CN103164927A - 双冗余核电站地震监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双冗余核电站地震监测系统，包括有机柜、设置在机柜中的电源和报警回路，以及分别设置在机柜外面的加速度传感器、地震开关传感器及峰值记录仪，其特征在于：设置在机柜中的报警回路为双冗余报警回路，它是由报警单元、控制单元和记录仪组成，其中报警单元、控制单元和记录仪之间依次通过缆线实现双向冗余连通；报警单元和记录仪各自通过缆线穿过机柜，分别与对应的地震开关传感器及加速度传感器连接。本发明采用双冗余机制设计，解决了现有技术设备资源信息利用不完备，导致可能发生的安全漏洞和响应时间滞后问题。反应谱分析功能强，提高了核电站地震监测系统预测地震的可靠性与安全性。

Description

双冗余核电站地震监测系统

技术领域

本发明属于地震监测系统，具体涉及核电站地震监测系统。

背景技术

目前国内外对核电站地震的响应和监测完全依靠地震仪表系统完成，该系统由加速度传感器、地震开关、记录仪、控制系统和若干个独立的无源峰值记录仪组成。当地震发生时,系统迅速发出警告,同时记录反应堆厂房、重要设备和核电站地域的地震反应，为震后核电站的安全评估和反应堆的抗震设计复核提供重要的基础数据。

在对地震信息报警和记录的技术处理领域，国内行业的《地震仪表系统手册》、《核电厂地震仪表准则》和《地震监测仪表装置规范书》等提到了法国和俄罗斯两种设计体系。在U.S. NUCLEAR REGULATORY COMMISSION REGULATORY GUIDE 1.2《NUCLEAR POWER PLANT INSTRUMENTATION FOR EARTHQUAKES》PART C. REGULATORY POSITION中描述了法国地震监测系统，该系统将用于报警和用于记录的回路独立设计，地震开关传感器与报警单元直接相连；加速传感器与记录仪相连，两套回路没有关联，两者之间没有互补的关系，其缺陷在于：报警回路仅做报警功能，记录回路仅做记录功能，导致地震信息记录不完整，可能造成关键数据的丢失，设备信息使用没有完备性，降低了系统的可靠性。俄罗斯地震监测系统是在多通道并行的单回路中，只有一个回路，加速传感器与记录仪相连，并由记录仪取代地震开关传感器和报警单元，先记录，再报警，在实现记录功能的同时，根据预设的条件再实现报警功能，其缺陷是：以牺牲系统响应时间换取系统判定的准确性，系统响应时间滞后，尤其在地震发生只有短短的几秒钟情况下，不能做到实时报警响应，导致延误关键报警时机。法国和俄罗斯的地震监测系统均为单一的数据记录单元，没有数据备份，数据记录的安全性较差，且仅有简单的一两项反应谱，分析功能简单。两种设计体系均存在不同程度的隐患。

为了提高核电站地震监测系统的可靠性和安全性，设计一套双冗余机制的核电站地震监测系统很有必要，尤其在“日本福岛事件”之后，双冗余设计的核电站地震监测系统的应用，将为核安全领域提供一个重要支撑环节。

经检索，基于双冗余设计的核电站地震监测系统未见报道。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种响应分析功能强、可解决核电站地震响应时间滞后的双冗余核电站地震监测系统。

本发明的技术方案如下：

双冗余核电站地震监测系统，包括有机柜、设置在机柜中的电源和报警回路，以及分别设置在机柜外面的加速度传感器、地震开关传感器及峰值记录仪，其特征在于：设置在机柜中的报警回路为双冗余报警回路，它是由报警单元、控制单元和记录仪组成，其中报警单元、控制单元和记录仪之间依次通过缆线实现双向冗余连通；报警单元和记录仪各自通过缆线穿过机柜，分别与对应的地震开关传感器及加速度传感器连接。

其附加特征在于：

所用加速度传感器、地震开关传感器、和峰值记录仪可以是单台或多台。

本发明的效果在于：与现有技术相比，本发明的核电站地震监测系统采用双冗余机制设计，在报警单元之后增加了记录功能，在记录仪之后增加了报警功能，既保证了数据记录的完整可靠，又能够做到响应时间的迅速，在地震信息报警和记录上有明显的优点，填补了这一领域长期存在的安全空白，增加了设备信息使用的完备性，并能以硬实时机制提高系统的响应时间，解决了现有技术设备资源信息利用不完备，导致可能发生安全漏洞和响应时间滞后的安全隐患。提供的傅里叶谱、反应谱和功率谱等提高了响应分析功能，其中反应谱又详细分析了位移、速度和加速度反应谱，完善了地震监测的谱分析功能，提高了核电站地震监测系统预测地震的可靠性和安全性。 

