CN102280154A - 一种核电站主/备执行器切换控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站主/备执行器切换控制方法及系统，所述方法主要包括以下步骤：A、接收操作员输入的模式选择指令，并根据所述模式选择指令选择所述冗余执行器的运行模式；B、根据所述运行模式生成所述冗余执行器的运行控制指令，并根据所述运行控制指令控制所述冗余执行器执行相应操作；C、接收所述冗余执行器发送的状态反馈信息并根据所述状态反馈信息生成调节指令，根据所述调节指令控制对所述冗余执行器中的主/备执行器进行设置和/或切换。通过将主/备执行器切换系统进行模块标准化，从而可以集中地控制核电站主/备执行器的切换，不必对特殊情况进行独立处理，降低了运行人员的工作负荷，而且减少了设计中的人因错误。

Description

一种核电站主/备执行器切换控制方法及系统

技术领域

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种核电站主/备执行器切换控制方法及系统。

背景技术

在我国在建的核电项目上，首次引进了法国的第三代EPR(EuropeanPressurized Reactor，欧洲压水堆)核电技术，并有望作为全球三代EPR机组的示范项目，因此在设计工具和设计方法上做了许多标准化的工作，包括仪表与控制功能模块的设计和应用等，主/备执行器切换功能模块就是其中之一。

在现有的核电站项目中，普遍采用CPR(Chinese Pressurized Reactor，中国压水堆)1000核电技术，在该技术中一般用LD/AD(逻辑图/模拟图)来表达对冗余执行器中的主/备执行器切换的控制要求，DCS(DistributedControl System，分散控制系统)厂家根据LD/AD完成仪控系统的软、硬件设计。现有技术的缺陷是：在某些应用场合，用LD/AD来表达主/备执行器的切换控制会存在缺陷，如在保护信号产生时，运行画面没有出现报警提示信息，或者备用执行器应该启动却出现无法启动的情况，目前的解决措施是对类似的个别情况进行单独处理，但这种分散的处理方式会增加运行人员的工作负荷；另外，LD/AD的正确与否很大程度上取决于个别设计者的经验，容易出现人因设计错误。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中控制主/备执行器切换时容易受人为因素影响、控制方式比较分散且工作负担重的缺陷，提供一种不受人因错误影响、控制方式比较集中且工作负担较轻的核电站主/备执行器切换控制方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种核电站主/备执行器切换控制方法，包括以下步骤：

A、接收操作员输入的模式选择指令，并根据所述模式选择指令选择所述冗余执行器的运行模式；

B、根据所述运行模式生成所述冗余执行器的运行控制指令，并根据所述运行控制指令控制所述冗余执行器执行相应操作；

C、接收所述冗余执行器发送的状态反馈信息并根据所述状态反馈信息生成调节指令，根据所述调节指令控制对所述冗余执行器中的主/备执行器进行设置和/或切换。

本发明核电站主/备执行器切换控制方法中，所述运行模式包括自动模式、手动模式和单个运行模式。

本发明核电站主/备执行器切换控制方法中，步骤B具体包括：

在所述自动模式下，自动生成所述冗余执行器的运行控制指令；

在所述手动模式或者所述单个运行模式下，接收操作员输入的运行选择指令，并根据所述运行选择指令生成所述冗余执行器的运行控制指令。

本发明核电站主/备执行器切换控制方法中，步骤C具体包括：

根据所述状态反馈信息判断在所述自动模式下，所述冗余执行器中是否有选定的主执行器，在结果为否时，发出第一报警信号，以提示选择所述主执行器；在结果为是时，再根据所述状态反馈信息判断所述冗余执行器中的主执行器是否发生故障，在判断结果为是时，向所述冗余执行器发送自动停止所述主执行器、启动备用执行器的调节指令；和/或

