《核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)規(guī)范》 - 編制說明

《核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)規(guī)范》編制說明（征求意見稿）一、工作簡況1、任務來源本項目來源于中國核能行業(yè)協(xié)會團體標準制定計劃（核協(xié)科函[2023]508號）：關于《核電廠協(xié)作方人員出入管理》等51項團體標準通過立項審批的通知。根據(jù)通知，《核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)規(guī)范》由臺山核電合營有限公司負責編制，參編單位為北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司。編制周期為2023年6月-2024年06月。2023年12月臺山核電合營有限公司與中國核能行業(yè)協(xié)會簽訂了《核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)規(guī)范》行業(yè)團體標準制修訂專項技術服務合同。2、主要工作過程2.1起草階段臺山核電合營有限公司于2021年12月成立了標準申報與編制工作組，組織標準草案編制及標準申報工作。工作組制訂了標準草案編制和申報的工作計劃、編寫大綱，明確任務分工及各階段的進度計劃。工作組經(jīng)過技術調(diào)研、分析論證等環(huán)節(jié)，于2021年12月形成標準草案。2023年5月16日，中國核能行業(yè)協(xié)會組織團體標準立項評審會，通過了《核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)規(guī)范》立項審查。考慮到參編單位的廣泛性和代表性，根據(jù)專家評審意見，本標準邀請北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司加入標準編制工作組，為本標準提供技術咨詢和標準校核等工作。2022年6月，工作組召開標準編制工作會議，會議討論了當前核電廠DCS控制邏輯查詢分析的現(xiàn)狀，運營核電廠的需求、控制邏輯數(shù)據(jù)范圍、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)存儲管理與信息安全要求、查詢分析系統(tǒng)要求、數(shù)據(jù)一致性評價要求、是否涉及專利以及立項評審會專家意見等，討論確定了標準草案完善的主要內(nèi)容。2.2征求意見稿標準編制工作組根據(jù)討論意見，進行歸納、總結、逐條研討，確定了標準征求稿的內(nèi)容，完成征求意見稿編制。3、主要參加單位和工作組成員及其所作的工作等臺山核電合營有限公司作為主編單位負責標準的編制工作，北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司為參編單位，負責提供技術支持和標準校核等工作。標準編制工作組成員及分工如下：單位名稱工作組成員主要承擔工作臺山核電合營有限公司楊亮、周維長等牽頭編制北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司孫洪濤、武哲龍等標準校核/技術支持二、標準編制原則和主要內(nèi)容1、標準編制原則本標準編制原則是立足于規(guī)范合理可操作，針對運營核電廠各專業(yè)均有數(shù)字化控制系統(tǒng)（以下簡稱DCS）相關控制邏輯查詢分析的普遍需求，但現(xiàn)有查詢分析手段已滯后于核電行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，結合各核電廠現(xiàn)實需求及EPR核電廠系統(tǒng)開發(fā)及應用經(jīng)驗，制定了本標準。（1）科學性本標準編制小組在臺山EPR核電廠于2018年開發(fā)投用的DCS控制邏輯查詢分析系統(tǒng)以及多年使用維護經(jīng)驗的基礎上，進行了標準內(nèi)容及指標提煉，通過核電廠同行交流調(diào)研，結合各核電廠需求、技術難度、可實現(xiàn)性等方面，編寫了本團體標準。（2）實用性本標準對核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)的功能組成、控制邏輯數(shù)據(jù)的范圍和來源，數(shù)據(jù)一致性、數(shù)據(jù)同步、控制邏輯查詢、控制邏輯分析、系統(tǒng)性能等方面進行規(guī)范，以統(tǒng)一各運營核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)的開發(fā)和運維工作，使其向合理化、標準化方向邁進，從而達到保障并提高核電廠各專業(yè)人員DCS控制邏輯查詢分析技術水平的目的。