CN109061406A - 核电站反应堆保护系统中继电器信号处理器的测试装置、方法 - Google Patents

核电站反应堆保护系统中继电器信号处理器的测试装置、方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种核电站反应堆保护系统中继电器信号处理器的测试装置，包括装载于测试机箱上的测试主机和待测继电器信号处理器，二者之间采用逻辑转换模块连接；所述测试主机的输出端与待测继电器信号处理器的输入端连接，所述测试主机的输入端与待测继电器信号处理器的输出端连接；所述逻辑转换模块为映射有所述测试主机的输出端与待测继电器信号处理器的输入端连接关系，以及映射有所述测试主机的输入端与待测继电器信号处理器的输出端连接关系的逻辑转换模块。对应还提供一种测试方法，通过所述逻辑转换模块将测试主机和待测继电器信号处理器快速连接，克服了现有技术中仍需按照传统硬接线的方式连接信号线并进行测量的弊端，提高了检测效率。

Description

核电站反应堆保护系统中继电器信号处理器的测试装置、 方法
技术领域
本发明涉及核安全技术领域，特别是一种核电站反应堆保护系统中继电器信号处理器的测试装置、方法。
背景技术
现有技术针对核电厂核电站反应堆保护系统(RPR,Reactor Protection)的继电器信号(RS，Relay Signaling)处理模块的测试方法，还没有系列化的产品。目前的技术还是按照传统硬接线的方式实现，需要手动完成所有输入信号的硬接线，再手动完成所有输出信号的测量、读取、记录等工作，人工、时间成本投入较高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种核电站反应堆保护系统中继电器信号处理器的测试装置、方法；
所述测试装置包括包括装载于测试机箱上的测试主机和待测继电器信号处理器，二者之间采用逻辑转换模块连接；
所述待测继电器信号处理器内至少包括一对C型通道开关，所述测试主机的输出端通过所述逻辑转换模块与待测继电器信号处理器的各所述开关输入端连接，用于输出开关量测试信号；所述测试主机的输入端通过所述逻辑转换模块与待测继电器信号处理器的各所述开关输出端连接，用于接收待测继电器信号处理器各开关的响应信号；
所述逻辑转换模块为映射有所述测试主机的输出端与待测继电器信号处理器的各所述开关输入端连接关系，以及
映射有所述测试主机的输入端与待测继电器信号处理器的各开关输出端连接关系。
由上，通过所述逻辑转换模块将测试主机和待测继电器信号处理器快速连接，克服了现有技术中仍需按照传统硬接线的方式连接信号线并进行测量的弊端，提高了检测效率。
可选的，还包括一电压施加模块，与待测继电器信号处理器连接，用于向所述C型通道开关的常开触点和常闭触点提供存在高低压差的电压。
由上，通过在C型通道开关的常开触点和常闭触点提供不同的电压，从而通过在输出端检测的电压量就可以快速的确认继电器信号处理器内的吸合/断开状态。
可选的，所述逻辑转换模块与测试主机通过屏蔽电缆连接。
由上，可以提供良好的电气绝缘性。
可选的，所述测试机箱包括与待测继电器信号处理模块以及测试主机连接的专用接口。
由上，所述测试机箱提供与待测继电器信号处理模块连接的专用接口，实现与待测继电器信号处理模块的插接。
所述核电站反应堆保护系统中继电器信号处理器的测试方法包括步骤：
A、测试机箱输出开关量测试信号至待测继电器信号处理器，接收所述待测继电器信号处理器的反馈信号；
B、判断所述反馈信号与开关量测试信号是否匹配，若不匹配进行报警。
由上，通过所述逻辑转换模块将测试主机和待测继电器信号处理器快速连接，克服了现有技术中仍需按照传统硬接线的方式连接信号线并采用人工方式进行测量的弊端，提高了检测效率。
可选的，所述模拟测量信号包括：
所述开关量测试信号包括：
开关量测试信号为继电器吸合指令，启动计时，到达预定时间时，依据所述待测继电器信号处理器的反馈信号判断继电器当前的吸合/断开状态；
若吸合则将开关量测试信号调整为继电器断开指令，重新返回计时阶段；
若断开则保持继电器吸合指令，重新计时。
由上，测试主机采用上述测试逻辑输出模拟测量信号，使得在24小时内，连续不间断的使继电器在吸合和断开之间连续切换。
可选的，所述依据所述待测继电器信号处理器的反馈信号判断继电器当前的吸合/断开状态包括：待测继电器信号处理器内C型通道开关的常开触点和常闭触点分别接收具有高、低压差的电压，
