СКУ

Северодонецкое научно-производственное
объединение «Импульс»
Международная конференция
«Украинский Ядерный Форум-2012:
планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли»
ОПЫТ СНПО «ИМПУЛЬС»
ПО РАЗРАБОТКЕ И ВНЕДРЕНИЮ
СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ
ЭНЕРГОБЛОКАМИ С РЕАКТОРАМИ ТИПА ВВЭР
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
45 ЛЕТ РАБОТЫ В АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ
НПО "ИМПУЛЬС" – разработчик, производитель и поставщик
высоконадежных систем контроля и управления (СКУ) для АЭС с
реакторами типа ВВЭР.
Начало поставок оборудования для АЭС – 1975 г.
В период до 1991 г. на базе технических средств НПО
«Импульс» были внедрены управляющие системы “КомплексУран” и “Комплекс-Титан” на 20 энергоблоках АЭС в СССР и за
рубежом
Работы по созданию СКУ
нового поколения
выполняются с 2000 г. по
программам НАЭК
«Энергоатом», TACIS и INSC
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
2
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ АЭС
 В НПО «Импульс»
реализован полный цикл
создания СКУ:






разработка;
изготовление;
верификация;
валидация;
комплекс испытаний;
внедрение на АЭС.
 СКУ разработаны в
соответствии со стандартами
Украины, РФ, МЭК и МАГАТЭ
 За последнее десятилетие разработаны и внедрены на
АЭС Украины, России, Армении более 120 СКУ
(основные внедрения показаны на следующих слайдах)
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
3
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ АЭС
СКУ
Информационновычислительные системы
верхнего блочного уровня
Системы
внутриреакторного контроля
Аппаратура контроля
нейтронного потока
Системы группового и
индивидуального управления ОР
Системы управления ОР
РЕФЕРЕНТНОСТЬ
АЭС
№№ энергоблоков
Запорожская
Ровенская
Балаковская
Хмельницкая
Кольская
Волгодонская
Запорожская
Ровенская
Хмельницкая
Южно-Украинская
Запорожская
Ровенская
Южно-Украинская
Хмельницкая
Армянская
1, 2, 3, 4, 5, 6
1, 2, 3, 4
1, 2, 3, 4
1, 2
1, 2
1
2, 3, 4, 5
2, 3, 4
1, 2
1, 2
2, 3, 4, 5, 6
1, 2, 3, 4
1, 2, 3
1, 2
2
Запорожская
Ровенская
1, 2, 6
3
Ровенская
1, 2
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
4
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ АЭС
СКУ
Цифровые СКУ нормальной
эксплуатации РО
СКУ нормальной эксплуатации РО
на жесткой логике (УКТС-ВЛ)
Цифровые СКУ нормальной
эксплуатации ТО
СКУ нормальной эксплуатации ТО
на жесткой логике (УКТС-ВЛ)
Цифровые управляющие системы
безопасности технологические
Управляющие системы
безопасности на жесткой логике
(УКТС-ВЛ)
РЕФЕРЕНТНОСТЬ
АЭС
№№ энергоблока
Запорожская
1, 5
Запорожская
Хмельницкая
3, 4
2
Запорожская
1, 5
Запорожская
Хмельницкая
3, 4
2
Запорожская
1, 2
Запорожская
Хмельницкая
3, 4, 5
1, 2
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
5
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ АЭС
