1 Семинар «Современные ПТС и технологии в АСУ ТП» – 2010 (г. Обнинск) Модернизация СУЗ-УСБТ энергоблока 3 Кольской АЭС. - презентация

1 1 Семинар «Современные ПТС и технологии в АСУ ТП» – 2010 (г. Обнинск) Модернизация СУЗ-УСБТ энергоблока 3 Кольской АЭС

2 2 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Основание для модернизации СУЗ-УСБТ: Цель модернизации – повышение безопасности энергоблока до уровня, обеспечивающего продление эксплуатации не менее 15 лет после завершения срока службы, заданного проектом. Основание для выполнения работ – «Сводный план основных мероприятий по подготовке к продлению срока эксплуатации энергоблока 3 Кольской АЭС» от Основание для использования «цифровой» техники – «Протокол совещания по вопросам модернизации и поставок оборудования СУЗ-УСБТ с целью продления срока эксплуатации блока 3 Кольской АЭС» от г., утвержденный Технической дирекцией концерна "Росэнергоатом" Было принято решение внедрить на Кольской АЭС головную СУЗ-УСБТ с использованием микропроцессорной техники на основе предложений ОАО «ВНИИАЭС»

3 3 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС 1)Изменение алгоритмов управления происходит только посредством изменения программного обеспечения, без изменения технических средств. 2)Реализуются не только широкий набор функций контроля и управления технологическим процессом и оборудованием (включая реализацию сложных функций), но и улучшаются такие важные характеристики систем, как: Преимущества применения цифровых технологий: Цифровые технологии имеют неоспоримые преимущества на всех этапах жизненного цикла системы (при проектировании, наладке, эксплуатации и дальнейшей модернизации): точность измерения; быстродействие; надежность. 3)Глубокая самодиагностика оборудования обеспечивает: выявление дефектов, проявляющихся только при аварийных ситуациях; обоснованную возможность отказаться от сложных и частых регламентных процедур опробования выполнения функций.

4 4 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС 4)В удобстве эксплуатации, связанном с повышением качества эксплуатационных характеристик: Преимущества применения цифровых технологий (продолжение): информативность данных по оборудованию; информативность по технологическому процессу, включая точные знания пороговых величин, характеризующих безопасное функционирование и наблюдение за параметрами системы; снижение риска ошибок в результате регулирующих воздействий. 5)Реализация подхода к единичному вводу информации и многократному её использованию. 6)Возможность тестирования штатного программного обеспечения (загрузочных кодов) на этапе разработки, не дожидаясь изготовления оборудования, включая использование математической модели технологического объекта управления. 7)Снижение числа эксплуатационного персонала при сохранении и повышении качества эксплуатации.

5 5 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Преимущества применения цифровых технологий (продолжение): критерия единичного отказа; принципа разнообразия (включая алгоритмы управления); принципа независимости; функциональное тестирование каналов защиты; независимости между системами управления защитными действиями и системами контроля и управления нормальной эксплуатации; направление действий при отказе системы в сторону безопасности (принцип безопасного отказа); полнота исполнения; возможность глубоких проверок состояния систем управления защитными действиями во время эксплуатации. Системы на основе цифровых технологий обеспечивают проектирование с учетом необходимых критериев и принципов:

6 6 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Опыт внедрения цифровых технологий в системах управления и защиты реактора, системах безопасности: Западные фирмы (Westinghouse, Siemens, Merlin-Gerin, ABB и другие) более 20 лет назад приступили к разработке и внедрению в управляющих системах безопасности АЭС цифровых технологий на основе программируемых микропроцессоров. Компания "Data Systems & Solutions" (DS&S) в сотрудничестве с другими известными французскими компаниями получила лицензию и эксплуатировала цифровую систему защиты реактора классификации А (класса 1E) (Палуэл-1 – 1984г.). 20 реакторных блоков мощностью 1300 МВтэ были оснащены системой SPIN первого поколения, а четыре блока N4 мощностью 1450 МВтэ – системой SPIN второго поколения. При этом функции управления и ограничения мощности обеспечиваются с помощью одного и того же типа устройств. Новейшая версия системы – SPINLINE-3 – была выбрана компанией "Electricité de France" для модернизации АСУ ТП ядерных реакторов на электростанциях Фессенхайм и Буже (Bugey) (6 трехконтурных реакторов). Эта система также используется на атомных электростанциях "Козлодуй" (Болгария), "Quinshan" (КНР) и "Дукованы" (Чехия) – для всех четырех реакторных блоков.

