本發(fā)明涉及壓水堆核電站儀控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實現(xiàn)核電站超壓保護功能的方法。

背景技術(shù)：

目前，與核電站超壓保護功能的相關(guān)技術(shù)，比如采用模擬技術(shù)或PLC（可編程控制器）實現(xiàn)的超壓保護裝置、通過溫度控制來實現(xiàn)超壓保護的方法等。但是，上述已有產(chǎn)品技術(shù)及方法需要額外配置相應(yīng)的儀控設(shè)備，如控制模塊、IO模塊等，與核電站本身的控制系統(tǒng)不兼容，還因額外購置儀控設(shè)備而導(dǎo)致增加了成本；普遍使用的如PLC方案，僅能實現(xiàn)超壓保護功能，不能提供功能豐富的人機界面。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種不需要額外添置儀控設(shè)備的實現(xiàn)核電站超壓保護功能的方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)核電站超壓保護功能的方法，包括：

步驟S1，獲取超壓保護裝置的功能需求；

步驟S2，根據(jù)所述功能需求評估實現(xiàn)超壓保護功能的軟硬件需求；

步驟S3，根據(jù)所述軟硬件需求對核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)作可行性分析，確定超壓保護裝置方案。

其中，所述步驟S1中獲取的超壓保護裝置的功能需求包括：試驗壓力不小于反應(yīng)堆壓力容器設(shè)計壓力的1.2倍、試驗過程需要在多個壓力平臺停留以便執(zhí)行相關(guān)的試驗活動、在各個壓力平臺的壓力保護定值不同并且達到不同的壓力平臺前相應(yīng)的保護定值要進行切換、在試驗過程中可根據(jù)情況實現(xiàn)手自動的泄壓保護以及系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視。

其中，所述步驟S2中軟件需求具體是指邏輯組態(tài)、數(shù)據(jù)庫組態(tài)以及畫面的組態(tài)，硬件需求是指超壓保護需要多個冗余的壓力表或壓力變送器來測量壓力以及泄壓閥門等執(zhí)行機構(gòu)提供保護，所述壓力表或壓力變送器具有不同測量范圍。

其中，所述步驟S2還包括：根據(jù)所述軟硬件需求確定需要參與保護系統(tǒng)的儀表和泵閥門的數(shù)量及其地理位置、系統(tǒng)的輸入輸出點數(shù)，包括模擬量輸入輸/出信號、開關(guān)量輸入/輸出信號，各類型信號的數(shù)量。

其中，所述步驟S3中可行性分析具體是指核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)是否具備可擴展性，結(jié)合機組狀態(tài)分析是否具備實施軟硬件修改的窗口、實施窗口下相關(guān)作業(yè)的風(fēng)險分析和隔離措施、工期的評估以及對機組狀態(tài)的影響。

其中，所述超壓保護裝置方案具體包括LEVEL0層儀表、泵組和閥門的信號端接，LEVEL1層邏輯組態(tài)，LEVEL2層畫面組態(tài)三部分，其中，LEVEL0層包括探測一回路壓力信號的變送器儀表、執(zhí)行升壓泄壓的泵組及閥門，LEVEL1層包括壓力信號的采集、執(zhí)行機構(gòu)指令的輸出以及超壓保護的邏輯實現(xiàn)、保護閾值切換；LEVEL2包括顯示超壓保護裝置相關(guān)變送器儀表和泵閥的狀態(tài)，以及相關(guān)的操作界面。

其中，LEVEL0層進行信號端接時，根據(jù)核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)機柜的現(xiàn)場布置及I/O模塊在各機柜的分配，選擇所有參與的信號均可在同一個機柜內(nèi)進行運算和輸出、柜間電纜數(shù)量少、無需額外敷設(shè)從反應(yīng)堆廠房至電氣廠房的電纜的機柜。

其中，所述方法還包括：對選擇的機柜進行清空下裝，所述清空下裝是指將新的控制程序代碼寫入控制器內(nèi)存中，以覆蓋控制器原有的控制程序代碼并復(fù)位存儲的實時運行數(shù)據(jù)。

