CN115312211A - 防止误动的反应堆保护系统及其输入信号处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止误动的反应堆保护系统及其输入信号处理装置及方法，装置包括多个保护通道，每个保护通道包括：隔离分配单元，将传感器检测信号隔离后分配给2个采集模块；2个采集模块，接收检测信号并转化为数字信号；保护逻辑处理单元，判断数字信号的有效性，选择输入信号，对输入信号进行定值比较运算并输出“局部脱扣”信号，存在有效数字信号时依据“局部脱扣”信号进行逻辑表决输出保护信号；在2个数字信号均无效时实施逻辑退化，执行退化后的逻辑表决并输出保护信号和/或直接输出保护信号。本发明通过对输入信号的采集进行冗余设置，当单一保护通道中出现一个采集模块维护或发生可探测故障时，仍维持原逻辑表决设计，消除误动。

Description

防止误动的反应堆保护系统及其输入信号处理装置及方法

技术领域

本发明涉及核电站仪表与控制技术领域，具体涉及防止误动的反应堆保护系统及其输入信号处理装置及方法。

背景技术

反应堆保护系统用于监测与反应堆安全有关的重要参数，当这些参数达到或超过安全分析确定的整定值时，反应堆保护系统产生触发安全驱动器和安全系统辅助设施动作所必须的控制信号，防止反应堆状态超过规定的安全限值，或减轻超过安全限值的事故后果。反应堆保护系统对于保护反应堆、核电厂设备、人员以及防止放射性物质向周围环境的释放具有十分重要的作用。

为了保障反应堆保护系统功能的可靠性，同时兼顾考虑降低其误动作的概率，反应堆保护系统通常设计有“1/2”(二取一)，“2/3”(三取二)和“2/4”(四取二)表决逻辑。以“2/4”表决逻辑为例，针对某一个保护参数，需要设计四个测量仪表用于探测该参数的变化，当至少存在两个测量仪表探测到该参数达到保护定值时，才触发保护动作。

为了保障冗余测量仪表之间的独立性，反应堆保护系统设计了四个保护通道(IP、IIP、IIIP、IVP)，对应的设备被布置在四个实体分隔且电气隔离的电气厂房内，典型的反应堆保护系统结构图如图1所示。反应堆保护系统四个保护通道分别采集对应通道的传感器(图1中的现场传感器/探测器)参数，在每个保护通道内部，保护参数首先由隔离分配模块(图1中的保护信号隔离分配)进行信号隔离后，再由AI/DI(即AI或DI)进行采集将其转化为数字量，然后传送至下游的保护逻辑处理单元。在保护逻辑处理单元内部，保护参数将与保护设定值进行比较，当达到设定值时将产生本通道的“局部脱扣”信号，“局部脱扣(PartialTrip)”信号主要用于紧急停堆。该“局部脱扣”信号还将通过通信模块送至其余三个保护通道，这样，每个保护通道都包含了与传感器数目相一致的“局部脱扣”信号，因而，每个保护通道都可以进行“1/2”，“2/3”或“2/4”逻辑表决，经过表决后的保护信号将通过DO模块发送至本通道对应的停堆断路器和专设驱动器。

对于反应堆保护系统中所设计的“1/2”和“2/3”表决逻辑，现有技术的设计为：单个保护通道中的传感器信号由单一的AI(或DI)模块采集，对系统进行故障模式和后果分析(FMEA)发现，如果某一通道中的上述单一的AI(或DI)模块处于维护状态或发生可探测故障，“1/2”表决逻辑将直接触发动作，“2/3”表决逻辑将退化为“1/2”，系统误动概率显著增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置及方法，解决现有技术中AI(或DI)模块处于维护状态或发生可探测故障时系统误动概率显著增加的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置，包括多个保护通道，每个保护通道包括隔离分配单元、保护逻辑处理单元、2个采集模块；其中：

隔离分配单元，用于将接收到的传感器检测信号进行信号隔离后分配给2个采集模块；

采集模块，用于接收隔离分配单元分配的检测信号并将其转化为数字信号发送给保护逻辑处理单元；

保护逻辑处理单元，用于接收2个采集模块输出的数字信号，判断2个数字信号的有效性，根据2个数字信号的有效性判断结果选择输入信号，对输入信号进行定值比较运算并根据运算结果输出“局部脱扣”信号，并在存在有效数字信号时依据“局部脱扣”信号进行逻辑表决并根据表决结果输出保护信号；在2个数字信号均无效时实施逻辑退化，依据来自其余保护通道的信号执行退化后的逻辑表决，并依据表决结果输出保护信号和/或直接输出保护信号。