附图说明

图1是本发明系统的结构框图。

图2是本发明系统的双冗余设计原理图。

图中：1.机柜；2.双冗余报警回路；3.电源；4.报警单元；5.控制单元；6.记录仪；7.加速度传感器；8.地震开关传感器；9.峰值记录仪。

具体实施方式

如图1所示，本发明的系统由机柜1、设置在机柜1中的电源3和双冗余报警回路2，以及分别设置在机柜1外面的加速度传感器7、地震开关传感器8及峰值记录仪9组成；机柜1按抗震要求设计，内部的双冗余报警回路2由报警单元4、控制单元5和记录仪6组成，其中报警单元4、控制单元5和记录仪6之间依次通过缆线实现双向沉余连通，这里报警单元4通过控制单元5与记录仪6连通，由此增加了冗余的记录功能，而记录仪6通过控制单元5又与报警单元4连通，由此增加了冗余的报警功能；报警单元4和记录仪6各自通过缆线穿过机柜1，分别与对应的地震开关传感器8及加速度传感器7连接；对加速传感器7和地震开关传感器8，也可以釆用多台使用；峰值记录仪9为机械式无源的记录设备，与机柜1没有电气连接，在系统电气部份因外界因素出现不可恢复的故障时，作为核安全设计的最后一道屏障，用于记录地震发生时的峰值数据，也可以釆用多台使用。

  [0014]本发明的双冗余设计原理如图2所示。

电源3设有断电工作功能，采用UPS电源作为主供电电源，保证系统在无外接电源的情况下持续工作，并记录1个小时的地震数据和报警指示。

报警单元4设有报警优先记录冗余回路，系统采集到的数据首先发送给地震开关做硬实时响应处理，该回路始终处于监测待发地震状态，具有最高优先级设计；同时，由于常态时期占了绝大多数时间，该通道在低优先级别下做数据冗余记录；该单元采用硬实时机制的高可靠性安全响应设计，对于报警信息按照双冗余设计的原则，同时冗余判断地震开关和数据采集单元的地震信息，报警信号也通过主控室和控制机柜双重指示表征，具有多达8种的报警指示。

  [0017]记录仪6设有记录优先报警冗余回路，实时记录当前地壳活度数据，同时根据设计的算法分析数据的结果判定是否产生地震报警信号，该报警信号与报警单元4冗余设计。

  [0018]本发明通过控制单元5可随时查询历史地震信息，并对数据进行傅里叶谱、反应谱和功率谱等分析处理，提供了傅里叶谱、反应谱和功率谱等谱分析功能，其中反应谱又详细分析了位移、速度和加速度反应谱，地震分析功能完备。

常态下，记录仪6、加速度传感器7和地震开关传感器8是多台设备共同工作；地震开关传感器8实时地判断地壳的物理变化，并输出到报警单元4中，报警单元4首先判断是否发生地震，然后在控制单元5中做冗余数据记录；在数据记录回路中，加速传感器7实时地将地壳的物理变化数据转换为电信号输出，记录仪6首先将数据记录下来，然后根据软件的算法判断是否发生地震，并输出到报警单元4中；当地震发生时，报警单元4迅速发出警报、记录仪6实时地将数据记录到磁盘里；在报警单元4中设计的冗余记录功能在控制单元5中进行数据备份，记录仪6在记录数据时也在根据既定的算法分析地震信息，并给报警单元4产生冗余报警信号。

Claims (2)

1.双冗余核电站地震监测系统，包括有机柜（1）、设置在机柜（1）中的电源（3）和报警回路（2），以及分别设置在机柜（1）外面的加速度传感器（7）、地震开关传感器（8）及峰值记录仪（9），其特征在于：设置在机柜（1）中的报警回路（4）为双冗余报警回路，它是由报警单元（4）、控制单元（5）和记录仪（6）组成，其中报警单元（4）、控制单元（5）和记录仪（6）之间依次通过缆线实现双向冗余连通；报警单元（4）和记录仪（6）各自通过缆线穿过机柜（1），分别与对应的地震开关传感器（8）及加速度传感器（7）连接。

2.按照权利要求书1所述的双冗余核电站地震监测系统，其特征在于：所用加速度传感器（7）、地震开关传感器（8）和峰值记录仪（9）可用多台。

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