核電廠安全級(jí)DCS系統(tǒng)信號(hào)隔離分配設(shè)計(jì)

蔡曉濤 王 松 謝 挺 梁嘉琳

核電廠安全級(jí)DCS系統(tǒng)信號(hào)隔離分配設(shè)計(jì)

蔡曉濤 王 松 謝 挺 梁嘉琳

中核控制系統(tǒng)工程有限公司，北京 100176

首先介紹了核電廠安全級(jí)DCS系統(tǒng)信號(hào)隔離分配設(shè)計(jì)，然后通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的信號(hào)隔離分配設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，提出了改進(jìn)的設(shè)計(jì)方案，并且在反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)工程樣機(jī)中驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)方案。

安全級(jí)DCS系統(tǒng)；隔離分配；反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)；工程樣機(jī)

引言

對(duì)來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和其他I&C系統(tǒng)的信號(hào)，反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)（RPS）系統(tǒng)采集該信號(hào)前，需要通過(guò)信號(hào)分配隔離（PIP）單元對(duì)其進(jìn)行調(diào)理、隔離和分配[1]。

RPS系統(tǒng)保護(hù)組的模擬量輸入信號(hào)通常由PIP單元進(jìn)行采集和調(diào)理，即將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成RPS系統(tǒng)控制站所需的4～20?mA信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)隔離器隔離、分配實(shí)現(xiàn)多路輸出[2]。開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)，則通過(guò)PIP單元的開(kāi)關(guān)量隔離器進(jìn)行隔離和分配。

1 信號(hào)隔離分配概述

PIP單元模擬量輸入信號(hào)接口采用了隔離模塊、調(diào)理模塊、保險(xiǎn)絲管等部件與現(xiàn)場(chǎng)回路進(jìn)行電氣隔離[3]，開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)接口采用繼電器模塊、保險(xiǎn)絲管等部件與現(xiàn)場(chǎng)回路進(jìn)行電氣隔離。

現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)的隔離分配接口如圖1所示。通常情況下，現(xiàn)場(chǎng)變送器信號(hào)或溫度傳感器信號(hào)（熱電阻、熱電偶信號(hào)）經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊，將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)調(diào)理為4～20?mA模擬量信號(hào)，如果該信號(hào)要分配多路輸出，則經(jīng)過(guò)隔離器隔離、分配后送至RPS系統(tǒng)和（或）其他I&C系統(tǒng)。本圖例中描述了現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)經(jīng)調(diào)理、隔離、分配后送至BUP盤(pán)臺(tái)、NC/NC+非安全級(jí)系統(tǒng)、RPS系統(tǒng)保護(hù)組子系統(tǒng)Sub1和子系統(tǒng)Sub2。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)隔離分配

對(duì)于來(lái)自其他I&C系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，其隔離分配接口如圖2所示。通常情況下，開(kāi)關(guān)量信號(hào)隔離器隔離、分配實(shí)現(xiàn)多路輸出，其每路輸出信號(hào)間相互隔離。本圖例中描述了開(kāi)關(guān)量信號(hào)經(jīng)隔離、分配后送至RPS系統(tǒng)保護(hù)組子系統(tǒng)Sub1和子系統(tǒng)Sub2。

圖2 開(kāi)關(guān)量信號(hào)隔離分配

2 傳統(tǒng)的信號(hào)隔離分配設(shè)計(jì)

方家山、福清1&2號(hào)機(jī)組RPS系統(tǒng)中，每個(gè)保護(hù)組設(shè)計(jì)兩個(gè)壁掛箱，分別用來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)的隔離分配以及開(kāi)關(guān)量信號(hào)的隔離分配。由于壁掛箱空間有限，信號(hào)隔離分配輸出部分都集中在一起。另外T1試驗(yàn)信號(hào)切換單元和與RPS系統(tǒng)相關(guān)的信號(hào)分配單元放置在DCS控制柜中，其他部分的信號(hào)分配單元放置在壁掛箱中。

