一种核电站数字化控制系统可用率评估方法及系统

摘要

本发明公开了一种核电站数字化控制系统可用率评估方法及系统，用于解决现有技术中缺少对核电DCS可用率进行评估的方法的技术问题，所述方法包括：计算获得所述数字化控制系统的理论可用率；判断所述理论可用率是否满足第一预设条件，获得第一判断结果；在所述第一判断结果为是时，计算获得所述数字化控制系统在实际运行时的实际可用率；判断所述实际可用率是否满足第二预设条件，获得第二判断结果；在所述第二判断结果为是时，确定所述核电站数字化控制系统可用率评估结果为合格，以及在所述第二判断结果为否时，确定所述核电站数字化控制系统可用率评估结果为不合格。

说明书

技术领域

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种核电站数字化控制系统可用率评 估方法及系统。

背景技术

数字化控制系统(DCS，Distributed Control System)广泛应用于发电技术 领域，早期DCS主要应用于火力发电领域，如今核电技术得到了快速的发展， DCS也进入了核能发电领域。

核电DCS综合了计算机、通讯、显示和控制等多项技术，为核电站运行 提供了更加先进的控制和管理手段，其在核电领域起着至关重要的作用，DCS 系统及设备的可用性直接关系到核电站安全稳定运行的可靠性。欧洲核电用户 要求(EUR，European Utility Requirement)中规定核电站由于数字化仪控设备 导致的核电厂非计划停堆的时间为50堆年，量化成可用率为99.99％。

然而，传统的核电站中没有设置DCS系统，其对核电站数字化仪控设备 可用率评估方法是针对模拟仪表控制系统，不适用于对DCS系统。虽然，目 前对于常规火电中的DCS设定了标准的可用率考核方法，即采用 DL/T659-2006第9章节中的规定进行可用率考核计算。但是，现有技术中针对 火电机组的DCS与核电DCS存在很大的区别，即核电DCS包括安全级和非 安全级两个部分，而火电DCS并无安全级之分。很显然，火电DCS可用率的 评估方法不适用于核电DCS。可见，现有技术中存在缺少对核电DCS可用率 进行评估的方法的技术问题。

发明内容

本申请实施例通过提供一种核电站数字化控制系统可用率评估方法及系 统，解决了现有技术中缺少对核电DCS可用率进行评估的方法的技术问题， 实现了通过先运用系统故障率的理论计算出系统故障率的理论值，并对系统故 障率的理论值进行评估，然后再统计系统运行期间设备实际出现故障的实际 值，从而实现了能够结合核电数字化控制系统DCS安全级和非安全级平台不 同特点，完成对DCS系统可用率的自动评估的技术效果。

一方面，本申请实施例提供了一种核电站数字化控制系统可用率评估方 法，所述方法包括：

计算获得所述数字化控制系统的理论可用率；

判断所述理论可用率是否满足第一预设条件，获得第一判断结果；

在所述第一判断结果为是时，计算获得所述数字化控制系统在实际运行时 的实际可用率；

判断所述实际可用率是否满足第二预设条件，获得第二判断结果；

在所述第二判断结果为是时，确定所述核电站数字化控制系统可用率评估 结果为合格，以及在所述第二判断结果为否时，确定所述核电站数字化控制系 统可用率评估结果为不合格。

可选的，所述计算获得所述数字化控制系统的理论可用率，具体包括：

获取用于组成所述数字化控制系统的硬件设备的故障率；

通过所述故障率计算所述数字化控制系统的平均无故障工作时间，以及基 于所述平均无故障工作时间获取所述理论可用率。

可选的，所数字化控制系统具体包括安全级数字化控制系统和非安全级数 字化控制系统，所述通过所述故障率计算所述数字化控制系统的平均无故障工 作时间，以及基于所述平均无故障工作时间获取所述理论可用率，具体包括：

基于所述故障率，根据第一算法计算所述安全级数字化控制系统的第一平 均无故障工作时间，以及根据与第一算法不同的第二算法计算所述非安全级数 字化控制系统的第二平均无故障工作时间；

