一种用于核电站的保护系统控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于核电站的保护系统控制装置，属于核电站反应堆自动保护技术领域，解决了现有技术中系统设备数量过多、专设驱动可靠性低、系统维护设计考虑不足的问题。本发明专利技术公开的保护系统控制装置包括多个保护通道，每个保护通道分别包括信号采集调理模块、停堆保护单元、人机接口模块、专设保护单元、设备优先级驱动模块。信号采集调理模块采集核电场的现场过程信号，在停堆保护单元内进行停堆安全判断，在专设保护单元内根据判断结果发出驱动指令和控制指令，通过设备优先级模块对上述指令优先级进行判断，并控制现场设备按所述优先级指令进行相应动作。本发明专利技术的装置通过模块快设计、充分的冗余设计和多通道表决设计，最终能够实现非常高的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于核电站的保护系统控制装置
本专利技术涉及核电站反应堆自动保护
，尤其涉及一种用于核电站的保护系统控制装置。
技术介绍
早期的核电站中，反应堆保护装置以模拟控制技术为主，通过模拟电路器件实现信号处理、逻辑预算和输出驱动等功能，不仅体积庞大，而且硬接线数量庞大、系统冗余性低。随着数字化控制件技术的发展，复杂的逻辑运算能通过高度集成的可编程硬件技术来实现，从而使硬件规模大大缩小，机柜组的配置得到极大优化。随着基于微处理器数字化控制技术的应用，使得反应堆保护装置的集成度更高、体积更小，能够实现更为复杂的功能。装置间可通过通信网络实现数据交互，极大地节省了安装建设成本和施工调试工作负荷。目前，模拟控制技术已逐渐被数字化控制技术替代，仍在核电站运行的模拟装置已面对无法继续市场采购备件的困境。当前核电站运行中，反应堆保护装置虽然采用了数字化保护装置，但是存在以下问题：第一，未针对现场传感器信号，设置独立的专用系统进行信号处理，造成信号处理响应时间长、设备数量多、系统内网络繁杂；第二，针对专设保护采用A\B列冗余设计方案，专设驱动的可靠性较低，难以满足三代、四代保护系统的更高标准要求；第三，系统维护设计考虑不足，可维护性差，维护过程必须对系统进行降级操作，从而降低了系统的可用性；第四，定期测试设计考虑不足，操作实施对电站正常运行危害较大，不便于实施；第五，系统硬件结构方式复杂，未形成标准化装置模块，可扩展性差；第六，系统设备多样性设计考虑不足，防共因故障的应对措施仍存在欠缺。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种用于核电站的保护系统控制装置，用以解决现有技术系统设备数量过多、专设驱动可靠性低、系统维护设计考虑不足的问题。一方面，本专利技术实施例提供了一种用于核电站的保护系统控制装置，包括N1个保护通道，每个保护通道包括信号采集调理模块、人机接口模块、停堆保护单元、专设保护单元、设备优先级驱动模块；所述N1≥2；所述信号采集调理模块，用于采集现场过程信号，预处理后，将预处理结果传输至停堆保护单元；所述人机接口模块，用于接收用户输入的操作控制指令，并将其中的停堆保护指令传输至停堆保护单元，其他操作控制指令传输至专设保护单元；所述停堆保护单元，用于根据所述预处理结果与预设阈值进行比较，判断核电站运行状态是否安全,如果不安全，触发停堆保护，否则，不触发，并将阈值比较结果实时传输至专设保护单元；同时,根据上述停堆保护指令，执行停堆保护；所述专设保护单元，用于根据所述阈值比较结果和所述其他操作控制指令发出系统级安全专设驱动指令和设备控制级指令，并将所述系统级安全专设驱动指令和设备控制级指令传输至设备优先级驱动模块；所述设备优先级驱动模块，用于对所述系统级安全专设驱动指令和设备控制级指令进行优先等级判断，并根据判断结果发出驱动信号对现场设备进行驱动控制。上述技术方案的有益效果如下：第一，根据核电站保护功能的需要进行了模块化设计，能够简化用于核电站的保护系统控制装置的设计、建设及维护成本。第二，在信号输入前端设置了信号采集调理模块，实现了对现场过程信号的隔离、调理及分配功能，扩展了现场传感器的限制，提供了多样性控制系统的保护输入接口。