CN106569477A - 一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置 - Google Patents

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王月
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Abstract

本发明属于核过程控制系统可靠性检测领域，具体涉及一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置。该压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置包含上位机、交换机、打印机、网络连接介质；本装置采用基于网络通讯方式的装置结构。执行逻辑功能试验前将专用试验装置接入KCS，试验完成后断开专用试验装置与KCS的通讯连接。并且，试验网络与正常运行时的网络相对独立，使用独立的通讯卡件，保证了KCS的安全性。

Description

一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置
技术领域
本发明属于核过程控制系统可靠性检测领域，具体涉及一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置。
背景技术
核级数字化仪控系统(以下称KCS)是核电厂数字化仪控系统中重要的安全系统，其主要功能是在异常工况或事故工况下，通过停堆和(或)启动专设安全设施，以防止或减轻堆芯和冷却剂系统部件的损坏，保护三大核安全屏障的完整性，避免引起放射性物质大量逸出，保护核电厂周围环境不受污染以及人员的安全。
根据核电相关法规和导则要求，为保证核级数字化仪控系统的可靠性，需要对其逻辑功能进行定期试验。鉴于KCS系统自身一般有较强的系统自检功能，在工程设计中一般未考虑对其实施专门的逻辑功能定期试验，因此未设计专门的定期试验装置。而KCS系统自诊断并不能完整覆盖软件逻辑状态的诊断，以及对于系统内部存在的信号硬接线无法进行检查，因此设计专门的KCS逻辑功能定期试验装置是非常有必要的。核级数字化仪控系统逻辑功能定期试验的目的是验证KCS控制器内部逻辑及信号回路的正确性，试验范围包括反应堆停堆逻辑、安全专设驱动逻辑以及KCS控制器间用于数据交换的硬接线连接。
逻辑功能定期试验在机组停堆换料大修期间执行，传统试验装置多采用注入模拟量信号、收集模拟量信号的方式，试验风险高，人工操作量大，自动化水平低，给大修期间的时间窗口和人力带来较大压力，同时也带来较大安全风险。针对以上问题，本专利开发了若干技术思路，使得试验的实施更加安全、快速、便捷、高效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是研发一种专门针对核级数字化仪控系统逻辑功能试验的装置，实现定期对相关的逻辑功能和硬接线连接进行有效检测，确保KCS可靠运行。同时该装置需要具备安全性、便携性、易用性、快速性的特点。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置，该压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置应用于核级数字化控制系统中，核级数字化控制系统分为参与停堆保护信号处理的四个通道，每个通道各含两个停堆子组；以及参与专设安全设施驱动的两个列，每个列包含两个专设逻辑处理子组和一个专设数据处理子组；
上述四个通道和两个列按照功能划分为14个子组，每个子组由一个主控制器和若干拓展控制器组成；每个子组内的通讯以及子组间的通讯采用硬接线和光纤的形式实现；
该压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置包含上位机、交换机、打印机、网络连接介质；
(1)上位机的功能包括以下方面：
1)提供人机接口：选择需要进行逻辑试验试验的子组对象、监视试验进度、获得试验结果；
2)建立试验初始条件：试验前系统检查和初始工况建立；
3)对每个子组的主控制器和拓展控制器内保护逻辑进行包括以下内容的自动测试：注入试验信号、读取试验结果、与预期结果比较、试验恢复；
4)生成试验记录：试验过程中所有操作均被记录在日志中，包括试验操作记录和试验结果记录；
(2)打印机
打印机与上位机通过网络连接介质连接，用来打印试验记录；
(3)交换机
交换机的功能模块是光电转换模块，通过交换机将上位机和14个子组的主控制器通过网络连接介质相互连接，实现上位机和14个子组的主控制器之间的信号交换。
进一步的，如上所述的一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置，上位机和14个子组的主控制器之间的通讯采用专用通讯协议，通过该专用通讯协议实现对核级数字化控制系统的全类型变量控制，并在该装置上自动模拟子组的主控制器获取的现场仪表信号；通过运行该装置上的脚本结合上述专用通讯协议，实现对14个子组的主控制器内信号的控制及试验结果比对。
进一步的，如上所述的一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置，网络连接介质采用光纤、网线中的一种。
在未采用本专利所述技术路线的情况下，KCS逻辑功能试验的实施需要人工注入模拟量信号，人工收集反馈信号并进行人工对比，最少需要六名工程师及六台工程师站同时工作，试验窗口最少需要一周，人力和时间成本较高，自动化水平低。本专利提及的专用试验所需资源为一名工程师、一套专用试验装置，完成全部逻辑试验所需工期仅为一天。
本发明技术方案的显著效果在于：
