Стартовая >> Архив >> Генерация >> Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок АЭС

Функции управляющих вычислительных комплексов в АСУ ТП - Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок АЭС

Оглавление
Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок АЭС
Автоматизированные системы управления АЭС
Функции и подсистемы АСУ ТП
Режимы работы блоков АЭС
Режимы работы блоков при выдаче электроэнергии в сеть
Управляемые и управляющие величины энергоблока
Характеристики автоматизированных систем управления
Методы исследования динамики ядерных энергетических установок
Системы управления и защиты энергетических реакторов
Надежность СУЗ
Контроль нейтронного потока в реакторе
Управление мощностью ядерного энергетического реактора
Электромеханические приводы исполнительных органов реактора
Автоматические системы регулирования мощности реактора
Дублирование и резервирование систем управления мощностью
Электронные устройства управления мощностью
Устройства управления реактором
Требования к аварийной защите реактора
Надежность систем аварийной защиты реактора
Организация защит в различных режимах
Аппаратура системы защиты реактора
Устройства, обеспечивающие разгрузку реактора при отказах
Автоматическое регулирование агрегатов АЭС
Регулирование уровня в корпусах реакторов, барабанах-сепараторах и парогенераторах барабанного типа
Регулирование прямоточных парогенераторов
Регулирование частоты вращения турбогенераторов
Регулирование давления пара с помощью редукционных установок
Регулирование параметров установок питательного тракта
Регулирование параметров компенсаторов объема реакторов ВВЭР
Автоматическое регулирование энергоблоков
Регулирование энергоблоков с водо-водяными реакторами ВВЭР
Регулирование энергоблоков с корпусными реакторами, охлаждаемыми кипящей водой
Регулирование энергоблоков с реакторами канального типа, охлаждаемыми кипящей водой
Регулирование энергоблоков с реакторами на быстрых нейтронах
Регулирование энергоблоков с газографитовыми реакторами
Обеспечение безопасности и надежности АЭС
Общие требования к технологическим защитам
Технологические защиты теплоэнергетического оборудования энергоблока
Системы локализации аварий
Характеристика схем управления технологическим оборудованием АЭС
Командные аппараты вторичной коммутации
Электрические схемы управления двигателями механизмов собственных нужд
Электрические схемы управления запорными органами
Функционально-групповое управление
Управляющие вычислительные машины в АСУ ТП АЭС
Функции управляющих вычислительных комплексов в АСУ ТП
Представление информации в УВК
Технические средства управляющих вычислительных комплексов
Общее программное обеспечение УВМ
Технологическое программное обеспечение
Структура вычислительных комплексов
Электрооборудование систем контроля и управления ЯЭУ
Организация электрического питания
Электроснабжение СУЗ
Устройства и агрегаты электроснабжения собственных нужд
Контроль систем питания и автоматический ввод резерва
Эксплуатация систем контроля и управления ЯЭУ
Эксплуатация СУЗ
Эксплуатация АСР теплотехнических параметров, систем контроля и управления
Ремонт устройств систем контроля и управления ЯЭУ
Техника безопасности при проведении ремонтных работ

Как и функции АСУ ТП в целом, функции УВК можно разделить на информационные, управляющие и вспомогательные (см. § 1.2).
Информационные функции. Основной информационной функцией, выполняемой всеми вычислительными комплексами АСУ ТП, является централизованный сбор информации, который производится путем опроса аналоговых и дискретных сигналов первичных приборов, подключенных к ЭВМ через информационные устройства связи с объектом ИУСО. Опрос дискретных и аналоговых сигналов производится периодически с циклом от 0,1 до 10 с, некоторые дискретные сигналы заводятся в УВК через устройства ввода инициативных сигналов. Хранящаяся в ОЗУ информация о состоянии технологического объекта является основой для выполнения всех других функций УВК (как информационных, так и управляющих). Для выполнения информационных функций необходима выдача операторам-технологам информации, хранящейся в ОЗУ.
Простейшей формой выдачи операторам собранной УВК информации является представление информации по вызову. Вызов осуществляется либо по адресному принципу, когда параметру (или группе параметров) присваивается определенный цифровой или цифро-буквенный код, набираемый на специальных наборных полях, либо по предметному принципу, когда каждому параметру (или группе параметров) соответствует свой орган вызова (кнопка), расположенный в определенном месте мнемосхемы или снабженный соответствующей надписью. Представление информации осуществляется на цифровых или аналоговых показывающих (стрелочных) приборах; в последнее время для представления как цифровой, так и аналоговой информации стали широко использоваться электронно-лучевые индикаторы
Более сложной, но и более эффективной функцией контроля является представление предварительно отобранной информации. При осуществлении этой функции ЭВМ по заданным ей признакам отбирает наиболее опасные параметры, т. е. те из них, которые приближаются к допустимым значениям или выходят за их пределы. По инициативе ЭВМ или по требованию оператора ему выдаются сведения с указанием, в каких именно элементах оборудования достигаются наиболее опасные значения параметров. Естественно, что наряду с реализацией этой функции у оператора должна сохраняться возможность контроля всех параметров по вызову.
