核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法及系統的製作方法

2023-04-24 15:02:11

核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種核電站DCS系統中網關通訊異常自診斷方法及系統，該網關通訊異常自診斷方法包括：分布式控制系統從第三方系統採集檢測信號；分布式控制系統對所述檢測信號進行處理，以降低所述檢測信號的波動幅度；分布式控制系統通過比較處理後的檢測信號與設定值來判斷網關是否異常；分布式控制系統在判斷異常時，進行報警。實施本發明的技術方案，可以有效、持續監測網關的狀態和數據通訊情況，第一時間對出現的網關異常進行報警。
【專利說明】核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及核電領域，尤其是涉及一種核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法及系統。
【背景技術】
[0002]核電站DCS (Distributed Control System,分布式控制系統)系統(非安全級(Non-safety Classification, NC)和安全相關級(Satety-Related, SR))與第三方系統(例如包括:汽機監視與調節系統、反應堆控制棒系統、反應堆保護或緊急停堆系統、電廠輻射監測系統、火警探測系統以及LOCA(Loss Of Coolant Accident,冷卻劑事故損失)監測系統等)數據交換普遍採用網關的通訊方式。網關通訊的異常往往對核電機組的控制和監視產生影響，嚴重會造成重要控制和監視系統的不可用，給核電機組的穩定安全運行埋下重大隱患。而現有核電站分布式控制系統中，網關通訊的異常卻無法及時發現。
[0003]核電站採用的分布式控制系統網絡常見的實現方式如圖1所示，其主要分為電廠總線和終端總線，控制櫃通過通訊模塊直接連接到電廠總線，第三方系統則通過網關連接到電廠總線，。分布式控制系統可通過網關和第三方系統進行數據通訊，並將之前定義好的特定數據類型上傳至電廠總線上實現數據的交換，部分數據還可以通過過程伺服器上傳至終端總線，通過操作員站實現對第三方系統的監視和操作。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術中的上述無法及時發現網關通訊的異常的缺陷，提供一種核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法及系統，能及時發現網關通訊的異常。
[0005]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:構造一種核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法，分布式控制系統通過網關與不可增加通訊點的第三方系統進行數據交換，所述網關通訊異常自診斷方法包括:
[0006]S1.分布式控制系統從第三方系統採集檢測信號；
[0007]S2.分布式控制系統對所述檢測信號進行處理，以降低所述檢測信號的波動幅度；
[0008]S3.分布式控制系統通過比較處理後的檢測信號與設定值來判斷網關是否異常；
[0009]S4.分布式控制系統在判斷異常時，進行報警。
[0010]優選地，在本發明所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法中，所述步驟S2包括:
[0011]S21.對所述檢測信號進行濾波處理；
[0012]S22.對濾波處理後的信號進行微分處理；
[0013]S23.對微分處理後的信號進行死區處理。
[0014]優選地，在本發明所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法中，所述步驟S3包括:
[0015]S31.分布式控制系統比較處理後的檢測信號的絕對值是否等於設定值，而且，所述設定值的範圍為0-0.01 ;若是，則執行步驟S32 ;若否，則執行步驟S34 ；
[0016]S32.判斷等於設定值的持續時間是否大於預設時間，所述預設時間的範圍為4-20s，若是，則執行步驟S33 ;若否，則執行步驟S34 ；
[0017]S33.確定網關存在異常；
[0018]S34.確定網關不存在異常。
[0019]優選地，在本發明所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法中，步驟S31和步驟S32之間，還包括:
[0020]S35.判斷是否接收到閉鎖信號，若是，則執行步驟S34 ;若否，則執行步驟S32。
[0021]優選地，在本發明所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法中，在步驟S4之後，還包括:
[0022]若接收到復位信號，則對報警信號進行復位。
[0023]本發明還構造一種核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統，分布式控制系統通過網關與不可增加通訊點的第三方系統進行數據交換，所述網關通訊異常自診斷系統包括:
[0024]採集模塊，用於從第三方系統採集檢測信號；
[0025]連接於所述採集模塊的處理模塊，用於對所述檢測信號進行處理，以降低所述檢測信號的波動幅度；
[0026]連接於所述處理模塊的判斷模塊，用於通過比較處理後的檢測信號與設定值來判斷網關是否異常；
[0027]連接於所述判斷模塊的報警模塊，用於在判斷異常時，進行報警。
[0028]優選地，在本發明所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統中，所述處理模塊包括:
[0029]濾波單元，用於對所述檢測信號進行濾波處理；
[0030]連接於所述濾波單元的微分單元，用於對濾波處理後的信號進行微分處理；
