CN110955218A - 一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，涉及核动力装置控制领域，该电路包括开关电路，用于接收异常信号，若异常信号的个数大于预设个数，则输出报警信号。报警电路，若接收到报警信号，则发出报警，否则不发出报警。两条以上的并联设置的驱动电路，每一条所述驱动电路包括：隔离电路，用于输出主控制器和备用控制器的电压，并隔绝监控电路对主控制器和备用控制器电压的反馈；减法电路，用于接收主控制器和备用控制器的电压，并将主控制器的电压值减去备用控制器的电压值，得到电压差值；比较电路，用于接收电压差值，若电压差值大于预设阈值，则输出异常信号。本发明能够安全可靠的监控核动力装置主、备控制系统工作状态。

Description

一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路

技术领域

本发明涉及核动力装置控制领域，具体涉及一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路。

背景技术

核动力装置是一个复杂且具有严格安全性要求的大型系统工程，而核动力装置控制系统是影响核动力装置运行安全性的重要系统之一。正因为核动力装置具有连续运行时间长、可靠性和安全性要求高等特点，必须通过相应的设计措施来保证其安全、稳定和可靠地运行。通过对关键部位采用冗余设计的措施，既可以解决运行中的故障问题，降低故障部件对系统功能的影响，还能够实现在线维修，使故障部件得到及时的修复，能极大的提高系统的可靠性。

海洋核动力平台核动力装置若干重要的控制系统，由两个功能完全相同，互为备用的自动控制通道组成。且在任何时候，只有一个控制通道处于闭环工作状态，另一通道处于开环跟踪热备用状态，以保证处于闭环工作通道的单元发生故障时，可切换到备用的控制通道或转为手动控制。

如何有效识别控制通道的故障，则需要一套高可靠地硬件电路来监督主、备控制通道的工作状态。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，能够安全可靠的监控核动力装置主、备控制系统的工作状态。

为达到以上目的，本发明实施例提供一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，其包括：

开关电路，用于接收异常信号，若异常信号的个数大于预设个数，则输出报警信号；

报警电路，若接收到报警信号，则发出报警，否则不发出报警；

两条以上的并联设置的驱动电路，每一条所述驱动电路包括：

-隔离电路，用于输出主控制器和备用控制器的电压，并隔绝监控电路对主控制器和被控制器电压的反馈；

-减法电路，用于接收主控制器和备用控制器的电压，并将主控制器的电压值减去备用控制器的电压值，得到电压差值；

-比较电路，用于接收电压差值，若电压差值大于预设阈值，则输出异常信号。

优选的，所述减法电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一运算放大器：

所述第一电阻的第一端为减法电路第一输入端，第二电阻的第一端为减法电路的第二输入端，第一电阻的第二端、第三电阻的第一端以及第一运算放大器的反向端互连，第二电阻的第二端、第四电阻的第一端以及第一运算放大器的正向端互连，第四电阻的第二端接地，第三电阻的第二端和第一运算放大器的输出端相连并作为减法电路的输出端；

所述第一电阻的阻值和第二电阻的阻值相等，第三电阻的阻值和第四电阻的阻值相等。

优选的，所述比较电路包括：

绝对值电路，用于获取电压差值，并输出电压差值的绝对值；

单值比较电路，用于接受电压差值的绝对值，若所述绝对值大于所述预设阈值，则输出异常信号。

优选的，所述绝对值电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一二极管、第二二极管、第二运算放大器和第三运算放大器：

所述第六电阻的第一端接地，第六电阻的第二端和第二运算放大器的正向端相连，所述第五电阻第一端和第八电阻的第一端相连作为绝对值电路的输入端，第五电阻的第二端、第七电阻的第一端第二二极管的阴极相连，第二运算放大器的输出端、第二二极管的阳极和第一二极管的阴极相连，第七电阻的第二端、第一二极管的阳极和第九电阻的第一端相连，第九电阻的第二端、第八电阻的第二端、第十电阻的第一端和第三运算放大器的反向端相连，第十一电阻的第一端接地，第十一电阻的第二端和第三运算放大器的正向端相连，第三运算放大器的输出端和第十电阻的第二端相连作为绝对值电路的输出端所述第七电阻和第五电阻阻值相等，所述第八电阻和第十电阻阻值相等且等于第九电阻阻值的两倍。

