CN114255895A - 核电站仪控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核电站仪控系统，包括KIC计算机信息与控制系统、第一RPS保护系统、第二RPS保护系统及后备信息与控制系统；KIC计算机信息与控制系统与非安全级现场设备连接；第一RPS保护系统与第一安全级现场设备连接；后备信息与控制系统通过第二RPS保护系统与第二安全级现场设备连接；后备信息与控制系统还通过KIC计算机信息与控制系统与非安全级现场设备连接；以双基于安全级DCS平台的RPS保护系统为架构，采用两套完全独立的现场仪表和执行机构，避免了现有技术中现场设备失效后多样化驱动功能和保护系统功能同时丧失的风险；且简化了主控室系统。

Description

核电站仪控系统

技术领域

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种核电站多元化仪控系统。

背景技术

主控室是核电站的监控中心，设有供运行人员实现反应堆运行目标所需的人机接口-工作站，它的主要功能是在各种运行状态和事故工况下对反应堆进行监测和控制，确保核电站有效、安全地运行。

在核电站运行过程中，通过基于安全级DCS的数字化保护系统(RPS)主要应对设计基准事故，当保护参数达到或超过整定值时，触发紧急停堆和启动专设安全设施，使反应堆达到稳定可控或安全停堆状态。机组中所有安全级设备信息的监控都需通过保护系统实现。由于功能集中、共用软件和广泛应用通讯技术，数字化保护系统易受软件共因故障的影响，此时主控室失去了对所有安全级设备信息的监控手段。为了应对该种情况，设置了一套独立于保护系统的多样化驱动系统(DAS)，实现最小化的安全功能。DAS系统包括位于主控室的多样化人机接口盘(DHP)，在保护系统失效且叠加设计基准事故的情况下，操纵员通过DHP盘实现监控功能，可将反应堆带到并维持安全停堆状态。DAS系统与RPS系统共用安全级现场仪表和执行机构。

但是，上述现有技术仍然存在不够完善的地方。比如：1)现有RPS系统中设置的机柜功能分配不明确，导致RPS系统中某功能故障的情况下不容易找到相应机柜进行维修；2)DAS系统与RPS系统共用安全级现场设备，导致无法实现功能的多样性，若安全级现场设备发生故障，DAS系统和RPS系统将同时失效；3)从限制规模的角度考虑，DAS系统实现功能的最小化，仅能对安全级设备进行监控；对于事故后仍需使用的非安全级功能或仍需监控的非安全级设备信息，还是需要通过主控室工作站实现，导致操纵员需在不同操作盘台之间来回移动和操作，不但降低操纵员工作效率，还大大增加人因风险；4)主控室工作站的配置占比不合理，部分监控设备容易被搁置，未能得到最大限度的利用，浪费操作盘台的空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种核电站多元化仪控系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电站仪控系统，包括基于非安全级DCS平台的KIC计算机信息与控制系统、基于第一安全级DCS平台的第一RPS保护系统、基于第二安全级DCS平台的第二RPS保护系统及后备信息与控制系统；

所述KIC计算机信息与控制系统与非安全级现场设备连接，用于对非安全级的现场设备信息进行监控及对安全级的现场设备信息进行监视；

所述第一RPS保护系统与第一安全级现场设备连接，用于应对设计基准事故时控制所述第一安全级现场设备以使反应堆达到安全停堆状态；

所述后备信息与控制系统通过所述第二RPS保护系统与第二安全级现场设备连接，用于在所述第一RPS保护系统失效后通过控制所述第二安全级现场设备以使反应堆达到安全停堆状态；

所述后备信息与控制系统还通过所述KIC计算机信息与控制系统与所述非安全级现场设备连接，用于监控非安全级的现场设备信息。

优选地，所述KIC计算机信息与控制系统包括主控室工作站、及用于显示电站综合信息的LDP屏幕；所述第一RPS保护系统包括用于对安全级的设备信息进行监控的第一S-VDU安全级控制显示设备；所述第一S-VDU安全级控制显示设备设置在所述主控室工作站；

所述主控室工作站包括核岛操纵员工作站、常规岛操纵员工作站、机组长工作站、安全工程师工作站；任一工作站均设有用于对非安全级的设备信息进行监控的第一NC-VDU非安全级控制显示设备。

优选地，所述KIC计算机信息与控制系统还包括第一监控网、服务器模块、第一系统网、LCS现场控制柜、COMS通讯柜；

所述第一NC-VDU非安全级控制显示设备和所述LDP屏幕分别依次连接所述第一监控网、所述服务器模块及所述第一系统网，后与所述LCS现场控制柜、所述COMS通讯柜的第一端连接，所述LCS现场控制柜、所述COMS通讯柜的各第二端连接所述非安全级现场设备；所述LCS现场控制柜、所述COMS通讯柜的各第三端还分别连接至所述后备信息与控制系统。

优选地，所述KIC计算机信息与控制系统还通过第三网关与所述第一RPS保护系统连接，以将所述第一安全级现场设备的信息送至所述KIC计算机信息与控制系统；

和/或，所述KIC计算机信息与控制系统通过第四网关与所述第二RPS保护系统连接，以将所述非安全级现场设备的信息送至所述第二RPS保护系统。

优选地，所述第一RPS保护系统包括第一监控模块及与第一监控模块连接的第一控制模块；其中，所述第一监控模块包括所述第一S-VDU安全级控制显示设备(112)、第一CIC设备接口机柜、第一SPC信号预处理机柜、第一SRC安全相关机柜和第一安全总线；所述第一S-VDU安全级控制显示设备通过所述第一安全总线连接所述第一SRC安全相关机柜，所述第一SRC安全相关机柜的另一端分别连接所述第一CIC设备接口机柜及所述第一SPC信号预处理机柜的各第一端，所述第一CIC设备接口机柜及所述第一SPC信号预处理机柜的各第二端分别连接至所述第一安全级现场设备。

