Журнал «ИСУП» (Информатизация и системы управления в промышленности)
КИПиА, метрология, АСУ ТП, энергетика, АСКУЭ, промышленный интернет, контроллеры, экология, электротехника, автоматизации в промышленности, испытательные системы, промышленная безопасность

Технологическая радиосеть в системе обеспечения безопасности Белорусской атомной электростанции

В настоящей статье представлена краткая информация о технологической радиосети управления и сбора данных на узкополосных радиомодемах УКВ диапазона, обеспечивающей работу локальной системы оповещения (ЛСО) и автоматизированной системы контроля радиационной обстановки (АСКРО) Белорусской атомной электростанции. Описаны некоторые особенности проектирования и развертывания радиосети для ответственных приложений на потенциально опасных объектах. Статья предназначена для руководителей и технических специалистов, связанных с созданием и эксплуатацией распределенных автоматизированных систем управления различного назначения.

ООО «Независимый исследовательский центр перспективных разработок» (НЦПР), г. Москва

FlexLab_NCPR.png

скачать pdf >>

Общая информация

Белорусская атомная электростанция (БелАЭС) – строящаяся атомная электростанция типа АЭС‑2006 (рис. 1). Стройплощадка расположена у северо-западной границы Белоруссии в агрогородке Ворняны, в 18 километрах от города Островец Гродненской области. Первый блок АЭС планируется запустить в 2020 году, второй – в 2021 году. Основной партнер Белоруссии в проекте по строительству АЭС – российская компания «Атомстройэкспорт».

В состав системы обеспечения безопасности БелАЭС входят локальная система оповещения и автоматизированная система контроля радиационной обстановки, реализованные на основе технологической радиосети управления и сбора данных, работающей в диапазоне ультракоротких волн (УКВ).

Осенью 2019 года на объекте работала комиссия Международного агентства по атомной энергии (­МАГАТЭ), эксперты которой отметили «несколько хороших практик, которые будут представлены вниманию мирового ядерного сообщества». В число этих практик включена «надежная система аварийного оповещения населения в случае возникновения радиологической и других аварий на станции с использованием оборудования, не зависящего от внешних источников энергоснабжения и оснащенного аппаратурой речевого оповещения».


Локальная система оповещения

Технологическая сеть радиосвязи диапазона частот УКВ для локальной системы оповещения БелАЭС спроектирована ОАО «ГИПРОСВЯЗЬ» (г. Минск). Производителем и поставщиком программных и аппаратных средств ЛСО БелАЭС выступила белорусская компания – производитель оборудования оповещения ООО «СЕНСОР-М» (г. Минск).

ЛСО предназначена для информирования, своевременного доведения до руководителей, персонала БелАЭС и населения, проживающего вблизи атомной электростанции, сообщений предупреждающего характера или сигнала «Внимание всем!» с последующим доведением информации о ситуации и оперативных действиях, необходимых к исполнению.

ЛСО БелАЭС состоит из основного, резервного и вспомогательного центра управления оповещением, а также более чем из 30 исполнительных устройств громкоговорящего оповещения, размещенных во всех населенных пунктах в радиусе пяти километров от БелАЭС.

Исполнительными устройствами являются звукоусилительные блоки (ЗУБ) с усилителями звуковой частоты, передающие речевые сообщения на группы рупорных громкоговорителей большой мощности. Наличие аккумуляторных батарей в ЗУБ обеспечивает выполнение жестких нормативных требований по автономности функционирования. Аналогичный тип оборудования использован для громкоговорящего оповещения населения и объектов 15‑километровой зоны.

Двусторонняя технологическая УКВ сеть радиосвязи для ЛСО ­Бел­АЭС развернута от базовой станции центра управления оповещением к исполнительным устройствам на цифровых радиомодемах. Пропускная способность радиосети обеспечивает как обмен сигналами управления, так и непосредственно трансляцию информации оповещения с микрофона в прямом эфире (режим сквозного канала).

Применение цифровых радиомодемов обеспечило выполнение ря­да важных функций ЛСО Бел­АЭС:
- многоуровневую защиту по доступу к оборудованию;
- сигнализацию в реальном масштабе времени о возможном ухудшении параметров радиолинии или работоспособности элементов ЛСО с автоматической регистрацией данных событий;
- оперативную сигнализацию о попытке несанкционированного физического доступа к оборудованию ЛСО;
- осуществление мониторинга состояния каждого элемента ЛСО, включенного в технологическую сеть УКВ радиосвязи по запросу оператора или по расписанию с ведением электронных журналов состояния ЛСО;
- простоту диагностики элементов сети в ходе проведения регламентных и ремонтных работ и, как следствие, снижение затрат;
- масштабирование элементов се­ти благодаря богатым функциональным возможностям настроек модемов.

ЛСО БелАЭС является частью Республиканской автоматизированной системы централизованного оповещения (АСЦО) и обеспечивает возможность запуска в автоматическом режиме с вышестоящих уровней Республиканской АСЦО, а также передачи обратно статистики по результатам оповещения.