根据所述状态反馈信息判断是否收到所述冗余执行器的备用请求信息，在判断结果为是时，向所述冗余执行器发送自动停止所述主执行器、启动备用执行器的调节指令。

本发明核电站主/备执行器切换控制方法中，步骤C还包括：

根据所述反馈信息，判断在所述自动模式下，所述冗余执行器中各个执行器的运行模式是否都为手动模式，在结果为是时，发出第二报警信号，以提示运行模式出错。

本发明还提供一种核电站主/备执行器切换控制系统，包括冗余执行器，还包括：

模式切换模块，用于接收操作员输入的模式选择指令，并根据所述模式选择指令选择所述冗余执行器的运行模式；

条件选择模块，用于根据所述模式切换模块选择的运行模式生成所述冗余执行器的运行控制指令，并用于根据所述冗余执行器的状态反馈信息生成调节指令；

配置选择模块，用于从所述冗余执行器接收所述状态反馈信息并传递给所述条件选择模块，从所述条件选择模块接收所述运行控制指令和所述调节指令，根据所述运行控制指令控制所述冗余执行器执行相应操作，并根据所述调节指令控制对所述冗余执行器中的主/备执行器进行设置和/或切换。

本发明核电站主/备执行器切换控制系统中，所述运行模式包括自动模式、手动模式和单个运行模式。

本发明核电站主/备执行器切换控制系统中，所述条件选择模块具体用于：

在所述自动模式下，自动生成所述冗余执行器的运行控制指令；

在所述手动模式或者所述单个运行模式下，接收操作员输入的运行选择指令，并根据所述运行控制指令生成所述冗余执行器的运行控制指令。

本发明核电站主/备执行器切换控制系统中，所述条件选择模块还包括：

主执行器判断单元，用于在所述自动模式下，根据反馈信息判断所述冗余执行器中是否有选定的主执行器；

主执行器故障判断单元，用于在所述主执行器判断单元的判断结果为是时，根据所述反馈信息判断所述冗余执行器中的主执行器是否发生故障；在判断结果为是时，向冗余执行器发送自动停止所述主执行器、启动所述冗余执行器中备用执行器的调节指令；

第一报警单元，用于在所述主执行器判断单元的判断结果为否时，发出第一报警信息，以提示选择所述主执行器；

备用请求信息判断单元，用于根据所述状态反馈信息判断是否收到所述冗余执行器的备用请求信息，在结果为是时，向所述冗余执行器发送自动停止所述主执行器、启动备用执行器的调节指令。

本发明核电站主/备执行器切换控制系统中，所述条件选择模块还包括：

反馈信息判断单元，用于根据所述反馈信息，判断在所述自动模式下，所述冗余执行器中各个执行器的运行模式是否都为手动模式；

第二报警单元，用于在所述反馈信息判断单元的判断结果为是时，发出第二报警信号，以提示运行模式出错。

本发明一种核电站主/备执行器切换控制方法及系统的有益效果是：通过将主/备执行器切换系统进行模块标准化，从而可以集中地控制核电站主/备执行器的切换，不必对特殊情况进行独立处理，降低了运行人员的工作负荷，而且减少了设计中的人因错误。

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是本发明实施例核电站主/备执行器切换控制方法的流程图；

图2是本发明实施例核电站主/备执行器切换控制系统的结构示意图；

图3是本发明较佳实施例核电站主/备执行器切换控制系统中模式切换模块的引脚示意图；

图4是本发明较佳实施例核电站主/备执行器切换控制系统中条件选择模块的引脚示意图；

图5是本发明较佳实施例核电站主/备执行器切换控制系统中配置选择模块的引脚示意图；

图6是本发明较佳实施例核电站主/备执行器切换控制系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例核电站主/备执行器切换控制方法主要用于核电站主/备执行器切换控制系统，该方法从步骤A开始。

在步骤A中，接收操作员输入的模式选择指令，并根据接收的模式选择指令选择冗余执行器的运行模式。冗余执行器可以有至少两个，核电站主/备执行器切换控制系统可以通过人机接口获取操作员输入的模式选择指令，并根据该模式选择指令选择每个冗余执行器的运行模式，这些运行模式主要包括自动模式、手动模式和单个运行模式。