К функции контроля близка по своему характеру централизованная сигнализация отклонений параметров. При выполнении этой функции периодически происходит сравнение цифровых значений аналоговых параметров, хранящихся в ОЗУ ЭВМ, с заданными уставками. Факт отклонения представляется оператору с помощью специальных сигналов на мнемосхеме (на панелях или пультах), подсветкой кнопок предметного вызова параметров, изменением цвета или миганием параметров на экранах ЭЛИ. Сигнализация может быть индивидуальной, когда сигнализирующий элемент сообщает об отклонении одного параметра, или групповой, когда сигнализируется факт отклонения хотя бы одного параметра в группе. Применение ЭВМ позволяет сигнализировать об отклонении большого количества параметров (без увеличения используемого оборудования), автоматически менять уставки, улучшать способы представления информации об отклонениях. При этом число сигнализируемых параметров и объединение их в группы легко может быть изменено без переделки системы путем смены программ ЭВМ.
На основании непосредственно измеренных и занесенных в ОЗУ ЭВМ значений параметров производится расчет косвенно определяемых показателей. Такие расчеты позволяют операторам определять запасы до опасных значений параметров, оптимизировать работу блока Косвенно определяемые показатели на АЭС подразделяют на физические, теплофизические, теплотехнические и технико-экономические.
Косвенное определение физических параметров включает в себя расчеты характеристик активной зоны реактора: распределения нейтронного поля, содержания различных изотопов, распределение энерговыделения.
Теплофизические расчеты служат для определения температуры оболочек твэлов, запасов до кризиса кипения, распределения паросодержания в каналах и других параметров активной зоны.
В результате теплотехнических расчетов получают показатели, характеризующие работу тепломеханического оборудования АЭС, например тепловую мощность блока.
Технико-экономические показатели, вычисляемые с помощью ЭВМ, в основном совпадают с показателями, вычисляемыми в настоящее время «вручную» на ТЭС и АЭС в соответствии с действующими нормативными документами. Преимуществом выполнения этих функций с помощью ЭВМ является большая оперативность расчетов, а также возможность увеличения числа определяемых показателей.
Расчеты косвенно определяемых показателей могут служить и целям диагностики состояния технологического оборудования. Под диагностикой понимается определение первопричины нарушения нормальной работы агрегата, вероятного места появления неисправностей, а также возможности дальнейшей эксплуатации агрегата при выявлении неисправностей. Диагностика может быть пассивной, при которой не наносится специальных возмущений на ТОУ, или активной, при которой наносятся возмущения и излучаются реакции объекта на них.
Для улучшения управления и анализа прошлых режимов используется функция регистрации технологических параметров и состояния объекта. По роду используемых носителей информации регистрацию, применяемую в УВК, можно подразделить на следующие виды: запись в оперативные запоминающие устройства (ОЗУ); запись во внешние запоминающие устройства (ВЗУ); регистрацию на печатающих устройствах.
Запись в ОЗУ производится так же, как при централизованном контроле. Отличие заключается в том, что при централизованном контроле для каждого опрашиваемого параметра отводится одна ячейка памяти. При каждом новом цикле опроса предыдущее значение стирается и заменяется вновь измеренным. При регистрации в ОЗУ для каждого параметра отводится несколько ячеек и при новом цикле опроса стирается самое «старое» значение, а все последующие остаются, таким образом, в ОЗУ хранится не только текущее значение, но и некоторая предыстория. Для уменьшения требуемых объемов ОЗУ обычно регистрируются не все контролируемые УВК параметры, а только главнейшие из них Кроме того, цикл обновления регистрируемой в ОЗУ информации обычно выбирается большим, чем цикл опроса параметров. Несмотря на эти меры количество информации, которую можно зарегистрировать в ОЗУ, обычно невелико, и для увеличения объема регистрации применяются ВЗУ. Современные ВЗУ позволяют регистрировать на магнитных лентах и дисках практически неограниченные объемы информации за весьма длительные промежутки времени, вплоть до всего периода эксплуатации установки Однако для уменьшения стоимости ВЗУ как полное количество регистрируемых параметров, так и интервал времени между записями обычно ограничивают.
Зарегистрированные в ОЗУ и ВЗУ записи не могут быть непосредственно восприняты оператором. Поэтому для ознакомления с этой информацией она должна быть переведена в доступную форму.
