引言
原有的大亚湾核电站KIT/KPS系统经过多年运行，其硬件已经严重老化，备件又难以购买，给维护工作带来极大的困难;另外，原KIT/KPS系统是建立在20世纪80年代初的技术基础之上的，系统功能有限、性能指标低、可扩展性差，已很难满足电站运行人员、电站管理人员对电站的监视需求。
基于此背景，在2007年启动了大亚湾核电站KIT/KPS系统的改造项目。该项目委托北京广利核系统工程有限公司实施，并在2008年11月和2009年5月完成大亚湾核电站2#机组和l#机组的KIT/KPS系统改造，改造后系统功能丰富实用、运行稳定。
本文对大亚湾核电站KIT/KPS系统改造项目进行了基本介绍，在此基础上归纳出KIT/KPS系统产品技术特点和应用技术特点，并总结了同类项目改造成功的关键点。
一、系统功能概述
KIT/KPS系统(数据集中处理系统/安全监督盘系统)是核电站重要的仪表和控制系统。
KIT系统主要完成数据采集和数据集中处理功能，它是核岛、常规岛及其辅助设备在正常运行工况
系统检修工况、事故工况及事故后工况等场合下的重要监视手段。KIT系统的具体功能包括：现场开关量和模拟量数据采集与处理、报警处理和显示监视、日志记录、历史数据管理及报表打印等。
KPS功能即安全显示盘功能，它能够为运行人员提供各种安全动作的工作状态及有关电厂安全的综合信息画面，以及时探测事故、监督安全动作、协助操纵员处理事故。KPS功能包括以下十项功能：识别第一故障、执行机构监督、故障或事故诊断和规程选择、安全注入后事故诊断和规程选择、安全注入的监测、电厂运行点的监测、电厂状态的监测、余热排除的监测、安全功能的监测和协助运行的综合显示功能。
二、产品技术特点
2.1开关量快速采样功能
在大亚湾KIT/KPS改造项目中，外部开关量超过3000点。系统技术规格书要求系统对于全部开关量信号均具有40ms的分辨率。这样的技术指标与一般电站计算机系统有很大的不同，因为一般电站计算机系统只要求对于特殊开关量采用SOE方式处理，数量一般只有一二百个，其余信号则按照普通开关量处理，分辨率最快为250ms。所以，如此大量的高分辨率开关量的处理是本系统一个重要的技术特点，在技术上也是一个很大的挑战。
2.2系统冗余设计
KIT/KPS系统是全电站数据监视系统，对系统的可靠性有很高的要求。为了提高系统的可靠性，系统设计方案中使用了大量的冗余设计，以此满足单一故障准则。
KIT/KPS系统的冗余设计主要包括：控制站CPU单元冗余、控制站电源冗余、服务器冗余、服务器电源冗余、操作员站冗余、打印机设备的冗余、控制网和系统网冗余和现场总线冗余。其中大部分冗余设计都是原有系统所无法实现的。
2.3 PUD编译、下装和生效时间
改造前，系统组态需要经过几十个小时的编译、下装和重新运行来完成修改，这就对系统的维护造成了困难。经工程师修改系统组态后，组态数据进行编译的时间小于lh，下装时间小于lh，数据生效时间小于15min。
2.4系统容量
经过改造，系统数据处理和存贮的能力得到了很大的提高，主要表现为以下八个方面。
① 操作人员能在线访问的全日志事件个数为30000条;
② 操作人员能在线访问的模拟量和开关量的历史数据量达180天;
③ 改造后的系统能处理的最大物理点数为30000点;
④ 系统中全部模拟量的存储周期为15;
⑤ 工艺画面数> 1000 ;
⑥ 服务器计算量> 2000 个逻辑计算公式;
⑦ 报警卡数量> 3000 ;
⑧ 物理点规模> 7000 。
2.5远程监视功能
原系统操作站全部位于主控室和计算机房，并且原系统没有开放与其他应用功能的通信接口，所以无法支持其他地点的数据监控功能。
改造后的KIT/KPS系统实现了远程数据监视功能。系统维护人员、电站管理人员及相关专业人员可通过电站的工业数据网(KDC)对KIT/KPS系统数据进行监视和分析。
远程监控站具有丰富的监视功能，其监视画面与主控室基本一致;监视信息快速实时，完全不影响KIT/KPS系统服务器和网络负荷;远程监视系统和KIT/KPS系统之间设置了硬件防火墙，可防止外部非法侵入和各类病毒的侵害。
三、应用技术特点
3.1 KPS功能
KPS功能主要用于监视核电站事故期间和事故后的安全情况，并根据当前电站的运行工况采取相应措施。改造后的KPS功能绝大部分很好地继承了改造前的功能，而改造后新系统较原系统增加了与电站安全运行有关的ISAC、DEC和SPU功能，完整地实现了KPS的所有十大功能。
