主控室后备盘应对网络故障的改进分析.pdf
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1、694POWER中国核电第16 卷第5期2023年10 月主控室后备故障的改进分析马斌,原上草,高颖(中核核电运行管理有限公司,浙江海盐314303)摘要:2 0 18 年,方家山核电厂发生的1号机组DCS一层交换机端口禁用故障运行事件,造成主控室DCS二层(KIC)功能不可用,后备盘(BUP)部分功能不可用,该事件表明,高可靠性的DCS在某些故障模式下,也可能导致电厂的控制功能异常。本文通过对BUP控制信号进行分析,使用了DCS房间之间增加硬接线开关量控制的方法,解决了DCS一层网络风暴下BUP不可用的问题。通过变更后试验的验证,确认方案可行。该应用方案具备向同类电厂推广的价值。关键词:核电
2、;主控室;后备盘;网络故障中图分类号:TM623文献标志码:A文章编号:16 7 4-16 17(2 0 2 3)0 5-0 6 9 4-0 5Improvement of the Backup Panel in the Main Control Room toDeal with Network FailureMA Bin,YUAN Shangcao,GAO Ying(Nuclear Power Operation Management Co.,Ltd.,CNNP,Haiyan,Zhejiang Prov.314303,China)Abstract:The design of the main
3、 control room of Fangjiashan nuclear power plant is a scheme in which the oper-ator station of the computer information and control system(KIC)is the main control and the backup panel(BUP)of simulation technology is the auxiliary control.BUP is a backup means in case of KIC failure.Undernormal worki
4、ng conditions and accident working conditions,BUP can maintain the unit in a safe state or bring itinto and maintain it in a safe state.In 2018,the switch port on the DCS of unit 1 of Fangjiashan nuclear powerplant was disabled,resulting in the unavailability of the KIC function in the main control
5、room and the unavail-ability of some functions of BUP.The problem of BUP is not available when the switch of DCS failure is solvedby adding hard wiring switch quantity control between DCS rooms.Key words:nuclear power;main control room;BUP;network failureCLCnumber:TM623Article character:AArticleID:1
6、674-1617(2023)05-0694-051背景H A F0 2 0 0 核电厂设计安全规定指出:核电厂必须设置主控室,使核电厂在各种工况下安全运行。在事故工况以及控制室设计中所采用的设计基准事件出现后,能采取相应措施使核电厂维持在安全状态或使之返回安全状态1主控室设计的目标是及时并准确地向核电厂操作员提供电厂工艺系统和就地设备的状态信息,并完成对核电厂工艺系统和设备的控制。随着计算机技术、控制技术和网络技术的高速发展,新建核电厂的仪表控制系统大多采用更先进的数字化DCS技术。方家山核电厂采用了先进的主控室设计方案,以基于数字化人机接口的操纵员工作站(O p e r a t o r Wo
7、 r k Pl a c e,O WP)为主要控制手段,同时设计了基于模拟卡件技术的后备盘(Ba c k U p Pa n e l,BU P)作为应对OWP失效的多样化后备手段。方家山核电厂控制方式见图1。当OWP可用时,操纵员利用OWP对核电厂进行监督和控制;当OWP不可用时,操纵员利用BUP继续进行操作。同时,还设立了远程停堆站(RemoteShutdownStation,R SS),当主控室失效时(例如火灾),操纵员可以在远程停堆站对核电厂进行控制,确保核电厂的稳定运行2 收稿日期:2 0 2 3-0 7-19作者简介:马斌(198 4一),男,浙江临安人,高级工程师,学士,现从事核电厂仪
8、控维修工作(E-mail:MAB)。695核电技术NuclearPowerTechnologyBUPOWPRSS上位机以太网下位机CP1CP2CP3CP4图1方家山核电厂控制模式示意图Fig.1The control model of Fangjiashan NPP2方家山核电厂BUP部分不可用事件2.1事件描述2018年10 月2 1日5:30,方家山核电厂1号机组主控室KIC所有操纵员站自动退出,无法通过OWP进行监控和操作,维修人员检查发现DCS一层网络有14个交换机端口被禁用,导致房间级交换机和机组级交换机通信部分中断,造成KIC/BUP与一层链接异常,KIC全部控制功能、BUP的部分
9、控制功能已不可用。2.2事件原因分析如图2 所示,DCS一层MESH网络,由三层倒挂树形结构组成,既每个机组配置四对房间级交换机与四个DCS设备间中的CP进行数据交互;同时每个交换机均与一对机组级交换机相连,完成跨房间CP之间、工程师站与CP之间、DCS一二层之间的数据交互工作;而机组级交换机则与根交换机进行通信,实现方家山核电厂两台机组间数据的交互。L5011L511ROOTSwitch口ROOTSwitch1KIC根交换机9P1ASW9P1BSWL507L509Unit SwitchUnitSwitch机组级交换机1U1ASW1U1BSW品品RoomRoomRoomRoomRoomRoom
10、RoomRoom房间级交换机SwitchSwitchSwitchSwitchSwitchSwitchSwitchSwitchIRIA8W1RIB8W1R2A8WIR2B8W1R3A8WIR3B8W1R4A8WIR4B8WL507L507L507L509L609L607L507L509控制机柜图2DCS一层MESH网络图Fig.2TheDCSMESHnetwork696POWER中国核电第16 卷第5期2023年10 月在本次事件中,由于机组级交换机1U1ASW突发异常故障,导致方家山核电厂DCS一层MESH网络发生RSTP(R a p i d Sp a n n i n g-T r e ePro
11、tocol快速生成树协议)失效,房间级交换机发送数据传输时,数据包经过1U1ASW时没有屏蔽掉,短时间内形成了数据传输环路。为应对该网络风暴事件,1号机组与1U1ASW产生数据交互的其他交换机,根据自身配置的CoSLDP(Lo o pDetectionPolicy环路检测机制)将数据站速率超限的级联端口禁用,相关故障网络状态图如下所示(红色端口表示被禁用端口,红色线表示网络通信断开,蓝/黑色线表示网络通信正常)。由于被CoSLDP机制禁用的交换机端口,必须由维修工程师手动解除,因此在禁用端口释放前,1号机组DCSMESH网络上,1R3ASW/1R3BSW、1R 4A SW/1R 4BSW(L5
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