淺談AP1000核電廠保護(hù)和安全監(jiān)視系統(tǒng)PMS操作平臺(tái)Common Q

【摘要】AP1000核電廠采用了非能動(dòng)安全系統(tǒng)，其保護(hù)和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（PMS）用于檢測(cè)核電廠的非正常工況，當(dāng)發(fā)生事故工況時(shí)，執(zhí)行其安全相關(guān)的功能，使核電廠維持在安全停堆狀態(tài)，PMS系統(tǒng)用Common Q平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】PMS；Common Q；數(shù)字化儀控

一、引言

AP1000是美國(guó)西屋公司開發(fā)的第三代核電站，設(shè)計(jì)采用了先進(jìn)的“非能動(dòng)”安全設(shè)計(jì)理念，其保護(hù)和安全監(jiān)視系統(tǒng)（PMS）的功能包括在正常運(yùn)行時(shí)的保護(hù)功能、停堆功能，以及維持安全停堆狀態(tài)。PMS系統(tǒng)提供了在主控制室和遠(yuǎn)程停堆工作站手動(dòng)操作的功能。發(fā)生事故后72小時(shí)內(nèi)，不需要操作員采取任何手動(dòng)干預(yù)動(dòng)作，大大減少人因錯(cuò)誤，AP1000明顯優(yōu)于EPR，其功能實(shí)現(xiàn)的操作平臺(tái)為Common Q。

二、保護(hù)和安全監(jiān)視系統(tǒng)操作平臺(tái)——Common Q

組成PMS系統(tǒng)都是安全級(jí)的設(shè)備，PMS系統(tǒng)有如下功能：

1、當(dāng)電廠的工況達(dá)到安全限值時(shí)提供反應(yīng)堆自動(dòng)停堆功能；

2、提供專設(shè)安全設(shè)施驅(qū)動(dòng)功能，以緩解設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的后果；

3、提供指示功能，幫助操縱員評(píng)估和維持電廠的安全和周邊環(huán)境的安全；

4、發(fā)送信息到DDS系統(tǒng)，使得操縱員能夠提防任何異常工況。

PMS系統(tǒng)用Common Q平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)屬1E級(jí)，所有部件也都是1E級(jí)的，用于實(shí)現(xiàn)安全儀控功能，設(shè)備具有抗震I級(jí)要求。它包括如下主要部件：

1、AC160控制器

AC160控制器是一個(gè)帶有多通道處理能力的模件化控制器，被用來執(zhí)行安全相關(guān)系統(tǒng)的保護(hù)算法。

處理器模件內(nèi)置一個(gè)獨(dú)立的看門狗計(jì)時(shí)器。如果一個(gè)保護(hù)功能由于處理器的故障而無法實(shí)行，看門狗能夠發(fā)出報(bào)警和提供通道跳閘功能。AC160采用PM646處理器模件，包括兩個(gè)32位的微處理器板：處理器部分和通訊部分。

2、輸入輸出模件

Advant 160控制器采用S600 I/O系列輸入輸出模件，模件包含了各種常規(guī)的卡件。

3、平板顯示系統(tǒng)

平板顯示系統(tǒng)是Common Q安全系統(tǒng)的人機(jī)界面：它包含觸摸顯示屏和一個(gè)PC節(jié)點(diǎn)盒。典型的平板顯示系統(tǒng)如下圖所示：

①觸摸顯示屏：顯示器帶有電容式觸摸屏的薄晶體管彩色顯示器?？晒┦褂玫挠腥N尺寸：12英寸、15英寸、18英寸。

②PC節(jié)點(diǎn)盒：PC節(jié)點(diǎn)盒是AF100總線和平板顯示器的接口。

4、人機(jī)接口

下面從人機(jī)接口的角度進(jìn)一步闡述平板顯示系統(tǒng)。當(dāng)安裝到一個(gè)系統(tǒng)控制柜里的時(shí)候，平板顯示系統(tǒng)被稱作維修和測(cè)試面板（MTP）；當(dāng)安裝在主控室的時(shí)候，被稱作操作員模件（OM）。

1）維護(hù)和測(cè)試面板（MTP）。一個(gè)Common Q安全系統(tǒng)通道有一個(gè)MTP。通過MTP，能夠執(zhí)行監(jiān)視、糾正性維修、修改設(shè)定值、旁路一個(gè)通道，初始化自動(dòng)測(cè)試以及顯示詳細(xì)的系統(tǒng)診斷信息。MTP也能夠向AC160處理器模件裝載組態(tài)。MTP還具有圖形和趨勢(shì)功能。

修改設(shè)定值：MTP能在電廠運(yùn)行時(shí)改變?cè)O(shè)定值和“可尋址”常量，在改動(dòng)過程中的通道就由MTP旁路?？衫妙A(yù)先編程好的對(duì)話框來輸入和驗(yàn)證設(shè)定值、常量，對(duì)話框?qū)⑤斎牒万?yàn)證分離，以緩解可能的操作錯(cuò)誤。

