CN104347131A - 核电站驱动指令执行方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电站驱动指令执行方法，其包括：核电设备接收各个驱动装置发送的两个以上不相同的驱动指令；根据驱动装置的安全状态和驱动指令的安全等级确定驱动指令的优先级；核电设备根据确定的优先级执行相应的驱动指令。本发明核电站驱动指令执行方法，可有效避免核电设备接收多个指令时出现的执行错误。此外，本发明还公开了一种核电站驱动指令执行系统。

Description

核电站驱动指令执行方法和系统
技术领域
本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站驱动指令执行方法和系统。
背景技术
核电站的优先级管理与核电站安全系统的完整性相关，在安全级执行机构接受其他低安全级别的控制指令时，需要防止低安全级别指令对于安全功能执行的影响。同一安全级别的优先根据工艺控制需求确定。
为了防止优先级出错导致的核电安全问题，对于优先级管理的规则有写入相关法规、标准。例如：HAF102《核动力厂设计安全规定》中就规定必须在不同级别的构筑物、系统和部件之间提供合适的接口设计，以保证划分为较低级别的系统中的任何故障不会蔓延到划分为较高级别的系统。再如，HAD102/14《核电厂安全有关仪表和控制系统》规定在单一的驱动装置(如泵电动机或阀门驱动器)同时受到核动力厂控制系统和保护系统控制的场合，保护系统动作应优先于控制系统动作。另外，[IEEE7-4.3.2]《核电厂安全系统中数字计算机的适用准则》也规定优先级功能接受来自安全和非安全来源的设备驱动指令并将最高优先级的指令发送到一个或多个安全相关的执行机构。执行机构为安全相关设备，例如电动阀，电动泵，电磁阀等，非安全级指令来源于非安全级部件包括操纵员或维修VDU。
目前，核电站对应优先级的管理处于较为传统的方式，主要通过书面记载的规定，根据法规和标准手动执行优先级的操作，也有一部分通过传统的模拟式仪表控制来实现优先级管理操作。当核电设备同时收到多个指令时，核电设备无法确定如何执行其中某一指令，有可能导致发生安全问题。随着核电管理数字化发展，传统的优先级管理方式无法适应核电数字化管理需求，核电设备该如何智能选择执行的指令，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种在核电站运行过程中，基于核电设备接收多个执行指令，为避免执行指令错误，提供了一种基于核电站驱动指令执行方法和系统，实现指令优先级的有效管理，完善核电的运行安全。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站驱动指令执行方法，所述方法包括：
核电设备接收各个驱动装置发送的两个以上不相同的驱动指令；
根据所述驱动装置的安全状态和所述驱动指令的安全等级确定所述驱动指令的优先级；
核电设备根据所述确定的优先级执行相应的驱动指令。
作为本发明核电站驱动指令执行方法的一种改进，所述驱动指令包括：
就地操作指令、1E级系统层指令、多样性指令、SR级设备层指令以及严重事故操作指令。
作为本发明核电站驱动指令执行方法的一种改进，所述方法还包括：
若所述各个驱动装置分别属于安全级状态系统和非安全级状态系统，则所述安全级状态系统下的驱动装置发送的驱动指令优先。
作为本发明核电站驱动指令执行方法的一种改进，所述方法还包括：
所述驱动指令的优先级通过软件程序或通过设备接口模块CIM确定。
作为本发明核电站驱动指令执行方法的一种改进，所述根据所述驱动装置的安全状态和所述驱动指令的安全等级确定所述驱动指令的优先级，包括：
确定就地操作指令具有最高优先级。
作为本发明核电站驱动指令执行方法的一种改进，所述根据所述驱动装置的安全状态和所述驱动指令的安全等级确定所述驱动指令的优先级，包括：
确定1E级系统层指令与SR级设备层指令之间的优先级；若1E级系统层指令与SR级设备层指令安全等级相同，1E级系统层指令优先SR级设备层指令。
作为本发明核电站驱动指令执行方法的一种改进，所述根据所述驱动装置的安全状态和所述驱动指令的安全等级确定所述驱动指令的优先级，包括：
确定严重事故操作指令具有最低优先级。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种核电站驱动指令执行系统，其包括：
接收模块，用于接收各个驱动装置发送的两个以上不相同的驱动指令；
优先级确定模块，用于根据所述驱动装置的安全状态和所述驱动指令的安全等级确定所述驱动指令的优先级；
执行模块，用于根据所述确定的优先级执行相应的驱动指令。
作为本发明核电站驱动指令执行系统的一种改进，所述驱动指令包括：
就地操作指令、1E级系统层指令、多样性指令、SR级设备层指令以及严重事故操作指令。
