DE1114910B

DE1114910B - Protection circuit, consisting of a comparison device for measuring channels that indicate the same measured value on at least two independent paths

Info

Publication number: DE1114910B
Application number: DES68272A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alfons Bernauer; Dr-Ing Dr Karl Otto Lehmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-04-29
Filing date: 1960-04-29
Publication date: 1961-10-12

Description

Schutzschaltung, bestehend aus einer Vergleichseinrichtung für Meßkanäle, die den gleichen Meßwert auf mindestens zwei unabhängigen Wegen angeben Aus Sicherheitsgründen werden insbesondere in der Meßtechnik der Atomreaktoren wichtige Meßwerte von mehreren Meßgeräten erfaßt und auf unabhängigen Meßkanälen wiedergegeben. So wird z. B. beim sogenannten Zwei-von-Drei-System jeder Meßwert von drei Meßkanälen überwacht. Damit nicht bereits bei einem Fehler im Meßsystem folgenreiche Sicherheitsmaßnahmen, z. B. Schnellschluß, Abschalten des Reaktors od. dgl., ablaufen, greift das Sicherheitssystem erst dann ein, wenn zwei Meßkanäle eine für den Reaktor gefährliche Sollwertabweichung anzeigen.Protective circuit, consisting of a comparison device for measuring channels, which indicate the same measured value in at least two independent ways For safety reasons In particular in the measurement technology of nuclear reactors, important measured values of several Measuring devices recorded and reproduced on independent measuring channels. So z. B. at so-called two-out-of-three system, each measured value is monitored by three measuring channels. In order to not even in the event of an error in the measuring system B. trip, shutdown of the reactor od. Like., Expire, the safety system intervenes only on when two measuring channels show a setpoint deviation that is dangerous for the reactor Show.

Mit Hilfe der Wahrscheinlichkeitsrechnung läßt sich zeigen, daß ein Versagen dieses Sicherheitssystems innerhalb von Jahrzehnten höchstens einmal möglich ist. Dieser für die Praxis noch unzureichende Sicherheitsfaktor läßt sich um mehrere Zehnerpotenzen erhöhen, wenn man die Meßkanäle untereinander vergleicht und eine Abweichung anzeigt, wenn sie bestimmte Toleranzwerte überschreitet. Das Schadhaftwerden eines Meßkanals wird hierbei rechtzeitig bemerkt.With the help of the calculus of probability it can be shown that a Failure of this safety system is only possible once within a decade is. This safety factor, which is still insufficient in practice, can be reduced by several Increase powers of ten if one compares the measuring channels with each other and one Indicates deviation if it exceeds certain tolerance values. The becoming damaged of a measuring channel is noticed in good time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung mit einer solchen Vergleichseinrichtung ganz besonders störungssicher aufzubauen. Gemäß der Erfindung ist hierzu die Differenz der beiden zu vergleichenden Meßgrößen im Eingang eines Kippverstärkers und mit umgekehrten Vorzeichen im Eingang eines zweiten Kippverstärkers gegen einen vorgegebenen Toleranzwert geschaltet, derart, daß bei Toleranzüberschreitungen einer der beiden Verstärker kippt und z. B. mittels eines Relais, einer Transistorschaltung od. dgl. eine Signaleinrichtung odereine Schnellabschaltung betätigt. Wenn die zu vergleichenden Meßwerte als eingeprägte Ströme vorliegen, läßt sich der Vergleich besonders zweckmäßig unter Verwendung von magnetischen Kippverstärkern durchführen. In zwei Eingangswicklungen jedes Kippverstärkers wird die Differenz der miteinander zu vergleichenden Meßströme gebildet und in Differenzschaltung mit einer zweiten Eingangswicklung verglichen, die den Toleranzstrom führt.The invention is based on the object of having a protective circuit to build such a comparison device in a particularly fail-safe manner. According to the invention is the difference between the two measured variables to be compared im Input of a trigger amplifier and with the opposite sign in the input of a second Flip-flop amplifier switched against a predetermined tolerance value, such that at Exceeding tolerances one of the two amplifiers tilts and z. B. by means of a Relay, a transistor circuit or the like, a signaling device or a quick shutdown actuated. If the measured values to be compared are available as impressed currents, the comparison can be made particularly expedient using magnetic tilting amplifiers carry out. The difference is in two input windings of each trigger amplifier of the measured currents to be compared with each other and in a differential circuit with compared to a second input winding that carries the tolerance current.