修改組態(tài)：通過MTP，能夠裝載新的或者修改過的組態(tài)。

圖形功能：MTP顯示系統(tǒng)的圖形功能包括柱狀圖、靜態(tài)文本對(duì)象、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)象等。

趨勢(shì)功能：MTP顯示的趨勢(shì)顯示功能在任意軸向上（時(shí)間軸或數(shù)值軸）進(jìn)行縮放、卷動(dòng)等操作，數(shù)據(jù)是平滑和連續(xù)的，一個(gè)X-Y曲線，能同時(shí)顯示四個(gè)趨勢(shì)。系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的水平顯示功能，用戶可以選擇不同的時(shí)間間隔來顯示變量趨勢(shì)，可以選擇趨勢(shì)頻率并計(jì)算周期。在每張趨勢(shì)圖上可顯示多個(gè)變量，選定變量以類似記錄器的格式顯示出來，并且用顏色來區(qū)分。系統(tǒng)還包括趨勢(shì)控制顯示。

2）操作員模件（OM）

安裝在主控制室和/或者遠(yuǎn)程停堆站的平板顯示器被稱為OM。OM執(zhí)行和MTP一樣的功能，但是作了某些限制，以防止操作員可能在無意中對(duì)系統(tǒng)做出的改動(dòng)。OM和安全系統(tǒng)的其余部分之間的通信是通過冗余的AF100總線。在OM和安全系統(tǒng)之間的AF100總線是光纖隔絕的，OM和安全系統(tǒng)之間沒有直接電氣連接。

5、ITP（綜合測(cè)試處理器）

6、Common Q電源

Common Q系統(tǒng)的電源是一個(gè)19英寸，帶插入式模件的組件，不同輸出電壓的模件都可以使用。電源系統(tǒng)的交流輸入是100～140V或200～260V，頻率47～63Hz。電源能滿足交流220V、頻率50Hz的應(yīng)用要求。

所有的電源組件都封裝成插件式模件插在一個(gè)固定標(biāo)準(zhǔn)19英寸長(zhǎng)、5.25英寸高的插槽盒中的背板上，一個(gè)可移動(dòng)的風(fēng)扇抽屜安裝在插槽盒下面，以提供冷卻。

電源模件包括一個(gè)交流線路濾波模件和一個(gè)前端模件，把交流電轉(zhuǎn)換成大約300V的直流電。還有一個(gè)或更多的DC/DC轉(zhuǎn)換器模件，把300V的直流電最終轉(zhuǎn)換成輸出電壓在2到48V范圍內(nèi)的直流電。

7、CIM（部件接口模件）

CIM 模件是一個(gè)基于非軟件的、1E級(jí)的模件，CIM從安全系統(tǒng)和多樣性非安全相關(guān)系統(tǒng)接收部件控制信號(hào)，并且根據(jù)用戶選定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行信號(hào)表決，再送到電廠設(shè)備。另外，CIM能接收遠(yuǎn)程手動(dòng)部件控制信號(hào)，并將該信號(hào)作為最優(yōu)先級(jí)信號(hào)。由于它的非軟件設(shè)計(jì)，所以不考慮軟件共模故障。

8、輸入/輸出終端單元

9、ICP（綜合通訊處理器）

10、機(jī)柜

AC160機(jī)柜以及主要部件的重量和尺寸如圖所示：

三、Common Q在AP1000事故后監(jiān)視系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

（PAMS）中，執(zhí)行驅(qū)動(dòng)1E 級(jí)相關(guān)的報(bào)警和顯示系統(tǒng)。由獨(dú)立的兩個(gè)通道執(zhí)行事故后監(jiān)視功能。

Common Q PAMS 執(zhí)行下列功能：①堆外熱量監(jiān)視；②反應(yīng)堆壓力容器液位監(jiān)視；③子冷卻水邊界監(jiān)視；④執(zhí)行NRC RG（Regulatory Guide） 1.97監(jiān)視。

四、結(jié)束語

我國(guó)現(xiàn)行在建的三門核電、海陽核電兩個(gè)AP1000核電，均采用Common Q平臺(tái)安全級(jí)平臺(tái)，相信這一1E級(jí)操作平臺(tái)必將在核電舞臺(tái)上展現(xiàn)出其先進(jìn)穩(wěn)定、人性化的特點(diǎn)，得到更多的關(guān)注與運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

[1]林誠格等.非能動(dòng)安全先進(jìn)核電廠AP1000[M].北京：原子能出版社，2008.

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[3]劉子介.Common Q在AP1000PAMS中的應(yīng)用.電氣技術(shù)，2010年第3期.

[4]ABB-CE，CENPD-396-P，Rev.1.Common qualified platform.

作者簡(jiǎn)介

叢曦宇（1987-），男，學(xué)士學(xué)位，中電投電力工程有限公司。劉輝（1986-），男，學(xué)士學(xué)位，中電投電力工程有限公司。