当接收到高电压时，表示待测继电器吸合；
当接收到低电压时，表示待测继电器断开。
由上，通过在输入端接入不同电压，在输出端检测所述电压的方式，可以在多开关测试过程中，快速的判断出哪些开关吸合，哪些开关断开，相比于现有技术测试通路的情况，本技术方案可以提高测试效率。
附图说明
图1为反应堆保护系统的结构示意图；
图2为继电器信号处理器的工作原理示意图；
图3为继电器模块的电路原理图；
图4为继电器信号处理模块测试装置的原理示意图；
图5为逻辑转换模块的电路原理图；
图6为对待测继电器信号处理模块进行测试的连接示意图；
图7为多路继电器模块测试原理示意图；
图8为测试主机对待测继电器信号处理模块的测试逻辑流程图；
图9为测试主机的整体测试流程图。
具体实施方式
下面参见图1～图9对本发明所述的核电站反应堆保护系统中继电器信号处理器的测试装置、方法进行详细说明。
反应堆保护系统的功用主要是保护三大核安全屏障(燃料包壳、一回路压力边界和安全壳)的完整性。当反应堆的运行参数达到危及三大屏障完整性的阈值时，反应堆保护系统动作触发反应堆紧急停堆和启动专设安全设施，防止反应堆状态超过安全极限或降低超过安全极限的后果。
图1所示为反应堆保护系统的结构示意图，包括三大部分，分别为过程测量系统及核仪表系统(KRG/RPN)、逻辑控制系统和安全系统(如安全注入系统(RIS)，化学和容积控制系统(RCV)，安全壳内大气监测系统(ETY)等)，三大部分对应的周期性检修试验分别为T1、T2和T3保护试验。
过程测量系统及核仪表系统包括：ⅠP～ⅣP传感器用于采集压力、温度、水位、流量、转速、中子通量等测量参数。模拟量处理单元将采集到的上述各测量参数转换为模拟量信号。将所有的模拟量信号进行分类，如温度信号、压力信号等，并送到过程核仪表系统4组冗余通道，实现信号的采集与处理。
实际使用中，在各路传感器获取以及后续传输的电路上，彼此间电气隔离。
定值器，与所述模拟量处理单元连接，用于将模拟量信号转换为开关量信号。例如，当测量参数正常时低于保护定值，定值器不产生有效保护信号，其输出为高电平(1)；当测量参数增加超过保护定值时产生有效保护信号，定值器输出为低电平(0)。
逻辑控制系统部分由完全相间的A，B两列组成，A，B两列之间通过隔离器在电气和实体上实现相互隔离。由于隔离器的存在，还使得逻辑控制系统部分与过程测量系统及核仪表系统之间实现电气隔离。
以A列为例，包括一路X逻辑单元、一路Y逻辑单元，两逻辑单元采用半逻辑，分别接收4组冗余通道输出的开关量信号，对四路开关量信号进行逻辑符合、逻辑运算，将处理后的逻辑信息输出。所述半逻辑表示接收到4组开关量信号，当其中有两个有效(出故障)时，这个逻辑单元就判定为有效(出故障)。
继电器信号处理器分别与X逻辑单元和Y逻辑单元连接，接收二者的处理后的逻辑信息，从而进行对应的显示或告警。
例如对于停堆保护功能，为了减少系统的误动作，继电器信号处理器将两逻辑单元的输出设计成“与”的关系，即只有X逻辑单元和Y逻辑单元同时输出信号时才产生紧急停堆信号。而对于专设系统驱动功能，为了提高系统的可用率，输出设计成“或”的关系，即只要X逻辑单元或Y逻辑单元输出信号时便产生启动专设安全设施的信号。
继电器信号处理器的包括三路输出，分别对应输出至报警处理系统KSA、数据采集系统KIT和主控系统的状态指示灯KSC。还包括一路本地显示，用于判断出所接收的X逻辑单元和Y逻辑单元的信号不一致时，进行故障报警。
图2所示为继电器信号处理器的工作原理示意图。本实施例中，继电器信号处理器包括第一继电器信号处理模块RS1和第二继电器信号处理模块RS2。其中第一继电器信号处理模块RS1包含8个(功能独立)继电器模块，第二继电器信号处理模块RS2包含3个(功能独立)继电器模块。结合图3所示，每个所述继电器模块包含相同的两组继电器，各组继电器包括至少一路C型通道开关。图3中所示为两组继电器，各组继电器包括8路C型通道开关的实施例。
第一、第二继电器信号处理模块中的各继电器模块构造相同。图3所示为继电器模块的电路原理图。图3与图2中虽然部分端口命名不同，但实质是对应关系，以相同命名的“H4d”、“H6d”、“H4z”、“H4b”、“H6z”、“H6b”等端口为参照基准，上述各端口为输出端口，将如“源量程中子注量率高”、“中间量程中子注量率高”、“功率量程中子注量率高”等信号通过其三路输出端口输出。
