CN208507215U - 一种用于核电站的数字化事故后监视系统装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于核电站的数字化事故后监视系统装置，属于核电站数字化仪控领域，解决了现有装置中设备安装位置分散，占用较多空间，装配接线复杂，后期的设备维护和故障定位困难的问题。包括：操作员站和机柜，操作员站包括安装在主控室后备盘台上的显示器和主机；机柜包括外壳和支架，支架固定安装在所述外壳内部，支架后面设置有固定板，支架两侧和前面设置有若干安装梁，机柜内部自上而下固定安装有网关、服务器、以太网交换机；服务器通过以太网交换机与网关和主机相连，网关通过以太网交换机与外部DCS网关、RGL网关相连。实现了同时与DCS网关、RGL相连，且设备安装紧密，节约空间，便于维护，提高了整个系统的可靠性和可用性。

Description

一种用于核电站的数字化事故后监视系统装置

技术领域

本实用新型涉及核电站数字化仪控技术领域，尤其涉及一种用于核电站的数字化事故后监视系统装置。

背景技术

我国最早建设的核电站事故后监视系统大部分使用的是模拟量仪表，这些仪表记录参数的数量有限，显示精度不高，后期维护困难，扩展不够灵活和存储空间有限。数字化仪控平台很好的解决了这些问题，数字化事故后监视系统具有强大的数值运算能力和自诊断能力，为数据处理和系统维护提供了有力的支持，画面显示可以根据用户的需求进行灵活的组态和调整。

目前，数字化仪控系统在核电站专用系统和非安全级系统中使用。但是现有事故后监视系统中同一台仪表记录的参数数量和存储空间有限，设计活动完成后，一般不再支持后续的扩展；只能使用硬接线进行数据采集，不能够使用网络与安全级DCS(DistributedControl System，分布式控制系统)和非安全级DCS进行通信，数据的传输距离受限；安装在盘台上位置分散，占用较多空间，装配接线复杂，后期的设备维护和故障定位困难；模拟量设备精度随时间发生漂移，需要定期进行校正。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种用于核电站的数字化事故后监视系统装置，用以解决现有事故后监视系统中设备安装位置分散，占用较多空间，装配接线复杂，后期的设备维护和故障定位困难的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

提供了一种用于核电站的数字化事故后监视系统装置，包括：操作员站和机柜，所述操作员站包括安装在主控室后备盘台上的显示器和主机；所述机柜包括外壳和支架，所述支架固定安装在所述外壳内部，所述支架后面设置有固定板，支架两侧和前面设置有若干安装梁，机柜内部自上而下固定安装有网关、服务器、以太网交换机；所述服务器通过以太网交换机分别与所述网关和主机相连，所述网关通过以太网交换机分别与外部DCS网关、RGL(棒控棒位系统)网关相连。

本实用新型有益效果如下：

实现了同时与DCS网关、RGL相连，且设备安装紧密，节约空间，便于维护，提高了整个系统的可靠性和可用性。

在上述方案的基础上，本实用新型还做了如下改进：

进一步，所述支架自上而下固定安装有端子排1、配电盘、端子排2、网关、机架式LCD KVM切换器、服务器、以太网交换机、光纤备用芯面板、校时集线器、1U光纤盒机箱。

采用上述进一步方案的有益效果是：将设备统一安装在机柜中，节约空间，装配接线简单，便于设备维护和故障定位；同时通过抗震实验，确定了机柜中设备的排布，保证了设备在事故工况下的可靠运行。

进一步，所述外壳包括底板、左侧板、右侧板、机柜门、后面板、顶板；所述机柜门为对开门，通过合页固定连接的左侧板和右侧板的一端；所述底板下表面固定安装有减振钢板。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过机柜门方便对机柜内装置进行安装和查看，减振钢板提高了机柜的抗震性能，保证了装置的运行稳定性。

进一步，所述网关包括：主控单元板卡、通信接口板卡、电源转接板卡；所述主控单元板卡与所述通讯接口板卡相连；所述通信接口板卡与以太网交换机相连；所述电源转接板卡与所述主控单元板卡、通信接口板卡相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过电源转接板卡为网关提供过压保护。