本技术方案中，对采集模块进行冗余设置，当单个保护通道中的一个采集模块处于维护状态或发生可探测故障时，原表决逻辑不会实施逻辑退化，仍将维持原逻辑表决设计，消除了因单个采集模块处于维护状态或发生可探测故障时可能引入的保护系统误动，提升了核电厂运行的经济性。在部分实施例中，作为本方案的进一步改进，所述保护逻辑处理单元包括：

信号接收模块，用于接收2个采集模块输出的数字信号；判定2个数字信号中是否存在有效数字信号，如果存在则选择一个有效数字信号作为输入信号，如果判定2个数字信号均无效时，将输入信号设定为无效；

比较模块，用于将输入信号与设定值进行比较，在输入信号大于或等于设定值时输出“局部脱扣”信号，所述输入信号无效时，所述比较模块输出的“局部脱扣”信号也无效；

逻辑表决模块，用于在“局部脱扣”信号有效时，对多个保护通道的“局部脱扣”信号进行逻辑表决并根据表决结果输出保护信号；在一个“局部脱扣”信号无效时实施逻辑退化，执行退化后的逻辑表决并依据表决结果输出保护信号和/或直接输出保护信号。在部分实施例中，作为本方案的再进一步改进，所述逻辑表决模块具体用于：

当“局部脱扣”信号有效时，直接依据比较模块输出的“局部脱扣”信号和其他保护通道的“局部脱扣”信号实施逻辑表决，根据表决结果输出保护信号；

当收到的其中一个“局部脱扣”信号为无效时：

如果当前表决为三取二逻辑表决，则将三取二逻辑表决退化为二取一逻辑表决，依据其他有效的“局部脱扣”信号实施二取一逻辑表决，并依据表决结果输出保护信号；

如果当前表决为二取一表决，则将二取一表决退化为一取一逻辑表决，依据其他有效的“局部脱扣”信号实施逻辑表决，根据表决输出保护信号；或者将二取一逻辑表决的输出直接设定为触发动作的保护信号。

在部分实施例中，作为本方案的进一步改进，

所述数字信号、所述输入信号和所述保护信号均包括质量位和信号值，所述质量位取值包括代表信号有效的第一取值和代表信号无效的第二取值；

所述信号接收模块根据数字信号的质量位取值判定2个数字信号中是否存在有效数字信号，如果存在则选择一个有效数字信号作为输入信号；如果判定2个数字信号均无效时，将输入信号的质量位取值置为第二取值，并设置输入信号的信号值；

所述比较模块输出的“局部脱扣”信号的质量位根据参与比较的输入信号的质量位取值确定，令“局部脱扣”信号的质量位与输入信号的质量位取值相同；

所述逻辑表决模块执行三取二逻辑表决时，如果其中一个“局部脱扣”信号的质量位为第二取值时，退化为执行二取一逻辑表决；且在执行二取一逻辑表决时，如果其中一个“局部脱扣”信号的质量位为第二取值时，退化为执行一取一逻辑表决或者直接输出触发动作的保护信号。

优选的，所述输入信号选择模块对2个数字信号均进行是否有效的判定，如果判定2个数字信号均有效时则任意选择其中一个数字信号或者指定其中一个数字信号作为输入信号；如果判定仅有一个数字信号有效时，则将该有效的数字信号作为输入信号；如果2个数字信号均无效时，将输入信号设定为无效。

优选的，上述防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置还包括报警单元，所述输入信号选择模块判定仅有一个数字信号有效和/或2个数字信号均无效时，输出提示信号给至报警单元；上述报警单元接收提示信号，并产生报警信号。

在部分实施例中，作为本方案的又一改进，每个保护通道还包括通信模块和DO单元，

所述通信模块用于接收其他通道传输过来的“局部脱扣”信号并发送给保护逻辑处理单元，并将保护逻辑处理单元输出的“局部脱扣”信号通过通信模块发送至其他保护通道，从而实现通道之间的信号交互；