(1)采用通讯协议实现信号注入及信号采集。当控制器处于编程模式下时，专用试验装置可以对TRICON控制器中的所有类型的变量均可进行访问和强制，试验信号的注入和试验结果的采集集中在一台试验专用电脑上，实现了试验信号的自动注入，简化了装置。
(2)采用基于网络通讯方式的装置结构。执行逻辑功能试验前将专用试验装置接入KCS，试验完成后断开专用试验装置与KCS的通讯连接。并且，试验网络与正常运行时的网络相对独立，使用独立的通讯卡件，保证了KCS的安全性。
(3)试验软件界面简单、试验脚本可读性强，能够充分规避定期试验引入的人因失误风险。通过使用试验脚本，实现了试验结果的自动判断，保证了逻辑功能试验能够自动、便捷、高效地执行，解放了大量的人力及时间。
(4)完全验证了KCS的内部逻辑和硬接线连接，确保了KCS的可用性。
附图说明
图1是KCS功能试验专用试验装置连接示意图；
图2是KCS逻辑功能试验流程图。
图中：1-上位机；2-打印机；3-交换机；4-通道中的主控制器；5-列中的主控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
如图1所示，1.一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置，该压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置应用于核级数字化控制系统中，核级数字化控制系统分为参与停堆保护信号处理的四个通道，每个通道各含两个停堆子组；以及参与专设安全设施驱动的两个列，每个列包含两个专设逻辑处理子组和一个专设数据处理子组；
上述四个通道和两个列按照功能划分为14个子组，每个子组由一个主控制器和若干拓展控制器组成；每个子组内的通讯以及子组间的通讯采用硬接线和光纤的形式实现；
其特征在于：该压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置包含上位机、交换机、打印机、网络连接介质；
(1)上位机的功能包括以下方面：
5)提供人机接口：选择需要进行逻辑试验试验的子组对象、监视试验进度、获得试验结果；
6)建立试验初始条件：试验前系统检查和初始工况建立；
7)对每个子组的主控制器和拓展控制器内保护逻辑进行包括以下内容的自动测试：注入试验信号、读取试验结果、与预期结果比较、试验恢复；
8)生成试验记录：试验过程中所有操作均被记录在日志中，包括试验操作记录和试验结果记录；
上位机和14个子组的主控制器之间的通讯采用专用通讯协议，通过该专用通讯协议实现对核级数字化控制系统的全类型变量控制，并在该装置上自动模拟子组的主控制器获取的现场仪表信号；通过运行该装置上的脚本结合上述专用通讯协议，实现对14个子组的主控制器内信号的控制及试验结果比对。
(2)打印机
打印机与上位机通过网络连接介质连接，用来打印试验记录；
(3)交换机
交换机的功能模块是光电转换模块，通过交换机将上位机和14个子组的主控制器通过网络连接介质相互连接，实现上位机和14个子组的主控制器之间的信号交换。
(4)网络连接介质
网络连接介质采用光纤、网线中的一种。
在人机交互界面界面选择相应脚本，一次仅进行一个控制系统的试验。以保护通道一通道子组一控制系统(简称CH11)为例，逻辑功能试验流程图如图2所示，主要思路如下：
1)试验前系统状态自动化检查：通过将控制器切换到“PROGRAME”模式，运行系统检查脚本，通过读取系统内的变量值，与试验初始条件值进行比较，如一致则满足试验条件，进行下一步；否则报错并提示不满足试验条件的变量。操作人员可对提示的不满足试验条件的变量进行核查、处理，直至试验条件满足。
2)一键初始化试验状态：通过运行初始化脚本，该初始化脚本执行后，可实现两个功能：一是闭锁控制器内的输出信号，保证整个试验过程中，不会误触发保护信号，造成安全级设备损坏；二是自动化的将试验相关变量值设置为特定状态，满足后续试验信号的初始化需求；
3)自动化和可选择性的执行试验脚本：根据保护系统的功能划分，针对单个子组，编制若干功能试验脚本；执行模式可分两种：一种为子组内单个功能试验；一种是可选功能试验，通过在客户端点击选择需要的试验脚本，可以实现子组内多个或全部功能脚本验证；
4)试验过程控制：以子组内多个功能试验脚本为例，试验过程中，上位机自动化运行脚本，并通过通讯信号改变相关变量，自动化的收集试验结果，并与期望值进行比较，如试验通过，则提示该脚本运行成功，软件自动化的复位信号到初始状态，并进行下一组功能脚本试验；如在某组功能试验脚本过程中，试验结果不正确，则终止试验，并将系统恢复到初始状态，同时给出试验过程中出现异常的信号。整个试验过程的记录已log文件的形式记录，用于试验人员分析试验过程和故障原因；
5)自动化的进行系统恢复：试验结束后，通过运行系统恢复脚本，恢复控制器中由于初始化而产生的信号闭锁，将控制器中所有的信号状态恢复到试验前的状态。
6)一个子组对应的所有脚本执行结果均为“通过”代表当前子组逻辑功能试验通过。14个子组逻辑功能试验通过代表KCS逻辑功能试验完成。试验结果可以按照规定格式打印输出，作为试验报告文件的一部分进行存档。
本装置用于压水堆核电厂核级数字化仪控系统(KCS系统)逻辑功能试验，试验装置采用通讯方式，可靠性高，试验过程自动化程度高，可快速、有效的判断KCS的可靠性，探测故障和检查保护系统可运行性，保障机组安全稳定运行。
本装置操作简单，只需将装置与KCS的交换机连接，依次执行相应脚本，程序便可自动执行检测。检测过程中控制器内的输出信号全部被闭锁，不会导致系统误动，安全性高。检测过程中若发现问题会自动产生日志文件，方便工程师进行实时的故障排查，脚本执行完成后控制器内的信号自动恢复到试验开始之前的状态。
本装置为搭载相应软件的笔记本电脑，可直接带入核电站工作现场，实现在大修期间快速准确地执行KCS逻辑功能试验，缩短大修工期，节省人力物力。
本装置使用的试验网络与KCS正常运行时的网络相对独立，试验脚本可读性强，可充分规避定期试验对机组引入的额外风险。