作为本发明核电站驱动指令执行系统的一种改进，所述优先级确定模块还用于：
若所述各个驱动装置分别属于安全级状态系统和非安全级状态系统，确定所述安全级状态系统下的驱动装置发送的驱动指令优先。
作为本发明核电站驱动指令执行系统的一种改进，所述优先级确定模块还用于：
确定就地操作指令具有最高优先级。
作为本发明核电站驱动指令执行系统的一种改进，所述优先级确定模块还用于：
确定1E级系统层指令与SR级设备层指令之间的优先级；若1E级系统层指令与SR级设备层指令安全等级相同，1E级系统层指令优先SR级设备层指令。
作为本发明核电站驱动指令执行系统的一种改进，所述优先级确定模块还用于：
确定严重事故操作指令具有最低优先级。
与现有技术相比，本发明核电站驱动指令执行方法和系统具有以下有益技术效果：通过驱动装置的安全状态和驱动指令的安全等级确定了驱动指令的优先级，避免了核电设备同时接收多个指令时，无法确定执行指令的问题；避免了由于安全级设备同时接收到冲突指令而造成的设备不确定性动作(不确定性动作会给核电站安全带来风险)，保障了核电站的安全可靠运行，实现了指令优先级的有效管理。同时，由于在数字仪控中实现优先级管理，符合核电数字化发展的趋势，填补了国内外的技术空白，取得了很好的技术效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站驱动指令执行方法和系统进行详细说明，其中：
图1提供了本发明核电站驱动指令执行方法的一个实施例的流程图。
图2提供了本发明核电站驱动指令执行方法的又一个实施例的流程图。
图3提供了本发明核电站驱动指令执行系统的一个实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
优先级功能是安全相关功能用于多样化驱动的优先级功能，应独立于其他数字化保护系统的假定共因故障(Common Cause Failure,CCF)，无论数字化系统的状态如何均应能够正常完成功能。核电站中优先级管理一般遵循如下原则：
a)安全系统的指令应优先于非安全系统的指令，除了非安全级的多样化驱动信号。当安全系统信号与多样化驱动信号结合时，应优先将被控设备置于预置的安全状态，例如，在安全系统CCF存在情况下错误地发出非安全状态指令时，仍将设备置于相应的安全状态。对于具有1个以上安全状态的设备(例如，辅助给水隔离阀)，需要选择更加适合的安全状态(由电站系统设计决定)。
b)优先级功能可能控制一个或多个设备。当优先级功能控制多于1个设备时，所有的本章节要求适用于每个执行机构。
c)通讯隔离需要保证。
d)优先级功能设计、测试、维护等使用的软件工具的要求见IEEE7-4.3.25.3.2，包括用于支持优先级功能的任何可编程设备适用的软件工具，这些可编程设备如PLD，可编程逻辑门(FPGA)。在优先级功能释放到投运前，如果能够对于软件工具直接相关部分进行100%测试，则用于编程优先级功能或执行优先级功能的设备的设计工具的确认是不必要的。测试不包括软件工具本身的使用。
e)如果优先级功能进行100%测试，测试需要包括使用所有可能的输入组合并评估所有输入组合导致的输出结果。如果优先级功能保护状态基准逻辑(即，如对于一组特殊的输入的响应取决于之前的状态)，则所有可能的输入组合的序列需要被测试。如果所有可能的输入组合序列测试不符合实际，则被排除的测试需要被识别并且该例外需要被评价。计划和实施的测试应提供足够的保证证明其在所有状态和状态序列。优先级功能内的逻辑设备可能包含未使用的输入。如果这些输入被模块电路强制到特点的已知状态，则这些输入在所有可能组合试验中可以被排除。
f)非易失存储器(例如嵌入式或可编程逻辑门，或随即存取存储器)应在使用时不被改变，或者通过需要移除或更换该存储设施的设计措施，或者通过使用物理限制，例如物理电缆断开连接，或钥匙开关断开数据传输回路或通过硬件逻辑中断连接。就地可编程存储器的内容和组态应该被认为是软件，并且应被相应地开发，维护和控制。
g)优先级功能应通过手动定期试验或自诊断进行测试，优先级模块内的自动测试，无论由模块内部触发或模块外部触发，包括自动测试特性的故障，均不应该禁止安全功能。
h)基于软件的优先级功能应满足安全相关软件的所有需求(质量需求，V&V，文档等)。
请结合参看图1，图1提供了一种核电站驱动指令执行方法，具体包括：
步骤101，核电设备接收各个驱动装置发送的两个以上不相同的驱动指令。
驱动指令包括：就地操作指令、1E级系统层指令、多样性指令、SR级设备层指令以及严重事故操作指令。
