《核电厂控制逻辑查询分析系统规范》 - 编制说明

《核电厂控制逻辑查询分析系统规范》编制说明（征求意见稿）一、工作简况1、任务来源本项目来源于中国核能行业协会团体标准制定计划（核协科函[2023]508号）：关于《核电厂协作方人员出入管理》等51项团体标准通过立项审批的通知。根据通知，《核电厂控制逻辑查询分析系统规范》由台山核电合营有限公司负责编制，参编单位为北京广利核系统工程有限公司。编制周期为2023年6月-2024年06月。2023年12月台山核电合营有限公司与中国核能行业协会签订了《核电厂控制逻辑查询分析系统规范》行业团体标准制修订专项技术服务合同。2、主要工作过程2.1起草阶段台山核电合营有限公司于2021年12月成立了标准申报与编制工作组，组织标准草案编制及标准申报工作。工作组制订了标准草案编制和申报的工作计划、编写大纲，明确任务分工及各阶段的进度计划。工作组经过技术调研、分析论证等环节，于2021年12月形成标准草案。2023年5月16日，中国核能行业协会组织团体标准立项评审会，通过了《核电厂控制逻辑查询分析系统规范》立项审查。考虑到参编单位的广泛性和代表性，根据专家评审意见，本标准邀请北京广利核系统工程有限公司加入标准编制工作组，为本标准提供技术咨询和标准校核等工作。2022年6月，工作组召开标准编制工作会议，会议讨论了当前核电厂DCS控制逻辑查询分析的现状，运营核电厂的需求、控制逻辑数据范围、数据来源、数据存储管理与信息安全要求、查询分析系统要求、数据一致性评价要求、是否涉及专利以及立项评审会专家意见等，讨论确定了标准草案完善的主要内容。2.2征求意见稿标准编制工作组根据讨论意见，进行归纳、总结、逐条研讨，确定了标准征求稿的内容，完成征求意见稿编制。3、主要参加单位和工作组成员及其所作的工作等台山核电合营有限公司作为主编单位负责标准的编制工作，北京广利核系统工程有限公司为参编单位，负责提供技术支持和标准校核等工作。标准编制工作组成员及分工如下：单位名称工作组成员主要承担工作台山核电合营有限公司杨亮、周维长等牵头编制北京广利核系统工程有限公司孙洪涛、武哲龙等标准校核/技术支持二、标准编制原则和主要内容1、标准编制原则本标准编制原则是立足于规范合理可操作，针对运营核电厂各专业均有数字化控制系统（以下简称DCS）相关控制逻辑查询分析的普遍需求，但现有查询分析手段已滞后于核电行业发展的现状，结合各核电厂现实需求及EPR核电厂系统开发及应用经验，制定了本标准。（1）科学性本标准编制小组在台山EPR核电厂于2018年开发投用的DCS控制逻辑查询分析系统以及多年使用维护经验的基础上，进行了标准内容及指标提炼，通过核电厂同行交流调研，结合各核电厂需求、技术难度、可实现性等方面，编写了本团体标准。（2）实用性本标准对核电厂控制逻辑查询分析系统的功能组成、控制逻辑数据的范围和来源，数据一致性、数据同步、控制逻辑查询、控制逻辑分析、系统性能等方面进行规范，以统一各运营核电厂控制逻辑查询分析系统的开发和运维工作，使其向合理化、标准化方向迈进，从而达到保障并提高核电厂各专业人员DCS控制逻辑查询分析技术水平的目的。2、标准主要内容的依据本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。标准分5个章节，包括前言、引言：第1章节描述标准适用范围。第2章节描述标准的规范性引用文件。第3章节为标准的术语和定义。第4章节为标准的总体要求。第5章节为系统要求，包括5.1系统概述，5.2功能要求（具体为5.2.1数据范围要求，5.2.2数据来源要求，5.2.3数据存储管理、网络与信息安全要求，5.2.4查询分析系统要求等），5.3数据一致性评价要求，5.4数据同步更新要求，5.5系统运维管理要求，5.6系统性能等章节。标准内容的主要依据分别简述如下：5.2.1数据范围要求核电厂DCS主要包括安全级DCS和非安全级DCS，因此控制逻辑数据也必须要能够覆盖上述两种数据，同时为体现标准技术的先进性，标准建议将核电厂其他独立控制系统（如汽机控制系统）、DCS机柜端接数据、操作规程、设计文件、变更文件、操作手册、核电厂自编教材或知识文档等也纳入并作为控制逻辑数据的有效补充，以形成完整核电知识库，提升查询使用的便利性。5.2.2数据来源要求控制逻辑数据可以来自核电厂正式出版生效的设计文件或者机组DCS数据备份。