МЕЖДУНАРОДНАЯ ЯДЕРНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «Атомная энергетика в Болгарии – национальная, региональная и всемирная энергетическая безопасность» Секция 2: Эксплуатация и модернизация ядерных установок АСУ ТП ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЭНЕРГОБЛОКОВ АЭС С ВВЭР Докладчик – директор, д.т.н. Владимир Елисеев 35 ЛЕТ РАБОТЫ В АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ СЕВЕРОДОНЕЦКОЕ НПО "ИМПУЛЬС" - разработчик, производитель и поставщик высоконадежных информационных и управляющих систем (ИУС) для АЭС с реакторами типа ВВЭР. ИУС производства НПО «Импульс» успешно внедрены и эксплуатируются на энергоблоках АЭС в: Украине России Армении Болгарии 2 из 31 ИНФОРМАЦИОННЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ АЭС Работы по созданию ИУС нового поколения в НПО «Импульс» выполняются с 2000 г. по программам НАЭК «Энергоатом» и международным программам TACIS и INSC В НПО «Импульс» реализован полный цикл создания ИУС: разработка, изготовление, верификация, валидация, комплекс испытаний и внедрение на АЭС ИУС разработаны в соответствии со стандартами Украины, РФ, МЭК и МАГАТЭ 3 из 31 ИНФОРМАЦИОННЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ АЭС РЕФЕРЕНТНОСТЬ АЭС №№ энергоблоков 1, 2, 3, 4, 5, 6 Запорожская ИнформационноРовенская 1, 2, 3, 4 вычислительные системы Балаковская 1, 2, 3, 4 верхнего блочного уровня Хмельницкая 1, 2 Кольская 1, 2 Волгодонская 1 Запорожская 2, 3, 4, 5 Системы внутриреакторного 2, 3, 4 Ровенская контроля Хмельницкая 1, 2 Южно-Украинская 1, 2 Ровенская 1, 2, 3, 4 Аппаратура контроля Запорожская 2, 3, 4, 6 нейтронного потока Южно-Украинская 1, 2, 3 Хмельницкая 1, 2 Армянская 2 Запорожская 1, 2 Системы группового и 3 индивидуального управления ОР Ровенская Ровенская 1, 2 Системы управления ОР 4 из 31 ИУС ИНФОРМАЦИОННЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ АЭС РЕФЕРЕНТНОСТЬ ИУС АЭС №№ энергоблока Цифровые СКУ нормальной эксплуатации РО Запорожская 5 СКУ нормальной эксплуатации РО на жесткой логике (УКТС-ВЛ) Цифровые СКУ нормальной эксплуатации ТО Запорожская Хмельницкая 3, 4 2 Запорожская 5 СКУ нормальной эксплуатации ТО на жесткой логике (УКТС-ВЛ) Запорожская Хмельницкая 3, 4 2 Цифровые управляющие системы безопасности технологические Запорожская 2 Управляющие системы безопасности на жесткой логике (УКТС-ВЛ) Запорожская Хмельницкая 3, 4, 5 1, 2 5 из 31 ИНФОРМАЦИОННЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ АЭС ИУС Комплексная и локальные системы диагностики (КСД, СВКД ГЦН, СВД РУ, СВРШД, СКПТ, СОСП) Системы «Черный ящик» РЕФЕРЕНТНОСТЬ №№ АЭС энергоблока Ровенская Хмельницкая 1, 2, 4 2 Ровенская Хмельницкая Хмельницкая Ровенская 1, 2, 3, 4 1, 2 1, 2 3, 4 Центры технической поддержки операторов Системы управления аварией «Течь Хмельницкая теплоносителя из первого контура Ровенская во второй» Системы контроля концентрации борной кислоты (боромеры) Ровенская Козлодуй Армянская 2 4 1, 2, 3 5 2 6 из 31 ИНФОРМАЦИОННЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ АЭС ИУС созданы по техническим заданиям и в тесном взаимодействии со специалистами НАЭК «Энергоатом», АЭС, РНЦ «Курчатовский институт», проектных и регулирующих организаций ИУС разработаны на единой платформе нового поколения – МСКУ 3М (европейские аналоги – Teleperm XS, XP; Spinline 3) 7 из 31 ПРОГРАММНО-АППАРАТНАЯ ПЛАТФОРМА ИУС Основные особенности МСКУ 3М: Высокая референтность Технические средства – на основе современных высоконадежных комплектующих ведущих мировых производителей Возможность проектирования ИУС требуемой конфигурации и надежности с помощью САПР Возможность построения цифровых децентрализованных ИУС Детерминированность функционирования Классы безопасности – 2, 3 (по ОПБ-88/97), категории безопасности – А, В, С (по IEC 61226) Высокая помехоустойчивость Встроенная диагностика 8 из 31 БАЗОВЫЙ СОСТАВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ МСКУ 3М Модельный ряд серийных промышленных контроллеров: МСКУ 2.