本发明涉及反应堆安全保护,特别是涉及一种可以提高反应堆保护系统集成度,减少系统硬件设备的反应堆保护系统。
背景技术:
1、反应堆保护系统是指由所有电器件、机械器件和线路(从传感器一直到执行机构的输入端)组成产生保护信号的系统。因其保护反应堆三大核安全屏障(燃料包壳、一回路压力边界和安全壳)的完整性,所以反应堆保护系统应具备适当冗余度满足系统可靠性要求。系统设计应满足单一故障准则,即某一部件故障不能影响系统功能丧失。系统应具备多样性,在设备共因失效的情况下,系统功能不会完全丧失。同时系统应具备失效安全和独立性,即当设备故障时使设备输出有利于反应堆安全状态,系统应适当隔离避免不同安全级别功能的互相连接。
2、如图2、图3所示,现有技术中的反应堆保护系统包括:预处理单元、停堆单元、专设单元、传输单元、优选单元和安全显示单元。传感器信号进入预处理单元隔离调理后分别传输至停堆单元、专设单元进行逻辑运算,运算结果输出至停堆断路器、优选单元或安全显示单元进行保护和显示。
3、系统设计为4个序列满足系统冗余性要求,每个序列间运算互相独立确保功能的独立性,通过点对点通信方式将同一功能的不同信号进行互传并执行4取2逻辑(4个序列中至少2个序列输出逻辑运算结果相同)后输出,输出信号在优选单元进行优先级管理并设置故障安全输出值满足失效安全原则。
4、现有技术中的反应堆保护系统主要存在以下缺点:
5、1、系统硬件数量庞大。由于设备多样性不足,导致拆分多个功能单元构成系统多样性。在保护系统设计中,需通过系统多样性能克服共因失效和共模故障,但传统的保护系统由于其设备采用的技术单一,无法有效形成设备多样性系统,例如现有技术中将停堆功能、专设功能分开,即采用同一硬件基础实现不同功能,构成系统功能多样性,但这种设计不但无法有效克服共因故障,同时增加了系统硬件数量。系统功能分散、集成度低。由于各功能站点控制器性能有限的原因,每个控制器无法承担过多的功能,因此功能需要分散布置到不同的控制器中,导致系统整体功能较为分散,集成度低。
6、2、系统通信结构复杂。系统中每个功能站点间均采用点对点的通信方式,这种通信方式需要在通信的两者之间设置独立的物理接口,现有系统架构中4个保护序列间数据的传输,以及系统整体的数据归集将是一个复杂的点对点通信网络。复杂的物理接口将导致系统使用维护的不便,同时系统功能扩展将受到物理接口的限制。
技术实现思路
1、鉴于上述问题,本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种反应堆保护系统。提高了反应堆保护系统集成度,减少系统硬件设备,使得系统布置更加灵活,满足小型化设计需求。
2、本发明提供了如下方案:
3、一种反应堆保护系统,包括:
4、底层软件及硬件均相同的三个保护序列的架构;每个所述保护序列均包括信号采集及隔离单元、保护逻辑处理单元以及信号传输单元;
5、所述保护逻辑处理单元包括第一保护逻辑子组以及第二保护逻辑子组,所述第一保护逻辑子组的底层软件及硬件的技术路线与所述第二保护逻辑子组的底层软件及硬件的技术路线均不同,以使每个所述保护序列内形成两个硬件冗余子组;
6、每个所述保护序列包含的所述信号采集及隔离单元用于将采集到的与本序列相对应的所有测量敏感元件信号分为彼此隔离的第一输入信号以及第二输入信号;每个所述保护序列获取到的所述测量敏感元件信号的来源不同;
7、本序列内的所述第一输入信号用于输入本序列内的所述第一保护逻辑子组,以便本序列内的所述第一保护逻辑子组根据所述第一输入信号生成一个与保护任务有关的第一输出信号;本序列内的所述第二输入信号用于输入本序列内的所述第二保护逻辑子组,以便本序列内的所述第二保护逻辑子组根据所述第二输入信号生成一个与保护任务有关的第二输出信号;
8、每个所述保护序列包含的所述第一保护逻辑子组用于接收另外两个所述保护序列发送的所述第一输出信号,并对三个所述第一输出信号进行三取二逻辑表决获得一个第一表决结果,每个所述保护序列包含的所述第二保护逻辑子组用于接收另外两个所述保护序列发送的所述第二输出结果,并对三个所述第二输出信号进行三取二逻辑表决获得一个第二表决结果;
9、目标保护序列包含的所述第一保护逻辑子组用于接收另外两个所述保护序列发送的所述第一表决结果并进行运算生成第一保护动作信号;所述目标保护序列包含的所述第二保护逻辑子组用于接收另外两个所述保护序列发送的所述第二表决结果并进行运算生成第二保护动作信号;所述目标保护序列为三个所述保护序列中的任意一个;