其中，在執(zhí)行所述清空下裝前對控制器有關(guān)的執(zhí)行機構(gòu)進行隔離操作。

其中，所述超壓保護裝置方案中超壓保護裝置包括：

系統(tǒng)自帶的高精度活塞式壓力計，用于提供標(biāo)準(zhǔn)壓力比對；

系統(tǒng)自帶的差壓式壓力傳感器，用于測量一回路壓力與標(biāo)準(zhǔn)壓力差值；

系統(tǒng)自帶的靜壓式壓力傳感器，用于測量一回路壓力；

額外添加的靜壓式壓力傳感器，具有寬量程，用于水壓試驗期間一回路壓力檢測和監(jiān)視；

額外添加的靜壓式壓力傳感器，具有窄量程，用于水壓試驗期間一回路壓力檢測和保護；

額外添加的就地顯示壓力計，用于就地顯示測量的壓力；

系統(tǒng)自帶的泄壓閥，用于執(zhí)行一回路泄壓；

系統(tǒng)自帶的升壓泵，用于執(zhí)行一回路升壓；

額外添加的就地記錄儀及額外添加的主控記錄儀；

其中，所述靜壓式壓力傳感器去往LEVEL1層的2個輸入通道用于輸入模擬量，從LEVEL1層去往所述就地記錄儀及所述主控記錄儀的2個輸出通道用于輸出模擬量，從LEVEL1層去往所述泄壓閥、所述升壓泵的2個輸出通道用于輸出開關(guān)量。

本發(fā)明實施例的有益效果在于：

本發(fā)明通過利用電站數(shù)字化儀控平臺的資源實現(xiàn)超壓保護裝置功能，大大減少超壓保護裝置規(guī)模和工作量，無額外的設(shè)備購置費用，工期可控，具有很強的可操作性和經(jīng)濟性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例一種實現(xiàn)核電站超壓保護功能的方法的流程示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例一種實現(xiàn)核電站超壓保護功能的方法確定的超壓保護裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下各實施例的說明是參考附圖，用以示例本發(fā)明可以用以實施的特定實施例。

本發(fā)明結(jié)合電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)平臺而實現(xiàn)超壓保護功能，可快速建立一套功能獨立的超壓保護裝置，無需其他額外的控制設(shè)備（控制器、I/O模塊等）。如圖1所示，該方法具體包括以下步驟：

步驟S1，獲取超壓保護裝置的功能需求；

步驟S2，根據(jù)所述功能需求評估實現(xiàn)超壓保護功能的軟硬件需求；

步驟S3，根據(jù)所述軟硬件需求對核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)作可行性分析，確定超壓保護裝置方案。

具體地，步驟S1中，應(yīng)用于核電站一回路水壓試驗的超壓保護裝置需考慮滿足相關(guān)法律法規(guī)要求，如試驗壓力不小于反應(yīng)堆壓力容器設(shè)計壓力的1.2倍；根據(jù)水壓試驗程序的要求，試驗過程可能需要在多個壓力平臺停留以便執(zhí)行相關(guān)的試驗活動（如查漏等）；在各個壓力平臺的壓力保護定值也有所不同，達到不同的壓力平臺前相應(yīng)的保護定值要進行切換（實現(xiàn)該功能不需要設(shè)置單獨的硬件設(shè)備，通過軟件里設(shè)計人機界面（如切換按鈕等）進行參數(shù)修改來實現(xiàn)）；在試驗過程中可根據(jù)情況實現(xiàn)手自動的泄壓保護；試驗過程中的系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視等。