第三，提出了一种在同一通道内不同子组间采用多样性设计技术的平台卡件方案，此方案可解决数字化的共因故障风险。基于上述方法的另一个实施例中，所述信号采集调理模块包括依次连接的取样调理电路、隔离放大器、信号变换模块；所述取样调理电路，用于采集现场过程信号，并对所述现场过程信号进行信号调理，将获得的调理后信号传输至隔离放大器；所述隔离放大器，用于对所述调理后信号进行隔离放大，将获得的隔离放大后信号传输至信号变换模块；所述信号变换模块，用于对所述隔离放大后信号进行V/I转换，将获得的转换结果作为预处理结果传输至停堆保护单元。上述技术方案的有益效果是：对信号采集调理模块进行了限定，能够实现了对现场过程信号的隔离、调理及分配功能，并且，通过信号采集调理模块对信号的转换及分配，进而提高了装置的可靠性，降低了装置输入信号的复杂程度。进一步，所述停堆保护单元包括N2个通道单元，每个通道单元包括输入模块、通信模块、逻辑模块和输出模块；所述输入模块，用于接收信号采集调理模块输出的预处理结果，并将其传输至逻辑模块；所述通信模块，用于进行不同通道单元间、停堆保护单元与专设保护单元间的数据传输；所述逻辑模块，用于根据信号采集调理模块输出的预处理结果与预设阈值进行比较，根据获得的阈值比较结果判断核电站运行状态是否安全，同时将所述阈值比较结果通过通信模块传输至专设保护单元，并将判断结果传输至输出模块；所述输出模块，用于在判断结果为不安全时，触发停堆保护，并发出相应声光报警指令。上述进一步方案的有益效果是：第一，不同通道单元间通过单向的点对点通信方式实现数据共享，控制逻辑采用了高可靠性的表决逻辑；第二，停堆输出功能分配在不同通道实现，确保系统满足单一故障准则，提高了系统的可维护性；第三，停堆输出模块采用具备故障安全设置功能的输出模块，确保系统的故障安全特性。进一步，所述专设保护单元包括N3个通道单元，每个通道单元包括1个系统级驱动控制组和N4个设备级控制组；所述系统级驱动控制组和设备级控制组分别包括输入模块、通信模块、逻辑模块和输出模块；所述系统级驱动控制组，用于通过输入模块接收来自第三方系统的操作控制指令，发出系统级安全专设驱动指令，并通过对应通信模块接收其所在保护通道中停堆保护单元输出的阈值比较结果，以及其他保护通道中停堆保护单元输出的阈值比较结果，并通过逻辑模块对上述保护通道的阈值比较结果进行表决逻辑运算，并根据表决结果发出系统级安全专设驱动指令，通过输出模块将所述系统级安全专设驱动指令传输至设备优先级驱动模块；所述设备级控制组，用于通过输入模块采集来自第三方系统的现场互锁保护和状态反馈指令，通过对应通信模块接收人机接口模块发出的用户操作控制指令，通过逻辑模块将所述用户操作控制指令、现场互锁保护和状态反馈指令，转化成设备控制级指令，再通过通信模块将所述设备控制级指令传输至设备优先级驱动模块。上述进一步方案的有益效果是：针对专设保护单元，提出了多通道冗余设计方案，以提高专设保护单元的可靠性以及可测试、可维护性。进一步，所述设备优先级驱动模块，包括优先级管理模块、通信模块和驱动控制模块；所述优先级管理模块，用于按预设规则对所述系统级安全专设驱动指令、设备控制级指令、来自第三方系统或硬操作开关设备的多样性控制驱动指令、测试维护指令进行优先等级判断，并根据判断结果发出控制指令至驱动控制模块；所述通信模块，用于接受设备控制级指令、来自第三方系统或硬操作开关设备的多样性控制驱动指令、测试维护指令，并将其传输至优先级管理模块；所述驱动控制模块，用于根据所述判断结果，控制现场设备进行相应操作。上述进一步方案的有益效果是：第一，优先级管理模块可以采用高可靠性硬逻辑电路设计，确保其可靠性；第二，优先级管理模块可以提供多种控制指令输入接口，实现不同安全等级控制指令的优先级控制；第三，提供从输入到驱动控制模块的全回路测试功能，确保模块的安全性。