另外，继电器模块内部还包括比较器(未图示)，用以比较X逻辑单元和Y逻辑单元的输出结果是否相同，当不相同时，控制闭合LED灯的回路，从而在反应堆保护系统的主机上显示上述比较结果，以告知用户。
核电站反应堆保护系统还包括两路相同的输出电路，输出电路上依次连接有功率驱动器和继电器，最终输出至一开关组件。其一路的输出电路中，功率驱动器的输入端连接于X逻辑单元；另一路的输出电路中，功率驱动器的输入端连接于Y逻辑单元。开关组件包括串联的两开关，当且仅当两路输出电路的继电器均通路时，开关组件才会通路，最终输出至安全驱动器。安全驱动器用于驱动反应堆保护系统的主、旁路停堆断路器，以及泵、风机、阀门、电磁阀等设备，具体连接关系以及驱动逻辑与现有技术相同，不再赘述。
图4所示为继电器信号处理模块测试装置的原理示意图，包括(型号为NI-PXIE6345的)测试主机和待测继电器信号处理模块，二者之间采用如图5所示的逻辑转换模块连接。采用半仿真技术，由测试主机模拟出图1中X逻辑单元和Y逻辑单元输出的逻辑信号，输出给待测继电器信号处理模块，并采集待测继电器信号处理模块的反馈信号，从而对待测继电器信号处理模块进行测试。逻辑转换模块与测试主机内通过SHC68-68-EPM屏蔽电缆连接，逻辑转换模块测点通过一端口转接模块(未图示)映射到测试主机对应的PORT口，完成通道设计。
具体的，上述测试装置装载于测试机箱上。所述测试机箱提供与待测继电器信号处理模块连接的专用接口，实现与待测继电器信号处理模块的插接。另外，测试机箱上还包括稳压电源，为待测模块提供正常工作的电源。
结合图3所示，第一继电器信号处理模块RS1包含8个继电器模块，而每个继电器模块又包含8路C型通道开关。基于此，若采用传统测试方案，仅针对第一继电器信号处理模块RS1就要进行64次测试线的插接和测试信号的读取，效率极低。基于上述缺陷，本申请采用如图6所示的多路继电器模块测试原理示意图，对待测继电器信号处理模块的测试原理为：针对待测继电器信号处理模块，在其C型通道开关的常开触点加1V电压，在其常闭触点加5V电压。通过检测COM端的反馈电压从而判断待测继电器信号处理模块的状态。如果测得COM端为1V表示继电器断开，测得5V表示继电器吸合。实际使用中，还可采用其他电压值，保证常开触点和常闭触点的压差即可。
如图7所示的，将所有待测继电器的输入接口和输出接口汇总于如图5所示的逻辑转换模块处。如图中虚线所示，逻辑转换模块接收控制端(上位机)的各继电器开关(至少64路)的开、闭控制指令，并将所述控制指令对应发送至各继电器开关。通过一电压施加模块向各继电器开关的常开触点和常闭触点施加不同电压，各继电器开关响应所述开、闭控制指令，便可实现检测COM端的反馈电压即可判断待测继电器信号处理模块的状态。
进一步的，针对每个输出接口，即前述的COM端，将所有高电平(5V)设计为一根总线，所有低电平(1V)设计为一根总线。两根总线连接至上位机的一组指示灯，各指示灯处印制有不同标号(通过图5所示的逻辑转换模块对应信号连接)，以对应不同待测继电器，最终通过各指示灯的亮暗直观的反应出测试结果。
基于上述技术方案，只需进行一次连接即可实现对于至少64路继电器开关的测试，省去了现有技术中针对每一路继电器开关逐一连接测试繁琐，大大提高了测试效率。
图8所示为测试主机对待测继电器信号处理模块的测试逻辑流程图，长期运行试验要求24小时继电器动作800次，即108s继电器断开吸合一个周期，断开和吸合的次数比为1:1。
基于此，在初始化阶段，测试主机首先控制继电器吸合，而后开始计时，判断是否到达108/2＝54s，当到达54s时，判断继电器当前的吸合/断开状态，若吸合则控制继电器断开，重新返回计时阶段；若断开则返回初始化阶段，控制继电器吸合。
通过测试主机输出的上述测试逻辑，使得在24小时内，连续不间断的使继电器在吸合和断开之间连续切换。
图9所示为测试主机的整体测试流程图，包括以下步骤：
模拟量输出。
此步骤即为图8所示的测试逻辑流程图，具体不再赘述。
采集并保存待测继电器信号处理模块的反馈数据。
对所述反馈数据进行分析：当采集到的反馈数据为匹配图7所述顺序的吸合、断开的流程时，控制对应的指示灯亮并显示对应的曲线图。反之，反馈数据不匹配图8所述顺序的吸合、断开的流程时，进行报警显示。