优选的，所述单值比较电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻第四运算放大器、第三二极管第一三极管：

第十二电阻的第一端接电源电路，第十二电阻的第二端和第十三电阻的第一端第十七电阻的第一端相连，第十三电阻的第二端接地，第十七电阻第二端、第十四电阻的第一端和第四运算放大器的正向输入端相连，第十四电阻的第二端为单值比较电路的输入端，第十五电阻的第一端接地，第十五电阻的第二端和第四运算放大器的反向端相连，第四运算放大器的输出端和第十六电阻的第一端相连，第十六电阻的第二端和第一三极管的基极相连，第一三极管的发射极接地，第一三极管的集电极和第三二极管阳极相连，第三二极管的阴极接电源电路，第三二极管上的电压作为单值比较电路输出的电信号。

优选的，所述第十二电阻为可变电阻。

优选的，所述比较电路为双值比较电路，所述双值比较电路包括第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第五运算放大器、第六运算放大器、第七运算放大器、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第三三极管：

第十九电阻的第一端和电源电路相连，第十九电路的第二端、第二十电阻的第一端和第二十一电阻的第一端相连，第二十电阻的第二端接地，第二十一电阻的第二端、第二十三电阻的第一端和第七运算放大器的负向端相连，第二十二电阻的第一端和第七运算放大器的正向端相连，第二十二电阻的第二端接地，第二十三电阻的第二端、第七运算放大器的输出端和第六运算放大器的负向端相连，第二十四电阻的第一端为双值比较电路的输入端，第二十四电阻的第二端、第五运算放大器的正向端和第六运算放大器的负向端相连，第二十五电阻的第一端接电源电路，第二十五电阻的第二端、第五运算放大器的负向端和第二十六电阻的第一端相连，第二十六电阻的第二端接地，第五运算放大器的输出端和第四二极管的阳极相连，第六运算放大器的输出端和第五二极管的阳极相连，第四二极管的阴极、第五二极管的阴极和第十八电阻的第一端相连，第十八电阻的第二端和第二三极管的基极相连，第二三极管的设计接地，第二三极管的集电极和第六二极管的阳极相连，第六二极管的阴极接电源电路，第六二极管上的电压作为双值比较电路输出的电信号；

所述第二十五电阻等于第十九电阻的阻值，所述第二十六电阻的阻值等于第二十电阻的阻值，所述第二十一电阻等于第二十三电阻的阻值。

优选的，所述第十九电阻以及第二十五电阻为可变电阻。

优选的，每一条驱动电路的对应开关电路中的一个以上的继电器，并向所述继电器输出异常信号，所述开关电路被配置为预设个数的驱动电路输出异常信号后，对应所述输出异常信号的驱动电路的继电器工作状态变化，输出报警信号。

优选的，所述对应输出异常信号的驱动电路的继电器工作状态变化后，改变开关电路的开路或闭路状态，输出报警信号

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明中设置有两条以上的驱动电路，在主控制系统和备控制系统之间电压差偏差超出规定的安全值时，即使两条以上驱动电路中一条出现故障，若剩余的驱动电路能正常工作，则能发出异常信号。如三条驱动电路，若一条有故障，报警的逻辑将会出现退化，变成二取二，剩余的驱动电路能正常工作，能发出异常信号。因此本发明能够安全可靠的监控核动力装置主、备控制系统的工作状态，更加稳定，使用时间更长且多条电路具有可替换性，即一条电路损坏后替换损坏的电路就可，成本更低以及使用时长更长。

(2)本发明设置了隔离电路，在本发明设置了多个电路的负载较大的情况下，仍然能够将监控电路对主控制器电压的反馈隔绝，使得监控电路能够正确的稳定的监控主、备控制器。

(3)本发明设置开关电路，在两条以上的驱动电路中有一条电路工作不正常，发出错误的异常信号，但是若发出异常信号的电路条数小于预设的个数则不会输出报警信号，降低了误报警的概率，使得整个电路容错性更高，使用时间更长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面对实施例对应的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路实施例的结构示意图；

