三代核电多样化驱动系统监督试验研究与优化分析

刘哲明 刘辰星

摘要：AP1000核电站中的多樣化驱动系统（DAS）是非安全级系统。当发生概率极低的反应堆保护和安全监视系统共模故障时，DAS能执行其预定功能。为确保DAS的安全可靠的运行，需要执行DAS监督试验来验证DAS的功能没有失败或降级。本文重点对AP1000核电站中DAS监督试验进行了分析与研究。

关键词：多样化驱动系统;监督试验;

1.0引言

DAS主要包含三个功能，即自动驱动功能、手动驱动功能、显示和报警功能。为了验证这些功能的可用性，DAS在设计上，允许在电厂运行的任何模式下对系统进行测试。电厂技术规格书和短期可用性控制要求对DAS监督试验进行监督。这些文件是电厂经营许可证的一部分，必须严格遵守。DAS基于高级逻辑系统（ALS）平台进行设计，ALS子系统进行连续的自诊断检查，确保了DAS的完整性，同时还可以进行系统功能性测试。

2.0多样化驱动系统监督试验分类

2.1通道检查

通道检查是通过观察通道运行期间的表现，对通道的可用性进行评估。通道检查主要是对比主控室DAS控制面板与DAS处理器机柜1中的OTEK显示器上显示的数值是否一致，并且确认OTEK显示器上是否存在FAULT显示。通道检查不需要打开DAS的机柜柜门。

2.2通道运行试验

通道运行试验是将测试信号注入到传感器的通道内，来验证预期的报警和停堆功能。在主试验模式下，通道运行试验在两个冗余的DAS通道内执行。当测试信号注入DAS通道后，可以在ALS服务单元上验证通道比较器与相关自动输出继电器的动作情况。电厂控制系统同时也验证了SOE点和相对应的触发报警。DAS终端单元面板上有传感器的断开开关，它可以断开现场传感器的连接并且将测试信号注入。由于现场设备没有真实动作，DAS的通道运行试验可以在电厂的任何模式下执行。

2.3通道校验

通道校验是在必要时对通道进行调整，以便在要求的精度范围内对已知的输入信号做出正确的响应。通道调整期间，主要对传感器和用于信号调节的模数转换硬件进行调整。无论何时更换传感器相关元件，都需要对通道进行重新校验。DAS的通道校验采用类似于通道运行试验的方式执行。当通道处于旁路或主试验模式时，操作人员手动断开传感器的断开开关并注入测试信号。在验证过程中，ALS读取的期望值在其服务单元上显示。如果显示的通道数值超出了验收准则，则使用ALS服务单元对通道进行校验。

2.3.1传感器校验

DAS通道校验包含DAS传感器校验。对于差压传感器校验，通过向传感器中加入测试的压力信号，验证传感器输出端是否观察到正确的电流（4-20mA），从而对传感器进行校验。这些传感器有AsFound验收准则（0.5%通道量程）和AsLeft验收准则（0.2%通道量程）。在反应堆冷却剂系统（RCS）温度传感器交叉比较期间，对DASRCS热腿温度RTDs和RCS堆芯出口热电偶均进行了评估。对于安全壳温度RTDs，采用校验过的温度计在其附近进行测量，并与ALS终端服务单元上观察到的温度值进行比较。

2.4停堆驱动设备可用性试验

停堆驱动设备可用性试验包括对停堆驱动设备进行操作，并且验证通道内所有设备的可用性。有必要的话，停堆驱动设备可用性试验包括对停堆驱动设备的调整，使其在要求的整定值以及精度范围内工作。停堆驱动设备可用性试验可以通过任何的顺序，重叠或全通道步骤执行。具体来说，停堆驱动设备可用性试验需要操作主控室DAS控制面板和处理器机柜1里面的手动驱动开关，并验证相关现场设备的驱动。对于爆破阀功能，停堆驱动设备可用性试验包含了爆破阀控制器的驱动以及机柜到阀门的电路连续性测试，但不会真实动作爆破阀。

3.0多样化驱动系统监督试验风险与优化分析

3.1通道检查

对于通道检查试验，其风险相对较小，因为试验是通过观察并记录显示器数值来完成，并且不需要打开机柜柜门。所以此试验的主要潜在风险是人因失误风险，为防止该风险带来的后果，建议在执行该试验数值记录时派专人监护或进行独立验证来确保试验的准确性。

3.2通道运行试验

此试验需在DAS处于主试验模式下验证其2取2的表决逻辑是否正常。由于在主试验模式下进行此试验，其就地设备才不会真实动作。所以主试验模式的确认显得尤为重要。建议在主试验开关打到TEST位后用三种方式进行确认：1.确认ALS卡件上相应指示灯是否翻转;2.向主控室操作员确认MASTERTEST报警是否产生;3.在ALS服务单元上确认MASTERTEST显示灯变为红色。并且在机组处于模式1时执行此试验还可能涉及进入电厂短期可用性控制条目相关事项，需谨慎执行。

目前此试验的执行周期为3M，DAS基于的ALS平台是为了长期的可靠性和可维护性而设计的，并且ALS有自诊断和故障显示功能，试验执行周期建议优化为24M。这样可以减少执行此试验所需的资源，并且降低试验执行过程中潜在的人因失误风险。

3.3通道校验

该试验的主要风险在于通道校验前的旁路操作，如在通道校验前未对该通道进行旁路操作，该通道可能会触发整定值。若满足了DAS的表决逻辑，将可能会导致反应堆的停堆停机，专设安全设施的误驱动。所以为了降低试验执行期间的风险，建议在试验执行旁路操作时要做好监护工作，并且进行旁路操作后不要急于进行试验，一定要在ALS服务单元上观察该仪表下方数值变为蓝绿色，并向主控室确认ChannelBypass报警已经产生。

此试验执行周期为24M，一般为大修期间执行，为节约大修工期，可以将DAS通道校验机架部分优化为临近大修的日常期执行，这样可以减轻大修期间的时间压力，并且满足试验的执行周期。

3.4停堆驱动设备可用性试验

该试验在执行期间会真实动作DAS驱动的就地设备（除爆破阀外），所以该试验风险主要在于将要动作的设备是否在机组当前工况的允许范围内。若不对机组工况进行确认将很可能造成机组的异常工况，带来很严重的后果。建议在执行该试验前要与机组的运行人员共同分析确认该试验将要驱动的设备对机组的影响。

此外，由于爆破阀功能组不会真实动作就地设备，在临近大修时，可以提前梳理出机组模式1时该功能技术规格书以及短期可用性控制要求，并计划进入。并且建议优化试验程序，在爆破阀功能组前添加将爆破阀机柜侧的所有爆破阀信号线全部解掉的步骤。而不是在执行爆破阀功能组不同功能时解掉相应的接线，这样可以大大降低误操作带来严重后果的风险。

4.0总结

AP1000DAS被设计成一个孤立系统，它独立于其它电厂控制和监视系统，其运行不依赖于电厂数据网络，DAS通过上述定期执行的监督试验是可以验证其功能的可用性与完整性的，试验交叠覆盖了整个AP1000多样化驱动系统，对系统逻辑、通道精度、就地设备等均进行了验证。大大降低了机组异常工况可能导致的核安全风险。

参考文献

[1]罗慧.AP1000反应堆保护和安全监视系统定期试验分析[J].中国仪器仪表，2015（7）

[2]AP1000多样化驱动系统在ATWS缓解中的作用.李宗.核工程与技术，2011.