核电站数字化保护控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种核电站数字化保护控制系统，其包括至少一套子保护控制系统，子保护控制系统包括三个互相独立的安全保护机柜，其中每个安全保护机柜将接收到的现场采集信号进行阈值判断，并将判断结果发送给其他安全保护机柜，接收到判断结果的安全保护机柜将接收到的判断结果与本机柜的判断结果进行逻辑运算，并将逻辑运算的结果作为本机柜的动作指令对外输出。与现有技术相比，本发明专利技术通过设计数字化的计算机控制系统，并提供多个具有逻辑运算和判断功能的子保护控制系统，显著降低了控制系统的误动和拒动概率，提高了控制系统的可靠性、可视性和可操作性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于核电领域，更具体地说，本专利技术涉及一种核电站的保护控制系统。
技术介绍
传统的核电站安全级保护控制系统基于模拟和继电保护电路，而模拟电路抗干扰性能差，模拟信号无法使用计算机处理器处理和进行逻辑判断，操作员需要在控制室的多个模拟仪表盘台上监视和操作，这种模拟系统的实现方式在可靠性、可用率、可视性、可操作性、减少人因失误等方面，与数字化系统相比，均比较落后。此外，模拟系统在定期试验、检修等方面操作复杂，设备维护成本高。现有核电机组大多建于上个世纪，其保护控制系统亦采用模拟电路和继电保护等相对落后的技术，目前还没有已实施的核电站的保护控制系统的数字化改造案例。有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的核电站数字化保护控制系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种核电站数字化保护控制系统，以降低控制系统的误动和拒动概率，减少控制系统的人因失误风险，显著提高控制系统的可靠性、可用率、可视性和可操作性。为了实现上述目的，本专利技术提供一种核电站数字化保护控制系统，其包括至少一套子保护控制系统，子保护控制系统包括能够接收现场采集信号的三个互相独立的安全保护机柜，其中，每个安全保护机柜将接收到的现场采集信号进行阈值判断，并将判断结果发送给其他一个或两个安全保护机柜，接收到判断结果的安全保护机柜将接收到的判断结果与本机柜的判断结果进行逻辑运算，并将逻辑运算的结果作为本机柜的动作指令对外输出。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述安全保护机柜是基于计算机处理器、并包含系统软件和信号处理功能的一套软硬件系统。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述安全保护机柜采用热备冗余的CPU及单一IO结构。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述安全保护机柜将判断结果发送给其他安全保护机柜，是将判断结果通过点对点的单向串行通讯发送给其他安全保护机柜。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述点对点的串行通讯采用光电隔离的方式传输。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述子保护控制系统的其中一套为停堆保护系统，所述停堆保护系统的每个安全保护机柜将接收到的现场采集信号进行阈值判断，并将判断结果发送给其他两个安全保护机柜，每个安全保护机柜再将三个安全保护机柜的判断结果进行三取二的复合逻辑运算，并将逻辑运算的结果作为本机柜的停堆指令对外输出。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述停堆保护系统的安全保护机柜接收到的现场采集信号包括中子通量、主回路压力、主回路温度等与停堆保护相关的信号。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述子保护控制系统有四套，其中两套为所述停堆保护系统，一套为应急堆芯冷却系统，一套为安全壳控制系统，应急堆芯冷却系统和安全壳控制系统对外输出的动作指令为安全动作指令。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述四套子保护控制系统分为两组，第一组系统包括停堆保护系统和应急堆芯冷却系统，第二组系统包括停堆保护系统和安全壳控制系统，两组系统在物理上和功能上互相隔离。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述两组系统在物理上隔离按以下方式实现，所述第一组系统布置在主控制区域，所述第二组系统布置在第二控制区域，从现场分别到两组系统的传感器、电缆、电缆桥架和供电设备互相隔离。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述应急堆芯冷却系统的安全保护机柜接收到的现场采集信号包括压力、温度、液位等与反应堆专设安全动作相关的信号。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述应急堆芯冷却系统和安全壳控制系统各自还包括至少一个安全控制机柜，安全控制机柜是基于计算机处理器、并包含系统软件和信号处理功能的一套软硬件系统，安全控制机柜能够接收所述安全动作指令，并根据安全动作指令驱动不同的专设安全设备动作。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述安全控制机柜采用热备冗余的CPU及单一IO结构。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述应急堆芯冷却系统和安全壳控制系统各自还包括至少一个设备接口模块，每个设备接口模块对应一个专设安全设备，设备接口模块能够配合安全控制机柜驱动专设安全设备动作，以及采集专设安全设备反馈的信号。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述设备接口模块采集专设安全设备反馈的信号，是采集专设安全设备反馈的状态信息、驱动反馈、自诊断信息信号。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述设备接口模块设置有就地控制功能。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述核电站数字化保护控制系统还包括子多样化驱动系统，子多样化驱动系统可以接收现场采集信号，并通过FPGA技术或CPLD技术对接收到的现场采集信号进行逻辑运算，再将逻辑运算的结果输出给停堆设备和专设安全设备。