田湾核电站TXP系统运维浅析

中图分类号：F270 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2015）08-000-02

摘 要 田湾核电站是国内首个实现全数字化仪控系统的核电站，正常运行仪控系统采用西门子公司的TXP控制系统。文章简要介绍了田湾核电站TXP的系统构成和技术特点，总结了TXP系统自投运以来的主要故障及运行事件并进行简要分析，采取相应措施维护系统正常运行，保证机组安全稳定运行。

关键词 安全仪控系统 正常运行仪控系统

前言：

田湾核电站一期工程主仪控系统分别采用西门子公司的正常运行仪控系统TXP和AREVA公司的安全仪控系统TXS。TXP覆盖电站生产工艺系统的过程控制，具备相对完善的信息监视和集控功能。

一、TXP系统构成

TXP系统对应工艺系统主线设计有7个序列、6大功能区、22个功能子区、132个功能组，是目前运行和在建项目中自动化程度最高的系统之一。

TXP系统主要由OM690操作与监视系统，AS620自动控制系统、ES680工程设计与调试系统，DS670故障诊断系统，以及SINEC H1西门子网络通讯总线系统组成。

OM690操作和监测系统承担着过程控制过程信息和过程管理的任务，主要由数据处理单元PU服务器、存储单元SU服务器、操作终端OT、扩展单元XU及系统管理员站ESDBA组成。OM690用于对电厂工艺过程进行集中操作和监测，是电厂与操纵员之间强大的人机接口。

AS620自动控制系统为底层控制级子系统，各系统之间通过SINEC H1工厂总线（Plant Bus）与数据处理单元（PU）进行数据交换，通过单项控制层完成工艺参数采集处理、控制逻辑运算和命令输出。通过现场总线和TXS的优先级模件AV42相连，实现对安全及安全相关设备的控制与定期试验。

ES680工程设计与调试系统是TXP系统的组态和调试工具，主要用于OM690系统、AS620系统和总线系统的软件及硬件组态。

DS670故障诊断系统是一个专门用于TXP系统故障诊断的工具，通过画面集中显示TXP上层系统及AP故障报警信息，便于迅速查找故障点和故障原因。

所有仪控系统的数据通信由SINECH H1总线和PROFIBUS总线系统构成的终端总线、电厂总线和现场总线完成。终端总线用于PU、SU和OT之间的通信以及通过网关/网桥与其它仪控系统互相连接;电厂总线用于PU，AS620、ES680和DS670之间的通信，并通过网关与TXS系统相连。TXP系统通过终端总线与电厂总线把TXP系统各个部件连接在一起，实现相互通信，使各个系统构成一个完整的综合自动控制系统。

二、TXP系统运维分析

田湾核电站2007年投入商运后至今，TXP系统缺陷主要分为：系统模件缺陷、OM画面缺陷、OM系统软件类缺陷、OM系统硬件设备类缺陷和后备盘设备缺陷。

（一）系统模件缺陷

田湾核电站两台机组共计6000多块模件，自2007年至2015年，各类型模件故障共发生66次。仪控人员及时更换故障模件，总结设备故障规律;在就地控制设备实施技改时，利用AP离线传送代码的机会更换模件，减少设备误动。

为解决模件备件无法测试及培养上层系统维护人员，仪控人员于2013年成功搭建TXP控制系统测试装置，其结构与现场TXP系统结构一致。对于处理风险较大的故障，及更换AP处理器模件等，可以在科研平台进行模拟操作，然后在运行机组上应用，可有效排除设备本身故障并避免人因失误。

（二）OM画面缺陷

因TXP系统设计较早，画面复杂，存在部分参数测点不正确，KKS码错误，部分工艺流程需要实施技改导致画面需要变更等问题。因日常处理缺陷需要对修改画面进行传送，将短时间影响运行人员对设备的操作。为此，仪控人员利用大修期间集中处理各类画面缺陷。随着系统运行时间越来越长，此类缺陷也越来越少。

（三）OM系统软件缺陷

OM系统软件缺陷主要包括：OT趋势曲线无法连续显示缺陷;OM系统与外部系统通过XU进行数据通讯的进程短时中断，导致OM画面上相关测点变灰;AP与PU通讯进程短时中断导致出现G类报警并伴随设备失去操作监视的故障。

仪控人员利用大修对系统通信进行了优化：离线传送AP代码，减少数据寻址时间，但问题仍然存在。西门子技术人员来现场查看报警记录并进行分析，认为AP与PU通信中断导致了上述故障现象，通过分析监视软件收集到的AP与PU通信记录，发现PU中负责与AP进行通信的进程工作机制存在缺陷，德方对PU的通信机制进行优化，并在原厂进行测试后在田湾核电站对PU通信进程软件进行应用升级。

在检查PU的报警记录时，仪控人员发现某些信号在AP中与PU中不对应，在AP中定义了某些信号，但是在PU中没有使用，AP与PU中的信号不对应导致PU不断产生相关报警信息，浪费PU资源。仪控人员根据报警记录找到了这些信号，并在功能图中完成修改及代码传送工作，避免了PU重复发送报警信息，浪费系统资源。

（四）OM系统硬件设备类缺陷

OM上层系统服务器慢慢进入老化期，系统硬件设备缺陷主要为OT主机、PU、SU及ES680及其配套的设备故障;此外，还有TXP系统授时服务器故障，RAID磁盘阵列故障等。

从2007年到2011年，仪控人员先后实施了化水控制室OM系统硬件升级、TXP系统授时服务器、主控室RAID磁盘阵列升级等硬件改造工作。

2013年，仪控人员对OM690上层系统主要服务器实施替代升级。升级涉及PDM server、DS670、RAID磁盘阵列、PU、SU。PU、SU由SUN Enterprise250升级为SUN 240。新设备主机为双核双CPU运行方式，投运后调历史数据时系统响应速度非常快，设备未升级前调历史数据时易出现主机死机的情况。仪控人员还利用升级机会更换了ESFUP10主机硬件，升级后其OM画面软件编辑功能正常。

