CN101840740B - 一种两通道故障自动检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两通道故障自动检测系统，用于检测核蒸汽供应系统控制装置的故障通道。该检测系统包括仪表探测模块、状态检测模块、计算控制模块、显示模块和报警模块。本发明还涉及一种两通道故障自动检测方法。当电站两通道的测量通道出现故障时，计算控制模块能够自动识别故障通道，直接控制切换到备用通道并给出报警提示，或者报警提示通知操纵员处理故障，以避免下游控制设备继续动作引起机组状态恶化甚至停堆，进而提高电站运行的安全性及经济性。

Description

一种两通道故障自动检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及核电站数字化控制技术领域，更具体地说，涉及一种用于检测核蒸汽供应系统控制装置的故障通道的两通道故障自动检测系统及检测方法。

背景技术

岭澳二期核电站采用西门子的数字控制系统(Digital Control System，简称DCS)用于反应堆的控制与保护，对于核蒸汽供应系统(Nuclear SteamSupply System，简称NSSS)的控制装置(Reactor Control，简称RRC)的测量通道采用了两通道的选择器模块来替代岭澳一期的选择开关。理论上来说，采用两通道的选择器模块之后的岭澳二期设计，比岭澳一期先进很多，能更方便主控室操纵员快速判断出故障的测量通道。采用两通道的选择器模块后，有利于主控室操纵员快速介入反应堆控制，以稳定机组状态，减少机组停堆风险。

按照岭澳二期现有的实际模拟图及DCS逻辑实现的逻辑图(如图1所示)，经查询分析发现两通道的模块并没有采用DCS中用于两通道的模块结构，只是根据功能需要利用DCS搭配建成了能实现模拟图要求的模块。

从图1可以看出，搭建的两通道选择器模块存在以下问题：

1)当一个测量通道故障直接超量程时，不会自动转到备用通道；

2)没有两通道偏差比较及报警功能；

3)两通道手动选择功能不明显。

通过对搭建的两通道的选择器模块的逻辑图进行分析，可以得出：两通道的选择器模块是否能够自动判断出故障通道对于电站运行的安全性和经济性有着直接的影响。

目前使用两通道测量通道进行自动识别判断故障通道，还没有明确的提出两通道测量通道自动识别故障通道的实现办法。这样就不可避免的在两通道的测量通道发生故障之后，无法衡量该测量通道是否有效，进而导致两种情况：第一，测量通道的测量值超出测量仪器的测量范围，测量仪表给出仪控报警但不自动切换到冗余的备用通道，得靠操纵员判断出故障测量通道然后进行介入，会推迟对故障测量通道的介入时间，影响电站运行的安全性；第二，在测量通道虽有部分故障但由于没有偏差报警的情况下，操纵员仍然不知道测量仪表发生故障，所以导致下游设备动作的概率增加，严重的可能由于没有及时介入而导致停堆，进而影响电站运行的安全性及经济性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的电站DCS TXP(DigitalControl System TELEPERM XP)两通道测量通道的上述缺陷，提供一种自动判断两通道故障的检测系统及检测方法，满足测量通道的测量值超出测量仪表的测量范围时实现转换开关自动切换并给出报警提示，满足测量通道的测量值与备用通道偏差超过最大允许偏差时给出报警提示，来最大限度的让操纵员获取故障通道信息，从而缩短操纵员介入的时间，减少停堆的风险，提高了电站运行的安全性及经济性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：构造一种两通道故障自动检测系统，用于检测核蒸汽供应系统控制装置的故障通道。该检测系统包括：仪表探测模块，其检测备用通道得到第一测量值，检测测量通道得到第二测量值；状态检测模块，其判断第一测量值是否超出测量仪表的测量范围，在第一测量值超出测量仪表的测量范围时输出冗余通道无效信号；其判断第二测量值是否超出测量仪表的测量范围，在第二测量值超出测量仪表的测量范围时输出检测通道无效信号，在第二测量值没有超出测量仪表的测量范围时输出检测通道有效信号；计算控制模块，其在得到冗余通道无效信号时控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示；在得到检测通道无效信号时发送切换到备用通道的控制信号，并控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示；在得到检测通道有效信号时将第一测量值与第二测量值的差值与偏差最大允许值进行比较，确定第一测量值与第二测量值的差值超过偏差最大允许值时控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示，确定第一测量值与第二测量值的差值没有超过偏差最大允许值时控制显示模块显示测量数据；显示模块，其用于显示测量数据、显示报警提示；报警模块，其提供报警装置。