优选地，所述第一控制模块包括第一RPC反应堆保护机柜、第一ESFAC专设安全设施驱动机柜、第一DTC数据传输机柜、第一安全级系统总线和第一网关；

所述第一RPC反应堆保护机柜的第一端分别连接至所述第一ESFAC专设安全设施驱动机柜及所述第一DTC数据传输机柜的各第一端；所述第一ESFAC专设安全设施驱动机柜及所述第一DTC数据传输机柜的各第二端连接至所述第一安全总线；所述第一RPC反应堆保护机柜的第二端和所述第一ESFAC专设安全设施驱动机柜的第三端通过硬接线连接至所述第一CIC设备接口机柜的第三端。

优选地，所述后备信息与控制系统包括BUP后备盘和ECP紧急停堆盘；

所述BUP后备盘上分别设有安全级显示仪表、非安全级显示仪表、安全级开关、非安全级开关、报警光字牌及事故后参数监测屏；所述第二RPS保护系统包括第二S-VDU安全级控制显示设备；所述第二S-VDU安全级控制显示设备设置在所述BUP后备盘上；

所述ECP紧急停堆盘设有第二安全级硬手操，用于操纵员在紧急情况下手动停堆和手动启动专设安全设施。

优选地，所述第二RPS保护系统包括第二监控模块及与所述第二监控模块连接的第二控制模块；所述第二监控模块与所述第二控制模块分别与BUP后备盘连接；所述第二控制模块还与所述ECP紧急停堆盘连接；

所述第二监控模块包括所述第二S-VDU安全级控制显示设备(33)、第二CIC设备接口机柜、第二SPC信号预处理机柜、第二SRC安全相关机柜和第二安全总线；所述第二S-VDU安全级控制显示设备通过所述第二安全总线连接所述第二SRC安全相关机柜的第一端，所述第二SRC安全相关机柜的第二端分别连接所述第二CIC设备接口机柜及所述第二SPC信号预处理机柜的各第一端，所述第二CIC设备接口机柜及所述第二SPC信号预处理机柜的各第二端分别连接至所述第二安全级现场设备；所述第二SRC安全相关机柜的第三端连接至所述BUP后备盘。

优选地，所述第二控制模块包括第二RPC反应堆保护机柜、第二ESFAC专设安全设施驱动机柜、第二DTC数据传输机柜和第二安全级系统总线；

所述第二RPC反应堆保护机柜的第一端分别连接至所述第二ESFAC专设安全设施驱动机柜及所述第二DTC数据传输机柜的各第一端；所述第二ESFAC专设安全设施驱动机柜及所述第二DTC数据传输机柜的各第二端连接至所述第二安全总线；所述第二RPC反应堆保护机柜的第二端和所述第二ESFAC专设安全设施驱动机柜的第三端通过硬接线分别连接至所述第二CIC设备接口机柜的第三端、所述BUP后备盘及所述ECP紧急停堆盘；所述第二RPC反应堆保护机柜和所述第二DTC数据传输机柜的各第三端连接至所述第二安全级系统总线。

优选地，所述第二RPS保护系统还包括报警处理机柜和第二网关，所述报警处理机柜和所述第二网关的各第一端分别与所述第二安全级系统总线相连，所述报警处理机柜的第二端连接至所述报警光字牌，所述第二网关的第二端连接至所述事故后参数监测屏。

实施本发明具有以下有益效果：本发明中的核电站仪控系统，以双基于安全级DCS平台的RPS保护系统为架构，采用两套完全独立的现场仪表和执行机构；在不改变原有后备信息与控制系统设备规模的前提下，通过设计另外一套安全级DCS平台，取代原有的DAS系统，实现多样化驱动功能，避免了现有技术中现场设备失效后多样化驱动功能和保护系统功能同时丧失的风险；主控室取消整个DHP多样化人机接口盘，简化了主控室系统，减小了主控室规模；后备信息与控制系统既能应对工作站失效工况，又能应对保护系统共因故障，还能对非安全级的现场设备信息进行监控，解决了现有技术中当保护系统失效后需要在DHP盘和工作站间来回移动和操作的问题，提高了操纵员的工作效率，降低了人因风险。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明核电站仪控系统的简易结构框图；

图2是本发明核电站仪控系统中主控室工作台的结构示意图；

图3是本发明核电站仪控系统中KIC计算机信息与控制系统与第一RPS保护系统连接的结构示意图；

图4是本发明核电站仪控系统中第二RPS保护系统与BUP后备盘连接的结构示意图；

图5是本发明核电站仪控系统中SIC严重事故仪表系统的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

需要说明的是，下列提到的现场设备包括现场仪表及执行机构；第一安全级现场设备700和第二安全级现场设备800是对相同核电机组的参数进行测量的不同仪表或实现相同功能的不同执行机构，具备独立性。

