OVATION核电DCS平台实时信息系统开发可行性研究

王翔宇

（山东核电有限公司，山东 海阳 265116）

0 引言

核电企业生产控制系统的终端出于对过程控制需要和系统安全的考虑，往往放置在集中控制室或电子设备站内，导致管理人员或技术人员对实时数据的管理和分析存在障碍。同时由于管理和技术人员需求的多样性以及现场实时数据的复杂性，往往需要开发各类高效且具有针对性的应用来帮助用户进行各类数据的分析。

实时信息管理系统（该文简称RIMS）开发的数据来源主要是各机组DCS控制系统，此外还有一些公共系统，如厂址废物处理设施、网控楼系统等。其开发功能的需求来源于管理及技术人员的各类有针对性的数据分析、统计要求。

1 AP1000数据现状

西屋公司在AP1000项目仪控系统设计中，提供了EDS（企业数据服务器）系统，其通过CWG单向网关从DDS主控室WPIS工作站中读取电站控制过程点信息，并将其存储在配置好的关系数据库内，通过预设的6个客户端实现对各类信息的查询和简单编译工作，6个客户端均布置在生产控制大区，其中技术支持中心4台、运行支持中心1台、应急指挥中心1台。但由于该系统具有以下几个方面的限制，使其无法满足实时信息管理系统的功能要求：

EDS系统不能实现除DCS（OVATION）系统外的其他生产控制系统的数据接入；EDS客户端不能同时对多台机组的数据进行访问，不利于机组之间的数据分析和比对，也不便于其他第三方系统通过EDS系统获取生产数据；EDS系统本身只有过程画面显示、趋势分析、报警显示、点信息查询、生产报表5个功能模块，而拟建设的实时信息管理系统共有6大类26个功能模块。大部分功能都需要定制开发，其厂家没有开发经验且价格昂贵。

经过对国内各核电厂实时信息管理系统建设状态的了解，已建成的和在建的实时信息管理系统均能够采用实时数据库对实时数据和历史数据进行存储，系统具有高实时性及高压缩率的海量历史数据的存储能力，相关软硬件技术比较成熟。同时由于实时信息管理系统在核电领域的应用已经较为广泛，其建设及运行经验也为全厂的实时信息管理系统的建设提供了有力保障。

基于EDS本身局限性和实时信息管理系统的调研结果发现开发一套功能和结构满足现场实际需要的实时信息管理系统有其必要性和可行性。

2 开发可行性分析

2.1 可行性分析方法

系统的主要功能是能够实时读取生产控制系统的各类参数及过程点信息，并实现汇总、存储功能。首先确定项目潜在的可选实施方案。以便进行评估和比较，从而最终选择最佳的实施方案。在进行具体分析的过程中，从经济性、技术性、社会因素等多方面分别进行分析。

实时信息管理系统方案的可行性分析方法采用面对对象的项目可行性分析方法，其中涉及的数据及材料，主要来源于其他核电相同或相关行业的调研以及AP1000相关技术文件。

在对实时信息管理系统项目方案的可行性分析和选择时，主要考察两方面因素：该项目的经济性效益，根据实际开发情况给出经济性对比；技术可行，目前国内的技术可以完成相关系统开发的要求。

2.2 技术可行性分析

2.2.1 DCS接口硬件方式分析确定

可通过两种不同方式将全厂DCS系统数据接出，即从EDS系统关系数据库接出或从OVATION网络内部某站点直接接出。两种方式接口对比表见表1。

从系统目标及功能角度分析，EDS数据实时性虽然弱于OVATION实时数据网络，但其小于10s的采样周期已能完全满足实时信息管理系统的功能要求。

从安全角度以及最大程度地降低对工业控制系统影响的角度分析，相对于从EDS接口，直接从OVATION读取数据将有可能增大工业控制网络站点负荷，且增加了工业控制网络的风险性。

经济性上两种方式的接口需要类似的接口软件，且外部硬件设备相同，但由于国内外采购的差异以及西屋技术支持的内容差异，故经济性上OVATION接口较EDS接口差。

表1 OVATION、EDS接口方式对比表

分析结果：选用从EDS接口方式完成DCS数据读取。

2.2.2 主体硬件框架分析

拟建设的实时信息管理系统需实现从工业控制网络至企业信息网络的传输。根据电监会《核电站二次系统安全防护技术规定（试行）》在生产控制大区与管理信息大区之间，必须部署经国家指定部门检测认证的电力专用横向单向安全隔离装置。在充分考虑系统安全性、冗余性以及尽可能降低其对工业控制系统的影响等多方面因素后，规划其硬件框架结构按照业务功能分别部署在生产控制大区和管理信息大区。

即通过单向隔离网闸将实时信息管理系统所需数据从EDS、网控NCS、SRTF等系统中取出，并通过核心交换机转入实时数据库A和B中，A/B为完全冗余配置。数据存储和备份通过存储交换机存至冗余配置的磁盘阵列和磁带库内。本层网络统一规划为三级网络且归属为生产控制大区中的非控制区，其与管理信息大区实现物理隔离。

在企业数据管理层（二级网络）中配置实时数据库，将所有三级网络实时数据库中的数据都镜像存储，供各类最终用户和应用调用。所需开发的各类应用放至企业数据管理层的应用服务器中，用户及该层网络的配置数据存入关系型数据库。该层归属为管理信息大区。

2.2.3 DCS接口协议方式分析确定

DCS（OVATION）数据接口读取方式需满足其内部通信数据协议要求，现阶段能够选择的方式包括OPC方式和API方式，表2为两种接口方式的比较。

表2 OPC与API接口方式对比表

通过对比分析，OPC接口方式虽然其数据量和响应效率较API方式差，但已能完全满足实时信息管理系统要求。

安全性API较OPC差，与系统本身目标及功能不符，且开发难度大将直接反应在经济性上。

分析结果：选用OPC方式实现DCS数据读取。

3 结语

实时信息管理系统为电站高层管理人员及技术人员提供生产实时信息，便于即时掌握生产状态，故障情况下快速对故障进行分析、响应，从而提高电站可用率，提高经济效益。

根据各运行核电站及在建核电站实时信息管理系统、国内火电厂SIS系统建设经验，实时信息管理系统在技术上不存在障碍，该文中给出的几种接口方法可以作为AP1000或OVATION电站的开发参照。