AP1000機組EDS1故障對ComQ與Ovation平臺間的信號傳輸及機組控制的影響分析及優(yōu)化

摘要：海陽核電廠一期工程兩臺機組采用AP1000核電技術(shù)。本文假定EDS1發(fā)生故障，重點從PMS機柜供電、ComQ與Ovation平臺間信號隔離模塊失電影響以及PLS側(cè)信號聯(lián)鎖邏輯開展分析，并給出可能避免此類影響發(fā)生的解決方案。

關(guān)鍵詞：ComQ平臺，Ovation平臺，信號傳輸，故障分析

1引言

AP1000保護與安全監(jiān)測系統(tǒng)（PMS）主要用于監(jiān)視機組關(guān)鍵參數(shù)，探測機組異常狀態(tài)，通過觸發(fā)緊急停堆及相應(yīng)專設(shè)安全設(shè)施，使機組處于安全狀態(tài)，該功能由ComQ平臺執(zhí)行。電廠控制系統(tǒng)（PLS）主要用于完成反應(yīng)堆及汽機相關(guān)控制功能，該功能由Ovation平臺執(zhí)行。ComQ與Ovation平臺間信號傳輸通過隔離模塊完成單向傳輸，而信號隔離模塊則由EDS1和EDS2通過PMS系統(tǒng)SOE機柜提供供電。EDS故障將導(dǎo)致ComQ與Ovation平臺間信號傳輸異常，從而對機組控制產(chǎn)生影響。

2系統(tǒng)介紹

AP1000儀控系統(tǒng)主要由ComQ平臺和Ovation平臺組成，兩個平臺間的接口涉及EDS系統(tǒng)供電，以下將分別對此進行介紹。

2.1 ComQ平臺

保護與安全監(jiān)視系統(tǒng)基于ComQ平臺實現(xiàn)，屬1E級，設(shè)備具有抗震要求。該平臺配置有四個冗余序列，基本停堆及專設(shè)驅(qū)動邏輯為四取二。主要用于完成監(jiān)測電廠關(guān)鍵參數(shù)、觸發(fā)反應(yīng)堆停堆、驅(qū)動專設(shè)安全設(shè)施動作以及事故后監(jiān)視等安全功能。

2.2 Ovation平臺

電廠控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)等基于Ovation平臺實現(xiàn)，屬非1E級。Ovation硬件主要由控制器、操作員站、工程師站、歷史站以及I/O模件等組成。主要用于完成電廠參數(shù)控制、為操縱員提供人機接口、為維護人員提供人機接口以及電站參數(shù)歷史信息的存儲和調(diào)用等功能。

2.3 EDS供電系統(tǒng)

PMS系統(tǒng)A序列和C序列的SOE機柜均由EDS1供電，PMS系統(tǒng)B序列和D序列的SOE機柜均由EDS2供電。

3ComQ與Ovation平臺間的信號隔離模塊失電故障影響

ComQ和Ovation兩個平臺通過隔離器實現(xiàn)彼此間信號的傳輸，以支持各自系統(tǒng)完成其相關(guān)功能。信號傳輸方式主要如下圖所示：

由于PMS系統(tǒng)A序列和C序列的SOE機柜均由EDS1供電，因此EDS1故障導(dǎo)致PMS系統(tǒng)A和C列SOE機柜同時失電，由SOE機柜供電的信號隔離模塊均失電。

3.1 ComQ至Ovation平臺的信號傳輸

3.1.1現(xiàn)場傳感器信號直接送至Ovation

現(xiàn)場傳感器信號未經(jīng)處理器補償計算便送往保護和安全監(jiān)視系統(tǒng)處理的同時，通過I/I隔離器將4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號送至電廠控制系統(tǒng)用于完成控制功能。該隔離器由事故序列記錄機柜供電，為非1E級直流供電。

EDS1故障失電將導(dǎo)致A和C序列SOE機柜失電，從而導(dǎo)致隔離器失電，PMS經(jīng)隔離器送至PLS的信號變?yōu)?mA，此類信號由于超量程變?yōu)閴狞c。主要涉及以下信號：

A和C序列穩(wěn)壓器壓力信號由15.41MPa 瞬間降為10MPa，PLS側(cè)的信號中選值降至低于報警值，備用電加熱器全部自動投入運行，噴淋閥被關(guān)閉，穩(wěn)壓器壓力升高;隨后，A和C序列穩(wěn)壓器信號變?yōu)閴狞c，導(dǎo)致備用電加熱器和噴淋閥切換為手動控制，操縱員手動控制穩(wěn)壓器壓力;

A和C序列SG窄量程液位信號變壞點，基于三取中邏輯判斷，主給水調(diào)節(jié)閥和啟動給水調(diào)節(jié)閥切換至手動控制，直至A和C序列的EDS恢復(fù)供電;

A和C序列SG蒸汽管線壓力信號變壞點，基于三取中邏輯判斷，大氣釋放閥切換至手動控制，直至A和C序列的EDS恢復(fù)供電;

3.1.2現(xiàn)場傳感器信號經(jīng)ComQ處理后送至Ovation

現(xiàn)場傳感器信號經(jīng)ComQ處理后，部分信號需發(fā)送至電廠控制系統(tǒng)用于完成控制功能。這些信號通過E/I隔離器和D/D隔離器發(fā)送至電廠控制系統(tǒng)。

E/I隔離器由事故序列記錄機柜供電，為非1E級直流供電。若EDS1失電，則會造成A和C序列的此類隔離器失電，導(dǎo)致隔離器輸出信號值異常。主要包括以下信號：

A和C序列PR功率瞬間由98%變?yōu)?且變?yōu)閴狞c，由于PLS側(cè)邏輯為剔除差異最大一個序列后的三取中，故其輸入核功率瞬時降為0，導(dǎo)致控制棒切換至手動控制;

