CN113741167A - 核电站多样化驱动*** - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种核电站多样化驱动***，包括主防线控制装置、总控制装置、多样化控制装置、主防线执行机构以及多样化执行机构；主防线控制装置、总控制装置和多样化控制装置分别接收检测信号，根据检测信号确定故障类型；当故障类型为主防线执行机构单一故障时，总控制装置驱动多样化执行机构动作；当故障类型为总控制装置单一故障时，主防线控制装置启动并驱动主防线执行机构动作；当故障类型为主防线控制装置和总控制装置同时故障或主防线执行机构和总控制装置均单一故障时，多样化控制装置启动并驱动多样化执行机构动作。采用本申请中的方案能够降低共因失效风险。

Description

核电站多样化驱动***

技术领域

本申请涉及核电技术领域，特别是涉及一种核电站多样化驱动***。

背景技术

数字化仪控***由于其简化的控制逻辑、灵活的组态能力以及强大的自诊断功能等优势在核电站安全级控制***中广泛应用。具体的，用作核电站反应堆保护的***主要是安全1级的数字化保护***。安全1级的数字化保护***主要承担核安全相关功能，但是数字化保护***容易受到共因故障(即由特定的单一事件或起因导致若干装置或部件功能失效的故障)的影响，安全1级的数字化保护***若由于共因故障而无法执行其关键功能，将导致事故发展成超设计基准事故并进一步造成更严重的后果。

传统技术中，为了避免数字化保护***共因失效，在控制***层面会提供一种核电站多样化驱动***，以该***作为数字化保护***的后备手段，在安全1级的数字化保护***失效时实现保护功能。

然而，传统技术中的核电站多样化驱动***主要实现的是针对控制***的多样化控制，采用该核电站多样化驱动***仍然存在共因失效风险的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低共因失效风险的核电站多样化驱动***。

一种核电站多样化驱动***，包括主防线控制装置、总控制装置、多样化控制装置、主防线执行机构以及多样化执行机构；

主防线控制装置、总控制装置和多样化控制装置分别接收检测信号，根据检测信号确定故障类型；当故障类型为主防线执行机构单一故障时，总控制装置驱动多样化执行机构动作；当故障类型为总控制装置单一故障时，主防线控制装置启动并驱动主防线执行机构动作；当故障类型为主防线控制装置和总控制装置同时故障或主防线执行机构和总控制装置均单一故障时，多样化控制装置启动并驱动多样化执行机构动作。

在一个实施例中，检测信号包括主防线检测信号和多样化检测信号。

在一个实施例中，核电站多样化驱动***还包括主防线隔离分配装置，主防线隔离分配装置接收主防线检测信号，对主防线检测信号进行拆分，将拆分后的主防线检测信号分别输出至主防线控制装置以及总控制装置。

在一个实施例中，主防线控制装置和总控制装置分别接收主防线检测信号，比对主防线检测信号和预设故障等级信息，确定与主防线检测信号对应的故障类型。

在一个实施例中，核电站多样化驱动***还包括多样化隔离分配装置，多样化隔离分配装置接收多样化检测信号，对多样化检测信号进行拆分，将拆分后的多样化检测信号分别输出至总控制装置和多样化控制装置。

在一个实施例中，总控制装置和多样化控制装置分别接收多样化检测信号，比对多样化检测信号和预设故障等级信息，确定与多样化检测信号对应的故障类型。

在一个实施例中，核电站多样化驱动***还包括主防线优选装置，主防线优选装置分别与主防线控制装置和总控制装置连接；

当仅接收到主防线控制装置的第一主防线控制指令时，主防线优选装置根据第一主防线控制指令驱动主防线执行机构动作；

当仅接收到总控制装置的第二主防线控制指令时，主防线优选装置根据第二主防线控制指令驱动主防线执行机构动作；

当同时接收到第一主防线控制指令和第二主防线控制指令时，主防线优选装置根据第一主防线控制指令驱动主防线执行机构动作。

在一个实施例中，主防线控制装置包括主防线操作盘，主防线操作盘与主防线控制装置连接，用于响应主防线控制操作，控制主防线控制装置输出第一主防线控制指令至主防线优选装置。

在一个实施例中，核电站多样化驱动***还包括多样化优选装置，多样化优选装置分别与多样化控制装置和总控制装置连接；

当仅接收到多样化控制装置的第一多样防线控制指令时，多样化优选装置根据第一多样防线控制指令驱动多样化执行机构动作；

当仅接收到总控制装置的第二多样防线控制指令时，多样化优选装置根据第二多样防线控制指令驱动多样化执行机构动作；

当同时接收到第一多样防线控制指令和第二多样防线控制指令时，多样化优选装置根据第一多样防线控制指令驱动多样化执行机构动作。

在一个实施例中，多样化控制装置包括多样化操作盘，多样化操作盘与多样化控制装置连接，用于响应多样化控制操作，控制多样化控制装置输出第一多样防线控制指令至多样化优选装置。

在一个实施例中，核电站多样化驱动***还包括控制装置操作盘，控制装置操作盘与总控制装置连接。

在一个实施例中，主防线控制装置、总控制装置和多样化控制装置还用于分别比对检测信号和预设故障等级信息，确定故障等级，根据故障等级确定故障类型。

上述核电站多样化驱动***，通过利用主防线控制装置、总控制装置和多样化控制装置分别接收检测信号，根据检测信号确定故障类型，能够在主防线执行机构单一故障、总控制装置单一故障、主防线控制装置和总控制装置同时故障以及主防线执行机构和总控制装置均单一故障时，分别采用不同的控制装置驱动对应的执行机构动作，实现对控制装置和执行机构的多样化控制，能够防止部分控制装置和/或执行机构故障时导致整个核电站多样化驱动***失效，能够降低共因失效风险。