基于所述第一平均无故障工作时间和所述第二平均无故障工作时间计算 所述理论可用率。

可选的，所述计算获得所述数字化控制系统在实际运行时的实际可用率， 具体包括：

在所述数字化控制系统实际运行时，检测所述数字化控制系统的系统故 障，并获得系统故障信息；

将所述系统故障信息发送至所述数字化控制系统的计算服务单元；

所述计算服务单元确定所述系统故障信息的权重系数，并结合所述系统故 障信息和所述权重系数计算所述实际可用率。

可选的，所述计算服务单元确定所述系统故障信息的权重系数，具体包括：

所述计算服务单元判断所述系统故障信息为安全级系统故障信息还是非 安全级系统故障信息；

当判断得知所述系统故障信息为所述安全级系统故障信息时，确定所述权 重系数为安全级权重系数，以及当判断得知所述系统故障信息为所述非安全级 系统故障信息时，确定所述权重系数为非安全级权重系数。

另一方面，本申请实施例还提供了一种核电站数字化控制系统可用率评估 系统，所述可用率评估系统包括：

理论可用率计算模块，用于计算获得所述数字化控制系统的理论可用率；

理论可用率判断模块，用于判断所述理论可用率是否满足第一预设条件， 获得第一判断结果；

实际可用率计算模块，用于在所述第一判断结果为是时，计算获得所述数 字化控制系统在实际运行时的实际可用率；

实际可用率判断模块，用于判断所述实际可用率是否满足第二预设条件， 获得第二判断结果；

可用率评估模块，用于在所述第二判断结果为是时，确定所述核电站数字 化控制系统可用率评估结果为合格，以及在所述第二判断结果为否时，确定所 述核电站数字化控制系统可用率评估结果为不合格。

可选的，所述理论可用率计算模块，具体包括：

故障率获取单元，用于获取用于组成所述数字化控制系统的硬件设备的故 障率；

可用率计算单元，用于通过所述故障率计算所述数字化控制系统的平均无 故障工作时间，以及基于所述平均无故障工作时间获取所述理论可用率。

可选的，所述数字化控制系统具体包括安全级数字化控制系统和非安全级 数字化控制系统，所述可用率计算单元，具体包括：

第一计算子单元，用于基于所述故障率，根据第一算法计算所述安全级数 字化控制系统的第一平均无故障工作时间，以及根据与第一算法不同的第二算 法计算所述非安全级数字化控制系统的第二平均无故障工作时间；

第二计算子单元，用于基于所述第一平均无故障工作时间和所述第二平均 无故障工作时间计算所述理论可用率。

可选的，所述实际可用率计算模块包括：

自诊断单元，用于在所述数字化控制系统实际运行时，检测所述数字化控 制系统的系统故障，并获得系统故障信息；

传输单元，用于将所述系统故障信息发送至所述数字化控制系统的计算服 务单元；

计算服务单元，用于确定所述系统故障信息的权重系数，并结合所述系统 故障信息和所述权重系数计算所述实际可用率。

可选的，所述计算服务单元，包括：

判断子单元，用于判断所述系统故障信息为安全级系统故障信息还是非安 全级系统故障信息；

确定子单元，用于当判断得知所述系统故障信息为所述安全级系统故障信 息时，确定所述权重系数为安全级权重系数，以及当判断得知所述系统故障信 息为所述非安全级系统故障信息时，确定所述权重系数为非安全级权重系数。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优 点：

(1)由于在本申请实施例中，通过首先计算获得所述数字化控制系统的 理论可用率，并判断所述理论可用率是否满足第一预设条件，在判断结果为是 时，计算获得所述数字化控制系统在实际运行时的实际可用率；进一步判断所 述实际可用率是否满足第二预设条件，获得第二判断结果，并在进一步判断结 果为是时，确定所述核电站数字化控制系统可用率评估结果为合格，以及在进 一步判断结果为否时，确定所述核电站数字化控制系统可用率评估结果为不合 格，从而获得所述数字化控制系统可用率的评估结果，解决了现有技术中缺少 对核电DCS可用率进行评估的方法的技术问题，实现了综合考虑DCS的理论 可用率和实际可用率，对DCS系统可用率进行自动评估的技术效果。