РЕФЕРЕНТНОСТЬ
СКУ
Комплексная и локальные системы
диагностики (КСД, СВКД ГЦН,
СВД РУ, СВРШД, СКПТ, СОСП)
Системы «Черный ящик»
АЭС
Ровенская
Хмельницкая
1, 2, 4
1, 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)
№№
энергоблока
Ровенская
Армянская
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
2
4
1, 2, 3
2
6
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
СКУ ПРОИЗВОДСТВА НПО «ИМПУЛЬС» НА АЭС УКРАИНЫ
№
блока
АКНП
ИВС
СВРК
УСБ
1 компл
2 компл 3 компл
СНЭ РО
СНЭ ТО
СГИУ
КСД
РАЭС
1
2
3
4
ЮУАЭС
1
2
3
ХАЭС
1
2
ЗАЭС
1
2
3
4
5
6
Внедрено
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
7
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ АЭС
 СКУ созданы в тесном
взаимодействии со
специалистами:
 НАЭК «Энергоатом» Украины
 атомных электростанций
 регулирующих и проектных
организаций
 РНЦ «Курчатовский институт»
 ОАО «ОКБ Гидропресс»
 СКУ разработаны
поколения – МСКУ 3М
на
единой
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
платформе
нового
8
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
АСУ ТП ЭНЕРГОБЛОКОВ АЭС
 Основные
системные
и
технические
решения,
апробированные НПО «Импульс» в АСУ ТП действующих
энергоблоков, позволяют методом проектной компоновки
создавать СКУ с требуемыми характеристиками для новых
энергоблоков
 Совокупность СКУ, производимых и разрабатываемых НПО
«Импульс»,
обеспечивает
построение
современной
полнофункциональной АСУ ТП энергоблока с реактором типа
ВВЭР
 При создании СКУ учтены современные тенденции в
реализации АСУ ТП перспективных энергоблоков, а также
требования
по
надежности,
вызванные
переоценкой
безопасности АЭС в связи с аварией на АЭС «Фукусима-1».
Далее приведена структурная схема АСУ ТП
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
9
Помещение БПУ/РПУ
Панель УСБТ 1
Панель УСБТ 2
Монитор
УСБТ 1
СИСТЕМА ВЕРХНЕГО БЛОЧНОГО УРОВНЯ
Панель УСБТ 4
Панель УСБТ 3
Монитор
УСБТ 2
Монитор
УСБТ 4
Монитор
УСБТ 3
ГУ
БИд
ПОН
ТИП
БПУ
ТИП
РПУ
ЦТП
ЭКП
РМОТ
СВРК
РМОТ ВИУР
Программная логика А
от датчиков
СУЗ-УСБТ,
АКНП
2
АЗ
(2/3)
(2/3)
(2/3)
ШЗУ
ШЗУ
1/2
(2/3)
ШУП
УСП
УСП
УСП
УСП
1/2
Шкафы контроля
положения ОР
1/2
...
3
Исполнительная часть
АЗ (прерыватели
питания ОР)
Серверы ЧЯ
АЗ
ШКП
СУЗ
УОП
УОП
Датчики положения ОР
4
СНЭ РО
УОП
УОП
ШКП
1/2
...
2
2/4
ШЗУ
Программная
логика
от датчиков
датчиков СНЭ
СНЭ РО
РО
от
датчики АКНП
1
2/4
...
КД
Датчики
СНЭ РО
...
Реакторное
отделение (РО)
ПГ-1,2
2
2/4
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
ИМ
СНЭ РО
БУИМ 1
1
БУИМ
...
...
2/3
Исполнительная
часть защиты
.. .. ..
1/2
1/2
.. .. ..
2/3
2/3
ВРК-5
в АЗ-ПЗ
МСКУ 3
в АЗ-ПЗ
МСКУ 3
в СВЩД
в АЗ-ПЗ
МСКУ 3
Сервер
ИПО
Датчики
локальных
систем
диагностики
РМ
инженерадиагноста
РМ
инженерадиагноста
РМ
инженерадиагноста
от датчиков СНЭ ТО
...
...
Отсечные
клапана
индикация на БПУ
...