附图说明

图1为一个实施例中核电站多样化驱动***的结构框图；

图2为另一个实施例中核电站多样化驱动***的结构框图；

图3为一个实施例中核电站故障分析的示意图；

图4为一个实施例中主防线优选装置和多样化优选装置的结构框图；

图5为另一个实施例中主防线优选装置和多样化优选装置的结构框图；

图6为又一个实施例中核电站多样化驱动***的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种核电站多样化驱动***，包括主防线控制装置102、总控制装置104、多样化控制装置106、主防线执行机构108以及多样化执行机构110；

主防线控制装置102、总控制装置104和多样化控制装置106分别接收检测信号，根据检测信号确定故障类型；当故障类型为主防线执行机构108单一故障时，总控制装置104驱动多样化执行机构110动作；当故障类型为总控制装置104单一故障时，主防线控制装置102启动并驱动主防线执行机构108动作；当故障类型为主防线控制装置102和总控制装置104同时故障或主防线执行机构108和总控制装置104均单一故障时，多样化控制装置106启动并驱动多样化执行机构110动作。

其中，主防线控制装置是主防线控制较高等级的控制平台，其安全分级和输出的指令优先级高于总控制装置，可输出第一主防线控制指令对主防线执行机构进行控制。主防线控制装置可产生主防线控制联锁并输出至总控制装置，以实现联锁控制。主防线控制装置主要实现功能级的成组手动操作、成组自动动作以及***状态监视和报警，其执行控制功能的启动条件，可以是检测信号触发，也可以是操作员在主防线操作盘上手动操作，其启动的条件不依赖于总控制装置和多样化控制装置，在总控制装置故障时，也不完全依赖于总控制装置的缺省值的设置，可以根据检测信号实现对主防线执行机构的控制，将工艺***维持在安全可控的状态。

其中，主防线控制联锁主要用于确保总控制装置下发的第二主防线控制指令与主防线控制装置下发的第一主防线控制指令一致，且让总控制装置知晓高等级的平台下发了指令。当总控制装置无故障时，高等级的主防线控制装置下发的指令，将影响其控制输出。当总控制装置故障失效时，则不会影响第二主防线控制指令的输出。

需要说明的是，主防线控制装置结合所执行的控制功能的安全分级，可以是安全1级或安全2级，若安全分级为安全1级，主防线控制装置可采用安全1级数字化或非数字化控制平台实现，若安全分级为安全2级，主防线控制装置可以采用安全2级的控制平台实现。

其中，总控制装置可实现对主防线执行机构和多样化执行机构的所有控制功能，即其联锁动作覆盖主防线控制装置和多样化控制装置的功能，其主要功能包括单个设备的手动操作、自动联动、主防线执行机构和多样化执行机构故障后相互的切换控制、单设备和功能级的状态和异常的监测，设备及和***功能级工艺参数的监控和报警。总控制装置若接受到来自主防线控制装置的主防线控制联锁信号，根据***内逻辑处理需求，会产生第二主防线控制指令，若接受到来自多样化控制装置的多样化控制联锁信号，根据***内逻辑处理需求，会产生第二多样防线控制指令。

此外，总控制装置也可以实现独立自主的控制，当主防线控制联锁信号和多样化控制联锁信号失效时，其能结合自身采集到的检测信号，自动触发产生第二主防线控制指令或第二多样防线控制指令。

其中，检测信号中包括主防线检测信号和多样化检测信号，主防线检测信号可触发产生第二主防线控制指令，多样化检测信号可触发产生第二多样防线控制指令。总控制装置可采用较主防线控制装置安全分级低的平台，该平台可选择数字化或非数字化控制平台，与主防线控制装置无多样化设计需求。比如，总控制装置的安全分级可以是安全2级/安全3级/非安全级。

需要说明的是，总控制装置也配置有对应的控制装置操作盘，可以实现总控制装置控制的手动操作和设备监视。当自动控制指令失效时，通过手动干预手段也可以监视其设备状态。该对应的控制装置操作盘可以采用与总控制装置同安全分级的操作显示盘，显示和监控技术有别于主防线操作盘。比如，可以采用数字化电阻式显示接触屏，带操作和显示。

其中，多样化控制装置是指可实现主防线控制装置和总控制装置的共因故障后，控制多样化执行机构的多样化后备平台。多样化控制装置在接收到检测信号后，通过对检测信号进行逻辑处理，能够在主防线控制装置和总控制装置同时故障或主防线执行机构和总控制装置均单一故障时，产生第一多样防线控制指令，驱动多样化执行机构动作。

需要说明的是，与主防线控制装置相同的是，多样化控制装置也可产生多样化控制联锁并输出至总控制装置。多样化控制装置主要实现功能级的成组手动操作、成组自动动作以及***状态监视和报警，其执行控制功能的启动条件，可以是检测信号触发，也可以是操作员在多样化操作盘上手动操作，其启动的条件不依赖于总控制装置和主防线控制装置，在总控制装置和主防线控制装置故障时，也不完全依赖于总控制装置和主防线控制装置的缺省值的设置，且能将工艺***维持在安全可控的状态。

其中，多样化控制联锁主要用于确保总控制装置下发的第二多样防线控制指令与多样化控制装置下发的第一多样防线控制指令一致，且让总控制装置知晓高等级的平台下发了指令。当总控制装置无故障时，高等级的多样化控制装置下发的指令，将影响其控制输出。当总控制装置故障失效时，则不会影响第二多样防线控制指令的输出。

需要说明的是，多样化控制装置结合所执行的控制功能的安全分级，与主防线控制装置和总控制装置有多样化需求，为了防止因共因故障导致整体控制功能失效，可采用与主防线控制装置不同的技术。比如，如主防线控制装置为数字化技术，则多样化控制装置可以采用非数字化技术。多样化控制装置的安全分级可以为安全1级、安全2级、安全3级中的任意一种。