(2)由于在本申请实施例中，通过获取用于组成所述数字化控制系统的 硬件设备的故障率；从而计算出所述数字化控制系统的平均无故障工作时间， 以及基于所述平均无故障工作时间获取所述理论可用率；具体而言，基于所述 故障率，根据第一算法计算所述安全级数字化控制系统的第一平均无故障工作 时间，以及根据与第一算法不同的第二算法计算所述非安全级数字化控制系统 的第二平均无故障工作时间；再基于所述第一平均无故障工作时间和所述第二 平均无故障工作时间计算所述理论可用率。可见，针对核电数字化控制系统 DCS安全级和非安全级平台的不同特点，采用了不同的计算方法，来获得DCS 的理论可利用率，实现了在DCS可用率评估的过程中充分考虑核电DCS平台 特点，使得评估结果更为可靠的技术效果。

(3)由于在本申请实施例中，在核电DCS系统的理论可用率达到要求， 进一步来对DCS的实际可用率进行评估时，首先检测系统故障信息，并将其 发送至计算服务单元，计算服务单元将系统故障信息进行分类，具体分为安全 级和非安全级系统故障信息，并根据系统故障信息的不同类别确定不同的权重 系数，进一步，结合系统故障信息和权重系数计算DCS的实际可用率，进而 对所述数字化控制系统的可用率进行评估，从而获得所述数字化控制系统可用 率的评估结果。可见，针对核电数字化控制系统DCS安全级和非安全级平台 的不同特点，采用了不同的权重系统进行计算，来获得DCS的实际可利用率， 最终获得DCS的可用率评估结果，进一步确保了核电DCS可用率评估结果的 可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创 造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种核电站数字化控制系统可用率评估方法 的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种核电DCS理论可用率计算方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种用于监测非安全级DCS平台可用率的系 统框图；

图4为本申请实施例提供的一种核电DCS实际可用率计算方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的一种核电站数字化控制系统可用率评估硬件系 统的结构原理图；

图6为本申请实施例提供的一种核电站数字化控制系统可用率评估软件系 统的结构框图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种核电站数字化控制系统可用率评估方法，解决 了现有技术中存在的缺少对核电DCS可用率进行评估的方法的技术问题，实 现了通过先运用系统故障率的理论计算出系统故障率的理论值，并对系统故障 率的理论值进行评估，然后再统计系统运行期间设备实际出现故障的实际值， 从而实现了能够结合核电数字化控制系统DCS安全级和非安全级平台不同特 点，完成对DCS系统可用率的自动评估的技术效果。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请实施例提供了一种核电站数字化控制系统可用率评估方法，所述方 法包括：计算获得所述数字化控制系统的理论可用率；判断所述理论可用率是 否满足第一预设条件，获得第一判断结果；在所述第一判断结果为是时，计算 获得所述数字化控制系统在实际运行时的实际可用率；判断所述实际可用率是 否满足第二预设条件，获得第二判断结果；在所述第二判断结果为是时，确定 所述核电站数字化控制系统可用率评估结果为合格，以及在所述第二判断结果 为否时，确定所述核电站数字化控制系统可用率评估结果为不合格。

可见，在本申请实施例中，通过首先计算获得所述数字化控制系统的理论 可用率，并判断所述理论可用率是否满足第一预设条件，在判断结果为是时， 计算获得所述数字化控制系统在实际运行时的实际可用率；进一步判断所述实 际可用率是否满足第二预设条件，获得第二判断结果，并在进一步判断结果为 是时，确定所述核电站数字化控制系统可用率评估结果为合格，以及在进一步 判断结果为否时，确定所述核电站数字化控制系统可用率评估结果为不合格， 从而获得所述数字化控制系统可用率的评估结果，解决了现有技术中缺少对核 电DCS可用率进行评估的方法的技术问题，实现了综合考虑DCS的理论可用 率和实际可用率，对DCS系统可用率进行自动评估的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方 式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具 体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定， 在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

