引言
数字化控制系统（DCS）被称为核电厂的“中枢神经”，其广泛分布的测量装置是DCS系统感知和认识被控对象的“神经末梢”，在DCS系统中，必须考虑“神经末梢”信号失效及应对机制，以提高DCS系统的可靠性。
1信号简介
信号一般包含两部分，一个是信号值，另一个是信号的有效性，即信号的质量。信号质量的好坏会影响信号的处理。信号质量通常用于表示信号是否有效，信号有效时信号质量为“好”，失效时信号质量变“坏”。信号质量传递的基本规则：各种物理点（Ａｌ、ＡＯ、Ｄｌ、ＤＯ、Ｐｌ）本身有信号质量，并且此信号质量只受信号本身及所在通道的影响。中间点没有信号质量。在信号点传递的过程中，信号的有效性默认是不向下一级传递的，原因在于在信号源一侧已经做过信号的质量处理，经处理后的数据认为是可信的数据，下一级可直接使用。本文主要分析了ＣＰＲ１０００项目非安全级ＤＣＳ系统在信号失效的情况下，即信号质量变坏时的处理方法。分为过程操作层（ＬＥＶＥＬ１）和操作监视层（ＬＥＶＥＬ２）两部分进行描述。
2核电非安全级DCS系统信号失效原因
2.1输入型模拟量的信号失效处理
不管是什么模拟量,如果导致信号失效的原因是信号源本身,那么在这种情况下我们通常会判定信号失效,在实际的计算过程当中就需要将信号的质量标记为“坏”。如果信号质量变坏,通常可以采用默认替代之替代、输出最近好值或者是输出实际采集值3种方法来进行处理,对于方法的选择应根据实际情况的需求来进行抉择。一般来讲,可能会引起Al等信号失效的因素有控制器的网络故障、信号断线等。
2.2模拟量的信号失效处理
操作监视层接收到和信号相关的质量判断信息后，对信号进行相应的显示及报警、记录，来表示模拟量的质量状态。信号质量发生变化时，模拟量图符上相应显示。模拟量信号失效（质量“坏”）的原因只有表中所列两种情况。高级故障包括除了通道故障外还有其它能够引起模拟量失效的故障，例如，ｌ／Ｏ卡件故障，网络故障等。当信号质量发生变化时，除了在图符上进行上述显示，还会在相应的报警列表和日志中进行报警和记录。
2核电非安全级DCS系统信号失效处理办法
2.1信号突变触发质量位案例
在某核电厂发电机定子冷却水温度控制程序中，将实测温度值与设定值（44.5℃）经PID模块控制冷却水入口阀门开度，从而通过控制冷却水流量达到冷却水温度控制的目的。该温度信号失效后采用上一周期的有效值作为缺省值，该缺省值的设置可保证信号失效时冷却水温度稳定，为运行人员提供足够的处理时间。在机组实际运行过程中，由于温度信号电路故障导致冷却水实测温度在1秒内从43.1℃快速跳变到38.8℃，导致冷却水入口阀快速关闭，并造成冷却水温度在20分钟内升高到80℃。运行人员发现冷却水温度控制异常后，快速进行手动干预，将发电机定子冷却水温度调节并维持到44.5℃附近，避免了跳机事故的发生。经分析，对于参与调节的重要信号，在进行信号失效判断时需考虑信号突变的情况。经研究将该发电机定子冷却水温度信号无效判断逻辑中增加了“变化率大于5℃/S”的触发条件，并在该该温度信号无效时触发相关报警，提醒运行人员进行干预。
2.2操作监视层的失效处理
（1）模拟量的信号失效处理。如果信号质量发生了表换,则模拟量显示。表3显示了模拟量信号不同状态的显示情况,信号失效的情况,高级故障的原因还有卡件故障等。如果信号质量发生了变化,那么其一方面会进行表3当中的图符显示,另一方面还会在日志当中进行报警记录。（2）开关量信号的失效处理.如果信号质量变“坏”,那么则会在日志当中进行报警记录。（3）服务器、操作员站故障的失效处理.如果出现网络故障的时候,所有的信号点质量都需要标记为“坏”,并会对该信息进行显示。如果出现了OPS故障的情况,则所有的信息点都会显示“0’’,并且对OPS失去与服务器的链接进行显示,其他点则正常显示。
2.3设置缺省值
在DCS系统检测到信号失效时，为使该信号的失效对机组安全、稳定运行影响最小，可以将失效信号用一个预先设定值代替，并继续参与DCS系统的逻辑运算，这个预先设定的值称为信号缺省值。缺省值设置时可选择使用量程下限值、量程上限值、上一次有效值或预先设定值等，确定缺省值的过程称为缺省值分析，缺省值分析时要基于单一故障准则和偏保守性原则进行综合、深入的分析。对于安全级DCS信号应多从安全性（人员安全、运行安全、设备安全）角度进行分析，对于非安全级DCS信号应兼顾安全性、可用性和经济性综合分析。
2.4正确使用与完善接地对DCS系统稳定运行的影响
在DCS系统中，干扰是指串入或者叠加在系统电源、信号线上的与采集信号无关的电信号，干扰会造成DCS系统测量的误差，严重的干扰甚至有可能造成系统停车和设备损坏。DCS系统的接地处理是信号抗干扰最有效的方法，接地可以理解为一个等电位点或等电位面，作为电路或系统的基准电位，但不一定就是大地电位。保护接地必须在大地电位上，信号地线可根据实际情况设计并不一定就是大地电位。接地的作用可以划分为两种：一种是指为了保护人身安全和设备运行不受损害的接地措施叫作保护接地。保护接地就是在DCS系统中的金属外壳都处于大地点位，以此起到保护设备和人身安全的目的，所以必须确保金属外壳和地之间形成回路，除此保护接地还可以防止静电的目的。保护地线应接至厂区电气接地网或设备所在地的建筑地上，接地电阻应小于4Ω。保护接地又分为防电击接地、防雷接地和防电蚀接地。另一种是功能性接地：功能性接地是为了提高系统的抗干扰，为了使DCS以及与其所连接的仪表可靠运行。一般来说，功能性接地可以分为工作接地、逻辑接地、信号回路接地、屏蔽接地。
2.5防雷隔离器施工
为避免电缆引雷而导致控制系统的瘫痪．增加电源与信号防雷隔离器，使模拟信号传输的可靠性及仪表电源安全性提高。DCS中指令的电源接地直接接至大地。而电动调门的地线不接地。导致电源不匹配使得调门不能正常动作。加装隔离器后DCS的电源浮空。
结语
DCS系统信号失效处理措施的正确与否关系到核电厂安全性、经济性和可用性，虽然我国核电厂采用了多种DCS系统方案，各DCS系统间存在较大技术差异，但通过建立信号失效处理机制提高DCS系统自身可靠性的目的和方法是不尽相同的。在进行信号失效处理分析方面，要基于单一故障准则，要注重对核电厂的实际运行反馈进行分析和推演。在信号失效处理方案的验证方面，除常规的审图、实物调试验证手段外，应更多考虑利用数字仿真技术开展系统级的闭环验证。
参考文献
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