Magnetische Kippverstärker enthalten ausschließlich Bauelemente von praktisch unbegrenzter Lebensdauer und sind als besonders störungssicher bekannt. Zur überwachung der drei Meßkanäle eines Zweivon-Drei-Systems werden drei Vergleichseinrichtungen mit je zwei Kippverstärkern verwendet, um alle drei Meßkanäle untereinander zu vergleichen. Selbst wenn zwei Kippverstärker von einer Verstärkereinheit oder von verschiedenen Einheiten ausfallen sollten, bleiben noch vier Verstärker intakt, und die Toleranzabweichung eines Meßwertes wird noch mit größter Wahrscheinlichkeit angezeigt.Magnetic multivibrator amplifiers only contain components from practically unlimited service life and are known to be particularly fail-safe. Three comparison devices are used to monitor the three measuring channels of a two-of-three system each with two tilting amplifiers used to compare all three measuring channels with each other. Even if two multivibrator amplifiers are from one amplifier unit or from different ones Should units fail, four amplifiers and the tolerance deviation remain intact of a measured value is still displayed with the greatest probability.

Ein Ausführungsbeispiel für eine aus magnetischen Kippverstärkern aufgebaute Vergleichseinrichtung soll an Hand der schematischen Darstellung der Zeichnung noch näher erläutert werden. In Fig. 1 sind mit den Symbolen 1 und 2 beispielsweise zweistufi9e mapetische Kippverstärker bezeichnet, von denen- lediglich die Eingangsschaltung im einzelnen angegeben ist. Jeder Verstärker besitzt drei Steuerwicklungen 3, 4, 5 bzw. 7, 8, 9 und die nur schematisch angedeutete Arbeitswicklungen 6 und 10. Die Wechselstromspeisung sowie die Schaltung der zweiten Verstärkerstufe sind in bekannter Weise ausgeführt und nicht angegeben. Die zu vergleichenden Meßkanäle liefern die eingeprägten Ströme I1 und 12, die in entgegengesetzter Richtung die Eingangswicklungen 3, 4 bzw. 7, 8 der Kippverstärker durchfließen. Von einer nicht dargestellten Konstantstromquelle wird ein einstellbarer Toleranzstrom entnommen und den Eingangswicklungen 5 bzw. 9 aufgeschaltet. Von den beiden zu vergleichenden Meßströmen I1 und 1, kann der eine oder der andere Strom der Größere sein. Damit der mit dem Toleranzstrom Itoi zu vergleichende Differenzstrom d I mit gleicher Polarität den einen oder anderen Verstärker aussteuern kann, werden die Wicklungen 7 und 8 des Verstärkers 2 von den Meßströmen im umgekehrten Sinne wie die Wicklungen 3 und 4 des Verstärkers 1 durchflossen. Der Verstärker 1 spricht hierbei an, wenn die Bedingung I1 w1 - I2 w2 i 401 wto1 erfüllt ist, während der Verstärker 2 anspricht, wenn ,Z w2 - Il w1 > IAll wtot gilt. Hierbei sind mit w1 und- w2 die -Windungszahlen der Wicklungen 3 und 4 bzw. ? und 8 und mit wtot die Windungszahlen der Wicklungen 5 und 9 bezeichnet. Der Ausgang jedes Kippverstärkers speist ein Relais 11 bzw. 12, denen die Kontakte 11, bzw. 121 zugeordnet sind.An exemplary embodiment of a comparison device made up of magnetic tilting amplifiers will be explained in more detail with reference to the schematic representation of the drawing. In FIG. 1, the symbols 1 and 2 denote, for example, two-stage mapetic multivibrator amplifiers, of which only the input circuit is specified in detail. Each amplifier has three control windings 3, 4, 5 or 7, 8, 9 and the working windings 6 and 10, which are only indicated schematically. The AC power supply and the circuit of the second amplifier stage are designed in a known manner and are not specified. The measuring channels to be compared supply the impressed currents I1 and 12, which flow through the input windings 3, 4 and 7, 8 of the multivibrator amplifiers in opposite directions. An adjustable tolerance current is taken from a constant current source (not shown) and applied to the input windings 5 and 9, respectively. Of the two measured currents I1 and 1 to be compared, one or the other current can be the greater. So that the differential current d I to be compared with the tolerance current Itoi can control one or the other amplifier with the same polarity, the windings 7 and 8 of the amplifier 2 are traversed by the measured currents in the opposite sense as the windings 3 and 4 of the amplifier 1. The amplifier 1 responds here when the condition I 1 w1 - I2 w2 i 401 wto1 is met, while the amplifier 2 responds when Z w2 - II w1 > IAll wtot applies. Here, w1 and w2 are the number of turns of the windings 3 and 4 or? and 8 and wtot denotes the number of turns of the windings 5 and 9. The output of each trigger amplifier feeds a relay 11 or 12, to which the contacts 11 and 121 are assigned.

