OVATION核電DCS平臺實時信息系統開發可行性研究

王翔宇

（山東核電有限公司，山東 海陽 265116）

0 引言

核電企業生產控制系統的終端出于對過程控制需要和系統安全的考慮，往往放置在集中控制室或電子設備站內，導致管理人員或技術人員對實時數據的管理和分析存在障礙。同時由于管理和技術人員需求的多樣性以及現場實時數據的復雜性，往往需要開發各類高效且具有針對性的應用來幫助用戶進行各類數據的分析。

實時信息管理系統（該文簡稱RIMS）開發的數據來源主要是各機組DCS控制系統，此外還有一些公共系統，如廠址廢物處理設施、網控樓系統等。其開發功能的需求來源于管理及技術人員的各類有針對性的數據分析、統計要求。

1 AP1000數據現狀

西屋公司在AP1000項目儀控系統設計中，提供了EDS（企業數據服務器）系統，其通過CWG單向網關從DDS主控室WPIS工作站中讀取電站控制過程點信息，并將其存儲在配置好的關系數據庫內，通過預設的6個客戶端實現對各類信息的查詢和簡單編譯工作，6個客戶端均布置在生產控制大區，其中技術支持中心4臺、運行支持中心1臺、應急指揮中心1臺。但由于該系統具有以下幾個方面的限制，使其無法滿足實時信息管理系統的功能要求：

EDS系統不能實現除DCS（OVATION）系統外的其他生產控制系統的數據接入；EDS客戶端不能同時對多臺機組的數據進行訪問，不利于機組之間的數據分析和比對，也不便于其他第三方系統通過EDS系統獲取生產數據；EDS系統本身只有過程畫面顯示、趨勢分析、報警顯示、點信息查詢、生產報表5個功能模塊，而擬建設的實時信息管理系統共有6大類26個功能模塊。大部分功能都需要定制開發，其廠家沒有開發經驗且價格昂貴。

經過對國內各核電廠實時信息管理系統建設狀態的了解，已建成的和在建的實時信息管理系統均能夠采用實時數據庫對實時數據和歷史數據進行存儲，系統具有高實時性及高壓縮率的海量歷史數據的存儲能力，相關軟硬件技術比較成熟。同時由于實時信息管理系統在核電領域的應用已經較為廣泛，其建設及運行經驗也為全廠的實時信息管理系統的建設提供了有力保障。

基于EDS本身局限性和實時信息管理系統的調研結果發現開發一套功能和結構滿足現場實際需要的實時信息管理系統有其必要性和可行性。

2 開發可行性分析

2.1 可行性分析方法

系統的主要功能是能夠實時讀取生產控制系統的各類參數及過程點信息，并實現匯總、存儲功能。首先確定項目潛在的可選實施方案。以便進行評估和比較，從而最終選擇最佳的實施方案。在進行具體分析的過程中，從經濟性、技術性、社會因素等多方面分別進行分析。

實時信息管理系統方案的可行性分析方法采用面對對象的項目可行性分析方法，其中涉及的數據及材料，主要來源于其他核電相同或相關行業的調研以及AP1000相關技術文件。

在對實時信息管理系統項目方案的可行性分析和選擇時，主要考察兩方面因素：該項目的經濟性效益，根據實際開發情況給出經濟性對比；技術可行，目前國內的技術可以完成相關系統開發的要求。

2.2 技術可行性分析

2.2.1 DCS接口硬件方式分析確定

可通過兩種不同方式將全廠DCS系統數據接出，即從EDS系統關系數據庫接出或從OVATION網絡內部某站點直接接出。兩種方式接口對比表見表1。

從系統目標及功能角度分析，EDS數據實時性雖然弱于OVATION實時數據網絡，但其小于10s的采樣周期已能完全滿足實時信息管理系統的功能要求。

從安全角度以及最大程度地降低對工業控制系統影響的角度分析，相對于從EDS接口，直接從OVATION讀取數據將有可能增大工業控制網絡站點負荷，且增加了工業控制網絡的風險性。

經濟性上兩種方式的接口需要類似的接口軟件，且外部硬件設備相同，但由于國內外采購的差異以及西屋技術支持的內容差異，故經濟性上OVATION接口較EDS接口差。

表1 OVATION、EDS接口方式對比表

分析結果：選用從EDS接口方式完成DCS數據讀取。

2.2.2 主體硬件框架分析

擬建設的實時信息管理系統需實現從工業控制網絡至企業信息網絡的傳輸。根據電監會《核電站二次系統安全防護技術規定（試行）》在生產控制大區與管理信息大區之間，必須部署經國家指定部門檢測認證的電力專用橫向單向安全隔離裝置。在充分考慮系統安全性、冗余性以及盡可能降低其對工業控制系統的影響等多方面因素后，規劃其硬件框架結構按照業務功能分別部署在生產控制大區和管理信息大區。

即通過單向隔離網閘將實時信息管理系統所需數據從EDS、網控NCS、SRTF等系統中取出，并通過核心交換機轉入實時數據庫A和B中，A/B為完全冗余配置。數據存儲和備份通過存儲交換機存至冗余配置的磁盤陣列和磁帶庫內。本層網絡統一規劃為三級網絡且歸屬為生產控制大區中的非控制區，其與管理信息大區實現物理隔離。

在企業數據管理層（二級網絡）中配置實時數據庫，將所有三級網絡實時數據庫中的數據都鏡像存儲，供各類最終用戶和應用調用。所需開發的各類應用放至企業數據管理層的應用服務器中，用戶及該層網絡的配置數據存入關系型數據庫。該層歸屬為管理信息大區。

2.2.3 DCS接口協議方式分析確定

DCS（OVATION）數據接口讀取方式需滿足其內部通信數據協議要求，現階段能夠選擇的方式包括OPC方式和API方式，表2為兩種接口方式的比較。

表2 OPC與API接口方式對比表

通過對比分析，OPC接口方式雖然其數據量和響應效率較API方式差，但已能完全滿足實時信息管理系統要求。

安全性API較OPC差，與系統本身目標及功能不符，且開發難度大將直接反應在經濟性上。

分析結果：選用OPC方式實現DCS數據讀取。

3 結語

實時信息管理系統為電站高層管理人員及技術人員提供生產實時信息，便于即時掌握生產狀態，故障情況下快速對故障進行分析、響應，從而提高電站可用率，提高經濟效益。

根據各運行核電站及在建核電站實時信息管理系統、國內火電廠SIS系統建設經驗，實時信息管理系統在技術上不存在障礙，該文中給出的幾種接口方法可以作為AP1000或OVATION電站的開發參照。