7 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Опыт внедрения цифровых технологий в системах управления и защиты реактора, системах безопасности (продолжение): Компания «Siemens» разработала и внедрила цифровые технологии для систем защиты реактора и систем безопасности на следующих АЭС: Наименование АЭС СтранаТип реактора ФункцииНачало экспл-ции УнтервезерГерманияPWR (ВВЭР)АРМ; РОМ, ПЗ; СГИУ1997 Богунице 2СловакияPWR (ВВЭР)АЗ; РОМ, ПЗ; АКНП1999 Неккар 1ГерманияPWRАРМ; РОМ, ПЗ; СГИУ1999 Пакш 1, 2, 3, 4ВенгрияPWR (ВВЭР)АЗ; РОМ, ПЗ Безнау 1ШвейцарияPWRАЗ; РОМ, ПЗ; УСБ2000 Богунице 1СловакияPWR (ВВЭР)АЗ; РОМ, ПЗ; УСБ; АКНП2000 Garching FRM IIГерманияИсслед. реактор РОМ, ПЗ; АКНП2000 Безнау 2ШвейцарияPWRАЗ; РОМ, ПЗ; УСБ2001 Филиппсбург 1ГерманияBWRАЗ2001 УнтервезерГерманияPWRАРМ; РОМ, ПЗ2001

8 8 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Опыт внедрения цифровых технологий в системах управления и защиты реактора, системах безопасности (продолжение): Компания «Siemens» разработала и внедрила цифровые технологии для систем защиты реактора и систем безопасности на следующих АЭС: Наименование АЭС СтранаТип реактора ФункцииНачало экспл-ции Тяньвань 1КитайPWR (ВВЭР)АЗ; РОМ, ПЗ; УСБ2004 Библис БГерманияPWRАРМ; РОМ, ПЗ2005 ЭмсландГерманияPWRАРМ2005 Тяньвань 2КитайPWR (ВВЭР)АЗ; РОМ, ПЗ; УСБ2005 Богунице 3, 4СловакияPWR (ВВЭР)АЗ; РОМ, ПЗ2007

9 9 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Особенности модернизации СУЗ-УСБТ на Кольской АЭС: модернизация выполнялась с сохранением общей концепции управления энергоблоком; в качестве органов ДУ элементами систем безопасности сохраняются существующие аппаратные средства управления, которые должны быть совместимы с вновь вводимым оборудованием; сборки РТЗО, КРУ, другое электротехническое оборудование, а также основные схемы сигнализации на БЩУ и РЩУ не модернизируются (а значит необходимо обеспечивать выходные сигналы уровня 220 В); функции АЗ, ПЗ, САОЗ, АСП и локальных защит на Кольской АЭС до модернизации были реализованы на разнородном морально устаревшем оборудовании без требуемого выполнения принципов резервирования и защиты отказа по общей причине; вновь вводимое оборудование инициирующей части размещается в новом здании систем безопасности. жёсткие сроки модернизации – не позднее ППР-2010 года.

10 10 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Выбор изготовителей оборудования: Выбор изготовителей оборудования определялся прежде всего сроками модернизации. Для инициирующей части СУЗ-УСБТ рассматривалось два основных варианта оборудования с использованием микропроцессорной техники: SPINLINE – фирма «Data Systems & Solutions (Франция); TELEPERM XS – фирма «AREVA NP GmbH» (Германия). Вариант использования SPINLINE рассматривался в связи с его применением в системах защиты на АЭС «Дукованы» (энергоблоки – аналогичные Кольской АЭС). Вариант использования TELEPERM XS – в связи с его успешным внедрением на АЭС «Тяньвань» в совместном применении с оборудованием российских предприятий «СНИИП-СИСТЕМАТОМ» (АКНП) и НПП «ВНИИЭМ» (КЭ СУЗ). С учётом оборудования других подсистем, оценки сроков поставки оборудования, а также перспективности сотрудничества выбор был остановлен на оборудовании TELEPERM XS.