进一步，所述通信接口板卡包括：L1网关通信接口板卡和2口通信接口板卡，所述L1网关通信接口板卡通过以太网交换机与安全级DCS相连，所述2口通信接口板卡通过以太网交换机与RGL网关、非安全级DCS分别相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：解决了现有技术中只能使用硬接线进行数据采集，不能够使用网络与安全级DCS和非安全级DCS进行通信，数据的传输距离受限的问题。

进一步，所述服务器配置有512G大容量固态硬盘。

采用上述进一步方案的有益效果是：解决现有同一台仪表记录的参数数量和存储空间有限，设计活动完成后，一般不再支持后续的扩展的问题；通过并存储大量网络采集的模拟量和数字量数据并进行存储，节省机柜空间，同时方便数据的导出查看。

进一步，所述显示器为19寸触摸屏，通过串口通信接收操作员站主机传送的数据。

采用上述进一步方案的有益效果是：使用大屏幕触摸屏同时显示多个核电站安全重要参数信息，同时可以对多个类型的图像进行显示，便于对比和监视。

进一步，所述校时集线器与所述服务器、网关和GPS分别相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过校时集线器对服务器和网关进行校时，为数据打时间标签，为核电站操作人员提供准确的数据；

进一步，所述机柜门、左侧板、右侧板、后面板均设置有散热网；所述顶板上安装有风扇。

采用上述进一步方案的有益效果是：提高机柜的散热能力，保证设备运行稳定。

进一步，所述机柜和操作员站的数量均为至少两个，所述机柜和操作员站一一对应，不同的机柜安装在不同的电气厂房中。

采用上述进一步方案的有益效果是：满足了核电站对于反应堆保护系统冗余性、单一故障准则和维护性的要求，即使一列设备发生故障或进行维护，其他列设备可以完成事故后监视功能，提高了整个系统的可靠性和可用性。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型实施例中事故后监视系统A列设备架构示意图；

图2为本实用新型实施例中事故后监视系统机柜内布置图；

图3为本实用新型实施例中事故后监视系统机柜门结构图；

图4为本实用新型实施例中网关机笼内结构图；

附图标识：1-端子排1、2-配电盘、3-端子排2、4-网关、5-机架式LCD KVM切换器、6-服务器、7-以太网交换机、8-光纤备用芯面板、9-校时集线器、10-1U光纤盒机箱，11-1U金属线槽。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型的一个具体实施例，公开了一种用于核电站的数字化事故后监视系统装置，如图1所示，包括：操作员站和机柜，所述操作员站包括安装在主控室后备盘台上的显示器和主机；所述机柜包括外壳和支架，所述支架固定安装在所述外壳内部，所述支架后面设置有固定板，支架两侧和前面设置有若干安装梁，机柜内部自上而下固定安装有网关、服务器、以太网交换机；所述服务器通过以太网交换机分别与所述网关和主机相连，所述网关通过以太网交换机分别与外部DCS网关、RGL网关相连。

实施时，该事故后监视系统装置可以通过网关与DCS网关(包括：安全级DCS、非安全级DCS)、RGL(棒控棒位系统)网关相连，存储系统采集到的与电站安全直接或间接相关的重要信号(例如：反应性控制、反应堆冷却剂系统的完整性、反应堆堆芯冷却和一回路系统的热导出、放射性监测、安全壳的完整性)；并将与核电站安全紧密相关的重要参数，在后备盘台的显示器进行显示，电站运行人员可以监视和查询这些参数的实时值、历史值和趋势曲线，为核电站事故工况下的操作做出重要参考。

与现有技术相比，本实施例提供的数字化事故后监视系统装置属于反应堆保护系统的一部分，可以同时与安全级DCS，非安全级DCS和RGL网关三个不同数字化平台进行可靠的网络连接；且设备安装紧密，节约空间，便于维护，提高了整个系统的可靠性和可用性。

需要说明的是，为了满足核电站对于反应堆保护系统冗余性、单一故障准则和维护性的要求，该装置中机柜和操作员站的数量均为至少两个，机柜和操作员站一一对应。

优选地，本实施例装置采用A/B两列的设置，即使一列设备发生故障或进行维护，另外一列设备可以完成事故后监视功能，提高了整个系统的可靠性和可用性。两列设备分别通过网络接收来自安全级DCS、非安全级DCS和RGL网关的数据，数据的数量和操作员站的画面显示完全相同。除此之外，通过该事故后监视系统装置可以发送自诊断信息到安全级环网上用于主控制的监视系统运行状态。