ХХ, МСКУ 3.ХХ, УНО Устройства ввода-вывода сигналов Локальные контроллеры для панелей БПУ, РПУ (ввод сигналов от ключей, вывод сигналов на устройства индикации) 9 из 31 БАЗОВЫЙ СОСТАВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ МСКУ 3М Устройства управления исполнительными механизмами Модельный ряд промышленных рабочих станций ПС 5120.ХХ Промышленные ЛВС Устройства силового электропитания 10 из 31 ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА МСКУ 3М Специализированное программное обеспечение, реализующее алгоритмы управления, защит и блокировок (без применения операционных систем) Системное программное обеспечение рабочих станций Инструментальная среда разработки прикладного программного обеспечения АСУ ТП (САПР) Тестово-диагностическое и сервисное программное обеспечение 11 из 31 АСУ ТП ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЭНЕРГОБЛОКОВ АЭС Анализ требований к АСУ ТП перспективных энергоблоков показал, что основные системные и технические решения, апробированные НПО «Импульс» в АСУ ТП действующих энергоблоков, позволяют методом проектной компоновки создавать ИУС с требуемыми характеристиками для новых энергоблоков Совокупность СКУ, производимых и разрабатываемых НПО «Импульс», обеспечивает построение современной полнофункциональной АСУ ТП энергоблока с реактором типа ВВЭР Далее приведены структурная схема АСУ ТП и особенности основных ИУС 12 из 31 Помещение БПУ/РПУ Панель УСБТ 1 Панель УСБТ 2 Монитор УСБТ 1 Панель УСБТ 3 Монитор УСБТ 2 СИСТЕМА ВЕРХНЕГО БЛОЧНОГО УРОВНЯ Панель УСБТ 4 Монитор УСБТ 4 Монитор УСБТ 3 Панели сигнализации и индивидуального управления РМОТ СВРК Операторское оборудование СГИУ БРУ ГУ БИд ПОН ТИП БПУ ТИП РПУ ЦТП РМОТ СВРК РМОТ ВИУР Программная логика А от датчиков СУЗ-УСБТ, АКНП Сервер ЦТП 2 2 УСП УСП (2/3) (2/3) ШЗУ ШЗУ 1/2 (2/3) ШУП УСП УСП УСП УСП 1/2 Программная логика Шкафы контроля положения ОР 1/2 3 Серверы ЧЯ АЗ ШКП СУЗ УОП УОП Датчики положения ОР 4 СНЭ РО УОП УОП ШКП 1/2 ... 2 2/4 Исполнительная часть АЗ (прерыватели питания ОР) ... УСП УСП (2/3) ШЗУ ... ШУП АЗ ... (2/3) 3 2/4 КЭ СУЗ СГИУ ... Шкафы управления ОР 2 СРВПЭ «Черный ящик» 4 1 Исполнительная часть АЗ (прерыватели питания ОР) Шаговые электромагниты ОР от датчиков СУЗ-УСБТ 2/4 1 ПЗ УСБТ от датчиков датчиков СНЭ СНЭ РО РО от датчики АКНП 1 2/4 ... КД ПГ-1,2 Датчики СНЭ РО ... Реакторное отделение (РО) ПГ-3,4 Подканал 1 1 Подканал 2/3 2/3 Подканал 2 2 Подканал 2/3 2/3 Подканал 3 3 Подканал 2/3 2/3 Подканал 1 1 Подканал 2/3 2/3 Подканал 2 2 Подканал 2/3 2/3 Подканал 3 3 Подканал 2/3 2/3 БУИМ 1 1 БУИМ в СКУ НЭ РО .. .. .. 2/3 2/3 ИМ СБ-1,2,3,4 .. .. .. 1/2 1/2 БУИМ 1 1 БУИМ ... ... ИМ СНЭ РО .. .. .. 2/3 2/3 ... МСКУ 3 СВКД ГЦН Датчики Датчики Датчики Датчики Датчики Датчики Локальные системы диагностики оборудования РУ Сервер СКА РМ СКА ... в СУЗ Подканал 2 2/3 Подканал 3 2/3 Подканал 1 2/3 Подканал 2 2/3 Подканал 3 2/3 БУИМ 1 ... 2/3 в СКУ НЭ ТО Генератор Турбина ~ ... БУИМ 1 ИМ СНЭ ТО ... 