безопасной; эксплуатации энергоблока.

К числу основных функций, выполняемых системой «Скала-микро(МЕ)>>; относятся:

• прием? информации о ходе: технологического процесса от внешних: систем с выдачей сигнализации на базовую информационную? модель энергоблока;

• оперативные и неоперативные расчеты параметров« реакторной: установки;

• периодическая регистрация предыстории и развития аварийных ситуаций; • контроль канальных параметров ( расход воды, температура газа, мощность ТК, температура графита и т.д. ) с представлением информации намнемотабло; . запись уставок сигнализации; •

• контроль оперативного запаса!реактивности: на стержнях СУЗ • с выдачей на индивидуальное табло, самописец и цифровой прибор;

• представление информации на* мониторах, рабочих станций отображения;

• передача данных в общестанционную сеть.

В результате внедрения системы «Скала-микро(МЕ)>> существенно повышены эксплуатационная надежность и качество контроля энергоблока, в том числе:

• > обеспечена* толерантность системы к одиночным; отказам, включая потерю одного из вводов энергопитания;

• сохранены существующие кабельные присоединения: при замене устройств нижнего у ровня;

• обеспечен оперативный обмен информации с: новой системой управления и защиты реактора (двухкомплектной" КСКУЗ) по цифровому каналу связи;

• обеспечен прием информации непосредственно от датчиков расхода воды в каналах реактора с исключением промежуточных преобразователей;

• существенно повышена оперативность контроля измеряемых параметров - период контроля поканальных расходов воды снижен до 2 с (вместо 60), температурных параметров до 1 с (вместо 60), индивидуальных аналоговых параметров до 1 с (вместо 10) и дискретных параметров до 0.5с (вместо 10);

• реализован оперативный контроль трехмерного энергораспределения реактора с циклом 5 с (ранее цикл контроля двумерного энергораспределения составлял 5 мин);

1 о реализована развитая система информационной поддержки операторов энергоблока с применением индивидуальных (двухэкранные рабочие станции отображения) и коллективных (экран коллективного пользования) средств представления информации;

• расширен объем и увеличена разрешающая способность системы диагностической регистрации (количество контролируемых параметров увеличено в 2-3 раза, существенно возросла глубина архивирования ).

В работе показаны основные особенности системы «Скала-микро(МЕ)», отличающие ее от базового варианта, внедрявшегося на блоках первого поколения. К их числу относятся:

• Использование для сбора данных программно-технических средств корпорации «Вестингауз». Это позволило уйти от двух недостатков, которые имеет система «Скала-микро» - наличие зоны нечувствительности при приеме температурных параметров и отсутствие автоматического ввода резерва при отказе основного канала. Кроме того, схема дублирования на уровне процессорных модулей позволила серьезно сократить количество устройств сопряжения, использованных в системе и вместе с тем отказаться от логического дублирования ввода температурных параметров, в отличии от «Скалы-микро».

• Оптимизация подсистемы контроля расхода воды. В основу оптимизации, по сути, положен новых модуль, принимающий сигналы от расходомеров, позволяющий принимать вместо 8 каналов 11. С учетом того, что один раздаточно-групповой коллектор обеспечивает охлаждение 22 каналов, автор показал, что количество модулей в подсистеме практически уменьшилось наполовину.

• Переход на прием отклонений от КСКУЗ для выдачи на световую сигнализацию по цифровому каналу. Тем самым уменьшилось количество оборудования в КСКУЗ, т.к. исключены преобразования из цифрового вида в двухпозиционный сигнал и обратно, и повышена надежность этой функции, т.к. отказ любого элемента при наличии цифрового канала связи практически сразу обнаруживается либо «Скалой-микро(МЕ)», либо КСКУЗ. Таким образом, время обнаружения неисправности сведено к 1-2 секундам.

• Изменение структуры локальной сети верхнего уровня за счет отказа от автономного регистратора и изменения структуры приема информации от подсистемы контроля расхода воды, что позволило уменьшить число рабочих станций в полтора раза при сохранении функциональности.

Таким образом, вариант «Скала-микро(МЕ)>>, реализованный на блоках второго поколения Ленинградской АЭС, позволил применить все лучшее, что было реализовано на других энергоблоках АЭС с реакторной установкой типа РБМК-1000 в 2002-2006 годах. Большая часть результатов, полученных в результате работы, будет использована при реконструкции блоков второго поколения Курской АЭС, а также на Смоленской АЭС.

Структурные решения, приведенные в настоящей работы, успешно прошли приемочные испытания, подтвердившие их соответствие требованиям к информационно-измерительным системам, при сдаче в эксплуатацию блока №3 Ленинградской АЭС в мае 2008 года, на конец 2009 года внедрение подобной системы запланировано на блоке №4 Ленинградской АЭС. Срок службы обоих блоков будет продлен на 20 лет, что является серьезным вкладом в обеспечение энергетической безопасности Российской Федерации.