CN102097145B - 核电站非安全级平台仪控的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核电站非安全级平台仪控的系统及方法，其中系统包括用于执行安全级功能的安全级自动控制模块，用于操控安全级自动控制模块的安全信息和控制模块，还包括替代安全级自动控制模块控制功能的备用控制模块；其中，安全信息和控制模块，用于检测来自安全级自动控制模块的状态信号，根据状态信号判断安全级自动控制模块功能是否丧失，在安全级自动控制模块控制功能丧失时，接入替代安全级自动控制模块的备用控制模块，以便备用控制模块对执行器进行控制。本发明通过增加备用控制模块，以在安全级自动控制模块功能丧失时，替代安全级自动控制模块来控制多个执行器动作，提高了核电厂的安全性、可用率及经济效益。

Description

核电站非安全级平台仪控的系统及方法

技术领域

本发明涉及核电技术领域，更具体地说，涉及一种核电站非安全级平台仪控的系统及方法。

背景技术

CPR1000是在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，结合20多年来的渐进式改进和自主创新形成的“二代加”百万千瓦级压水堆核电技术。这一技术方案具有四个方面显著特点：一是技术先进性，总体性能达到了国际同类型在役核电站的先进水平；二是成熟性，有国际上约1000个堆年的安全运行经验，满足新安全法规、导则的要求；三是良好的经济性，具备实现自主化、国产化基础，通过推进自主化、国产化，可大幅降低造价，达到与脱硫火电上网电价竞争的目标；四是具有在“十一五”期间开工的可行性，按照该方案建设小批量核电站，有利于在较短时间内提高我国核电的竞争力，形成标准化、系列化、规模化发展格局。

目前核安全局对核电站的CPR核电站项目没有提出仪控总体结构相关的问题，而对比法国阿海珐公司的欧洲压水堆(EPR)的仪控总体结构，尽管CPR项目仪控总体结构已经考虑采用了4机组公用网络，但是仍然只有一个自动控制平台，在该唯一的非安全级数字化控制系统(Digital Control System，DCS)自动控制平台丧失的情况下，没有其他控制平台来替代其实施非安全级平台执行的部分安全功能的自动控制，因此无法保证核电厂的安全性，也无法满足核安全局对核电站纵深防御、独立性、完整性的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种核电站非安全级平台仪控的系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种核电站非安全级平台仪控的系统，包括用于执行安全级功能的安全级自动控制模块，用于操控所述安全级自动控制模块的安全信息和控制模块，还包括替代所述安全级自动控制模块控制功能的备用控制模块；其中，

所述安全信息和控制模块，用于检测来自所述安全级自动控制模块的状态信号，根据所述状态信号判断所述安全级自动控制模块功能是否丧失，在所述安全级自动控制模块控制功能丧失时，接入替代所述安全级自动控制模块的备用控制模块，以便所述备用控制模块对所述执行器进行控制。

本发明所述的系统，其中，所述系统还包括切换开关模块，所述备用控制模块和所述安全级自动控制模块共同经所述切换开关模块连接所述安全信息和控制模块；其中，

所述安全信息和控制模块，用于在所述安全级自动控制模块功能丧失时，向所述切换开关模块发送切换指令，以将所述备用控制模块接入安全信息和控制模块；

所述切换开关模块，用于执行所述切换指令，将所述备用控制模块接入所述安全信息和控制模块。

本发明所述的系统，其中，所述安全信息和控制模块包括：

信号采集单元，用于采集所述安全级自动控制模块定时发送的状态信号；

逻辑判断单元，用于判断所述状态信号的接收情况，在间隔第一预定时间未收到下一状态信号时，则产生表示所述安全级自动控制模块控制功能丧失的故障信号，或者在重新收到所述状态信号时，产生表示所述安全级自动控制模块控制功能恢复的故障恢复信号；

切换命令产生单元，用于在接收到所述故障信号时，向所述切换开关模块发送切换指令，以将所述备用控制模块接入所述安全信息和控制模块，或者在接收到所述故障恢复信号时，向所述切换开关模块发送切换指令，以将所述安全级自动控制模块重新接入所述安全信息和控制模块。

