核电工程接口控制手册的分级方法研究

杨亚伟，王 璐，周 璐

(1．山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250013；2．山东省质量技术监督教育培训中心，山东 济南 250013)

1 概述

核电厂建设是一项多方参与的复杂系统工程，在这个过程中不可避免的会产生各种各样的接口，其中设计接口管理是核电项目管理工作中的一项重点工作，对整个核电工程的质量、进度和投资都有着重要的影响。目前核电厂建设过程中普遍以接口控制手册(Interface Control Manual, ICM)为工具来进行设计接口的管理工作。ICM中完整而详细地列出了需要进行交换的接口，规定了这些接口的名称、编码、具体要求、传递方向、交换时间、所属专业等信息，并在实际交换过程中进行详细地跟踪和记录。

核电厂建设过程中所产生的设计接口数量众多，例如福清核电厂一期工程中，ICM接口共计近4000个，而岭澳二期工程中ICM接口数更是超过5000个。庞大的接口数量给接口管理工作带来了不小的困难，很多时候会感到无从下手。在核电项目建设过程中，对于比较复杂的问题，分级管理思想是一种较为有效和成熟的管理方式，在核电项目建设过程中的质保、设备管理等方面都得到了成功的应用。因此，如果能将分级管理的思想应用到以ICM为基础的设计接口管理工作中，对于增加工作的针对性，提高管理效率等方面都有很大的帮助。

2 基于ICM的设计接口管理

设计接口是指在核电厂建设过程中产生的与设计工作相关的接口，主要包括设计与采购的接口、设计与设计的接口、设计与安装调试的接口等。目前国内外核电工程建设过程中通常以ICM为工具来进行设计接口的管理工作，下面以国核压水堆示范工程常规岛设计采购接口为例，简要概述一下基于ICM的设计接口管理工作的基本原理。

国核压水堆示范工程常规岛总共包含1项汽轮发电机组设备和150余项辅机设备，在每项设备的技术协议中，设计院与供货商都会将需要进行交换的接口进行梳理，形成针对该设备的ICM，以汽轮机厂房通风空调程控系统(简称VTS系统)为例，其ICM接口见表1(其中ES表示供货商，G7表示设计院)。

表1 汽轮机厂房通风空调程控系统ICM

将常规岛所有设备的ICM汇总，便形成了整个常规岛范围内的ICM总表(通常分为主机ICM和辅机ICM两部分)，该ICM总表便是整个常规岛设计采购接口管理的基础与依据。

3 ICM接口分级方法研究

建立ICM的最终目的是为了保证接口的交换能够满足设计院的设计需求，从而最终保证设计院相关设计工作的顺利开展。因此，对ICM中的接口进行分级，其本质是评判每个ICM接口对最终设计工作的影响权重。

确定影响权重的方法比较多，总体来说可以分为两大类：主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法是针对各个要素的重要程度进行主观评判，并将评判结果转化为权重的一种方法；客观赋权法是根据要素自身的作用和影响来确定权重的一种方法。与主观赋权法相比，客观赋权法需要大量的客观数据作支撑，对于核电工程来讲，由于机组类型、建造模式的区别，以及已建机组数量的限制，很难找到大量的相关数据作为支撑，因此本文采用主观赋权法来确定ICM接口的权重。

常用的主观赋权法有专家评定法、层次分析 法 (Analytic Hierarchy Process．AHP)和 灰 色关联分析法等。对于ICM接口来讲，其建立的最终目的是保证设计院的相关设计工作顺利开展，这一最终目标又可以分解成保证每一份图纸的设计工作顺利完成，而每一份图纸顺利完成的前提是ICM中相关接口的顺利交换。从上述分析过程可以看出，这是一种典型的分层关系，因此可以采用层次分析法来确定ICM接口的权重。

4 基于层次分析法的ICM接口分级方法

层次分析法是把复杂事情分成若干有序层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。层次分析法的主要计算过程包含建立层次结构模型、构造判断矩阵、层次排序及一致性检验等方面。下面以表1的VTS系统ICM接口为例，给出基于层次分析法的ICM接口分级方法。

4.1 建立层次结构模型

根据前文中的分析，层次结构模型中的第一层，也就是建立ICM的最终目标，是确保ICM接口的交换满足设计院的设计需求。该最终目标又可分解为每一张图纸的设计需求得到满足，即层次结构模型中的第二层。层次结构模型的第三层，是与每张图纸相关的ICM中的具体接口。综上所述，ICM接口分级评估的层次结构模型见图1。

图1 ICM接口评估的层次结构模型

对于国核压水堆示范工程VTS系统，设计院的设计范围主要包括VTS系统接线图、VTS系统配置图、VTS系统说明书和VTS系统布置图，这些图纸与表1中VTS系统ICM接口的对应关系见表2。对于JS90-0007、JS90-0008和JS90-0009三个接口，其传递方向是由设计院提交给供货商，是供货商进行相关设计的设计输入。其中JS90-0007接口是供货商进行JS90-0004接口设计的输入资料，JS90-0008和JS90-0009接口是供货商进行JS90-0005接口设计的输入资料。