其中，检测信号用于检测核电站多样化驱动***是否正常运行。比如，检测信号具体可以是指压力检测信号。又比如，检测信号具体可以是指温度检测信号。检测信号由仪表测量并输出至主防线控制装置、总控制装置和多样化控制装置。主防线执行机构和多样化执行机构是多样化后备运行关系，当主防线执行机构故障后，多样化执行机构会根据控制指令执行主防线执行机构的功能，考虑多样化手段，防止主防线执行机构共因失效，主防线执行机构和多样化执行机构可采用不同执行原理的设备。

举例说明，主防线执行机构和多样化执行机构可以分别采用风冷制冷机组和水冷制冷机组。此外，也可以采用相同原理不同制造厂家的设备或者采用不同的设备参数。比如，采用不同的电压等级的设备，外部电源分别采用380V以及220V。

需要说明的是，为了减小当检测信号失效，将导致核电站多样化驱动***整体失效的风险，本申请中的检测信号可以为分别输出至主防线控制装置的主防线检测信号以及多样化控制装置的多样化检测信号。本申请中主防线和多样化防线多采用相同物理量纲的参数，则对应的主防线检测信号和多样化检测信号具体可以是测量温度、压力、流量等参数。根据参数表征的预防后果的严重程度，核电站多样化驱动***会逐级递增的投入多样化后备手段。

具体的，主防线控制装置、总控制装置和多样化控制装置会分别接收到检测信号，通过比对检测信号和预设故障等级信息，可确定出故障等级，从而根据故障等级确定出故障类型，并进行对应的控制。其中，预设故障等级信息是指预先设置的用于故障等级分类的信息，该预设故障等级信息具体可以是基于对象的参数化函数或离散参数的对应表，结合参数的情况，转换为对应的故障等级输出，处于相同故障等级的信号，则触发相同的控制装置发挥作用，这里的参数是指检测信号对应的检测值，比如，参数具体可以是与检测信号对应的温度值、压力值等。

举例说明，预设故障等级信息具体可以是输入参数与故障等级的关系函数或关系表，也可以是输入参数经过函数转换后的结果与故障等级的对应关系函数或关系表，通过统一输出的量纲的含义，可以避免不同输入参数转化后结果量纲含义不一致导致逻辑处理混乱的问题。

具体的，针对不同的故障等级以及故障类型，可触发不同的控制装置接管相应的控制。当故障类型为主防线执行机构单一故障时，表示主防线执行机构不可使用，总控制装置会驱动多样化执行机构动作，当故障类型为总控制装置单一故障时，表示总控制装置不可使用，此时主防线控制装置会启动并驱动主防线执行机构动作，当故障类型为主防线控制装置和总控制装置同时故障或主防线执行机构总控制装置均单一故障时时，表示主防线控制装置和总控制装置均不可使用，此时多样化控制装置启动并驱动多样化执行机构动作。

需要说明的是，主防线控制装置、总控制装置以及多样化控制装置在接收到检测信号后，会分别根据检测信号判断故障类型，以确定自身的工作方式。本实施例中的主防线执行机构和多样化执行机构会采用不同的技术获不同厂家或不同制作工艺，解决因工艺设备的共因故障导致整个***失效的问题。为了简化和降低主防线控制装置和多样化控制装置的规模和成本，本实施例中采用总控制装置实现对主防线执行机构和多样化执行机构的主要控制，可支持仅在工艺设备故障维持在总控制装置控制(即当故障类型为主防线执行机构单一故障时，总控制装置会驱动多样化执行机构动作)。

其中，主防线控制装置和多样化控制装置仅执行部分关键安全动作控制，维持其设备处于安全状态。即在本实施例中，当主防线执行机构单一故障时，无需切换控制平台，仍然由总控制装置控制，总控制装置可根据检测信号判断主防线执行机构是否故障，若主防线执行机构故障，则驱动多样化执行机构动作。若总控制装置故障，主防线控制装置或多样化控制装置将根据检测信号判断自身是否需要接管控制。

上述核电站多样化驱动***，通过利用主防线控制装置、总控制装置和多样化控制装置分别接收检测信号，根据检测信号确定故障类型，能够在主防线执行机构单一故障、总控制装置单一故障、主防线控制装置和总控制装置同时故障以及主防线执行机构和总控制装置均单一故障时，分别采用不同的控制装置驱动对应的执行机构动作，实现对控制装置和执行机构的多样化控制，能够防止部分控制装置和/或执行机构故障时导致整个核电站多样化驱动***失效，能够降低共因失效风险。

在一个实施例中，检测信号包括主防线检测信号和多样化检测信号。

其中，主防线检测信号和多样化检测信号分别来自不同的仪表，其检测信号可以是相同物理量纲的参数，比如，都是温度或者都是压力，也可以是不同物理量纲的可表征某一个功能需求的参数，比如一个是压力，可以用密封罐的压力表征罐体内的液体，另一个是液位，直接测量罐体的液体。相同物理量纲的检测参数，需要选用多样化的仪表配置，具体可以采用不同测量原理的仪表或者不同制造厂的仪表对同一个物理量程的参数进行测量。比如，若主防线检测信号和多样化检测信号为温度检测信号，主防线仪表和多样化仪表可分别采用热电阻仪表和热电偶仪表。

具体的，检测信号包括主防线检测信号和多样化检测信号，其中的主防线检测信号用于输出至主防线控制装置以及总控制装置，多样化检测信号用于输出至多样化控制装置以及总控制装置。