步驟S2中，軟件方面需考慮相關(guān)的保護邏輯組態(tài)、數(shù)據(jù)庫參數(shù)設(shè)置、畫面的組態(tài)等；硬件方面比如超壓保護需要多個冗余的壓力表或壓力變送器來測量壓力以及泄壓閥門等執(zhí)行機構(gòu)提供保護，所述壓力表或壓力變送器具有不同測量范圍。為提高測量精確定，配置了就地壓力計和遠傳壓力傳感儀表；選用不同的測量范圍，短量程實現(xiàn)保護，寬量程用于顯示。基于上述需求來確定需要參與保護系統(tǒng)的儀表和泵閥門的數(shù)量及其地理位置、系統(tǒng)的輸入輸出點數(shù)，包括模擬量輸入輸/出信號、開關(guān)量輸入/輸出信號，各類型信號的數(shù)量等，進行下一步軟硬件設(shè)計。

步驟S3可行性分析包括在役電站的數(shù)字化儀控系統(tǒng)是否具備可擴展性，結(jié)合機組狀態(tài)分析是否具備實施軟硬件修改的窗口、實施窗口下相關(guān)作業(yè)的風(fēng)險分析和隔離措施、工期的評估、對機組狀態(tài)的影響等。超壓保護裝置方案分三部分：LEVEL0層儀表、泵組和閥門的信號端接；LEVEL1層邏輯組態(tài)；LEVEL2層畫面組態(tài)。LEVEL0層包括探測一回路壓力信號的變送器儀表、執(zhí)行升壓泄壓的泵組及閥門；LEVEL1層包括壓力信號的采集、執(zhí)行機構(gòu)指令的輸出以及超壓保護的邏輯實現(xiàn)、保護閾值切換等；LEVEL2包括顯示超壓保護裝置相關(guān)變送器儀表和泵閥的狀態(tài)，以及相關(guān)的操作界面。需要說明的是，LEVEL是一種功能性的概念，用于劃分控制系統(tǒng)不同層次的功能。一般而言，LEVEL1代表用于實現(xiàn)信號采集、邏輯運算以及指令輸出功能的相關(guān)設(shè)備，如控制器、采集模塊；LEVEL2代表用于實現(xiàn)人機界面功能的相關(guān)設(shè)備，如大屏幕、操作盤臺等。本實施例中實現(xiàn)超壓保護功能的LEVEL1和LEVEL2相關(guān)硬件借助核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)平臺已有設(shè)備，相關(guān)軟件在核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)平臺上設(shè)計組態(tài)來實現(xiàn)。

LEVEL0層儀表、泵組和閥門的信號端接，根據(jù)信號所在的機柜，列出需要端接的信號的始端和目的端，提前踩點布局；LEVEL1層根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)備功能完成相應(yīng)的組態(tài)，包括數(shù)據(jù)庫組態(tài)和邏輯組態(tài)，主要完成的包括定值清單的轉(zhuǎn)化和保護功能的投切。其中，數(shù)據(jù)庫組態(tài)：所有現(xiàn)場的輸入到數(shù)字化儀控系統(tǒng)的信號必須進行數(shù)據(jù)庫組態(tài)，比如某壓力變送器，首先需要給它定義一個代碼，如RCP015MP，設(shè)置一下這塊儀表的測量范圍，如11MPa到18Mpa；設(shè)置物理單位，如Mpa；如果是用于顯示，就不用設(shè)置閾值比較器，如參與控制邏輯，需要設(shè)置對應(yīng)的閾值，如壓力達到16.8MPa時輸出一個報警，這時在數(shù)據(jù)庫設(shè)置一個XU1=16.8的閾值即可；邏輯組態(tài)：實現(xiàn)保護和控制功能通過邏輯組態(tài)來實現(xiàn)，比如壓力達到20.9Mpa時開啟泄壓閥門，在邏輯組態(tài)時將壓力值輸入到比較器中進行比較，當(dāng)大于20.9Mpa時，比較器輸出1，這個1通過控制器來控制閥門開啟。