如图1-图5所示，本发明中的一种核电站仪控系统，包括基于非安全级DCS平台的KIC计算机信息与控制系统100、基于第一安全级DCS平台的第一RPS保护系统200、基于第二安全级DCS平台的第二RPS保护系统400及后备信息与控制系统300；KIC计算机信息与控制系统100与非安全级现场设备600连接，用于对非安全级的现场设备信息进行监控及对安全级的现场设备信息进行监视；第一RPS保护系统200与第一安全级现场设备700连接，用于应对设计基准事故时控制第一安全级现场设备700以使反应堆达到安全停堆状态；后备信息与控制系统300通过第二RPS保护系统400与第二安全级现场设备800连接，用于在第一RPS保护系统200失效后通过控制第二安全级现场设备800以使反应堆达到安全停堆状态；；后备信息与控制系统300还通过KIC计算机信息与控制系统100与非安全级现场设备600连接，用于监控非安全级的现场设备信息。

可以理解地，在面对现有技术中RPS系统中设置的机柜功能分配不明确、DAS系统和RPS系统共用现场设备、RPS系统失效叠加事故后操纵员需要在不同盘台之间来回移动和操作等等问题，本发明以双基于安全级DCS平台的RPS保护系统为架构，重新建立核电站仪控系统。当第一RPS保护系统200失效后，工作站失去对安全级设备信息的监控手段，此时操纵员转移到后备信息与控制系统300中的BUP后备盘301进行监控，发生设计基准事故时，可利用BUP后备盘301将反应堆带到并维持安全停堆状态。基于法规标准中对于保护系统共因故障的预防要求，BUP后备盘301可作为第一RPS保护系统200失效的后备手段，取代原有技术中的DAS系统实现多样化驱动功能。

如图2所示，基于非安全级DCS平台的KIC计算机信息与控制系统100包括主控室工作站11(OWP)，而主控室工作站11包括核岛操纵员工作站、常规岛操纵员工作站、机组长工作站、安全工程师工作站；上述四个工作站的配置相同，任一工作站上均设有第一NC-VDU非安全级控制显示设备111及第一S-VDU安全级控制显示设备112。需要说明的是，第一S-VDU安全级控制显示设备112属于第一RPS保护系统200，但为了方便操纵员一并监控而将其设置在主控室工作站11。其中NC-VDU非安全级控制显示设备用于对非安全级的设备信息进行监控及对安全级的设备信息进行监视，S-VDU安全级控制显示设备用于对安全级的设备信息进行监控。优选地，为了尽可能完整反馈设备信息，任一工作站上均设有三个第一NC-VDU非安全级控制显示设备111及两个第一S-VDU安全级控制显示设备112。

每个工作站由相应岗位的操纵员负责，四个工作站互为冗余但管理权限不同，在正常工况下，核岛操纵员、常规岛操纵员在对应的核岛操纵员工作站、常规岛操纵员工作站上进行操作，以监控核电站中安全和非安全级的系统及设备，而机组长工作站、安全工程师工作站处于监视模式，没有操作权限，机组长和安全工程师主要负责监视电厂状态并对电厂安全状况做出判断、提出操作和处理建议；当核岛或常规岛操纵员工作站失效时，对应的操纵员后撤至机组长工作站或安全工程师工作站，登录进入操作模式，以继续监控安全和非安全级的系统及设备。

KIC计算机信息与控制系统100还包括LDP屏幕12。优选地，为了完整反馈设备信息，可设有四个LDP屏幕12，并置于主控室工作站11的前方。可以理解地，现有技术中主控室工作站11上的显示设备未能得到充分利用，除非在需要显示多数据的特定工况下，其余时间普遍被搁置，为了缩小工作站的体积占比，取消掉容易被搁置的部分第一NC-VDU非安全级控制显示设备111，将四块LDP屏幕12与核岛操纵员工作站、常规岛操纵员工作站一并使用。具体地，正常情况下操纵员通过工作站上的三个NC-VDU非安全级控制显示设备和两个S-VDU安全级控制显示设备，基本能实现对反应堆的监控，此时LDP屏幕12用来显示电站主要安全参数、主要设备状态和安全系统报警的综合信息，为主控室人员提供电厂状态的总体概貌以及机组在交接班时提供信息交换的参考。而在事故工况或执行数字化规程时，工作站上的3个NC-VDU非安全级控制显示设备不足以支持操纵员完成任务，此时可以借助LDP屏幕12实现对反应堆的监控，此时LDP屏幕12作为NC-VDU非安全级控制显示设备的冗余手段。由于机组长和安全工程师无操作权限，主要任务是监视电厂状态并对电厂安全状况做出判断、提出操作和处理建议，在正常运行工况和事故工况下通过工作站上的3个NC-VDU非安全级控制显示设备能够保证功能的实现。当核岛或常规岛操纵员工作站失效后，操纵员后撤至机组长或安全工程师工作站，登陆进入操作模式，此时同样能够借助LDP屏幕12实现监控功能。

KIC计算机信息与控制系统100还包括第一监控网13、服务器模块14、第一系统网15、LCS现场控制柜16、COMS通讯柜17。第一NC-VDU非安全级控制显示设备111和LDP屏幕12依次连接第一监控网13、服务器模块14及第一系统网15，后分别与LCS现场控制柜16、COMS通讯柜17的第一端连接，LCS现场控制柜16、COMS通讯柜17的各第二端连接非安全级现场设备600；LCS现场控制柜16、COMS通讯柜17的各第三端还分别连接至后备信息与控制系统300；具体地，LCS现场控制柜16、COMS通讯柜17的各第三端分别连接至后备信息与控制系统300中的BUP后备盘301。