本发明所述的系统，其中，所述系统还包括优选控制模块，所述备用控制模块根据所述优选控制模块发送的信息，对所述执行器按照优先级进行控制。

本发明所述的系统，其中，所述安全信息和控制模块还包括：

报警单元，用于在所述安全级自动控制模块控制功能丧失时进行报警；

显示单元，用于显示所述状态信号。

本发明还提供了一种核电站非安全级平台仪控的方法，其中，包括以下步骤：

检测来自用于控制多个执行器动作的安全级自动控制模块定时发送的状态信号；

根据所述状态信号判断所述安全级自动控制模块功能是否丧失；

在所述安全级自动控制模块功能丧失时，接入替代所述安全级自动控制模块的备用控制模块，以便所述备用控制模块对所述执行器进行控制。

本发明所述的方法，其中，所述根据所述状态信号判断所述安全级自动控制模块功能是否丧失具体包括：

判断所述状态信号的接收情况；

在间隔第一预定时间未收到下一状态信号时，产生表示所述安全级自动控制模块控制功能丧失的故障信号，并向所述切换开关模块发送切换指令，以将所述备用控制模块接入所述安全信息和控制模块。

本发明所述的方法，其中，所述根据所述状态信号判断所述安全级自动控制模块功能是否丧失具体还包括：

继续检测来自用于控制多个执行器动作的安全级自动控制模块定时发送的状态信号；

判断是否重新收到状态信号；

在重新接收到下一状态信号后，产生表示所述安全级自动控制模块控制功能恢复的故障恢复信号，并向所述切换开关模块发送切换指令，以将所述安全级自动控制模块重新接入所述安全信息和控制模块。

本发明所述的方法，其中，所述备用控制模块对所述执行器进行控制具体为：

所述备用控制模块根据优选控制模块发送的信息，对所述执行器按照优先级进行控制。

本发明所述的方法，其中，还包括步骤：

在间隔第一预定时间未收到下一状态信号时，进行报警。

本发明通过在核电站安全控制系统中增加备用控制模块，并相应设置切换开关模块，以在安全级自动控制模块功能丧失时，及时切换至备用控制模块，以替代安全级自动控制模块来控制多个执行器动作，以提高核电厂的安全性和可用率，提高核电厂的经济效益。

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是本发明较佳实施例的核电站非安全级平台仪控的系统模块示意图；

图2是本发明较佳实施例的核电站非安全级平台仪控的方法流程图。

具体实施方式

本发明实施例的一种核电站非安全级平台仪控的系统模块示意图如图1所示，其包括用于控制多个执行器80动作、执行安全级功能的安全级自动控制模块20，用于操控安全级自动控制模块20的安全信息和控制模块10。在实际应用中，执行器80可以是阀门等，安全信息和控制模块为安全信息和控制系统(Safety Information and Control System，SICS)，包括后备盘以及应急控制盘。如图1所示，系统还包括信号分配模块40，以及与安全级自动控制模块20具有相同控制功能的备用控制模块30。安全级自动控制模块20通过传感器60监测各执行器80的状态参数，包括但不限于模拟量输入信号、开关量信号、开关量输入信号等，并对所检测到的状态参数信号进行分析处理，以及根据分析处理结果反馈控制执行器80动作，如控制阀门的开度。信号分配模块40将连接各执行器80的传感器信号分成至少两路信号，其中一路信号接入安全级自动控制模块20，另一路接入备用控制模块30。备用控制模块30和安全级自动控制模块20共同经切换开关模块50连接安全信息和控制模块10。

正常情况下，切换开关模块50仅将安全级自动控制模块20接入到安全信息和控制模块10。但是在安全级自动控制模块20控制功能丧失时，安全信息和控制模块10控制切换开关模块50进行切换，以将备用控制模块30接入替换安全级自动控制模块20，保证对执行器80的控制，以达到保证核电厂的安全性和可用率及提高核电厂的经济效益的目的。安全信息和控制模块10还可在安全级自动控制模块20恢复正常时，控制切换开关模块50再次进行切换，将安全级自动控制模块20重新接入到安全信息和控制模块10。

