CN102426863A - 核电站反应堆停堆信号传输系统和方法 - Google Patents

核电站反应堆停堆信号传输系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及核电技术领域，尤其是一种核电站反应堆停堆信号传输系统和方法，用途是在发生停堆时触发停机。当专设安全设施机柜A、B两列仅其中一列损坏时，为了在汽轮机保护系统三选二机制下仍能够输出停堆信号，汽轮机保护系统的三条保护通道之中，其中一条的两个输入端均以来自A、B两列之一的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，余下两条之中，第一条两个输入端均以来自A列的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，另一条两个输入端均以来自B列的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件。

Description

核电站反应堆停堆信号传输系统和方法
技术领域
本发明涉及核电技术领域，尤其是一种核电站反应堆停堆信号传输系统和方法。
背景技术
反应堆保护系统用于保护核反应堆的三大安全屏障--燃料包壳、一回路压力边界和安全壳--的完整性。当运行参数达到危及三大安全屏障完整性的阈值时，反应堆保护系统动作触发反应堆紧急停堆并启动专设安全设施。
如图1所示，反应堆保护系统(RPS)包括反应堆保护机柜(RPC)和专设安全设施机柜(ESFAC)，专设安全设施机柜接收来自反应堆保护机柜的阈值计算结果，将其分为互作冗余备用的A、B两列，每列输出分别与所述的多个阈值计算结果对应的多个开关信号，经转换后输入到汽轮机保护系统(GSE)，汽轮机保护系统设有并列的三条保护通道，每条保护通道为两个输入端相与输出，三条保护通道中有两条输出信号有效则视为停堆信号(简称为三选二机制)，随即泻掉安全油，使汽轮机的进气阀快速关闭，至此停堆。
当运行参数达到危险阈值时，如果所有设备运行正常，则所有开关信号均有效，输入到汽轮机保护系统，此时汽轮机保护系统的三条保护通道输出信号均有效，从而成功地输出了停堆信号；如果因设备损坏导致部分开关信号失效，则不能保证汽轮机保护系统的三条保护通道均有效，但只要保持其中两条有效，就足以输出停堆信号。
现有的专设安全设施机柜(ESFAC)和汽轮机保护系统(GSE)之间的连接实例如图2所示，专设安全设施机柜A列(图中标为ESF-A)输出开关信号1、2、3、4，B列(图中标为ESF-B)输出开关信号5、6、7、8。汽轮机保护系统设有并列的三条保护通道(图中分别标为GSE-1、GSE-2、GSE-3)，每条保护通道为两个输入端相与输出。A列开关信号1输入到GSE-1的一个输入端，B列开关信号5输入到GSE-1的另一输入端，它们在GSE-1中相与输出；A列开关信号4输入到GSE-3的一个输入端，B列开关信号8输入到GSE-3的另一输入端，它们在GSE-3中相与输出；A列开关信号3和B列开关信号7相或(图中并线相接即为相或)的结果输入到GSE-2的一个输入端，A列开关信号2和B列开关信号6相或的结果输入到GSE-2的另一输入端，这两个输入端的信号在GSE-2中相与输出。
即图2中，
GSE-1的输出信号可以表示为：A1与B5，
GSE-3的输出信号可以表示为：A4与B8，
GSE-2的输出信号可以表示为：(A3或B7)与(A2或B6)。
这种连接的缺点是，如果A、B仅其中一列损坏，例如仅A列损坏，则A1失效导致GSE-1输出失效信号，A4失效导致GSE-3输出失效信号。虽然此时B7和B6均有效仍使得GSE-2输出信号有效，但在上述三选二机制下，两条输出通道输出失效信号将导致不能输出停堆信号。
发明内容
 本发明的目的在于：当专设安全设施机柜A、B两列仅其中一列损坏时，在汽轮机保护系统三选二机制下仍能够输出停堆信号。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站反应堆停堆信号传输系统，包括专设安全设施机柜和汽轮机保护系统，专设安全设施机柜接收表示同一故障的多个阈值计算结果，将其分为互作冗余备用的A、B两列，每列输出分别与所述的多个阈值计算结果对应的多个开关信号；汽轮机保护系统设有并列的三条保护通道，每条保护通道为两个输入端相与输出，三条保护通道中有两条输出信号有效则视为停堆信号；汽轮机保护系统的三条保护通道之中，其中一条的两个输入端均以来自A、B两列之一的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，这条称为保护通道C，余下两条之中，第一条两个输入端均以来自A列的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，这条称为保护通道A；另一条两个输入端均以来自B列的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，这条称为保护通道B。