所述保护逻辑处理单元输出“局部脱扣”信号给通信模块、输出保护信号至所述DO单元；

所述DO单元，用于将所述保护信号输出。

进一步，所述每个保护通道内还包括与传感器相连的过程仪表预处理单元，用于接收传感器检测信号、对传感器检测信号进行预处理、将预处理后的传感器检测信号发送给隔离分配单元。

本发明的再一目的在于提供一种反应堆保护系统，该系统包括驱动装置和输入信号处理装置，所述输入信号处理装置为上述任一方案中的防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置，所述输入信号处理装置输出的保护信号发送到驱动装置，所述驱动装置响应保护信号执行对应的反应堆保护动作。

本发明的又一目的在于提供一种防止误动的反应堆保护系统输入信号处理方法，包括以下步骤：

S1、每个保护通道接收传感器检测信号，并将传感器检测信号进行信号隔离后并分为2路；

S2、每个保护通道分别对2路信号进行采样，转化为2个数字信号；

S3、每个保护通道判断2个数字信号中是否存在有效数字信号，如果存在则选择一个有效数字信号作为输入信号，跳转到步骤S4；如果判定2个数字信号均无效时，将输入信号设定为无效，跳转到步骤S4；

S4、将输入信号与设定值进行比较，当输入信号大于或等于设定值时输出“局部脱扣”信号，跳转到步骤S5；

S5、判断步骤S4中产生的“局部脱扣”信号以及接收到的其他通道的“局部脱扣”信号是否有效，当不存在无效的“局部脱扣”信号时依据步骤S4中产生的“局部脱扣”信号和其他通道的“局部脱扣”信号实施逻辑表决，输出保护信号，否则跳转到步骤S6；

S6、判断当前的表决逻辑类型，如果是三取二表决逻辑跳转到步骤S7，如果是二取一表决逻辑跳转到步骤S8；

S7、将三取二逻辑表决退化为二取一逻辑表决，依据其他有效的“局部脱扣”信号按二取一表决逻辑实施逻辑表决，根据表决结果输出保护信号；

S8、将二取一表决退化为一取一逻辑表决，依据其他有效的“局部脱扣”信号按一取一表决逻辑实施逻辑表决，根据表决结果输出保护信号；或者将二取一逻辑表决的输出直接设定为触发保护动作的保护信号。

作为上述方法的进一步改进，该方法还包括报警步骤：步骤S3中判定仅有一个数字信号有效和/或2个数字信号均无效时，输出用于报警的提示信号。

优选的，步骤S3具体为：判断2个数字信号是否有效：

如果2个数字信号均有效时则任意选择其中一个信号或者指定其中一个数字信号作为输入信号，跳转到步骤S4；

如果判定仅有一个数字信号有效时，则将该有效的数字信号作为输入信号，跳转到步骤S4；

如果判定2个数字信号均无效时，将输入信号设定为无效，跳转到步骤S4。

可选的，步骤S3具体包括：

S31、判断其中1个数字信号是否有效，是则将该有效的数字信号作为输入信号，跳转到步骤S4，否则跳转到步骤S32；

S32、判断剩下的1个数字信号是否有效，是则将该有效的数字信号作为输入信号，跳转到步骤S4，否则跳转到步骤S33；

S33、将输入信号设定为无效，跳转到步骤S4。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过对输入信号的采集进行冗余设置，当某一保护通道中用于采集相应保护参数的一个采集模块处于维护状态或发生可探测故障时，“1/2”和“2/3”表决逻辑均不会实施逻辑退化，仍将维持原逻辑表决设计，从而消除了因单个采集模块处于维护状态或发生可探测故障时可能引入的保护系统误动，提升了核电厂运行的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。在附图中：

图1为现有技术的反应堆保护系统结构图；

图2为本发明的一实施例的反应堆保护系统结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实施本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

【实施例1】

现有技术中的反应堆保护系统中，当某一保护通道中用于采集相应保护参数的单个AI(或DI)模块处于维护状态或发生可探测故障时，“1/2”表决逻辑(也叫二取一表决逻辑)，将直接输出触发保护动作的保护信号，从而直接触发动作，“2/3”表决逻辑(也叫三取二表决逻辑)将退化为“1/2”表决逻辑，系统误动概率显著增加。为解决该技术问题，本实施例设计了一种反应堆保护系统的输入信号处理装置，控制输入信号的采集，从而降低系统误动概率。