СКАРД
ИМ
ИМ
СКУ НЭ ТО
Измерение
концентрации бора
Подсистема контроля нейтронно-физических параметров и
защит по локальным параметрам АкЗ
Сервер
КСД
БУИМ N
N
БУИМ
Каналы
нейтронных
измерений
Сервер
ИПО
Датчики каналов нейтронных измерений и термоконтроля АкЗ
Подсистема контроля
технологических
параметров РУ
Управление ИМ
ИМ
Управление
на базе
базе БУИМ
БУИМ
на
Реактор
РМ
ИПО
ВРК-6
в СВЩД
ВРК-4
в СВЩД
в АЗ-ПЗ
МСКУ 3
в СВЩД
в АЗ-ПЗ
в СВЩД
2 комплект
ВРК-3
МСКУ 3
в АЗ-ПЗ
МСКУ 3
Датчики
технологического
контроля СВРК
в СВЩД
в СГИУ
ВРК-2
...
1 комплект
ВРК-1
...
в СГИУ
АТКУ-2
МСКУ 3
Подсистема
информационной
поддержки
оператора
...
АТКУ-1
МСКУ 3
РМ
сервисного
обслуживания
в СУЗ
Подканал 1
2/3
Подканал 2
2/3
Подканал 3
2/3
Подканал 1
2/3
Подканал 2
2/3
Подканал 3
2/3
ТПН-2
ТПН-1
Турбинное отделение (ТО)
Шлюз
СКАРД
СКПТ
ПАК
СКПТ
ПКВ
СВКД
ГЦН
Датчики
Датчики
Датчики
Датчики
Сервер
СКАРД
РМ
СКАРД
Главный паровой коллектор (ГПК) СНЭ ТО
...
Локальные системы диагностики
оборудования РУ
БУИМ 1
...
СОСП
Датчики
в СУЗ
СВШД
Датчики
ВРК 1-6
...
1/2
~
БУИМ 1
ИМ
СНЭ ТО
...
2/3
...
Турбина
...
...
в СУЗ
...
2/3
в СКУ НЭ ТО
Генератор
СКУД
Подканалы
Подканалы
голосования
голосования
и коммутации
коммутации
и
команд на
на
команд
базе ШУК
ШУК
базе
ГЦН-3,4
ГЦН-1,2
СКУД
Вычисл.
сервер
СВРК
Подканалы
Подканалы
обработки
обработки
информации
информации
на базе
базе МСКУ
МСКУ 3
3
на
1/2
1/2
.. .. ..
ИМ
ИМ
Вычисл.
сервер
СВРК
БУИМ N
N
БУИМ
1
...
...
1
Локальные
защиты и
блокировки
Датчики
СУЗ-УСБТ
в СУЗ, УСБТ
4
3
Оборудование
САОЗ
...
4
3
2
СВРК-М
СКУ НЭ
НЭ РО
РО
СКУ
2/4
Гермооболочка РО
от
датчиков
СУЗ-УСБТ
Исполнительная часть
АЗ (прерыватели
питания ОР)
Шаговые электромагниты ОР
от
датчиков
СУЗ-УСБТ
2/4
...
УСП
УСП
СРВПЭ «Черный ящик»
4
КЭ СУЗ
СГИУ
...
ШУП
2
3
1
1
...
(2/3)
УСП
УСП
УСБТ
4
2/4
ПЗ
Шкафы
управления ОР
АЗ, АКНП,
АИАЗ
4
2/4
2/4
Сервер ЦТП
Инициирующая часть защиты
3
2
3
Жесткая логика Б
от датчиков
СУЗ-УСБТ,
АКНП
АЗ, АКНП,
АИАЗ
4
1
УСБТ
2
3
2/4
Шкафы приема и обработки
команд защиты,
группового
и индивидуального
управления ОР СУЗ
1
от датчиков
СУЗ-УСБТ,
АКНП
УПЗ-ПЗ-РОМ
3
2/3
А
СРВПЭ
СУЗ
АРМ
от датчиков
СУЗ-УСБТ,
АКНП
2
Жесткая
логика
РМОТ ВИУР
Инициирующая часть
1
Б
РМОТ ВИУТ
...
