基于MTS的NASPIC平台输出至外部系统试验可行性研究.pdf
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1、第30卷 第10期2023年10月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.10基于MTS的NASPIC平台输出至外部系统试验可行性研究周 岱,胡清仁,王汝桥,张 谊,何玉鹏,彭 浩(中国核动力研究设计院 核反应堆系统设计技术重点实验室,成都 610213)摘 要:为确保安全级 DCS 系统的可靠性,需在固定周期对安全级 DCS 设备进行定期试验,降低因任何原因导致的系统误动、拒动的可能性。本文针对核安全级 DCS 平台“龙鳞平台(NASPIC)”的输出至外部系统试验的逻辑关系冗杂、时序关系复杂,以及占用大量 CPU、SVDU 资源的问题,提出了一种新的输出至外部系
2、统试验解决方案,可使 CPU 中逻辑复杂度大大减少。此方案在对安全级设备性能不降低的情况下大量精简 CPU 逻辑,且不降低定期试验功能的可靠性,可在多个核电仪控产品领域推广。关键词:定期试验;龙鳞平台;工程师站中图分类号:TL362 文献标志码:AFeasibility Study of External System Test Based on NASPIC Platforms MTSZhou Dai,Hu Qingren,Wang Ruqiao,Zhang Yi,He Yupeng,Peng Hao(Science and Technology on Reactor System Desi
3、gn Technology Laboratory,Nuclear Power Institute of China,Chengdu,610213,China)Abstract:In order to ensure the reliability of the safety-level DCS system,it is necessary to conduct regular tests on the safe-ty-level DCS equipment in a fixed cycle to reduce the possibility of system misoperation and
4、rejection caused by any reason,aiming at the problem of the output of the nuclear safety DCS platform“Dragon Scale Platform(NASPIC)”to the external system test of the logical relationship is complicated,the timing relationship is complex,and it occupies a lot of CPU and SVDU resources,this paper pro
5、poses a new output to the external system test solution,without affecting SVDU.The logic complexity in the CPU can be greatly reduced.This scheme can be promoted in many nuclear power I&C product fields without reducing the performance of safety-level equipment without reducing the performance of sa
6、fety-level equipment,and without reducing the reliability of periodic test functions.Key words:regular tests;NASPIC;MTS收稿日期:2023-08-28基金项目:国家重点研发计划项目(2022YFB3305200);四川省重大科技专项项目(2022ZDZX0008)。作者简介:周岱(1996-),男,四川达州人,学士,从事核电厂安全级DCS的系统设计工作。DOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2023.10.009文章编号:1671-1041(2023)10-
7、0035-060 引言为实现核动力厂的安全运行,防止或减轻可能危及安全的事件后果,安全系统必须具有可在核动力厂运行时对其功能进行定期试验的条件,包括各通道分别进行试验的可能性,以查明可能发生的故障和多重性的丧失。设计必须允许对包括从传感器到最终的触发驱动器和显示单元所有环节的定期试验1。定期试验是对于核电厂探查故障、检查可运行性,按计划的时间间隔所进行的试验。安全系统的定期试验应该至少包括通道检查、通道校准试验、功能试验、响应时间验证和逻辑系统功能试验2。其中,通道检查、通道校准第30卷36 仪器仪表用户 INSTRUMENTATION试验主要验证输入信号的精度以及可用性;功能试验主要验证系统
