CN102157208A - 一种核电站反应堆保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种核电站反应堆保护系统，包括汽轮机保护系统，和用于在事故工况时产生控制汽轮机保护系统动作的反应堆预期瞬态保护系统，汽轮机保护系统包括至少三个保护通道，用于响应反应堆预期瞬态保护信号、并产生汽轮机停机保护的动作信号；反应堆预期瞬态保护系统连接有控制开关，用于将反应堆预期瞬态保护信号分配至汽轮机保护系统的各个保护通道；汽轮机保护系统还包括连接各个保护通道的逻辑控制模块，用于在有两个或两个以上保护通道动作时，实现汽轮机安全停机。本发明可使得反应堆预期瞬态保护系统与汽轮机保护系统联锁保护动作的误动率和拒动率维持最佳状态。

Description

一种核电站反应堆保护系统
技术领域
本发明涉及核电技术领域，更具体地说，涉及一种核电站反应堆保护系统。
背景技术
反应堆保护系统对事故工况的保护手段主要是紧急停堆，当紧急停堆保护发生故障时，如当参数达到紧急停堆保护阈值，但没产生紧急停堆保护信号，或虽然产生了紧急停堆信号，但紧急停堆断路器未断开，所发生的各种预期瞬态称为ATWT(Anticipated Transients without Trip)反应堆预期瞬态。
反应堆预期瞬态(ATWT)保护系统是核反应堆保护系统的一道屏障，可有效增强核反应堆保护功能的多样性和多样化，ATWT保护系统动作将触发反应堆紧急停堆和汽轮机保护系统动作。如果ATWT保护系统动作时，汽轮机保护系统拒动，就可能导致核电站的重大事故；如果汽轮机保护系统频繁误动作引发停机，将影响核电站的经济性。因此核电站ATWT保护系统与汽轮机保护系统接口设计的安全性和可靠性显得尤为重要。
在核电站，ATWT保护系统的功能一般由数字化控制系统(DCS)供应商实现并提供，汽轮机保护系统的功能由汽机供应商实现并提供。由于各个核电站ATWT保护系统和汽轮机保护系统的功能实现方不同，因此核电站中，对每个ATWT保护系统和汽轮机保护系统之间的接口均需要重新考虑设计，以保证ATWT保护系统能安全有效的控制汽轮机保护系统动作。
在国内外一些投产的核电站当中，ATWT保护系统为单列保护，汽轮机保护系统为双列保护通道，两列保护通道中只要有一列动作即触发汽轮机自动停机保护，ATWT保护系统与汽轮机保护系统之间的物理连接相对简单。汽轮机保护系统采用双列保护通道，任一列动作即触发汽轮机停机保护，其保护逻辑过于简单，安全性、可靠性不高，很可能造成汽轮机保护系统的误跳机，从而影响核电站的经济性能。
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，提供一种安全性、可靠性高的核电站反应堆保护系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种核电站反应堆保护系统，包括汽轮机保护系统，和用于在事故工况时产生控制汽轮机保护系统动作的反应堆预期瞬态保护系统，其中，所述汽轮机保护系统包括至少三个保护通道，用于响应所述反应堆预期瞬态保护信号，并产生控制汽轮机停机保护的动作信号；
所述反应堆预期瞬态保护系统连接有控制开关，用于将所述反应堆预期瞬态保护信号分配至所述汽轮机保护系统的各个保护通道；
所述汽轮机保护系统还包括连接各个所述保护通道的逻辑控制模块，用于在有两个或两个以上所述保护通道产生动作信号时，控制汽轮机安全停机。
本发明所述的核电站反应堆保护系统，其中，所述汽轮机保护系统包括三个所述保护通道，所述反应堆预期瞬态保护系统连接有四个所述控制开关。
本发明所述的核电站反应堆保护系统，其中，四个所述控制开关包括：第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关；三个所述保护通道包括：第一保护通道、第二保护通道和第三保护通道；
所述第一控制开关和所述第二控制开关输出端接入所述第一保护通道，所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关的输出端接入所述第二保护通道，所述第三控制开关和第四控制开关的输出端接入所述第三保护通道；其中，
所述第一保护通道包括第一与逻辑单元，用于将所述第一控制开关和第二控制开关的输出信号相与后输出，并根据输出结果产生动作信号；