图2为本发明一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路实施例的结构示意图；

图3为本发明一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路实施例的中减法电路的电路图；

图4为本发明一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路实施例的另一结构示意图；

图5为本发明一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路实施例中绝对值电路的电路图；

图6为本发明一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路实施例中单值比较电路的电路图；

图7为本发明一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路实施例的另一结构示意图；

图8为本发明一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路实施例中双值比较电路的电路图；

图9为本发明一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路实施例中开关电路和报警电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，其通过设置多条能够发出异常信号的驱动电路，保证在部分条数的驱动电路出现故障，其他驱动电路也能够发出异常信号，同时本发明还设置开关电路，在多条驱动电路因异常工作发出错误异常信号时，只要异常信号的个数仍然小于预设个数就不会发出报警信号促使报警电路报警，本发明拥有更高的安全性、更加稳定，使用时长更长，异常冗余性更高。

为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：

开关电路，用于接收异常信号，若异常信号的个数大于预设个数，则输出报警信号。

报警电路，若接收到报警信号，则发出报警，否则不发出报警。

两条以上的并联设置的驱动电路，每一条所述驱动电路包括：

-隔离电路，用于输出主控制器和备用控制器的电压，并隔绝监控电路对主控制器和被控制器的反馈；

-减法电路，用于接收主控制器和备用控制器的电压，并见主控制器的电压值减去备用控制器的电压值，得到电压差值；

-比较电路，用于接收电压差值，若电压差值大于预设阈值，则输出异常信号。

对于核动力装置重要的控制系统，通常会设置冗余的自动控制系统，即主控制系统和备用控制系统同时在线，互为备用。在主控制系统出现异常无法对核动力装置进行控制或监控等等异常情况后，需要即时切换至备用控制系统或转为手动控制，从而保证整个核动力平台的稳定和安全。此外，在主控制系统能够正常控制核动力装置时候，备用控制系统仍然需要保持良好的工作状态以备不时之需。通常来说都会对主控制系统和备用控制系统设置监控，通过该监控能够在主控制系统或者备用系统发生异常时候发出告警，通知相关人员切换控制系统或者替换备用控制系统。。

本发明一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，首先设置了多条驱动电路，重复对主、备控制系统的监控，当主控制系统或者备用控制系统出现问题时候，每一条正常工作的驱动电路均能够发出异常信号。即保证在哪怕只剩一条部分条数的驱动电路出现故障时，其他驱动电路正常工作，也能够发出异常信号，即该驱动电路也能够发出异常信号。因此本发明中设置多个驱动电路能够保证本发明在多个器件损坏的情况下仍然能够发出异常信息，更稳定、安全。

其中驱动电路包括有隔离电路、减法电路和比较电路：

检测主、备控制系统是否出现异常，可以通过比较主备控制器的输出是否出现偏差，而通过硬件上进行实现则是获取电压值后，将该电压通过一预设了触发电压的电路查看其是否触发。而这种电路首先使用器件多，成本高，其次在检测电压值时，获取电压值出错或者预设触发电压电路出现异常都会造成检测失误。即这种检测方法失误率更高。

本发明通过减法电路直接使用主控制系统的主控制器的电压减去备用控制系统的备用控制器的电压，得出差值，如果两个控制系统的控制器均处于正常工作状态，那么该差值应该接近于零，而如果两个控制器的控制器中一个控制器出现异常，那么该差值就较大，减法电路通过简单的相减即能够达成两个控制器的检测，更加效率更加稳定成本也更低。需要说明的是，减法电路检测两个控制器的差值，那么是否有可能两个控制器均出现异常且差值较小：首先两个控制器必须同时出现异常，在出现异常的时候，其电压变化要基本一致，同时出现异常后，其最终的异常电压也要基本一致，在满足以上条件后，减法电路才无法得出有效报错的异常差值，而这些条件是基本无法达成的。因此本减法电路是安全且可靠的。