表2 设计图纸与设计接口的对应关系

根据图1所给的层次结构模型，结合表2中的对应关系，得到VTS系统的层次结构模型见图2。其中对于JS90-0007、JS90-0008和JS90-0009三个接口，由于其是供货商进行接口设计的输入资料，因此在建立层次结构模型时把这三个接口放在了第四层。

图2 VTS系统ICM接口分级的层次结构模型

4.2 构造判断矩阵及一致性检验

对于图1所示的层次结构模型而言，其第一层与第二层的判断矩阵如下所示：

其中，D12表示对于最终目标而言，图纸D1对图纸D2相对重要性的数值表现形式，其取值含义见表3。

表3 元素间重要性的数值标定

对于国核压水堆示范工程VTS系统，结合图2所示的层次结构模型以及相关专家的评估打分，得到其第一层与第二层之间的判断矩阵如下所示：

利用MATLAB软件得到上述判断矩阵的最大特征值λmax为4.0599，计算上述判断矩阵的一致性比例得：

根据式(1)可以判断该判断矩阵具有满意的一致性。

对于图1所示的层次结构模型而言，其第二层与第三层的判断矩阵如下所示：

其中，I1,2表示对于图纸D而言，ICM中接口I1对接口I2相对重要性的数值表现形式，其取值含义也见表3。

对于国核压水堆示范工程VTS系统，结合图2的层次结构模型以及相关专家的评估打分，得到其第二层与第三层之间的判断矩阵分别如下所示：

对于图2的VTS系统层次结构模型中的第三层与第四层，参照第二层与第三层的判断矩阵构造方法，得到其判断矩阵如下所示。

4.3 ICM接口分级

根据前文中给出的判断矩阵及其计算结果，得到VTS系统ICM接口权重总排序结果见表4。

表4 VTS系统ICM接口权重总排序

对 于 JS90-0007、JS90-0008和 JS90-0009三个由设计院向供货商传递的接口，其权重排序结果见表5。

表5 VTS系统反提资接口权重排序

对于单个系统或设备的ICM接口，本文拟将其分为两个级别：重要接口和一般接口。对于按照上述层次分析法得到的权重高于1/N的接口，将其划分为重要接口，权重低于1/N的接口划分为一般接口，其中N表示系统中接口的总数目。将表4和表5中VTS系统的所有接口权重进行归一化处理，然后根据处理后的权重按照上述分级原则进行分级，结果见表6。

表6 VTS系统ICM接口内部分级结果

在整个常规岛范围内，接口的重要性除了与接口本身有关之外，还与接口所在系统或设备的重要程度有关，接口的分级除了要考虑接口在本系统或设备中的重要性外，还要考虑所在系统或设备在整个常规岛范围内的重要性。因此，在整个常规岛范围内，ICM接口的分级原则见表7。

表7 常规岛范围内的接口分级原则

其中设备等级的确定可以参照每个工程的设备分级方法，例如在国核压水堆示范工程常规岛范围内，关键设备包括汽轮发电机组设备、循环水泵、给水泵、凝结水泵、主变压器等。由于在常规岛范围内，VTS系统属于普通设备，因此VTS系统ICM接口的最终分级结果见表8。

表8 VTS系统ICM接口的最终分级结果

5 结语

本文针对核电工程ICM接口数量繁多的问题，给出了一种基于层次分析法的接口分级方法，依据系统或设备的重要性，及其ICM接口的重要性权重计算，将整个核电常规岛ICM接口划分为三个级别，从而使得设计接口的管理工作能够更有针对性。

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世界第一特高压工程顺利跨越长江天堑

4月15日，备受世界瞩目的我国特高压电网±1100 kV西电东送准东—皖南特高压工程再传捷报，随着最后一项导线顺利跨越天堑长江，标志着目前世界电压等级最高的特高压大跨越——昌古特高压长江大跨越工程全线贯通。

±1100 kV新疆准东—安徽皖南特高压直流工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。工程起点为新疆准东五彩湾换流站，落点为安徽皖南换流站，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽6省(区)，新建准东、皖南2座换流站，线路全长约3324 km，工程投资407亿元，安徽境内线路长304.167 km，其中一般线路301.267 km，长江大跨越2.9 km。

该长江大跨越工程作为全线路的咽喉、节点，共有2基225.2 m高的跨越塔、2基66m高的锚塔组成。线路基本为南北走向，北岸跨越点位于无为县高沟镇群英村，南岸跨越点位于繁昌县荻港镇庆大圩。两岸堤距约1575 m，两岸跨越塔均位于大堤外侧，基础外缘距堤脚不小于50 m。跨越方式为“耐—直—直——耐”。耐张段全长2900 m，跨越档距1790m，档距分布为“570 m—1790 m—540 m”。线路按单回路双极运行设计。导线采用6×JLHA1/G4A-900/240特强钢芯铝合金绞线，地线采用2根OPGW-300光缆，导线悬垂串采用2个4联550 kN金具串，导线耐张串采用8联550kN金具串。

该工程是国家电网在特高压输电领域持续创新的重要里程碑，刷新了世界电网技术的新高度，开启了特高压输电技术发展的新纪元，对于全球能源互联网的发展具有重大的示范作用，具有显著的经济、社会、环境效益。