核電廠安全級DCS系統(tǒng)T1試驗接口設(shè)計

蔡曉濤*，梁柱，謝挺，梁嘉琳

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核電廠安全級DCS系統(tǒng)T1試驗接口設(shè)計

蔡曉濤*，梁柱，謝挺，梁嘉琳

（中核控制系統(tǒng)工程有限公司，北京，100176）

對于應(yīng)堆保護系統(tǒng)(RPS)系統(tǒng)，應(yīng)具有定期試驗功能以滿足可靠性要求，同時定期試驗功能不應(yīng)妨礙RPS系統(tǒng)正常保護功能的執(zhí)行。定期試驗的設(shè)計應(yīng)確保其在核電廠正常運行期間或停堆換料期間進行，且不會對核電廠的正常運行造成影響。本文首先介紹了核電廠安全級DCS系統(tǒng)T1試驗方案及其接口設(shè)計，然后通過對傳統(tǒng)的T1試驗接口設(shè)計進行分析，提出了改進的T1試驗接口方案，并且在反應(yīng)堆保護系統(tǒng)工程樣機中驗證了所改進方案。

安全級DCS系統(tǒng)；T1試驗；反應(yīng)堆保護系統(tǒng)；工程樣機

引言

為提高可靠性，反應(yīng)堆保護系統(tǒng)(RPS)系統(tǒng)應(yīng)具有定期試驗功能。定期試驗可手動和自動執(zhí)行。定期試驗功能不應(yīng)妨礙RPS系統(tǒng)正常保護功能的執(zhí)行。定期試驗的設(shè)計應(yīng)確保其在核電廠正常運行期間或停堆換料期間進行，且不會對核電廠的正常運行造成影響。

RPS系統(tǒng)應(yīng)具備測試和校準(zhǔn)的能力。RPS工程樣機定期試驗分為三個部分：T1試驗，即測量通道（模擬量和數(shù)字量）試驗；T2試驗，即邏輯功能試驗；T3試驗，即輸出通道及相關(guān)驅(qū)動器試驗。本文主要講述T1試驗，測量通道涵蓋現(xiàn)場傳感器/變送器、信號調(diào)理單元以及輸入模塊整個物理鏈路，目的是驗證整個鏈路的測量準(zhǔn)確性。

1 T1試驗方案概述

T1試驗針對模擬量和數(shù)字量輸入通道。其中模擬量通道的測試，在信號隔離分配(PIP)單元中設(shè)置專門的T1試驗接口，通過注入試驗信號的方式完成試驗，該試驗可在核電廠正常運行期間進行；數(shù)字量通道的測試，考慮在核電廠停堆換料期間進行，通過發(fā)出該數(shù)字量信號的系統(tǒng)或傳感器/變送器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的方式，來完成試驗。

T1試驗接口方案見圖1。首先對需要驗證的模擬量輸入通道進行旁通，使其在控制器中的測量值有效標(biāo)志位為“無效”狀態(tài)；其次，在輸入通道信號入口處通過試驗裝置注入測試信號，輸入通道的測量值可在維護設(shè)備上進行讀取，信號調(diào)理單元中設(shè)置有信號切換開關(guān)，為測試信號的注入提供端口。測試信號值與測量值進行比較，以確定輸入通道精度是否滿足要求。試驗結(jié)束后，將信號切換開關(guān)置于“現(xiàn)場信號”端，再將被試驗通道退出旁通模式。

圖1 T1試驗接口方案

2 傳統(tǒng)的T1試驗接口

方家山、福清1&2號機組的安全級DCS系統(tǒng)采用信號切換端子作為T1試驗接口。

現(xiàn)場信號和試驗信號的選擇需要用專用工具配合手動切換實現(xiàn)，每路信號需要2個切換端子（連接信號“+”和“-”）。每個現(xiàn)場信號做T1試驗時，需要重復(fù)以上操作，即用專用工具手動切換選擇試驗信號路徑，通過信號發(fā)生器注入試驗信號，然后在工程師站觀察試驗結(jié)果，進行比較。

3 改進的T1試驗接口

模擬量試驗接口電路如圖2所示。在PIP單元中設(shè)置有一個繼電器，用于試驗時切斷與現(xiàn)場信號的連接，繼電器包含有兩個切換觸點，其中常閉觸點用于與現(xiàn)場信號的連接，常開觸點用于與試驗信號的連接，繼電器線圈通過定期試驗裝置進行控制；在PIP單元中設(shè)置有若干連接器，用于PIP與定期裝置的連接接口。試驗信號經(jīng)過PIP單元中隔離器調(diào)理、隔離、分配后，其中一路送至控制站的AI模塊，最后通過DCS控制站的管理模塊（或通信模塊）送至定期試驗裝置顯示。