本发明的检测系统，所述偏差最大允许值为依据所述测量仪表的测量范围进行设定的固定值。

本发明的检测系统，所述计算控制模块未接收到所述第二测量值时，控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示。

本发明的检测系统，所述计算控制模块未接收到所述检测通道无效信号或所述检测通道有效信号时，控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示。

本发明的检测系统，还包括手动选择模块，所述手动选择模块用于手动选择测量通道或备用通道。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：构造一种两通道故障自动检测检测方法，用于检测核蒸汽供应系统的控制装置的故障通道。该检测方法包括以下步骤：

S1：检测备用通道得到第一测量值，判断第一测量值是否超出测量仪表的测量范围，如果是，输出冗余通道无效信号，进入步骤S5；如果不是，进入步骤S2；

S2：检测测量通道得到第二测量值，判断第二测量值是否超出测量仪表的测量范围，如果是，输出检测通道无效信号，进入步骤S3；如果不是，输出检测通道有效信号，进入步骤S4；

S3：在接收到所述检测通道无效信号时发送切换到备用通道的控制信号，并进入步骤S5；

S4：在接收到所述检测通道有效信号时确定第一测量值与第二测量值的差值是否超过偏差最大允许值，如果是，进入步骤S5；如果不是，进入步骤S6；

S5：进行报警并显示报警提示；

S6：显示测量数据。

本发明的检测方法，在所述步骤S2中，包括在未得第二测量值时，进入步骤S5。

本发明的检测方法，在所述步骤S3中，在未接收到所述检测通道无效信号时，进入步骤S5。

本发明的检测方法，在所述步骤S4中，在未接收到所述检测通道有效信号时，进入步骤S5。

本发明的检测方法，所述偏差最大允许值为依据所述测量仪表的测量范围进行设定的固定值。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：当电站两通道的测量通道出现故障时，计算控制模块能够自动识别故障通道，直接控制切换到备用通道并给出报警提示，或者报警提示通知操纵员处理故障，以避免下游控制设备继续动作引起机组状态恶化甚至停堆，进而提高电站运行的安全性及经济性。

本发明的两通道故障自动检测系统及检测方法，可将报警提示和测量数据通过显示模块进行显示，方便、直观。

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是岭澳二期实际实现的DCS TXP两通道测量通道的模块结构图；

图2是本发明的两通道故障自动检测系统的结构框图；

图3是本发明的两通道故障自动检测系统优选实施例的逻辑图；

图4是本发明的两通道故障自动检测方法优选实施例的流程图。

具体实施方式

本发明的技术方案涉及电站DCS TXP两通道的系统结构功能设计、逻辑实现方法两个方面，主要针对目前使用两通道的测量通道模块对核电站进行控制的电站中，当电站两通道的测量仪表出现故障后，在保证电站安全性的前提下，如何确保计算控制模块3能够自动的识别故障，给出报警通知操纵员处理故障，或者直接切换到备用通道并给出相关报警，以避免下游控制设备动作引起机组状态恶化，进而提高电站运行经济性及安全性。

