CN101447240B - 一种核电机组的事故监控系统及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电机组的事故监控系统及其监控方法，该系统包括状态显示装置，用于显示整个核电机组的系统参数和设备状态；所述状态显示装置包括状态监视模块、参数监视模块、以及操作链接模块。本发明的核电机组的事故监控系统及其监控方法将核电机组复杂的各类信息进行有效的分类，集中向操纵人员提供快速、准确的系统参数和设备状态，并且只占用一个显示装置，充分利用了数字化的特点；通过对重要参数和重要设备状态的持续显示，避免了数字化带来的控制画面频繁切换而可能产生的控制风险。其通过合理的链接，实现不同监督画面，电子程序画面间的快速导航，保证了对机组控制的流畅，有效地减轻了操纵人员的工作负荷。

Description

一种核电机组的事故监控系统及其监控方法

技术领域

本发明涉及事故监控系统，更具体地说，涉及一种核电机组的事故监控系统及其监控方法。

背景技术

核电站的核电机组的控制系统是核电站的重要组成部分，机组的安全可靠运行已经在很大程度上取决于核电机组的控制系统的性能水平，其中控制系统的显示界面是否友好对于核电站操纵人员非常重要。目前由于技术进步，新建核电站开始采用全数字化控制系统，它将应用成熟的常规电站分布式控制系统（Distributed Control System，DCS）加以改进并移植过来，全面应用在常规岛、BOP、核岛部分，构成核电机组的控制系统，核电机组的控制系统包括核电机组的监控子系统、诊断子系统、服务器、通信子系统、执行子系统等。其中，现有的核电机组的监控子系统的主要功能是对核电机组的设备的功能状态进行显示，使操纵人员能了解设备的安全功能、运行功能、报警功能是否出现异常，并提供操纵人员处理的手段。这些全部通过显示屏提供信息，并确认各种命令。

核电机组由于其技术的复杂性，存在大量的各类设备，仅阀门就有一万多个，另外还有大量的泵、电机、各类传感器等，同时由此产生了大量的逻辑量、模拟量以及大量的实时报警等，在全数字化控制系统中，这类数字化的信息比传统的主控制系统的信息要大大增加。在核电机组事故情况下，存在海量的数据信息会集中反馈到核电机组控制室，如果通过操纵人员逐个信息进行识别则需要大量的时间，且由于受显示屏显示方式的限制，容易丧失对整个机组总体状态的把握。并且按规定执行相应的事故程序时，面对各种大量信息，需要操纵人员迅速找到事故程序要求观察的参数来决定程序走向，并采取正确的处理措施。如只按系统控制工艺画面进行机组状态监视，对了解机组整体状态不利，按事故程序进行控制时，调用大量系统控制工艺画面也是不现实的。

现阶段应用比较典型的全数字化控制系统有：法国法马通公司N4系列的核电机组的控制系统、德国西门子公司的TELEPERM XP+XS系统等。

其中，法国的N4系列的核电机组的控制系统的监控子系统包括状态显示装置、操作步骤及工艺操作画面显示装置等，事故工况下的状态显示装置，用于显示核电机组的状态监视画面；操作步骤及工艺操作画面显示装置用于显示主操作步骤、详细操作步骤和工艺操作画面，通过控制工艺操作画面可控制工艺设备。然而，该核电机组的监控子系统存在以下缺点：

1.由于操作步骤画面和工艺操作画面混合在同一显示装置中显示，且通过控制工艺操作画面可控制工艺设备，因此该操作步骤及工艺操作画面显示装置的维护修改不灵活，周期长，不能满足实际运行时根据具体情况对操作步骤进行修改或调整的要求；而每次都需要修改与工艺设备直接发生作用的软件，带来不安全性；

2.由于主操作步骤和详细操作步骤在同一显示装置中显示，且主操作步骤和详细操作步骤不能同时显示，因此导致运行操纵人员在执行复杂操作时经常迷失方向，失去对机组状态的总体控制，容易造成人为失误。