所述第二保护通道包括第一或逻辑单元、第二或逻辑单元和第二与逻辑单元；所述第一或逻辑单元，用于将所述第二控制开关和所述第四控制开关的输出信号相或；
所述第二或逻辑单元，用于将所述第一控制开关和所述第三控制开关的输出信号相或；所述第二与逻辑单元，用于将所述第一或逻辑单元和第二或逻辑单元的输出结果相与后输出，并根据输出结果产生动作信号；
所述第三保护通道包括第三与逻辑单元，用于将所述第三控制开关和第四控制开关的输出信号相与后输出，并根据输出结果产生动作信号。
本发明所述的核电站反应堆保护系统，其中，四个所述控制开关均为继电器，每个所述继电器均带有两副触点；其中，
所述第一控制开关的第一触点和所述第二控制开关的第一触点接入到所述第一保护通道；
所述第一控制开关的第二触点、第二控制开关的第二触点和第四控制开关的第二触点、第三控制开关的第一触点接入到所述第二保护通道；
所述第三控制开关的第二触点和第四控制开关的第一触点接入到所述第三保护通道。
本发明所述的核电站反应堆保护系统，其中，所述汽轮机保护系统中还包括至少两路独立电源，每个所述继电器的两副触点分别连接不同的独立电源。
本发明所述的核电站反应堆保护系统，其中，所述汽轮机保护系统包括三个所述保护通道，所述反应堆预期瞬态保护系统连接有三个所述控制开关，三个所述控制开关的输出端分别对应接入到三个所述保护通道。
本发明所述的核电站反应堆保护系统，其中，所述汽轮机保护系统中还包括三路独立电源，分别用于给三个所述控制开关供电。
本发明所述的核电站反应堆保护系统，其中，所述控制开关为带有一副触点的继电器。
本发明所述的核电站反应堆保护系统，其中，所述继电器为电磁继电器。
本发明的有益效果在于：通过在汽轮机保护系统中设置至少三个保护通道，并设置多个控制开关，以将反应堆预期瞬态保护信号分成多路分配至多个保护通道，分别触发不同的保护通道动作，当同时出现两个以上保护通道动作时，即触发汽轮机停机保护，使得反应堆预期瞬态保护系统与汽轮机保护系统联锁保护动作的误动率和拒动率维持到最佳状态。
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反应堆保护系统示意图一；
图2是本发明较佳实施例的核电站反应堆保护系统示意图二；
图3是本发明较佳实施例的核电站反应堆保护系统示意图三；
图4是本发明较佳实施例的核电站反应堆保护系统示意图四；
图5是本发明另一实施例的核电站反应堆保护系统示意图一；
图6是本发明另一实施例的核电站反应堆保护系统示意图二。
具体实施方式
本发明实施例的核电站反应堆保护系统如图1所示，其包括汽轮机保护系统20，和用于在事故工况时产生控制汽轮机保护系统20动作的反应堆预期瞬态保护信号的预期瞬态(ATWT)保护系统10。其中，汽轮机保护系统20包括至少三个保护通道40，用于响应预期瞬态保护信号、并产生控制汽轮机停机保护的动作信号。反应堆预期瞬态保护系统10采用单列保护，单列动作即发出ATWT保护信号，其连接有控制开关30，用于将反应堆预期瞬态保护信号分配至汽轮机保护系统20的各个保护通道40。汽轮机保护系统20还包括连接各个保护通道40的逻辑控制模块21，用于在有两个或两个以上保护通道40产生动作信号时，触发汽轮机停机保护。
本实施例中，通过在汽轮机保护系统20中设置至少三个保护通道40，并使得反应堆预期瞬态保护系统10通过多个控制开关30将预期瞬态保护信号分成多路分配至多个保护通道40，分别触发不同的保护通道40动作，当同时出现两个以上保护通道40动作时，即触发汽轮机停机保护，使得反应堆预期瞬态保护系统10与汽轮机保护系统20联锁保护动作的误动率和拒动率维持最佳状态。
在进一步的实施例中，如图2所示，核电站反应堆保护系统中的汽轮机保护系统20包括三个保护通道40，反应堆预期瞬态保护系统10连接有四个控制开关30。其中，三个保护通道40包括：第一保护通道41、第二保护通道42和第三保护通道43；四个控制开关30包括：第一控制开关31、第二控制开关32、第三控制开关33和第四控制开关34。四个控制开关30将反应堆预期瞬态保护系统10所产生的预期瞬态保护信号分配成至少四路信号，分别用于控制三个保护通道40动作。