本发明的两通道故障自动检测系统及检测方法适用于以下任意一种类型的当前工况，可为正常工况、瞬态工况或事故工况，且在满足单一通道故障的条件下实施。

其中，故障包括设备故障和通信故障，设备故障包括探测仪表卡表故障、漂表故障和设备误差过大故障；通信故障包括测量仪表与计算控制模块3的通信链路故障。

如图2所示，是本发明的两通道故障自动检测系统的结构框图。本发明的两通道故障自动检测系统，用于检测核蒸汽供应系统控制装置的故障通道，主要包括：仪表探测模块1、状态检测模块2、计算控制模块3、显示模块4、报警模块5和手动选择模块6。

仪表探测模块1用于分别获取各个测量通道的测量值，即，检测备用通道得到第一测量值，检测测量通道得到第二测量值，。

状态检测模块2用于判断第一测量值是否超出测量仪表的测量范围，在第一测量值超出测量仪表的测量范围时输出冗余通道无效信号。状态检测模块2还用于判断第二测量值是否超出测量仪表的测量范围，如果测量仪表的上漂大于最大值或下漂小于最小值，均认为该测量仪表的测量值超出测量仪表的测量范围。并且，在第二测量值超出测量仪表的测量范围时输出检测通道无效信号，在第二测量值没有超出测量仪表的测量范围时输出检测通道有效信号。

计算控制模块3在得到状态检测模块2输出的检测通道无效信号时发送切换到备用通道的控制信号，并控制启动报警模块5进行报警且在显示模块4上显示报警提示。或者，在得到状态检测模块2输出的检测通道有效信号时将第一测量值与第二测量值的差值与偏差最大允许值进行比较，在确定第一测量值与第二测量值的差值超过最大偏差最大允许值时控制启动报警模块5进行报警且在显示模块4上显示报警提示，在确定第一测量值与第二测量值的差值没有超过偏差最大允许值时在显示模块4上显示测量数据。计算控制模块3在得到冗余通道无效信号时控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示。

并且，计算控制模块3未接收到所述第一测量值或第二测量值时，可以判断是仪表探测模块1与计算控制模块3之间的通信链路发生故障，于是计算控制模块3控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示。计算控制模块3未接收到所述检测通道无效信号或所述检测通道有效信号时，可以判断是状态检测模块2与计算控制模块3之间的通信链路发生故障，于是计算控制模块3控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示。

其中，偏差最大允许值为依据所述测量仪表的测量范围进行设定的固定值，设计者可根据实际需要预定设置为测量仪表的测量范围的任意百分比数值。如，测量仪表的测量范围为1000，偏差最大允许值预定设置为测量范围的10％，则偏差最大允许值为100。

手动选择模块6可用于操纵员根据电站状态，手动选择某一测量通道。

显示模块4用于显示测量数据、显示报警提示。显示模块4可采用液晶显示器，将测量数据和报警提示显示在上面。也可将液晶显示器与报警灯装置组合搭配使用，将测量数据显示在液晶显示器上，同时将报警提示通过报警灯装置进行指示。如此，将测量数据和报警提示通过显示模块进行显示，方便、直观。

报警模块5用于提供报警装置。报警模块5可采用声音报警装置或声光结合的报警装置。

总之，本发明的检测系统，在电站DCS TXP两通道的测量通道出现故障，即测量通道测量值超出测量仪表测量范围时进行自动切换通道并给出报警，或在与备用通道偏差过大时给出报警。当电站两通道的测量仪表出现故障后，在保证电站安全性的前提下，计算控制模块3能够自动的识别故障，给出报警通知操纵员处理故障，或者直接切换到备用通道并给出相关报警，以避免下游控制设备动作引起机组状态恶化，进而提高电站运行经济性及安全性。

如图3所示，本发明的两通道故障自动检测系统优选实施例的逻辑图。由于本发明的检测系统在满足单一通道故障的条件下实施，在此假设通道1为备用通道，通道2为测量通道。

仪表探测模块1包括通道1仪表和通道2仪表，用于分别获取两个测量通道的测量值，即，通道1仪表检测备用通道得到第一测量值，通道2仪表检测测量通道得到第二测量值，并将第一测量值和第二测量值送至计算控制模块3。