8、的功能能否正确完成;响应时间试验主要验证从探测器发出信号到现场驱动器产生动作的响应时间;逻辑系统功能试验主要验证逻辑处理的正确性。由于保护系统的复杂性,定期试验无法一次全部完成对所有试验的进行,故采用分段交迭的方式进行,通过两部分试验共同证明被试验的部分处于正确状态。在保护系统的定期试验项目中,输出至外部系统连接试验为占用CPU 负荷最大的试验。由于其具有一键启动、顺序进行的多重要求,在保护系统的 CPU 中需要设计大量逻辑以实现自动逻辑。根据目前的实现方案,此实现方式逻辑复杂,软件中网络变量过多,一度造成软件实现时出现组态困难、软件变量超上限等情况,对 NASPIC 平台的数据量、负荷、软件
9、可靠性产生了较大影响。本文针对此问题,提出了输出至外部系统试验的具体优化方案以及可行性分析。1 概要1.1 NASPIC平台介绍NASPIC 平台是由中国核工业集团有限公司中国核动力研究设计院自主研发的一个通用的安全级 DCS 平台,该平台具有高安全性、高可靠性、高技术成熟性等特点,可满足三代核电及其他设施的要求。NASPIC 平台主要包括现场控制站、传输站、网关站、安全显示站和工程师站等 5 个基本的功能站等,构成完整的核电厂安全级 DCS 的设备集成解决方案。按照保护组单通道、停堆 4 取 2 系统的架构,紧急停堆系统满足紧急停堆系统拒动率 1.010-7次/指令,误动率不大于 0.1 次
10、/年的技术指标3。1.2 基于NASPIC平台的反应堆保护系统架构根据反应堆保护系统功能和设计准则要求,结合NASPIC 平台特点,华龙一号的安全级 DCS 架构主要包括紧急停堆子系统(RTS)、专设驱动子系统(ESFAS)、安全信息和控制系统(SVDU)、网关系统(GW)、维护系统(MS)。总体上,安全级 DCS 包含 4 个保护组(保护组 I、保护组 II、保护组 III 以及保护组 IV)和两个逻辑系列(逻辑系列 A 和逻辑系列 B),每个保护组分为两个多样性子组,每个逻辑系列包含 F-SC1、F-SC2 两个安全等级的专设驱动系统,每个逻辑系列中执行 F-SC1 级功能也分为两个多样性
11、子组。具体架构如图 1 所示。图1 安全级DCS总体架构图Fig.1 Overall architecture of security level DCS周 岱基于MTS的NASPIC平台输出至外部系统试验可行性研究第10期37图2 安全级DCS输出至外部系统连接试验类型1Fig.2 Safety level DCS output to external system connection test type 1图3 安全级DCS输出至外部系统连接试验类型2Fig.3 Safety level DCS output to external system connection test type
12、 21.3 输出至外部系统连接试验输出至外部系统连接试验的目的是对反应堆保护系统输出至外部系统的硬接线连接回路进行检查。该试验通过输出至外部系统的信号数量以及外部系统需要处理的方式分为类型 1、类型 2 以及类型 3 的 3 种类型4。类型 1:该试验类型针对安全级 DCS 系统传输至其它系统的信号为两路冗余信号,并在目标系统进行“与”逻辑运算后产生真实动作信号的情况。其试验反馈信号经过“异或”逻辑运算后产生。试验时,每次只触发其中的一路输出。因此,试验不会导致目标系统产生真实的动作信号,但是会产生试验反馈信号传输至安全级 DCS 系统,从而安全级 DCS 系统可以获悉目标系统已接收到了该试验
13、信号。此类型的逻辑示意图如图 2 所示。类型 2:该试验类型针对安全级 DCS 系统传输四路冗余信号至目标系统,在目标系统进行“2/4”逻辑运算后产生真实动作信号的情况。任意一个输入信号产生且没有真实动作信号触发的情况会产生试验反馈信号。试验时,每次只触发四路信号中的一路输出。因此,试验不会导致目标系统产生真实的动作信号,但是会产生试验反馈信号传输至安全级 DCS 系统,从而安全级 DCS 系统可以获悉目标系统已接收到了该试验信号。此类型的逻辑示意图如图 3所示。类型 3:该试验类型针对安全级 DCS 系统传输三路信号至目标系统,在目标系统进行“2/3”逻辑运算后产生真实动作信号的情况。任意一
14、个输入信号产生且没有真实动作信号触发的情况会产生试验反馈信号。试验时,每次只触发其中的一路输出,因此试验不会导致目标系统产生第30卷38 仪器仪表用户 INSTRUMENTATION真实的动作信号,但是会产生试验反馈信号传输至安全级DCS 系统,从而安全级 DCS 系统可以获悉目标系统已接收到了该试验信号。此类型的逻辑示意图与图 3 类似。2 改进前的输出至外部系统连接试验方案本试验需要一键启动,且各类型试验同时进行。为满足此要求,特在 SVDU 上设置一键启动按钮,下发试验开始的脉冲信号,同时采用多个延时模块、边沿脉冲发生器在 TU 站中搭建时序功能块,以体现每个信号的试验顺序。在 TU 站
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