二者各有特点，来自设计文件的方式数据获取方便，但其数字化程度低，文件版本管理困难，数据精确性差（各核电厂经验反馈中也出现设计文件与机组实际设计组态不一致的情况），需对设计文件进行数字化处理以及控制逻辑重建；来自机组DCS数据备份的方式具有数据精确度高（与机组完全一致），但DCS一般为黑匣子，需对DCS数据进行解析封装重构。不管哪种来源方式，都需对生成的数据进行一致性评价，以最大程度确保控制逻辑数据与机组的一致性。5.2.3数据存储管理、网络与信息安全要求核电厂控制逻辑查询分析系统应部署在管理信息大区（核电厂办公网络），需与机组DCS系统完全解耦且物理隔离，即使数据来源于机组DCS也必须要满足核电单向数据传输的管控要求，以确保不会对DCS系统产生任何影响。本标准推荐采用拷贝机组DCS数据备份的方式进行数据库构建及数据更新。此外，DCS控制逻辑数据一般为核电厂敏感数据，需加密存储，并对用户进行权限控制，确保数据被受控使用。5.2.4查询分析系统要求查询分析系统应能稳定可靠运行，具备与机组一致的控制逻辑查询与显示功能，能实现DCS任意控制逻辑模块的全库检索、定位及显示，显示界面与其对应在线控制系统控制逻辑显示界面应在模块拓扑结构上（模块、模块间信号连接关系）保持完全一致，在页面的布局、模块位置、页面附加信息、配色等方面与机组在线控制逻辑尽可能保持一致。至少在同一数字化控制系统内（如安全级DCS或者非安全级DCS内）具备链接模块的跳转、定位与显示功能，响应方式与在线控制系统保持一致。应能够对任意控制逻辑模块的所有信号路径进行遍历，分类汇总及标记，具备对任意模块、任意信号及任意控制器的基于既定规则的风险分析功能。具备对同一机组不同版本数据库之间数据进行对比、差异汇总、标记、显示及输出功能。上述功能为核电厂运行维修等专业查询分析控制逻辑的基本需求，应给予实现。进一步的，在上述基本功能的基础上建议进行功能扩展，例如实现控制逻辑与机柜IO端接数据的融合查询、跟踪及显示，与其他系统（如KNS）的实时工艺过程数据联动，与核电厂其他图纸、设计变更、知识文档、教材等数据进行融合及关联，不同机组间数据库对比分析，针对冗余控制器、冗余网络节点之间进行包络性风险分析，以及分析结果的精简及概貌显示等功能。5.3数据一致性评价要求数据一致性为本标准的核心内容，不管是从设计文件生成还是从机组DCS数据库解析重构生成，均要求对所生成的DCS离线数据库数据进行一致性评价，确保查询分析系统所产生或查询到的控制逻辑数据与实际机组一致，避免出现明显差异对用户造成干扰。通过将生成的数据与原始数据源（设计文件或机组数据）以控制逻辑页面为单位并参考表1各个维度对全部模块进行逐一对比并记录差异。只有全部待评价页面的I类数据完全相同、II类数据无明显差异才能通过一致性评价并上线使用。否则需要排除原因，修正相关生成算法或工具，并重新进行一致性评价。表1数据一致性评价维度及分类评价维度类别控制逻辑模块=1\*ROMANI类控制逻辑模块参数=1\*ROMANI类控制逻辑模块之间连接关系（连接线）=1\*ROMANI类模块所在位置=2\*ROMANII类模块所在页面及页面布局=2\*ROMANII类模块所在页面的其他附属信息（如模块注释文本、标记框、云图、页面图幅说明等）=2\*ROMANII类用户个性化注释标记=3\*ROMANIII类对于所选取数据的代表性，结合核电厂DCS控制逻辑数据规模，首次生成或生成软件修改更新后需随机选择不少于50页控制逻辑页面且需覆盖所有使用到的控制逻辑模块类型，以确保一致性验证的代表性和完整性。若为增量生成且生成软件没有更新，则随机选择20个变化页面（不足20个变化页面则全部选取）进行一致性评价，若增量生成后一致性检查未通过，则需修正生成软件以确保数据一致性，并按首次生成原则重新进行完整的一致性评价。5.4数据同步更新要求数据同步更新也是本标准的核心内容，数据同步更新的目的为尽可能保证控制逻辑数据与实际机组的一致性，因此，最优的技术方案是将DCS数据库差异检测及生成传输模块部署在核电厂DCS网络中，当检测到机组DCS控制逻辑数据发生变化时，通过核级认证的单向隔离传输装置将差异内容发送到办公网服务器中，这种技术方案时间滞后最低，效果最好。但考虑到标准的普适性，结合实践经验，本标准采用常规技术方案，即通过人工数据摆渡的方式进行数据同步更新，更新分为定期更新和不定期更新，基于机组商运前数据变化频繁的情况，商运前定期更新频率不低于每月1次，商运后不低于每3个月一次。不定期更新只要数据有变化后就需进行同步更新，考虑到流程上的合理延时，时限要求为通过有效的管理规定或渠道收到机组控制逻辑数据变化后的3个工作日完成同步更新。