Специалисты ООО «СЕНСОР‑М» принимали непосредственное участие в развертывании комплекса ЛСО БелАЭС с его настройкой под радиомодемное оборудование УКВ сети радиосвязи, тестировании и вводе в эксплуатацию. По согласованию с заказчиком осуществляется регламентное техническое сопровождение ЛСО.


Автоматизированная система контроля радиационной обстановки

Автоматизированная система контроля радиационной обстановки БелАЭС спроектирована и развернута специалистами российской компании «ИНТРА». Эта распределенная информационно-измерительная система состоит из десяти стационарных постов радиационного контроля (включая четыре спектрометрических поста), семи фильтровентиляционных установок, одной метеостанции, двух машин – передвижных радиометрических лабораторий и оборудования верхнего уровня. Большинство постов расположены в зоне наблюдения АЭС (радиусом 12,9 км), один пост удален на 21 км.

АСКРО предназначена для непрерывного контроля радиационной обстановки в зоне наблюдения БелАЭС во всех режимах эксплуатации, включая проектные и запроектные аварии. Она обеспечивает прогнозирование воздействия повышенного газоаэрозольного выброса АЭС в окружающую среду с использованием математических моделей переноса радионуклидов в атмосфере при конкретных метеорологических условиях в районе расположения АЭС.

Важная задача АСКРО – это оперативное обеспечение лиц, ответственных за принятие решений, достоверной информацией о радиационной обстановке в районе размещения АЭС в случае радиационной аварии в целях минимизации дозовой нагрузки на население. Также АСКРО Белорусской АЭС предоставляет данные для Единой государственной ­АСКРО Белоруссии.

АСКРО Белорусской АЭС обеспечивает:
- контроль мощности дозы в диапазоне от 0,05 мк3в/ч до 10,0 Зв/ч на постах радиационного контроля в зоне наблюдения АЭС;
- контроль годовой дозы гамма излучения на местности;
- спектрометрические измерения на четырех постах радиационного контроля;
- контроль объемной активности аэрозолей и молекулярных фракций 131I в приземном слое атмосферы внутри зоны наблюдения;
- контроль суммарной активности аэрозолей и их радионуклидный состав в приземном слое атмосферы на территории зоны наблюдения;
- контроль на площадке АЭС следующих метеорологических параметров:
-- атмосферного давления;
-- относительной влажности воздуха;
-- температуры воздуха на высотных отметках +2 м и +38 м;
-- направления и скорости ветра, включая вертикальную составляющую, на высотных отметках +10, +20, +30 и +40 м;
-- солнечной активности;
-- температуры почвы;
-- наличия осадков;
- прогнозирование радиационной обстановки на местности и доз облучения населения;
- оценку масштаба последствий аварии;
- предоставление информации, необходимой для принятия решения о введении мер по защите населения, в том числе о его эвакуации;
- предоставление информации, необходимой для проведения работ по ликвидации последствий аварии;
- предоставление местному населению информации о величине мощности дозы, измеряемой постами радиационного контроля;
- получение информации о радиационной обстановке на местности и направлении распространения радиоактивного выброса;
- проведение индивидуального дозиметрического контроля персонала, участвующего в работах по ликвидации последствий аварии.

Верхний уровень АСКРО связан каналами технологической радиосети на радиомодемах Viper SC+ (основная) и се­ти сотовой связи (резервная) с постами и передвижными лабораториями. Оборудование верхнего уровня ­АСКРО выполнено в сейсмостойком исполнении и состоит из серверов сбора данных, серверов баз данных, рабочих мест инженеров по радиационной безопасности и метеоролога, а также сетевого оборудования.

Для моделирования газоаэрозольных выбросов в АСКРО используется одна из самых мощных и точных современных систем – ПО Recass производства ОАО «Тайфун» (г. Обнинск).

Впервые в мировой практике бы­ли изготовлены спектрометрические посты для АСКРО на основе сцинтилляционных блоков СУДЭГ‑01 производства АО ­«ИНТРА». «Сырые» спектрометрические данные передаются на верхний уровень, где обрабатываются стандартной программой для анализа спектров SpectraLine.

Также интересным решением стало применение в постах аккумуляторных литий-титанатных батарей, обеспечивающих работоспособность постов в диапазоне температур от –40 до +40 °C, с возможностью полноценной зарядки при отрицательных температурах. Логикой работы постов и метеостанции управляют специализированные энергосберегающие устройства накопления и обработки УНО‑94М5 – также производства АО «ИНТРА». Заданная автономность постов при работе от внутреннего источника питания составляет не менее 72 ч.

Для повышения надежности работы основные компоненты ­АСКРО зарезервированы, средняя наработка на отказ составляет не менее 20 тыс. часов, средний срок службы – не менее 15 лет.


Технологическая радиосеть обмена данными

Технологическая радиосеть обмена данными, спроектированная специалистами ОАО «Гипросвязь», построена на узкополосных радиомодемах УКВ диапазона четвертого поколения семейства Viper-SC+, поставка и настройка которых выполнена белорусскими компаниями ООО «СЕНСОР-М» (для подсети ЛСО) и ООО «Профессиональные радиосистемы» (для подсети ­АСКРО).