进一步的，本发明还包括比较电路，通过接受减法电路的电压差值并将该电压差值和预设阈值进行比较，若超过阈值则输出异常信号。即当电压差值出现较大差异时候，通过电路自动的发出异常信号，进行下一步动作。

在本发明对主、备控制系统进行监控时，电路可能会对主控制器和备控制器产生影响，如分担工作电压、产生负载等等。这些影响可能反而造成主控制器和备用控制器无法正常工作，因此本发明的驱动电路还包括隔离电路，能够输出主控制器和备用控制器的电压，并隔绝监控电路对主控制器和被控制器电压的反馈。从而保证整个检测的进行不会对主、备控制系统产生不良影响，更加安全和稳定。

需要说明的是隔离电路使用本领域技术人员已知的电路，只要能够达成输出主控制器和备用控制器的电压，并隔绝监控电路对主控制器和被控制器电压的反馈的效果即可。

在两条以上的驱动电路输出异常信号后，本发明还设置有开关电路，该开关电路接收每一条驱动电路输出的信号，并检测这些驱动电路输出异常信号的个数，当异常信号的个数大于预设的个数则输出报警信号。

开关电路接受异常信号有以下几种情况：

①驱动电路正常工作，输出异常信号

②驱动电路异常工作，输出异常信号

③开关电路部分异常工作，以为接受到异常信号

对于上述情况，若开关电路只要收到异常信号就发出报警信号除了针对第一种情况，后两种失误都报警会造成不必要的人力物力的浪费且十分不安全不稳定。因此设定开关电路在接受预设个数以上的异常信号才会发出报警信号给报警电路，完成报警。

需要说明的是，设置多条驱动电路保证在哪怕只剩一条驱动电路出现故障，其他驱动电路正常工作也能够发出异常信号，而设置开关电路却需要多个异常信号，防止不正常的异常信号就造成报警，这两个设置虽然看似矛盾，其实质是根据该控制系统的忍耐程度进行具体设置的，多条驱动电路是用于发出多个驱动电路防止主、备控制系统出现异常后，无法发出异常信号的，而开关电路则是针对驱动电路和自身，防止过“敏感”，确认该异常信号时正常工作才会发出报警信号。

如图3所示，作为本发明的一个优选的实施例，提供一种减法电路的电路图：

该减法电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一运算放大器：

所述第一电阻的第一端为减法电路第一输入端，第二电阻的第一端为减法电路的第二输入端，第一电阻的第二端、第三电阻的第一端以及第一运算放大器的反向端互连，第二电阻的第二端、第四电阻的第一端以及第一运算放大器的正向端互连，第四电阻的第二端接地，第三电阻的第二端和第一运算放大器的输出端相连并作为减法电路的输出端；

所述第一电阻的阻值和第二电阻的阻值相等，第三电阻的阻值和第四电阻的阻值相等。

当主控制器输入为U1,备用控制器的输出为U2，本减法电路的输出U₃的计算公式为：

U₃＝R₃/R₁×(U₂-U₁)

其中R3为第三电阻的阻值，R₁为第一电阻的阻值。

在该公式中R3/R1为比例增益，如果两个控制器进度较高，其电压差值相对较小，则可以设置较大的比例增益以增加检测灵敏度，反之则设置较小的比例增益。

进一步的，如图4所示，本发明实施例提供一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，其比较电路包括绝对值电路和单值比较电路：

绝对值电路，用于获取电压差值，并输出电压差值的绝对值；

单值比较电路，用于接受电压差值的绝对值，若所述绝对值大于所述预设阈值，则输出异常信号。

从主控制系统的主控制器获取电压和从备用控制系统的备用控制器获取的电压比较，其比较或者差值可能为正可能为负，因此，在只能对正值电压进行比较的单值比较电路前需要设置一个绝对值电路即可。因为本发明只需要主、备控制系统中主、备控制器的电压差值大小，而对谁高谁低并不关心。

举例来说，如图5所示，本发明提供一种绝对值电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一二极管、第二二极管、第二运算放大器和第三运算放大器：