3 改進(jìn)的信號(hào)隔離分配設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的信號(hào)隔離分配設(shè)計(jì)比較分散，而且由于壁掛箱空間有限，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可能因信號(hào)數(shù)量和輸出回路數(shù)量的變化而變化。T1試驗(yàn)接口位于DCS控制柜中，由圖1可知，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)首先進(jìn)入控制柜進(jìn)行調(diào)理，然后再通過(guò)壁掛箱隔離分配，信號(hào)路徑比較長(zhǎng)。另外對(duì)于隔離分配后的信號(hào)輸出回路都集中在一起，可能會(huì)相互影響。

本文提出了改進(jìn)的信號(hào)隔離分配設(shè)計(jì)方案，并且在RPS工程樣機(jī)（采用福清5&6號(hào)機(jī)組RPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸入）中進(jìn)行了驗(yàn)證。以RPS保護(hù)組IP為例，所有與保護(hù)組IP相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)的調(diào)理、隔離、分配，開(kāi)關(guān)量信號(hào)的隔離、分配，以及T1試驗(yàn)接口處理單元都在一個(gè)PIP機(jī)柜中實(shí)現(xiàn)。PIP機(jī)柜各功能單元布置如圖3所示。

４結(jié)論

本文提出了改進(jìn)的RPS系統(tǒng)信號(hào)隔離分配設(shè)計(jì)方案。本方案中每個(gè)RPS保護(hù)組各配置一個(gè)PIP機(jī)柜，用于完成所有與該保護(hù)組相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)的調(diào)理、隔離、分配單元和開(kāi)關(guān)量信號(hào)的隔離、分配單元以及T1試驗(yàn)接口處理單元設(shè)計(jì)。

圖3 PIP機(jī)柜功能布置

通過(guò)RPS工程樣機(jī)驗(yàn)證分析，相比較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，本方案具有創(chuàng)新性，信號(hào)隔離分配設(shè)計(jì)更有效，主要包括4個(gè)方面：（1）PIP機(jī)柜空間可以滿(mǎn)足足夠數(shù)量的信號(hào)隔離分配回路，一般情況下不會(huì)因?yàn)樾盘?hào)數(shù)量的增加而改變機(jī)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（2）供電設(shè)計(jì)中兼顧正常供電和應(yīng)急供電，包括兩路正常冗余供電單元以及EES、EAU應(yīng)急供電單元；（3）信號(hào)隔離分配設(shè)計(jì)方面，現(xiàn)場(chǎng)模擬量和開(kāi)關(guān)量輸入回路分別布置在機(jī)柜兩側(cè)，輸出回路通過(guò)機(jī)柜背板前后隔離，從而降低了各輸出回路之間的相互影響；（4）T1試驗(yàn)接口設(shè)計(jì)方面，直接從PIP機(jī)柜中注入試驗(yàn)信號(hào)，而且信號(hào)接線路徑最短。

[1]IEC. IEC60987-2007 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety -Hardware desi?Gn requirements for computer-based systems [S]. ?Geneva： IEC，2007.

[2]IEC. IEC60709-2004 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety -Separation [S]. ?Geneva：IEC，2004.

[3]盧超，夏利民，王慶明，等.核電站安全級(jí)DCS系統(tǒng)獨(dú)立性設(shè)計(jì)[J].核科學(xué)與工程，2012（s2）：232-237.

Signal Isolation and Distribution Design Of Safety DCS for Nuclear Power Plant

Cai Xiaotao Wang Song Xie Ting Liang Jialin

China Nuclear Control System Engineering Co., Ltd., Beijing 100176

Inthis paper, Signal isolation and distribution design of safety DCS for nuclear power plant is introduced firstly.Then, the improved design scheme is proposed through analyzing the traditional signal isolation and distribution scheme. Through constructing the reactor protection system engineering prototype, the correctness of the new scheme is validated.

safety DCS; isolation and distribution; reactor protection system; engineering prototype

TP271

A

1009-6434（2017）12-0060-02