2/3
от
датчиков
СУЗ-УСБТ
РМОТ НСБ
из СВРК-М
Центр технической поддержки ЦТП
Сервер ЦТП
РМОТ ВИУР
РМОТ резервного
управления САР и ДУ
ИМ СНЭ ТО
Панели сигнализации и
индивидуального
управления
ЭКП
...
Локальная
вычислительная
сеть СВБУ
БГИВ
ИУ
Панели сигнализации и
индивидуального
управления
РМОТ
СВРК
Операторское оборудование СГИУ
БРУ
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
В энергосистему
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
СНЭ ТО
10
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СКУ
 Возможность
построения СКУ с различными схемами
мажорирования («2 из 3», «2 из 4» и др.)
 Устойчивость к единичным и кратным неисправностям за счет
резервированных структур, в том числе резервирования АЦП и
устройств управления исполнительными механизмами
 Применение
принципа
диверсности
(аппаратного,
функционального)
 Минимум кабельных связей за счет:
 применения выносных цифровых контроллеров для дистанционного
управления, индикации и сигнализации на БПУ (РПУ)
 цифрового РТЗО
 цифровой оптической передачи данных
 Возможность поканального технического обслуживания СКУ с
сохранением работоспособности по всем функциям
 Непрерывный контроль оборудования СКУ
Далее приведены основные свойства СКУ нового поколения.
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
11
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СКУ
СКУ
Информационновычислительная
система верхнего
блочного уровня
Система
внутриреакторного контроля
СВОЙСТВА
 Централизованный контроль, представление обобщенной и
детализированной информации о состоянии энергоблока и
оборудования;
 Дистанционное управление через дисплеи СВБУ оборудованием
систем, важных для безопасности;
 Контроль состояния подсистем АСУ ТП с представлением
информации персоналу АЭС;
 Использование экрана коллективного пользования и мозаичных
пультов контроля и управления.
 Контроль нейтронно-физических и теплогидравлических
параметров активной зоны РУ, первого и второго контуров при
работе энергоблока в базовых и маневренных режимах;
 Управление полем энерговыделения в активной зоне при работе
энергоблока в маневренных режимах;
 Формирование сигналов АЗ/ПЗ при превышении допустимых
пределов внутриреакторных локальных параметров
 Информационная поддержка операторов по прогнозированию
состояния активной зоны;
 Контроль топливных смешанных загрузок активной зоны.
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
12
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СКУ
СКУ
Аппаратура
контроля
нейтронного
потока
СВОЙСТВА
 Возможность использования как трехканальных, так и
четырехканальных комплектов аппаратуры;
 2 диверсных комплекта аппаратуры;
 Контроль нейтронной мощности в диапазоне от 10-9 до
150 % Nnom;
 Формирование сигналов ПЗ при превышении допустимых
пределов локальных параметров (максимальное линейное
энерговыделение на ТВЭЛ и запас до кризиса кипения на
поверхности ТВЭЛ);
 Формирование сигналов для АРМ и других подсистем СУЗ;
 Контроль энергонапряженности топлива;
 Определение формы высотного энергораспределения в
активной зоне;
 Контроль подкритичности РУ путем измерения реактивности
в диапазонах контроля перегрузки и физического пуска
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
13
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СКУ
СКУ
СВОЙСТВА
Система группового
и индивидуального
управления ОР
 Автоматическое управление ОР СУЗ по сигналам АЗ,
ПЗ-1, ПЗ-2, УПЗ и от АРМ;
 Удержание ОР СУЗ в крайних или любых
промежуточных положениях (в том числе, при
исчезновении основного силового электропитания);
 Реализованы стандартные и усовершенствованные
алгоритмы управления мощностью и распределением
поля энерговыделения
 Двухкомплектное диверсное исполнение аппаратуры
прохождения команд защит
 Дублированное исполнение аппаратуры силового
управления каждым приводом с функцией 100%
горячего резервирования выполнения защит и
управления
 Компьютеризированная поддержка работы ВИУР с
автоматизированным проведением операций
УЯФ-2012: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
14
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СКУ
СКУ
Цифровые
управляющие
системы
безопасности
(технологические)
и
нормальной
эксплуатации
СВОЙСТВА
 Возможность построения структур ПТК с
различными схемами мажорирования: «2 из 3»,
«2 из 4», «3 из 6».