在步骤B中，根据步骤A中选择的运行模式生成冗余执行器的运行控制指令，并根据运行控制指令控制冗余执行器执行相应操作。

若步骤A中选择的运行模式是自动模式，可以自动生成运行控制指令。例如，可以选择冗余执行器的运行条件，包括输入和输出的运行条件，如在输入时选择手动或者自动的强制命令，在不同的运行工况下选择优先自动启动命令、优先执行联锁等，在输出时在不同工况下选择执行输出、执行反馈输出以及超时故障输出等，在选择运行条件后，自动生成运行控制指令(即启动或停止操作指令)。另外，在自动模式下，必须在冗余执行器中先选定一个主执行器，其他冗余的为备用执行器。

若步骤A中选择的运行模式是手动模式，可以根据操作员运行选择指令生成运行控制指令。例如可以根据接收的手动命令选择冗余执行器的运行条件，该手动命令来自过程信息控制系统(PICS：Process Information ControlSystem)的界面控制或者后备盘(SICS：Safety Information control System)上的控制，在手动模式下，操作员手动选择冗余执行器的启动或者停止操作，即核电站主/备执行器切换系统根据操作员运行选择指令生成运行控制指令。此时，对单个执行器而言，仍处于自动运行模式。

若步骤A中选择的运行模式是单个运行模式，可以根据操作员运行选择指令生成运行控制指令。例如可以根据接收的手动命令选择冗余执行器的运行条件，该手动命令来自过程信息控制系统的界面控制或者后备盘上的控制，核电站主/备执行器切换系统可以根据操作员运行选择指令生成运行控制指令，以便操作员单独控制每个冗余执行器。

在步骤C中，接收冗余执行器发送的状态反馈信息，根据状态反馈信息生成调节指令，并根据生成的调节指令控制对冗余执行器中的主/备执行器进行设置和/或切换。

例如，可以根据冗余执行器的状态反馈信息判断是否有选定的主执行器；若自动模式下，没有选定主执行器，则自动发出第一报警信号，提醒操作员重新选取主执行器；若选定了主执行器，则根据冗余执行器的状态反馈信息判断冗余控制器中的主执行器是否出现故障；在主执行器出现故障时，可以发出调节指令控制主执行器停止运行，并控制相应的备用执行器开启，若第一备用执行器也发生故障，则顺序使用第二备用执行器，甚至第三备用执行器，以此类推。

又例如，还可以根据状态反馈信息判断是否收到冗余执行器中备用执行器的备用请求信息，在核电站实际运行过程中，有可能需要启用备用执行器，此时可以通过人工手动直接输入备用请求信息，然后核电站主/备执行器切换控制系统发出相应的调节指令来控制主执行器自动停止运行，并控制备用请求信息中指定的备用执行器开启，若第一备用执行器也发生故障，则顺序使用第二备用执行器，甚至第三备用执行器，以此类推。

此外，还可以根据接收的状态反馈信息，判断在自动模式下，各个执行器的运行模式是否都为手动模式；当各个执行器的运行模式都为手动模式时，发出第二报警信号，以提示运行模式出错。

图2是本发明实施例核电站主/备执行器切换控制系统的结构示意图。在本实施例中，核电站主/备执行器切换控制系统包括模式切换模块100、条件选择模块200、配置选择模块300和冗余执行器400。

模式切换模块100可以用于接收操作员输入的模式选择指令，并根据接收的模式选择指令选择冗余执行器400的运行模式。冗余执行器400可以有至少两个，核电站主/备执行器切换控制系统可以通过人机接口获取操作员输入的模式选择指令，并根据该模式选择指令选择每个冗余执行器400的运行模式，这些运行模式主要包括自动模式、手动模式和单个运行模式。