状态检测模块2判断备用通道即通道1的测量值是否超出通道1仪表的测量范围，即，判断第一测量值是否超出通道1仪表的测量范围。在第一测量值超出测量仪表的测量范围时输出冗余通道无效信号至计算控制模块3，此时，通道1KG信号为“0”。计算控制模块3在得到通道1KG信号为“0”时控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示。

状态检测模块2判断测量通道即通道2的测量值是否超出通道2仪表的测量范围，即，判断第二测量值是否超出通道2仪表的测量范围。如果通道2仪表的上漂大于最大值或下漂小于最小值，均认为第二测量值超出通道2仪表的测量范围。判断结果存在以下两种情况：

第一种情况：第二测量值超出通道2仪表的测量范围，输出检测通道无效信号即通道2KG信号至计算控制模块3，此时该通道2KG信号为“0”。计算控制模块3在得到通道2KG为“0”时发送切换到通道1的控制信号，控制选择开关切换到备用通道，并控制启动报警模块5且在显示模块4上显示报警提示。如果计算控制模块3未接收到所述第二测量值，可以判断是通道2仪表与计算控制模块3之间的通信链路发生故障，于是计算控制模块3控制启动报警模块5且在显示模块4上显示报警提示。

第二种情况：第二测量值没有超出通道2仪表的测量范围，输出检测通道有效信号即通道2KG信号至计算控制模块3，此时该通道2KG信号为“1”。计算控制模块3在得到通道2KG信号为“1”时将第一测量值与第二测量值的差值与偏差最大允许值进行比较：在确定第一测量值与第二测量值的差值超过偏差最大允许值时，计算控制模块3控制启动报警模块5且在显示模块4上显示报警提示；在确定第一测量值与第二测量值的差值没有超过偏差最大允许值时，计算控制模块3控制显示模块4显示测量数据。当然，偏差最大允许值可根据实际需求进行设定。

当然，计算控制模块3在未得到通道2KG信号时，可以判断是状态检测模块2与计算控制模块3之间的通信链路发生故障，于是计算控制模块3控制启动报警模块5且在显示模块4上显示报警提示。

手动选择模块6可用于操纵员根据电站状态，手动选择某一测量通道，如可通过选择开关选择通道1或通道2。例如，假定通道2为故障通道，操纵员人为将选择开关置于通道2上，此时，通道2仪表检测的第二测量值超过测量范围，于是状态检测模块检判断通道2为无效通道，输出检测通道无效信号即通道2KG信号为“0”。由于本发明的检测系统在满足单一通道故障的条件下实施，通道1为性能良好的备用通道，通道1KG信号默认为“1”。并且，开关K默认控制信号为“1”时选择通道1仪表，开关K默认控制信号为“0”时选择通道2。计算控制模块3通过内部逻辑运算，总是使选择开关K的控制信号为“1”，使选择开关K置于通道1仪表上。即，手动选择模块6选择通道的状态参与到计算控制模块3的内部逻辑关系进行运算，手动选择模块6只能手动选择没有发生故障的通道。当然1KG信号与2KG信号的默认值为“0”或“1”可依据系统设计进行其它逻辑设定。

显示模块4用于显示测量数据、显示报警提示。报警模块5用于进行报警。

如图4所示，是本发明的两通道故障自动检测方法优选实施例的流程图。该方法操作步骤如下所述：

S1：检测备用通道得到第一测量值，判断第一测量值是否超出测量仪表的测量范围，如果是，输出冗余通道无效信号，进入步骤S5；如果不是，进入步骤S2；

S2：检测测量通道得到第二测量值，判断第二测量值是否超出测量测量仪表的测量范围，如果是，输出检测通道无效信号，进入步骤S3；如果不是，输出检测通道有效信号，进入步骤S4；