本实施例中，由于采用了不同的测量技术，可以确保当热电阻测量技术发生共因故障失效，电阻测量法失效时，采用热电偶的热电势的测量技术测量温度。此外，由于采用了不同的仪表，且分别独立采集检测信号至主防线控制装置和多样化控制装置，形成独立的采集回路，避免当检测信号失效时，将导致多样化驱动***整体失效。

在一个实施例中，核电站多样化驱动***还包括主防线隔离分配装置，主防线隔离分配装置接收主防线检测信号，对主防线检测信号进行拆分，将拆分后的主防线检测信号分别输出至主防线控制装置以及总控制装置。

具体的，主防线隔离分配装置可以实现模拟信号和开关量从采集源头的信号拆分，主要用于在接收到仪表输出的主防线检测信号后，对主防线检测信号进行拆分，将拆分后的主防线检测信号分别输出至主防线控制装置以及总控制装置。需要说明的是，当主防线隔离分配装置故障时，从主防线控制装置和总控制装置的主防线检测信号失效，此时也可以通过主防线控制装置上的主防线操作盘的手动控制指令干预总控制装置，使总控制装置维持在某一个安全状态。

本实施例中，通过利用主防线隔离分配装置接收、拆分、分配主防线检测信号，能够实现对主防线检测信号的传输。

在一个实施例中，主防线控制装置和总控制装置分别接收主防线检测信号，比对主防线检测信号和预设故障等级信息，确定与主防线检测信号对应的故障类型。

具体的，主防线检测信号会被输出至主防线控制装置和总控制装置，主防线控制装置和总控制装置在接收到主防线检测信号后，会比对主防线检测信号和预设故障等级信息，确定出故障等级，从而根据故障等级确定出故障类型，并进行对应的控制。其中，不同的故障等级与不同的故障类型相对应，不同故障等级会触发不同的控制装置进行对应控制。举例说明，在预设故障等级信息包括主防线检测信号对应检测值和故障等级的对应关系表，通过查表，可确定与主防线检测信号对应的故障等级，在该对应关系表中，为每个故障等级设置有对应的检测值区间。

本实施例中，通过在接收到主防线检测信号后，比对主防线检测信号和预设故障等级信息，能够实现对与主防线检测信号对应的故障类型的确定。

在一个实施例中，核电站多样化驱动***还包括多样化隔离分配装置，多样化隔离分配装置接收多样化检测信号，对多样化检测信号进行拆分，将拆分后的多样化检测信号分别输出至总控制装置和多样化控制装置。

具体的，多样化隔离分配装置可以实现模拟信号和开关量从采集源头的信号拆分，主要用于在接收到仪表输出的多样化检测信号后，对多样化检测信号进行拆分，将拆分后的多样化检测信号分别输出至总控制装置以及多样化控制装置。举例说明，多样化隔离分配装置具体可以采用模拟式和继电器电路隔离分配模块。需要说明的是，当多样化隔离分配装置故障时，从多样化控制装置和总控制装置的多样化检测信号失效，此时也可以通过多样化控制装置上的多样化操作盘的手动控制指令干预总控制装置，使总控制装置维持在某一个安全状态。

本实施例中，通过利用多样化隔离分配装置接收、拆分、分配多样化检测信号，能够实现对多样化检测信号的传输。

在一个实施例中，总控制装置和多样化控制装置分别接收多样化检测信号，比对多样化检测信号和预设故障等级信息，确定与多样化检测信号对应的故障类型。

具体的，多样化检测信号会被输出至总控制装置和多样化控制装置，总控制装置和多样化控制装置在接受到多样化检测信号后，会比对多样化检测信号和预设故障等级信息，确定出故障等级，从而根据故障等级确定出故障类型，并进行对应的控制。

其中，不同的故障等级与不同的故障类型相对应，不同故障等级会触发不同的控制装置进行对应控制。举例说明，在预设故障等级信息包括多样化检测信号对应检测值和故障等级的对应关系表，通过查表，可确定与多样化检测信号对应的故障等级，在该对应关系表中，为每个故障等级设置有对应的检测值区间。

本实施例中，通过在接收到多样化检测信号后，比对多样化检测信号和预设故障等级信息，能够实现对与多样化检测信号对应的故障类型的确定。

在一个实施例中，核电站多样化驱动***还包括主防线优选装置，主防线优选装置分别与主防线控制装置和总控制装置连接；

当仅接收到主防线控制装置的第一主防线控制指令时，主防线优选装置根据第一主防线控制指令驱动主防线执行机构动作；

当仅接收到总控制装置的第二主防线控制指令时，主防线优选装置根据第二主防线控制指令驱动主防线执行机构动作；

当同时接收到第一主防线控制指令和第二主防线控制指令时，主防线优选装置根据第一主防线控制指令驱动主防线执行机构动作。

其中，主防线优选装置用于接收主防线控制装置和总控制装置的主防线控制指令，实现主防线控制指令优先级管理输出功能，主防线控制装置所输出的第一主防线控制指令的优先级高于总控制装置所输出的第二主防线控制指令。驱动主防线执行机构动作包括启动主防线执行机构和关闭主防线执行机构。

具体的，当仅接收到主防线控制装置的第一主防线控制指令时，主防线优选装置会根据第一主防线控制指令驱动主防线执行机构动作，当仅接收到总控制装置的第二主防线控制指令时，主防线优选装置根据第二主防线控制指令驱动主防线执行机构动作，当同时接收到第一主防线控制指令和第二主防线控制指令时，由于第一主防线控制指令的优先级高于第二主防线控制指令，主防线优选装置会根据第一主防线控制指令驱动主防线执行机构动作。

进一步的，主防线优选装置还会采集主防线执行机构的反馈信号，并将反馈信号输出至主防线控制装置、总控制装置等实现主防线执行机构状态显示和逻辑判断。

本实施例中，通过主防线优选装置能够实现主防线控制指令优先级管理输出功能。

在一个实施例中，主防线控制装置包括主防线操作盘，主防线操作盘与主防线控制装置连接，用于响应主防线控制操作，控制主防线控制装置输出第一主防线控制指令至主防线优选装置。