鉴于此，已不使用N4的监控方式，原来N4的机组监视画面不包含程序的链接和相关参数。不适应现有事故程序的要求。

德国西门子公司的TELEPERM XP+XS系统，未考虑提供单独针对事故下系统集成监督。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的需要多个状态显示装置实现对整个机组的监控，以致对应的事故程序诊断部分或控制序列的执行不流畅，需要在多个状态显示装置中进行显示画面的切换等缺陷，提供一种核电机组的事故监控系统及其监控方法，其能快速、准确地给操纵人员提供核电机组的整体重要信息，并配合操纵人员执行相应事故程序，提供程序需要观察的特定参数和程序可能使用的画面或其他程序的链接。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电机组的事故监控系统，包括状态显示装置，用于显示整个核电机组的系统参数和设备状态；所述状态显示装置包括状态监视模块、参数监视模块、以及操作链接模块；

其中，所述状态监视模块包括：

机组总体状态单元，用于显示主要设备的运行情况、机组的重要保护动作情况、停堆时间、以及保护闭锁情况；

泵和阀门状态单元，用于显示事故程序进行判断或使用的主要的设备状态；

自动诊断结果单元，用于显示系统进行自动诊断和状态判断后所获得的诊断报告。

在本发明的所述的核电机组的事故监控系统中，所述参数监视模块用于显示系统参数、设备参数、以及电子操作单的数量；所述参数监视模块包括至少一个记录仪，其用于显示回路温度、压力参数、以及事故程序控制参数。

在本发明的所述的核电机组的事故监控系统中，所述参数监视模块包括两个或三个记录仪。

在本发明的所述的核电机组的事故监控系统中，所述操作链接模块包括：

电子文件链接单元，用于调用电子操作单的链接；

画面链接单元，用于调用到需操作控制设备的系统画面的链接、到当前事故程序出口的链接、以及到定期监督的链接。

在本发明的所述的核电机组的事故监控系统中，所述事故监控系统还包括操作步骤显示装置，用于显示与所述状态显示装置中的核电机组相对应的主操作步骤和与所述主操作步骤相对应的详细操作步骤。

在本发明的所述的核电机组的事故监控系统中，所述事故监控系统还包括工艺操作画面显示装置，用于显示所述操作步骤显示装置中的详细操作步骤所需的工艺操作画面，并发出执行所述详细操作步骤所要求的操作控制指令以控制工艺设备。

根据本发明的另一个方面，提供一种核电机组的事故监控方法，包括以下步骤：

S1：启动事故程序并在状态显示装置中显示相应的整个核电机组的系统参数和设备状态；

S2：读取并启动所述事故程序的当前诊断和控制序列；

S3：从所述状态显示装置中读取相应的系统参数或设备参数；

S4：将相应系统或设备的工艺控制导入工艺操作画面显示装置，并执行相应的控制操作；

S5：判断所述事故程序是否执行结束，如果是，进入步骤S6，否则，进入步骤S2；

S6：结束事故监控。

在本发明所述的核电机组的事故监控方法中，所述步骤S2和S3之间还包括：当所述整个核电机组有动作保护时，从所述状态显示装置中读取机组的重要保护动作情况。

在本发明所述的核电机组的事故监控方法中，在所述步骤S4中还包括：当需要调用电子文件时，从所述状态显示装置中调用相应的电子操作单的链接。

实施本发明的核电机组的事故监控系统及其监控方法，具有以下有益效果：1）将核电机组复杂的各类信息进行有效的分类，集中向操纵人员提供快速、准确的系统参数和设备状态，并且只占用一个显示装置，充分利用了数字化的特点；

2）通过对重要参数和重要设备状态的持续显示，避免了数字化带来的控制画面频繁切换而可能产生的控制风险。

3）其通过合理的链接，实现不同监督画面，电子程序画面间的快速导航，保证了对机组控制的流畅，有效地减轻了操纵人员的工作负荷。

4）显示画面充分考虑了人机结合的特点，通过合理分区，直观的图形符号，一定程度上避免了人因失误。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明核电机组的事故监控系统的系统框图；

图2是本发明核电机组的事故监控方法的流程图。

具体实施方式

本发明的技术方案主要在核电机组发生事故工况时进行全面的监控，操纵员通过执行事故程序来进行电站的控制，具体就是根据事故程序指引，观察相应机组的参数，采取事故程序对应要求的行动。在数字化电站条件下，运用DCS总体控制。