为了进一步提高整个系统的可靠性和可用性，本实施例中A、B两列设备的机柜分别安装在不同的电气厂房中，实现实体分隔，确保当一列设备出现故障时，不会影响到另外一列设备的正常运行。机柜均满足抗震I类要求。机柜内布置如图2所示：机柜内支架上自上而下固定安装有端子排1(1)、配电盘(2)、端子排2(3)、网关(4)、机架式LCD KVM切换器(5)、服务器(6)、以太网交换机(7)、光纤备用芯面板(8)、校时集线器(9)、1U光纤盒机箱(10)，还设置有多个1U金属线槽(11)。其中机柜外壳包括底板、左侧板、右侧板、机柜门、后面板、顶板。本实施例通过将设备统一安装在机柜中，节约空间，装配接线简单，便于设备维护和故障定位；同时通过抗震实验，确定了机柜中设备的上述自上而下的排布顺序，保证了设备在事故工况下的可靠运行。

考虑到机柜中的设备安装、维护、查看方便，机柜门为对开门，如图2所示，通过合页固定连接的左侧板和右侧板的一端；机柜门设置有散热网，用于机柜的通风散热。需要说明的是，还可以在外壳的左侧板、右侧板、后面板均设置有散热网，加强机柜散热。

为了进一步加强机柜的抗震性能，提高本装置工作的稳定性，在机柜的底板下表面或上表面固定安装有减振钢板。

机柜外壳的顶部还设置有金属圆环，用于机柜的吊装、搬运。

需要说明的是，专用的机架式LCD KVM切换器可以用于服务器的下装和维护。校时集线器与A/B列设备的服务器、网关和GPS时钟源分别相连，用于对服务器和网关进行校时，为数据打时间标签，为核电站操作人员提供准确的数据；优选的，校时集线器NM197可以只存在于A列中，同时为A/B列服务器和网关主控校时，校时接口采用串口协议，简化了系统装置。通过金属线槽和端子排，使得接线美观，维护方便，其中端子排在远距离线之间的联接时起到牢靠，施工和维护方便的作用；

该装置中服务器使用的是工业用计算机(优选地，UNO-2184G)，铝制外壳散热，使用背板安装于支架的固定板上。采用双网冗余架构，其中一路网络断开不会影响整个系统的工作。由于需要在事故工况下保持一定时间的正常运行，服务器需要经过抗震实验。服务器通过以太网交换机与网关和操作员站进行数据通信，接收网关传送的数据，并将处理后的数据传送至操作员站。

为了实现对采集到的大量数据进行存储，该服务器还装有512G的大容量固态硬盘。可以将采集的参数数据存储几个月甚至几年。有效解决了现有同一台仪表记录的参数数量和存储空间有限，设计活动完成后，一般不再支持后续的扩展的问题；通过并存储大量网络采集的模拟量和数字量数据并进行存储，节省机柜空间，同时方便数据的导出查看。

该装置中网关结构如图4所示：网关机笼中主要安装有电源转接板(HBBI01A)卡、主控单元板卡(HBBA01A)和通信接口板卡，其中，主控单元板卡与通讯接口板卡相连，用于接收通讯接口板卡传送来的数据，并将相关配置信息和控制指令传送给通讯接口板卡；通信接口板卡与以太网交换机相连；电源转接板卡与所述主控单元板卡、通信接口板卡相连。需要说明的是，电源转接板卡为冗余配置，提供24V过压防护，提高24V电源的共模抑制能力增强了机笼供电的可靠性。具体来说，通信接口板卡包括：L1网关通信接口板卡(HBBI03A)和2口通信接口板卡(HBBI04A)，L1网关通信接口板卡扩展MPU网络接口，通过以太网交换机与安全级DCS相连，2口通信接口板卡扩展MPU网络接口，通过以太网交换机与RGL网关、非安全级DCS分别相连。

需要说明的是，该网关采用光缆作为通信介质，利用光缆通信距离远，抗干扰能力强，增加系统的稳定性。事故后监视系统为非安全级设备，需要通过光电转换装置(优选地，EDS-205A-M-ST-T(F))与安全级DCS进行光电隔离。