如图2所示，本实施例中的防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置，包括4个保护通道IP、IIP、IIIP、IVP，在其他实施例中，根据设计需要保护通道数量可以调整为3个，每个保护通道包括通信模块以及依次连接的隔离分配单元、采集单元(AI/DI)、保护逻辑处理单元和DO单元，所述采集单元包括2个采集模块；其中：

所述通信模块用于接收其他通道传输过来的“局部脱扣”信号并发送给保护逻辑处理单元，并将保护逻辑处理单元输出的“局部脱扣”信号通过通信模块发送至发送至其他保护通道，从而实现通道之间的信号交互，所述通信模块的结构、功能和连接方式与现有技术相同，本实施例中不再赘述；

隔离分配单元，使用时连接设置在现场的传感器，用于将接收到的传感器检测信号进行信号隔离后分配给2个采集模块，所述传感器可以是包括现场传感器、现场探测器在内的多种信号采集装置中的一种或多种；采集模块，用于接收隔离分配单元分配的检测信号并将其转化为数字信号发送给保护逻辑处理单元，所述采集模块为AI模块或DI模块，所述AI模块为模拟量采集模块，所述DI模块为数字量采集模块，采集模块具体采用AI模块或DI模块，根据所采集的信号类型为数字信号或模拟信号确定，所述采集模块的功能、结构和连接关系与现有技术相同，本实施例中不再赘述；

上述隔离分配单元可以采用现有技术的隔离分配模块，其本身具有信号分配功能，本申请中利用其信号分配功能将信号分配为2路，发送给2个采集模块，例如图2中在通道IP中，隔离分配模块将处理后的信号分成两路发送给采集模块AI/DI 1和AI/DI 2。在其他通道中类似。

以传感器检测信号为4～20mA信号为例，本实施例中隔离分配模块将接收到的4～20mA信号经电气隔离后分成2路相互独立的4～20mA信号，分别发送给两个采集模块，此时采集模块应为AI模块，以接收4～20mA的模拟信号。

保护逻辑处理单元，用于接收2个采集模块输出的数字信号，判断2个数字信号的有效性，根据2个数字信号的有效性判断结果选择输入信号，对输入信号进行定值比较运算并根据运算结果输出“局部脱扣”信号，并在存在有效数字信号时依据“局部脱扣”信号进行逻辑表决，并根据表决结果输出保护信号给DO单元；在2个数字信号均无效时实施逻辑退化，依据来自其余保护通道的信号执行退化后的逻辑表决，并依据表决结果输出保护信号和/或直接输出保护信号；

DO单元，用于将所述保护信号输出，发送至本通道对应的停堆断路器和专设驱动器，其功能、结构和连接关系与现有技术相同，本实施例中不再赘述。

其中保护逻辑处理单元具体包括：

信号接收模块，用于接收2个采集模块输出的数字信号；用于判定2个数字信号中是否存在有效数字信号，如果存在则选择一个有效数字信号作为输入信号，如果判定2个数字信号均无效时，将输入信号设定为无效；

比较模块，用于将输入信号与设定值进行比较，当达到设定值时，即在输入信号大于或等于(或为小于或等于)设定值时，输出“局部脱扣”信号；所述输入信号无效时，所述比较模块输出的“局部脱扣”信号也无效；

逻辑表决模块，用于在存在“局部脱扣”信号有效时，对多个保护通道的“局部脱扣”信号进行逻辑表决并根据表决结果输出保护信号；在一个“局部脱扣”信号无效时实施逻辑退化，执行退化后的逻辑表决并依据表决结果输出保护信号和/或直接输出保护信号，具体地：当“局部脱扣”信号有效时，直接依据比较模块输出的“局部脱扣”信号和其他保护通道的“局部脱扣”信号实施逻辑表决，根据表决结果输出保护信号给DO单元；