进一步地，服务器模块14包括实时服务器、历史服务器及计算服务器。其中，实时服务器作为第一监控网13和第一系统网15之间的连接桥梁，可用于实时采集来自LCS现场控制柜16或COMS通讯柜17的过程数据，传送给计算服务器进行处理，同时把操作员的命令发送到LCS现场控制柜16或COMS通讯柜17。计算服务器可用于接受来自实时服务器的所有信息，整理并保存，同时还具有报警信息管理、规程管理和全局计算功能。历史服务器可用于接受来自计算服务器的报警和日志信息，整理并长期存储历史数据、维护历史数据库。LCS现场控制柜16用于完成对IO信号的采集输出、控制运算、并可与其他控制站或通讯站进行通讯；COMS通讯柜17主要负责完成非安全级DCS平台与第三方仪控系统的数据通讯功能，同时具备控制运算能力。

可以理解地，非安全级现场设备600的信息通过LCS现场控制柜16和COMS通讯柜17采集并处理后，通过第一系统网15、服务器模块14和第一监控网13传输至第一NC-VDU非安全级控制显示设备111和LDP屏幕12，或者由LCS现场控制柜16、COMS通讯柜17通过硬接线送至BUP后备盘301上的非安全级显示仪表36，反馈给操纵员；同时操纵员可利用第一NC-VDU非安全级控制显示设备111下发手动操作指令，依次通过第一监控网13、服务器模块14、第一系统网15传输至LCS现场控制柜16和COMS通讯柜17；操纵员也可以利用BUP后备盘301上的非安全级硬手操下发手动操作指令，直接通过硬接线传输至LCS现场控制柜16和COMS通讯柜17，进而控制非安全级现场设备600。

KIC计算机信息与控制系统100还通过第三网关与第一RPS保护系统200连接，第三网关的两端分别连接至第一系统网15及第一RPS保护系统200，以将第一安全级现场设备700的信息送至KIC计算机信息与控制系统100；可以理解地，送至KIC计算机信息与控制系统100是指传输至主控室工作站11的第一NC-VDU非安全级控制显示设备，NC-VDU除了可以对非安全级设备信息进行监控，还能对安全级设备信息进行监视。可选地，第三网关的两端分别连接至第一系统网15及第一网关；和/或，KIC计算机信息与控制系统100通过第四网关与第二RPS保护系统400连接；第四网关的两端分别连接至第一系统网15及第二RPS保护系统400；以将非安全级现场设备600的信息送至第二RPS保护系统400；可选地，第四网关的两端分别连接至第一系统网15及第二网关。

如图3所示，基于第一安全级DCS平台的第一RPS保护系统200包括第一监控模块201及与第一监控模块201连接的第一控制模块202。

进一步地，第一监控模块201包括第一S-VDU安全级控制显示设备112、第一CIC设备接口机柜28、第一SPC信号预处理机柜27、第一SRC安全相关机柜26和第一安全总线25。进一步地，设置在主控室工作站11的第一S-VDU安全级控制显示设备112通过第一安全总线25连接第一SRC安全相关机柜26，第一SRC安全相关机柜26的另一端分别连接第一CIC设备接口机柜28及第一SPC信号预处理机柜27的各第一端，第一CIC设备接口机柜28及第一SPC信号预处理机柜27的各第二端分别连接至第一安全级现场设备700。其中，第一CIC设备接口机柜28可用于采集安全级现场设备的状态反馈信号，并送至主控室显示；同时其内设有第一隔离模块，负责实现安全级现场设备的优先级管理功能及驱动功能。第一SPC信号预处理机设有第一调理模块，可用于实现对信号的调理、隔离和分配的功能。第一SRC安全相关机柜26可采集来自现场设备的模拟量和数字量信号，送至主控室显示。

可以理解地，第一安全级现场设备700的信息，通过第一CIC设备接口机柜28和第一SPC信号预处理机柜27及第一SRC安全相关机柜26采集并处理后，通过第一安全总线25传输至第一S-VDU安全级控制显示设备112，反馈给操纵员。

进一步地，第一控制模块202包括第一RPC反应堆保护机柜22、第一ESFAC专设安全设施驱动机柜23、第一DTC数据传输机柜24、第一安全级系统总线21和第一网关；第一RPC反应堆保护机柜22的第一端分别连接至第一ESFAC专设安全设施驱动机柜23及第一DTC数据传输机柜24的各第一端；第一ESFAC专设安全设施驱动机柜23及第一DTC数据传输机柜24的各第二端连接至第一安全总线25。第一RPC反应堆保护机柜22的第二端和第一ESFAC专设安全设施驱动机柜23的第三端通过硬接线连接至第一CIC设备接口机柜28的第三端。其中，第一RPC反应堆保护机柜22用于采集和处理过程信号，产生保护停堆指令。第一ESFAC专设安全设施驱动机柜23用于采集和处理过程信号，产生系统级专设指令；第一DTC数据传输机柜24可用于将系统状态、现场设备状态、中间计算结果、操作指令等信息在第一RPS保护系统200内部进行传输。