A和C序列的RCS平均溫度變?yōu)閴狞c，導(dǎo)致ALR自動退出。

穩(wěn)壓器液位信號由正常值瞬間降至低于下限且變?yōu)閴狞c，短時造成穩(wěn)壓器液位低，導(dǎo)致穩(wěn)壓器自動控制功能喪失。

D/D隔離器不由SOE機柜供電，因此若EDS1失電，并不會造成該隔離器失電，包括影響E/I信號質(zhì)量的ICP處理器健康狀態(tài)信號。

3.1.3ComQ信息通過網(wǎng)關(guān)送至Ovation

ComQ傳輸至Ovation的狀態(tài)點、報警、顯示、及計算機點等對響應(yīng)時間要求不很高的信號通過它們間的網(wǎng)關(guān)來進行傳輸，通過光纖實現(xiàn)兩個平臺間的信息單向傳輸。由于網(wǎng)關(guān)信號傳輸均與EDS無關(guān)，因此若EDS1失電，對此類信號傳輸無影響。

3.1.4ComQ的保護驅(qū)動信號通過高速數(shù)據(jù)總線發(fā)送至事故序列記錄子系統(tǒng)打時間標(biāo)記并送至Ovation

保護和安全監(jiān)測系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的單序列局部停堆信號、系統(tǒng)級停堆信號及系統(tǒng)級專設(shè)驅(qū)動信號會通過高速數(shù)據(jù)總線送至事故序列記錄子系統(tǒng)打時間標(biāo)記，并通過Ovation的事故序列記錄卡件將信號傳輸至服務(wù)器進行存儲。

若EDS1失電，則將導(dǎo)致A和C序列的SOE機柜失電，故A和C序列的事故序列記錄功能喪失，但不影響安全功能。

3.2Ovation平臺至ComQ平臺的信號傳輸

3.2.1 Ovation平臺發(fā)送信號至ComQ平臺用于設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備控制

電廠控制系統(tǒng)將對就地設(shè)備的控制信號通過光纖發(fā)送至ComQ平臺的遠程節(jié)點控制器，繼而發(fā)送至設(shè)備接口模件，與保護和安全監(jiān)測系統(tǒng)對就地設(shè)備的控制信號一同完成對就地設(shè)備的控制功能。

若EDS1失電，則僅造成PLS機柜喪失冗余供電，并不會影響其正常執(zhí)行控制功能，故該功能不會受影響。

3.2.2 Ovation平臺發(fā)送現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)至ComQ平臺

部分非1E級就地設(shè)備將狀態(tài)反饋信號先送至電廠控制系統(tǒng)，然后通過D/D隔離器送至保護和安全監(jiān)測系統(tǒng)用于相關(guān)的保護功能驅(qū)動。

若EDS1失電，則僅會造成PLS機柜喪失冗余供電，并不會影響其正常執(zhí)行控制功能，故該功能不會受影響。

4基于假定故障現(xiàn)象產(chǎn)生影響分析的優(yōu)化方案

方案一：將PMS系統(tǒng)四個序列SOE機柜共享兩路EDS供電改為由四個單獨的EDS進行供電。如單獨一個EDS失電，僅有一個PMS序列的SOE機柜及信號隔離模塊失電，不會對機組工藝系統(tǒng)控制造成影響;

方案二：將PMS系統(tǒng)SOE機柜失電報警信號作為該PMS序列發(fā)送至PLS側(cè)信號的質(zhì)量位信號。由PLS充分利用該信號對PLS側(cè)信號質(zhì)量位進行輔助判定，且PLS對該質(zhì)量位信號的采集速度及響應(yīng)優(yōu)先于通過I/I隔離器和E/I隔離器傳輸?shù)墓に囆盘?，確保如SOE機柜發(fā)生斷電情況下，PLS側(cè)在收到工藝信號變化前優(yōu)先通過質(zhì)量位信號將PLS側(cè)相關(guān)信號變?yōu)閴狞c，PLS中選控制邏輯優(yōu)先將變?yōu)閴狞c的工藝信號剔除，避免影響控制功能;

方案三：將由PMS系統(tǒng)經(jīng)信號隔離模塊送至PLS側(cè)的模擬量冗余信號中值選擇邏輯進行優(yōu)化。由于隔離模塊失電后傳輸至PLS側(cè)的信號將變?yōu)?mA，因此可將此類冗余信號選擇邏輯由中值選擇改為四取第二大，即使出現(xiàn)兩個序列SOE機柜同時失電的情況，選擇邏輯也可將異常信號自動剔除，從而確?？刂戚敵霾皇苡绊?。

5小結(jié)

ComQ平臺主要用于實現(xiàn)反應(yīng)堆保護及事故后監(jiān)測功能。Ovation平臺主要用于完成反應(yīng)堆及汽機相關(guān)控制功能。1E級設(shè)備平臺與非1E級設(shè)備平臺間通過隔離器實現(xiàn)數(shù)據(jù)單向傳輸。作為ComQ平臺，除僅接收一小部分設(shè)備狀態(tài)反饋信號外，其安全功能的執(zhí)行幾乎不依賴于非1E級信號，從而能更加獨立可靠的完成其安全功能。兩個平臺間信號絕大部分是由保護系統(tǒng)送至控制系統(tǒng)。因此，假定的EDS1斷電對保護功能執(zhí)行無直接影響，但A和C兩個序列隔離器失電，導(dǎo)致PLS側(cè)控制功能受影響。本文提出三種優(yōu)化解決當(dāng)前EDS失電帶來問題的解決方案，對后續(xù)問題解決提供思路。

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注：趙瑜龍：儀控維修處