С этой целью необходимая информация может быть вызвана на ЭЛИ. Однако для целей регистрации чаще используются печатающие устройства. Последний способ имеет то преимущество, что отпечатанные на бумаге записи могут храниться в архивах неограниченно долго, а соответствующая информация может быть стерта из памяти ЭВМ.
По функциональному признаку все виды регистрации можно подразделить на периодическую регистрацию; регистрацию по вызову (однократную и многократную); регистрацию отклонений; регистрацию результатов диагностических программ; регистрацию действий оператора; регистрацию предаварийных и аварийных ситуаций.
Периодическая регистрация осуществляется путем записи в ОЗУ, ВЗУ или печати на бумажные носители через определенные интервалы времени заданного набора параметров вне зависимости от состояния технологического объекта. В настоящее время периодически печатаются в основном технико-экономические параметры со значительными интервалами (до 1 раза в смену).
Более эффективной, чем периодическая регистрация, для оперативного анализа работы объекта является регистрация отклонений параметров. При этом значение параметра регистрируется (в памяти ЭВМ или на печатающих устройствах) только в том случае, если оно вышло за допустимые значения.
Близкой по характеру к регистрации отклонений является регистрация результатов диагностических программ. Если эти программы обнаруживают неправильности в работе какого-либо агрегата, эта информация автоматически выводится на печатающие устройства с указанием агрегата и характера нарушения. Обычно такая регистрация сопровождается выводом на другие устройства (табло сигнализации, ЭЛИ).
Для анализа правильности управления блоком в память ЭВМ заносится информация о воздействиях операторов на запорные, регулирующие органы и механизмы собственных нужд. Эта информация хранится в ВЗУ в течение заданного времени (смены, суток). При необходимости данные могут быть напечатаны с указанием характера операций и времени их проведения. Одной из важнейших функций ЭВМ является регистрация предаварийных и аварийных ситуаций необходимость которой вызывается тем, что традиционные методы регистрации и сигнализации параметров в аварийных ситуациях далеко не всегда позволяют определить первопричину аварий, проанализировать правильность действий персонала и работы аварийных защит. Значительный интерес представляет изучение поведения технологических параметров в течение некоторого времени (нескольких минут) до срабатывания первой аварийной защиты. До появления ЭВМ это проводилось по показаниям самопишущих приборов, но объем и точность такой регистрации недостаточны, а также не удается полностью восстановить последовательность срабатывания защит.
Для регистрации предаварийных и аварийных ситуаций в память ЭВМ с заданным циклом постоянно заносится некоторый определенный набор параметров. Цикл записи обычно устанавливается в пределах от 10 до 60 с. Количество запоминаемых параметров в различных системах колеблется от 100 до 500. Время Макс, в течение которого хранится «предыстория», составляет от 10 до 20 мин. Запись в память осуществляется по «кольцевому» принципу, т. е каждый новый массив параметров записывается на место самого «старого» массива записанного макс. времени тому назад. Хранение этой информации осуществляется в ВЗУ. При появлении первого аварийного сигнала стирание «старой» информации прекращается и начинается запись в специально отведенные зоны ОЗУ значений текущих параметров с циклами, меньшими, чем при записи «предыстории». Одновременно фиксируются положения запорных и регулирующих органов и действия оператора. Особое внимание уделяется правильной записи последовательности и времени срабатывания защит (требуемая точность — около 0,1 с), для чего эти сигналы вводятся через устройства ввода инициативных сигналов; при срабатывании защит прерывается работа процессора и эти моменты точно фиксируются специальными программами.
После окончания аварийного режима информация, описывающая поведение установки как до начала аварии (за время Тмакс), так и после ее возникновения, печатается и анализируется оперативным персоналом.
К информационным функциям УВК также относится обмен информацией с вышестоящими и (если у данной АСУ имеются подчиненные системы) нижестоящими УВК. Обычно в вышестоящие АСУ передается специально обработанная обобщенная информация, характеризующая общее состояние технологического оборудования. От вышестоящих АСУ принимается информация, задающая требуемый режим работы ТОУ (необходимая мощность, команды на останов, пуск и т. п.). На АЭС некоторые сложные неоперативные задачи, относящиеся к управлению блоком, выполняются не ЭВМ блоков, а более мощными ЭВМ АСУ ТП АЭС, в этом случае УВК блока должен передавать ЭВМ АСУ ТП АЭС всю необходимую исходную информацию и принимать результаты расчета, на основании которых ведется управление блоком. Если в составе АСУ ТП имеется несколько ЭВМ, между ними также организуется обмен информацией.
