海南核电厂RPN系统内部网络故障原因分析

吴成军，文丽娟

（海南核电有限公司，海南昌江 572733）

0 引言

海南昌江核电厂核仪表系统（RPN）的功能是连续监测核反应堆功率、功率水平和功率分布的变化。RPN 系统利用来自3种独立类型的仪表通道信号，提供3 个独立的保护和监测区域：源量程核仪表通道、中间量程核仪表通道和功率量程核仪表通道。RPN 系统通道故障和通道试验以及RPDM 故障信号均在主控室设置有报警。RPN 系统出现网络故障会导致反应堆保护部分不可用，严重影响机组安全稳定运行。

1 RPN 系统内部网络故障情况概述

2018 年6 月14 日10：13，海南昌江核电厂二号主控闪发2RPN467KA 报警。维修仪控人员检查系统日志，记录到2RPN024/023/020/040MA 的Nervia 网络刷新故障频繁闪发，每次闪发约l s，怀疑是RPN 系统内部网络的B 网在2RPN005AR中的网线集线器工作不稳定造成。该报警在2018 年6 月18 日之后未再闪发过，故当时没有处理。2018 年10 月30 日21：43，主控再次闪发2RPN467KA 报警。维修仪控怀疑为2RPN005AR中的2RPN506KS 集线器性能不稳定导致报警闪发，待202 大修期间更换集线器。202 大修期间，维修仪控更换了故障2RPN506KS，更换后通信正常。2019 年7 月10 日与2020 年4月12 日该报警再次闪发，说明202 大修期间的处理没能彻底解决问题。目前维修仪控已将系统日志和故障现象等数据发函给厂家，协助查明原因，待厂家反馈。

2 RPN 系统内部网络结构

RPN 系统仪表机柜的设计基于“模块”概念，每一模块完成特定的功能。从反应堆厂房中的中子探测器到信号处理，包括连接电缆，都要保持冗余保护通道的隔离。冗余通道由4 个220 V交流可靠电源供电，并且设置在实体分隔的4 个柜中。辅助通道利用来自冗余通道的信号。它们设置于一个控制柜中，由220 V交流应急电源供电，该电源完全独立于220 V 交流保护电源。保护通道安装于RPN001/002/003/004AR 机柜中。控制监测通道和声计数率通道安装于RPN005AR 机柜中，它完成所有的控制功能，还提供功率分布的监测。保护机柜与控制机柜之间的信号接口采用隔离模块作为隔离措施。模块的设计可在输出端短路、接地及加上220 V 交流电的情况下不会影响输入端。

RPN 系统内部4 个保护柜与控制柜之间、控制柜内部通过光纤传输图见图1，各通道通过模块、光纤、网线、CONTROL PC的通信卡等连接。

3 RPN 系统内部网络故障风险分析

2RPN467KA 报警名称为“控制机柜故障”，根据RPN 报警卡的描述，触发该报警的可能原因有：①控制机柜VC 柜门打开；②Nervia 网HUB1 故障；③Nervia 网HUB2 故障。

图1 RPN 光纤传输

当前故障出现时，绝大多数时间CONTROL PC 记录到“SRC2/IRC2/PRC2 Nervia refresh fault”，极少数时间记录到“PRC4 Nervia refresh fault”，即网络刷新故障。每次闪发1～2 s 后自动消失。日志显示保护柜2 号柜通信闪发的概率高于4 号柜。

故障定义为网络刷新故障，表示为RPN 的保护柜到控制柜之间网络传输的异常报警（RPN 参与的RPR 保护信号，均是通过硬接线直接从RPN 保护柜送到RPR，不走网络，因此对RPR保护功能无影响）。

根据RPN 系统内部网络图（图1）可知，RPN 内部所有通道的模块，或者光纤、网线、CONTROL PC 的通信卡接口故障，或者性能不稳定均可能造成网络刷新故障。从当前报警现象来看，报警闪发期间KIC 上的数据趋势仍然是连续的，通信并未中断。考虑最坏情况，RPN 内部网络的B 网通信功能完全丧失的情况，影响如下：

（1）KIC 上显示的2RPN024MA 计数率、倍增周期、相关报警指示，2RPN023MA 电流值、倍增周期、相关报警指示，2RPN020/040MA 功率、轴向功率偏差、相关报警指示，均是通过B 网传输，如果B 网故障，将导致相关信号显示不可用；此时可从BUP、SVDU、DAS 画面及一层1E 软件查看相关信息。

（2）如果网络故障，RPDM 计算机上显示的2RPN010/20/30/040MA 的运行图，将不能显示，需要记录I0，RPN9，并且按照技术规范要求控制机组状态。此时若技术处能手动计算象限功率倾斜比，则不需记录I0。

4 RPN 系统内部网络故障的运行策略

RPN 系统内部网络故障是指A、B 网同时故障，如果单独B网故障，和上面“3”故障风险分析一致。A 网故障不单独说明。

（1）闪发2RPN467KA“控制机柜故障”报警，主控确认RPN画面功率量程4 个通道仪表显示正常，RPDM 显示4 个通道ΔI均正常，无其他异常报警时：①通知仪控核实报警原因；②主控关注RPN 画面功率、象限功率倾斜比显示正常，RPDM 显示4个通道ΔI 均正常。

（2）长期出现2RPN467KA“控制机柜故障”报警，但主控确认RPN 画面功率量程4 个通道仪表显示正常，RPDM 显示4 个通道ΔI 均正常时：①通知仪控核实报警原因；②主控关注RPN画面功率量程4 个通道仪表显示正常，RPDM 显示4 个通道ΔI、象限功率倾斜比均正常。

（3）长期出现2RPN467KA“控制机柜故障”报警，且主控确认RPN 画面功率量程4 个通道仪表显示故障，RPDM 显示4 个通道ΔI 故障时：①主控通过BUP/DAS 画面密切关注RPN 4 个通道核功率，如果波动或异常及时通知值长，以及值班运工、处长；②立即通知仪控检查，要求仪控协助通过IE 软件实时监视核功率和ΔI；③通知技术处手动计算象限功率倾斜比。

5 结语

针对海南昌江核电厂RPN 系统出现“控制机柜故障”报警2RPN467KA 这一问题，详细查阅报警发生时的机组运行情况和海核RPN 系统的网络结构，经过分析锁定原因为内部网络故障导致。通过对RPN 内部网络故障的风险进行梳理，有针对性地制定出故障发生时的运行策略。