CN108711459B - 一种用于快堆的多样化保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于快堆的多样化保护装置，包括：两台控制机柜，用于接收反应堆的安全触发信号，并完成数据处理和输出；用于完成手动驱动功能的操作台；用于完成多样化保护装置的试验、程序调整修改的工程师站；其中，控制机柜包括信号分配装置、数据处理装置、驱动装置，信号分配装置接收来自独立设置的探测器或反应堆保护系统的数据采集硬件输出的信号，由数据处理装置对接收到的信号进行阈值比较、联锁逻辑处理后，产生自动驱动信号，经过二取二逻辑后，由驱动装置完成停堆和启动专设安全设施的功能。在反应堆保护系统故障给出错误指令或发生异常事件时，本发明的多样化保护装置能够将重要参数维持在规定的范围内，保证反应堆的安全。

Description

一种用于快堆的多样化保护装置
技术领域
本发明属于反应堆设计技术，具体涉及一种用于快堆的多样化保护(DAS)装置。
背景技术
在采用数字化技术的反应堆保护系统的设计中存在软件共模故障的问题。在反应堆保护系统故障给出错误指令或发生异常事件(事故)时，多样化保护装置能够将重要参数维持在规定的范围内，保证反应堆的安全。目前压水堆也有称为DAS的系统装置，其范围一般是未能紧急停堆的预期瞬态(ATWT)应对系统和软件失效应对系统的合并，其逻辑主要还是应对堆芯失流事故。快堆保护系统只需要考虑软件共模失效，而且快堆的DAS系统设计为保护系统的后备，所以其保护参数能应对所有需要停堆后启动专设的始发事件，但压水堆的DAS系统是做不到的。
从应对软件共模失效的角度，快堆的DAS系统要求在任何可能触发反应堆保护系统动作的事件中，如果保护系统失效，DAS都能触发停堆或者专设动作，而压水堆只应对部分事故，主要是堆芯失流事故。因此，需要对快堆的DAS系统进行专门的设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于快堆的多样化保护装置，应对软件共模失效，保证反应堆的安全运行。
本发明的技术方案如下：一种用于快堆的多样化保护装置，包括：
两台控制机柜，用于接收反应堆的安全触发信号，并完成数据处理和结果输出；
操作台，设置在主控制室，用于完成相关保护和专设的手动操作；
工程师站，用于完成多样化保护装置不在工作时间时的试验、程序调整修改；
网络设备，用于实现数据的传输；
其中，所述的控制机柜包括信号分配装置、数据处理装置、驱动装置，信号分配装置接收来自独立设置的探测器或反应堆保护系统的数据采集硬件输出的信号，由数据处理装置对接收到的信号进行阈值比较、联锁逻辑处理后，产生自动驱动信号，自动驱动信号经过二取二逻辑后，由驱动装置完成停堆和启动专设安全设施的功能。
进一步，如上所述的用于快堆的多样化保护装置，其中，所述多样化保护装置只有在满足投入的初始条件时才允许投入，所述初始条件包括反应堆的各个参数都处于设计限值以内，控制棒都插入堆芯，两套事故余热排放系统均正常，只有在反应堆保护系统投入运行后，多样化保护装置才能投入运行。
进一步，如上所述的用于快堆的多样化保护装置，其中，所述主控制室使用硬接线连接，由操纵员手动发出停堆、专设安全设施触发的动作信号。
进一步，如上所述的用于快堆的多样化保护装置，其中，所述多样化保护装置投入运行后，连续监测反应堆的状态，一旦出现安全触发信号，或操纵员按动手动紧急停堆按钮，多样化保护装置实施保护动作，动作输出采用正电平触发信号，触发控制棒电源系统切断控制棒驱动机构的供电，实施停堆。
进一步，如上所述的用于快堆的多样化保护装置，其中，在主控室中显示多样化保护装置的传感器信号，以及系统故障和系统内报警信号。