其中，主防线操作盘主要实现操作员在主防线控制装置上的手动操作和监视主防线控制装置的参数等。主防线操作盘可以采用与主防线控制装置同安全分级的操作显示盘，显示和监控技术有别于总控制装置的操作显示盘。比如，可以采用安全级的数字化显示器以及鼠标等。

本实施例中，通过主防线操作盘能够实现对主防线控制操作。

在一个实施例中，核电站多样化驱动***还包括多样化优选装置，多样化优选装置分别与多样化控制装置和总控制装置连接；

当仅接收到多样化控制装置的第一多样防线控制指令时，多样化优选装置根据第一多样防线控制指令驱动多样化执行机构动作；

当仅接收到总控制装置的第二多样防线控制指令时，多样化优选装置根据第二多样防线控制指令驱动多样化执行机构动作；

当同时接收到第一多样防线控制指令和第二多样防线控制指令时，多样化优选装置根据第一多样防线控制指令驱动多样化执行机构动作。

其中，多样化优选装置用于接收多样化控制装置和总控制装置的多样防线控制指令，实现多样防线控制指令优先级管理输出功能，多样化控制装置所输出的第一多样防线控制指令的优先级高于总控制装置所输出的第二多样防线控制指令。驱动多样化执行机构动作包括启动多样化执行机构和关闭多样化执行机构。

具体的，当仅接收到多样化控制装置的第一多样防线控制指令时，多样化优选装置会根据第一多样防线控制指令驱动多样化执行机构动作，当仅接收到总控制装置的第二多样防线控制指令时，多样化优选装置会根据第二多样防线控制指令驱动多样化执行机构动作，当同时接收到第一多样防线控制指令和第二多样防线控制指令时，由于第一多样防线控制指令的优先级高于第二多样防线控制指令，多样化优选装置会根据第一多样防线控制指令驱动多样化执行机构动作。进一步的，多样化优选装置还会采集多样化执行机构的反馈信号，并将反馈信号输出至多样化控制装置、总控制装置等实现多样化执行机构状态显示和逻辑判断。

本实施例中，通过多样化优选装置能够实现多样防线控制指令优先级管理输出功能。

在一个实施例中，多样化控制装置包括多样化操作盘，多样化操作盘与多样化控制装置连接，用于响应多样化控制操作，控制多样化控制装置输出第一多样防线控制指令至多样化优选装置。

具体的，多样化操作盘主要实现操作员在多样化控制装置上的手动操作和监视多样化控制装置内的参数等，可以采用与多样化控制装置同安全分级的操作显示盘，显示和监控技术有别于主防线操作盘和总控制装置的操作显示盘。比如，多样化操作盘可以采用模拟式的显示器。具体的，多样化操作盘具体可以是无纸记录仪、模拟数显指示器、实体按钮和旋钮开关等。当多样化隔离分配装置故障时，从多样化控制装置和总控制装置的多样化检测信号失效，可以通过多样化操作盘的手动控制指令干预控制***，使其维持在某一个安全状态。

本实施例中，通过多样化操作盘能够实现对多样防线控制操作。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种核电站多样化驱动***，包括主防线操作盘、主防线隔离分配装置、主防线控制装置、主防线优选装置、主防线执行机构、总控制装置、操作盘(即控制装置操作盘)、后备盘、多样化操作盘、多样化隔离分配装置、多样化控制装置、多样化优选装置、多样化执行机构。

主防线检测信号经过主防线隔离分配装置的拆分和分配后，会被输出至主防线控制装置以及总控制装置，多样化检测信号经过多样化隔离分配装置的拆分和分配后，会被输出至多样化控制装置以及总控制装置，从而可以通过主防线控制装置对主防线检测信号、总控制装置对主防线检测信号和多样化检测信号以及多样化控制装置对多样化检测信号的分析，确定故障等级以及故障类型，以触发控制装置执行控制操作。其中的后备盘作为后备操作盘实现对主防线控制装置以及总控制装置的控制。

如图3所示，下面对主要的故障类型进行分析，由于主防线和多样化防线的设备(控制装置、优选装置、执行机构)是不同技术的设备，此类设备同时故障的概率交底，因此此处不考虑一个主防线部件和多样化部件同时失效的情况。

初始状态下：运行的部件包括总控制装置+主防线优选装置+主防线执行机构：

故障1：当主防线执行机构单一故障叠加主防线控制装置和总控制装置单一故障或共因故障。自动条件启动多样化控制装置启动多样化执行机构，能确保***正常运行。故障后运行的部件包括多样化控制装置+多样化优选装置+多样化执行机构。

故障2：总控制装置/主防线控制装置共因故障。自动条件启动多样化控制装置启动多样化执行机构，能确保***正常运行。故障后运行部件包括多样化控制装置+多样化优选装置+多样化执行机构。

故障3：总控制装置单一故障。手动或自动启动指令让主防线控制装置接管主防线执行机构的控制，能确保***正常运行。故障后运行的部件包括主防线控制装置+主防线优选装置+主防线执行机构。

故障31：总控制装置单一故障叠加主防线控制装置单一故障。自动条件启动多样化控制装置启动多样化执行机构，能确保***正常运行。故障后运行的部件包括多样化控制装置+多样化优选装置+多样化执行机构。

故障32：总控制装置单一故障叠加主防线执行机构单一故障。自动启动条件将启动多样化控制装置，并由该***启动多样化执行机构，能确保***正常运行。故障后运行的部件包括多样化控制装置+多样化优选装置+多样化执行机构。虽然主防线控制装置和主防线优选装置可用，但是由于主防线执行机构故障，则该控制路径失效。