为了实现上述发明目的，本发明还提供一种核电站反应堆停堆信号传输方法，接收表示同一故障的多个阈值计算结果，将其分为互作冗余备用的A、B两列，每列输出分别与所述的多个阈值计算结果对应的多个开关信号；有三条保护通道，在每条保护通道中把两个输入相与输出，三条保护通道中有两条输出信号有效则视为停堆信号；三条保护通道之中，其中一条的两个输入均以来自A、B两列之一的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，这条称为保护通道C，其特征在于：余下两条之中，第一条的两个输入均以来自A列的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，这条称为保护通道A；另一条的两个输入均以来自B列的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，这条称为保护通道B。
背景技术汽轮机保护系统的三条保护通道之中，其中一条的两个输入端均以来自A、B两列之一的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，因此即使A、B两列仅其中一列损坏，依靠另一列的有效信号也足以保证这条保护通道的两个输入端的输入信号均有效，从而双重确保这条保护通道输出信号有效。余下的两条保护通道均设置为：其一个输入端以来自A列的开关信号有效作为其输入信号有效的充要条件，其另一输入端以来自B列的开关信号有效作为其输入信号有效的充要条件。只要A、B两列之一损坏，这余下的两条保护通道就均有一个输入信号无效，而同一保护通道的两个输入端是相与输出的，这就导致这余下的两条保护通道输出信号均无效。汽轮机保护系统的三条保护通道其中两条输出信号无效，就不能输出停堆信号。
本发明的三条保护通道之中，保护通道C因为与背景技术具有共同点：两个输入端均以来自A、B两列之一的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，所以即使A、B两列仅其中一列损坏，依靠另一列的有效信号也足以保证这条保护通道的两个输入端的输入信号均有效，从而双重确保这条保护通道输出信号有效。至于余下的两条保护通道，保护通道A的两个输入端均以来自A列的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，保护通道B的两个输入端均以来自B列的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，因此如果A、B两列仅其中一列损坏，则保护通道A、B必为其一无效而另一有效。因此，在专设安全设施机柜的A、B两列仅其中一列损坏的情况下，汽轮机保护系统的三条保护通道仍有其中两条输出信号有效，从而成功地输出了停堆信号。
本发明优选地，保护通道A两个输入端仅接来自A列的开关信号，保护通道B两个输入端仅接来自B列的开关信号，即：其中的核电站反应堆停堆信号传输系统优选地，保护通道A两个输入端均以来自A列的开关信号有效作为其输入信号有效的充要条件，保护通道B两个输入端均以来自B列的开关信号有效作为其输入信号有效的充要条件；其中的核电站反应堆停堆信号传输方法优选地，保护通道A的两个输入均以来自A列的开关信号有效作为其输入信号有效的充要条件，保护通道B的两个输入均以来自B列的开关信号有效作为其输入信号有效的充要条件。
本发明的优选技术方案能在已知专设安全设施机柜A、B两列之一损坏时，根据汽轮机保护系统各保护通道输出信号即可判断是哪列损坏：如果保护通道B、C输出信号有效而保护通道A输出信号无效，则可知A列损坏；如果保护通道A、C输出信号有效而保护通道B输出信号无效，则可知B列损坏。相比之下，背景技术如果专设安全设施机柜A、B两列之一损坏，则 “余下的两条保护通道”的输出信号均无效，仅凭各保护通道输出信号无法判断是哪列损坏。而且，该优选技术方案因为以来自A列的开关信号有效作为其输入信号有效的必要条件，所以在A列损坏时，保护通道A输出信号就无效，从而让工作人员可以及时得知故障发生；同理，在B列损坏时，保护通道B输出信号就无效，从而让工作人员可以及时得知故障发生。
附图说明
 以下结合附图和具体实施方式，详细说明本发明核电站反应堆停堆信号传输系统及其有益技术效果。
图1是核电站反应堆保护所涉及的相关设备的信号传递图。
图2是现有专设安全设施机柜(ESFAC)和汽轮机保护系统(GSE)之间的连接实例图，图中点划线上方为ESFAC，点划线下方为GSE。
图3是本发明专设安全设施机柜(ESFAC)和汽轮机保护系统(GSE)之间的连接实例图，图中点划线上方为ESFAC，点划线下方为GSE。
具体实施方式
 如图3所示，专设安全设施机柜A列(图中标为ESF-A)输出四个开关信号，其中，第一、三个开关信号相或引出节点信号A11和A12(即A11=A12=图1中的A1和A3相或，下述节点信号原理相同不赘述)，第二、四个开关信号相或引出节点信号A21和A22；B列(图中标为ESF-B)输出四个开关信号，其中，第一、三个开关信号相或引出节点信号B11和B12，第二、四个开关信号相或引出节点信号B21和B22。图3中的汽轮机保护系统设有并列的三个保护通道(图中分别标为GSE-1、GSE-2、GSE-3)，其中，GSE-1相当于本发明的保护通道A，GSE-2相当于本发明的保护通道C，GSE-3相当于本发明的保护通道B。