Claims (3)

1.一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置，该压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置应用于核级数字化控制系统中，核级数字化控制系统分为参与停堆保护信号处理的四个通道，每个通道各含两个停堆子组；以及参与专设安全设施驱动的两个列，每个列包含两个专设逻辑处理子组和一个专设数据处理子组；
上述四个通道和两个列按照功能划分为14个子组，每个子组由一个主控制器和若干拓展控制器组成；每个子组内的通讯以及子组间的通讯采用硬接线和光纤的形式实现；
其特征在于：该压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置包含上位机、交换机、打印机、网络连接介质；
(1)上位机的功能包括以下方面：
1)提供人机接口：选择需要进行逻辑试验试验的子组对象、监视试验进度、获得试验结果；
2)建立试验初始条件：试验前系统检查和初始工况建立；
3)对每个子组的主控制器和拓展控制器内保护逻辑进行包括以下内容的自动测试：注入试验信号、读取试验结果、与预期结果比较、试验恢复；
4)生成试验记录：试验过程中所有操作均被记录在日志中，包括试验操作记录和试验结果记录；
(2)打印机
打印机与上位机通过网络连接介质连接，用来打印试验记录；
(3)交换机
交换机的功能模块是光电转换模块，通过交换机将上位机和14个子组的主控制器通过网络连接介质相互连接，实现上位机和14个子组的主控制器之间的信号交换。
2.如权利要求1所述的一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置，其特征在于：上位机和14个子组的主控制器之间的通讯采用专用通讯协议，通过该专用通讯协议实现对核级数字化控制系统的全类型变量控制，并在该装置上自动模拟子组的主控制器获取的现场仪表信号；通过运行该装置上的脚本结合上述专用通讯协议，实现对14个子组的主控制器内信号的控制及试验结果比对。
3.如权利要求1所述的一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统逻辑功能试验装置，其特征在于：网络连接介质采用光纤、网线中的一种。
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