故障4：主防线执行机构单一故障或共因故障。总控制装置判断工艺参数条件，则启动多样化执行机构，能保证***正常运行。故障后运行部件包括总控制装置+多样化优选装置+多样化执行机构。

故障41：主防线执行机构单一故障或共因故障叠加总控制装置单一故障。自动启动条件将启动多样化控制装置，并由该***启动多样化执行机构，能确保***正常运行。故障后运行的部件包括多样化控制装置+多样化优选装置+多样化执行机构。虽然主防线控制装置和主防线优选装置可用，但是由于主防线执行机构故障，则该控制路径失效。

其中的自动启动条件是指在主防线控制装置对主防线检测信号、总控制装置对主防线检测信号和多样化检测信号以及多样化控制装置对多样化检测信号进行分析，确定故障等级以及故障类型后，触发控制装置执行控制操作。举例说明，自动启动条件可以如表1所示，高启动、低停止，其中的高1、高2、高3、高4以及低1、低2、低3、低4是指预先在故障等级信息中设定的检测值区间，可按照需要自行设置，大小关系为低4<低3<低2<低1<高1<高2<高3<高4。

表1

在一个实施例中，结合核电站设计的实例，阐述本申请中核电站多样化驱动***的具体实施案例。

首先对核电站主要控制平台进行介绍(本申请中的控制装置、优选装置以及执行机构可根据安全等级要求选择相应的控制平台)。

RPS(反应堆保护***)是F-SC1(安全1级)的控制***，是一个集成的反应堆保护和专设安全设施控制***，它主要检测设计基准条件(DBC)-2/3/4，当保护参数达到或超过故障研究确定的设定值时，启动反应堆自动跳闸和/或专设安全实施动作及其支持***的自动启动，从而使核电站进入并维持在受控状态。RPS有四个通道和三列。RPS的每个信道包含两个独立的子***以实现功能多样化。RPS在核电站多采用数字化安全级控制平台。

SAS(安全自动化***)是F-SC2(安全2级)的控制***，SAS执行自动和手动功能，并提供监测信息，将核电站从受控状态带到安全状态，并在DBC-2/3/4下进行维护。它还执行设计扩展工况A(DEC-A)的功能，以减轻核电站工艺***事故的后果。此外，SAS还用于执行辅助支持功能(例如冷却水***，通风和空调***等)。SAS有A、B、C三列。SAS在核电站采用数字化安全及控制平台，有采用与RPS相同技术的数字化平台，也有采用不同技术的数字化平台。

PSAS(电站标准自动化***)是为F-SC3(安全3级)控制***，执行FC3/非安全级功能，以在正常运行条件下监测和控制电厂(DBC-1和DBC-2对应于故障前的异常运行)。PSAS还用于实现辅助功能，称为额外安全功能。PSAS在核电站采用与RPS不同的数字化控制平台。

HDS(多样化专用控制***)是F-SC2(安全2级)级的控制平台，目前核电站主要通过基于简单硬件的技术来实现控制，采用的技术不同于RPS、SAS、PSAS***平台。HDS***有别于核电站现有的DAS(多样化驱动)***，DAS***是当RPS不可用时(包括共因故障整体失效或单一故障(部分列故障))，切换至DAS***承接RPS***中的控制功能，整体接管执行器的控制，此时KIC(核电站计算机信息和控制***)中该设备因RPS故障该设备监控参数不可用，由于RPS和DAS均监控单个设备，若要监控该设备状态，则需从KIC监视整体手动切换至DAS的操作显示盘监视该设备状态。HDS***是控制多样化执行机构，与RPS监控的设备不同。当某主防线执行器故障或某列主防线控制装置故障，HDS***控制启动多样化执行机构，由于HDS仅监视多样化执行机构和多样化仪表的状态和参数。并非监视同一个设备，则操作员需同时监视KIC和HDS的操作显示盘，并不需要在操作显示盘的切换操作。

CIM(设备接口模块)主要实现不同控制指令之间的优先级管理，对于一个执行器，来自保护***、安全自动化***和/或过程自动化***、多样性驱动***和严重事故仪控***的不同控制命令的优先级管理在CIM完成。举例说明，CIM可为基于复杂可编程逻辑器件的CIM1(如图4所示)，CIM也可为基于简单硬件的CIM2(如图5所示)。

下面以本申请中的核电站多样化驱动***在安全厂房电气列房间通风***中的应用进行说明。

安全厂房电气列房间通风***(DVL)包括3列，分别对应A、B、C三列安全厂房电气间，每一列安全厂房的电气间通风配置相同，每列包括一列主防线通风列(即主防线执行机构)和一列多样化通风列(即多样化执行机构)，通风列主要用于保持房间的温湿度和换气次数。主防线通风列和多样化通风列是主备关系，也有多样化设计需求，防止共因故障后，导致安全厂房3列整体失效。安全厂房电气列房间通风***的每个厂房送排风采用2列设备，每个设备采用多样化执行配置，解决执行机构或仪表的共因失效导致整体控制失效。

如图6所示，安全厂房电气列房间通风***每一列厂房通风***的多样化控制策略包括：“主防线控制装置”选择安全1级的控制***(具体可以为RPS控制***)；“总控制装置”选择安全2级/安全3级的控制***(具体可以为SAS控制***)；“多样化控制装置”选择安全1级/安全2级的控制***(具体可以为HDS控制***)；主防线优选装置选择CIM-1，多样性优选装置选择CIM-2；主防线执行机构和多样化执行机构采用不同厂家产品，冷源采用不同原理的冷源。主防线检测***(产生主防线检测信号)和多样化检测***(产生多样化检测信号)采用不同厂家或不同测量原理的仪表。开关盘属于执行器范围，选择不同供电类型的电源和电气回路设计，以便实现电气回路的多样化。具体的多样化配置方案如表2所示。