2/3 ... СВД РУ Главный паровой коллектор (ГПК) СНЭ ТО ... СКПТ ПКВ Подканал 1 2/3 1/2 ... СКПТ ПАК СКУ НЭ ТО ТПН-2 ТПН-1 в СУЗ СОСП в СУЗ Датчики Шлюз СКА СВРШД Отсечные клапана Турбинное отделение (ТО) РМ инженерадиагноста ВРК 1-6 от датчиков СНЭ ТО ... Подсистема контроля нейтронно-физических параметров и защит по локальным параметрам АкЗ РМ инженерадиагноста ИМ ИМ Измерение концентрации бора индикация на БПУ Датчики каналов нейтронных измерений и термоконтроля АкЗ РМ инженерадиагноста Датчики локальных систем диагностики в СВРШД в СУЗ в СУЗ в СУЗ ... МСКУ 3 в СУЗ МСКУ 3 в СВРШД МСКУ 3 в СВРШД МСКУ 3 в СУЗ МСКУ 3 в СВРШД ВРК-6 в СВРШД ВРК-5 в СУЗ ВРК-4 РМ инженерадиагноста БУИМ N N БУИМ Каналы нейтронных измерений ... Сервер ЛСД ВРК-3 ... Подсистема контроля технологических параметров РУ ВРК-2 в СВРШД Датчики технологического контроля СВРК и сигналы смежных систем Управление ИМ ИМ Управление на базе базе БУИМ БУИМ на Реактор Помещение СБ Помещение СБ ВРК-1 ... АТКУ-2 МСКУ 3 РМ сервисного обслуживания Подканалы Подканалы голосования голосования и коммутации коммутации и команд на на команд базе ШУК ШУК базе ГЦН-3,4 ГЦН-1,2 ... АТКУ-1 МСКУ 3 Вычисл. сервер СВРК Подканалы Подканалы обработки обработки информации информации на базе базе МСКУ МСКУ 3 3 на 1/2 1/2 .. .. .. ИМ ИМ СКУД Вычисл. сервер СВРК БУИМ N N БУИМ 1 2/3 Исполнительная часть защиты ... ... 1 Локальные защиты и блокировки Датчики СУЗ-УСБТ в СУЗ, УСБТ 4 3 2 2/4 Оборудование САОЗ ... 4 3 2 СВРК-М СКУ НЭ НЭ РО РО СКУ 2/4 Гермооболочка РО от датчиков СУЗ-УСБТ 3 АЗ, АКНП, АИАЗ 4 2/4 2/4 Сервер ЦТП Инициирующая часть защиты 4 3 1 УСБТ 3 СРВПЭ Жесткая логика Б от датчиков СУЗ-УСБТ, АКНП АЗ, АКНП, АИАЗ 4 2/4 Шкафы приема и обработки команд защиты, группового и индивидуального управления ОР СУЗ 2 от датчиков СУЗ-УСБТ, АКНП УПЗ-ПЗ-РОМ 3 2/3 1 РМОТ ВИУР СУЗ АРМ от датчиков СУЗ-УСБТ, АКНП 2 А РМОТ ВИУТ Инициирующая часть 1 от датчиков СУЗ-УСБТ РМОТ НСБ ... 2/3 Жесткая логика РМОТ ВИУР РМОТ резервного управления САР и ДУ ИМ СНЭ ТО Панели сигнализации и индивидуального управления ЭКП из СВРК-М Центр технической поддержки ЦТП Б ЭКП ... Локальная вычислительная сеть СВБУ БГИВ ИУ БПУ/РПУ Панели БПУ РМОТ резервного управления САР и ДУ ИМ СНЭ РО, УСБ ИМ БУИМ N Подканалы обработки информации на базе МСКУ 3 Подканалы голосования и коммутации команд на базе ШУК Управление ИМ на базе БУИМ 1/2 БУИМ N . . . ИМ Конденсатор СКА СКУД В энергосистему СНЭ ТО 13 из 31 СИСТЕМА ВЕРХНЕГО БЛОЧНОГО УРОВНЯ ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ: представление информации персоналу в оперативном контуре управления БЩУ и локальных постах управления регистрация, документирование параметров и характеристик технологического процесса во всех режимах работы энергоблока отображение информации и сигнализация нарушений контроль параметров генератора архивирование и документирование информации 14 из 31 СИСТЕМА ВЕРХНЕГО БЛОЧНОГО УРОВНЯ ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ: контроль защит и блокировок централизованное опробование защит расчет и анализ техникоэкономических показателей оборудования расчет неизмеряемых параметров контроль критических функций безопасности контроль параметров, влияющих на безопасность выдача рекомендаций по управлению оборудованием в переходных режимах работы энергоблока 15 из 31 СИСТЕМА КОНТРОЛЯ, УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКИ РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ СКУД ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ: контроль состояния активной зоны и РУ в целом формирование сигналов предупредительной и аварийной защит обеспечение возможности управления полем энерговыделения диагностика состояния основного