核电厂安全级DCS系统T1试验接口设计

蔡晓涛*，梁柱，谢挺，梁嘉琳



核电厂安全级DCS系统T1试验接口设计

蔡晓涛*，梁柱，谢挺，梁嘉琳

（中核控制系统工程有限公司，北京，100176）

对于应堆保护系统(RPS)系统，应具有定期试验功能以满足可靠性要求，同时定期试验功能不应妨碍RPS系统正常保护功能的执行。定期试验的设计应确保其在核电厂正常运行期间或停堆换料期间进行，且不会对核电厂的正常运行造成影响。本文首先介绍了核电厂安全级DCS系统T1试验方案及其接口设计，然后通过对传统的T1试验接口设计进行分析，提出了改进的T1试验接口方案，并且在反应堆保护系统工程样机中验证了所改进方案。

安全级DCS系统；T1试验；反应堆保护系统；工程样机

引言

为提高可靠性，反应堆保护系统(RPS)系统应具有定期试验功能。定期试验可手动和自动执行。定期试验功能不应妨碍RPS系统正常保护功能的执行。定期试验的设计应确保其在核电厂正常运行期间或停堆换料期间进行，且不会对核电厂的正常运行造成影响。

RPS系统应具备测试和校准的能力。RPS工程样机定期试验分为三个部分：T1试验，即测量通道（模拟量和数字量）试验；T2试验，即逻辑功能试验；T3试验，即输出通道及相关驱动器试验。本文主要讲述T1试验，测量通道涵盖现场传感器/变送器、信号调理单元以及输入模块整个物理链路，目的是验证整个链路的测量准确性。

1 T1试验方案概述

T1试验针对模拟量和数字量输入通道。其中模拟量通道的测试，在信号隔离分配(PIP)单元中设置专门的T1试验接口，通过注入试验信号的方式完成试验，该试验可在核电厂正常运行期间进行；数字量通道的测试，考虑在核电厂停堆换料期间进行，通过发出该数字量信号的系统或传感器/变送器的状态翻转的方式，来完成试验。

T1试验接口方案见图1。首先对需要验证的模拟量输入通道进行旁通，使其在控制器中的测量值有效标志位为“无效”状态；其次，在输入通道信号入口处通过试验装置注入测试信号，输入通道的测量值可在维护设备上进行读取，信号调理单元中设置有信号切换开关，为测试信号的注入提供端口。测试信号值与测量值进行比较，以确定输入通道精度是否满足要求。试验结束后，将信号切换开关置于“现场信号”端，再将被试验通道退出旁通模式。

图1 T1试验接口方案

2 传统的T1试验接口

方家山、福清1&2号机组的安全级DCS系统采用信号切换端子作为T1试验接口。

现场信号和试验信号的选择需要用专用工具配合手动切换实现，每路信号需要2个切换端子（连接信号“+”和“-”）。每个现场信号做T1试验时，需要重复以上操作，即用专用工具手动切换选择试验信号路径，通过信号发生器注入试验信号，然后在工程师站观察试验结果，进行比较。

3 改进的T1试验接口

模拟量试验接口电路如图2所示。在PIP单元中设置有一个继电器，用于试验时切断与现场信号的连接，继电器包含有两个切换触点，其中常闭触点用于与现场信号的连接，常开触点用于与试验信号的连接，继电器线圈通过定期试验装置进行控制；在PIP单元中设置有若干连接器，用于PIP与定期装置的连接接口。试验信号经过PIP单元中隔离器调理、隔离、分配后，其中一路送至控制站的AI模块，最后通过DCS控制站的管理模块（或通信模块）送至定期试验装置显示。

模拟量输入通道试验前应确保被试验的通道处于旁通状态。针对全部或单个输入通道两种方式的试验，选其通道旁通设置也不同，具体如下：

（1）全部通道

对应的保护组旁通开关置于“旁通”位置，使得整个保护组的控制站处于旁通状态，控制站输出进入预定义的状态。

（2）单个通道

对应的单个输入通道的旁通开关置于“旁通”位置，保护组中使用该输入通道的控制站，将该通道的数据质量位置“差”，从而旁路该通道。

图2 改进的T1试验接口方案

4 结束语

本文提出了改进的RPS系统T1试验接口方案。本方案中每个RPS保护组各配置一个PIP单元，用于完成所有与该保护组相关的现场模拟信号的调理、隔离、分配单元和开关量信号的隔离、分配单元以及T1试验接口处理单元设计。

通过RPS工程样机验证分析，相比较传统的设计方案，本方案具有创新性，T1试验接口设计更有效，主要包括四个方面：（1）所有的T1试验接口都集中在一个PIP单元中，可实现集中管理；（2）所有的试验通道控制信号和试验信号都通过航插连接器连接至定期试验装置，连接方便；（3）每一路用试验控制信号实现现场信号端和试验端路径切换，切换完成后向该试验通道注入试验信号，操作方便，可自动化进行。（4）不同试验信号路径接口的切换可通过定期试验装置程序设置自动化完成，无需单路逐一注入信号，操作简单。

[1] IEC. IEC60671-2007 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety- surveillance testing [S]. Geneva: EC, 2007.

[2] IEC. IEC60880-2006 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety –Software aspects for computer-based systems performing category A functions[S]. Geneva: IEC, 2006.

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

[4] IEC. IEC61513-2011 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety -General requirements for systems [S]. Geneva: IEC, 2011.

[5] 宗翔鹏, 李景志, 张红梅, 等. 基于CPR1000堆型的核电站紧急停堆系统定期试验设计浅析[J]. 自动化博览, 2014, (9): 74-77.

T1 Periodic Test Interface Design Of Safety DCS for Nuclear Power Plant

CAI Xiaotao*, LIANG Zhu, XIE Ting, LIANG Jialin

(China Nuclear Control System Engineering Co LTD, Beijing, 100176, China)

For the RPS system, regular test functions should be performed to meet the reliability requirements, and the regular test function should not interfere with the normal protection function of RPS system.The design of the periodic test shall ensure that it is carried out during the normal operation period of the nuclear plant or during the refueling period, and will not affect the normal operation of the nuclear power plant.This paper first introduces the DCS system in nuclear power plant safety level T1 test solution and its interface design, and then through the analysis of the traditional T1 test interface design, put forward the improvement scheme of T1 test interface, and the reactor protection system improvement scheme is verified by the engineering prototype.

safety level DCS system; T1 test; reactor protection system; engineering prototype

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.043

TP271

A

1672-9129(2018)01-0109-02

蔡晓涛, 梁柱, 谢挺, 等. 核电厂安全级DCS系统T1试验接口设计[J]. 数码设计, 2018, 7(1): 109-110.

CAI Xiaotao, LIANG Zhu, XIE Ting, et al. T1 Periodic Test Interface Design Of Safety DCS for Nuclear Power Plant[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 109-110.

2017-11-21；

2017-12-26。

蔡晓涛(1980-)，男，山东潍坊人，研究生，工程师，研究方向：反应堆保护系统的数字化仪控设计。E-mail:caixiaotao@cncs.bj.cn