当接收到的其中一个“局部脱扣”信号为无效时：

如果当前表决为三取二逻辑表决，则将三取二逻辑表决退化为二取一逻辑表决，依据其他有效的“局部脱扣”信号实施二取一逻辑表决，并依据表决结果输出保护信号给DO单元；

如果当前表决为二取一表决，则将二取一表决退化为一取一逻辑表决，依据其他有效的“局部脱扣”信号实施逻辑表决，根据表决输出保护信号给DO单元；或者将二取一逻辑表决的输出直接设定为触发动作的保护信号给DO单元。

所述数字信号、所述输入信号和所述保护信号均包括质量位和信号值，所述质量位取值包括代表信号有效的第一取值和代表信号无效的第二取值，本实施例中，质量位为1位，第一取值为1，第二取值为0；在其他实施例中，质量位可以为2位或3位，或更多，质量位的取值也可以根据需要设置为不同，例如第一取值为11，第二取值为00；

所述信号接收模块根据数字信号的质量位取值判定2个数字信号中是否存在有效数字信号，如果存在则选择一个有效数字信号作为输入信号；如果判定2个数字信号均无效时，将输入信号的质量位取值置为第二取值，并设置输入信号的信号值；

所述比较模块输出的“局部脱扣”信号的质量位根据参与比较的输入信号的质量位取值确定，令“局部脱扣”信号的质量位与输入信号的质量位取值相同；

所述逻辑表决模块执行三取二逻辑表决时，如果其中一个“局部脱扣”信号的质量位为第二取值时，退化为执行二取一逻辑表决；且在执行二取一逻辑表决时，如果其中一个“局部脱扣”信号的质量位为第二取值时，退化为执行一取一逻辑表决或者直接输出触发动作的保护信号。本实施例中，信号接收模块对2个数字信号均进行是否有效的判定，如果判定2个数字信号均有效时则指定其中一个数字信号作为输入信号；如果判定仅有一个数字信号有效时，则将该有效的数字信号作为输入信号；如果2个数字信号均无效时，将输入信号设定为无效；在前两种情况中，输入信号的质量位取值均为第一取值1，信号值等于选定有效数字信号的取值；第三种情况中2个数字信号均无效时，输入信号的质量位取值为0，输入信号的信号值可以设置为2个数字信号中的任意一个的取值或者取上一个有效的数字信号，但是其质量位无效，因此该取值不会影响后续表决和保护信号的输出。

本实施例中的输入信号处理装置的主要设计思路为：为降低因采集单元的AI模块或DI模块导致的系统误动概率，针对采用三个及三个以下冗余信号进行逻辑表决的保护功能，本实施例在单个保护组(即单个通道)内，传感器输入信号由隔离分配模块采集后，同时分配至两个采集模块进行采集，这样，在正常情况下保护逻辑处理单元就有2个输入信号，在与设定值进行比较运算时就需要选择一个输入信号，因此，在保护逻辑处理单元的应用软件中，采用冗余信号选择算法，具体如下：

如果来自两个采集模块的信号均有效，则使用选定的采集模块所采集的信号进行后续运算；

如果选定的采集模块所采集的信号无效而剩下的采集模块所采集的信号为有效时，则使用剩下的采集模块采集的信号进行后续运算；

如果两路信号均无效，则参与后续运算的输入信号需置为无效，“1/2”表决逻辑将直接触发动作(也可以退化成“1/1”，由设计需求决定)，“2/3”表决逻辑将退化为“1/2”。

在其他实施例中，输入信号选择模块对2个数字信号均进行是否有效的判定，如果判定2个数字信号均有效时也可以任意选择其中一个数字信号作为输入信号，这样冗余信号选择算法略有不同。

本实施例中，通过对采集模块进行冗余设置，当某一保护通道中用于采集相应保护参数的一个采集模块处于维护状态或发生可探测故障时，“1/2”和“2/3”表决逻辑均不会实施逻辑退化，仍将维持原逻辑表决设计，从而消除了因单个采集模块处于维护状态或发生可探测故障时可能引入的保护系统误动，提升了核电厂运行的经济性。【实施例2】

本实施例与实施例1的唯一区别在于，所述输入信号选择模块选择输入信号的方式不同，本实施例中输入信号选择模块首先判断其中1个数字信号是否有效，是则将该有效的数字信号作为输入信号，否则判断剩下的1个数字信号是否有效，如果有效将该有效的数字信号作为输入信号，否则2个数字信号均无效时将输入信号设定为无效。