S3：在接收到检测通道无效信号时发送切换到备用通道的控制信号，并进入步骤S5；

S4：在接收到检测通道有效信号时确定第一测量值与第二测量值的差值是否超过偏差最大允许值，如果是，进入步骤S5；如果不是，进入步骤S6；

S5：进行报警并显示报警提示；

S6：显示测量数据。

本实施例的流程图，是在默认通信链路均良好的情况下实施的。

本发明的检测方法，还可检测通信故障，即测量仪表与计算控制模块3的通信链路故障。当仪表探测模块1中的测量仪表与计算控制模块3的通信链路发生故障时，既使测量仪表处于正常工作状态，测量仪表的测量值也不能传送至计算控制模块3，于是计算控制模块3控制启动报警模块5且在显示模块4上显示报警提示。当状态检测模块2与计算控制模块3的通信链路发生故障时，状态检测模块2即使发送检测通道无效信号或检测通道有效信号至计算控制模块3，计算控制模块3也无法接收到所述检测通道无效信号或所述检测通道有效信号，于是计算控制模块3控制启动报警模块5且在显示模块4上显示报警提示。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种两通道故障自动检测系统，该自动检测系统用于检测核蒸汽供应系统控制装置的故障通道，且在满足单一通道故障的条件下实施，其特征在于，包括：

仪表探测模块，其检测备用通道得到第一测量值，检测测量通道得到第二测量值；

状态检测模块，其判断第一测量值是否超出测量仪表的测量范围，在第一测量值超出测量仪表的测量范围时输出冗余通道无效信号；判断第二测量值是否超出测量仪表的测量范围，在第二测量值超出测量仪表的测量范围时输出检测通道无效信号，在第二测量值没有超出测量仪表的测量范围时输出检测通道有效信号；

计算控制模块，其在得到冗余通道无效信号时控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示；在得到检测通道无效信号时发送切换到备用通道的控制信号，并控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示；在得到检测通道有效信号时将第一测量值与第二测量值的差值与偏差最大允许值进行比较，确定第一测量值与第二测量值的差值超过偏差最大允许值时控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示，确定第一测量值与第二测量值的差值没有超过偏差最大允许值时控制显示模块显示测量数据；

显示模块，其用于显示测量数据、显示报警提示；

报警模块，其提供报警装置。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述偏差最大允许值为依据所述测量仪表的测量范围进行设定的固定值。

3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述计算控制模块未接收到所述第二测量值时，控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示。

4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述计算控制模块未接收到所述检测通道无效信号或所述检测通道有效信号时，控制启动报警模块且在显示模块上显示报警提示。

5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，还包括手动选择模块，所述手动选择模块用于手动选择测量通道或备用通道。

6.一种两通道故障自动检测方法，该自动检测方法用于检测核蒸汽供应系统控制装置的故障通道，且在满足单一通道故障的条件下实施，包括以下步骤：

S1：检测备用通道得到第一测量值，判断第一测量值是否超出测量仪表的测量范围，如果是，输出冗余通道无效信号，进入步骤S5；如果不是，进入步骤S2；

S2：检测测量通道得到第二测量值，判断第二测量值是否超出测量仪表的测量范围，如果是，输出检测通道无效信号，进入步骤S3；如果不是，输出检测通道有效信号，进入步骤S4；

S3：在接收到所述检测通道无效信号时发送切换到备用通道的控制信号，并进入步骤S5；

S4：在接收到所述检测通道有效信号时确定第一测量值与第二测量值的差值是否超过偏差最大允许值，如果是，进入步骤S5；如果不是，进入步骤S6；

S5：进行报警并显示报警提示；

S6：显示测量数据。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，包括在未得第二测量值时，进入步骤S5。

8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，在未接收到所述检测通道无效信号时，进入步骤S5。

9.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，在所述步骤S4中，在未接收到所述检测通道有效信号时，进入步骤S5。

10.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述偏差最大允许值为依据所述测量仪表的测量范围进行设定的固定值。

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