2、標準主要內(nèi)容的依據(jù)本標準按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。標準分5個章節(jié)，包括前言、引言：第1章節(jié)描述標準適用范圍。第2章節(jié)描述標準的規(guī)范性引用文件。第3章節(jié)為標準的術語和定義。第4章節(jié)為標準的總體要求。第5章節(jié)為系統(tǒng)要求，包括5.1系統(tǒng)概述，5.2功能要求（具體為5.2.1數(shù)據(jù)范圍要求，5.2.2數(shù)據(jù)來源要求，5.2.3數(shù)據(jù)存儲管理、網(wǎng)絡與信息安全要求，5.2.4查詢分析系統(tǒng)要求等），5.3數(shù)據(jù)一致性評價要求，5.4數(shù)據(jù)同步更新要求，5.5系統(tǒng)運維管理要求，5.6系統(tǒng)性能等章節(jié)。標準內(nèi)容的主要依據(jù)分別簡述如下：5.2.1數(shù)據(jù)范圍要求核電廠DCS主要包括安全級DCS和非安全級DCS，因此控制邏輯數(shù)據(jù)也必須要能夠覆蓋上述兩種數(shù)據(jù)，同時為體現(xiàn)標準技術的先進性，標準建議將核電廠其他獨立控制系統(tǒng)（如汽機控制系統(tǒng)）、DCS機柜端接數(shù)據(jù)、操作規(guī)程、設計文件、變更文件、操作手冊、核電廠自編教材或知識文檔等也納入并作為控制邏輯數(shù)據(jù)的有效補充，以形成完整核電知識庫，提升查詢使用的便利性。5.2.2數(shù)據(jù)來源要求控制邏輯數(shù)據(jù)可以來自核電廠正式出版生效的設計文件或者機組DCS數(shù)據(jù)備份。二者各有特點，來自設計文件的方式數(shù)據(jù)獲取方便，但其數(shù)字化程度低，文件版本管理困難，數(shù)據(jù)精確性差（各核電廠經(jīng)驗反饋中也出現(xiàn)設計文件與機組實際設計組態(tài)不一致的情況），需對設計文件進行數(shù)字化處理以及控制邏輯重建；來自機組DCS數(shù)據(jù)備份的方式具有數(shù)據(jù)精確度高（與機組完全一致），但DCS一般為黑匣子，需對DCS數(shù)據(jù)進行解析封裝重構。不管哪種來源方式，都需對生成的數(shù)據(jù)進行一致性評價，以最大程度確?？刂七壿嫈?shù)據(jù)與機組的一致性。5.2.3數(shù)據(jù)存儲管理、網(wǎng)絡與信息安全要求核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)應部署在管理信息大區(qū)（核電廠辦公網(wǎng)絡），需與機組DCS系統(tǒng)完全解耦且物理隔離，即使數(shù)據(jù)來源于機組DCS也必須要滿足核電單向數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓芸匾?，以確保不會對DCS系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響。本標準推薦采用拷貝機組DCS數(shù)據(jù)備份的方式進行數(shù)據(jù)庫構建及數(shù)據(jù)更新。此外，DCS控制邏輯數(shù)據(jù)一般為核電廠敏感數(shù)據(jù)，需加密存儲，并對用戶進行權限控制，確保數(shù)據(jù)被受控使用。5.2.4查詢分析系統(tǒng)要求查詢分析系統(tǒng)應能穩(wěn)定可靠運行，具備與機組一致的控制邏輯查詢與顯示功能，能實現(xiàn)DCS任意控制邏輯模塊的全庫檢索、定位及顯示，顯示界面與其對應在線控制系統(tǒng)控制邏輯顯示界面應在模塊拓撲結構上（模塊、模塊間信號連接關系）保持完全一致，在頁面的布局、模塊位置、頁面附加信息、配色等方面與機組在線控制邏輯盡可能保持一致。至少在同一數(shù)字化控制系統(tǒng)內(nèi)（如安全級DCS或者非安全級DCS內(nèi)）具備鏈接模塊的跳轉(zhuǎn)、定位與顯示功能，響應方式與在線控制系統(tǒng)保持一致。應能夠?qū)θ我饪刂七壿嬆K的所有信號路徑進行遍歷，分類匯總及標記，具備對任意模塊、任意信號及任意控制器的基于既定規(guī)則的風險分析功能。具備對同一機組不同版本數(shù)據(jù)庫之間數(shù)據(jù)進行對比、差異匯總、標記、顯示及輸出功能。上述功能為核電廠運行維修等專業(yè)查詢分析控制邏輯的基本需求，應給予實現(xiàn)。