一种核级冷水机组数字化控制保护系统技术方案

技术编号:22416911 阅读:36 留言:0更新日期:2019-10-30 01:40
本发明专利技术涉及一种核级冷水机组数字化控制保护系统,属于核级冷水机组控制领域,解决了现有技术中因未考虑隔离、冗余、功能分散以及故障安全造成的可靠性差、稳定性低、抗干扰能力弱、硬件成本高等问题。该系统包括信号调理单元、信号采集单元、逻辑控制单元。系统整体硬件架构采用了冗余配置,提高了系统的稳定性;信号的采集及通讯采用了不同的隔离措施,提高了系统的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种核级冷水机组数字化控制保护系统
本专利技术涉及核级冷水机组控制
,尤其涉及一种核级冷水机组数字化控制保护系统。
技术介绍
目前核级冷水机组控制系统主要采用可编程逻辑控制器(PLC)配合工业触摸屏实现控制及报警显示等功能,控制器安装在冷水机组本体上的电气箱中,控制系统内部信号采集、逻辑处理均未考虑隔离、冗余、功能分散以及故障安全等设计措施。PLC及工业触屏均属于NC级设备,采用上述方式实现核级冷水机组的控制及保护,主要存在以下问题:1)核级冷水机组控制系统软件要求为B类,PLC属于NC级设备,其软件不满足B类软件功能要求,在特定情况下系统软件会触发自我保护机制,进而导致核级冷水机组被自我保护机制关闭,进而影响整台机组执行安全功能;2)采用PLC技术的控制系统,仅完成抗震试验,但并未开展鉴定活动,这给后续机组运行带来了安全隐患。另外,由于采用NC级设备实现安全功能,系统在研发过程中并未执行标准要求的V&V活动,假若软件设计过程中留存任何缺陷,在后续设备执行安全功能时会带来不可控的安全隐患;3)核级设备设计、制造成本高昂,加之核电厂对设备安装布置的要求,使得现有核级冷水机组普遍采用1台控制器控制多个独立的冷水机组模块的架构。如图1所示,控制系统在设计过程中未考虑功能分散及冗余备份功能,当单个模块或控制器故障时很容易造成整台机组故障失效,进而影响冷水机组执行安全功能。4)核级冷水机组控制器普遍安装在机组本体上,由于现场工作环境恶劣,加上机组运行时产生的震动影响,导致控制系统抗干扰能力差,系统稳定性不理想。
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核级冷水机组数字化控制保护系统,用以解决现有核级冷水机组因未考虑隔离、冗余、功能分散以及故障安全造成的可靠性差、稳定性低、抗干扰能力弱、硬件成本高等问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的:一种核级冷水机组数字化控制保护系统,包括信号调理单元、信号采集单元、逻辑控制单元;所示信号调理单元的输入端用于将核级冷水机组输出的模拟量信号和RTD信号调理为标准有源信号,并将调理后的信号传输至信号采集单元;所示信号采集单元包括用于采集标准有源信号的AI板卡和采集核级冷水机组输出的数字量信号的DI板卡;同时还包括用于输出模拟量信号的AO板卡和数字量信号的DO板卡;所述逻辑控制单元,用于对标准有源信号与数字量信号进行逻辑运算、对多路远程启/停信号进行表决,将逻辑运算结果和表决结果由AO/DO板卡输出至核级冷水机组进行相应的状态控制和启/停控制。在上述方案的基础上,本专利技术还做了如下改进:进一步,所述保护系统还包括故障记录单元;所述故障记录单元用于接收并记录信号调理单元输出的标准有源信号及数字量信号;同时接收并记录通过逻辑控制单元表决后输出至AO板卡或DO板卡的信号。进一步,所述信号调理单元包括调理板卡和至少三个继电器;所述DI板卡数量为至少三个;所述调理板卡,用于将4~20mA模拟量信号和RTD信号转化为标准的4~20mA有源信号;所述继电器用于数字量干接点信号的隔离分配,其中至少3个并联用于将机组远程启/停的数字量信号分为3路相同的数字量信号,并送至不同的DI板卡。进一步,所述逻辑控制系统包括主控制器、IO通信板卡和环网通讯板卡;所述主控制器,用于标准有源信号与数字量信号进行逻辑运算、对多路远程启/停信号进行表决;所述逻辑运算包括阈值比较、与、或、非及计时运算中的至少一种;当标准有源信号或数字量信号不满足阈值比较、与、或、非及计时运算结果不满足要求时,输出动作保护信号,对输出所述不满足条件信号的相应组件,进行动作;当多路远程启/停信号中的至少一路有效时,输出相应的启/停控制指令,控制所述冷水机组的启/停;所述IO通信板卡,用于实现逻辑控制单元和信号采集单元之间的数据通讯;所述环网通讯板卡,用于实现主控制器与安全显示单元的实时通讯。进一步,所述主控制器实现对RAM、程序存储、处理器、数据总线、通信、信号采集和冗余控制状态的自诊断和电源状态、机柜温度、风扇状态和机柜柜门的自监视。进一步,所述保护系统还包括报警显示单元;所述报警显示单元包括安全显示单元、环网通讯模块和光旁通模块;所述安全显示单元,用于接收主控制器输出的逻辑处理结果,实现报警显示;所述环网通讯模块,用于实现主控制器与安全显示单元的实时通讯;所述光旁通模块,用于实现主控制器与安全显示单元的实时通讯。进一步,所述逻辑控制单元与报警显示单元之间数据通信采用多节点网络。进一步,所述故障记录单元至少包括两台横河记录仪,一台用于接收输入至保护系统的信号,另一台用于接收逻辑表决后的信号。进一步,所述保护系统还包括采用冗余配置的供配电单元,放置在机柜中的交直流配电设备模块,所述交直流供配电设备输出24VDC向机柜提供直流电源;同时供配电单元设置有滤波和浪涌装置。进一步,还包括机柜;所述机柜由上而下依次设置有风扇单元、交直流配电设备、电源分配盘、报警显示单元、故障记录单元、逻辑处理单元、信号调理单元、信号采集单元和电源分配盘;其中,在所述电源分配盘与报警显示单元之间、故障记录单元与逻辑处理单元之间、信号调理单元与信号采集单元之间设置之间均设置有盖板;在邻近逻辑处理单元下方设置风扇和盖板,盖板放置在风扇和信号调理单元之间;同时,在机柜两侧还设置有5V电源板卡为主控制器供电。与现有技术相比,本专利技术至少可实现如下有益效果之一:1、控制系统整体硬件架构及配电采用冗余配置,提高了系统的稳定性;2、信号的采集及通讯采用了不同的隔离措施,提高了系统的抗干扰能力;3、控制系统软件的设计严格且合理,提高了系统的可靠性和安全性。4、机柜内硬件的布置节省了空间,降低了成本。本专利技术中,上述各技术方案之间还可以相互组合,以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分优点可从说明书中变得显而易见,或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本专利技术的限制,在整个附图中,相同的参考符号表示相同的部件。图1为现有技术1台控制器控制多个独立的冷水机组模块示意图;图2为一个实施例中一种核级冷水机组数字化控制保护系统结构示意图;图3为一个实施例中调理板卡对模拟量调理隔离原理图;图4为一个实施例中继电器分配机组远程启停信号示意图图5为一个实施例中控制器实现三取一逻辑表决原理图;图6为一个实施例中主处理器故障诊断示意图;图7为一个实施例中核级冷水机组机柜配电示意图;图8为一个实施例中核级冷水机组保护机柜结构示意图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例,其中,附图构成本申请一部分,并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理,并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术的一个具体实施例,公开了一种核级冷水机组数字化控制保护系统。如图2所示,包括信号调理单元、信号采集单元、逻辑控制单元;信号调理单元的输入端用于将核级冷水机组输出的模拟量信号和RTD信号调理为标准有源信号,并将调理后的信号传输至信号采集单元;信号采集单元包括用于采集标准有源信号的AI板卡和采集核级冷水机组输出的数字量信号的DI板卡;同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核级冷水机组数字化控制保护系统,其特征在于,包括信号调理单元、信号采集单元、逻辑控制单元;所示信号调理单元的输入端用于将核级冷水机组输出的模拟量信号和RTD信号调理为标准有源信号,并将调理后的信号传输至信号采集单元;所示信号采集单元包括用于采集标准有源信号的AI板卡和采集核级冷水机组输出的数字量信号的DI板卡;同时还包括用于输出模拟量信号的AO板卡和数字量信号的DO板卡;所述逻辑控制单元,用于对标准有源信号与数字量信号进行逻辑运算、对多路远程启/停信号进行表决,将逻辑运算结果和表决结果由AO/DO板卡输出至核级冷水机组进行相应的设备控制和启/停控制。