模擬量輸入通道試驗前應(yīng)確保被試驗的通道處于旁通狀態(tài)。針對全部或單個輸入通道兩種方式的試驗，選其通道旁通設(shè)置也不同，具體如下：

（1）全部通道

對應(yīng)的保護組旁通開關(guān)置于“旁通”位置，使得整個保護組的控制站處于旁通狀態(tài)，控制站輸出進入預(yù)定義的狀態(tài)。

（2）單個通道

對應(yīng)的單個輸入通道的旁通開關(guān)置于“旁通”位置，保護組中使用該輸入通道的控制站，將該通道的數(shù)據(jù)質(zhì)量位置“差”，從而旁路該通道。

圖2 改進的T1試驗接口方案

4 結(jié)束語

本文提出了改進的RPS系統(tǒng)T1試驗接口方案。本方案中每個RPS保護組各配置一個PIP單元，用于完成所有與該保護組相關(guān)的現(xiàn)場模擬信號的調(diào)理、隔離、分配單元和開關(guān)量信號的隔離、分配單元以及T1試驗接口處理單元設(shè)計。

通過RPS工程樣機驗證分析，相比較傳統(tǒng)的設(shè)計方案，本方案具有創(chuàng)新性，T1試驗接口設(shè)計更有效，主要包括四個方面：（1）所有的T1試驗接口都集中在一個PIP單元中，可實現(xiàn)集中管理；（2）所有的試驗通道控制信號和試驗信號都通過航插連接器連接至定期試驗裝置，連接方便；（3）每一路用試驗控制信號實現(xiàn)現(xiàn)場信號端和試驗端路徑切換，切換完成后向該試驗通道注入試驗信號，操作方便，可自動化進行。（4）不同試驗信號路徑接口的切換可通過定期試驗裝置程序設(shè)置自動化完成，無需單路逐一注入信號，操作簡單。

[1] IEC. IEC60671-2007 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety- surveillance testing [S]. Geneva: EC, 2007.

[2] IEC. IEC60880-2006 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety –Software aspects for computer-based systems performing category A functions[S]. Geneva: IEC, 2006.

[3] IEC. IEC60987-2007 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety -Hardware design requirements for computer-based systems [S]. Geneva: IEC, 2007.

[4] IEC. IEC61513-2011 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety -General requirements for systems [S]. Geneva: IEC, 2011.

[5] 宗翔鵬, 李景志, 張紅梅, 等. 基于CPR1000堆型的核電站緊急停堆系統(tǒng)定期試驗設(shè)計淺析[J]. 自動化博覽, 2014, (9): 74-77.

T1 Periodic Test Interface Design Of Safety DCS for Nuclear Power Plant

CAI Xiaotao*, LIANG Zhu, XIE Ting, LIANG Jialin

(China Nuclear Control System Engineering Co LTD, Beijing, 100176, China)

For the RPS system, regular test functions should be performed to meet the reliability requirements, and the regular test function should not interfere with the normal protection function of RPS system.The design of the periodic test shall ensure that it is carried out during the normal operation period of the nuclear plant or during the refueling period, and will not affect the normal operation of the nuclear power plant.This paper first introduces the DCS system in nuclear power plant safety level T1 test solution and its interface design, and then through the analysis of the traditional T1 test interface design, put forward the improvement scheme of T1 test interface, and the reactor protection system improvement scheme is verified by the engineering prototype.

safety level DCS system; T1 test; reactor protection system; engineering prototype

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.043

TP271

A

1672-9129(2018)01-0109-02

蔡曉濤, 梁柱, 謝挺, 等. 核電廠安全級DCS系統(tǒng)T1試驗接口設(shè)計[J]. 數(shù)碼設(shè)計, 2018, 7(1): 109-110.

CAI Xiaotao, LIANG Zhu, XIE Ting, et al. T1 Periodic Test Interface Design Of Safety DCS for Nuclear Power Plant[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 109-110.

2017-11-21；

2017-12-26。

蔡曉濤(1980-)，男，山東濰坊人，研究生，工程師，研究方向：反應(yīng)堆保護系統(tǒng)的數(shù)字化儀控設(shè)計。E-mail:caixiaotao@cncs.bj.cn