如图1所示，在本发明的核电机组的事故监控系统中，包括状态显示装置1、操作步骤显示装置2和工艺操作画面显示装置3，其中，状态显示装置1用于显示整个核电机组的系统参数和设备状态；操作步骤显示装置2用于显示与状态显示装置1中的核电机组相对应的主操作步骤和与主操作步骤相对应的详细操作步骤；工艺操作画面显示装置3用于显示操作步骤显示装置2中的详细操作步骤所需的工艺操作画面，并发出执行详细操作步骤所要求的操作控制指令以控制工艺设备。本发明的主要发明点在于通过详细研究事故程序的控制目标，程序控制方式和程序可能的出口；研究程序对应事故工况下需了解的机组总体状态，如主要保护的动作状态，主要的允许和闭锁信号，必须时刻监视的重要参数等；研究每个特定程序需要观察的参数，自动诊断报告，主要设备运行情况，数字化操作单的数量和链接，将状态显示装置1设置为包括状态监视模块、参数监视模块、以及操作链接模块，以将这些内容体现在状态监视画面中，从而实现在执行事故程序（事故程序是由若干诊断部分和控制序列组成）运行不同的诊断部分或控制序列时，通过本发明只需单个状态显示装置，即可实现对整个机组的监控，并保证对应事故程序诊断部分或控制序列的流畅执行，而无需切换状态显示装置1中显示的画面。

由于不同事故有不同程序，诊断和控制过程中需观察的信息也不同。针对每个程序的诊断部分和控制序列都设计了对应的状态监督画面，来实现本发明的全面监控。在具体设计时，状态监视模块包括：机组总体状态单元、泵和阀门状态单元和自动诊断结果单元，其中，机组总体状态单元用于显示主要设备的运行情况、机组的重要保护动作情况、停堆时间、以及保护闭锁情况，从而操纵员可以迅速了解机组的总体情况，对全局有直接了解，便于把握程序的总体目标，对安全有重要帮助；泵和阀门状态单元用于显示事故程序进行判断或使用的主要的设备状态，从而方便操纵员观察后，可以立刻继续执行程序下一步，而无需到专门的系统工艺画面中寻找此设备状态；自动诊断结果单元用于显示系统进行自动诊断和状态判断后所获得的诊断报告，数字化电站对一些复杂的系统状态采用了计算机自动诊断技术，程序要求的状态判断，可以由计算机直接给出，其自动诊断结果结果也在此画面显示，操纵员可以根据显示的结果选择对应的程序下一步。

参数监视模块用于显示系统参数、设备参数、以及电子操作单的数量；其包括至少一个记录仪，优选设计为两个或三个，其用于显示回路温度、压力参数、以及事故程序控制参数。对于需操纵员持续监视变化的参数，画面提供了2-3个记录仪形式的直观显示，可以直观的得到如一回路温度，压力等参数的变化情况，对于程序要求控制的参数也在此显示，可以让操纵员观察到自己控制的效果，而无需在专门的系统工艺画面上持续观察。事故程序中要求观察的其他参数，或者是判断依据的参数，通过该参数监视模块直观的数字给予显示。操纵员观察后，可以立刻继续执行程序下一步，而无需到专门的系统工艺画面中寻找此参数。

操作链接模块包括电子文件链接单元和画面链接单元，其中，电子文件链接单元用于调用电子操作单的链接；画面链接单元用于调用到需操作控制设备的系统画面的链接、到当前事故程序出口的链接、以及到定期监督的链接。在实际工作中，该操作链接模块提供了使用本节事故程序可能调用的所用电子文件和画面的链接，极大的方便了操纵员的操作。

这些内容通过和计算机控制系统的对点联系，保证实时反映电站实际参数和状态的变化。同时根据人机工程学的分析结果，这些内容显示在相对固定的区域，便于操纵人员查找。

通过在状态显示装置1中持续显示上述状态监督画面，操纵人员无需频繁在工艺控制画面显示装置中调用不同系统的工艺控制画面，且有关参数和设备状态一直在状态监督画面中显示，不会因为画面的切换而被覆盖。操纵人员可以迅速地发现参数和设备状态的变化。