具体的，就地操作指令包括：仅指在CIM上操作，包括启(或开)/停(或关)指令；1E级指令包括：主要指1E级系统层指令(包括1E级自动指令和ECP手动操作指令)，但也包括少量的1E级设备层自动指令；SR级指令包括：主要指SR级设备层指令，包括SR级自动指令以及通过KIC/ACP发出的手动操作指令；多样性指令包括：包括多样性自动指令和多样性手动操作指令；严重事故操作指令包括：仅包括手动操作指令(如稳压器安全阀打开或关闭、辅助给水流量调节阀控制、GCT-a调节阀控制等)。
步骤103，根据驱动装置的安全状态和驱动指令的安全等级确定驱动指令的优先级。
为了保证安全级驱动装置处于预定的安全状态，必须明确定义不同控制指令之间的优先级。确定指令间的相互顺序，保证设备的正确动作。
若各个驱动装置分别属于安全级状态系统和非安全级状态系统，则安全级状态系统下的驱动装置发送的驱动指令优先。
驱动指令的优先级通过软件程序或通过设备接口模块CIM确定。
确定就地操作指令具有最高优先级。
确定1E级系统层指令与SR级设备层指令之间的优先级；若1E级系统层指令与SR级设备层指令安全等级相同，1E级系统层指令优先SR级设备层指令。
确定严重事故操作指令具有最低优先级。
步骤105，核电设备根据确定的优先级执行相应的驱动指令。
本发明实施例通过驱动装置的安全状态和驱动指令的安全等级确定驱动指令的优先级，避免了核电设备同时接收多个指令时，无法确定执行指令的问题，避免了由于安全级设备同时接收到冲突指令而造成的设备不确定性动作(不确定性动作会给核电站安全带来风险)，保障了核电站的安全可靠运行，实现了指令优先级的有效管理。
请结合参看图2，图2提供了一种核电站驱动指令执行方法的一个实施例。
不同驱动指令之间的优选可能在软件中实现，也可能在不受软件共因故障影响的CIM优选单元中实现，这主要取决于功能分配、多样性等要求。
以下将对不同驱动指令之间的优先级分析方法及步骤进行详细说明。
分析就地指令与其他指令之间的优先级。就地操作指令指通过CIM上的手动操作开关发出的启(或开)/停(或关)指令，不包括电气开关盘或现场的手动操作指令。就地操作指令具有最高的优先级。在CIM面板上应设置“远程/就地”切换开关。当切换开关切到“就地”，CIM接收的远程驱动指令将不起作用，操纵员或维修人员可以通过CIM面板上的手动启/停(脉冲型)开关控制驱动装置。当切换开关位于“就地”时，CIM面板和主控室都应有相应的信息显示。此外，切换开关应采用“常闭”方式置于“远程”位置，以防止切换开关的故障将远程驱动指令切除。
分析1E级与SR级指令之间的优先级。1E级系统层指令与SR级设备层指令之间的优选基于功能安全分级。即，1E级系统层指令优先于SR级设备层的冲突指令。如果1E级和SR级功能在相同的1E级设备中实现，则1E级和SR级冲突指令之间的优选在软件中实现；如果1E级和SR级功能分别在不同的1E级设备或1E级和SR级设备中实现，则1E级和SR级冲突指令之间的优选在CIM优选单元中实现，这取决于1E和SR功能的分配原则。
分析多样性指令与专设安全设施驱动系统(Engineering Safety FeatureActuation System，ESFAS)指令之间的优先级，ESFAS指令包括1E级系统层指令和SR级设备层指令。ESFAS指令的安全级高于多样性指令，但由于软件共因故障，ESFAS指令可能使驱动装置置于非安全级状态。因此，多样性指令与ESFAS冲突指令之间的优选不是基于指令的安全分级，而是基于驱动装置的安全状态(驱动装置的安全状态基于电站安全分析的结果)。此外，为了保证多样性指令的有效性，多样性指令与ESFAS冲突指令的优选必须在不受数字化保护系统软件共因故障影响的CIM优选单元中实现。
分析1E级系统层指令之间的优先级。一些驱动装置(如高压安注泵)可能同时接受1E级系统层冲突指令(如柴油机卸载指令以及安注指令)，因此应明确定义1E级冲突指令之间的优先级。
分析严重事故操作指令与其他指令之间的优先级严重事故操作指令指的是在全厂断电且失去后备电源时，通过主控室非安全级严重事故处理盘发出的设备层手动操作指令。与严重事故操作指令相关的设备(如控制单元、驱动装置等)都将采用专用不间断电源供电。为了尽量减小专用不间断电源的容量，严重事故操作指令将直接接到数字化保护系统的最底层(即，CIM)。因此，当发生全厂断电且失去后备电源事故时，除与严重事故操作和监视相关的设备外，保护系统其它设备和DAS都将失电。可以看出，严重事故操作指令与1E级指令、SR级指令和多样性指令不会同时存在，相互之间也就不存在优先级关系。
请结合参看图3，图3提供了一种核电站驱动指令执行系统的一个实施例。其包括：接收模块301、优先级确定模块303以及执行模块305，其中，接收模块301，用于接收各个驱动装置发送的两个以上不相同的驱动指令；
优先级确定模块303，用于根据驱动装置的安全状态和驱动指令的安全等级确定所述驱动指令的优先级；
执行模块305，用于根据确定的优先级执行相应的驱动指令。
可选的，若各个驱动装置分别属于安全级状态系统和非安全级状态系统，优先级确定模块303确定安全级状态系统下的驱动装置发送的驱动指令优先。