所述第六电阻的第一端接地，第六电阻的第二端和第二运算放大器的正向端相连，所述第五电阻第一端和第八电阻的第一端相连作为绝对值电路的输入端，第五电阻的第二端、第七电阻的第一端第二二极管的阴极相连，第二运算放大器的输出端、第二二极管的阳极和第一二极管的阴极相连，第七电阻的第二端、第一二极管的阳极和第九电阻的第一端相连，第九电阻的第二端、第八电阻的第二端、第十电阻的第一端和第三运算放大器的反向端相连，第十一电阻的第一端接地，第十一电阻的第二端和第三运算放大器的正向端相连，第三运算放大器的输出端和第十电阻的第二端相连作为绝对值电路的输出端。

当输入信号U3为正极性时，因为第二运算放大器是反向输入，第二二极管截止，第一二极管导通，此时的输出电压为：

U₃’＝-R₁₀/R₈×U₃-R₁₀/R₉×U₀₁

式中，U₀₁为第二运算放大器的输出电压，R10为第十电阻的阻值，R8为第八电阻的阻值，R9为第九电阻的阻值，而U₀₁＝-R₇/R₅×U₃。当R₇＝R₅，R₈＝R₁₀＝2R₉，则绝对值电路的输出电压U₃’等于输入电压U₃。

当输入电压为负极性时，第一二极管截止，第二二极管导通，相应的输出电压为：

U₃’＝-R₁₀/R₈×U₃＝-U₃

因此，图5所示的电路，完成了对两个控制器输出信号的差值取绝对值的运算。

该绝对值电路能够对输入的电压进行翻转，保证其输出的电压为其输入电压的绝对值。

进一步的，如图6所示本发明还提供一种单值比较电路，包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻第四运算放大器、第三二极管第一三极管：

第十二电阻的第一端接电源电路，第十二电阻的第二端和第十三电阻的第一端第十七电阻的第一端相连，第十三电阻的第二端接地，第十七电阻第二端、第十四电阻的第一端和第四运算放大器的正向输入端相连，第十四电阻的第二端为单值比较电路的输入端，第十五电阻的第一端接地，第十五电阻的第二端和第四运算放大器的反向端相连，第四运算放大器的输出端和第十六电阻的第一端相连，第十六电阻的第二端和第一三极管的基极相连，第一三极管的发射极接地，第一三极管的集电极和第三二极管阳极相连，第三二极管的阴极接电源电路，第三二极管上的电压作为单值比较电路的输出电压，所述输出电压作为异常信号。

当主、备控制器的电压差值大于阈值电压时，即绝对值电路输出的电压值大于阈值时候，第一三极管导通，第三三极管获得电压并输出异常信号。当主、备控制器的电压差值大于阈值电压时，则反之第三三极管断开输出电源电路的电压。

进一步的，所述单值比较电路的第十二电阻为可变电阻。

单值比较电路中，参考电压U_ref的计算公式为：

U_ref＝R₁₃/(R₁₂+R₁₃)×V_DD

其中R₁₃为第十三电阻的阻值，R₁₂为第十二电阻的阻值，V _DD为电源电路的电压值。

而与之电压UT的计算公式为：

U_T＝R₁₄/R₁₇×U_ref

其中，R₁₄为第十四电阻的阻值，R₁₇为第十七电阻的阻值。

作为在实际环境中使用的电路，并不能保证所选的器件和线路处于完全理想的状态，如果所有器件均选用定值，那么在电路制作完成后，其构成的阈值电压和预期值将有很大几率出现偏差，而将第十二电阻设置为可变电阻后，通过公式可知，阈值电压的电压值可以通过调节第十二电阻进行调节，使得阈值电压可以调节到理想的阈值，即更加精准。同时在用户需要对阈值重新设定时候，仍然可以通过调节第十二电阻的阻值来调节阈值电压，即本单值比较电路的应用范围更加广泛。