表2

具体的控制功能实现及故障处理如下：

DVL***的主防线执行机构由SAS和RPS控制，DVL***的多样化执行机构由SAS和HDS控制。CIM-1和CIM-2分别用于DVL***的主防线优选装置和多样化优选装置。

在正常运行时，DVL***的主防线执行机构由SAS控制，以维持环境条件。

如果DVL***的主防线执行机构发送共因故障，则DVL***的多样化执行机构将被启动，仍然由SAS控制。

如果一列的SAS发生故障，则同一列的RPS将用于DVL***的主防线执行机构的控制。

如果发送RPS和SAS的共因故障，HDS将用于驱动和控制DVL***的多样化执行机构。

具体的控制***的控制功能包括：

1)DVL主防线：

1.1仪控***RPS：

1、手动控制：主防线风机、隔离阀、电加等设备能在安全级平台实现手动成组启动和关闭，设置成组手动按钮承租启停设备。

2、自动控制：当满足以下条件1或条件2时，主防线执行机构自动动作(条件通过主防线检测信号触发)：

条件1(RPS接管启动条件)：电仪房间温度高于H2阈值则RPS发出启动指令；(当RPS有发出启动指令时主防线调节逻辑有效，否则不输出调节指令)，其中H2阈值可按照需要自行设置，调节逻辑有效说明在此工况下调节回路需要输出指令；

条件2(RPS接管关闭条件)：当主防线送风温度传感器测量的送风温度持续5分钟小于等于15℃或大于等于24℃且电仪间的温度表测的温度超过温度H2阈值时，或当送风温度传感器测量的送风温度超过温度高高阈值(Tmax≥26℃)时，RPS发出关闭指令。

3、调节控制：RPS调节逻辑和SAS调节逻辑一致，当RPS有发出启动指令时该调节逻辑有效，否则无效。

4、主防线***级和功能级状态参数监测和报警，即对主防线的控制***对应的***整体状态、执行功能的整体状态进行监视和报警。

1.2仪控***SAS：

1、主防线空调机组和送风控制：

1)成组手动启动主防线送风，通过送风温度调节加热器和冷却盘管维持恒定；

2)当主防线送风温度或风机的压差不能满足设计要求时，应在主控室发出报警并自动切换至多样性送风列，其中，设计要求可结合具体工况设置，比如，启动风机后，风机前后差压应该高，若启动风机，前后差压低，则是不满足设计要求。

2、主防线的排风控制：

1)成组手动启动主防线排风，与送风联动。

2)排风和回风风量调节：回风及排风量根据室外温度(冬季)/焓值(夏季)进行自动调节，这里的自动调节包括PID(Proportion Integration Differentiation，比例-积分-微分)、PI(Proportion Integration，比例-积分)等调节。

3、监视主防线的每个设备的状态和仪表参数，工艺报警，此处主要在主防线操作盘上显示。

4、主防线***级和功能级状态参数监测和报警。

2)DVL多样化防线：

2.1仪控***HDS：

1、手动：成组手动启动和关闭，设置成组手动按钮承租启停设备。

2、自动：当仪控机柜间或蓄电池间或电气机柜间温度或主送风温度大于阈值H3，自动启动多样化执行机构，其中阈值H3可按照需要自行设置。

3、调节：温度调节和风量调节设置固定开度，保证一定的调节功能，当HDS有发出启动指令时，调节逻辑有效，否则无效，这里的固定开度是指阀门开到某一个开度值，比如开到10％的开度，保持一定风量、水量等。可实现某极端情况下温度不高于某一个值，这里的调节逻辑有效是指当HDS接管后，HDS的调节逻辑才有效果，否则不用输出信号给多样化执行机构。

4、多样化防线***级和功能级状态参数监测和报警。

2.2仪控***SAS：

1、多样性防线空调机组和送风：

1)成组手动启动主防线送风，通过送风温度调节加热器和冷却盘管维持恒定。

2)当多样性防线送风温度或风机的压差不能满足设计要求时，应在主控室发出报警并自动切换至多样性送风列。

2、多样性防线的排风：

1)成组手动启动主防线排风，与送风联动。

2)排风和回风风量调节：回风及排风量根据室外温度(冬季)/焓值(夏季)进行自动调节。

3、监视多样化防线的每个设备的状态和仪表参数，工艺报警；

4、多样化防线***级和功能级状态参数监测和报警。

通过本申请中提供的核电站多样化驱动***，能够实现以下技术效果：

一是实现主防线和多样化防线从设备层到控制层的多样化设计，提升了多样化控制可靠性，当设备层或执行机构故障，则由另一套多样化的控制***保证***正常运行，不会因为执行机构失效而导致整个***功能失效，采用了多样化的优选装置、、隔离分配模块、执行器和检测信号，有效解决了因为单一信号源或单一执行机构共因故障而整体故障的问题；

二是可以实现若主防线执行机构故障，同时“总控制装置”单一故障，“主防线控制装置”可用的情况下，在不影响其他“主防线控制装置”的情况下，由“多样化控制装置”启动对应的“多样化执行机构”，其他正常部分设备仍可保持在“主防线控制装置”中控制；

三是可避免“多样化控制装置”和“主防线控制装置”承担较多的控制功能，采用“总控制装置”承接部分功能的方式，“多样化控制装置”和“主防线控制装置”保留主要的成组自动或成组控制功能，可大大降低“多样化控制装置”和“主防线控制装置”控制平台的规模和成本；