进一步，如上所述的用于快堆的多样化保护装置，其中，在反应堆的一个或几个保护参数(如功率流量比、堆芯出口钠温)变化不正常(超出控制范围)时，多样化保护装置将触发停堆信号，同时触发相应专设安全设施驱动系统，以限制事故的发展，减轻事故后果。
进一步，如上所述的用于快堆的多样化保护装置，其中，在设计基准事故发生时，多样化保护装置触发紧急停堆的同时，自动触发相应的专设安全设施动作，以减轻事故引起的后果，在不同事故工况下，分别执行下列驱动功能：
1)停堆(给出高电平触发信号)；
2)专设触发(给出高电平触发信号)。
进一步，如上所述的用于快堆的多样化保护装置，其中，所述多样化保护装置一旦触发安全动作，则连续自动完成所规定的安全动作。
本发明的有益效果如下：本发明所提供的多样化保护装置用于应对快堆的软件共模失效，包括自动驱动功能、手动驱动功能以及显示和报警功能。装置动作输出采用正电平触发信号，装置断电后不给出停堆或专设触发信号。在反应堆保护系统故障给出错误指令或发生异常事件(事故)时，本发明的多样化保护装置能够将重要参数维持在规定的范围内，保证反应堆的安全。
附图说明
图1为本发明具体实施例的快堆多样化保护装置的功能示意图；
图2为本发明具体实施例的快堆多样化保护装置中控制机柜的功能示意图；
图3为本发明具体实施例中快堆多样化保护装置的系统逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供的快堆多样化保护装置(DAS)的组成包括：控制机柜、网络设备、在控制室的操作台或操作区、工程师站等。DAS系统独立于反应堆保护系统。
快堆多样化保护装置应包括自动驱动的功能和手动驱动的功能以及显示和报警功能。DAS系统动作输出采用正电平触发信号，系统断电后不给出停堆或专设触发信号。
1)自动驱动的功能：DAS采用独立探测器信号，当相关参数超过限值时，给出停堆、触发专设安全设施动作，并给出泵的联锁信号。
2)手动驱动的功能：DAS在控制室提供手动操作手段，使用硬接线连接，能完成停堆、专设安全设施触发等动作信号(手动功能优先于自动功能，操作前需进行确认)。
3)显示和报警功能：主控室中显示传感器信号，这与保护系统的显示功能不同。也显示系统故障和系统内报警信号。
如图1所示，多样化保护装置，包括：
两台控制机柜，用于接收反应堆的安全触发信号，并完成数据处理和结果输出；DAS探测器有的独立设置，有的来自反应堆保护系统的数据采集硬件输出，不通过保护系统软件。
操作台，设置在主控制室，用于完成相关保护和专设的手动操作。
工程师站，用于完成多样化保护装置不在工作时间时的试验、程序调整修改。
网络设备，用于实现数据的传输。
如图2所示，每台所述的控制机柜包括信号分配装置、数据处理装置、驱动装置，信号分配装置接收来自独立设置的探测器或反应堆保护系统的数据采集硬件输出的信号，由数据处理装置对接收到的信号进行阈值比较、联锁逻辑处理后，产生自动驱动信号，自动驱动信号经过二取二逻辑后，由驱动装置完成停堆和启动专设安全设施的功能。
在本实施例中，两个通道(控制机柜)中都包括二取二继电器输出逻辑，控制站将采集继电器的另一触点信号，输出点的状态信号进行“异或”逻辑处理，输出通道正常时，两信号状态相同；当输出通道故障时，如继电器故障，两信号状态不同，将生成报警信息。
手动部分采用继电器逻辑来实现，完全独立于数字化的反应堆保护系统和多样化保护(DAS)装置的自动部分，手动部分接收来自于操作台的控制信号(如启动停堆、专设安全设施等命令)，通过继电器逻辑产生控制现场设备的信号。手动部分生成的控制信号优先级低于反应堆保护系统，高于该装置自动部分，操作前需进行确认。
为了验证该装置的所有设备，将试验功能分为以下部分：
1)测量通道试验，测量通道涵盖现场传感器/变送器、信号调理单元以及输入模块整个物理链路，目的是验证整个链路的测量准确性。
2)功能试验，验证系统执行的功能是否正常。
3)输出通道试验，验证系统末端(DO模块)到下游驱动器或其他系统运行是否正常。