如图3所示，图3为模式切换模块100的引脚图，其各个引脚如下表1所示：

表1  模式切换模块的引脚

条件选择模块200可以用于根据模式切换模块100选择的运行模式生成冗余执行器400的运行控制指令，并用于根据冗余执行器400的状态反馈信息生成调节指令。

若模式切换模块100选择的运行模式是自动模式，条件选择模块200可以自动生成运行控制指令。例如，条件选择模块200可以选择冗余执行器400的运行条件，包括输入和输出的运行条件，如在输入时选择手动或者自动的强制命令，在不同的运行工况下选择优先自动启动命令、优先执行联锁等，在输出时在不同工况下选择执行输出、执行反馈输出以及超时故障输出等，在选择运行条件后，条件选择模块200可以自动生成运行控制指令(即启动或停止操作指令)。另外，在自动模式下，必须在冗余执行器400中先选定一个主执行器，其他的为备用执行器。

若模式切换模块100选择的运行模式是手动模式，条件选择模块200可以根据操作员运行选择指令生成运行控制指令。例如，条件选择模块200可以根据接收的手动命令选择冗余执行器400的运行条件，该手动命令来自过程信息控制系统(PICS：Process Information Control System)的界面控制或者后备盘(SICS：Safety Information control System)上的控制，在手动模式下，操作员手动选择冗余执行器400的启动或者停止操作，即核电站主/备执行器切换系统根据操作员运行选择指令生成运行控制指令。此时，对单个执行器400而言，仍处于自动运行模式。

若模式选择模块100选择的运行模式是单个运行模式，条件选择模块200可以根据操作员运行选择指令生成运行控制指令。例如，条件选择模块200可以根据接收的手动命令选择冗余执行器400的运行条件，该手动命令来自过程信息控制系统的界面控制或者后备盘上的控制，核电站主/备执行器切换系统可以根据操作员运行选择指令生成运行控制指令，以便操作员单独控制每个冗余执行器400。

图4为条件选择模块200的引脚图，其各个引脚的功能如下表2所示：

表2  条件选择模块的引脚

配置选择模块300可以用于从冗余执行器400接收状态反馈信息并传递给条件选择模块200，从条件选择模块200接收运行控制指令和调节指令，根据运行控制指令控制冗余执行器执行相应操作，并根据调节指令控制对冗余执行器400中的主/备执行器进行设置和/或切换。

冗余的每一台执行器设备控制必须使用配置选择模块300进行配置，在首次运行前，操作人员可以通过人机接口选定冗余执行器400的主/备用关系。选定为主执行器的执行器在运行条件满足时可以自动启动，如果运行过程中，主执行器出现故障，选定为备用执行器的冗余执行器400将被自动选定为主执行器并启动。通过模式选择模块100、条件选择模块200和配置选择模块300间的配合，一方面完成了主/备用执行器之间的切换，同时也可实现备用执行器的自投运功能。另外，配置选择模块300提供了与其它工艺Macro模块、HMI(人机接口)的接口。

配置选择模块300的引脚如图5所示，其引脚如下表3所示：

表3  配置选择模块的引脚

在本发明较佳实施例核电站主/备执行器切换控制系统中，条件选择模块200还包括主执行器判断单元、第一报警单元和主执行器故障判断单元，其中，

主执行器判断单元用于根据配置选择模块300接收的冗余执行器400发送的反馈信息，判断在自动模式下是否有选定的主执行器；

第一报警单元用于在主执行器判断单元的判断结果为否时，发出第一报警信息，以提示选择主执行器；在选定了主执行器时，转入主执行器故障判断单元执行；

主执行器故障判断单元用于根据冗余执行器400的反馈信息判断冗余执行器中的主执行器是否发生故障，在主执行器发生故障时，向冗余执行器400发送自动停止主执行器、启动备用执行器的调节指令，即向主执行器发送停止指令，同时向相应的备用执行器发送启动指令。