[0031]連接於所述微分單元的死區單元，用於對微分處理後的信號進行死區處理。
[0032]優選地，在本發明所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統中，所述判斷模塊包括:
[0033]比較單元，用於比較處理後的檢測信號的絕對值是否等於設定值，而且，所述設定值的範圍為0-0.01 ；
[0034]連接於所述比較單元的延時單元，用於在所述比較單元的比較結果為等於設定值時，判斷等於設定值的持續時間是否大於預設時間，所述預設時間的範圍為4-20s，若是，則確定網關存在異常，並發出報警信號。
[0035]優選地，在本發明所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統中，所述判斷模塊還包括與門，所述與門的第一輸入端連接所述比較單元的輸出端，所述與門的第二輸入端接入閉鎖信號，所述與門的輸出端連接所述延時單元的輸入端。
[0036]優選地，在本發明所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統中，所述網關通訊異常自診斷系統還包括RS觸發器，所述RS觸發器的置位端連接所述延時單元的輸出端，所述RS觸發器的復位端接入復位信號，所述RS觸發器的輸出端輸出報警信號。
[0037]實施本發明的技術方案，對於不可增加通訊點的第三方系統，從第三方系統採集檢測信號，對其進行處理後，通過將其與設定值進行比較來判斷網關是否存在異常，並在判斷異常時，發出報警信號。這可以有效、持續監測網關的狀態和數據通訊情況，第一時間對出現的網關異常進行報警，以及時地進行人為幹預，避免異常和故障的擴大化，保證核電機組的安全穩定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0039]圖1是核電站分布式控制系統網絡的示意圖；
[0040]圖2是本發明核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法實施例一的流程圖；
[0041 ] 圖3是圖2中步驟S2實施例一的流程圖；
[0042]圖4是圖2中步驟S3實施例一的流程圖；
[0043]圖5是本發明核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統實施例一的邏輯圖；
[0044]圖6是本發明核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統實施例二的邏輯圖；
[0045]圖7是圖6中檢測信號經處理模塊處理前和處理後的示意圖。
【具體實施方式】
[0046]圖2是本發明核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法實施例一的流程圖，首先說明的是，分布式控制系統通過網關與第三方系統進行數據交換，而該第三方系統為不可增加通訊點的系統，例如為反應堆保護或緊急停堆系統。也就是說，這些系統除自身正常工作所需要的通訊點外，很難額外增加用於收發檢測信號的通訊點，這樣，在判斷網關通訊是否正常，只能通過對現有通訊點的信號進行處理及判斷。
[0047]該網關通訊異常自診斷方法包括:
[0048]S1.分布式控制系統從第三方系統採集檢測信號，在該步驟中，需說明的是，由於該第三方系統為不可增加通訊點的系統，因此，對現有通訊點的信號(即檢測信號)的選擇要求較高，所選擇的通訊點的信號為機組運行期間處於穩定波動狀態的信號；
[0049]S2.分布式控制系統對所述檢測信號進行處理，以降低所述檢測信號的波動幅度；
[0050]S3.分布式控制系統通過比較處理後的檢測信號與設定值來判斷網關是否異常；
[0051]S4.分布式控制系統在判斷異常時，進行報警。
[0052]另外，在分布式控制系統判斷網關通訊存在異常，並發出報警信號後，若接收到復位信號，則對報警信號進行復位。
[0053]圖3是圖2中步驟S2實施例一的流程圖，該步驟S2具體包括:
[0054]S21.對所述檢測信號進行濾波處理；[0055]S22.對濾波處理後的信號進行微分處理；
[0056]S23.對微分處理後的信號進行死區處理，在該步驟中，需說明的是，進行死區處理是考慮標準的延時值，以消除系統計算誤差，防止誤報警。該標準的延時值是核電站分布式控制系統可容忍的延時值。
[0057]圖4是圖2中步驟S3實施例一的流程圖，該步驟S3具體包括:
[0058]S31.分布式控制系統比較處理後的檢測信號的絕對值是否等於設定值，而且，所述設定值的範圍為0-0.01 ;若是，則執行步驟S32 ;若否，則執行步驟S34 ；
[0059]S32.判斷等於設定值的持續時間是否大於預設時間，所述預設時間的範圍為4-20s，若是，則說明網關一直未更新信號，執行步驟S33 ;若否，則執行步驟S34 ； [0060]S33.確定網關存在異常；
[0061]S34.確定網關不存在異常。
[0062]另外，由於採用的通訊點信號都是在機組運行時才會變化的信號(比如主設備的振動信號等)，在機組停運過程中會誤觸發報警，為了克服誤報警的現象，需要在機組停運時閉鎖該報警，這樣，在上述實施例的步驟S31和步驟S32之間，還可包括:
[0063]S35.判斷是否接收到閉鎖信號，若是，則執行步驟S34 ;若否，則執行步驟S32。需說明的是，該閉鎖信號可來自閉鎖按鈕，機組停運期間手動閉鎖誤報警；該閉鎖信號還可通過判斷機組停運的邏輯量點而產生，在停運期間此信號自動閉鎖誤報警。
[0064]圖5是本發明核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統實施例一的邏輯圖，首先說明的是，分布式控制系統通過網關與不可增加通訊點的第三方系統進行數據交換。在該實施例中，該網關通訊異常自診斷系統包括依次連接的採集模塊10、處理模塊20、判斷模塊30和報警模塊40，其中，採集模塊10用於從第三方系統採集檢測信號；處理模塊20用於對所述檢測信號進行處理，以降低所述檢測信號的波動幅度；判斷模塊30用於通過比較處理後的檢測信號與設定值來判斷網關是否異常；報警模塊40用於在判斷異常時，進行報警。