在进一步的实施例中，如图1所示，安全信息和控制模块10包括信号采集单元11、逻辑判断单元12和切换命令产生单元13。该信号采集单元11、逻辑判断单元12和切换命令产生单元13可采用硬件或软件来实现。

信号采集单元11，用于获取来自安全级自动控制模块20定时发送的状态信号。该状态信号可以是安全级自动控制模块20主动发送的，也可以是信号采集单元11定时从安全级自动控制模块20读取的，用于标识安全级自动控制模块20是否处于正常工作状态。且状态信号的获取途径可以是通过开关切换模块50，优选直接通过安全级自动控制模块20获取，这样可以保证即使是切换到备用控制系统30后，安全信息和控制模块10仍能持续监测安全级自动控制模块20的状态，并在安全级自动控制模块20恢复正常后，再将安全级自动控制模块20接入进来使用，而可以不管备用控制模块30此时的状态。

逻辑判断单元12，用于判断状态信号的接收情况，在间隔第一预定时间未收到下一状态信号时，产生表示安全级自动控制模块20功能丧失的故障信号；或者在重新接收到状态信号时，产生表示安全级自动控制模块20功能恢复的故障恢复信号。其中，第一预定时间可根据需要设定，如果能持续接收到来自安全级自动控制模块20状态信号，表明该安全级自动控制模块20处于正常工作状态，否则，如果间隔第一预定时间未收到下一状态信号，则认为安全级自动控制模块20丧失控制功能；同时信号采集单元11可持续对安全级自动控制模块20进行监控，在重新接收到状态信号时，表明其已经恢复到正常，则可产生故障恢复信号，将其重新接入。

切换命令产生单元13，用于在接收到故障信号时，向切换开关模块50发送切换指令，控制切换开关模块50将备用控制模块30接入安全信息和控制模块10，以替换安全级自动控制模块20；或者在接收到故障恢复信号时，向切换开关模块发送切换指令，以将安全级自动控制模块20重新接入安全信息和控制模块10，保证核电厂的安全性和可用率。其中，切换命令可采用手动的方式发送，即现场操作人员在看到故障信号后，根据运行技术规范和运行规程的要求，对切换开关模块50进行操作；也可以是采用自动的方式来发送，具体实现方式在此不作限制。

在进一步的实施例中，如图1所示，备用控制模块30包括信号获取单元31、信号处理单元32和控制单元33。该信号获取单元31、信号处理单元32和控制单元33可采用硬件或软件来实现。

信号获取单元31，用于获取来自信号分配模块40的传感器信号。根据前面实施例中所描述的，传感器60是与各执行器80相连接，以采集执行器80的状态参数，该状态参数信号(即传感器信号)经信号分配模块40后分成两路相同的信号，分别连接至备用控制模块30的信号获取单元31以及安全级自动控制模块20，以分别对该状态参数进行分析处理，并根据分析处理结果来反馈控制相应的执行器80。

信号处理单元32，用于对传感器信号，即执行器80的状态参数信号，进行信号处理，产生控制相应执行器80动作的控制信号。处理的过程包括但不限于对各状态参数信号进行滤波、放大、延时等处理；或者对各状态参数信号进行逻辑处理。例如，对各状态参数信号进行模数转换，如对模拟量输入信号进行转换，并将转换后的信号与设定阈值相比较，再根据比较结果产生对相应的执行器80进行反馈控制的控制信号。

控制单元33，用于根据控制信号控制对应的执行器80。如图1所示，控制单元33可由切换开关模块50的状态来控制，当切换开关模块50进行切换，将备用控制模块30接入到安全信息和控制模块10后，该控制单元33可对相应的执行器80进行控制，反之则控制无效。即在安全级自动控制模块10正常工作时，该控制单元33无法对相应执行器80实现控制。