本實施例中，超壓保護裝置的實施需要對核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)的控制器進行清空下裝。清空下裝，是指將新的控制程序代碼寫入控制器內(nèi)存中，此過程將覆蓋控制器原有的控制程序代碼并復(fù)位存儲的實時運行數(shù)據(jù)（覆蓋和復(fù)位的作用相當(dāng)于清除、清空）。清空下裝通過運行計算機相關(guān)軟件程序操作實現(xiàn)，硬件上不需要拆卸任何零部件。在執(zhí)行清空下裝前需要對控制器有關(guān)的執(zhí)行機構(gòu)進行隔離操作。由于清空下裝會覆蓋和復(fù)位控制器里的程序代碼和運行數(shù)據(jù)，而運行數(shù)據(jù)和電站現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)是邏輯相關(guān)的，因此在復(fù)位運行數(shù)據(jù)之前，必須將現(xiàn)場設(shè)備置于安全狀態(tài)，即通過采取某些臨時手段使現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)不隨控制器數(shù)據(jù)的變化而變化，稱之為隔離操作。舉個來說，控制器經(jīng)邏輯運算輸出邏輯0的電平信號控制某個閥門開度保持在0%全關(guān)；在清空下裝后，控制器數(shù)據(jù)被復(fù)位，導(dǎo)致輸出信號變?yōu)檫壿?，這樣該閥門開度可能變?yōu)?00%，這種突發(fā)的不可控的狀態(tài)變化一般在核電廠不可接受的。因此在清空下裝執(zhí)行之前，將該閥門進行斷電、機械上鎖等操作避免誤動，即是一種隔離操作。在進行信號端接時，需評估電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)機柜的現(xiàn)場布置及I/O模塊在各機柜的分配，應(yīng)重點考慮：a）選擇某個單臺機柜（參與超壓保護功能的傳感器信號分布在若干個機柜，比如A機柜2個信號，B機柜4個信號，C機柜1個信號，這樣一般會選擇B機柜，然后將A柜和C柜的信號通過柜間電纜傳輸?shù)紹機柜，所有信號在同一個機柜完成采集和邏輯運算。選擇的原則是，所有參與的信號必須在一個機柜內(nèi)進行運算和輸出，同時考慮減少柜間電纜的數(shù)量，所選擇機柜內(nèi)空間、備用通道的使用情況等）完成信號的采集和輸出，減少機柜間的通訊；b）利用機柜現(xiàn)有的電纜路徑完成信號的連接，無需額外敷設(shè)從反應(yīng)堆廠房至電氣廠房的電纜。

下面以紅沿河核電站1號機組首次大修水壓試驗超壓保護裝置的實施為例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

首先執(zhí)行步驟S1，獲取超壓保護裝置的功能需求：

a）試驗需要配置多個壓力平臺下的保護功能，如2.7MPa、7MPa、10MPa、15.4MPa、16.5MPa、17.2MPa、20.6MPa。其中在15.4MPa及以下的高一和高二保護定值分別是16.8/17.2MPa；在15.4-17.2MPa平臺的保護定值是20.9MPa；在20.6MPa平臺的保護定值是20.64MPa，同時在上述壓力上行/下行過程中隨時調(diào)整保護定值；

b）試驗過程中需要提供實時的監(jiān)視畫面、聲光報警、自動保護、緊急手動打閘等功能。

然后執(zhí)行步驟S2，紅沿河1號機組數(shù)字化儀控系統(tǒng)采用的MACS6系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供邏輯組態(tài)、畫面組態(tài)及數(shù)據(jù)庫組態(tài)的相關(guān)軟件，能滿足軟件方面的需求；經(jīng)過梳理參與超壓保護的儀表和閥門泵組的數(shù)量，計算出需要配置的硬件規(guī)模如下：模擬量輸入通道2個、模擬量輸出通道2個、開關(guān)量輸出通道2個（上述通道均取自核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)機柜內(nèi)設(shè)備）；泄壓閥門及升壓泵采用核電站系統(tǒng)自帶設(shè)備；臨時壓力變送器2臺（取自核電站試驗專用儀表）。

