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基于NASPIC的反应堆保护系统数字化旁通设计研究.pdf
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1、第30卷 第10期2023年10月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.10基于NASPIC的反应堆保护系统数字化旁通设计研究姜 静,何玉鹏,臧锴钰,贾小东,关朦朦,彭 浩(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,成都 610213)摘 要:旁通是对反应堆保护系统进行维修和试验的重要手段,可在反应堆正常运行的情况下,根据实际需求将通道或重要仪表参数退出运行,以支持定期试验、设备维修、仪表校验等应用场景。目前,华龙一号核电厂反应堆保护系统设计为拨动开关发出旁通指令的开关量,由硬接线采集后,对应的信号质量位变为坏点,涉及的停堆和专设驱动逻辑退化。由于硬
2、接线旁通信号数量庞大,不仅占据设备安装空间和信号通道,还存在维护不便等诸多问题。基于 NASPIC 平台的设备特性,充分发挥数字化系统的优势,提出一种全新的数字化旁通设计方案,不仅简化了设计、制造、维护的难度,节约了机柜安装空间,还提高了设备的集成度,对于后续华龙一号核电厂批量建设具有重要的借鉴意义。关键词:华龙一号;反应堆保护系统;数字化;旁通;安全显示单元中图分类号:TH868 文献标志码:AResearch on Digital Bypass Design of Reactor Protection SystemBased on NASPIC PlatformJiang Jing,He
3、Yupeng,Zang Kaiyu,Jia Xiaodong,Guan Mengmeng,Peng Hao(Science and Technology on Reactor System Design Technology Laboratory,Nuclear Power Institute of China,Chengdu,610213,China)Abstract:Bypass is an important means to maintain and test the Reactor protection system.Under the normal operation of the
4、 reactor,the channel or important instrument parameters can be removed from operation according to the actual needs to support the application scenarios such as regular test,equipment maintenance,instrument calibration,etc.At present,the reactor protec-tion system of HPR1000 Nuclear Power Plant is d
5、esigned as a digital value that toggles the switch to send a bypass command.After hardwired acquisition,the corresponding signal quality will be in a bad position,and the involved shutdown and engineered safety features actuate logic will deteriorate.Due to the large number of hardwired bypass signa
6、ls,it not only occupies equipment installation space and signal channels,but also has many problems such as inconvenient maintenance.Based on the equipment characteristics of the NASPIC platform and taking full advantage of the digital system,a digital bypass design scheme is proposed,which not only
7、 simplifies the difficulty of design,manufacturing and maintenance,saves the installation space of the cabinet,but also improves the Integration of the equipment.It has an important reference significance for the subsequent batch construction of HPR1000 Nuclear Power Plant.Key words:HPR 1000;reactor
8、 protection system;digital;bypass;safety video unit收稿日期:2023-07-10基金项目:国家重点研发计划项目(2022YFB3305200);四川省重大科技专项项目(2022ZDZX0008)。作者简介:姜静(1992-),女,湖北鄂州人,本科,工程师,从事核电厂安全级DCS系统设计相关工作。DOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2023.10.005文章编号:1671-1041(2023)10-0017-04第30卷18 仪器仪表用户 INSTRUMENTATION0 引言反应堆保护系统检测电厂异常工况并且触发必要的安
9、全相关功能来达到并保持电厂处于安全停堆状态1。反应堆保护系统执行的核安全相关功能主要有 3 个:反应堆停堆功能、专设安全设施触发功能以及事故后监视功能。根据 GB/T 13626单一故障设计准则应用于核电厂安全系统2,当反应堆保护系统发生单一设备故障时,整个系统应能保持设计功能。因此,反应堆保护系统有必要设计旁通功能。通俗来说,旁通指在核电厂运行、维护和试验期间,为了确保在反应堆保护系统进行相关操作不影响电站的运行,并能保证保护系统执行安全功能的能力,而采用一系列特殊手段将系统某部分安全功能闭锁或置于不工作状态,以阻止不需要或不希望的保护动作触发3。按照旁通的影响范围,旁通功能分为通道旁通和参
10、数旁通,对应不同的应用场景。旁通功能是核电厂运维工作中频繁使用的重要功能,其信号与接口将直接影响反应堆执行安全相关功能。因此,合理且可靠的旁通手段将有助于提高核电厂维护过程中的经济性和安全性,对核电厂的安全稳定运行具有重要意义。1 反应堆保护系统的旁通设计反应堆保护系统往往设计为多个冗余的信号采集与处理保护组,以华龙一号为例,反应堆保护系统分为 4 个保护子组和 2 个专用安全设施驱动系列,每个保护组内部又进一步划分为不同的多样性子组,以提高系统架构的多样性与可靠性。4 个保护组有独立的传感器,传感器信号隔离分配到本保护组的两个子组,独立运算处理后,产生局部脱扣信号,4 个保护组之间局部脱扣信
11、号相互传递,在每个保护组进行“四取二”表决逻辑。当单个仪表信号链路的设备故障时,因设备更换需要,电厂运维人员可以在机柜内手动切换旁通开关的档位,触发特定的旁通功能,将相关的控制功能退出运行以避免误动作。在信号处理链路层面,由于当本保护组的拨动开关切换位置后,产生旁通信号并以硬接线的方式传输到两个子组的开关量输入(Digital Input,DI)模块采集,传输到停堆处理器,将对应的仪表信号质量位置于“坏”,四取二符合逻辑自动剔除该信号。按预期设计退化,停堆逻辑由四取二降级为三取二(或三取一)。此外,该开关量信号还会传输到指定的面板位置,表征旁通信号已触发。旁通触发后,虽然本保护组的仪表通道不参
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