CN108735309A - 反应堆保护系统在役检验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于NI技术的反应堆保护系统在役检验装置，对应反应堆保护系统的每一列进行配置，包括工控机和在役检验接口电路，反应堆保护系统每一列的各个通道分别配置一个独立的在役检验接口电路；各所述在役检验接口电路分别位于对应的在役检验机箱内，包括低压电源、T2检验控制插件、T3检验控制插件、T2检验插件、T3检验插件；所述在役检验机箱通过数字信号处理模块与工控机相连接。本发明能够不需停堆在线监测反应堆保护系统的运行状态，检验操作简单，检验周期短，准确率和可靠性高。

Description

反应堆保护系统在役检验装置

技术领域

本发明涉及反应堆保护系统的定期试验技术，具体涉及一种基于NI技术的反应堆保护系统在役检验装置。

背景技术

在役检验装置的作用是反应堆保护系统设备在正常运行过程中，可随时检验保护系统的功能是否正常，并及时发现可能存在的故障，而在役检验装置本身在开机、关机、意外断电及各种正常操作中，都不会造成保护系统的误动或拒动。

反应堆保护系统定期试验目前多是停堆后进行或者需要旁通，停堆进行的检验周期长，不利于及时发现保护系统存在的问题，设置旁通则使检验装置结构复杂。另外，现有反应堆保护系统定期试验的故障判断方法为在返回脉冲的中点位置附近采样信号电平，并由信号电平判断返回信号是否正确，这种方法的抗干扰能力和检验的准确性都存在不足，有待进行改进和提高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，基于NI数字化技术，提供一种不需停堆的保护系统在役检验装置。

本发明的技术方案如下：一种反应堆保护系统在役检验装置，对应反应堆保护系统的每一列进行配置，包括工控机和在役检验接口电路，反应堆保护系统每一列的各个通道分别配置一个独立的在役检验接口电路；各所述在役检验接口电路分别位于对应的在役检验机箱内，包括低压电源、T2检验控制插件、T3检验控制插件、T2检验插件、T3检验插件；所述在役检验机箱通过数字信号处理模块与工控机相连接。

进一步，如上所述的反应堆保护系统在役检验装置，其中，所述的数字信号处理模块包括NI cDAQ-9188机箱、NI PS-15电源模块、NI 9403 32通道DIO模块、NI 9361计数器模块。

进一步，如上所述的反应堆保护系统在役检验装置，其中，所述的数字信号处理模块与工控机之间通过TCP/IP协议进行网络通信，与在役检验机箱之间通过NI cDAQ-9188机箱的I/O接口实现连接和通信。

进一步，如上所述的反应堆保护系统在役检验装置，其中，所述工控机的操作系统包括参数设定模块、检验模块、存储与历史数据模块、报表模块、系统调试模块。

进一步，如上所述的反应堆保护系统在役检验装置，其中，所述工控机通过开关量输入输出口向所述在役检验接口电路发送命令，在T2检验时，所述T2检验控制插件、T3检验控制插件接受命令，产生T2检验脉冲并发送选定的保护参数，检验脉冲依次通过反应堆保护系统的隔离插件、2/3逻辑插件、综合停堆逻辑插件、断路器驱动逻辑插件，产生1/3逻辑返回脉冲信号、2/3逻辑返回脉冲信号、综合停堆逻辑返回脉冲信号、断路器驱动逻辑返回脉冲信号；在T3检验时，所述T2检验控制插件、T3检验控制插件接受命令，产生T3检验脉冲和T3检验选通脉冲并发送到选定的断路器驱动逻辑电路，检验脉冲依次通过断路器驱动逻辑电路组件和控制棒断路器组件，产生断路器返回脉冲信号；反应堆保护系统通道返回的检验脉冲信号，经所述T2检验插件、T3检验插件返送回工控机处理，由工控机判断是否存在故障，并判断反应堆保护系统通道存在故障的具体插件。

更进一步，在T2、T3检验时，通过工控机测量返回脉冲信号的宽度，根据返回信号的宽度检验保护系统的工作状况。

本发明的有益效果如下：本发明所提供的反应堆保护系统在役检验装置，基于NI数字化技术，能够不需停堆在线监测反应堆保护系统的运行状态，检验操作简单，检验周期短，根据软件返回的结果，即可确定故障部位和类型，无需按传统检验方式对反应堆保护系统各个部件进行逐个检验。本发明参数设置灵活，可靠性高，更方便维修和调试，检验准确率可达到100％。