Радиосеть состоит из двух функционирующих на разных частотах подсетей, предназначенных для обеспечения обмена данными в интересах функционирования локальной системы оповещения и автоматизированной системы контроля радиационной обстановки Бел­АЭС.
В составе радиосети в настоящее время развернуты две базовые станции и более 50 радиомодемов на удаленных контролируемых объектах и исполнительных устройствах оповещения. Технические характеристики применяемого оборудования представлены в таблице.

Таблица 1. Технические характеристики радиомодемов семейства Viper-SC+

Tab_1.png

Радиомодемы семейства Viper-SC+ имеют серьезный резерв по модернизации. В частности, после обновления встроенного программного обеспечения до версии v.3.4, которое произошло уже после развертывания радиосети Бел­АЭС, модем получил возможность работы в режиме энергосбережения. Данный режим работы позволяет снизить энергопотребление в 3,5 раза, с 350 до 98 мА, при питании от источника постоянного тока номинальным напряжением 13,8 В. Новая встроенная программа позволяет выполнить переход в режим работы с пониженным энергопотреблением с задержкой не более 0,5 с и выйти из него с номинальной задержкой 2 с. Реализация функции энергосбережения теперь позволяет увеличить время работы радиомодема при переходе на электропитание от аккумуляторов в аварийных ситуациях, а также организовать электропитание радиотехнического оборудования от солнечных батарей.

В составе каждой базовой станции используются два комплекта оборудования Viper-SC+ base station, каждый из которых работает через собственное антенно-фидерное устройство, исключающее единую точку отказа в тракте. Управление работой оборудования базовых станций производит сервер информационной системы.

Проектирование и развертывание технологической радиосети обмена данными для обслуживания ЛСО и ­АСКРО производились поэтапно и различными организациями. В связи с этим создать единый проект, полностью интегрирующий обе эти системы, не удалось. Вместе с тем обе радиосети развернуты с использованием однотипного радиотехнического оборудования, что позволяет выполнить задачу по полной интеграции ЛСО и ­АСКРО в будущем. Поскольку объекты вышеуказанных систем находятся в непосредственной близости друг от друга, имеется возможность совместного использования обеими системами радиотехнического оборудования в аварийных ситуациях в целях обеспечения их надежного функционирования в любой обстановке.

В технологической радиосети Бел­АЭС отсутствует подсистема оперативного (в реальном масштабе времени) удаленного мониторинга технического состояния радиотехнического оборудования. Такая подсистема непрерывно отслеживает температуру внутри корпуса радиомодема, напряжение питания, излучаемую мощность собственного передатчика и мощность обратной волны для каждого устройства в составе технологической радиосети, а также уровень принимаемого базовой станцией от удаленного устройства сигнала. Она позволяет решать следующие задачи:
- следить за целостностью и качеством каналов технологической радиосети обмена данными;
- контролировать рабочие параметры радиотехнической аппаратуры;
- извещать оператора о нештатной работе каналов обмена данными;
- выявлять сбои в функционировании основной электросети, питающей радиомодемы.

Радиомодемы Viper-SC+ имеют достаточно высокую надежность (среднее время их наработки на отказ составляет не менее 400 тыс. часов), однако отсутствие подсистемы контроля технического состояния, позволяющей предупреждать выходы оборудования из строя и оперативно устранять отказы, на наш взгляд, является определенным ограничением надежности и живучести радиосети в целом.

Уже в настоящее время технологическая радиосеть БелАЭС по параметрам надежности и живучести является одной из лучших в Европе, однако, как известно, безопасности мало не бывает, поэтому дальнейшее ее совершенствование, резервы которого заложены на этапе проектирования, позволит улучшить и вышеуказанные параметры. Опыт реализации радиосети БелАЭС был использован при разработке технологической радиосети Запорожской АЭС, специалистам которой удалось реализовать еще более совершенное решение, о котором мы сможем рассказать в дальнейшем.


Выводы

Современная технологическая радиосеть управления и сбора данных на узкополосных радиомодемах УКВ диапазона четвертого поколения может эффективно использоваться в системах безопасности потенциально опасных объектов и обеспечивать функционирование ответственных приложений, включая локальную систему оповещения и автоматизированную систему контроля радиационной обстановки на атомных электростанциях.

Надежность функционирования и живучесть такой технологической радиосети должна обеспечиваться специальными средствами мониторинга технического состояния, позволяющими в режиме реального времени контролировать ее работу, предупреждать сбои и упрощать ликвидацию их последствий.

Опубликовано_в журнале ИСУП № 5(89)_2020

С.А. Маргарян, заместитель генерального директора, главный конструктор, 
ООО «Независимый исследовательский центр перспективных разработок» (НЦПР), г. Москва
тел.: +7 (499) 113‑2698,
e‑mail: sm@flexlab.ru,
сайт: flexlab.ru



Расходомеры ЭЛЕМЕР-РВ в исполнении для АЭС
Свидетельства об утверждении типа СИ, Ду 25…Ду 2000, срок службы 30 лет.
www.elemer.ru