如图3所示，节点信号A12输入到GSE-1的一个输入端，节点信号A21输入到GSE-1的另一输入端，它们在GSE-1中相与输出；节点信号B12输入到GSE-1的一个输入端，节点信号B21输入到GSE-3的另一输入端，它们在GSE-3中相与输出；节点信号A22和B22相或的结果输入到GSE-2的一个输入端，节点信号A11和B11相或的结果输入到GSE-2的另一输入端。
即在图3中，
GSE-1的输出信号可以表示为：(A1或A3)与(A2或A4)，
GSE-3的输出信号可以表示为：(B1或B3)与(B2或B4)，
GSE-2的输出信号可以表示为：(A2或A4或B2或B4)与(A1或A3或B1或B3)。
如果A、B仅其中一列损坏，例如仅A列损坏，则GSE-1输出失效信号，GSE-2和GSE-3输出信号仍有效，在三选二机制下，两条输出通道输出信号有效，从而成功地输出了停堆信号；如果仅B列损坏，则GSE-1和GSE-2输出信号有效，GSE-3输出失效信号，也能成功地输出停堆信号。由此也可以看出，根据汽轮机保护系统各保护通道输出信号即可判断是哪列损坏。
在其它实施例中，专设安全设施机柜所输出的开关信号数量可以为例如A列/B列为一个/两个/三个/五个。
需要说明的是，表示绝对数量时，本说明书中的“多”是指大于一。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种核电站反应堆停堆信号传输系统，包括专设安全设施机柜和汽轮机保护系统，
专设安全设施机柜接收表示同一故障的多个阈值计算结果，将其分为互作冗余备用的A、B两列，每列输出分别与所述的多个阈值计算结果对应的多个开关信号；
汽轮机保护系统设有并列的三条保护通道，每条保护通道为两个输入端相与输出，三条保护通道中有两条输出信号有效则视为停堆信号；
汽轮机保护系统的三条保护通道之中，其中一条的两个输入端均以来自A、B两列之一的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，这条称为保护通道C，
其特征在于：余下两条之中，
第一条两个输入端均以来自A列的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，这条称为保护通道A；
另一条两个输入端均以来自B列的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，这条称为保护通道B。
2.根据权利要求1所述的核电站反应堆停堆信号传输系统，其特征在于：
保护通道A两个输入端均以来自A列的开关信号有效作为其输入信号有效的充要条件，
保护通道B两个输入端均以来自B列的开关信号有效作为其输入信号有效的充要条件。
3.根据权利要求1所述的核电站反应堆停堆信号传输系统，其特征在于：专设安全设施机柜所输出的开关信号数量为A列四个，和/或B列四个。
4.根据权利要求3所述的核电站反应堆停堆信号传输系统，其特征在于：
A列四个开关信号之中，其中两个相或输入到保护通道A的一个输入端，另两个相或输入到保护通道A的另一输入端；和/或
B列四个开关信号之中，其中两个相或输入到保护通道B的一个输入端，另两个相或输入到保护通道B的另一输入端。
5.根据权利要求3或4所述的核电站反应堆停堆信号传输系统，其特征在于：A、B列各四个开关信号之中，A列其中两个和B列其中两个相或输入到保护通道C的一个输入端，A列另两个和B列另两个相或输入到保护通道C的另一输入端。
6.一种核电站反应堆停堆信号传输方法，接收表示同一故障的多个阈值计算结果，将其分为互作冗余备用的A、B两列，每列输出分别与所述的多个阈值计算结果对应的多个开关信号；
有三条保护通道，在每条保护通道中把两个输入相与输出，三条保护通道中有两条输出信号有效则视为停堆信号；
三条保护通道之中，其中一条的两个输入均以来自A、B两列之一的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，这条称为保护通道C，
其特征在于：余下两条之中，
第一条的两个输入均以来自A列的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，这条称为保护通道A；
另一条的两个输入均以来自B列的开关信号有效作为其输入信号有效的充分条件，这条称为保护通道B。
7.根据权利要求6所述的核电站反应堆停堆信号传输方法，其特征在于：
保护通道A的两个输入均以来自A列的开关信号有效作为其输入信号有效的充要条件，
保护通道B的两个输入均以来自B列的开关信号有效作为其输入信号有效的充要条件。
8. 根据权利要求6所述的核电站反应堆停堆信号传输方法，其特征在于：开关信号数量为A列四个，和/或B列四个。
9.根据权利要求8所述的核电站反应堆停堆信号传输方法，其特征在于：
A列四个开关信号之中，其中两个相或作为保护通道A的一个输入，另两个相或作为保护通道A的另一个入端；和/或
B列四个开关信号之中，其中两个相或作为保护通道B的一个输入，另两个相或作为保护通道B的另一个输入。
10. 根据权利要求8或9所述的核电站反应堆停堆信号传输方法，其特征在于：A、B列各四个开关信号之中，A列其中两个和B列其中两个相或作为保护通道C的一个输入，A列另两个和B列另两个相或作为保护通道C的另一个输入。
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