请参考图1，本申请实施例提供了一种核电站数字化控制系统可用率评估 方法，所述方法包括步骤：

S101：计算获得所述数字化控制系统的理论可用率；

S102：判断所述理论可用率是否满足第一预设条件，获得第一判断结果；

S103：在所述第一判断结果为是时，计算获得所述数字化控制系统在实际 运行时的实际可用率；

S104：判断所述实际可用率是否满足第二预设条件，获得第二判断结果；

S105：在所述第二判断结果为是时，确定所述核电站数字化控制系统可用 率评估结果为合格，以及在所述第二判断结果为否时，确定所述核电站数字化 控制系统可用率评估结果为不合格。

本申请方案分为两个阶段，第一阶段用来计算DCS系统可用率的理论值， 第二阶段用来计算DCS系统可用率的实际值，其中，在第一阶段获得的理论 值达标时才进行第二阶段的计算，EUR规定核电DCS的可用率为99.99％，那 么，在获得的可用率理论值不小于99.99％时，才进行第二阶段可用率实际值 的计算，进而能有效地保证实际操作中，DCS的可用率达到EUR的要求；在 第二阶段中，若获得的DCS系统可用率实际值不小于99.99％时，确定所述核 电站数字化控制系统可用率评估结果为合格，若获得的DCS系统可用率实际 值小于99.99％时，确定所述核电站数字化控制系统可用率评估结果为不合格。

在实际应用中，核电站数字化控制系统(DCS)由安全级DCS和非安全 级DCS组成。具体的，安全级DCS主要完成核反应堆的保护功能，监视与反 应堆安全有关的充分和必要的保护参数，当超过保护值时自动触发紧急停堆和 启动专设安全设施保护工作，以限制事故的发展和减轻事故的后果，保证反应 堆及核电站设备和人员的安全、防止放射性物质向周围环境的释放；非安全级 DCS主要完成电站的正常启、停、运行等控制功能，对核岛、常规岛、电气系 统和BOP控制与监视，以及与第三方系统以及公用机组的通讯。

下面结合核电DCS的安全性和非安全性的不同特性，分别来介绍第一阶 段的实现方法和第二阶段的实现方法。

(1)第一阶段的实现方法

请参考图2，步骤S101即为对第一阶段实现方法的概括，其具体包括：

S201：获取用于组成所述数字化控制系统的硬件设备的故障率；

S202：通过所述故障率计算所述数字化控制系统的平均无故障工作时间， 以及基于所述平均无故障工作时间获取所述理论可用率。

其中，步骤S202：通过所述故障率计算所述数字化控制系统的平均无故障 工作时间，以及基于所述平均无故障工作时间获取所述理论可用率，具体包括：

S202a：基于所述故障率，根据第一算法计算所述安全级数字化控制系统 的第一平均无故障工作时间，以及根据与第一算法不同的第二算法计算所述非 安全级数字化控制系统的第二平均无故障工作时间；

S202b：基于所述第一平均无故障工作时间和所述第二平均无故障工作时 间计算所述理论可用率。

在实际应用中，任一设备的平均无故障工作时间(MTBF，Mean Time  Between Failures)的倒数即为该设备的故障率(记为λ)，即因此， 在步骤S201中，获取数字化控制系统DCS中的各硬件设备的故障率，也可是 各硬件设备的平均无故障工作时间，具体的，组成DCS的硬件设备包括CPU、 I/O卡件、分配卡件、电源模块、优选模块、通讯模块等所有系统包括的模块 部件。各个部件的故障率(或MTBF)数据可以采用设备供应商提供的数据， 也可以采用运行或试验获取的数据。在获取到组成DCS系统的所有部件的故 障率或MTBF之后，执行步骤S202，即系统中的算法模块对这些值进行综合 计算最终获得整个系统的理论可用率值。下面对步骤S202进行详细介绍：