对待测继电器信号处理模块的测试还包括K3鉴定试验，包括：
基准试验：
—电气特性试验，如：介电强度试验、绝缘电阻试验。
—功能和性能的测定试验，如输入输出特性等。
极限运行条件下的试验，如：过流、过压保护、供电电压取消的影响试验、环境温度和供电电压的组合影响试验、电磁兼容性试验等。
评价设备性能随时间变化的试验如：高温、低温试验、温度快变化试验、交变湿热试验、长期运行试验、机械振动试验等。
事故和事故后环境条件下试验，如：抗地震试验。
抗地震试验采用单频拍波的方式进行(在最不利的“包络线试验谱”或人工合成的“包络线试验谱”下进行，并考虑10％的裕度。在OBE与SSE地震试验期间，需要在设备带电状态下，监视设备输出的状态)，模拟现场条件及运行时可能经受与其安装位置上相同地震条件，先进行5次运行基准地震(OBE)，然后进行1次安全停堆地震(SSE)，阻尼系数取值为5％，OBE反应谱的幅值等于SSE反应谱的一半。设备的抗震试验是设备的质量鉴定的一部分。抗震鉴定的试验件应是经过电气和机械性能考验过的试验件。
设备抗震性能试验后，应对设备的外形、结构和功能进行测试(包括仿真测试)和检查，并与试验前的基准数据相比，以证明设备在地震后的完整性、功能性和可运行性。必要时可拆卸检查，将重大的损伤及修改应记录在鉴定试验报告中，并进行评价。
抗地震试验期间，待测继电器信号处理模块内的继电器的触点抖动应小于2ms。
此外，由于反应堆保护系统设计上失电动作的特性，继电器信号处理模块上的继电器基本上处于励磁状态，并且在反应堆周期试验中，RS1/RS2插件上的继电器在短时内将以400ms左右的周期频繁动作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种核电站反应堆保护系统中继电器信号处理器的测试装置，其特征在于，
包括装载于测试机箱上的测试主机和待测继电器信号处理器，二者之间采用逻辑转换模块连接；
所述待测继电器信号处理器内至少包括一对C型通道开关，所述测试主机的输出端通过所述逻辑转换模块与待测继电器信号处理器的各所述开关输入端连接，用于输出开关量测试信号；所述测试主机的输入端通过所述逻辑转换模块与待测继电器信号处理器的各所述开关输出端连接，用于接收待测继电器信号处理器各开关的响应信号；
所述逻辑转换模块为映射有所述测试主机的输出端与待测继电器信号处理器的各所述开关输入端连接关系，以及
映射有所述测试主机的输入端与待测继电器信号处理器的各开关输出端连接关系。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，
还包括一电压施加模块，与待测继电器信号处理器连接，用于向所述C型通道开关的常开触点和常闭触点提供存在高低压差的电压。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述逻辑转换模块与测试主机通过屏蔽电缆连接。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试机箱包括与待测继电器信号处理模块以及测试主机连接的专用接口。
5.一种核电站反应堆保护系统中继电器信号处理器的测试方法，其特征在于，包括步骤：
A、测试机箱输出开关量测试信号至待测继电器信号处理器，接收所述待测继电器信号处理器的反馈信号；
B、判断所述反馈信号与开关量测试信号是否匹配，若不匹配进行报警。
6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述开关量测试信号包括：
开关量测试信号为继电器吸合指令，启动计时，到达预定时间时，依据所述待测继电器信号处理器的反馈信号判断继电器当前的吸合/断开状态；
若吸合则将开关量测试信号调整为继电器断开指令，重新返回计时阶段；
若断开则保持继电器吸合指令，重新计时。
7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述依据所述待测继电器信号处理器的反馈信号判断继电器当前的吸合/断开状态包括：待测继电器信号处理器内C型通道开关的常开触点和常闭触点分别接收具有高、低压差的电压，
当接收到高电压时，表示待测继电器吸合；
当接收到低电压时，表示待测继电器断开。
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