三代核电站数字化系统共因故障的纵深防御与多样性分析

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1、申请上海交通大学工程硕士专业学位论文三代核电站数字化系统共因故障的纵深防御与多样性分析学校：上海交通大学院系：电子信息与电气工程学院班级：Z1203222学号：1120322033工程硕士生：陈辉峰工程领域：控制工程导师Ⅰ：胡立生教授导师Ⅱ：刘东波高级工程师上海交通大学2015年1月20日ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityforMasterDegreeofEngineeringOnDepthinDefenseandDiverseofCommonCauseFailrueofDigitalSysteminNuclearP

2、owerStationAuthor：ChenHuifengSpecialty:ControlEngineeringAdvisorⅠ:Prof.HuLishengAdvisorⅡ:SeniorE.LiuDongboShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaJan.20,2015i!*~~1llit1*'@IJ111~alJo..tjij~ill:~It&:t.R1imtft.R~~~*1*,1~fflntJl;t2;J~I~"*",J'})102上海交通大学工程硕士学位论文摘要三代核电站数字化系统共因故障的纵深防御与多样性分析摘要核电站最

3、早的仪控（I&C）系统使用模拟技术，由分立式I&C部件组成。随着数字化技术的不断发展和逐渐成熟，数字化I&C技术已经在核电站得到了广泛的应用和推广。通常，数字化I&C系统由硬件和软件组成，硬件设备与早期的模拟技术设备具有相似的特性和故障类型。然而，由于软件的应用和多个冗余序列之间软件的交互使用导致防共因故障（CCF）的能力弱，因此核电站I&C系统针对CCF的防御问题也随之从硬件扩展到软件。所以在核电站数字化系统设计过程中要重点关注CCF的防御以及纵深防御与多样性（D3）防御方法的应用，尤其是对可靠性等性能指标要求更高的三代核电站更应该高度关注。本文首先针对I&C系统中CCF进行了研

4、究与分析，总结出了CCF的类型和形成机理，并提出了CCF所使用的D3防御方法。然后，从D3的概念、技术要求和必要性等方面对D3技术进行了研究和分析，并将D3技术应用于三代核电站数字化I&C系统中，分析了D3的应用技术，总结出数字化系统中D3技术的特点。进而将D3与CCF进行结合分析了三代核电站数字化系统中D3对于CCF的应对方式以及技术难点。最后，第I页上海交通大学工程硕士学位论文摘要基于故障树分析方法，分别对非D3系统和D3系统进行故障树建模和计算比较，对D3针对CCF的防御和阻断能力进行了评价和分析，发现D3系统的失效概率明显低于非D3系统。通过本论文对三代核电站数字化I&C系

5、统CCF的D3分析，认为在三代核电站数字化I&C系统中D3的应用可以有效的防御和降低CCF在I&C系统中的危害和影响，D3是一种CCF防御的有效的手段，并可以在一定程度上提高全数字化I&C系统的可靠性和安全性等实际的应用指标，提高国内DCS平台的设计能力，为我国早日实现DCS平台国产化提供参考和借鉴。关键词：核电站，数字化系统，共因故障，纵深防御与多样性，故障树分析方法第II页上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTOnDepthinDefenseandDiverseofCommonCauseFailrueofDigitalSysteminNuclearPowerPlantAB

6、STRACTTheearliestinstrumentandcontrolsysteminstrumentandcontrol（I&C）innucearpowerplantusesimulationtechnologyandthediscreteI&Cdevices.Withthecontinuousdevelopmentofdigitaltechnologyandgraduallymature,digitalI&Ctechnologyhasbeenwidelyusedinnuclearpowerstations.Ingeneral,digitalI&Csystemconsists

7、ofhardwareandsoftware,hardwareandsimulationequipmenthavesimilarcharacteristicsandfaulttype.However,duetothesoftwareapplicationsandsoftwareinteractionbetweenredundantdivisionsleadingtoreducetheabilityagainsttheCommonCauseFailure(CCF),and