[0065]圖6是本發明核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統實施例二的邏輯圖，該網關通訊異常自診斷系統包括依次連接的採集模塊10、處理模塊20、判斷模塊30和報警模塊(未示出)。其中，處理模塊20包括依次連接的濾波單元U21、微分單元U22和死區單元U23，其中，濾波單元U21用於對所述檢測信號進行濾波處理；微分單元U22用於對濾波處理後的信號進行微分處理；死區單元U23用於對微分處理後的信號進行死區處理。判斷模塊30包括比較單元U31、用於輸出設定值的定值單元U32、與門U33、延時單元U34和RS觸發器U35，其中，比較單元U31用於比較處理後的檢測信號的絕對值是否等於設定值，與門U33的第一輸入端連接比較單元U31的輸出端，與門U33的第二輸入端接入閉鎖信號D3，與門U33的輸出端連接延時單元U34的輸入端，延時單元U34的輸出端連接RS觸發器U35的置位端，RS觸發器U35的復位端接入復位信號D4，RS觸發器U35的輸出端輸出報警信號D5。在該實施例中，報警觸發邏輯為:1 (\uy I — Usp &
[0066]報警信號
【權利要求】
1.一種核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法，分布式控制系統通過網關與不可增加通訊點的第三方系統進行數據交換，其特徵在於，所述網關通訊異常自診斷方法包括: 51.分布式控制系統從第三方系統採集檢測信號； 52.分布式控制系統對所述檢測信號進行處理，以降低所述檢測信號的波動幅度； 53.分布式控制系統通過比較處理後的檢測信號與設定值來判斷網關是否異常； 54.分布式控制系統在判斷異常時，進行報警。
2.根據權利要求1所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法，其特徵在於，所述步驟S2包括: 521.對所述檢測信號進行濾波處理； 522.對濾波處理後的信號進行微分處理； 523.對微分處理後的信號進行死區處理。
3.根據權利要求2所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法，其特徵在於，所述步驟S3包括: 531.分布式控制系統比較處理後的檢測信號的絕對值是否等於設定值，而且，所述設定值的範圍為0-0.01 ; 若是，則執行步驟S32 ;若否，則執行步驟S34 ； 532.判斷等於設定值的持續時間是否大於預設時間，所述預設時間的範圍為4-20s，若是，則執行步驟S33 ;若否，則執行步驟S34 ； 533.確定網關存在異常； 534.確定網關不存在異常。
4.根據權利要求3所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法，其特徵在於，步驟S31和步驟S32之間，還包括: 535.判斷是否接收到閉鎖信號，若是，則執行步驟S34;若否，則執行步驟S32。
5.根據權利要求1所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷方法，其特徵在於，在步驟S4之後，還包括: 若接收到復位信號，則對報警信號進行復位。
6.一種核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統，分布式控制系統通過網關與不可增加通訊點的第三方系統進行數據交換，其特徵在於，所述網關通訊異常自診斷系統包括: 採集模塊，用於從第三方系統採集檢測信號； 連接於所述採集模塊的處理模塊，用於對所述檢測信號進行處理，以降低所述檢測信號的波動幅度； 連接於所述處理模塊的判斷模塊，用於通過比較處理後的檢測信號與設定值來判斷網關是否異常; 連接於所述判斷模塊的報警模塊，用於在判斷異常時，進行報警。
7.根據權利要求6所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統，其特徵在於，所述處理模塊包括: 濾波單元，用於對所述檢測信號進行濾波處理； 連接於所述濾波單元的微分單元，用於對濾波處理後的信號進行微分處理；連接於所述微分單元的死區單元，用於對微分處理後的信號進行死區處理。
8.根據權利要求7所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統，其特徵在於，所述判斷模塊包括: 比較單元，用於比較處理後的檢測信號的絕對值是否等於設定值，而且，所述設定值的範圍為0-0.01 ； 連接於所述比較單元的延時單元，用於在所述比較單元的比較結果為等於設定值時，判斷等於設定值的持續時間是否大於預設時間，所述預設時間的範圍為4-20s，若是，則確定網關存在異常，並發出報警信號。
9.根據權利要求8所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統，其特徵在於，所述判斷模塊還包括與門，所述與門的第一輸入端連接所述比較單元的輸出端，所述與門的第二輸入端接入閉鎖信號，所述與門的輸出端連接所述延時單元的輸入端。
10.根據權利要求8所述的核電站分布式控制系統中網關通訊異常自診斷系統，其特徵在於，所述網關通訊異常自診斷系統還包括RS觸發器，所述RS觸發器的置位端連接所述延時單元的輸出端，所述RS觸發器的復位端接入復位信號，所述RS觸發器的輸出端輸出報警信號。
【文檔編號】G05B23/02GK104020758SQ201410231523
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月28日 優先權日:2014年5月28日
【發明者】周紅清, 韓毅, 李 東, 郭明鑫, 張立國, 陳永偉, 陳毓, 猶代倫 申請人:中廣核核電運營有限公司, 中國廣核電力股份有限公司