附图说明

图1为本发明的反应堆保护系统在役检验装置的硬件组成示意图；

图2为本发明在役检验装置的接口电路逻辑框图；

图3为本发明实施例中第一列在役检验机柜盘面布置图；

图4为本发明实施例中第二列在役检验机柜盘面布置图；

图5为本发明在役检验装置的在役检测软件组成模块示意图。

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。

本发明提供的反应堆保护系统T2、T3在役检验装置硬件平台以NI数字信号处理模块和工控机(触控一体机)为核心进行搭建，如图1所示。触控一体机与数字信号处理模块之间基于TCP/IP协议进行网络通信(有线或无线)以交换数据。通过数字信号处理模块的NIcDAQ-9188机箱上的I/O接口实现数字信号处理模块与T2、T3在役检验机箱的连接和通信。最后通过开发的软件可以实现对T2、T3检验相关插件和参数的选取，并实现相应的检验逻辑。

反应堆保护系统由两列三取二安全保护通道组成。对应保护系统的每一列各配置一个在役检验装置。每个在役检验装置独立的安装在一个NIM机柜中。在役检验装置包括工业控制计算机(工控机)和在役检验接口电路。在役检验装置机柜的上部安放工控机，它包括主机、显示器、键盘共占三个NIM机箱位置。对应保护系统每一列的三个保护系统通道各配置一个独立的在役检验接口电路，分别占有一个NIM机箱位置。在役检验装置各个NIM机箱，分别与保护系统一个通道连接。从上到下分别为A、B、C通道在役检验机箱，在役检验机箱由低压电源、T2检验控制插件、T3检验控制插件、T3检验插件以及T2检验插件组成。第Ⅰ列在役检验机柜盘面布置和第Ⅱ列在役检验机柜盘面布置分别如图3、图4所示。所述在役检验机箱通过数字信号处理模块与工控机相连接。

本实施例中T2、T3在役检验装置硬件平台各组成部分的品牌、型号和具体技术指标如下所述：

a)触摸屏工控机

触摸屏工控一体机拟选用研华FPM-7181W-P3AE型号18.5寸产品，16:9宽屏显示，可视面积增加40％，投射式电容触控屏，抗7H硬度玻璃表面，镁合金前面板，符合IP66防护等级，超轻薄设计，便于面板安装。

b)数字信号处理模块

NI数字信号处理模块包括以下4个部分：

1)NI cDAQ-9188 8槽位机箱(机箱数量1个)

·可测量最多256路通道的电子、物理、机械或声音信号，

·具有集成信号调理功能的可热插拔I/O模块可供选择，

·同时运行最多7个硬件定时模拟I/O、数字I/O或计数器/定时器操作，

·通过零配置网络和内置且基于网络的配置工具简化安装，

·通过NI-DAQmx软件几分钟内完成测量；通过DAQ助手自动生成代码。

2)NI PS-15电源模块(模块数量1个)

·1相,115/230VAC输入；24至28VDC,5A输出，

·电源针对NI CompactRIO、NI Compact FieldPoint、NI Single-Board RIO、NI智能相机和NI TPC，

·-25℃到+60℃温度,完整输出120W功率,(从60℃至70℃,降低3W/℃)，

·20％备用功率面向动态负载,可持续应用在45℃以下的环境温度中，

·工具较少的弹簧夹端子,可实现轻松连接，

·包含的DIN导轨安装和前面板/侧面板安装附件。

3)NI 9403 32通道DIO模块(模块数量3个)

·32路数字I/O模块用于NI CompactDAQ或CompactRIO，

·5V/TTL,漏极/源极数字输入/输出，

·双向,可单独配置且不影响当前使用功能，

·1000Vrms瞬态隔离，±30V过压保护，

·热插拔操作，

·工作温度范围:-40℃到70℃。

4)NI 9361计数器模块(模块数量3个)

·8通道计数,102.4kHz最大采样率，

·0V to 5V差分信号,0V to 24V单端计数信号输入,最高1MHz信号输入，

·可切换1kΩ内部上拉电阻用于集电极开路或推挽式传感器，

·60VDC channel-to-earth,CAT I bank isolat ion，

·工业标准37-pin DSUB连接器，

·工作温度-40摄氏度至70摄氏度，5g振动,50g冲击。

反应堆保护系统T2、T3在役检验装置软件基于NI LabVIEW开发，界面友好美观，可运行于Windows7/8/10操作系统上(32位/64位)。如图5所示，检验软件一共包括参数设定模块、检验模块、存储与历史数据模块、报表模块、系统调试模块5个主要部分。通过相应软件操作可以实现对T2、T3相关插件和参数的选取，并实现T2、T3相关对象的检验。通过历史数据模块可以对检测数据进行存储和读取，并能实时生成检测报告。

