基于SPINLINE3安全級平臺下的核儀表系統(tǒng)分析

余周峰 黃顯藝

【摘要】 SPINLINE3是擁有先進的數(shù)字化儀表和控制系統(tǒng)平臺，并且由RRCN公司專門設計用于實現(xiàn)核電1E儀控設備功能的核安全應用平臺。其應用范圍包括新一代的NPP和EPR，現(xiàn)在最新版本設計用于更新電站的操作平臺，包括WER反應堆型。

【關(guān)鍵詞】 核儀表系統(tǒng) SPINLINE3 平臺

一、前言

SPINLINE3是勞斯萊斯公司的工程師和運營商兩者之間共同努力協(xié)作，共同開發(fā)和分享彼此之間的經(jīng)驗，技能和工具下開發(fā)的安那天我全級平臺。SPINLINE3安全級平臺是設計用于力求完美的滿足核電站的真實需求的，即保證基于SPINLINE3安全平臺的儀控系統(tǒng)是一個安全，可靠，易于維護和操作的基礎(chǔ)系統(tǒng)。

二、SPINLINE3的概述

2.1 國內(nèi)外SPINLINE3的應用

基于40多年的經(jīng)驗，SPINLINE3安全級平臺在世界各地已成功安裝在超過80個PWR和VVER反應堆。

在中國，SPINLINE3安全級平臺技術(shù)已經(jīng)在在建的20臺反應堆核儀表系統(tǒng)中得到了使用。對于核儀表系統(tǒng)（RPN）在國內(nèi)普遍采用SPINLINE3安全級平臺搭建，這些電站包括秦山二期、遼寧紅沿河、福建寧德和福建福清核電站。

2.2 SPINLINE3的設計特點

SPINLINE3安全平臺的設計主要有以下特點：

1）故障安全架構(gòu)：SPINLINE3如果檢測到故障，關(guān)聯(lián)到CPU的輸出總是去一個預定義的狀態(tài)。

2）容錯（包括單一故障準則）：SPINLINE3可滿足任何冗余的要求。

3）功能多樣性：可實施對共因故障保衛(wèi)系統(tǒng)。

4）功能絕緣：通過避免冗余部件之間的故障傳播。

5）確定性：對于所有的處理，相同的輸入產(chǎn)生了一個保證的響應時間相同的輸出。

6）運行和維護的簡易性。運行和維護均采用自我測試，自動定期測試來進行檢測。

7）模塊化SPINLINE3所有功能實現(xiàn)均能夠集成到機柜。

8）可擴展性：SPINLINE3適合各種尺寸的儀控系統(tǒng)。它可以用于高度分布式體系結(jié)構(gòu)。即可用于反應堆保護系統(tǒng)四個通道，又可用于核儀表系統(tǒng)的兩個源量程通道、中間量程通道和四個功率量程通道。

三、SPINLINE3安全級平臺的介紹

對于SPINLINE3安全級平臺來說，如果需要實現(xiàn)1E級設備的主要功能，則需要硬件和軟件的配合。下面對于SPINLINE3的硬件和軟件進行介紹。

3.1 SPINLINE3的硬件

SPINLINE3硬件由機柜，機架，電路板和布線，這些都是為了適合現(xiàn)場儀控系統(tǒng)和設備的要求來進行設計的。硬件設計，制造都根據(jù)核電站的要求和標準來進行。標準機柜符合IEC 60529標準，保護指數(shù)IP22，并有資格承受地震的應力。它們的設計配備電源，機架，冷卻風扇，輸入輸出電纜接口，內(nèi)部布線和顯示設備。機柜包括：由鉚接部分的框架、側(cè)面板和前后門、最多達5個機架滑軌、配線區(qū)、頂部面板的通風口。

3.2 SPINLINE3的軟件

SPINLINE3軟件是由兩個主要部分組成：

1.操作系統(tǒng)軟件的應用需求的適應是通過使用CLARISSE系統(tǒng)和軟件開發(fā)環(huán)境的配置工具來執(zhí)行的。2.應用程序軟件是針對每一個項目專門開發(fā)的。目的是為了實現(xiàn)了應用功能滿足系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境（SSDE）用于自動配置系統(tǒng)軟件，網(wǎng)絡和板卡之間的信息傳送。

四、核儀表系統(tǒng)的設計特點

核儀表系統(tǒng)的整個系統(tǒng)是由法國RRCN公司設計和生產(chǎn)，由安裝在反應堆壓力容器外探測井中的探測器、儀表柜、控制柜、移動測試柜（MTE）、可視化參數(shù)修改終端（LDU）及外圍設備組成。在硬件方面，核儀表系統(tǒng)采用的板卡主要為UC25（CPU板）、NERVIA擴展板、ALIM ANA5、32ETOR、16EANA、32ACT、6SANA、8SREL。核信號探測器采集：AIMP5、ACCC4、ACGF6/BN、AHTS4/B。再加上專用板ICTO用于源量程計數(shù)率的信號采集。

同時對于核儀表系統(tǒng)來說采用LDU進行參數(shù)修改，MTE進行周期試驗保證整個系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。

在軟件方面，核儀表系統(tǒng)對于每個量程均設置不同EEPROM來進行軟件的寫入和運行。同時對于不同的量程，設置不同的可調(diào)參數(shù)進行通道的校準試驗。對于UC25板卡上的CPU，均有Nervia子板來進行通訊。

表明對于核儀表系統(tǒng)的儀表控制部分采用基于SPINLINE3（反應堆核安全級模塊化、數(shù)字化軟件）的數(shù)字化技術(shù)平臺，這對于保證核電廠安全運行是極為重要的。因為整個SPINLINE3的數(shù)字化技術(shù)平臺采用了IE操作系統(tǒng)軟件用于I/O的管理、硬件的自檢測試、周期的校準和控制。