方家山核电工程核仪表系统改进

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1、方家山核电工程核仪表系统改进王银丽　罗　炜　陈　乐　李　高　杨戴博　沈　峰（中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川成都610041）【摘　要】核仪表系统（RPN）是核电站重要的安全系统。秦山核电厂扩建项目（方家山核电工程）核仪表系统采用了基于Rolls-RoyceCivilNuclear的SPINLINE3的数字化技术。与参考电站核仪表系统采用的模拟技术相比，数字技术从一定程度上精简了设备配置，简化了系统内、外部接口设计，提高了设备的在线自诊断能力，缩短了检修和维护时间，相应地提高了核电厂的可靠性和经济性。.jyqks），每个信号在RPN机柜侧设计为4路

2、输出，经隔离分配后同时送至四个保护组对应的多样性子组，这种设计确保了每个保护组均直接从每个保护组RPN机柜获得了与RPN探测器冗余度相对应的“局部脱扣”信号，从而节约了由一个保护组的Tricon处理单元采集之后再转发给其他三个保护组的响应时间。1.2　控制机柜参考电站中控制机柜采用的是模拟技术，参数在控制机柜侧的显示通过切换开关来选择需要的参数，相关的报警逻辑则通过继电器机架实现。方家山核电工程核仪表系统控制机柜采用数字技术后，由控制计算机实现对保护通道的监测和相关报警逻辑的处理，并通过网络通信将核仪表系统用于主控制室信息显示、记录、报警的信息送至DCS，具备24h数据存

3、储保护，同时管理源量程计数率的音频输出，并提供良好的人-机接口（HMI）功能，简化设备的同时大大提高了设备的可用性和操纵人员的可操作性。参考电站中，LSS机柜仅在主控制室配置有一套显示器和键盘，送往主控制室的监测信息均通过布置在台盘上的专用显示、记录和报警设备来实现，同时在台盘上设置有允许修改LSS机柜内部参数的钥匙开关。方家山核电工程中LSS机柜就地和主控制室均设置了显示器和键盘，便于信息的监测和设备的维修，LSS机柜内部参数的修改通过在软件中设置相应的操作权限即可进行。同时主控制室设计采用数字化仪控平台后，LSS机柜送往主控制室的监测信息均集成在DCS系统中，并设计有

4、专门的监测画面，精简主控制室的设备的同时提高了操纵人员的可操作性。1.3　维护设备相比参考电站，本项目核仪表系统还设计有专用的维修试验装置（MTE）和就地显示单元（LDU）。MTE主要由工控计算机、输入/输出板卡、电流/脉冲信号发生器、显示器、键盘鼠标和打印机组成，用于核仪表系统保护通道的定期试验、探测器的曲线绘制以及高压和甄别阈值等的定值调节，MTE的使用使得定期试验的操作简单化。LDU是一台标准的笔记本电脑，用于执行与保护通道安全级软件相关的任务，包括连接通道软件的识别、软件故障的查看、软件变量和参数的显示、软件参数的修改、描述文件的装入、log事件的查阅等。2　系统

5、接口设计与参考电站不同，方家山核电工程数字技术的应用，使得RPN系统的内、外部信号接口设计不再只采用单一的硬接线技术，同时采用了网络通信技术。其中，RPN保护机柜与RPN控制机柜之间的内部信号连接采用光纤通信Nervia网，RPN保护机柜与外部系统机柜之间的信号连接采用硬接线，RPN控制机柜与外部系统机柜之间的连接采用RS485串口通信和硬接线。（1）光纤通信Nervia网。由于RPN控制机柜对信号的响应时间要求不高，故采用光纤Nervia网实现数据通信，且数据只由RPN保护机柜流向RPN控制机柜，满足隔离要求，保证控制机柜的故障不会影响保护机柜功能的实现，同时极大地减少

6、了保护机柜和控制机柜之间连接电缆的数量。（2）RS-485串口通信。同样针对信号的接收方对响应时间要求不高的情况，外部系统所需数据经网关送入电厂总线网络，目标系统从电厂总网线上获取所需的信息。如从RPN控制机柜和LSS机柜送往主控制室电厂计算机和控制系统（KIC）进行显示和报警的信号。（3）硬接线。主要针对对信号响应时间要求高、信号接收方无法与RPN系统进行网络通信或信号数量很少的情况。如由于紧急停堆信号响应时间要求高，RPN送往逻辑保护系统（RPR）用于紧急停堆的信号采用了硬接线连接。对于硬接线传输的信号，在RPN保护机柜侧均设计有隔离输出模块，以确保信号接收设备的故障

7、不会对RPN保护机柜产生影响。如对于开关量信号，在RPN侧设计为电磁继电器输出，以实现与信号接收设备的电气隔离。3　系统自检和定期试验作为核电厂安全仪控系统，为检验系统设备的可用性，必须对核仪表系统的功能和性能进行检查。由于本项目采用了数字化技术，相比参考电站，在系统故障检测（含自检和定期试验）方面存在一些变化。3.1　自检参考电站采用的是模拟技术，系统提供的自检能力很少，设备部件的运行状态主要通过就地的二极管指示灯来识别。由于本项目采用了数字技术，核仪表系统通过信号处理单元采集设备部件自身产生的逻辑状态来实现设备运行状况的自