需要说明的是，公式中R₁₄/R₁₇作为U_ref的倍数，可以通过预先设定第十四电阻的阻值和第十七电阻的阻值来将参考电压进行适应性放大或缩小。

如图7所示本发明还提供一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路的实施例，其比较电路为双值比较电路，该双值比较电路用于接收电压差值，若所述电压差值处于预设的电压范围之外，则输出异常信号。

双值比较电路不关心主、备控制器的电压差的正负，只比较电压差的数值，如果该数值高于阈值，则输出异常信号，反之，继续监控主、被控制器。

进一步的，如图8所示，该双值比较电路包括第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第五运算放大器、第六运算放大器、第七运算放大器、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第三三极管：

第十九电阻的第一端和电源电路相连，第十九电路的第二端、第二十电阻的第一端和第二十一电阻的第一端相连，第二十电阻的第二端接地，第二十一电阻的第二端、第二十三电阻的第一端和第七运算放大器的负向端相连，第二十二电阻的第一端和第七运算放大器的正向端相连，第二十二电阻的第二端接地，第二十三电阻的第二端、第七运算放大器的输出端和第六运算放大器的负向端相连，第二十四电阻的第一端为双值比较电路的输入端，第二十四电阻的第二端、第五运算放大器的正向端和第六运算放大器的负向端相连，第二十五电阻的第一端接电源电路，第二十五电阻的第二端、第五运算放大器的负向端和第二十六电阻的第一端相连，第二十六电阻的第二端接地，第五运算放大器的输出端和第四二极管的阳极相连，第六运算放大器的输出端和第五二极管的阳极相连，第四二极管的阴极、第五二极管的阴极和第十八电阻的第一端相连，第十八电阻的第二端和第二三极管的基极相连，第二三极管的设计接地，第二三极管的集电极和第六二极管的阳极相连，第六二极管的阴极接电源电路，第六二极管上的电压作为双值比较电路的输出电压，所述输出电压作为异常信号；

其中，第二十五电阻等于第十九电阻的阻值，所述第二十六电阻的阻值等于第二十电阻的阻值，所述第二十一电阻等于第二十三电阻的阻值。

该双值比较电路中，上限参考电压U_ref1以及下限参考电压U_ref2的计算公式为：

U_ref1＝R₂₆/(R₂₅+R₂₆)×V_CC

U_ref2＝R₂₀/(R₁₉+R₂₀)×V_CC

其中，R₂₆为第二十六电阻的阻值，R₂₅为第二十五电阻的阻值， R₂₀为第二十电阻的阻值，R₁₉为第十九电阻的阻值，V_CC电源电路的电压值。

而当其第二十五电阻等于第十九电阻的阻值，所述第二十六电阻的阻值等于第二十电阻的阻值，所述第二十一电阻等于第二十三电阻的阻值时候，针对双值比较电路的输入电压U₃存在以下状况：

(1)U₃＞U_ref1此时第四二极管导通，第五二极管截止，第二三极管导通，第六二极管负载输出电压作为异常信号。

(2)U₃＜U_ref2此时第五二极管导通，第四二极管截止，第二三极管导通，第六二极管负载输出电压作为异常信号

(3)U_ref2＜U₃＜U_ref1此时第四二极管、第五二极管、第二三级管均截止，第六二极管断开，输出电源电路的电压值。

即本发明实施例提供的双值比较电路能够针对正或者负的电压差值均进行比较。同时，和之前单值比较电路实施例相同，优选设置第十九电阻和第二十五电阻为可变电阻，使得本双值比较电路更加精确且应用范围更广。此外，第十九电阻和第二十五电阻为可变电阻可以调整上限参考电压U_ref1以及下限参考电压U_ref2不相等，能够比单值电路使用范围更广。

本发明实施例一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路还提供一种开关电路，开关电路中继电器触点的数量与驱动电路的数量成对应关系并组成电路逻辑关系，向所述继电器输出异常信号，所述开关电路被配置为预设个数的驱动电路输出异常信号后，对应所述输出异常信号的驱动电路的继电器工作状态变化，输出报警信号。