可以理解地，在发生设计基准事故时，第一安全级现场设备700的信息由第一CIC设备接口机柜28通过硬接线送至第一RPC反应堆保护机柜22和第一ESFAC专设安全设施驱动机柜23，或依次通过第一SPC信号预处理机柜27、第一SRC安全相关机柜26、第一安全总线25及第一DTC数据传输机柜24采集并处理后，传输至第一RPC反应堆保护机柜22和第一ESFAC专设安全设施驱动机柜23；第一RPC反应堆保护机柜22和第一ESFAC专设安全设施驱动机柜23接收第一安全级现场设备700的信息并做逻辑处理，产生自动保护停堆指令和系统级专设指令；同时操纵员可利用第一S-VDU安全级控制显示设备112下发手动操作指令，不同功能的指令通过第一安全总线25分别送至第一ESFAC专设安全设施驱动机柜23、第一SRC安全相关机柜26，或通过第一DTC数据传输机柜24送至第一RPC反应堆保护机柜22，经过逻辑处理后的指令再分别由第一ESFAC专设安全设施驱动机柜23、第一SRC安全相关机柜26、第一RPC反应堆保护机柜22通过硬接线送至第一CIC设备接口机柜28，进而控制第一安全级现场设备700。RPS保护系统机柜的各功能明确分配设置，可避免在RPS系统中某功能故障的情况下不容易找到相应机柜进行维修的技术问题。

进一步地，第一RPC反应堆保护机柜22的第三端与第一DTC数据传输机柜24的第三端分别通过第一安全级系统总线21及第一网关和第三网关连接至第一系统网15，进而将第一安全级现场设备700的信息送至KIC计算机信息与控制系统100；换言之，将第一安全级现场设备700的信息送至第一NC-VDU非安全级控制显示设备111，NC-VDU非安全级控制显示设备除了可以对非安全级设备信息进行监控，还能对安全级设备信息进行监视。

如图4所示，后备信息与控制系统300包括位于主控室的BUP后备盘301和ECP紧急停堆盘302。BUP后备盘301上分别设有安全级显示仪表37、非安全级显示仪表36、安全级开关35、非安全级开关34、报警光字牌32及事故后参数监测屏31。BUP后备盘301还设置有第二S-VDU安全级控制显示设备33，需要说明的是，第二S-VDU安全级控制显示设备33属于第二RPS保护系统400，但为了方便操纵员一并监控，将其设置在BUP后备盘301上。BUP后备盘301具备对安全级和非安全级设备信息的监控手段，同时具有事故后参数监测及光字牌报警功能。优选地，安全级开关35可为第一安全级硬手操，非安全级开关34可为非安全级硬手操。ECP紧急停堆盘302设有第二安全级硬手操，用于操纵员在紧急情况下手动停堆和手动启动专设安全设施；优选地，ECP紧急停堆盘302设于核岛操作员工作站和常规岛操作员工作站之间。

正常情况下，操纵员通过工作站11实现对机组的监控，在主控室工作站11不可用时，利用BUP后备盘301能维持机组数小时稳态运行，若数小时后工作站仍未恢复，可将反应堆带到并维持在安全停堆状态。从某种意义上看，BUP后备盘301可作为工作站短时间内失效的后备手段，不同的是工作站上所有安全级设备信息的监控通过基于第一安全级DCS平台的第一RPS保护系统200实现，BUP后备盘301和ECP紧急停堆盘302上所有安全级设备信息的监控通过基于第二安全级DCS平台的第二RPS保护系统400实现，并且第一RPS保护系统200和第二RPS保护系统400采用了彼此独立的安全级现场设备。在第一RPS保护系统200失效后，操纵员可利用BUP后备盘301实现多样化驱动功能。

如图4所示，基于第二安全级DCS平台的第二RPS保护系统400包括第二监控模块401及与第二监控模块401连接的第二控制模块402；第二监控模块401与第二控制模块402分别与BUP后备盘301连接；第二控制模块402还与ECP紧急停堆盘302连接。

进一步地，第二监控模块401包括第二CIC设备接口机柜48、第二SPC信号预处理机柜49、第二SRC安全相关机柜47和第二安全总线46。更进一步地，设置在BUP后备盘301上的第二S-VDU安全级控制显示设备33通过第二安全总线46连接第二SRC安全相关机柜47的第一端，第二SRC安全相关机柜47的第二端分别连接第二CIC设备接口机柜48及第二SPC信号预处理机柜49的各第一端，第二CIC设备接口机柜48及第二SPC信号预处理机柜49的各第二端分别连接至第二安全级现场设备800。第二SRC安全相关机柜47的第三端连接至BUP后备盘301。其中，第二CIC设备接口机柜48可用于采集第二安全级现场设备800的状态反馈信号，并送至主控室显示；同时其内设有第二隔离模块，负责实现第二安全级现场设备800的优先级管理功能及驱动功能。第二SPC信号预处理机设有第二调理模块，可用于实现对信号的调理、隔离和分配的功能。第二SRC安全相关机柜47可采集来自第二安全级现场设备800的模拟量和数字量信号，送至主控室显示；同时可将BUP后备盘301的手动控制信号送至第二CIC设备接口机柜48。

可以理解地，第二安全级现场设备800的信息，通过第二CIC设备接口机柜48和第二SPC信号预处理机柜49及第二SRC安全相关机柜47采集并处理后，通过第二安全总线46传输至第二S-VDU安全级控制显示设备33，或者由第二SRC安全相关机柜47通过硬接线送至BUP后备盘301上的安全级显示仪表37，反馈给操纵员。