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述核电站数字化保护控制系统还包括系统总线环网，所述停堆保护系统、应急堆芯冷却系统和安全壳控制系统的安全保护机柜分别与系统总线环网相连。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述安全保护机柜与系统总线环网之间采用光电隔离的方式传输信息。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述核电站数字化保护控制系统还包括安全级一层网关，应急堆芯冷却系统或安全壳控制系统的安全保护机柜将信号通过系统总线环网传送给安全级一层网关，安全级一层网关将信号转发到外部非安全级数字化控制系统中。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述核电站数字化保护控制系统还包括安全级一层网关，所述应急堆芯冷却系统和安全壳控制系统各自还包括安全总线环网和数据传输单元，应急堆芯冷却系统或安全壳控制系统的安全控制机柜将信号通过安全总线环网发送给数据传输单元，数据传输单元再将信号通过系统总线环网传送给安全级一层网关，安全级一层网关将信号转发到外部非安全级数字化控制系统中。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述应急堆芯冷却系统和安全壳控制系统还各自包括安全相关机柜，安全相关机柜与所在子保护控制系统的安全总线环网相连、用于实现对供水系统、供电系统、主蒸汽隔离系统或慢化剂冷却系统的控制。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述安全相关机柜与所在子保护控制系统的安全总线环网采用光电隔离的方式传输信息。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述应急堆芯冷却系统和安全壳控制系统还各自包括至少一个安全控制显示设备，安全控制显示设备分别与所在子保护控制系统的安全总线环网相连，并能够显示来自安全保护机柜、安全控制机柜和安全相关机柜的信号，以及向安全控制机柜发送指令实现对专设安全设备的控制、向安全相关机柜发送指令实现对安全相关设备的控制。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述安全控制显示设备与所在子保护控制系统的安全总线环网采用光电隔离的方式传输信息。作为本专利技术核电站数字化保护控制系统的一种改进，所述核电站数字化保护控制系统还包括后备操作盘，当安全控制显示设备故障时，后备操作盘可通过指示灯、报警灯、数显表、指针、手操器、开关或按钮显示安全信息。与现有技术相比，本专利技术核电站数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核电站数字化保护控制系统，包括至少一套子保护控制系统，子保护控制系统包括能够接收现场采集信号的三个互相独立的安全保护机柜，其特征在于：每个安全保护机柜将接收到的现场采集信号进行阈值判断，并将判断结果发送给其他一个或两个安全保护机柜，接收到判断结果的安全保护机柜将接收到的判断结果与本机柜的判断结果进行逻辑运算，并将逻辑运算的结果作为本机柜的动作指令对外输出。

【技术特征摘要】
1.一种核电站数字化保护控制系统，包括至少一套子保护控制系统，子保护控制系统包括能够接收现场采集信号的三个互相独立的安全保护机柜，其特征在于：每个安全保护机柜将接收到的现场采集信号进行阈值判断，并将判断结果发送给其他一个或两个安全保护机柜，接收到判断结果的安全保护机柜将接收到的判断结果与本机柜的判断结果进行逻辑运算，并将逻辑运算的结果作为本机柜的动作指令对外输出。2.根据权利要求1所述的核电站数字化保护控制系统，其特征在于：所述安全保护机柜是基于计算机处理器、并包含系统软件和信号处理功能的一套软硬件系统。3.根据权利要求2所述的核电站数字化保护控制系统，其特征在于：所述安全保护机柜采用热备冗余的CPU及单一IO结构。4.根据权利要求2所述的核电站数字化保护控制系统，其特征在于：所述安全保护机柜将判断结果发送给其他安全保护机柜，是将判断结果通过点对点的单向串行通讯发送给其他安全保护机柜。5.根据权利要求4所述的核电站数字化保护控制系统，其特征在于：所述点对点的串行通讯采用光电隔离的方式传输。6.根据权利要求2-5中任一项所述的核电站数字化保护控制系统，其特征在于：所述子保护控制系统的其中一套为停堆保护系统，所述停堆保护系统的每个安全保护机柜将接收到的现场采集信号进行阈值判断，并将判断结果发送给其他两个安全保护机柜，每个安全保护机柜再将三个安全保护机柜的判断结果进行三取二的复合逻辑运算，并将逻辑运算的结果作为本机柜的停堆指令对外输出。7.根据权利要求6所述的核电站数字化保护控制系统，其特征在于：所述停堆保护系统的安全保护机柜接收到的现场采集信号包括中子通量、主回路压力、主回路温度等与停堆保护相关的信号。8.根据权利要求6所述的核电站数字化保护控制系统，其特征在于：所述子保护控制系统有四套，其中两套为所述停堆保护系统，一套为应急堆芯冷却系统，一套为安全壳控制系统，应急堆芯冷却系统和安全壳控制系统对外输出的动作指令为安全动作指令。9.根据权利要求8所述的核电站数字化保护控制系统，其特征在于：所述四套子保护控制系统分为两组，第一组系统包括停堆保护系统和应急堆芯冷却系统，第二组系统包括停堆保护系统和安全壳控制系统，两组系统在物理上和功能上互相隔离。10.根据权利要求8所述的核电站数字化保护控制系统，其特征在于：所述应急堆芯冷却系统的安全保护机柜接收到的现场采集信号包括压力、温度、液位等与反应堆专设安全动作相关的信号。11.根据权利要求8所述的核电站数字化保护控制系统，其特征在于：所述应急堆芯冷却系统和安全壳控制系统各自还包括至少一个安全控制机柜，安全控制机柜是基于计算机处理器、并包含系统软件和信号处理功能的一套软硬件系统，安全控制机柜能够接收所述安全动作指令，并根据安全动作指令驱动不同的专设安全设备动作；所述安全控制机柜采用热备冗余的CPU及单一IO结构。12.根据权利要求11所述的核电站数字化保护控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：程保华，张岚，汪富强，黎国民，熊科，王群峰，张黎明，
申请(专利权)人：中广核工程有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44