步骤S202中的算法模块分别计算安全级DCS和非安全级DCS系统平台 的MTBF(或者故障率)，最后综合计算出核电DCS系统的理论可用率。具体 的，这里的算法模块要根据安全级DCS和非安全级DCS不同的特性，采用不 同的计算方法。

1)对于安全级DCS系统平台

DCS安全级部分需要设置4个保护组(GROUP I、GROUP II、GROUP III、 GROUP IV)和2个逻辑列(TRAIN A、TRAIN B)的功能冗余、考虑操作员站和 后备盘的多样性操作、以及相关纵深防御手段等核安全设计要求。具体的，安 全级部分采用故障树的方法，即在安全级DCS系统的理论可用率算法系统中， 各个可能产生故障的模拟模块以树形结构通过逻辑门(ALU，Actuation Logic  Unit)(主要为与门和或门)连接起来，安全级DCS执行反应堆保护系统 (RPS，Reactor Protection System)的反应堆保护功能，按照RPS的功能结 构和安全级DCS设备构架，从故障树的底层开始向上逐层分析，将故障原因 间关系为“或”的设备的故障率采用相加的关系进行计算，以及将故障原因间 关系为“且”的设备的故障率采用相乘的关系进行计算，从而最终获得安全级 理论可用率。由于系统安全级测评的故障包括不可检测故障(US，Undetected  Safe Failure)和可检测故障(DF，Detected Failure)，并且DCS安全级平台的 元器件过多，这里列出了一些主要参与故障率考核的部件，如表1所示：

表1

2)对于非安全级DCS系统平台

请参考图3，非安全级DCS平台执行的是电厂正常运行的监控功能，采用 的是成熟的标准自动化控制系统可靠性框图方法来分解计算。

在图3中，多个并行的操作员站301(OWP，Operator Work Place)，获取 各系统组成部件的MTBF或故障率，并通过终端总线(TB，Terminal Bus)将 这些数据传输到多个过程处理单元302(PU，Processing Unit)进行处理，处 理获得的数据再通过工厂总线(Plant Bus)传输到多个自动化处理器303(AP， Automation Processor)进行处理。具体的，记非安全级理论可用率为MTBF_NC-DCS， 非安全级DCS平台具有m(m为大于等于1的正整数)个组成部件，记第1 个部件的平均无故障工作时间为MTBF_part1，第2个部件的平均无故障工作时间 为MTBF_part2，此后依次类推，那么可通过计算式：

1/MTBF_NC-DCS＝1/MTBF_part1+1/MTBF_part2+…+1/MTBF_partm      (I) 来计算获得非安全级理论可用率。

总之，算法块根据DCS系统的平台特性按照故障树结构或者标准自动化 控制系统可靠性框图进行设置。不同DCS平台的故障树和标准自动化控制系 统可靠性框图的结构也会不同，因此不同平台的算法块需要根据平台结构特点 做相应地调整。

另外，在具体实施过程中，为了能够让用户获知第一阶段计算出的DCS 理论可用率，可将理论可用率进行输出显示；进一步，为了在理论可用率不符 合设计要求(如小于99.99％)时，提醒用户理论可用率不达标，本方案方法 还包括：在理论可用率不达标时，通过系统的显示单元或音频单元输出提示信 息，包括文字提醒或声音提醒等。

在本方案中，提出了DCS系统可用率理论分析方法，这是常规火力DCS 评估考核所没有的，对DCS可用率进行理论分析可用于指导前期DCS系统设 计，能够在理论可用率测试阶段检测到DCS系统可用率不符合要求时，及时 提醒用户对系统硬件设备进行调整，进而避免投运后考核不通过可能带来的系 统颠覆性的变化。

(2)第二阶段的实现方法

请参考图4，可知通过系统正常运行期间出现的故障数据评价系统可用率 的考核评价方法，在具体实施过程中，体现为步骤S103中：计算获得所述数 字化控制系统在实际运行时的实际可用率，具体包括：

S401：在所述数字化控制系统实际运行时，检测所述数字化控制系统的系 统故障，并获得系统故障信息；包括，故障内容、故障出现时间、故障恢复时 间、出现故障的原因等。