Die Kippverstärker mit den nachgeschalteten Relais arbeiten nach dem Ruhestromprinzip zusammen, damit das Überwachungssystem auch bei einem Ausfall der Netzspannung anspricht. Solange die Abweichung der Ströme Il und 1Z innerhalb der zugelassenen und mit dem Strom Itot eingestellten Toleranz liegt, sind die Verstärker 1 und 2 hochgekippt, d. h., sie führen ihren maximalen Ausgangsstrom, und die Relais 11 und 12 halten die Kontakte 111 und 121 geschlossen. überschreitet die Abweichung der beiden Meßströme die zugelassene Toleranz, so kippt der Verstärker 1 zurück, wenn der Strom h der größere ist, im umgekehrten Falle, wenn der Strom 1Z größer als h ist, kippt dagegen der Verstärker 2 ab; die zugehörigen Relais werden stromlos und die entsprechenden Schaltkontakte geöffnet, so daß ein Signal gegeben oder eine Schnellabschaltung durchgeführt werden kann. Eine zusätzliche Sicherheit ergibt sich bei der mit Magnetverstärkern aufgebauten Vergleichseinrichtung noch dadurch, daß bei starken Toleranzüberschreitungen auch der zweite Kippverstärker abkippt, bei dem die Toleranzabweichung negative Werte erreicht. Magnetische Kippverstärker zeigen nämlich auch dann Kippverhalten, wenn die Steuerspannung den zwei- bis dreifachen negativen Wert der Ansprechspannung erreicht.The trigger amplifiers with the downstream relays work together according to the closed-circuit principle so that the monitoring system responds even if the mains voltage fails. As long as the deviation of the currents Il and 1Z is within the permitted tolerance set with the current Itot, the amplifiers 1 and 2 are switched up, ie they carry their maximum output current, and the relays 11 and 12 keep the contacts 111 and 121 closed. If the deviation of the two measurement currents exceeds the permitted tolerance, the amplifier 1 tilts back when the current h is the larger, in the opposite case, when the current 1Z is greater than h, the amplifier 2 tilts; the associated relays are de-energized and the corresponding switching contacts are opened so that a signal can be given or an emergency shutdown can be carried out. In the comparison device constructed with magnetic amplifiers, additional security results from the fact that if the tolerance is significantly exceeded, the second trigger amplifier also tips over, in which the tolerance deviation reaches negative values. Magnetic multivibrator amplifiers also show tilting behavior when the control voltage reaches two to three times the negative value of the response voltage.

Die Relais im Ausgang der Kippverstärker mit ihren Kontakten können auch durch eine kontaktlos arbeitende Transistorschaltung, z. B. sogenannte »Oder«-Gatter, ersetzt werden.The relays in the output of the multivibrator with their contacts can also by a contactless transistor circuit, e.g. B. so-called "or" gates, be replaced.

In Fig. 2 ist schematisch angegeben, wie zum Vergleich von drei Meßkanälen, beispielsweise beim Zwei-von-Drei-System, drei Vergleichseinrichtungen mit je zwei Kippverstärkern zu schalten sind. In die Verstärkersymbole sind die Schaltbedingungen für die Kippverstärker eingetragen, die zur Auslösung des Signals führen. Jeder Vergleichseinrichtung wird der einstellbare Toleranzstrom Itot aus einer Konstantstromquelle zugeführt.In Fig. 2 it is shown schematically how to compare three measuring channels, For example, in the two-out-of-three system, three comparison devices with two each Flip amplifiers are to be switched. The switching conditions are shown in the amplifier symbols entered for the trigger amplifiers that trigger the signal. Everyone The comparison device is the adjustable tolerance current Itot from a constant current source fed.

Claims

CLAIMS: 1. protection circuit, preferably for the security system of nuclear reactors, consisting of a comparison device for measuring channels that indicate the same measured value in at least two independent paths, characterized in that the difference of the two to be compared variables in the input of a Kippverstärkers and with the opposite sign is switched in the input of a second trigger amplifier against a predetermined tolerance value, such that when the tolerance is exceeded, one of the two amplifiers tilts and z. B. is actuated by means of a relay or transistor circuit, a signaling device or causes a quick shutdown.

2. Comparison device according to claim 1 with measuring channels which reproduce the measured value as an impressed current, characterized in that the measuring currents have two input windings connected in difference of two magnetic trigger amplifiers, namely the input windings connected in series of the two trigger amplifiers flow through in the opposite direction and a third winding carries the tolerance current derived from a constant current source.

3. Comparison device according to claim 1 and 2, characterized in that the tilting amplifiers each have one Relays work together according to the closed-circuit principle, in such a way that if the tolerance is exceeded the associated trigger amplifier tips over and the relay is de-energized.

4. Comparison facility for monitoring three measuring channels in the two-out-of-three system, characterized in that that for the comparison of all measuring channels with each other three comparison devices according to claim 1 and the following claims each provided with two tilting amplifiers are.