進一步的，在上述基本功能的基礎上建議進行功能擴展，例如實現(xiàn)控制邏輯與機柜IO端接數(shù)據(jù)的融合查詢、跟蹤及顯示，與其他系統(tǒng)（如KNS）的實時工藝過程數(shù)據(jù)聯(lián)動，與核電廠其他圖紙、設計變更、知識文檔、教材等數(shù)據(jù)進行融合及關聯(lián)，不同機組間數(shù)據(jù)庫對比分析，針對冗余控制器、冗余網(wǎng)絡節(jié)點之間進行包絡性風險分析，以及分析結果的精簡及概貌顯示等功能。5.3數(shù)據(jù)一致性評價要求數(shù)據(jù)一致性為本標準的核心內(nèi)容，不管是從設計文件生成還是從機組DCS數(shù)據(jù)庫解析重構生成，均要求對所生成的DCS離線數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行一致性評價，確保查詢分析系統(tǒng)所產(chǎn)生或查詢到的控制邏輯數(shù)據(jù)與實際機組一致，避免出現(xiàn)明顯差異對用戶造成干擾。通過將生成的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)源（設計文件或機組數(shù)據(jù)）以控制邏輯頁面為單位并參考表1各個維度對全部模塊進行逐一對比并記錄差異。只有全部待評價頁面的I類數(shù)據(jù)完全相同、II類數(shù)據(jù)無明顯差異才能通過一致性評價并上線使用。否則需要排除原因，修正相關生成算法或工具，并重新進行一致性評價。表1數(shù)據(jù)一致性評價維度及分類評價維度類別控制邏輯模塊=1\*ROMANI類控制邏輯模塊參數(shù)=1\*ROMANI類控制邏輯模塊之間連接關系（連接線）=1\*ROMANI類模塊所在位置=2\*ROMANII類模塊所在頁面及頁面布局=2\*ROMANII類模塊所在頁面的其他附屬信息（如模塊注釋文本、標記框、云圖、頁面圖幅說明等）=2\*ROMANII類用戶個性化注釋標記=3\*ROMANIII類對于所選取數(shù)據(jù)的代表性，結合核電廠DCS控制邏輯數(shù)據(jù)規(guī)模，首次生成或生成軟件修改更新后需隨機選擇不少于50頁控制邏輯頁面且需覆蓋所有使用到的控制邏輯模塊類型，以確保一致性驗證的代表性和完整性。若為增量生成且生成軟件沒有更新，則隨機選擇20個變化頁面（不足20個變化頁面則全部選?。┻M行一致性評價，若增量生成后一致性檢查未通過，則需修正生成軟件以確保數(shù)據(jù)一致性，并按首次生成原則重新進行完整的一致性評價。5.4數(shù)據(jù)同步更新要求數(shù)據(jù)同步更新也是本標準的核心內(nèi)容，數(shù)據(jù)同步更新的目的為盡可能保證控制邏輯數(shù)據(jù)與實際機組的一致性，因此，最優(yōu)的技術方案是將DCS數(shù)據(jù)庫差異檢測及生成傳輸模塊部署在核電廠DCS網(wǎng)絡中，當檢測到機組DCS控制邏輯數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，通過核級認證的單向隔離傳輸裝置將差異內(nèi)容發(fā)送到辦公網(wǎng)服務器中，這種技術方案時間滯后最低，效果最好。但考慮到標準的普適性，結合實踐經(jīng)驗，本標準采用常規(guī)技術方案，即通過人工數(shù)據(jù)擺渡的方式進行數(shù)據(jù)同步更新，更新分為定期更新和不定期更新，基于機組商運前數(shù)據(jù)變化頻繁的情況，商運前定期更新頻率不低于每月1次，商運后不低于每3個月一次。不定期更新只要數(shù)據(jù)有變化后就需進行同步更新，考慮到流程上的合理延時，時限要求為通過有效的管理規(guī)定或渠道收到機組控制邏輯數(shù)據(jù)變化后的3個工作日完成同步更新。3、解決的主要問題DCS在核電行業(yè)的應用越來越廣，隨著核電機組數(shù)字化、自動化、智能化水平的提高，DCS控制邏輯越來越復雜，尤其是三代機組，其控制邏輯模塊數(shù)量已達數(shù)十萬之多，查詢分析DCS相關控制邏輯，已成為核電廠各專業(yè)人員在機組調(diào)試、運行控制、人員培訓、設備檢修、事故分析、經(jīng)驗反饋、技術支持等領域的普遍需求，但傳統(tǒng)查詢DCS系統(tǒng)控制邏輯主要有兩種途徑：一是通過設計方出版的設計文件；二是通過DCS廠家提供的安裝在核電廠工程師站終端的組態(tài)軟件。但這兩種方式都不能很好解決DCS控制邏輯的查詢分析問題，主要弊端如下：=1\*GB3①設計文件的文件類型多、頁碼多、版本多、為靜態(tài)文件無法在關聯(lián)模塊間定位及跳轉(zhuǎn)，無法直觀顯示參數(shù)，無法進行自動邏輯分析及標記等，且文件版本管理復雜，一旦用錯版本很容易產(chǎn)生人因失誤；=2\*GB3②DCS廠家組態(tài)軟件安裝在核電廠核心控制區(qū)的特定房間（工程師站），僅有少數(shù)人員能進入并有權限使用，此外組態(tài)軟件終端價格昂貴、數(shù)量有限、為單機版本不具備網(wǎng)絡擴展性，無法滿足多人同時使用，更重要的是組態(tài)軟件與現(xiàn)場設備具有較強耦合，一旦查詢過程中發(fā)生誤操作，對機組的安全穩(wěn)定運行將造成很大隱患；=3\*GB3③機組DCS控制邏輯數(shù)據(jù)是封閉不開放的，無法進行自動信號鏈路計算分析，人工逐條分析效率低下且容易出錯。