进一步地，第二控制模块402包括第二RPC反应堆保护机柜43、第二ESFAC专设安全设施驱动机柜44、第二DTC数据传输机柜45和第二安全级系统总线42；第二RPC反应堆保护机柜43的第一端分别连接至第二ESFAC专设安全设施驱动机柜44及第二DTC数据传输机柜45的各第一端；第二ESFAC专设安全设施驱动机柜44及第二DTC数据传输机柜45的各第二端连接至第二安全总线46。第二RPC反应堆保护机柜43的第二端和第二ESFAC专设安全设施驱动机柜44的第三端通过硬接线分别连接至第二CIC设备接口机柜48的第三端、BUP后备盘301及ECP紧急停堆盘302。第二RPC反应堆保护机柜43和第二DTC数据传输机柜45的各第三端连接至第二安全级系统总线42。其中，第二RPC反应堆保护机柜43用于采集和处理过程信号，产生保护停堆指令。第二ESFAC专设安全设施驱动机柜44用于采集和处理过程信号，产生系统级专设指令。第二DTC数据传输机柜45可用于将系统状态、现场设备状态、中间计算结果、操作指令等信息在第二RPS保护系统400内部进行传输。

可选地，设于BUP后备盘301上的安全级显示仪表37还可与第二SRC安全相关机柜47连接，以反馈第二安全级现场设备800的信息至BUP后备盘301上；非安全级显示仪表36还分别与LCS现场控制柜16、COMS通讯柜17连接，以反馈非安全级现场设备700的信息至BUP后备盘301上；安全级开关35还可分别与第二ESFAC专设安全设施驱动机柜44、第二SRC安全相关机柜47和第二RPC反应堆保护机柜43，以下发手动操作指令进而控制第二安全级现场设备800；非安全级开关34还可分别与LCS现场控制柜16、COMS通讯柜17连接，以下发手动操作指令进而控制非安全级现场设备600。

可以理解地，在第一RPS保护系统200失效叠加设计基准事故时，第二安全级现场设备800的信息由第二CIC设备接口机柜48通过硬接线送至第二RPC反应堆保护机柜43和第二ESFAC专设安全设施驱动机柜44，或依次通过第二SPC信号预处理机柜49、第二SRC安全相关机柜47、第二安全总线46及第二DTC数据传输机柜45采集并处理后，传输至第二RPC反应堆保护机柜43和第二ESFAC专设安全设施驱动机柜44；第二RPC反应堆保护机柜43和第二ESFAC专设安全设施驱动机柜44接收第二安全级现场设备800的信息并做逻辑处理，产生自动保护停堆指令和系统级专设指令；同时操纵员可利用设置在BUP后备盘301上的第二S-VDU安全级控制显示设备33下发手动操作指令，不同功能的指令通过第二安全总线46分别送至第二ESFAC专设安全设施驱动机柜44、第二SRC安全相关机柜47，或通过第二DTC数据传输机柜45送至第二RPC反应堆保护机柜43；操纵员也可以利用BUP后备盘301和ECP紧急停堆盘302上的安全级硬手操下发手动操作指令，不同功能的指令直接通过硬接线送至第二ESFAC专设安全设施驱动机柜44、第二SRC安全相关机柜47和第二RPC反应堆保护机柜43；经过逻辑处理后的指令再分别由第二ESFAC专设安全设施驱动机柜44、第二SRC安全相关机柜47和第二RPC反应堆保护机柜43通过硬接线送至第二CIC设备接口机柜48，进而控制第二安全级现场设备800。

第二RPS保护系统400还包括报警处理机柜41和第二网关，报警处理机柜41和第二网关的各第一端分别与第二安全级系统总线42相连，报警处理机柜41的第二端连接至BUP后备盘301上的报警光字牌32，第二网关的第二端连接至BUP后备盘301上的事故后参数监测屏31。其中，报警光字牌32用于向操纵员反馈来自仪控系统的报警信号，提示操纵员机组存在异常；报警处理机柜41用于采集来自第二RPS保护系统400的报警条件信号，进行逻辑处理后生成光字牌报警。事故后参数监测屏31用于事故后参数的显示及记录，同时具有报警记录、趋势显示等功能。可以理解地，当操纵员在BUP后备盘301上进行监控时，与非安全级DCS平台有关的报警由LCS机柜进行逻辑处理后通过硬接线送至报警光字牌32，与第二安全级DCS平台有关的报警由报警处理机柜41进行逻辑处理后送至报警光字牌32或通过第二安全级系统总线42和第二网关送至事故后参数监测屏31进行记录；非安全级的事故后参数通过第一系统网15、第四网关和第二网关送至事故后参数监测屏31，安全级的事故后参数通过第二DTC数据传输机柜45、第二安全级系统总线42和第二网关送至事故后参数监测屏31。

如图5所示，核电站仪控系统还包括基于非安全级DCS平台的SIC严重事故仪控系统500；其用于在发生全厂失电叠加严重事故的情况下执行主要参数的显示及部分关键执行机构的动作，实现严重事故发生后的缓解功能。SIC严重事故仪控系统500包括SAP严重事故盘51、SAC严重事故处理机柜55、第二系统网54、第二服务器53和第二监控网52；SAP严重事故盘51位于主控室，其上设有第二NC-VDU非安全级控制显示设备、非安全级硬手操和SAP用显示仪表。

