基于SPINLINE3安全級(jí)平臺(tái)下的核儀表系統(tǒng)分析

余周峰 黃顯藝

【摘要】 SPINLINE3是擁有先進(jìn)的數(shù)字化儀表和控制系統(tǒng)平臺(tái)，并且由RRCN公司專門設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)核電1E儀控設(shè)備功能的核安全應(yīng)用平臺(tái)。其應(yīng)用范圍包括新一代的NPP和EPR，現(xiàn)在最新版本設(shè)計(jì)用于更新電站的操作平臺(tái)，包括WER反應(yīng)堆型。

【關(guān)鍵詞】 核儀表系統(tǒng) SPINLINE3 平臺(tái)

一、前言

SPINLINE3是勞斯萊斯公司的工程師和運(yùn)營(yíng)商兩者之間共同努力協(xié)作，共同開發(fā)和分享彼此之間的經(jīng)驗(yàn)，技能和工具下開發(fā)的安那天我全級(jí)平臺(tái)。SPINLINE3安全級(jí)平臺(tái)是設(shè)計(jì)用于力求完美的滿足核電站的真實(shí)需求的，即保證基于SPINLINE3安全平臺(tái)的儀控系統(tǒng)是一個(gè)安全，可靠，易于維護(hù)和操作的基礎(chǔ)系統(tǒng)。

二、SPINLINE3的概述

2.1 國(guó)內(nèi)外SPINLINE3的應(yīng)用

基于40多年的經(jīng)驗(yàn)，SPINLINE3安全級(jí)平臺(tái)在世界各地已成功安裝在超過80個(gè)PWR和VVER反應(yīng)堆。

在中國(guó)，SPINLINE3安全級(jí)平臺(tái)技術(shù)已經(jīng)在在建的20臺(tái)反應(yīng)堆核儀表系統(tǒng)中得到了使用。對(duì)于核儀表系統(tǒng)（RPN）在國(guó)內(nèi)普遍采用SPINLINE3安全級(jí)平臺(tái)搭建，這些電站包括秦山二期、遼寧紅沿河、福建寧德和福建福清核電站。

2.2 SPINLINE3的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

SPINLINE3安全平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要有以下特點(diǎn)：

1）故障安全架構(gòu)：SPINLINE3如果檢測(cè)到故障，關(guān)聯(lián)到CPU的輸出總是去一個(gè)預(yù)定義的狀態(tài)。

2）容錯(cuò)（包括單一故障準(zhǔn)則）：SPINLINE3可滿足任何冗余的要求。

3）功能多樣性：可實(shí)施對(duì)共因故障保衛(wèi)系統(tǒng)。

4）功能絕緣：通過避免冗余部件之間的故障傳播。

5）確定性：對(duì)于所有的處理，相同的輸入產(chǎn)生了一個(gè)保證的響應(yīng)時(shí)間相同的輸出。

6）運(yùn)行和維護(hù)的簡(jiǎn)易性。運(yùn)行和維護(hù)均采用自我測(cè)試，自動(dòng)定期測(cè)試來進(jìn)行檢測(cè)。

7）模塊化SPINLINE3所有功能實(shí)現(xiàn)均能夠集成到機(jī)柜。

8）可擴(kuò)展性：SPINLINE3適合各種尺寸的儀控系統(tǒng)。它可以用于高度分布式體系結(jié)構(gòu)。即可用于反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)四個(gè)通道，又可用于核儀表系統(tǒng)的兩個(gè)源量程通道、中間量程通道和四個(gè)功率量程通道。

三、SPINLINE3安全級(jí)平臺(tái)的介紹

對(duì)于SPINLINE3安全級(jí)平臺(tái)來說，如果需要實(shí)現(xiàn)1E級(jí)設(shè)備的主要功能，則需要硬件和軟件的配合。下面對(duì)于SPINLINE3的硬件和軟件進(jìn)行介紹。

3.1 SPINLINE3的硬件

SPINLINE3硬件由機(jī)柜，機(jī)架，電路板和布線，這些都是為了適合現(xiàn)場(chǎng)儀控系統(tǒng)和設(shè)備的要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。硬件設(shè)計(jì)，制造都根據(jù)核電站的要求和標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜符合IEC 60529標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)指數(shù)IP22，并有資格承受地震的應(yīng)力。它們的設(shè)計(jì)配備電源，機(jī)架，冷卻風(fēng)扇，輸入輸出電纜接口，內(nèi)部布線和顯示設(shè)備。機(jī)柜包括：由鉚接部分的框架、側(cè)面板和前后門、最多達(dá)5個(gè)機(jī)架滑軌、配線區(qū)、頂部面板的通風(fēng)口。

3.2 SPINLINE3的軟件

SPINLINE3軟件是由兩個(gè)主要部分組成：

1.操作系統(tǒng)軟件的應(yīng)用需求的適應(yīng)是通過使用CLARISSE系統(tǒng)和軟件開發(fā)環(huán)境的配置工具來執(zhí)行的。2.應(yīng)用程序軟件是針對(duì)每一個(gè)項(xiàng)目專門開發(fā)的。目的是為了實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用功能滿足系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境（SSDE）用于自動(dòng)配置系統(tǒng)軟件，網(wǎng)絡(luò)和板卡之間的信息傳送。

四、核儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

核儀表系統(tǒng)的整個(gè)系統(tǒng)是由法國(guó)RRCN公司設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，由安裝在反應(yīng)堆壓力容器外探測(cè)井中的探測(cè)器、儀表柜、控制柜、移動(dòng)測(cè)試柜（MTE）、可視化參數(shù)修改終端（LDU）及外圍設(shè)備組成。在硬件方面，核儀表系統(tǒng)采用的板卡主要為UC25（CPU板）、NERVIA擴(kuò)展板、ALIM ANA5、32ETOR、16EANA、32ACT、6SANA、8SREL。核信號(hào)探測(cè)器采集：AIMP5、ACCC4、ACGF6/BN、AHTS4/B。再加上專用板ICTO用于源量程計(jì)數(shù)率的信號(hào)采集。

同時(shí)對(duì)于核儀表系統(tǒng)來說采用LDU進(jìn)行參數(shù)修改，MTE進(jìn)行周期試驗(yàn)保證整個(gè)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

在軟件方面，核儀表系統(tǒng)對(duì)于每個(gè)量程均設(shè)置不同EEPROM來進(jìn)行軟件的寫入和運(yùn)行。同時(shí)對(duì)于不同的量程，設(shè)置不同的可調(diào)參數(shù)進(jìn)行通道的校準(zhǔn)試驗(yàn)。對(duì)于UC25板卡上的CPU，均有Nervia子板來進(jìn)行通訊。

表明對(duì)于核儀表系統(tǒng)的儀表控制部分采用基于SPINLINE3（反應(yīng)堆核安全級(jí)模塊化、數(shù)字化軟件）的數(shù)字化技術(shù)平臺(tái)，這對(duì)于保證核電廠安全運(yùn)行是極為重要的。因?yàn)檎麄€(gè)SPINLINE3的數(shù)字化技術(shù)平臺(tái)采用了IE操作系統(tǒng)軟件用于I/O的管理、硬件的自檢測(cè)試、周期的校準(zhǔn)和控制。