11 11 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Участники проекта по модернизации СУЗ-УСБТ: Заказчик – Филиал концерна «Росэнергоатом» - Кольская АЭС; Проектная организация – ОАО «Атомэнергопроект» (СПбАЭП); Главный конструктор РУ – ОАО «ОКБ «ГИДРОПРЕСС»; Научный руководитель проекта АЭС и РУ – РНЦ «Курчатовский институт»; Системный интегратор - Главный конструктор АСУ ТП, Поставщик оборудования – – ОАО «ВНИИАЭС»; Головная пуско-наладочная организация – ОАО «Атомтехэнерго». Изготовители оборудования СУЗ-УСБТ: АКНП – ООО «СНИИП-СИСТЕМАТОМ»; ПТК АЗ-ПЗ УСБТ (функции АЗ, ПЗ, САОЗ, АСП, локальные защиты) – фирма «AREVA NP GmbH» (Германия); стойки питания АКНП и ПТК АЗ-ПЗ УСБТ – ФГУП «ВНИИА»; шкафы промреле – завод «ПСЗ» (г. Трёхгорный); КЭ СУЗ (ИЧ АЗ-ПЗ, СГИУ, АРМ, ПТК ИДС) – ФГУП «НПП «ВНИИЭМ»; СООБ – ООО «СКУ-АТОМ»; АОП – ИФ «СНИИП-АТОМ», ОАО «ВНИИАЭС».

12 12 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Структурная схема модернизируемой СУЗ-УСБТ

13 13 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Особенности разработки: принято решение перейти от сигналов АЗ 1,2,3 и 4-го родов к сигналам АЗ, ПЗ-1 и ПЗ-2; для обеспечения принципа разнообразия были разработаны «диверсные» алгоритмы АЗ для двух комплектов и применены различные способы обработки входных сигналов для резервированного оборудования каналов систем безопасности; технологическое задание (алгоритмы) разрабатывалось с учётом требований фирмы «AREVA NP GmbH»; для представления информации на БЩУ и РЩУ (включая сигнализацию первопричины АЗ, ПЗ и УСБТ), кроме традиционных средств отображения, по требованию Кольской АЭС были внедрены дисплейные средства; на оборудовании TELEPERM XS были реализованы функции АЗ, ПЗ, запуска СБ, пуск и ступенчатое нагружение ДГ, локальные защиты ПГ.

14 14 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Оценка соответствия оборудования и ПО TELEPERM XS: В соответствии с требованиями «Условий поставки импортного оборудования …. РД » для оборудования и программного обеспечения TELEPERM XS были проведены: процедура сертификации в системе ОИТ с получением соответствующих сертификатов; оформление и согласование «Решения о намерении применить оборудование и ПО TELEPERM XS»; оформление, согласование и одобрение в Ростехнадзор «Решения о применении оборудования и ПО TELEPERM XS». В соответствии с Законом о единстве измерений аналоговые модули TELEPERM XS прошли процедуру утверждения типа средств измерений и внесены в Государственный реестр средств измерений.

15 15 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Структурная схема подсистемы АЗ, УСБТ

16 16 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Структурная схема подсистемы ПЗ

17 17 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Структура информационной части АЗ-ПЗ УСБТ

18 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Схема разработки и отладки прикладного ПО 18

19 19 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Схема испытаний на стенде завода-изготовителя

