安全級儀控系統機柜狀態監測報警設計

俞 赟 許東芳 朱 攀

（中國核動力研究設計院核反應堆系統設計技術重點實驗室，四川 成都 610041）

1 功能描述

報警系統應探測到機柜內設備及機柜本體發生非預期變化并經報警信號處理后產生報警，用于報警顯示處理和報警顯示。報警應提供給操縱員足夠的警示信息，以判斷存在安全風險或事故、電廠擾動、電廠及設備故障，以及其他突發事件。

2 相關的標準法規（表1）

表1

3 系統功能特性設計

提供電廠的機柜狀態報警和支持信息應足夠充分，并包含適當的操作信息并滿足技術上的一致性。報警系統應提供機柜保證安全和有效運行所需的報警。

報警以監測下述功能為基礎，應提供足夠的信號：

a.重要安全功能的狀態；

b.可能的人身傷害；

c.安全功能設備的損壞或故障；

d.影響運行目標的電廠工況。

報警信號應包括機柜狀態和機柜相關狀態指示信號，機柜狀態監測至少包括以下幾部分的報警：

（1）機柜處理器報警

在每個處理器面板上都設置了指示燈，用以指示處理器故障，便于操作員查找。在機柜處理單元面板應設置至少如下指示燈：

電源指示燈，顯示主控模塊供電狀態；

運行指示燈，顯示主控模塊運行狀態；

總線指示燈，顯示總線運行狀態。

（2）門打開

在每個序列機柜的前面和后面設置接觸器開關，提供輸出指示一個機柜門是否打開。每個前后機柜打開狀態都在主控室顯示以及在就地機柜上設置指示燈。

（3）溫度高

當在機柜內設置的RTD 測量溫度超過設定值時就產生一個機柜溫度高狀態信號。

（4）電源故障

包括了AC 電源低電壓、CPU 電源關閉、電源模塊故障、保險絲斷。

接觸器串聯連接在機柜電源回路中，以此提供信號輸出到處理站來指示供電裝置的故障信息。

（5）斷路器打開

在機柜中設置單個電源斷路器的輸出串聯連接來提供一個信號輸入給處理站來指示在機柜中一個斷路器的打開狀態。單個電源斷路器的輸出串聯連接來提供一個信號輸入給處理站來指示在機柜中一個斷路器的打開狀態。

（6）機柜風扇故障

提供報警顯示來指示機柜風扇是否正常運行，以便操縱員及時發現并通知維護。

4 報警處理

顯示處理分為2 部分，一部分是在主控室顯示的報警信息，一部分是指就地機柜設備上顯示的信息。

機柜的故障探測由平臺自診斷功能來完成，機柜故障報警狀態一般分為“Failure”，“Alarm”，“I/O Warning”三種。

“Failure”指的機柜的任一子系統發生故障，包括總線、網絡、CPU、電源故障、其他故障（如機柜溫度高、風扇故障等）。

“Alarm”指的是機柜開門報警。

“I/O Warning”指的是機柜的任一子系統發生輸入/輸出故障。

當一個故障產生后，指示和下載報警信息要遵從如下原則操作：

在KIC（NC-VDU）上下載和指示所有報警

在BUP 上指示

通過機柜燈來指示（設備的正常指示）

在CPU 卡件前面板上指示

而對于機柜門開狀態和風扇、溫度高狀態都由自診斷來監視。報警信號從對應的設備收集并且顯示遵從下列原則：

在KIC（NC-VDU）上下載和指示所有報警

在BUP 上指示

所有故障都在KIC 和BUP 上產生報警，但機柜處于仿真或者試驗狀態下KIC 機柜將顯示另一個類型報警，同一個保護組或者序列的KCS 機柜報警在BUP 上會顯示一個組合報警。組合方式如下圖所示：

圖1

除了機柜門開狀態報警外，其他所有機柜相關的報警一旦發生，機柜的前門設置的報警指示燈將點亮以此方便操縱員能快速查找到存在問題的機柜。在機柜外部同樣也設置狀態指示燈用于指示機柜門開關狀態。

對于機柜內部處理單元應帶有LED 自診斷指示，可直接顯示電源、運行/停止、故障碼等信息，也可以通過連接維護工具到CPU 上供維護人員查詢故障的詳細信息。

5 總結

機柜報警監測攸關于整個安全級DCS 系統的安全性和有效性，因此對于機柜報警監測系統的設計以及發現報警后的處理措施需要重點關注，提出了對于機柜報警設計的最低要求。