оборудования РУ 16 из 31 СИСТЕМА КОНТРОЛЯ, УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКИ РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ СКУД СОСТАВ: Система внутриреакторного контроля СВРК-М Система комплексного анализа и информационной поддержки (СКА); Локальные системы диагностики: Система внутриреакторной шумовой диагностики (СВРШД); Система обнаружения свободных и слабозакреплённых предметов (СОСП); Система контроля протечек теплоносителя, подсистема контроля влажности (СКПТ ПКВ); Система контроля протечек теплоносителя, подсистема акустического контроля (СКПТ ПАК); Система виброконтроля и диагностики ГЦН (СВКД ГЦН). СУЗ-УСБТ Помещение БПУ/РПУ - каналы передачи аналоговых и дискретных сигналов Панель УСБТ 4 Панель УСБТ 3 Панель УСБТ 2 Панель УСБТ 1 Мониторы УСБТ 1 - каналы передачи цифровой информации 1 2 3 4 СУЗ УСБТ Программная логика А АЗ, АКНП, АИАЗ 1,2,3 2 3 Жесткая логика АЗ, АКНП, АИАЗ 2 3 Инициирующая часть защиты Жесткая логика Программная логика Б 4 2 1 2/4 АРМ 1,2,3 4 1 Б 3 4 4 3 2 1 1 2/4 А 2/4 2/4 2,3 УПЗ-ПЗ-РОМ 1,2,3 1,2,3 1,2,3 2 3 2 3 4 1 1 2/4 2/3 Исполнительная часть АЗ (прерыватели питания ОР) Исполнительная часть АЗ (прерыватели питания ОР) 4 4 3 3 2 2/3 2/4 ПЗ 2/4 АЗ СГИУ - первичный преобразователь - сигнализация 2/4 АЗ 1 Локальные защиты и блокировки 2/4 2 1 2/3 1,2,3 4 Исполнительная часть защиты - регистрирующий/показывающий прибор - мозаичный пульт управления 18 из 31 СУЗ-УСБТ Структура СУЗ-УСБТ соответствует наиболее современным подходам к построению четырехканальных ИУС (аналог проекта ЛАЭС-2 и др.) Применяются межканальные связи с логикой обработки «2 из 4» на всех уровнях инициирования и формирования команд защит, включая исполнительную часть Возможна интеграция инициирующей части УСБТ в аппаратуру АЗ 19 из 31 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ: Контроль нейтроннофизических и технологических параметров реактора Реализация АЗ-ПЗ при превышении пороговых значений: технологических параметров; нейтронно-физических параметров; сейсмической активности Автоматическое регулирование мощности реактора Индивидуальное и групповое управление ОР Диагностика приводов ОР 20 из 31 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ 1. Диверситет А состоит из четырехканальных подсистем: аварийной защиты (АЗ); ускоренной предупредительной защиты, предупредительной защиты, разгрузки и ограничения мощности реактора (УПЗ-ПЗ-РОМ); контроля нейтронного потока (АКНП); аппаратуры индустриальной антисейсмической защиты (АИАЗ). 2. Диверситет Б реализован без функций УПЗ-ПЗ-РОМ. 3. Трехканальная подсистема автоматического регулирования мощности (АРМ). 4. Исполнительная часть подсистемы АЗ. 5. Система группового и индивидуального управления (СГИУ). 21 из 31 СИСТЕМА ГРУППОВОГО И ИНДИВИДУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ: Автоматическое управление ОР СУЗ по сигналу АЗ; Автоматическое управление ОР СУЗ по сигналам ПЗ-1, ПЗ-2, УПЗ; Автоматическое управление перемещением ОР СУЗ по сигналам от АРМ; Дистанционное управление перемещением ОР СУЗ по командам оператора; 22 из 31 СИСТЕМА ГРУППОВОГО И ИНДИВИДУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ: Удержание ОР СУЗ в крайних или любых промежуточных положениях, в том числе при исчезновении основного силового электропитания; Обеспечение надежным электропитанием составных частей СГИУ и приводов ОР СУЗ; Формирование и индикация текущего положения и состояния ОР СУЗ на БЩУ и РЩУ; Регистрация и визуализация параметров, их изменений и нарушений; Передача информации во