核电厂数字化仪控系统的性能评估与优化方案
蔡少展 涂俊
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蔡少展 涂俊,. 核电厂数字化仪控系统的性能评估与优化方案[J]. 核工业与技术,2025.3. DOI:10.12721/ccn.2025.157138.
摘要:
在大数据时代下,信息技术广泛应用于我国各行各业,提高了企业的生产效率,保证了企业日常的工作情况。现如今数控化仪控系统广泛地应用于核电厂内部,通过该套系统的有效监控能够为场内工作人员提供更加精准的电路信息,保证了核电厂的日常运行效果。在核电厂数字化仪控系统内部通信网络系统是其中较为重要的部分,对于整个系统的信息交互数据传输有着极大的影响。对此,本文接下来重点针对核电厂数字化仪控系统的性能进行评估,论述通信网络的性能优势与相关特点。
关键词: 核电厂数字化仪控系统性能评估优化方案
DOI:10.12721/ccn.2025.157138
基金资助:

引言:在信息技术、控制技术、网络技术等科学技术手段快速发展的大背景下,数字化仪控系统广泛的应用于核电项目中。在核电厂发展期间,工作人员可以借助于数字化仪控系统了解到不同时间段下核电项目的发展情况,明确各个项目在运行过程中的相应数据,由此保证了核电厂的高效运行。在技术不断更新的情况下,应提出切实可行的优化方案,助力核电厂数字化以及系统应朝着更加精益、高效的方向发展。

一、核电厂数字化仪控系统的性能评估

核电厂数字化仪控系统,主要是指核电厂内部的数字化仪表与控制系统是核电厂的重要组成部分。在核电厂运行与发展过程中,仪控系统的性能水平应用效果在一定程度上影响了反应堆的安全可靠性以及核电厂的经济运行。在信息技术快速发展的大背景下,核电厂数字化仪控系统已经从单机检测控制系统进入到了集散控制系统阶段,在应用过程中会引入分布式控制系统(DCS),全面统筹和控制核电厂各项目的日常运行情况[1]。数字化仪控系统结合了软件自我诊断技术、冗余技术、网络通信技术等内容,以上技术的应用情况,极大地决定了数字化仪控系统的整体性能。因此,在针对数字化仪控系统的性能情况进行分析与评估时,本文接下来将重点针对通信网络的性能特点进行论述。

(一)SINEC H1网络

网络拓扑结构最为常见的结构类型是树型网络拓扑结构、树形与环网相结合的网络拓扑结构。SINEC H1网络在运行过程中体现出了大数据的优势与特点,具有良好的开放性以及互联性能。另外,在应用过程中,其主要结构是无主机结构,体现着单节点的特征。在其运行过程中,SINEC H1网络的实际情况对于整体的通信网络不会产生较为明显的影响。因此,基于这一层面进行考量,SINEC H1网络具有一定的独立性。现阶段,网络的整体结构多为树型与环网结合的网络拓扑结构,在后续应用与发展过程中能够进一步形成进而提高了数字化仪控系统的容错能力,保证了通信网络在应用过程中的可靠性能。

(二)RPR弹性分组环网

RPR弹性分组环网的网络拓扑结构主要是环形及双环形网络拓扑结构。在其应用过程中,主要体现出了以下优势性能:1、RPR弹性分组环网在应用过程中。能够有效提高数据传输的整体速度,最高时能够达到10Gbps;2、RPR弹性分组环网应用过程中,减少了网络故障问题的发生并且能够进一步控制网络故障。例如,在数字化仪控系统运行过程中,如果通信网络中的链路或者某个站点发生了一定的问题,难以保证数据信息的正确传输,在这时RPR弹性分组环网就会快速的控制网络的运行情况,降低网络问题的波及范围;3、分组环网的组网程序较为简单,实际应用成本较低。

二、核电厂数字化仪控系统的优化方案

(一)增加链路监测机制

核电厂数字化仪控系统在应用过程中,通信网络的运行情况对于系统的整体应用性能有着极大的影响。现阶段通信网络在运行过程中,个别时间段会出现“闪断闪联”的状态,其主要原因是物理链路老化、通讯性能下降,进而导致数字化仪控系统的应用效能无法达到预期的标准,既影响了核电厂的日常运行情况,也难以保证系统对于各个项目的有效把控。基于以上问题,在优化调节过程中可以通过增加链路监测机制的方式,有效地解决因物理链路性能下降所引发的网络异常现象。

例如,在数字化仪控系统运行过程中,TXP/T2000系统通信网络中可以应用“测试帧”双向收发的方式,由此实现对每一条物理链路运行状态的全面监测。在监测过程中,能够进一步了解到各个时间段物理链路的运行情况。如果在监测过程中,数据变化情况较为明显,体现出了电流性能下降的情况,则可以通过“测试帧”立刻接收数据内容,并将其数据诊断上传至监测平台。在监测到物理链路的性能发生变化后,就可以以闭锁通信端口方式主动切断问题联络,确保通信网络能够处于较为平稳的状态,进而保证数字化以控系统的稳定运行。

(二)优化网络接入方式

核电厂数字化仪控系统在应用过程中,网络接入方式如果出现“双断点”故障,就会产生潜在的风险,造成较为明显的影响[2]。基于以上问题,必须予以有效地控制,并开展相应的措施,合理规避“双断点”故障的产生。在针对“双断点”问题进行分析时,相关人员需要思考如何确保冗余控制器2路物理通讯链路始终维持1路以上的正常工作。针对其问题进行细致探究,抓住“双断点”故障解决的关键之处,结合数字化仪控系统的日常运行情况、网络接入方式等各类因素进行论述,能够明确在解决“双断点”故障问题时,可以结合冗余控制器和“虚拟环”网络工作原理进行分析,对控制器在子环网络连接方式进行重新排布。

在实际操作过程中,相关工作人员可以将主环网络中两个上行交换机设置为界限,并且将子环分为A侧半环和B侧半环这两个部分。在调节过程中,按照控制器的类型将其进行合理分配,如AP_a控制器会设置在A侧循环一面,AP_b控制器设置在B侧半环一面。通过以上操作的有效开展,能够更好地应对子环中所出现的各种“双断点”故障问题。优化后的控制器网络接入分布图如下所示:

21.png图 1优化后的控制器网络接入分布图

在核电厂数字化仪控系统性能优化过程中,增加链路监测机制,并且优化网络接入方式,从理论层面而言,能够有效提高系统的应用效能,减少系统在运行过程中的通信故障问题。通过实体的测试发现,在网络故障出现前后二层系统对于全场系统及设备进行了有效的监视、合理的控制,使得数字化仪控系统的功能不受到任何影响。另外,在优化方案的有效落实下,使得数字化仪控系统的网络拓扑结构更加合理,功能配置更加完善。

结束语:综上所述,在核电厂发展过程中,应针对数字化仪控系统的整体性能进行评估,了解通信系统的应用效果,后续可以结合核电厂的实际需求系统的应用效能等各项因素进行论述,提出切实可行的优化方案。通过增加链路监测机制,优化网络接入方式等措施,保证数字化仪控系统的高效运行,保证核电厂的稳定发展。

参考文献:

[1]黄奇、张庆、刘明星、王远兵、钟科.核电厂数字化仪控系统软件可靠性定量评估研究[J].核科学与工程, 2020, 40(3):5.

[2]钱一名,刘志凯,王冬,等.核电厂数字化仪控系统网络时标对时系统设计[J].核电子学与探测技术, 2023, 43(1):135-140.

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