由于受原系统的限制，大亚湾核电站原有的十多年运行经验并没有完全反馈到系统中，而此次对AO和SPI的升级，完全继承了以前的运行经验;且参考电站为岭澳一期，在FLT、ACT、AO的人机界面处理上也比改造前更加直观、友好。
3.2报警卡功能
核电站内报警卡包含了所有报警信号相关的信息，涉及大多数系统。报警卡文件以纸质文档形式放置在主控室的文件柜中，文件规模庞大，是操作员处理报警最重要的参考文件。
与原系统相比，新的KIT/KPS系统实现了智能化的电子报警卡，操作人员可以从报警信息和报警卡索引画面中快速调出需要的报警卡。报警卡与相关变量结合显示，通过报警卡可链接到对应的逻辑图。
3.3快速计算功能设计
KPS系统具有第一故障识别(FLT)功能。第一故障识别功能要求系统能够针对大量的开关量信号进行带时标功能的逻辑运算，并且要求能够将40ms的开关量信号变位体现到逻辑计算中。
KIT/KPS系统采用了分散控制系统(DCS)。参与计算的数据来自不同的分布式部署的控制站，开关量在模块级、控制器级的数据采集以及向服务器发送都是异步进行的，因此，在同一时刻发生的变位信息会在不同的时刻到达控制站和服务器。通常按周期调度的计算模块并不能满足此计算要求。
针对此项要求，KIT/KPS系统中开发了快速计算软件模块。该计算任务通过历史数据缓存、历史数据排序，按时序在同一时刻进行多个历史时刻计算的技术方案，有效地解决了该项技术难题，实现了重要的第一故障识别功能。
3.4热功率监视
在核电站运行过程中，需要对一回路热功率的情况进行观测，且要求针对实时热功率和8h滑动平均热功率进行观测，同时需要根据热功率情况产生报警，并将报警输出到光子牌上，提醒操作员注意。
原KIT/KPS系统只能计算短时间内的滑动热功率，新的热功率监视实现了长达8h的历史数据计算功能。同时，新系统增加了丰富的人机交互功能。
由于热功率算法非常复杂，热功率监视计算通过组态是无法实现的，所以考虑在服务器上增加单独的热功率计算任务，并设计了特殊的历史数据读取方法实现此功能。
3.5模拟机内的KIT/KPS系统
为了满足现场培训的需要，要求培训中心模拟机设备和现场主控室保持一致，在此次大亚湾KIT/KPS系统改造项目中，广利核公司设计完成了原模拟机系统的相应改造。
原模拟机中的KIT/KPS系统采用了Emulation(黑盒仿真)，新模拟机中的KIT/KPS系统采用了Stimulation方法实现(白盒仿真)。该仿真系统具有极高的相似度，操作员站的画面与实际KIT/KPS系统几乎完全一致;模拟机系统中的数据库参数、画面和报表等组态信息可直接复用实际KIT/KPS系统中的数据。同时，模拟机系统中复用了大量实际KIT/KPS系统软件，因此，只需针对接口部分和仿真命令响应部分进行特殊开发，即可实现仿真功能。
3.6系统接口
3.6.1 TTY-RS232串行转换板卡
原系统与RPN/RGL系统间数据通信的接口为一对输出为0-20mA 的电流环信号。为了在新系统中实现与RPN/RGL系统间更通用的数据通信，系统设计过程中决定将此电流环通信信号转换成通用的RS-232信号。TTY-RS232串行转换板卡即用于实现此信号的物理转换功能。TTY-RS232串行转换板卡的长、宽、高分别为87mm、56mm、40mm，在机柜内仅占用很小的空间。该模块无需外部电源供电，从RS-232信号线上采电即可保证板卡的正常工作。
3.6.2 RIC数据采集处理功能
在原有的大亚湾KIT/KPS系统中，RIC数据的采集和处理都嵌入在KIT系统中，如果要对KIT/KPS作完整的改造，就必须同时对RIC数据采集处理部分进行改造。同时，RIC试验在系统启动时占关键路径，必须通过频繁的RIC试验了解堆芯状态。如果试验不成功，无法分析堆芯状态，则会影响到机组升功率。改造后的RIC软件提供了文件拼接工具，一次RIC试验需要花费1个多小时，如果试验过程中出现故障，原有系统则必须重新进行试验，这对探头设备的损耗很大。
改造后针对该问题提供了专用的文件拼接软件，从而能够在故障恢复后继续进行后面的试验，最后将两次数据拼接。该功能在现场已通过验证，这对现场生产具有很重要的意义。
四、结束语
大亚湾核电站KIT/KPS系统国产化的成功改造，标志着国产自主知识产权KIT/KPS系统在功能上和主要性能指标上都已达到国外同类产品的先进水平，具有显著的经济效益和社会效益。