10、对所述第一保护动作信号以及所述第二保护动作信号以硬件取或的方式输出至所述目标保护序列对应的被控器件。
11、优选地:所述第一保护逻辑子组的底层软件及硬件采用嵌入式技术实现,所述第二保护逻辑子组的底层软件及硬件采用fpga技术实现。
12、优选地:本序列内的所述第一保护逻辑子组与所述信号传输单元之间、本序列内的所述第二保护逻辑子组与所述信号传输单元之间、三个所述保护序列各自包含的所述保护逻辑处理单元之间以及三个所述保护序列各自包含的所述信号传输单元之间均采用点对点方式实现通信连接。
13、优选地:还包括两组安全显示单元组,两组所述安全显示单元组分别连接至三个所述保护序列中任意两个包含的所述信号传输单元。
14、优选地:每组所述安全显示单元组分别包括多个安全显示单元,每组包含的各个所述安全显示单元以及相对应的所述信号传输单元之间采用通信环网建立通信连接。
15、优选地:本序列内的所述第一保护逻辑子组以及所述第二保护逻辑子组分别通过硬接线与对应的被控器件相连。
16、优选地:三个所述保护序列各自的所述保护逻辑处理单元分别连接有不同的被控器件;所述被控器件包括停堆断路器以及执行器。
17、优选地:三个所述保护序列中任意两个包含的所述信号传输单元分别连接有第一网关以及第二网关;所述第一网关以及所述第二网关均用于向第三方系统发送数据。
18、优选地:所述第一网关以及所述第二网关均通过点对点单向通信方式与相对应的所述信号传输单元通信连接。
19、优选地:所述测量敏感元件采用硬接线与相应的所述信号采集及隔离单元相连,所述测量敏感元件包括仪表和/或若干多源传感器。
20、根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
21、本技术实施例提供的一种反应堆保护系统,将停堆单元与专设单元合并为保护逻辑单元,并采用嵌入式硬件实现第一保护逻辑子组,采用fpga硬件实现第二保护逻辑子组,从设备底层实现多样性,从系统底层杜绝共因失效影响。提高反应堆保护系统集成度,减少系统硬件设备,使得系统布置更加灵活,满足小型化设计需求。在同一个系统中使用点对点通信以及环网通信方式。点对点通信用于逻辑功能运算,环网通信用于信息显示,提升系统信息显示的功能扩展,优化了通信网络拓扑结构,增加了系统的扩展性。取消优选单元硬件,提高了系统集成度和拒动率指标,简化了系统硬件接线。
22、当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
1.一种反应堆保护系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的反应堆保护系统,其特征在于,所述第一保护逻辑子组的底层软件及硬件采用嵌入式技术实现,所述第二保护逻辑子组的底层软件及硬件采用fpga技术实现。
3.根据权利要求1所述的反应堆保护系统,其特征在于,本序列内的所述第一保护逻辑子组与所述信号传输单元之间、本序列内的所述第二保护逻辑子组与所述信号传输单元之间、三个所述保护序列各自包含的所述保护逻辑处理单元之间以及三个所述保护序列各自包含的所述信号传输单元之间均采用点对点方式实现通信连接。
4.根据权利要求1所述的反应堆保护系统,其特征在于,还包括两组安全显示单元组,两组所述安全显示单元组分别连接至三个所述保护序列中任意两个包含的所述信号传输单元。
5.根据权利要求4所述的反应堆保护系统,其特征在于,每组所述安全显示单元组分别包括多个安全显示单元,每组包含的各个所述安全显示单元以及相对应的所述信号传输单元之间采用通信环网建立通信连接。
6.根据权利要求1所述的反应堆保护系统,其特征在于,本序列内的所述第一保护逻辑子组以及所述第二保护逻辑子组分别通过硬接线与对应的被控器件相连。
7.根据权利要求1所述的反应堆保护系统,其特征在于,三个所述保护序列各自的所述保护逻辑处理单元分别连接有不同的被控器件;所述被控器件包括停堆断路器以及执行器。
8.根据权利要求1所述的反应堆保护系统,其特征在于,三个所述保护序列中任意两个包含的所述信号传输单元分别连接有第一网关以及第二网关;所述第一网关以及所述第二网关均用于向第三方系统发送数据。
9.根据权利要求8所述的反应堆保护系统,其特征在于,所述第一网关以及所述第二网关均通过点对点单向通信方式与相对应的所述信号传输单元通信连接。
10.根据权利要求1所述的反应堆保护系统,其特征在于,所述测量敏感元件采用硬接线与相应的所述信号采集及隔离单元相连,所述测量敏感元件包括仪表和/或若干多源传感器。