【实施例3】

本实施例在实施例1和实施例2的基础上进一步改进：

本实施例中的防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置还包括报警单元，当输入信号选择模块判定仅有一个数字信号有效和/或2个数字信号均无效时，输出提示信号给至报警单元；报警单元接收提示信号，并产生报警信号。

【实施例4】

本实施例在实施例1或实施例2或实施例3的基础上进行进一步改进：

在每个保护通道内还设置与传感器相连的过程仪表预处理单元，用于接收传感器检测信号、对传感器检测信号进行预处理、将预处理后的传感器检测信号发送给隔离分配单元，本实施例中对传感器检测信号进行预处理主要包括进行滤波和将不标准的现场输入信号转化为标准(4～20)mA信号。

【实施例5】

本实施例提供一种反应堆保护系统，该系统包括驱动装置和上述任一实施例中的防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置，所述输入信号处理装置输出的保护信号发送到驱动装置，所述驱动装置响应保护信号执行对应的反应堆保护动作。

【实施例6】

本实施例提供一种防止误动的反应堆保护系统输入信号处理方法，该方法采用实施例1-4中的任一装置实施，包括以下步骤：

S1、每个保护通道接收传感器检测信号，并将传感器检测信号进行信号隔离后并分为2路；

S2、每个保护通道分别对2路信号进行采样，转化为2个数字信号；

S3、每个保护通道判断2个数字信号中是否存在有效数字信号，如果存在则选择一个有效数字信号作为输入信号，跳转到步骤S4；如果判定2个数字信号均无效时，将输入信号设定为无效，跳转到步骤S6；

S4、将输入信号与设定值进行比较，当输入信号达到设定值时(即输入信号大于或等于设定值时)输出“局部脱扣”信号，跳转到步骤S5；

S5、判断步骤S4中产生的“局部脱扣”信号以及接收到的其他通道的“局部脱扣”信号是否有效，当不存在无效的“局部脱扣”信号时，依据步骤S4产生的“局部脱扣”信号和其他通道的“局部脱扣”信号实施逻辑表决，输出保护信号，否则跳转到步骤S6；

S6、判断当前的逻辑表决类型，如果是三取二表决逻辑跳转到步骤S7，如果是二取一表决逻辑跳转到步骤S8；

S7、对三取二表决逻辑实施逻辑退化，将三取二表决逻辑退化为二取一表决逻辑，依据其他有效的“局部脱扣”信号按照二取一表决逻辑实施逻辑表决，根据表决结果输出保护信号；

S8、对二取一表决逻辑实施逻辑退化，将二取一表决退化为一取一逻辑表决后依据其他有效的“局部脱扣”信号按照一取一表决逻辑实施逻辑表决，根据表决结果输出保护信号，或者取消二取一表决逻辑，将二取一逻辑表决的输出直接设定为输出触发保护动作的保护信号。

本实施例中，步骤S3可以有以下两种处理方式：

第一种，对2个数字信号进行是否有效判断，如果2个数字信号均有效时则任意选择其中一个信号或者指定其中一个数字信号作为输入信号，跳转到步骤S4；如果判定仅有一个数字信号有效时，则将该有效的数字信号作为输入信号，跳转到步骤S4；如果判定2个数字信号均无效时，将输入信号设定为无效，跳转到步骤S4。

第二种，判断其中1个数字信号是否有效，是则将该有效的数字信号作为输入信号，跳转到步骤S4，否则判断剩下的1个数字信号是否有效，是则将该有效的数字信号作为输入信号，跳转到步骤S4，否则将输入信号设定为无效，跳转到步骤S4。

在其他实施例中，还可以对本申请进行进一步改进，例如还增设报警步骤：步骤S3中判定仅有一个数字信号有效和/或2个数字信号均无效时，输出用于报警的提示信号。

本发明通过信号冗余设置，解决了现有技术反应堆保护系统中的“1/2”和“2/3”表决逻辑，当某一保护通道中用于采集相应保护参数的单个AI(或DI)模块处于维护状态或发生可探测故障时，“1/2”表决逻辑将直接触发动作，“2/3”表决逻辑将退化为“1/2”，系统误动概率显著增加的问题。