在进一步的实施例中，如图1所示，安全信息和控制模块10还直接连接至备用控制模块30。为了使得在某些紧急事故状态下，控制切换更加方便，可通过安全信息和控制模块10直接操作备用控制模块30，而不需要经过切换开关模块50的切换动作。以进一步保证核电厂的安全性。

在进一步的实施例中，如图1所示，系统还包括优选控制模块70，备用控制模块30经优选控制模块70连接执行器80，以实现对不同执行器80按优先级实现控制。

在进一步的实施例中，如图1所示，安全信息和控制模块10还包括报警单元14，报警单元14连接逻辑判断单元12，用于在安全级自动控制模块20控制功能丧失时进行报警。其中，报警的方式包括但不限于信号灯闪烁、声音提示等。

进一步地，安全信息和控制模块10还包括连接信号采集单元11的显示单元15，用于显示信号采集单元11所采集到的状态信号，便于操作人员来及时根据安全级自动控制模块来进行操作。

需要理解的是，上述各实施例中所述的安全信息和控制模块10除了包括上述各部分外，还可以包括操作按钮等部件，在此不一一详述。

在本发明另一实施例中，还提供了一种核电站非安全级平台仪控的方法，流程如图2所示，同时参阅图1中所述的系统框图，方法S200开始于步骤S201。

在步骤S202中，获取来自用于控制多个执行器80动作的安全级自动控制模块20定时发送的状态信号。该状态信号可以是安全级自动控制模块20主动发送的，也可以是信号采集单元11定时从安全级自动控制模块20读取的，用于标识安全级自动控制模块20是否处于正常工作状态。且状态信号的获取途径可以是通过开关切换模块50，优选直接通过安全级自动控制模块20获取，这样可以保证即使是切换到备用控制系统30后，安全信息和控制模块10仍能持续监测安全级自动控制模块20的状态，并在安全级自动控制模块20恢复正常后，再将安全级自动控制模块20接入进来使用，而可以不管备用控制模块30此时的状态。

在步骤S203中，根据状态信号判断安全级自动控制模块20是否丧失功能。具体可以是，判断状态信号的接收情况，是否在间隔第一预定时间未收到下一状态信号。其中，第一预定时间可根据需要设定，如果能持续接收到来自安全级自动控制模块20状态信号，表明该安全级自动控制模块20处于正常工作状态，否则，如果间隔第一预定时间未收到下一状态信号，则认为安全级自动控制模块20丧失控制功能。

在步骤S204中，在安全级自动控制模块20丧失功能时，即：在间隔第一预定时间未收到下一状态信号时，产生表示安全级自动控制模块20控制功能丧失的故障信号，并向切换开关模块50发送切换指令，以将具有与安全级自动控制模块20相同控制功能的备用控制模块30接入安全信息和控制模块10，以替代安全级自动控制模块20对执行器80进行控制。

其中备用控制模块30对执行器80进行控制具体可以是：备用控制模块30根据优选控制模块发送的信息，对执行器80按照优先级进行控制。

进一步地，在步骤S205中：继续检测来自用于控制多个执行器80动作的安全级自动控制模块20定时发送的状态信号。在检测到安全级自动控制模块20功能丧失后，信号采集单元11可持续对安全级自动控制模块20进行监控。

在步骤S206中，判断是否重新收到状态信号。

在步骤S207中，在重新接收到下一状态信号后，产生表示安全级自动控制模块20控制功能丧失的故障恢复信号，并向切换开关模块50发送切换指令，以将安全级自动控制模块20接入安全信息和控制模块10。这样可以实现安全级自动控制模块20与备用控制模块30之间的灵活替换，实现备用控制模块30的备用功能。

该方法S200结束于步骤S208。

上述方法还可包括步骤：持续显示安全级自动控制模块20的状态信号，以及在在间隔第一预定时间未收到下一状态信号时，进行报警提示。其中，显示状态信号可便于操作人员来及时根据安全级自动控制模块20来进行操作；报警的方式包括但不限于信号灯闪烁、声音提示等。