再執(zhí)行步驟S3，由于一般工業(yè)用的分布式控制系統(tǒng)均具有一定的可擴展性，國內(nèi)CPR1000核電機組所采用的數(shù)字化儀控平臺也具有類似的功能，因此紅沿河1號機組具備實施超壓保護裝置功能的基礎(chǔ)條件。另外機組在大修期間，選擇在低低水位實施相關(guān)方案，可降低方案實施過程中對機組大修工期的影響（不占用關(guān)鍵路徑）。

由上獲得超壓保護裝置方案，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括：

系統(tǒng)自帶的高精度活塞式壓力計1，用于提供標(biāo)準(zhǔn)壓力比對；

系統(tǒng)自帶的差壓式壓力傳感器2，用于測量一回路壓力與標(biāo)準(zhǔn)壓力差值；

系統(tǒng)自帶的靜壓式壓力傳感器3，用于測量一回路壓力；

額外添加的靜壓式壓力傳感器4，具有寬量程，用于水壓試驗期間一回路壓力檢測和監(jiān)視；

額外添加的靜壓式壓力傳感器5，具有窄量程，用于水壓試驗期間一回路壓力檢測和保護；

額外添加的就地顯示壓力計6，用于就地顯示測量的壓力；

系統(tǒng)自帶的泄壓閥7，用于執(zhí)行一回路泄壓；

系統(tǒng)自帶的升壓泵8，用于執(zhí)行一回路升壓；

額外添加的就地記錄儀9及額外添加的主控記錄儀10。

其中，靜壓式壓力傳感器4、5去往LEVEL1的2個輸入通道用于輸入模擬量，從LEVEL1去往就地記錄儀9及主控記錄儀10的2個輸出通道用于輸出模擬量，從LEVEL1去往泄壓閥7、升壓泵8的2個輸出通道用于輸出開關(guān)量。

根據(jù)前述條件，選擇第28號控制站作為邏輯下裝的控制站，在該控制站中參與超壓保護的儀表信號相對集中，通過多方案比選，采用該控制站能減少柜間電纜數(shù)量、長度，減少對大修期間其他工作的交叉作業(yè)影響，組態(tài)設(shè)計和硬件改動量最小。相關(guān)的信號采集和輸出均來自該控制站，未產(chǎn)生柜間通訊信號，有效減少了電纜數(shù)量；對該控制站所控制的設(shè)備（主要是執(zhí)行機構(gòu)）和聯(lián)鎖邏輯進行了梳理，提出了風(fēng)險分析和隔離措施；在完成隔離措施后進行控制器的清空下裝，下裝過程未對機組設(shè)備狀態(tài)造成影響；在信號端接過程中，提前梳理出了電氣廠房至反應(yīng)堆廠房間的電纜路徑，通過借用通道的方式，有效避免了額外敷設(shè)專用電纜。以上工作在水壓試驗開始前完成，不需要設(shè)置關(guān)鍵路徑即可完成上述工作，在水壓試驗期間，超壓保護裝置運行正常，未產(chǎn)生誤動和拒動，為水壓試驗的順利實施打下了堅實的基礎(chǔ)。

通過上述說明可知，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明通過利用電站數(shù)字化儀控平臺的資源實現(xiàn)超壓保護裝置功能，大大減少超壓保護裝置規(guī)模（硬件設(shè)施）和工作量（如敷設(shè)專用電纜等），無額外的設(shè)備購置費用，工期可控，具有很強的可操作性和經(jīng)濟性；通過充分考慮風(fēng)險分析并采取相應(yīng)的隔離措施，可將對機組的影響減小至零；在首次試驗前完成相應(yīng)的軟硬件設(shè)置后，后續(xù)試驗無需重復(fù)設(shè)置，避免水壓試驗超壓保護裝置作為一種臨時裝置需要重復(fù)設(shè)置、長期維護的問題；具有實時監(jiān)控、多重冗余保護、多樣性保護手段、免維護等特點，提高了保護系統(tǒng)的響應(yīng)時間和控制精確度。

以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。