（五）后备盘设备缺陷

后备盘设备缺陷主要为主控室后备盘和备控室后备盘的指示表、手操器等设备故障，如1CWL57盘LT试灯按钮部分手操器不亮，更换故障报警喇叭CWL05等缺陷。

在处理CWL57盘试灯按钮不亮时，仪控人员更换手操器发现问题仍然存在;接着使用万用表测量手操器发出的4根信号线是否带电，明确每根信号线在试灯按钮按下后均正常带电（24v）;检查相应AP机柜中FUM511模件是否存在故障，更换模件后问题依然存在;联合TXS维护人员查找接线图后分析确认问题出在TXS侧：最终检查确定为CLF32机柜内一保险烧毁导致出现此保险所连接的设备在后备盘上的驱动按钮试灯不亮。更换故障保险后试灯按钮不亮问题解决。

在遇到后备盘试灯等不亮问题时，应先分析其共性特征：如是否为与安全系统相关的AV42模件驱动，全部分配在同一通道等，以便快速找到问题根源。

三、TXP大修主要经验反馈

田湾核电站两台机组分别经历了8次大修。对大修遇到的主要问题，仪控人员总结经验反馈并不断优化系统维护工作，使TXP系统安全稳定运行。

（一）AP离线传代码经验反馈

机组长时间运行后，需要清除系统中的垃圾文件使AP运行稳定。AP离线传代码可能导致设备误动，需要运行人员及各专业人员配合隔离就地设备。

以往传代码工作中，曾出现过引起风机跳机和部分设备停运的情况。为此，仪控人员总结出：在传送AP502/602，需将冷冻机切除避免跳机;在传送AP102/202/503/603时，需要将控制风机的顺控切除，否则将使反应堆厂房应急排风机停运;在传送AP104/404时，需切除喷淋换热器，否则将导致阀门保护停运。在传送放射性废气压缩机，需要切除，否则会保护停运。

实施大修工作前，仪控人员借鉴历史反馈经验，在各系统设备就地维护人员现场支持的情况下开始进行离线传代码工作，降低现场设备投运后清理代码风险不可控的情况。

（二）实施技改修改OM画面

大修期间实施的主要技改有：在TXP系统AP624增加发变组仪控测点，离线传送时出现错误;在AP602增加多个新测点，新测点定义分配在F2功能区;对主泵头箱实施技改，对AP607传代码失败等问题。

经过仪控人员分析，确认AP624根本原因为DB资源用尽，在确保机组安全检查及稳定性的前提下，使用命令清理AP624代码，再重新生传AP624离线代码，问题得到解决。

AP602与AP607为共性故障：新增测点和阀门定义功能区错误。TXP系统在原始设计时已经对各个AP所负责功能区进行了分配定义，AP602被定义为负责A5/A6功能区，AP607被定义为负责E1/E2/E4功能区，这些分别在工程师站ES680的ASR和PU的ASAN等通信进程中进行了定义，不能改动。对新增设备和测点定义在正确功能区的功能子组内重新定义并生成传送代码和画面后，各新增设备和测点信号在OM画面上显示正常。

针对TXP系统部分AP的DB块等资源已经用完等现象，仪控人员建议：TXP系统不能再大规模增加测点，以免机组运行期间出现故障。在以后的技改工作中，如果需要新增测点并重新定义时，一定要选择AP中已分配的功能区和功能组，否则AP无法与PU建立通信连接导致新增测点在OM画面无显示。

（三）处理总线交换机（OSM）故障

2015年4月期间，2号机化控OT报警监视窗口（ASD）多次重复闪发多个仪控G类报警，OT实时曲线在G类报警闪发期间，出现短时中断;5月期间，1号机组操作员站的报警监视窗口（ASD）多次出现终端总线和电厂总线报警，随后系统自动确认。通过DS670和现场机柜间检查发现，1号机主控电厂总线两个交换机闪发故障报警，终端总线也有OSM故障报警。

仪控人员更换OSM互联的光纤排查原因，同时通过分析OSM中的事件记录，以及更换OSM间互联的光纤后故障仍然存在判定通讯报警原因为2号机化控和1号机主控OSM硬件故障导致与其他OSM通讯中断。

田湾TXP系统的网络总线最多允许两个OSM同时故障，本次故障的发生一定程度上增加了TXP系统安全运行风险。仪控人员准备OSM备件，并参照故障OSM的配置，在TXP测试平台配置OSM通讯软件，并对文件配置进行验证后应用到机组更换故障OSM。更换2台机组故障OSM后，未再出现相同报警。

OSM故障表明设备已日趋老化。仪控人员立即采购补充OSM库存，并向德国西门子咨询OSM设备升级替代的可选方案，做好升级替代的前期准备工作。

（四）备份及安装优化

2015年大修时，仪控人员创新搭建了小型终端总线，与在运系统安全分离，离线进行服务器的操作系统和软件的安装。使用OT测试后证明硬盘完全可以正常使用。此方法的优势在于在不影响操纵员使用的情况下，完成含有最新数据的OT服务器硬盘安装，为设备维护提供了非常便捷的方法。

四、结束语

田湾核电站仪控系统自投运后已运行10余年，期间出现的各类问题经过查找根本原因在工作中已逐步改进优化，通过预防性维修使TXP系统稳定运行，未出现过因系统本身故障导致的误停堆、停机事件。随着系统运行时间的增长，面临设备老化、备件停产的问题也日益突出，后续系统设备软硬件整体升级势在必行。