 Функциональная и аппаратная диверсность с
устойчивостью к отказам по общей причине
 Устойчивость к отказам:
• к любому типу единичного отказа (несрабатывание,
ложное срабатывание, скрытый отказ);
• к различным комбинациям отказов в двух каналах
центральной части (отказы типов «несрабатывание» и
«ложное срабатывание»).
 Возможность проведения периодических
процедур опробования защит в процессе
эксплуатации на действующем энергоблоке
УЯФ-202: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
15
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СКУ
СКУ
СВОЙСТВА
 Особенности ПТК со схемой «3 из 6»:
Цифровые
управляющие
системы
безопасности
(технологические)
и
нормальной
эксплуатации
• Имеет 6 каналов аппаратуры центральной части,
реализующих проектные алгоритмы ТЗиБ, С
(каждое функциональное устройство ПТК связано шестью
каналами с аппаратурой центральной части, выходные
команды из центральной части обрабатываются в
устройствах приоритетного управления по схеме «3 из 6»);
• В отличие от схем «2 из 3» и «2 из 4» обеспечивается
работоспособность при различных комбинациях отказов в
двух каналах центральной части (отказы типов
«несрабатывание» и «ложное срабатывание»), включая
комбинацию отказа оборудования и ошибки персонала;
• Опробование может выполняться поочередно на
каждом из двух полукомплектов (по три канала в каждом)
при выполнении всех системных функций в реальном
масштабе времени.
УЯФ-202: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
16
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СКУ
СКУ
Комплексная система
диагностики
•
•
•
•
•
•
система внутриреакторной
шумовой диагностики;
система обнаружения
свободных предметов;
система контроля протечек
теплоносителя;
система виброконтроля ГЦН;
система контроля
остаточного ресурса
оборудования РУ;
система комплексного
анализа и режимной
диагностики РУ
СВОЙСТВА
 Контроль и диагностирование оборудования РУ
(контроль вибраций, обнаружения свободных
предметов, контроль целостности первого
контура, обнаружение течей) в реальном
масштабе времени
 Информационная поддержка персонала по
эксплуатации энергоблока, предотвращению
аварии и повреждению оборудования РУ
 Ведение архива данных по истории эксплуатации
технологического оборудования РУ для
оптимизации и повышения качества
профилактических осмотров, диагностики и
ремонта остановленного оборудования
УЯФ-202: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
17
Северодонецкое научно-производственное объединение «Импульс»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Преимущества
реализации
АСУ
программно-аппаратной платформе:
ТП
на
единой
 Максимальная унификация оборудования и интерфейсов
 Устойчивость к единичным и кратным неисправностям
за счет резервированных структур
 Минимизация кабельных связей за счет цифровой
оптической передачи данных и применения выносных
цифровых контроллеров
 Единая система проектирования
 Снижение затрат на инжиниринг
 Уменьшение эксплуатационных расходов
 Автоматизация процедур сервисного обслуживания
УЯФ-202: планы и перспективы развития атомно-энергетической отрасли
18
СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ !
СЕВЕРОДОНЕЦКОЕ
НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ
ОБЪЕДИНЕНИЕ
«ИМПУЛЬС»
пл. Победы, 2, г. Северодонецк,
Луганская обл., Украина, 93405
Тел./факс: +380 6452 295 87
e-mail: impuls@imp.lg.ua
www.imp.lg.ua