具体来说，当对应输出异常信号的驱动电路的继电器工作状态变化后，改变开关电路的开路或闭路状态，输出报警信号。

举例来说，针对本申请前述单值比较电路和双值比较电路，这些电路输出异常信号的二极管上的电压加载在继电器上，当继电器收到电源电路上的电压时候，保持第一形态，而当本申请中的两种比较电路输出异常电压后，继电器上的电压极性变化，大小也发生变化，使得继电器从第一形态转变为第二形态。上述的第一形态和第二形态为继电器的开或者关。而当这些继电器以一定的电路形式进行组合时候，能够保证，若异常信号的个数大于预设个数，则输出报警信号。

举例来说，针对三条并联设置的驱动电路，如图8所示，

三条驱动电路，每条驱动一个继电器，分别为KA1、KA2和KA3。 KA1-1和KA1-2为第一驱动电路继电器KA的触点。假设第一驱动电路故障，只要剩下的两个正常，KA2-X和KA3-X闭合，从电源到地构成通路，报警器(继电器)仍会动作。若两个故障，仅一个闭合，报警器不得电，无报警信号发出。即当开关电路接收到2个及以上的异常信号后，会形成通路，为后续的报警模块供电，使之报警。

需要说明的是，对于核动力装置主、被控制系统的冗余监控电路来说，设置三条驱动电路检测至少两条异常则报警是比较合理的。首先三条支路同时有两条误动作的概率较小，因此三条支路有两条同时动作，其比较的结果是基本真实的，才能发出报警。如果仅一条支路检测出异常信号就报警，则有较大几率出现误报警。因此设置三条驱动电路检测至少两条异常则报警时具有较高的可靠性和容错性的。但是设置多条驱动电路，并在检测到至少预设个数的异常信号后报警，如设置四条驱动电路检测到其中至少两条的异常信号则报警设置方案，均包含在本申请的范围内。

总体来说，本发明实施例提供的一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，通过设置多条能够发出异常信号的驱动电路，保证在一条驱动电路故障的情况下，只要其余的驱动电路能正常工作，也能够发出异常信号，同时本发明还设置开关电路，在多条驱动电路因异常工作发出错误异常信号时，只要异常信号的个数仍然小于预设个数就不会发出报警信号触发报警电路报警，本发明拥有更高的安全性、更加稳定，使用时长更长，异常冗余性更高。

本发明/发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明/发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明/发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，其特征在于，其包括：

开关电路，用于接收异常信号，若异常信号的个数大于预设个数，则输出报警信号；

报警电路，若接收到报警信号，则发出报警，否则不发出报警；

两条以上的并联设置的驱动电路，每一条所述驱动电路包括：

-隔离电路，用于输出主控制器和备用控制器的电压，并隔绝监控电路对主控制器和备用控制器电压的反馈；

-减法电路，用于接收主控制器和备用控制器的电压，并将主控制器的电压值减去备用控制器的电压值，得到电压差值；

-比较电路，用于接收电压差值，若电压差值大于预设阈值，则输出异常信号。

2.如权利要求1所述的一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，其特征在于，所述减法电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一运算放大器：

所述第一电阻的第一端为减法电路第一输入端，第二电阻的第一端为减法电路的第二输入端，第一电阻的第二端、第三电阻的第一端以及第一运算放大器的反向端互连，第二电阻的第二端、第四电阻的第一端以及第一运算放大器的正向端互连，第四电阻的第二端接地，第三电阻的第二端和第一运算放大器的输出端相连并作为减法电路的输出端；

所述第一电阻的阻值和第二电阻的阻值相等，第三电阻的阻值和第四电阻的阻值相等。

3.如权利要求1所述的一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，其特征在于，所述比较电路包括：

绝对值电路，用于获取电压差值，并输出电压差值的绝对值；

单值比较电路，用于接收电压差值的绝对值，若所述绝对值大于所述预设阈值，则输出异常信号。

4.如权利要求3所述的一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，其特征在于，所述绝对值电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一二极管、第二二极管、第二运算放大器和第三运算放大器：