3、解决的主要问题DCS在核电行业的应用越来越广，随着核电机组数字化、自动化、智能化水平的提高，DCS控制逻辑越来越复杂，尤其是三代机组，其控制逻辑模块数量已达数十万之多，查询分析DCS相关控制逻辑，已成为核电厂各专业人员在机组调试、运行控制、人员培训、设备检修、事故分析、经验反馈、技术支持等领域的普遍需求，但传统查询DCS系统控制逻辑主要有两种途径：一是通过设计方出版的设计文件；二是通过DCS厂家提供的安装在核电厂工程师站终端的组态软件。但这两种方式都不能很好解决DCS控制逻辑的查询分析问题，主要弊端如下：=1\*GB3①设计文件的文件类型多、页码多、版本多、为静态文件无法在关联模块间定位及跳转，无法直观显示参数，无法进行自动逻辑分析及标记等，且文件版本管理复杂，一旦用错版本很容易产生人因失误；=2\*GB3②DCS厂家组态软件安装在核电厂核心控制区的特定房间（工程师站），仅有少数人员能进入并有权限使用，此外组态软件终端价格昂贵、数量有限、为单机版本不具备网络扩展性，无法满足多人同时使用，更重要的是组态软件与现场设备具有较强耦合，一旦查询过程中发生误操作，对机组的安全稳定运行将造成很大隐患；=3\*GB3③机组DCS控制逻辑数据是封闭不开放的，无法进行自动信号链路计算分析，人工逐条分析效率低下且容易出错。综上，核电厂传统控制逻辑查询分析方式已滞后于核电行业发展，需创新查询分析方法，构建新型核电厂控制逻辑查询分析系统。本标准通过对核电厂控制逻辑查询分析系统的功能组成、控制逻辑数据的范围和来源，数据一致性、数据同步、控制逻辑查询分析、系统性能等方面进行规范，以提高核电厂控制逻辑查询分析工作的便利性、查询分析结果的准确性、稳定性及控制逻辑分析的自动化水平。三、主要试验（或验证）情况本标准提出的核电厂控制逻辑查询分析系统已于2018年在台山EPR核电机组投用，规定的各项功能均已实现。多年的运维及使用实践表明本标准对系统的功能组成、控制逻辑数据的范围和来源，数据一致性、数据同步、控制逻辑查询分析、系统性能等方面的指标设置合理、有效、可实现。四、标准中涉及专利的情况本标准5.2.2.2条“如数据来源为在线控制逻辑数据库（副本/备份），应具备对在线控制逻辑数据库（副本/备份）进行控制逻辑解析、封装和呈现功能”可能涉及到与《核电DCS离线数据库的构建、同步、呈现与分析方法及系统》（ZL201910882646.X）相关的专利。从机组DCS在线数据库直接解析、封装重构生成与实际机组完全一致且互相解耦的离线控制逻辑数据，并进行一致性矢量化图形呈现的技术，经实践验证，其在数据的一致性与准确性方面优势明显，属于优先推荐使用的先进技术。但标准的5.2.2.3条已考虑到对现有常规技术手段的兼容性，即可通过设计文件生成离线控制逻辑数据。因此涉及专利不影响整个标准所述系统的架构及实施。另外，该专利的所有者台山核电合营有限公司愿意在公平合理无歧视的条件下与各单位就专利许可进行协商。五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况通过对核电厂控制逻辑查询分析系统的功能组成、控制逻辑数据的范围和来源，数据一致性、数据同步、控制逻辑查询分析、系统性能等方面进行标准化，对各个核电厂控制逻辑查询分析系统的开发和运维有实际指导意义，可提高核电厂控制逻辑查询分析工作的便利性、查询分析结果的准确性、稳定性及控制逻辑分析的自动化水平。本标准所提出的核电厂控制逻辑查询分析系统已在国内EPR机组应用，从2018年投用至今，系统运行稳定，实现了个人办公电脑查询分析与实际机组完全一致的控制逻辑功能，已成为各专业在机组调试、运行控制、人员培训、设备检修、事故分析、经验反馈、技术支持等领域查询分析机组DCS控制逻辑的基础必备工具，截止2022年12月底，总使用时间超过270万小时，实现了DCS控制逻辑的查询数字化和分析自动化，有效降低了DCS控制逻辑查询分析的门槛和技术壁垒。可根据现场需求对控制逻辑数据进行场景化、定制化的自动分析并输出结果，使相关作业风险显性化，已提前发现机组多起控制逻辑的设计偏差或缺陷，有效提升了机组核安全水平，产生了较好的社会和经济效益，成果已向国内部分核电单位输出。六、与国际、国外对比情况1）项目与国际标准或国外先进标准采用程度的考虑本标准没有采用国际标准，在制定过程中未查到同类国际、国外标准。2）与国内相关标准间的关系本标准没有采用国内标准，在现