以“2/3”表决以及输入为4～20mA的模拟信号为例，本实施例相当于将现有技术的“2/3”表决逻辑设计成了一个6个输入信号构成的算法，即在每个保护通道中，将一路现场输入信号经隔离分配后复制成2路4～20mA信号，然后由两个独立的AI模块采集，在保护逻辑处理单元中，实现对这两个AI采集的信号进行信号有效性判断，只要存在任一信号有效时，该保护通道都将使用有效的输入信号参与后续的“2/3”逻辑表决，从而有效地避免了现有技术“2/3”表决算法设计在单一AI维护、故障或更换时导致的逻辑降级至“1/2”逻辑表决的问题。特别地，在现有技术的“2/3”表决算法中，如果两个保护通道均出现了AI卡的可探测故障，“2/3”逻辑表决将立即退化为触发保护动作，但是，采用本发明的设计后，“2/3”逻辑表决仍将维持为“2/3”逻辑表决，显然，误动概率明显降低。

同样，对于“1/2”逻辑表决，一个通道内只要存在任一信号有效时，该保护通道都将使用有效的输入信号参与后续的“1/2”逻辑表决，从而有效地避免了现有技术“1/2”表决算法设计在单一AI维护、故障或更换时导致的直接触发动作的问题；在对二取一表决逻辑实施逻辑退化时，如果一个通道内2个信号都无效，则还可以退化为“1/1”逻辑表决，而不用直接触发动作，这样能够进一步降低误动概率。

本实施例中的方法消除了因单个采集模块处于维护状态或发生可探测故障时可能引入的保护系统误动，提升了核电厂运行的经济性。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置，包括多个保护通道，其特征在于，

每个保护通道包括隔离分配单元、保护逻辑处理单元、2个采集模块；其中：

隔离分配单元，用于将接收到的传感器检测信号进行信号隔离后分配给2个采集模块；

采集模块，用于接收隔离分配单元分配的检测信号并将其转化为数字信号发送给保护逻辑处理单元；

保护逻辑处理单元，用于接收2个采集模块输出的数字信号，判断2个数字信号的有效性，根据2个数字信号的有效性判断结果选择输入信号，对输入信号进行定值比较运算并根据运算结果输出“局部脱扣”信号，并在存在有效数字信号时依据“局部脱扣”信号进行逻辑表决并根据表决结果输出保护信号；在2个数字信号均无效时实施逻辑退化，依据来自其余保护通道的信号执行退化后的逻辑表决，并依据表决结果输出保护信号和/或直接输出保护信号。

2.根据权利要求1所述的防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置，其特征在于，所述保护逻辑处理单元包括：

信号接收模块，用于接收2个采集模块输出的数字信号；判定2个数字信号中是否存在有效数字信号，如果存在则选择一个有效数字信号作为输入信号，如果判定2个数字信号均无效时，将输入信号设定为无效；

比较模块，用于将输入信号与设定值进行比较，在输入信号达到设定值时输出“局部脱扣”信号，所述输入信号无效时，所述比较模块输出的“局部脱扣”信号也无效；

逻辑表决模块，用于在存在有效“局部脱扣”信号时，对多个保护通道的“局部脱扣”信号进行逻辑表决并根据表决结果输出保护信号；在一个“局部脱扣”信号无效时实施逻辑退化，执行退化后的逻辑表决并依据表决结果输出保护信号和/或直接输出保护信号。

3.根据权利要求2所述的防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置，其特征在于，所述逻辑表决模块具体用于：

当“局部脱扣”信号有效时，直接依据比较模块输出的“局部脱扣”信号和其他保护通道的“局部脱扣”信号实施逻辑表决，根据表决结果输出保护信号；

当收到的其中一个“局部脱扣”信号为无效时：

如果当前表决为三取二逻辑表决，则将三取二逻辑表决退化为二取一逻辑表决，依据其他有效的“局部脱扣”信号实施二取一逻辑表决，并依据表决结果输出保护信号；

如果当前表决为二取一表决，则将二取一表决退化为一取一逻辑表决，依据其他有效的“局部脱扣”信号实施逻辑表决，根据表决输出保护信号；或者将二取一逻辑表决的输出直接设定为触发动作的保护信号。