所述第六电阻的第一端接地，第六电阻的第二端和第二运算放大器的正向端相连，所述第五电阻第一端和第八电阻的第一端相连作为绝对值电路的输入端，第五电阻的第二端、第七电阻的第一端第二二极管的阴极相连，第二运算放大器的输出端、第二二极管的阳极和第一二极管的阴极相连，第七电阻的第二端、第一二极管的阳极和第九电阻的第一端相连，第九电阻的第二端、第八电阻的第二端、第十电阻的第一端和第三运算放大器的反向端相连，第十一电阻的第一端接地，第十一电阻的第二端和第三运算放大器的正向端相连，第三运算放大器的输出端和第十电阻的第二端相连作为绝对值电路的输出端；

所述第七电阻和第五电阻阻值相等，所述第八电阻和第十电阻阻值相等且等于第九电阻阻值的两倍。

5.如权利要求4所述的一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，其特征在于，所述单值比较电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻第四运算放大器、第三二极管第一三极管：

第十二电阻的第一端接电源电路，第十二电阻的第二端和第十三电阻的第一端第十七电阻的第一端相连，第十三电阻的第二端接地，第十七电阻第二端、第十四电阻的第一端和第四运算放大器的正向输入端相连，第十四电阻的第二端为单值比较电路的输入端，第十五电阻的第一端接地，第十五电阻的第二端和第四运算放大器的反向端相连，第四运算放大器的输出端和第十六电阻的第一端相连，第十六电阻的第二端和第一三极管的基极相连，第一三极管的发射极接地，第一三极管的集电极和第三二极管阳极相连，第三二极管的阴极接电源电路，第三二极管上的电压作为单值比较电路输出的电信号。

6.如权利要求5所述的一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，其特征在于，所述第十二电阻为可变电阻。

7.如权利要求1所述的一种核动力装置主、被控制系统的冗余监控电路，其特征在于，所述比较电路为双值比较电路，所述双值比较电路用于接收电压差值，若所述电压差值处于预设的电压范围之外，则输出异常信号，其包括第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第五运算放大器、第六运算放大器、第七运算放大器、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第三三极管：

第十九电阻的第一端和电源电路相连，第十九电路的第二端、第二十电阻的第一端和第二十一电阻的第一端相连，第二十电阻的第二端接地，第二十一电阻的第二端、第二十三电阻的第一端和第七运算放大器的负向端相连，第二十二电阻的第一端和第七运算放大器的正向端相连，第二十二电阻的第二端接地，第二十三电阻的第二端、第七运算放大器的输出端和第六运算放大器的负向端相连，第二十四电阻的第一端为双值比较电路的输入端，第二十四电阻的第二端、第五运算放大器的正向端和第六运算放大器的负向端相连，第二十五电阻的第一端接电源电路，第二十五电阻的第二端、第五运算放大器的负向端和第二十六电阻的第一端相连，第二十六电阻的第二端接地，第五运算放大器的输出端和第四二极管的阳极相连，第六运算放大器的输出端和第五二极管的阳极相连，第四二极管的阴极、第五二极管的阴极和第十八电阻的第一端相连，第十八电阻的第二端和第二三极管的基极相连，第二三极管的设计接地，第二三极管的集电极和第六二极管的阳极相连，第六二极管的阴极接电源电路，第六二极管上的电压作为双值比较电路输出的电信号；

所述第二十五电阻等于第十九电阻的阻值，所述第二十六电阻的阻值等于第二十电阻的阻值，所述第二十一电阻等于第二十三电阻的阻值。

8.如权利要求7所述的一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，其特征在于，所述第十九电阻以及第二十五电阻为可变电阻。

9.如权利要求1所述的一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，其特征在于，每一条驱动电路的对应开关电路中的一个以上的继电器，并向所述继电器输出异常信号，所述开关电路被配置为预设个数的驱动电路输出异常信号后，对应所述输出异常信号的驱动电路的继电器工作状态变化，输出报警信号。

10.如权利要求9所述的一种核动力装置主、备控制系统的冗余监控电路，其特征在于，所述对应输出异常信号的驱动电路的继电器工作状态变化后，改变开关电路的开路或闭路状态，输出报警信号。

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