S402：将所述系统故障信息发送至所述数字化控制系统的计算服务单元；

S403：所述计算服务单元确定所述系统故障信息的权重系数，并结合所述 系统故障信息和所述权重系数计算所述数字化控制系统的实际可用率。

具体的，步骤S403中：计算服务单元确定所述系统故障信息的权重系数， 具体包括：

所述计算服务单元判断所述系统故障信息为安全级系统故障信息还是非 安全级系统故障信息；

当判断得知所述系统故障信息为所述安全级系统故障信息时，确定所述权 重系数为安全级权重系数，以及当判断得知所述系统故障信息为所述非安全级 系统故障信息时，确定所述权重系数为非安全级权重系数。

首先，介绍一下在实际应用中，DCS系统可用率计算公式如式(II)和(III)：

A＝(t_t-t_f)/t_t×100％    (II)

t_f＝ΣK_fi          (III)

式中，i为大于等于1的正整数；A为系统可用率，t_t为实际试验时间，指 整个连续考核统计时间扣除由于非本系统因素造成的空等时间；t_f为故障时 间，指被考核系统中任一装置或子系统在实际试验时间内因故障而停用的时间 经加权后的总和；t_fi为第i个装置或子系统故障停用时间；K_fi为第i个装置或 子系统的故障加权系数。

具体的，在计算DCS实际可用率的过程中，算法模块根据不同的平台， 安全级级DCS(包括反应堆保护系统RPS)和非安全级DCS(包括控制层 LEVEL1和主控室LEVEL2显示)分别设置。算法逐条识别故障信息，根据故 障信息获取并计算故障信息对应的权重系数。在此说明一下权重系统的确定： 针对每种平台硬件在DCS系统中的重要程度、故障下对DCS系统性能的影响， 结合DCS结构特点，考虑冗余性多样性隔离性容错性设计，设备的安全分级 等，在标准规定的基础上调整加权系数和考核设备部件，最终形成了如下考核 内容和在可靠性计算中的权重系数：

1)安全级DCS的考核设备名称和权重系数K_fi的定义如表2所示：

表2

2)非安全级DCS的考核设备和权重系数K_fi的定义如表3所示：

表3

其中，MTTR(Mean time to restoration)为设备的平均恢复前时间；“*” 表示此种硬件设备在项目中所用到的总数，在算法块中根据工程使用情况输 入，是不定值；“**”表示关键硬件,如果这类硬件故障，那么直接输出可用率 低报警信息通知操作员；n表示硬件设备出故障的次数、报警出现的次数，由 算法块计数；N表示此种硬件设备在工程中所用到总数，一些固化在算法中， 另一些可根据实际使用情况来变化输入。

紧接着，执行步骤S403中：结合所述系统故障信息和所述权重系数计算 所述数字化控制系统的实际可用率。

具体的，算法模块根据各个故障信息的权重系数和故障信息时标计算故障 时间并累加得到总的故障时间t_f，并按照公式A＝(t_t-t_f)/t_t×100％计算实际可用 率。其中t_t为累计的运行时间，该时间可以由用户输入。用户可输入起始时间 和终止时间，计算该时间段的可用率，也可设置一个时间段长度如2160小时， 系统自动调整起始时间和终止时间，实时计算可用率。相对于现有技术给出的 常规火电DCS投用后短期运行期间的考核，在本方案中用户可以随意调整考 核时间，使得考核结果更符合实际使用情况。

在本申请方案中，除了获取DCS系统的各组成部件的故障率需要涉及到 人工参与外，其它任何环节均由计算机完成，有效地克服了现有技术中故障停 用时间、维修时间都来源于班组日志中手工记录，人工计算，方法落后，误差 较大的技术问题，保证了系统评估考核的准确性。

另外，在具体实施过程中，同第一阶段，为了能够让用户获知第二阶段计 算出的DCS理论可用率，可将实际可用率进行输出显示；进一步，为了在实 际可用率不符合设计要求(如小于99.99％)时，提醒用户实际可用率不达标， 本方案方法还包括：在实际可用率不达标时，通过系统的显示单元或音频单元 输出提示信息，包括文字提醒或声音提醒等。