可选的，优先级确定模块303确定就地操作指令具有最高优先级。
可选的，优先级确定模块303确定1E级系统层指令与SR级设备层指令之间的优先级；若1E级系统层指令与SR级设备层指令安全等级相同，1E级系统层指令优先SR级设备层指令。
进一步的，优先级确定模块303确定严重事故操作指令具有最低优先级。
系统的实施方法和流程可以参见前述实施例中介绍的方法实施例，此处不再赘述。
结合以上对本发明的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明至少具有以下有益技术效果：通过驱动装置的安全状态和驱动指令的安全等级确定驱动指令的优先级，避免了核电设备同时接收多个指令时，无法确定执行指令的问题，避免了由于安全级设备同时接收到冲突指令而造成的设备不确定性动作(不确定性动作会给核电站安全带来风险)，保障了核电站的安全可靠运行，实现了指令优先级的有效管理。同时，由于在数字仪控中实现优先级管理，符合核电数字化发展的趋势，取得了很好的技术效果。
根据上述原理，本发明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 (13)

1.一种核电站驱动指令执行方法，其特征在于，所述方法包括：
核电设备接收各个驱动装置发送的两个以上不相同的驱动指令；
根据所述驱动装置的安全状态和所述驱动指令的安全等级确定所述驱动指令的优先级；
核电设备根据所述确定的优先级执行相应的驱动指令。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动指令包括：
就地操作指令、1E级系统层指令、多样性指令、SR级设备层指令以及严重事故操作指令。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述各个驱动装置分别属于安全级状态系统和非安全级状态系统，则所述安全级状态系统下的驱动装置发送的驱动指令优先。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述驱动指令的优先级通过软件程序或通过设备接口模块CIM确定。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述驱动装置的安全状态和所述驱动指令的安全等级确定所述驱动指令的优先级，包括：
确定就地操作指令具有最高优先级。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述驱动装置的安全状态和所述驱动指令的安全等级确定所述驱动指令的优先级，包括：
确定1E级系统层指令与SR级设备层指令之间的优先级；若1E级系统层指令与SR级设备层指令安全等级相同，1E级系统层指令优先SR级设备层指令。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述驱动装置的安全状态和所述驱动指令的安全等级确定所述驱动指令的优先级，包括：
确定严重事故操作指令具有最低优先级。
8.一种核电站驱动指令执行系统，其特征在于，所述系统包括：
接收模块，用于接收各个驱动装置发送的两个以上不相同的驱动指令；
优先级确定模块，用于根据所述驱动装置的安全状态和所述驱动指令的安全等级确定所述驱动指令的优先级；
执行模块，用于根据所述确定的优先级执行相应的驱动指令。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述驱动指令包括：
就地操作指令、1E级系统层指令、多样性指令、SR级设备层指令以及严重事故操作指令。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述优先级确定模块还用于：
若所述各个驱动装置分别属于安全级状态系统和非安全级状态系统，确定所述安全级状态系统下的驱动装置发送的驱动指令优先。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述优先级确定模块还用于：
确定就地操作指令具有最高优先级。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述优先级确定模块还用于：
确定1E级系统层指令与SR级设备层指令之间的优先级；若1E级系统层指令与SR级设备层指令安全等级相同，1E级系统层指令优先SR级设备层指令。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述优先级确定模块还用于：
确定严重事故操作指令具有最低优先级。
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