如图2所示，在役检验装置是在工控机控制下工作的，在役检验时，在工控机控制下，选定要检验的保护系统通道。任何时间只能有一个保护系统通道被选中并进行检验。工控机通过开关量输入输出(I/0)口发送命令。在T2检验时，T2T3检验控制电路接受命令后，产生T2检验脉冲并发送到选定的保护参数。检验脉冲依次通过保护系统的隔离插件、2/3逻辑插件、综合停堆逻辑插件1-2、断路器驱动逻辑插件1-8等电路单元。产生1/3逻辑返回脉冲信号、2/3逻辑返回脉冲信号、综合停堆逻辑返回脉冲信号1-2、断路器驱动逻辑返回脉冲信号1-8。在T3检验时，T2、T3检验控制电路接受命令后，产生T3检验脉冲和T3检验选通脉冲并发送到选定的断路器驱动逻辑电路，检验脉冲依次通过断路器驱动逻辑电路组件和控制棒断路器组件等电路单元，产生断路器返回脉冲信号1-8。保护系统通道返回的检验脉冲信号，经T2、T3检验接口电路返送回工控机处理。由工控机软件判断是否存在故障，并判断保护系统通道存在故障的具体插件。

在T2、T3检验时，原有的故障判断方法为在返回脉冲的中点位置附近采样信号电平，并由信号电平判断返回信号是否正确。为了提高抗干扰能力和检验的准确性，本发明改用工控机测量返回脉冲信号的宽度，根据返回信号的宽度检验保护系统工作状况，由工控机软件判断是否存在故障。

本发明的T2、T3在役检验装置基于NI的硬件系统进行开发，具备以下4个优点：

1)T2、T3检验脉冲宽度可以任意设置；

2)上位机与下位机采用网络连接(有线或者无线)，因而上位机体积大为减小，而且无需内部安装I/O卡，可靠性高，系统选用触摸屏一体机，操作更为灵活方便；

1) 3)上位机无需与T2、T3检验机箱连接线缆，可选择合适的位置安装上位机，便于现场操作；

4)T2、T3检验操作软件可在Windows7、windows8、windows10操作系统上(32位/64位)运行。

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 (6)

1.一种反应堆保护系统在役检验装置，对应反应堆保护系统的每一列进行配置，其特征在于：包括工控机和在役检验接口电路，反应堆保护系统每一列的各个通道分别配置一个独立的在役检验接口电路；各所述在役检验接口电路分别位于对应的在役检验机箱内，包括低压电源、T2检验控制插件、T3检验控制插件、T2检验插件、T3检验插件；所述在役检验机箱通过数字信号处理模块与工控机相连接。

2.如权利要求1所述的反应堆保护系统在役检验装置，其特征在于：所述的数字信号处理模块包括NI cDAQ-9188机箱、NI PS-15电源模块、NI9403 32通道DIO模块、NI 9361计数器模块。

3.如权利要求2所述的反应堆保护系统在役检验装置，其特征在于：所述的数字信号处理模块与工控机之间通过TCP/IP协议进行网络通信，与在役检验机箱之间通过NI cDAQ-9188机箱的I/O接口实现连接和通信。

4.如权利要求1所述的反应堆保护系统在役检验装置，其特征在于：所述工控机的操作系统包括参数设定模块、检验模块、存储与历史数据模块、报表模块、系统调试模块。

5.如权利要求1所述的反应堆保护系统在役检验装置，其特征在于：所述工控机通过开关量输入输出口向所述在役检验接口电路发送命令，在T2检验时，所述T2检验控制插件、T3检验控制插件接受命令，产生T2检验脉冲并发送选定的保护参数，检验脉冲依次通过反应堆保护系统的隔离插件、2/3逻辑插件、综合停堆逻辑插件、断路器驱动逻辑插件，产生1/3逻辑返回脉冲信号、2/3逻辑返回脉冲信号、综合停堆逻辑返回脉冲信号、断路器驱动逻辑返回脉冲信号；在T3检验时，所述T2检验控制插件、T3检验控制插件接受命令，产生T3检验脉冲和T3检验选通脉冲并发送到选定的断路器驱动逻辑电路，检验脉冲依次通过断路器驱动逻辑电路组件和控制棒断路器组件，产生断路器返回脉冲信号；反应堆保护系统通道返回的检验脉冲信号，经所述T2检验插件、T3检验插件返送回工控机处理，由工控机判断是否存在故障，并判断反应堆保护系统通道存在故障的具体插件。

6.如权利要求5所述的反应堆保护系统在役检验装置，其特征在于：在T2、T3检验时，通过工控机测量返回脉冲信号的宽度，根据返回信号的宽度检验保护系统的工作状况。