实施例二

请参考图5，本申请实施例中的核电站数字化控制系统可用率评估硬件系 统(即核电站DCS可用率评估硬件系统)51与核电站数字化控制系统52(即 核电站DCS)相连，用于获取核电站数字化控制系统52的待评估数据，并对 其可用率进行评估。

具体的，核电站DCS可用率评估硬件系统51包括：

显示器(VDU，Visual Display Unit)，用于供用户查看所述可用率评估硬 件系统在评估过程中生成的相关信息。所述显示器包括：第一显示器511和第 二显示器514)，具体的，第一显示器511可作为DCS操作员站的显示屏幕， 其上开发了可用率评估硬件系统的可用率专用界面，用于为用户提供输入DCS 组成部件的故障率或MTBF数据的端口；第二显示器514可用于显示可用率评 估硬件系统计算得到的理论可用率的具体值、实际可用率的具体值、最终评估 结果、以及在最终评估结果不合格时显示报警信息等；

计算服务器512，用于根据获取到的关于核电站DCS的待评估数据计算评 估核电站DCS可用率；

网络模块513，具体可以为DCS内的总线(bus)系统，用于在所述显示 器处于所述计算服务器远端时连接所述显示器和所述计算服务器，以便二者之 间进行数据传输，包括诊断系统与计算服务器之间的故障信息传递，计算服务 器与显示器之间故障率数据、时间段输入、可用率结果传递等。

在具体实施过程中，核电站DCS可用率评估硬件系统的工作分为以下两 个阶段：

(1)第一阶段，理论可用率评估

图5中标注有“1”的箭头所串联的模块表明了本阶段涉及到的功能模块 和各模块间的数据流向。

在第一阶段处理中，第一显示器511通过可用率专用界面获取用户输入的 DCS各组成部件的故障率或MTBF数据，并通过网络模块512传输给计算服 务器513；计算服务器513根据接收到的所述故障率或MTBF数据，对DCS 理论可用率进行计算。具体的，根据故障树结构和标准自动化控制系统可靠性 框图结构，针对DCS的安全级和非安全级类别，确定不同的算法与输入的部 件故障率MTBF数据结合，从而计算DCS系统的可用率，其中，算法和规则 前面已经叙述，这里不再一一赘述；第二显示器514对计算服务器513计算得 到的理论可用率进行显示，和/或在理论可用率不合格时显示报警信息。

(2)第二阶段，实际可用率评估

图5中标注有“2”的箭头所串联的模块表明了本阶段涉及到的功能模块 和各模块间的数据流向。通常数字化控制系统52包括用于DCS组件的维护及 故障诊断的自诊断系统521。自诊断系统521能够提供对仪控设备进行周期的， 或者事件驱动的，或者交互式的诊断方式。当一个故障事件发生，自诊断系统 能够帮助操作员快速定位故障源，提供引起故障的原因，并给出修复故障的建 议。

在第二阶段处理中，自诊断系统521对在实际运行中的DCS系统进行故 障诊断，并将诊断得到的故障信息通过网络模块512传输给计算服务器513； 计算服务器513对所述故障信息进行甄别，并进行系数确定、故障时间计算、 实际可用率计算等，具体的算法和规则在实施例一中已经叙述，这里不再一一 赘述；第二显示器514对计算服务器513计算得到的实际可用率进行显示，和 /或在实际可用率不合格时显示报警信息。

在具体实施过程中，当第一阶段获取的理论可用率达标时，才进行第二阶 段的实际可用率的计算。也就是说，在理论可用率评估单元和实际可用率评估 单元之间设置有触发单元，用于在理论可用率达标时触发实际可用率评估单元 开始工作，或者理论可用率评估单元在获取理论可用率后将其显示于显示单元 上，以供用户进行人工判断，并在判断得知理论可用率符合设计要求后通过人 工触发实际可用率评估单元开始工作。