20 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Состав испытаний Виды испытаний Перечень испытаний по этапам АBC Тестирование ППОКомплексные испытания на Полигоне Ввод в эксплуатацию.0: Проверка конфигурации Конфигурация ПО - Конфигурация ПО Конфигурация ТС Конфигурация ПО Конфигурация ТС.1: Проверка электропитания и связи -Электропитание Связь по сети Сигнализация оборудования Электропитание Связь по сети Сигнализация оборудования.2: Проверка передачи сигналов и данных -Входные / выходные сигналы Шлюз Входные / выходные сигналы Шлюз.3: Проверка показателей работы и работа при отказах Отказы процессора и связи Потеря одного канала Потеря одного комплекта Режимы работы Загрузка шины и процессора Отказы процессора и связи Потеря одного канала Потеря одного комплекта Режимы работы Загрузка шины и процессора.4: Проверка функций Верификация ПО («White box») Функциональные проверки Технологическая сигнализация (при необходимости).5: Проверка технологических задач Верификация ПО («Black box») Комплексные проверки при имитации исходных событий (при необходимости) 20

21 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Организация работ по разработке и испытаниям TELEPERM XS: Этап работы Участники работ СПбАЭПОКБ ГПКолАЭСВНИИАЭСAREVAНВ АТЭ Разработка технологического задания и технических требований Разр. Согл. - Разработка базового (технического) проекта Разр. Согл. Разр.- Разработка детальной структуры Согл. Разр.- Разработка документации на шкафы TXS ----Разр.- Разработка ПО (САПР «SPACE») ----Разр.- Верификация ПО (САПР «SIVAT») -Исполн.-- - Испытания на ПолигонеУчаст. Исполн.Участ. Испытания на АЭССопров. Исполн. 21

22 22 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Сроки основных работ по разработке, испытаниям и поставке Заключение Контракта А на разработку базового (технического) проекта и детальной конфигурации – 01 июня 2008 года: разработка технологического задания – февраль 2009 года; разработка базового (технического) проекта – июнь 2009 года; разработка детальной конфигурации – август 2009 года. Заключение Контракта В на разработку детального проекта и поставку – декабрь 2008 года: разработка документации на шкафы TXS – август 2009 года; изготовление шкафов TXS – сентябрь 2009 года; разработка ПО – сентябрь 2009 года; отладка ПО – ноябрь 2009 года; полигонные испытания – октябрь-ноябрь 2009 года; приёмочная комиссия ПТК АЗ-ПЗ УСБТ (этап 1) – декабрь 2009 года; поставка оборудования на Кольскую АЭС – декабрь 2009 года.

23 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС 23 Сроки основных работ по вводу в эксплуатацию TELEPERM XS входной контроль оборудования TXS – 14 января 2010 года; начало ППР на энергоблоке 3 – 04 апреля 2010 года; приёмка оборудования TXS из монтажа – апреля 2010 года. Индивидуальные испытания, комплексное опробование, динамические испытания: индивидуальные испытания – май 2010 года; комплексное опробование – 31 мая – 02 июня 2010 года; выход на МКУ, начало динамических испытаний – 03 июня 2010 года; включение в сеть – 10 июня 2010 года; завершение динамических испытаний – 21 июня 2010 года. Монтажные работы: Автономная наладка: «первое» включение оборудования TXS – 28 апреля 2010 года; проверка сети TXS и загрузка доработанного ПО – 28 апреля 2010 года; автономные испытания – апрель-май 2010 года.

24 24 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Эксплуатация TELEPERM XS в составе СУЗ-УСБТ Подсистема АЗ-ПЗ УСБТ на основе TELEPERM XS за 5 месяцев эксплуатации зарекомендовала себя с самой лучшей стороны, проявив все необходимые эксплуатационные качества: надёжность; информативность; минимальные трудозатраты при обслуживании; гибкость при внесении изменений. 29 сентября 2010 года на энергоблоке 3 Кольской АЭС при работе на мощности 99 % произошло самопроизвольное открытие ИПК компенсатора давления, в результате чего давление в первом контуре снизилось до уставок срабатывания ПЗ и АЗ, уставок запуска систем безопасности. В указанной ситуации практически прошли динамические испытания подсистемы АЗ-ПЗ УСБТ с реальным исходным событием на максимальной мощности энергоблока. Анализ архивов показал, что подсистема отработала в полном соответствии с технологическими алгоритмами, временными и другими требованиями.

25 25 Модернизация СУЗ-УСБТ Кольской АЭС Благодарю за внимание