【技术特征摘要】
1.一种核级冷水机组数字化控制保护系统,其特征在于,包括信号调理单元、信号采集单元、逻辑控制单元;所示信号调理单元的输入端用于将核级冷水机组输出的模拟量信号和RTD信号调理为标准有源信号,并将调理后的信号传输至信号采集单元;所示信号采集单元包括用于采集标准有源信号的AI板卡和采集核级冷水机组输出的数字量信号的DI板卡;同时还包括用于输出模拟量信号的AO板卡和数字量信号的DO板卡;所述逻辑控制单元,用于对标准有源信号与数字量信号进行逻辑运算、对多路远程启/停信号进行表决,将逻辑运算结果和表决结果由AO/DO板卡输出至核级冷水机组进行相应的设备控制和启/停控制。2.根据权利要求1所述的核级冷水机组数字化控制保护系统,其特征在于,所述保护系统还包括故障记录单元;所述故障记录单元用于接收并记录信号调理单元输出的标准有源信号及数字量信号;同时接收并记录通过逻辑控制单元表决后输出至AO板卡或DO板卡的信号。3.根据权利要求1所述的核级冷水机组数字化控制保护系统,其特征在于,所述信号调理单元包括调理板卡和至少三个继电器;所述DI板卡数量至少为三个;所述调理板卡,用于将4~20mA模拟量信号和RTD信号转化为标准的4~20mA有源信号;所述继电器用于数字量干接点信号的隔离分配,其中至少3个并联用于将机组远程启/停的数字量信号分为3路相同的数字量信号,并送至不同的DI板卡。4.根据权利要求1所述的核级冷水机组数字化控制保护系统,其特征在于,所述逻辑控制单元包括主控制器、IO通信板卡和环网通讯板卡;所述主控制器,用于标准有源信号与数字量信号进行逻辑运算、对多路远程启/停信号进行表决;所述逻辑运算包括阈值比较、与、或、非及计时运算中的至少一种;当标准有源信号或数字量信号不满足阈值比较条件或与、或、非及计时运算结果不满足要求时,输出动作保护信号,对输出所述不满足条件信号的相应组件,进行动作;当多路远程启/停信号中的至少一路有效时,输出相应的启/停控制指令,控制所述冷水机组的启/停;所述IO通信板卡,用...

【专利技术属性】
技术研发人员:王晓卫郑伟智林杰孟庆军孙洪涛刘静波林颖杰王任远刘克超张弋
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

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