如图2所示，在进行核电机组的事故监控时，其具体包括以下步骤：

1：启动事故程序并在状态显示装置中显示相应的整个核电机组的系统参数和设备状态，即根据事故程序要求将对应的状态监督画面显示在指定的状态显示装置上；

2：读取并启动所述事故程序的当前诊断和控制序列；

3：当所述整个核电机组有动作保护时，从所述状态显示装置中读取机组的重要保护动作情况，即可以直接在状态显示装置中观察到。

4：从状态显示装置中读取相应的系统参数或设备参数，即遇到需观察的参数或设备状态时，直接在状态显示装置上读取，无需调用对应系统的工艺控制画面到工艺控制画面显示装置中显示

5：将相应系统或设备的工艺控制导入工艺操作画面显示装置，并执行相应的控制操作，即按事故程序需执行操作时，需调用对应系统的工艺控制画面到工艺控制画面显示装置中显示，然后执行操作。如执行的是调节操作，工艺控制画面切换后将无法看到调节效果，此时可以在状态监督画面中看到，另外，当需调用一份电子操作单时，可以直接在状态监督画面中进行链接，无需调用导航画面。当机组参数或设备状态变化时，可以直接在状态监督画面中观察到。而此时工艺控制画面显示装置显示的工艺控制画面可能是其他系统，从而无法看到。

6：当当前诊断部分或控制序列完成时，根据事故程序指导的出口，可以在状态监视画面中直接链接下一部分程序对应的状态监视画面，直接在状态显示装置上完成监视画面的切换，保证对机组的持续监督，即在当前诊断或控制序列结束时，判断事故程序是否执行结束，如果是，进入步骤7，否则，进入步骤2进行下一诊断部分或控制序列的执行；

7：结束事故监控。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种核电机组的事故监控系统，其特征在于，包括：

状态显示装置，用于显示整个核电机组的系统参数和设备状态；所述状态显示装置包括状态监视模块、参数监视模块、以及操作链接模块；其中

所述状态监视模块包括：

机组总体状态单元，用于显示主要设备的运行情况、机组的重要保护动作情况、停堆时间、以及保护闭锁情况；

泵和阀门状态单元，用于显示事故程序进行判断或使用的主要的设备状态；

自动诊断结果单元，用于显示系统进行自动诊断和状态判断后所获得的诊断报告。

2.根据权利要求1所述的核电机组的事故监控系统，其特征在于，所述参数监视模块用于显示系统参数、设备参数、以及电子操作单的数量；所述参数监视模块包括至少一个记录仪，其用于显示回路温度、压力参数、以及事故程序控制参数。

3.根据权利要求2所述的核电机组的事故监控系统，其特征在于，所述参数监视模块包括两个或三个记录仪。

4.根据权利要求1所述的核电机组的事故监控系统，其特征在于，所述操作链接模块包括：

电子文件链接单元，用于调用电子操作单的链接；

画面链接单元，用于调用到需操作控制设备的系统画面的链接、到当前事故程序出口的链接、以及到定期监督的链接。

5.根据权利要求1～4任一所述的核电机组的事故监控系统，其特征在于，所述事故监控系统还包括操作步骤显示装置，用于显示与所述状态显示装置中的核电机组相对应的主操作步骤和与所述主操作步骤相对应的详细操作步骤。

6.根据权利要求5所述的核电机组的事故监控系统，其特征在于，所述事故监控系统还包括工艺操作画面显示装置，用于显示所述操作步骤显示装置中的详细操作步骤所需的工艺操作画面，并发出执行所述详细操作步骤所要求的操作控制指令以控制工艺设备。

7.一种核电机组的事故监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：启动事故程序并在状态显示装置中显示相应的整个核电机组的系统参数和设备状态；

S2：读取并启动所述事故程序的当前诊断和控制序列；

S3：从所述状态显示装置中读取相应的系统参数或设备参数；

S4：将相应系统或设备的工艺控制导入工艺操作画面显示装置，并执行相应的控制操作；

S5：判断所述事故程序是否执行结束，如果是，进入步骤S6，否则，进入步骤S2；

S6：结束事故监控。

8.根据权利要求7所述的核电机组的事故监控方法，其特征在于，所述步骤S2和S3之间还包括：当所述整个核电机组有动作保护时，从所述状态显示装置中读取机组的重要保护动作情况。

9.根据权利要求8所述的核电机组的事故监控方法，其特征在于，在所述步骤S4中还包括：当需要调用电子文件时，从所述状态显示装置中调用相应的电子操作单的链接。

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