具体的控制方式可以有多种，例如，将四个控制开关30的输出信号交叉组合后，选择其中任意三种组合方式的输出信号分别接入到三个保护通道40，三个保护通道40再根据所接收到的反应堆预期瞬态保护信号产生动作信号。具体产生动作信号的方式可以是，当所接收到的反应堆预期瞬态保护信号为有效时，产生有效的动作信号。汽轮机保护系统20的逻辑控制模块21在接收到其中至少两个保护通道40输出的有效动作信号后，触发汽轮机停机保护。
在较优选的实施例中，如图3所示，连接反应堆预期瞬态保护系统10的第一控制开关31和第二控制开关32输出端接入第一保护通道41，第一控制开关31、第二控制开关32、第三控制开关33和第四控制开关34的输出端接入第二保护通道42，第三控制开关33和第四控制开关34的输出端接入第三保护通道43。
其中，第一保护通道41包括第一与逻辑单元411，用于将第一控制开关31和第二控制开关32的输出信号相与后输出，并根据输出结果产生动作信号。第二保护通道42包括第一或逻辑单元421、第二或逻辑单元422和第二与逻辑单元423。其中第一或逻辑单元421用于将第二控制开关32和第四控制开关34的输出信号相或；第二或逻辑单元422用于将第一控制开关31和第三控制开关33的输出信号相或；第二与逻辑单元423用于将第一或逻辑单元421和第二或逻辑单元422的输出结果相与后输出，并根据输出结果产生动作信号。第三保护通道43包括第三与逻辑单元431，用于将第三控制开关33和第四控制开关34的输出信号相与后输出，并根据输出结果产生动作信号。
由于汽轮机保护系统20的三个保护通道40的信号来自ATWT四个不同的控制开关，即时单个控制开关失效，也不会影响汽轮机保护系统的保护动作，并且即使出现第一控制开关31和第二控制开关32同时失效，或者第三控制开关33和第四控制开关34同时失效，汽轮机保护系统20仍可以实现保护动作，从而保证各个控制开关30之间的独立性，确保了反应堆预期瞬态保护系统10与汽轮机保护系统20之间的联锁逻辑的安全、可靠。
优选地，如图4所示，上述实施例中的四个控制开关30均为继电器，每个继电器均带有两副触点。其中，第一控制开关31的第一触点和第二控制开关32的第一触点接入到第一保护通道41；第一控制开关31的第二触点、第二控制开关32的第二触点和第四控制开关34的第二触点、第三控制开关33的第一触点接入到第二保护通道42；第三控制开关33的第二触点和第四控制开关34的第一触点接入到第三保护通道43。这样连接后，即时单个继电器的触点失效，也不会影响反应堆预期瞬态保护系统10与汽轮机保护系统20之间保护联锁的正常动作。
在更进一步的实施例中，汽轮机保护系统20中还包括至少两路独立电源22，例如图4所示的三路独立电源22，其中电源22优选为24V电源，通过采用三路独立电源22分别给四个继电器(控制开关)触点供电，每个继电器所带的两副触点分别由两路不同的24V电源供电，从而保证各个继电器触点供电的独立性，这样当保护系统正常运行时，即使丧失一路24V电源，也不会影响系统的安全运行。
本发明还提供了另一种实现方案，如图5所示，本方案中，汽轮机保护系统20同样包括三个保护通道40，只是反应堆预期瞬态保护系统10连接三个控制开关30，且三个控制开关30的输出端分别接入到三个保护通道40，控制三个保护通道40动作。同样，汽轮机保护系统10中的逻辑控制模块21在有两个或两个以上保护通道40产生动作信号时，触发汽轮机停机保护。这种实现方式虽然不如前面各实施例效果好，但是相比与现有技术来说，由于增加了保护通道40的个数，触发汽轮机停机保护的控制逻辑更加复杂，同样可以达到提高了反应堆预期瞬态保护系统10与汽轮机保护系统20之间联锁逻辑的安全性、可靠性的效果。
在进一步的实施例中，可以对三个控制开关30的输出信号进行排列组合，并将其中一种组合方式下的各个控制开关30的输出信号相与后输出给其中一路保护通道40，并可依次类推，组合得到其他两个保护通道40的输入信号，以此来控制各个保护通道40动作。
优选地，上述实施例中的控制开关为带有一副触点的继电器，例如电磁继电器等。
同样，在本实施例中，如图6所示，可以在汽轮机保护系统20中设置三路独立电源22，分别用于给三个控制开关30供电，以保证各个继电器(控制开关)触点供电的独立性。这样当保护系统正常运行时，即使丧失一路电源，也不会影响系统的安全运行。