为了保证达到设计要求的系统性能要求和可靠性目标，确定系统最基本的能力，在系统的设计中须采用若干已认可的设计方法，以使系统能满足国家相应法规、标准的规定，满足核电厂安全可靠运行的规定。本发明所设计的快堆多样化保护装置采取降低误动率的措施，如触发停堆的信号为正电平信号，系统断电后不触发停堆的保护或者专设动作、采用2/2符合逻辑。快堆的DAS系统主要应对软件的共模失效，所以并不要求有独立的探测器。
DAS平台选用完全不同于反应堆保护系统的平台(如保护系统是基于CPU的平台，那么DAS则选择另一个基于CPU的平台，而最好是选择基于集成电路或者FPGA的平台)。
如图3所示，在一个或几个保护参数(如功率流量比、堆芯出口钠温)变化不正常(超出控制范围)时，多样化保护装置将触发停堆信号，同时触发相应专设安全设施驱动系统，以限制事故的影响。
在设计基准事故发生时，多样化保护装置(DAS)触发紧急停堆的同时，自动触发相应的专设安全设施动作，以减轻事故引起的后果。在不同事故工况下，分别执行下列专设安全设施驱动功能：
1)停堆(给出高电平触发信号)；
2)专设触发(给出高电平触发信号)。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种用于快堆的多样化保护装置，其特征在于，包括：
两台控制机柜，用于接收反应堆的安全触发信号，并完成数据处理和结果输出；
操作台，设置在主控制室，用于完成相关保护和专设的手动操作；
工程师站，用于完成多样化保护装置不在工作时间时的试验、程序调整修改；
网络设备，用于实现数据的传输；
其中，所述的控制机柜包括信号分配装置、数据处理装置、驱动装置，信号分配装置接收来自独立设置的探测器或反应堆保护系统的数据采集硬件输出的信号，由数据处理装置对接收到的信号进行阈值比较、联锁逻辑处理后，产生自动驱动信号，自动驱动信号经过二取二逻辑后，由驱动装置完成停堆和启动专设安全设施的功能。
2.如权利要求1所述的用于快堆的多样化保护装置，其特征在于，所述多样化保护装置只有在满足投入的初始条件时才允许投入，所述初始条件包括多样化保护系统相关的各个参数都处于正常范围内或预定位置，并且控制棒都插入堆芯，两套事故余热排放系统均正常，以及只有在反应堆保护系统投入运行后，多样化保护装置才能投入运行。
3.如权利要求1所述的用于快堆的多样化保护装置，其特征在于，所述主控制室的操作使用硬接线连接，由操纵员手动发出停堆、专设安全设施触发的动作信号。
4.如权利要求1或3所述的用于快堆的多样化保护装置，其特征在于，所述多样化保护装置投入运行后，连续监测反应堆的状态，一旦出现安全触发信号，或操纵员按动手动紧急停堆按钮，多样化保护装置实施保护动作，动作输出采用正电平触发信号，触发控制棒电源系统切断控制棒驱动机构或电磁离合器的供电，实施停堆。
5.如权利要求1所述的用于快堆的多样化保护装置，其特征在于，在主控室中显示多样化保护装置的传感器信号，以及系统故障和系统内报警信号。
6.如权利要求4所述的用于快堆的多样化保护装置，其特征在于，在反应堆的一个或几个保护参数变化不正常时，多样化保护装置将触发停堆信号，同时触发相应专设安全设施驱动系统，以限制事故的发展，减轻事故后果。
7.如权利要求4所述的用于快堆的多样化保护装置，其特征在于，在设计基准事故发生时，多样化保护装置触发紧急停堆的同时，自动触发相应的专设安全设施动作，以减轻事故引起的后果，在不同事故工况下，分别执行下列驱动功能：
1)停堆，给出高电平触发信号；
2)专设触发，给出高电平触发信号。
8.如权利要求4所述的用于快堆的多样化保护装置，其特征在于，所述多样化保护装置一旦触发安全动作，则连续自动完成所规定的安全动作。
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