四是采用多样化的优选装置，可以提高***的可靠性，不会因为优选装置的共因故障，导致***整体失效；

五是采用独立的多样化检测信号，可根据各自的检测***实现故障诊断和平台切换，避免某一平台信号不可用导致启动主防线和多样化控制平台作用失效的风险；

六是增加了主防线控制装置的操作盘且实现了安全分级与主防线控制装置一致，解决了前期项目操作盘(KIC)安全分级较低，不满足手动监视操作的需求和安全级调用路径的问题，同时可在二层监控盘实现多一级的监视的后备，提升可靠性。当KIC故障失效时，则由主防线操作盘接替控制，当主防线操作盘和KIC均故障，则切换至后备盘控制，当后备盘、主防线操作盘、KIC均故障时，则由多样化操作盘接替控制；

七是可以实现当“总控制装置”的操作显示盘故障时，则由主防线控制装置的主防线操作盘实现监控，若此时主防线操作盘也故障，则由多样化控制装置的多样化操作盘实现监控。相比较现有技术中控制***和主防线控制***操作显示盘采用同一个显示盘，当该操作显示盘故障后，则整体失效的方案，本技术方案增加了一级设备防线，增加了***的可靠性。此外，相对现有技术的KIC拆分为PS的操作显示盘和SAS操作显示盘，当SAS操作显示盘不可用时，则切换至PS的操作显示盘，当两者都可不用时，再切换至ACP后备盘，本技术方案独立拆分了“主防线控制装置”和“总控制装置”的操作显示盘，增加了***的可靠性。

Claims (12)

1.一种核电站多样化驱动***，其特征在于，包括主防线控制装置、总控制装置、多样化控制装置、主防线执行机构以及多样化执行机构；

所述主防线控制装置、所述总控制装置和所述多样化控制装置分别接收检测信号，根据所述检测信号确定故障类型；当所述故障类型为所述主防线执行机构单一故障时，所述总控制装置驱动所述多样化执行机构动作；当所述故障类型为所述总控制装置单一故障时，所述主防线控制装置启动并驱动所述主防线执行机构动作；当所述故障类型为所述主防线控制装置和所述总控制装置同时故障或所述主防线执行机构和所述总控制装置均单一故障时，所述多样化控制装置启动并驱动所述多样化执行机构动作。

2.根据权利要求1所述的核电站多样化驱动***，其特征在于，所述检测信号包括主防线检测信号和多样化检测信号。

3.根据权利要求2所述的核电站多样化驱动***，其特征在于，还包括主防线隔离分配装置，所述主防线隔离分配装置接收所述主防线检测信号，对所述主防线检测信号进行拆分，将拆分后的主防线检测信号分别输出至所述主防线控制装置以及所述总控制装置。

4.根据权利要求2所述的核电站多样化驱动***，其特征在于，所述主防线控制装置和所述总控制装置分别接收所述主防线检测信号，比对所述主防线检测信号和预设故障等级信息，确定与所述主防线检测信号对应的故障类型。

5.根据权利要求2所述的核电站多样化驱动***，其特征在于，还包括多样化隔离分配装置，所述多样化隔离分配装置接收所述多样化检测信号，对所述多样化检测信号进行拆分，将拆分后的多样化检测信号分别输出至所述总控制装置和所述多样化控制装置。

6.根据权利要求2所述的核电站多样化驱动***，其特征在于，所述总控制装置和所述多样化控制装置分别接收所述多样化检测信号，比对所述多样化检测信号和预设故障等级信息，确定与所述多样化检测信号对应的故障类型。

7.根据权利要求1所述的核电站多样化驱动***，其特征在于，还包括主防线优选装置，所述主防线优选装置分别与所述主防线控制装置和所述总控制装置连接；

当仅接收到所述主防线控制装置的第一主防线控制指令时，所述主防线优选装置根据所述第一主防线控制指令驱动所述主防线执行机构动作；

当仅接收到所述总控制装置的第二主防线控制指令时，所述主防线优选装置根据所述第二主防线控制指令驱动所述主防线执行机构动作；

当同时接收到所述第一主防线控制指令和所述第二主防线控制指令时，所述主防线优选装置根据所述第一主防线控制指令驱动所述主防线执行机构动作。

8.根据权利要求7所述的核电站多样化驱动***，其特征在于，所述主防线控制装置包括主防线操作盘，所述主防线操作盘与所述主防线控制装置连接，用于响应主防线控制操作，控制所述主防线控制装置输出第一主防线控制指令至所述主防线优选装置。

9.根据权利要求1所述的核电站多样化驱动***，其特征在于，还包括多样化优选装置，所述多样化优选装置分别与所述多样化控制装置和所述总控制装置连接；

当仅接收到所述多样化控制装置的第一多样防线控制指令时，所述多样化优选装置根据所述第一多样防线控制指令驱动所述多样化执行机构动作；

当仅接收到所述总控制装置的第二多样防线控制指令时，所述多样化优选装置根据所述第二多样防线控制指令驱动所述多样化执行机构动作；

当同时接收到所述第一多样防线控制指令和所述第二多样防线控制指令时，所述多样化优选装置根据所述第一多样防线控制指令驱动所述多样化执行机构动作。

10.根据权利要求9所述的核电站多样化驱动***，其特征在于，所述多样化控制装置包括多样化操作盘，所述多样化操作盘与所述多样化控制装置连接，用于响应多样化控制操作，控制所述多样化控制装置输出第一多样防线控制指令至所述多样化优选装置。

11.根据权利要求1所述的核电站多样化驱动***，其特征在于，还包括控制装置操作盘，所述控制装置操作盘与所述总控制装置连接。

12.根据权利要求1所述的核电站多样化驱动***，其特征在于，所述主防线控制装置、所述总控制装置和所述多样化控制装置还用于分别比对所述检测信号和预设故障等级信息，确定故障等级，根据所述故障等级确定故障类型。

Images