Управляющие функции УВК могут реализоваться выдачей советов оператору, воздействием УВК на локальные системы управления и непосредственным воздействием на исполнительные органы и механизмы собственных нужд. На первых этапах применения УВК предпочтительным считается управление путем выдачи советов оператору, так как при таком способе отказы и случайные сбои ЭВМ не приводят к выдаче ложных команд на объект. Наиболее распространенной формой такого управления является выдача инструкций по ведению переходных режимов на экранах ЭЛИ Оператор, получая сообщение, имеет возможность дополнительно проконтролировать его правильность и осуществить рекомендуемую операцию (рис 12.2,а). Запуск программ, осуществляющих подготовку и выдачу таких инструкций, производится оператором при необходимости произвести какие-либо изменения в объекте (например, увеличить мощность, включить или отключить петлю); так же может производиться автоматический запуск программ при появлении нарушений в работе объекта, которые требуют вмешательства оператора (например, аварийное отключение петли при отказе ГЦН). Управление с помощью советов применяется и для оптимизации режима работы блока. При этом ЭВМ рассчитывает оптимальные значения параметров (положение регулирующих стержней, число работающих насосов и т. д ) и выдает это сообщение на экран ЭЛИ. Реализацию рекомендованного режима производит оператор.
Другой формой участия УВК в управлении является ведение операций под контролем машины. При этом ЭВМ при каждой проводимой оператором операции проверяет ее допустимость и в случае, если проведение операции при данном состоянии объекта недопустимо, выдает команду на блокирующее устройство, запрещая ее проведение (рис. 12. 2,б). Одновременно на ЭЛИ выдается сообщение о причинах запрета. Обычно оператор имеет возможность отменить запрет, налагаемый ЭВМ, и, если считает операцию необходимой, провести ее.

Рис 12 2 Способы реализации управляющих воздействий УВК*
а — управление выдачей советов, б — управление выдачей советов и блокировкой неправильных операций, в — изменение задания локальным регуляторам параметров их настроек, г — включение и выключение локальных автоматических устройств, д — непосредственное автоматическое управление, е — дистанционное управление с помощью УВК, 1 — оператор, 2 — ключ управления, 3 — усилитель мощности, 4 — исполнительный орган, 5 — блокирующее устройство, 6 — регулятор, 7 — первичный преобразователь,                   8              — текстовая информация, ----------------------------------------------- дискретные сигналы,------------------------------ аналоговые сигналы
Управление путем воздействия на локальные системы может осуществляться изменением задания автоматическим регулятором с помощью аналогового выходного сигнала в целях оптимизации технологического режима (рис. 12.2,в). Управляющие сигналы УВК могут использоваться для оптимизации работы автоматических регуляторов путем расчета и автоматического изменения их параметров настроек. При изменении технологического режима может производиться с помощью дискретных сигналов включение или отключение автоматических регуляторов (рис. 12.2, г) или запуск устройств ФГУ.
При непосредственном воздействии УВК с помощью устройств кодового управления передает команды на усилители мощности, управляющие задвижками, регулирующими органами, механизмами собственных нужд (рис. 12.2, д). При такой организации управления (она называется централизованной) локальные системы (регуляторы, ФГУ) могут отсутствовать.
В целях сокращения оперативных пультов управления в некоторых системах с помощью УВК в порядке эксперимента реализуется также функция дистанционного управления. При этом у оператора отсутствуют индивидуальные или вызывные органы дистанционного управления, а передача воздействия на объект производится через терминалы связи с УВК. Код требуемой операции набирается, например, на клавиатуре ЭЛИ. УВК воспринимает эту информацию и передает воздействие на соответствующее исполнительное устройство (рис. 12 2,е). Одновременно УВК может контролировать допустимые операции.
Вспомогательные функции необходимы для обеспечения нормальной работы УВК и АСУТП в целом. К ним относятся начальный ввод, трансляция, редактирование и отладка программ ЭВМ; диспетчеризация, т. е. обеспечение правильной последовательности выполнения ЭВМ различных задач; автоматический перезапуск (рестарт) программ при случайных сбоях; контроль работы устройств ЭВМ; автоматический ввод резерва при отказе отдельных устройств и ЭВМ в целом;
контроль работы первичных преобразователей, регуляторов, ФГУ и других технических устройств АСУ ТП, не относящихся к УВК; автоматическая защита от использования в расчетах недостоверной информации, а также от воздействия УВК на неисправные локальные системы и исполнительные органы.
Большинство вспомогательных функций УВК выполняется с использованием специальных программ (программным способом), некоторые выполняются аппаратным способом, т. е. в УВК имеются специальные устройства, обеспечивающие эти функции. Соответствующие программы и устройства зависят от конкретного исполнения УВК и применяемого комплекса программ и описаны в §12.5—12.7



 
« Автоматическое регулирование температуры пара промперегрева котлоагрегата ТГМП-344А   Анализ ошибок оперативного персонала в электрической части АЭС »
электрические сети