在另一个优选实施例中，条件选择模块200还包括：

备用请求信息判断单元，用于根据冗余执行器400的反馈信息判断是否收到冗余执行器备用请求信息，并根据判断结果，给冗余执行器400发出相应的调节指令；在收到备用请求信息时，给冗余执行器400发送自动停止主执行器、启动相应备用执行器的调节指令，即向当前主执行器发送停止指令，同时向备用执行器发送启动指令，若第一备用执行器也发生故障，则顺序使用第二备用执行器，甚至第三备用执行器，以此类推。

在又一优选实施例中，条件选择模块200还包括：

反馈信息判断单元，用于根据冗余执行器400的反馈信息，判断在自动模式下，各个执行器400的运行模式是否都为手动模式；

第二报警单元，用于在反馈信息判断单元的判断结果为是时，发出第二报警信号，以提示运行模式出错；另外，在已选定自动模式下，如有手动反馈的情况，则也予以报警。

尽管以上描述了本发明的各种不同的实施例，但描述这些实施例仅仅是为了解释本发明，而不用于限制本发明，在本发明的其他实施例中，可以包括上述任意实施例和/或其任意组合。

如图6所示，模式切换模块(GC_MS)、条件选择模块(GC_CS)和配置选择模块(GC_CFS)这三个成组控制模块自上而下分别应用于自动化系统的三个不同的控制层次当中，三者之间相互配合，从而完成特定的控制功能。GC_MS处在最高层次，用于接收操作员确定的所对应控制设备的运行模式(自动、手动或单个运行)；GC_CS处于中间层次，主要用于接收GC_MS发送的模式选择指令，并在此模式下，该模块自动发出自动启动/停止指令或者是根据操作员运行选择指令发出手动启动/停止指令，同时经一定延时后接收下层是否执行的反馈信息，判断是否正确执行；GC_CFS处在最下层，在接收到GC_CS运行控制指令后直接面对控制设备，控制设备的启停，同时接受设备状态反馈信息。通过GC_MS、GC_CS、GC_CFS三种模块的相互配合可以很灵活和方便实现多个冗余执行器(如两用一备、三用一备、一用两备)的切换控制，下面，以一用两备用执行器的控制为例进行说明。

运行时，操作人员首先通过GC_CFS模块对应的弹出窗口选定其中任意一台为主泵，其余两台自动变为备用泵。然后，操作人员通过GC_MS模块对应的弹出窗口选定为手动模式，此后操作人员可通过GC_CS模块对应的弹出窗口手动控制主泵的启动和停止，如果这台泵出现故障，另外一台备用泵将自动启动，如果第一台备用泵依然故障，则第二台备用泵自动启动。在这个例子中，由于GC_CS模块没有接自动控制命令，只能运行人员手动干预控制启停。在其他例子中，可以根据工艺需要，实现自动启停功能。

本发明通过采用模块化的标准化设计，在一定程度上简化了系统设计，并减少了设计者出错的概率。另外，本发明运行操作更加灵活集中，减少了运行人员对执行器的干预数量，极大的降低了运行人员的工作强度，同时核电站的自动化水平也得到明显提升。另外，本发明使人机接口更加友好，具备完善的状态监测和报警功能。

另外，在本发明中，所使用的术语“主/备执行器”表示主执行器和备用执行器。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种核电站主/备执行器切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 