4.根据权利要求3所述的防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置，其特征在于，

所述数字信号、所述输入信号和所述保护信号均包括质量位和信号值，所述质量位取值包括代表信号有效的第一取值和代表信号无效的第二取值；

所述信号接收模块根据数字信号的质量位取值判定2个数字信号中是否存在有效数字信号，如果存在则选择一个有效数字信号作为输入信号；如果判定2个数字信号均无效时，将输入信号的质量位取值置为第二取值，并设置输入信号的信号值；

所述比较模块输出的“局部脱扣”信号的质量位根据参与比较的输入信号的质量位取值确定，令“局部脱扣”信号的质量位与输入信号的质量位取值相同；

所述逻辑表决模块执行三取二逻辑表决时，如果其中一个“局部脱扣”信号的质量位为第二取值时，退化为执行二取一逻辑表决；且在执行二取一逻辑表决时，如果其中一个“局部脱扣”信号的质量位为第二取值时，退化为执行一取一逻辑表决或者直接输出触发动作的保护信号。

5.根据权利要求1至4任一所述防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置，其特征在于，所述输入信号选择模块对2个数字信号均进行是否有效的判定，如果判定2个数字信号均有效时则任意选择其中一个数字信号或者指定其中一个数字信号作为输入信号；如果判定仅有一个数字信号有效时，则将该有效的数字信号作为输入信号；如果2个数字信号均无效时，将输入信号设定为无效。

6.根据权利要求5所述的防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置，其特征在于，还包括报警单元，

所述输入信号选择模块判定仅有一个数字信号有效和/或2个数字信号均无效时，输出提示信号给至报警单元；

所述报警单元接收提示信号，并产生报警信号。

7.根据权利要求1至4任一所述防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置，其特征在于，每个保护通道还包括通信模块和DO单元，

所述通信模块用于接收其他通道传输过来的“局部脱扣”信号并发送给保护逻辑处理单元，并将保护逻辑处理单元输出的“局部脱扣”信号通过通信模块发送至其他保护通道，从而实现通道之间的信号交互；

所述保护逻辑处理单元输出“局部脱扣”信号给通信模块、输出保护信号至所述DO单元；

所述DO单元，用于将所述保护信号输出。

8.反应堆保护系统，其特征在于，包括驱动装置和输入信号处理装置，其特征在于，所述输入信号处理装置为权利要求1-7任一所述的防止误动的反应堆保护系统输入信号处理装置，所述输入信号处理装置输出的保护信号发送到驱动装置，所述驱动装置响应保护信号执行对应的反应堆保护动作。

9.防止误动的反应堆保护系统输入信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、每个保护通道接收传感器检测信号，并将传感器检测信号进行信号隔离后并分为2路；

S2、每个保护通道分别对2路信号进行采样，转化为2个数字信号；

S3、每个保护通道判断2个数字信号中是否存在有效数字信号，如果存在则选择一个有效数字信号作为输入信号，跳转到步骤S4；如果判定2个数字信号均无效时，将输入信号设定为无效，跳转到步骤S4；

S4、将输入信号与设定值进行比较，当输入信号大于或等于设定值时输出“局部脱扣”信号，跳转到步骤S5；

S5、判断步骤S4中产生的“局部脱扣”信号以及接收到的其他通道的“局部脱扣”信号是否有效，当不存在无效的“局部脱扣”信号时依据步骤S4中产生的“局部脱扣”信号和其他通道的“局部脱扣”信号实施逻辑表决，输出保护信号，否则跳转到步骤S6；

S6、判断当前的表决逻辑类型，如果是三取二表决逻辑跳转到步骤S7，如果是二取一表决逻辑跳转到步骤S8；

S7、将三取二逻辑表决退化为二取一逻辑表决，依据其他有效的“局部脱扣”信号按二取一表决逻辑实施逻辑表决，根据表决结果输出保护信号；

S8、将二取一表决退化为一取一逻辑表决，依据其他有效的“局部脱扣”信号按一取一表决逻辑实施逻辑表决，根据表决结果输出保护信号；或者将二取一逻辑表决的输出直接设定为触发保护动作的保护信号。

10.根据权利要求9所述的防止误动的反应堆保护系统输入信号处理方法，其特征在于，还包括报警步骤：

当步骤S3中判定仅有一个数字信号有效和/或2个数字信号均无效时，输出用于报警的提示信号。

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