考虑到操作员的作业需求，该事故后系统装置中的A/B两列设备的主机和显示屏均安装在操作员站的后备盘台上，操作员站主机使用的也是工业计算机，型号与上述服务器相同(UNO-2184G)，硬盘为128G。由于其小巧的机身，可以应用于结构紧凑的后备盘台内部，便于安装调试和后期维护。操作员站与事故后监视系统机柜距离较远，采用光缆进行通信，将接收到的来自服务器的数据进行显示。在核电站事故工况下，记录至少72小时与核电厂状态相关的重要参数，同时，记录安全级系统产生的报警信号，电站操作人员可以通过显示器显示的趋势画面查看历史数据和数据趋势。

优选地，显示器采用19寸触摸屏，型号为FPM-3191G，最大分辨率1280×1024，通过串口通信传输数据接收操作员站主机传送的数据；操作员在同一幅画面上可以监视更多的参数，便利的查看参数的实时和历史数据趋势。

核电站操作人员还可以通过具有触摸显示的大屏幕监视核电站在事故期间(例如一回路冷却剂大破口事故)及事故后的电厂状态，用于帮助控制室人员迅速和可靠地判断电厂的安全状态。

需要强调的是，为了保证在事故工况下的可靠运行，操作员站中A/B列设备主机和触摸屏需要经过抗震实验。

操作员站的主机使用WIN 7 32位专业版操作系统，同时装配现有实时监控软件SpeOPS。可以完成实时数据采集、动态数据显示、报警检测、监视、操作，可以对数据进行记录、统计、显示等处理。触摸屏面向核电站操作人员，以模拟流程图、棒状图、数值表、趋势曲线、表格、按钮、对话框等方式提供数据。

本领域技术人员可以理解，上述实施例中主机和服务器所涉及的程序/软件为现有技术常见的方法，如将现有监控软件SpeOPS在主机中运行即可，本实用新型不涉及任何软件方面的改进。本实用新型仅需要将各个具有相应功能的装置通过本实用新型实施例所给出的连接关系进行连接即可，其中并不涉及任何程序软件方面的改进。而至于各个相应功能的硬件装置之间的连接方式，均是本领域技术人员可以采用现有技术实现的，在此不做详细说明。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于核电站的数字化事故后监视系统装置，其特征在于，包括：操作员站和机柜，所述操作员站包括安装在主控室后备盘台上的显示器和主机；所述机柜包括外壳和支架，所述支架固定安装在所述外壳内部，所述支架后面设置有固定板，支架两侧和前面设置有若干安装梁，所述支架自上而下固定安装有网关、服务器、以太网交换机；所述服务器通过以太网交换机分别与所述网关和主机相连，所述网关通过以太网交换机分别与外部DCS网关、RGL网关相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支架自上而下固定安装有端子排1、配电盘、端子排2、网关、机架式LCD KVM切换器、服务器、以太网交换机、光纤备用芯面板、校时集线器、1U光纤盒机箱。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述外壳包括底板、左侧板、右侧板、机柜门、后面板、顶板；所述机柜门为对开门，通过合页固定连接的左侧板和右侧板的一端；所述底板下表面固定安装有减振钢板。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述网关包括：主控单元板卡、通信接口板卡、电源转接板卡；所述主控单元板卡与所述通信接口板卡相连；所述通信接口板卡与以太网交换机相连；所述电源转接板卡与所述主控单元板卡、通信接口板卡相连。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述通信接口板卡包括：L1网关通信接口板卡和2口通信接口板卡，所述DCS网关包括安全级DCS网关、非安全级DCS网关；所述L1网关通信接口板卡通过以太网交换机与安全级DCS网关相连，所述2口通信接口板卡通过以太网交换机与RGL网关、非安全级DCS网关分别相连。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述服务器配置有512G大容量固态硬盘。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述显示器为19寸触摸屏，通过串口通信接收操作员站主机传送的数据。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述校时集线器与所述服务器、网关和GPS分别相连。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述机柜门、左侧板、右侧板、后面板均设置有散热网；所述顶板上安装有风扇。

10.根据权利要求1-9之一所述的装置，其特征在于，所述机柜和操作员站的数量均为至少两个，所述机柜和操作员站一一对应，不同的机柜安装在不同的电气厂房中。