綜上，核電廠傳統(tǒng)控制邏輯查詢分析方式已滯后于核電行業(yè)發(fā)展，需創(chuàng)新查詢分析方法，構建新型核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)。本標準通過對核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)的功能組成、控制邏輯數(shù)據(jù)的范圍和來源，數(shù)據(jù)一致性、數(shù)據(jù)同步、控制邏輯查詢分析、系統(tǒng)性能等方面進行規(guī)范，以提高核電廠控制邏輯查詢分析工作的便利性、查詢分析結果的準確性、穩(wěn)定性及控制邏輯分析的自動化水平。三、主要試驗（或驗證）情況本標準提出的核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)已于2018年在臺山EPR核電機組投用，規(guī)定的各項功能均已實現(xiàn)。多年的運維及使用實踐表明本標準對系統(tǒng)的功能組成、控制邏輯數(shù)據(jù)的范圍和來源，數(shù)據(jù)一致性、數(shù)據(jù)同步、控制邏輯查詢分析、系統(tǒng)性能等方面的指標設置合理、有效、可實現(xiàn)。四、標準中涉及專利的情況本標準5.2.2.2條“如數(shù)據(jù)來源為在線控制邏輯數(shù)據(jù)庫（副本/備份），應具備對在線控制邏輯數(shù)據(jù)庫（副本/備份）進行控制邏輯解析、封裝和呈現(xiàn)功能”可能涉及到與《核電DCS離線數(shù)據(jù)庫的構建、同步、呈現(xiàn)與分析方法及系統(tǒng)》（ZL201910882646.X）相關的專利。從機組DCS在線數(shù)據(jù)庫直接解析、封裝重構生成與實際機組完全一致且互相解耦的離線控制邏輯數(shù)據(jù)，并進行一致性矢量化圖形呈現(xiàn)的技術，經(jīng)實踐驗證，其在數(shù)據(jù)的一致性與準確性方面優(yōu)勢明顯，屬于優(yōu)先推薦使用的先進技術。但標準的5.2.2.3條已考慮到對現(xiàn)有常規(guī)技術手段的兼容性，即可通過設計文件生成離線控制邏輯數(shù)據(jù)。因此涉及專利不影響整個標準所述系統(tǒng)的架構及實施。另外，該專利的所有者臺山核電合營有限公司愿意在公平合理無歧視的條件下與各單位就專利許可進行協(xié)商。五、預期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況通過對核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)的功能組成、控制邏輯數(shù)據(jù)的范圍和來源，數(shù)據(jù)一致性、數(shù)據(jù)同步、控制邏輯查詢分析、系統(tǒng)性能等方面進行標準化，對各個核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)的開發(fā)和運維有實際指導意義，可提高核電廠控制邏輯查詢分析工作的便利性、查詢分析結果的準確性、穩(wěn)定性及控制邏輯分析的自動化水平。本標準所提出的核電廠控制邏輯查詢分析系統(tǒng)已在國內(nèi)EPR機組應用，從2018年投用至今，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了個人辦公電腦查詢分析與實際機組完全一致的控制邏輯功能，已成為各專業(yè)在機組調(diào)試、運行控制、人員培訓、設備檢修、事故分析、經(jīng)驗反饋、技術支持等領域查詢分析機組DCS控制邏輯的基礎必備工具，截止2022年12月底，總使用時間超過270萬小時，實現(xiàn)了DCS控制邏輯的查詢數(shù)字化和分析自動化，有效降低了DCS控制邏輯查詢分析的門檻和技術壁壘?？筛鶕?jù)現(xiàn)場需求對控制邏輯數(shù)據(jù)進行場景化、定制化的自動分析并輸出結果，使相關作業(yè)風險顯性化，已提前發(fā)現(xiàn)機組多起控制邏輯的設計偏差或缺陷，有效提升了機組核安全水平，產(chǎn)生了較好的社會和經(jīng)濟效益，成果已向國內(nèi)部分核電單位輸出。六、與國際、國外對比情況1）項目與國際標準或國外先進標準采用程度的考慮本標準沒有采用國際標準，在制定過程中未查到同類國際、國外標準。2）與國內(nèi)相關標準間的關系本標準沒有采用國內(nèi)標準，在現(xiàn)