本发明以上各实施例的方案中，通过改变控制开关30(继电器)的数量配置、反应堆预期瞬态保护信号分配、电源分配方式，对反应堆预期瞬态保护系统10与汽轮机保护系统20的接口连接进行了充分合理的设计，有效地确保了反应堆预期瞬态保护系统10与汽轮机保护系统20之间联锁逻辑的安全性、可靠性。
综上所述，本发明的有益效果在于：通过在汽轮机保护系统20中设置至少三个保护通道40，并设置多个控制开关30，以将反应堆预期瞬态保护信号分成多路分配至多个保护通道40，分别触发不同的保护通道40动作，当同时出现两个以上保护通道40动作时，即触发汽轮机停机保护，使得反应堆预期瞬态保护系统10与汽轮机保护系统20联锁保护动作的误动率和拒动率维持最佳状态。
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 (9)

1.一种核电站反应堆保护系统，包括汽轮机保护系统，和用于在事故工况时产生控制汽轮机保护系统动作的反应堆预期瞬态保护系统，其特征在于，所述汽轮机保护系统包括至少三个保护通道，用于响应所述反应堆预期瞬态保护信号，并产生控制汽轮机停机保护的动作信号；
所述反应堆预期瞬态保护系统连接有控制开关，用于将所述反应堆预期瞬态保护信号分配至所述汽轮机保护系统的各个保护通道；
所述汽轮机保护系统还包括连接各个所述保护通道的逻辑控制模块，用于在有两个或两个以上所述保护通道产生动作信号时，控制汽轮机安全停机。
2.根据权利要求1所述的核电站反应堆保护系统，其特征在于，所述汽轮机保护系统包括三个所述保护通道，所述反应堆预期瞬态保护系统连接有四个所述控制开关。
3.根据权利要求2所述的核电站反应堆保护系统，其特征在于，四个所述控制开关包括：第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关；三个所述保护通道包括：第一保护通道、第二保护通道和第三保护通道；
所述第一控制开关和所述第二控制开关输出端接入所述第一保护通道，所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关的输出端接入所述第二保护通道，所述第三控制开关和第四控制开关的输出端接入所述第三保护通道；其中，
所述第一保护通道包括第一与逻辑单元，用于将所述第一控制开关和第二控制开关的输出信号相与后输出，并根据输出结果产生动作信号；
所述第二保护通道包括第一或逻辑单元、第二或逻辑单元和第二与逻辑单元；所述第一或逻辑单元，用于将所述第二控制开关和所述第四控制开关的输出信号相或；
所述第二或逻辑单元，用于将所述第一控制开关和所述第三控制开关的输出信号相或；所述第二与逻辑单元，用于将所述第一或逻辑单元和第二或逻辑单元的输出结果相与后输出，并根据输出结果产生动作信号；
所述第三保护通道包括第三与逻辑单元，用于将所述第三控制开关和第四控制开关的输出信号相与后输出，并根据输出结果产生动作信号。
4.根据权利要求3所述的核电站反应堆保护系统，其特征在于，四个所述控制开关均为继电器，每个所述继电器均带有两副触点；其中，
所述第一控制开关的第一触点和所述第二控制开关的第一触点接入到所述第一保护通道；
所述第一控制开关的第二触点、第二控制开关的第二触点和第四控制开关的第二触点、第三控制开关的第一触点接入到所述第二保护通道；
所述第三控制开关的第二触点和第四控制开关的第一触点接入到所述第三保护通道。
5.根据权利要求4所述的核电站反应堆保护系统，其特征在于，所述汽轮机保护系统中还包括至少两路独立电源，每个所述继电器的两副触点分别连接不同的独立电源。
6.根据权利要求1所述的核电站反应堆保护系统，其特征在于，所述汽轮机保护系统包括三个所述保护通道，所述反应堆预期瞬态保护系统连接有三个所述控制开关，三个所述控制开关的输出端分别对应接入到三个所述保护通道。
7.根据权利要求6所述的核电站反应堆保护系统，其特征在于，所述汽轮机保护系统中还包括三路独立电源，分别用于给三个所述控制开关供电。
8.根据权利要求7所述的核电站反应堆保护系统，其特征在于，所述控制开关为带有一副触点的继电器。
9.根据权利要求5或7所述的核电站反应堆保护系统，其特征在于，所述继电器为电磁继电器。
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