进一步地，第二NC-VDU非安全级控制显示设备依次连接第二监控网52、第二服务器53和第二系统网54，后与SAC严重事故处理机柜55的第一端连接，SAC严重事故处理机柜55的第二端分别连接第一CIC设备接口机柜28的第四端、第一SPC信号预处理机柜27的第三端、LCS现场控制柜16和COMS通讯柜17的各第三端，SAC严重事故处理机柜55的第三端连接至SAP严重事故盘51。

可以理解地，在发生全厂失电叠加严重事故的情况下，相关非安全级现场设备600的信息由LCS现场控制柜16或COMS通讯柜17通过硬接线送至SAC严重事故处理机柜55，相关安全级现场设备的信息由第一CIC设备接口机柜28或第一SPC信号预处理机柜27通过硬接线送至SAC严重事故处理机柜55，相关安全级和非安全级信息由SAC严重事故机柜采集并处理后，通过硬接线送至SAP严重事故盘51上的显示仪表，或者依次通过第二系统网54、服务器、第二监控网52送至SAP严重事故盘51上的第二NC-VDU非安全级控制显示设备，反馈给操纵员。操纵员可利用SAP严重事故盘51上的硬手操下发手动操作指令，通过硬接线送至SAC严重事故机柜；同时操纵员也可利用第二NC-VDU非安全级控制显示设备下发手动操作指令，依次通过第二监控网52、服务器、第二系统网54送至SAC严重事故机柜，非安全级现场设备600的控制指令由SAC严重事故机柜通过硬接线送至LCS现场控制柜16或COMS通讯柜17，进而控制非安全级现场设备600；安全级现场设备的控制指令由SAC严重事故机柜通过硬接线送至第一CIC设备接口机柜28，进而控制安全级现场设备。

本发明中的核电站仪控系统，以双基于安全级DCS平台的RPS保护系统为架构，采用两套完全独立的现场仪表和执行机构，在不改变原有BUP后备盘301设备规模的前提下，通过设计另外一套安全级DCS平台，使得BUP后备盘301能够取代原有的DAS系统实现多样化驱动功能，且避免了现有技术中现场设备失效后多样化驱动功能和保护系统功能同时丧失的风险；主控室取消整个DHP多样化人机接口盘，同时将LDP屏幕12与工作站共用，简化了主控室系统，减小了主控室规模；BUP后备盘301既能应对工作站失效工况，又能应对保护系统共因故障，且因为BUP后备盘301上同时设有非安全级常规仪表36，能够对非安全级设备信息进行监控，解决了现有技术中当保护系统失效后需要在DHP盘和工作站间来回移动和操作的问题，提高了操纵员的工作效率，降低了人因风险。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种核电站仪控系统，其特征在于，包括基于非安全级DCS平台的KIC计算机信息与控制系统(100)、基于第一安全级DCS平台的第一RPS保护系统(200)、基于第二安全级DCS平台的第二RPS保护系统(400)及后备信息与控制系统(300)；

所述KIC计算机信息与控制系统(100)与非安全级现场设备(600)连接，用于对非安全级的现场设备信息进行监控及对安全级的现场设备信息进行监视；

所述第一RPS保护系统(200)与第一安全级现场设备(700)连接，用于应对设计基准事故时控制所述第一安全级现场设备(700)以使反应堆达到安全停堆状态；

所述后备信息与控制系统(300)通过所述第二RPS保护系统(400)与第二安全级现场设备(800)连接，用于在所述第一RPS保护系统(200)失效后通过控制所述第二安全级现场设备(800)以使反应堆达到安全停堆状态；

所述后备信息与控制系统(300)还通过所述KIC计算机信息与控制系统(100)与所述非安全级现场设备(600)连接，用于监控非安全级的现场设备信息。

2.根据权利要求1所述的核电站仪控系统，其特征在于，所述KIC计算机信息与控制系统(100)包括主控室工作站(11)、及用于显示电站综合信息的LDP屏幕(12)；所述第一RPS保护系统(200)包括用于对安全级的设备信息进行监控的第一S-VDU安全级控制显示设备(112)；所述第一S-VDU安全级控制显示设备(112)设置在所述主控室工作站(11)；

所述主控室工作站(11)包括核岛操纵员工作站、常规岛操纵员工作站、机组长工作站、安全工程师工作站；任一工作站均设有用于对非安全级的设备信息进行监控的第一NC-VDU非安全级控制显示设备(111)。

3.根据权利要求2所述的核电站仪控系统，其特征在于，所述KIC计算机信息与控制系统(100)还包括第一监控网(13)、服务器模块(14)、第一系统网(15)、LCS现场控制柜(16)、COMS通讯柜(17)；

所述第一NC-VDU非安全级控制显示设备(111)和所述LDP屏幕(12)分别依次连接所述第一监控网(13)、所述服务器模块(14)及所述第一系统网(15)，后与所述LCS现场控制柜(16)、所述COMS通讯柜(17)的第一端连接，所述LCS现场控制柜(16)、所述COMS通讯柜(17)的各第二端连接所述非安全级现场设备(600)；所述LCS现场控制柜(16)、所述COMS通讯柜(17)的各第三端还分别连接至所述后备信息与控制系统(300)。

4.根据权利要求1所述的核电站仪控系统，其特征在于，所述KIC计算机信息与控制系统(100)还通过第三网关与所述第一RPS保护系统(200)连接，以将所述第一安全级现场设备(700)的信息送至所述KIC计算机信息与控制系统(100)；