внешние подсистемы; Контроль работоспособности оборудования СГИУ. 23 из 31 УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ: А) При возникновении аварийных ситуаций: формирование управляющих воздействий на исполнительные механизмы (ИМ) по инициирующим сигналам; реализация необходимых приоритетов действий автоматики и оператора; контроль за выполнением заданных функций; 24 из 31 УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ Б) При нормальной эксплуатации: реализация локальных технологических защит и блокировок нормальной эксплуатации и выдача управляющих воздействий на технологическое оборудование; контроль за технологическим оборудованием систем безопасности и предоставление информации оперативному персоналу; дистанционное управление ИМ; непрерывный контроль исправности технических средств системы и периодические проверки ее функционирования. 25 из 31 СКУ НОРМАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ РО, ТО СКУ НЭ ТО СКУ НЭ РО Подканал 1 2/3 Подканал 2 2/3 Подканал 3 2/3 Подканал 1 2/3 Подканал 2 2/3 Подканал 3 2/3 БУИМ 1 ... 2/3 ... 1/2 БУИМ 1 ... 2/3 - первичный преобразователь ИМ БУИМ N Подканалы обработки информации на базе МСКУ 3 Подканалы голосования и коммутации команд на базе ШУК Управление ИМ на базе БУИМ 1/2 БУИМ N . . . ИМ 26 из 31 СКУ НОРМАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ РО, ТО ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ: прием, обработка входных сигналов технологические защиты и блокировки автоматическое регулирование технологических параметров 27 из 31 СКУ НОРМАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ РО, ТО ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ: дистанционное управление исполнительными механизмами технологическая сигнализация визуализация, архивирование данных о значениях технологических параметров, состояниях защит, блокировок, исполнительных механизмов и технических средств СКУ НЭ передача в СВБУ данных о значениях технологических параметров и состоянии исполнительных механизмов 28 из 31 ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИУС Возможность построения ИУС с различной канальностью в соответствии с требованиями проекта Повышенная надежность за счет резервированных структур, в том числе резервирования АЦП и БУИМ Применение принципа диверсности (аппаратного, функционального) Минимум кабельных связей за счет оптического интерфейса передачи данных Применение цифровых устройств по функциям дистанционного управления, индикации и сигнализации на БЩУ (РЩУ), а также цифрового РТЗО Возможность поканального технического обслуживания ИУС с сохранением работоспособности по всем функциям Непрерывный контроль оборудования ИУС 29 из 31 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Совокупность ИУС, производимых и разрабатываемых НПО «Импульс», обеспечивает построение полнофункциональных АСУ ТП перспективных энергоблоков с реактором типа ВВЭР. Очевидные преимущества реализации АСУ ТП на одной программно-аппаратной платформе: Максимальная унификация оборудования и интерфейсов Единые информационная среда и система кодирования Снижение затрат на инжиниринг Сдача АСУ ТП заказчику как законченной системы Удешевление эксплуатационных расходов Упрощение сервисного обслуживания Конкурентоспособная стоимость 30 из 31 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ ! ЗАО «СЕВЕРОДОНЕЦКОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «ИМПУЛЬС» Пл. Победы, 2, г. Северодонецк, Луганская обл., Украина, 93405 Тел./факс: +38 (06452) 2-95-87 E-mail: [email protected] www.imp.lg.ua