进一步，用于核电站的保护系统控制装置，还包括旁通测试单元；所述旁通测试单元与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于核电站的保护系统控制装置，其特征在于，包括N1个保护通道，每个保护通道包括信号采集调理模块、人机接口模块、停堆保护单元、专设保护单元、设备优先级驱动模块；所述N1≥2；所述信号采集调理模块，用于采集现场过程信号，预处理后，将预处理结果传输至停堆保护单元；所述人机接口模块，用于接收用户输入的操作控制指令，并将其中的停堆保护指令传输至停堆保护单元，其他操作控制指令传输至专设保护单元；所述停堆保护单元，用于根据所述预处理结果与预设阈值进行比较，判断核电站运行状态是否安全,如果不安全，触发停堆保护，否则，不触发，并将阈值比较结果实时传输至专设保护单元；同时,根据上述停堆保护指令，执行停堆保护；所述专设保护单元，用于根据所述阈值比较结果和所述其他操作控制指令发出系统级安全专设驱动指令和设备控制级指令，并将所述系统级安全专设驱动指令和设备控制级指令传输至设备优先级驱动模块；所述设备优先级驱动模块，用于对所述系统级安全专设驱动指令和设备控制级指令进行优先等级判断，并根据判断结果发出驱动信号对现场设备进行驱动控制。

【技术特征摘要】
1.一种用于核电站的保护系统控制装置，其特征在于，包括N1个保护通道，每个保护通道包括信号采集调理模块、人机接口模块、停堆保护单元、专设保护单元、设备优先级驱动模块；所述N1≥2；所述信号采集调理模块，用于采集现场过程信号，预处理后，将预处理结果传输至停堆保护单元；所述人机接口模块，用于接收用户输入的操作控制指令，并将其中的停堆保护指令传输至停堆保护单元，其他操作控制指令传输至专设保护单元；所述停堆保护单元，用于根据所述预处理结果与预设阈值进行比较，判断核电站运行状态是否安全,如果不安全，触发停堆保护，否则，不触发，并将阈值比较结果实时传输至专设保护单元；同时,根据上述停堆保护指令，执行停堆保护；所述专设保护单元，用于根据所述阈值比较结果和所述其他操作控制指令发出系统级安全专设驱动指令和设备控制级指令，并将所述系统级安全专设驱动指令和设备控制级指令传输至设备优先级驱动模块；所述设备优先级驱动模块，用于对所述系统级安全专设驱动指令和设备控制级指令进行优先等级判断，并根据判断结果发出驱动信号对现场设备进行驱动控制。2.根据权利要求1所述的用于核电站的保护系统控制装置，其特征在于，所述信号采集调理模块包括依次连接的取样调理电路、隔离放大器、信号变换模块；所述取样调理电路，用于采集现场过程信号，并对所述现场过程信号进行信号调理，将获得的调理后信号传输至隔离放大器；所述隔离放大器，用于对所述调理后信号进行隔离放大，将获得的隔离放大后信号传输至信号变换模块；所述信号变换模块，用于对所述隔离放大后信号进行V/I转换，将获得的转换结果作为预处理结果传输至停堆保护单元。3.根据权利要求2所述的用于核电站的保护系统控制装置，其特征在于，所述停堆保护单元包括N2个通道单元，每个通道单元包括输入模块、通信模块、逻辑模块和输出模块；所述输入模块，用于接收信号采集调理模块输出的预处理结果，并将其传输至逻辑模块；所述通信模块，用于进行不同通道单元间、停堆保护单元与专设保护单元间的数据传输；所述逻辑模块，用于根据信号采集调理模块输出的预处理结果与预设阈值进行比较，根据获得的阈值比较结果判断核电站运行状态是否安全，同时将所述阈值比较结果通过通信模块传输至专设保护单元，并将判断结果传输至输出模块；所述输出模块，用于在判断结果为不安全时，触发停堆保护，并发出相应声光报警指令。4.根据权利要求3所述的用于核电站的保护系统控制装置，其特征在于，所述专设保护单元包括N3个通道单元，每个通道单元包括1个系统级驱动控制组和N4个设备级控制组；所述系统级驱动控制组和设备级控制组分别包括输入模块、通信模块、逻辑模块和输出模块；所述系统级驱动控制组，用于通过输入模块接收来自第三方系统的操作控制指令，发出系统级安全专设驱动指令，并通过对应通信模块接收其所在保护通道中停堆保护单元输出的阈值比较结果，以及其他保护通道中停堆保护单元输出的阈值比较结果，并通过逻辑模块对上述保护通道的阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘静波，郑伟智，孙洪涛，王晓卫，韦志超，孟庆军，林杰，
申请(专利权)人：北京广利核系统工程有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11