和/或，所述KIC计算机信息与控制系统(100)通过第四网关与所述第二RPS保护系统(400)连接，以将所述非安全级现场设备(600)的信息送至所述第二RPS保护系统(400)。

5.根据权利要求2所述的核电站仪控系统，其特征在于，所述第一RPS保护系统(200)包括第一监控模块(201)及与第一监控模块(201)连接的第一控制模块(202)；其中，所述第一监控模块(201)包括所述第一S-VDU安全级控制显示设备(112)、第一CIC设备接口机柜(28)、第一SPC信号预处理机柜(27)、第一SRC安全相关机柜(26)和第一安全总线(25)；所述第一S-VDU安全级控制显示设备(112)通过所述第一安全总线(25)连接所述第一SRC安全相关机柜(26)，所述第一SRC安全相关机柜(26)的另一端分别连接所述第一CIC设备接口机柜(28)及所述第一SPC信号预处理机柜(27)的各第一端，所述第一CIC设备接口机柜(28)及所述第一SPC信号预处理机柜(27)的各第二端分别连接至所述第一安全级现场设备(700)。

6.根据权利要求5所述的核电站仪控系统，其特征在于，所述第一控制模块(202)包括第一RPC反应堆保护机柜(22)、第一ESFAC专设安全设施驱动机柜(23)、第一DTC数据传输机柜(24)、第一安全级系统总线(21)和第一网关；

所述第一RPC反应堆保护机柜(22)的第一端分别连接至所述第一ESFAC专设安全设施驱动机柜(23)及所述第一DTC数据传输机柜(24)的各第一端；所述第一ESFAC专设安全设施驱动机柜(23)及所述第一DTC数据传输机柜(24)的各第二端连接至所述第一安全总线(25)；所述第一RPC反应堆保护机柜(22)的第二端和所述第一ESFAC专设安全设施驱动机柜(23)的第三端通过硬接线连接至所述第一CIC设备接口机柜(28)的第三端。

7.根据权利要求1所述的核电站仪控系统，其特征在于，所述后备信息与控制系统(300)包括BUP后备盘(301)和ECP紧急停堆盘(302)；

所述BUP后备盘(301)上分别设有安全级显示仪表(37)、非安全级显示仪表(36)、安全级开关(35)、非安全级开关(34)、报警光字牌(32)及事故后参数监测屏(31)；所述第二RPS保护系统(400)包括第二S-VDU安全级控制显示设备(33)；所述第二S-VDU安全级控制显示设备(33)设置在所述BUP后备盘(301)上；

所述ECP紧急停堆盘(302)设有第二安全级硬手操，用于操纵员在紧急情况下手动停堆和手动启动专设安全设施。

8.根据权利要求7所述的核电站仪控系统，其特征在于，所述第二RPS保护系统(400)包括第二监控模块(401)及与所述第二监控模块(401)连接的第二控制模块(402)；所述第二监控模块(401)与所述第二控制模块(402)分别与BUP后备盘(301)连接；所述第二控制模块(402)还与所述ECP紧急停堆盘(302)连接；

所述第二监控模块(401)包括所述第二S-VDU安全级控制显示设备(33)、第二CIC设备接口机柜(48)、第二SPC信号预处理机柜(49)、第二SRC安全相关机柜(47)和第二安全总线(46)；所述第二S-VDU安全级控制显示设备(33)通过所述第二安全总线(46)连接所述第二SRC安全相关机柜(47)的第一端，所述第二SRC安全相关机柜(47)的第二端分别连接所述第二CIC设备接口机柜(48)及所述第二SPC信号预处理机柜(49)的各第一端，所述第二CIC设备接口机柜(48)及所述第二SPC信号预处理机柜(49)的各第二端分别连接至所述第二安全级现场设备(800)；所述第二SRC安全相关机柜(47)的第三端连接至所述BUP后备盘(301)。

9.根据权利要求8所述的核电站仪控系统，其特征在于，所述第二控制模块(402)包括第二RPC反应堆保护机柜(43)、第二ESFAC专设安全设施驱动机柜(44)、第二DTC数据传输机柜(45)和第二安全级系统总线(42)；

所述第二RPC反应堆保护机柜(43)的第一端分别连接至所述第二ESFAC专设安全设施驱动机柜(44)及所述第二DTC数据传输机柜(45)的各第一端；所述第二ESFAC专设安全设施驱动机柜(44)及所述第二DTC数据传输机柜(45)的各第二端连接至所述第二安全总线(46)；所述第二RPC反应堆保护机柜(43)的第二端和所述第二ESFAC专设安全设施驱动机柜(44)的第三端通过硬接线分别连接至所述第二CIC设备接口机柜(48)的第三端、所述BUP后备盘(301)及所述ECP紧急停堆盘(302)；所述第二RPC反应堆保护机柜(43)和所述第二DTC数据传输机柜(45)的各第三端连接至所述第二安全级系统总线(42)。

10.根据权利要求9所述的核电站仪控系统，其特征在于，所述第二RPS保护系统(400)还包括报警处理机柜(41)和第二网关，所述报警处理机柜(41)和所述第二网关的各第一端分别与所述第二安全级系统总线(42)相连，所述报警处理机柜(41)的第二端连接至所述报警光字牌(32)，所述第二网关的第二端连接至所述事故后参数监测屏(31)。

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