另外，在具体实施过程中，本申请方案中的核电站DCS可用率评估硬件 系统可包括一个或多个显示器、一台或多台计算服务器以及一个或多个网络模 块，也就是说，根据实际使用需求该可用率评估硬件系统中的第一显示器和第 二显示器可为同一个显示器，所述第一阶段和所述第二阶段中的计算服务器、 网络模块和显示器可以不相同。

对于本申请方案中的可用率评估方法所对应的可用率评估系统(即可用率 评估软件系统)部署于本可用率硬件系统中的一台或多台计算服务器中，请参 考图6，所述可用率评估系统包括：

理论可用率计算模块601，用于计算获得所述数字化控制系统的理论可用 率；

理论可用率判断模块602，用于判断所述理论可用率是否满足第一预设条 件，获得第一判断结果；

实际可用率计算模块603，用于在所述第一判断结果为是时，计算获得所 述数字化控制系统在实际运行时的实际可用率；

实际可用率判断模块604，用于判断所述实际可用率是否满足第二预设条 件，获得第二判断结果；

可用率评估模块605，用于在所述第二判断结果为是时，确定所述核电站 数字化控制系统可用率评估结果为合格，以及在所述第二判断结果为否时，确 定所述核电站数字化控制系统可用率评估结果为不合格。

在具体实施过程中，为了针对核电数字化控制系统DCS安全级和非安全 级平台的不同特点，采用了不同的计算方法，来获得DCS的理论可利用率， 实现在DCS可用率评估的过程中充分考虑核电DCS平台特点，使得评估结果 更为可靠的技术效果，仍请参考图6，所述理论可用率计算模块601，具体包 括：

故障率获取单元6011，用于获取用于组成所述数字化控制系统的硬件设备 的故障率；

可用率计算单元6012，用于通过所述故障率计算所述数字化控制系统的平 均无故障工作时间，以及基于所述平均无故障工作时间获取所述理论可用率。

进一步，所述数字化控制系统具体包括安全级数字化控制系统和非安全级 数字化控制系统，所述可用率计算单元6012，具体包括：

第一计算子单元6012-1，用于基于所述故障率，根据第一算法计算所述安 全级数字化控制系统的第一平均无故障工作时间，以及根据与第一算法不同的 第二算法计算所述非安全级数字化控制系统的第二平均无故障工作时间；

第二计算子单元6012-2，用于基于所述第一平均无故障工作时间和所述第 二平均无故障工作时间计算所述理论可用率。

在具体实施过程中，为了针对核电数字化控制系统DCS安全级和非安全 级平台的不同特点，采用了不同的权重系统进行计算，来获得DCS的实际可 利用率，最终获得DCS的可用率评估结果，进一步确保核电DCS可用率评估 结果的可靠性，仍请参考图6，所述实际可用率计算模块603包括：

自诊断单元6031，用于在所述数字化控制系统实际运行时，检测所述数字 化控制系统的系统故障，并获得系统故障信息；

传输单元6032，用于将所述系统故障信息发送至所述数字化控制系统的计 算服务单元6033；

计算服务单元6033，用于确定所述系统故障信息的权重系数，并结合所述 系统故障信息和所述权重系数计算所述实际可用率。

进一步，所述计算服务单元6033，包括：

判断子单元6033-1，用于判断所述系统故障信息为安全级系统故障信息还 是非安全级系统故障信息；

确定子单元6033-2，用于当判断得知所述系统故障信息为所述安全级系统 故障信息时，确定所述权重系数为安全级权重系数，以及当判断得知所述系统 故障信息为所述非安全级系统故障信息时，确定所述权重系数为非安全级权重 系数。

根据上面的描述，上述DCS可用率评估系统用于实现上述DCS可用率评 估方法，所以，该系统的工作过程与上述方法的一个或多个实施例一致，在此 就不再一一赘述了。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计 算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结 合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包 含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产 品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和 /或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入 式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算 机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一 个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设 备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中 的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个 流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使 得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处 理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个 流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基 本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要 求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。