A、接收操作员输入的模式选择指令，并根据所述模式选择指令选择所述冗余执行器的运行模式；

B、根据所述运行模式生成所述冗余执行器的运行控制指令，并根据所述运行控制指令控制所述冗余执行器执行相应操作；

C、接收所述冗余执行器发送的状态反馈信息并根据所述状态反馈信息生成调节指令，根据所述调节指令控制对所述冗余执行器中的主/备执行器进行设置和/或切换。

2.根据权利要求1所述的核电站主/备执行器切换控制方法，其特征在于，所述运行模式包括自动模式、手动模式和单个运行模式。

3.根据权利要求2所述的核电站主/备执行器切换控制方法，其特征在于，步骤B具体包括：

在所述自动模式下，自动生成所述冗余执行器的运行控制指令；

在所述手动模式或者所述单个运行模式下，接收操作员输入的运行选择指令，并根据所述运行选择指令生成所述冗余执行器的运行控制指令。

4.根据权利要求3所述的核电站主/备执行器切换控制方法，其特征在于，步骤C具体包括：

根据所述状态反馈信息判断在所述自动模式下，所述冗余执行器中是否有选定的主执行器，在结果为否时，发出第一报警信号，以提示选择所述主执行器；在结果为是时，再根据所述状态反馈信息判断所述冗余执行器中的主执行器是否发生故障，在判断结果为是时，向所述冗余执行器发送自动停止所述主执行器、启动备用执行器的调节指令；和/或

根据所述状态反馈信息判断是否收到所述冗余执行器的备用请求信息，在判断结果为是时，向所述冗余执行器发送自动停止所述主执行器、启动备用执行器的调节指令。

5.根据权利要求4所述的核电站主/备执行器切换控制方法，其特征在于，步骤C还包括：

根据所述反馈信息，判断在所述自动模式下，所述冗余执行器中各个执行器的运行模式是否都为手动模式，在结果为是时，发出第二报警信号，以提示运行模式出错。

6.一种核电站主/备执行器切换控制系统，包括冗余执行器，其特征在于，还包括：

模式切换模块，用于接收操作员输入的模式选择指令，并根据所述模式选择指令选择所述冗余执行器的运行模式；

条件选择模块，用于根据所述模式切换模块选择的运行模式生成所述冗余执行器的运行控制指令，并用于根据所述冗余执行器的状态反馈信息生成调节指令；

配置选择模块，用于从所述冗余执行器接收所述状态反馈信息并传递给所述条件选择模块，从所述条件选择模块接收所述运行控制指令和所述调节指令，根据所述运行控制指令控制所述冗余执行器执行相应操作，并根据所述调节指令控制对所述冗余执行器中的主/备执行器进行设置和/或切换。

7.根据权利要求6所述的核电站主/备执行器切换控制系统，其特征在于，所述运行模式包括自动模式、手动模式和单个运行模式。

8.根据权利要求7所述的核电站主/备执行器切换控制系统，其特征在于，所述条件选择模块具体用于：

在所述自动模式下，自动生成所述冗余执行器的运行控制指令；

在所述手动模式或者所述单个运行模式下，接收操作员输入的运行选择指令，并根据所述运行控制指令生成所述冗余执行器的运行控制指令。

9.根据权利要求8所述的核电站主/备执行器切换控制系统，其特征在于，所述条件选择模块还包括：

主执行器判断单元，用于在所述自动模式下，根据反馈信息判断所述冗余执行器中是否有选定的主执行器；

主执行器故障判断单元，用于在所述主执行器判断单元的判断结果为是时，根据所述反馈信息判断所述冗余执行器中的主执行器是否发生故障；在判断结果为是时，向冗余执行器发送自动停止所述主执行器、启动所述冗余执行器中备用执行器的调节指令； 

第一报警单元，用于在所述主执行器判断单元的判断结果为否时，发出第一报警信息，以提示选择所述主执行器；

备用请求信息判断单元，用于根据所述状态反馈信息判断是否收到所述冗余执行器的备用请求信息，在结果为是时，向所述冗余执行器发送自动停止所述主执行器、启动备用执行器的调节指令。

10.根据权利要求9所述的核电站主/备执行器切换控制系统，其特征在于，所述条件选择模块还包括：

反馈信息判断单元，用于根据所述反馈信息，判断在所述自动模式下，所述冗余执行器中各个执行器的运行模式是否都为手动模式；

第二报警单元，用于在所述反馈信息判断单元的判断结果为是时，发出第二报警信号，以提示运行模式出错。

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