其中，上述核电站非安全级平台仪控的方法的详细控制过程可参阅前述各系统实施例，在此不再赘述。

本发明通过在核电站安全控制系统中增加备用控制模块，以在安全级自动控制模块功能丧失时，及时切换至备用控制模块，替代安全级自动控制模块来控制多个执行器动作，以提高核电厂的安全性和可用率，提高核电厂的经济效益。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种核电站非安全级平台仪控的系统，包括用于控制多个执行器动作、执行安全级功能的安全级自动控制模块，用于操控所述安全级自动控制模块的安全信息和控制模块，其特征在于，还包括替代所述安全级自动控制模块控制功能的备用控制模块；其中，

所述安全信息和控制模块，用于检测来自所述安全级自动控制模块的状态信号，根据所述状态信号判断所述安全级自动控制模块功能是否丧失，在所述安全级自动控制模块控制功能丧失时，接入替代所述安全级自动控制模块的备用控制模块，以便所述备用控制模块对所述执行器进行控制；

所述安全信息和控制模块包括逻辑判断单元，用于判断所述状态信号的接收情况，在间隔第一预定时间未收到下一状态信号时，则产生表示所述安全级自动控制模块控制功能丧失的故障信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括切换开关模块，所述备用控制模块和所述安全级自动控制模块共同经所述切换开关模块连接所述安全信息和控制模块；其中，

所述安全信息和控制模块，用于在所述安全级自动控制模块功能丧失时，向所述切换开关模块发送切换指令，以将所述备用控制模块接入安全信息和控制模块；

所述切换开关模块，用于执行所述切换指令，将所述备用控制模块接入所述安全信息和控制模块。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述安全信息和控制模块包括：

信号采集单元，用于采集所述安全级自动控制模块定时发送的状态信号；

逻辑判断单元，在重新收到所述状态信号时，产生表示所述安全级自动控制模块控制功能恢复的故障恢复信号；

切换命令产生单元，用于在接收到所述故障信号时，向所述切换开关模块发送切换指令，以将所述备用控制模块接入所述安全信息和控制模块，或者在接收到所述故障恢复信号时，向所述切换开关模块发送切换指令，以将所述安全级自动控制模块重新接入所述安全信息和控制模块。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括优选控制模块，所述备用控制模块根据所述优选控制模块发送的信息，对所述执行器按照优先级进行控制。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述安全信息和控制模块还包括：

报警单元，用于在所述安全级自动控制模块控制功能丧失时进行报警；

显示单元，用于显示所述状态信号。

6.一种核电站非安全级平台仪控的方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测来自用于控制多个执行器动作的安全级自动控制模块定时发送的状态信号；

根据所述状态信号判断所述安全级自动控制模块功能是否丧失；

在所述安全级自动控制模块功能丧失时，接入替代所述安全级自动控制模块的备用控制模块，以便所述备用控制模块对所述执行器进行控制。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述状态信号判断所述安全级自动控制模块功能是否丧失具体包括：

判断所述状态信号的接收情况；

在间隔第一预定时间未收到下一状态信号时，产生表示所述安全级自动控制模块控制功能丧失的故障信号，并向切换开关模块发送切换指令，以将所述备用控制模块接入安全信息和控制模块。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述状态信号判断所述安全级自动控制模块功能是否丧失具体还包括：

继续检测来自用于控制多个执行器动作的安全级自动控制模块定时发送的状态信号；

判断是否重新收到状态信号；

在重新接收到下一状态信号后，产生表示所述安全级自动控制模块控制功能恢复的故障恢复信号，并向所述切换开关模块发送切换指令，以将所述安全级自动控制模块重新接入所述安全信息和控制模块。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述备用控制模块对所述执行器进行控制具体为：

所述备用控制模块根据优选控制模块发送的信息，对所述执行器按照优先级进行控制。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括步骤：在间隔第一预定时间未收到下一状态信号时，进行报警。

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