核電廠安全級DCS系統信號隔離分配設計

蔡曉濤 王 松 謝 挺 梁嘉琳

核電廠安全級DCS系統信號隔離分配設計

蔡曉濤 王 松 謝 挺 梁嘉琳

中核控制系統工程有限公司，北京 100176

首先介紹了核電廠安全級DCS系統信號隔離分配設計，然后通過對傳統的信號隔離分配設計進行分析，提出了改進的設計方案，并且在反應堆保護系統工程樣機中驗證了本設計方案。

安全級DCS系統；隔離分配；反應堆保護系統；工程樣機

引言

對來自于現場設備和其他I&C系統的信號，反應堆保護系統（RPS）系統采集該信號前，需要通過信號分配隔離（PIP）單元對其進行調理、隔離和分配[1]。

RPS系統保護組的模擬量輸入信號通常由PIP單元進行采集和調理，即將傳感器信號轉換成RPS系統控制站所需的4～20?mA信號，然后經過隔離器隔離、分配實現多路輸出[2]。開關量輸入信號，則通過PIP單元的開關量隔離器進行隔離和分配。

1 信號隔離分配概述

PIP單元模擬量輸入信號接口采用了隔離模塊、調理模塊、保險絲管等部件與現場回路進行電氣隔離[3]，開關量輸入信號接口采用繼電器模塊、保險絲管等部件與現場回路進行電氣隔離。

現場模擬量信號的隔離分配接口如圖1所示。通常情況下，現場變送器信號或溫度傳感器信號（熱電阻、熱電偶信號）經過信號調理模塊，將現場信號調理為4～20?mA模擬量信號，如果該信號要分配多路輸出，則經過隔離器隔離、分配后送至RPS系統和（或）其他I&C系統。本圖例中描述了現場模擬量信號經調理、隔離、分配后送至BUP盤臺、NC/NC+非安全級系統、RPS系統保護組子系統Sub1和子系統Sub2。

圖1 現場模擬量信號隔離分配

對于來自其他I&C系統的開關量信號，其隔離分配接口如圖2所示。通常情況下，開關量信號隔離器隔離、分配實現多路輸出，其每路輸出信號間相互隔離。本圖例中描述了開關量信號經隔離、分配后送至RPS系統保護組子系統Sub1和子系統Sub2。

圖2 開關量信號隔離分配

2 傳統的信號隔離分配設計

方家山、福清1&2號機組RPS系統中，每個保護組設計兩個壁掛箱，分別用來實現現場模擬量信號的隔離分配以及開關量信號的隔離分配。由于壁掛箱空間有限，信號隔離分配輸出部分都集中在一起。另外T1試驗信號切換單元和與RPS系統相關的信號分配單元放置在DCS控制柜中，其他部分的信號分配單元放置在壁掛箱中。

3 改進的信號隔離分配設計

傳統的信號隔離分配設計比較分散，而且由于壁掛箱空間有限，其結構設計可能因信號數量和輸出回路數量的變化而變化。T1試驗接口位于DCS控制柜中，由圖1可知，現場信號首先進入控制柜進行調理，然后再通過壁掛箱隔離分配，信號路徑比較長。另外對于隔離分配后的信號輸出回路都集中在一起，可能會相互影響。

本文提出了改進的信號隔離分配設計方案，并且在RPS工程樣機（采用福清5&6號機組RPS系統設計輸入）中進行了驗證。以RPS保護組IP為例，所有與保護組IP相關的現場模擬信號的調理、隔離、分配，開關量信號的隔離、分配，以及T1試驗接口處理單元都在一個PIP機柜中實現。PIP機柜各功能單元布置如圖3所示。

４結論

本文提出了改進的RPS系統信號隔離分配設計方案。本方案中每個RPS保護組各配置一個PIP機柜，用于完成所有與該保護組相關的現場模擬信號的調理、隔離、分配單元和開關量信號的隔離、分配單元以及T1試驗接口處理單元設計。

圖3 PIP機柜功能布置

通過RPS工程樣機驗證分析，相比較傳統的設計方案，本方案具有創(chuàng)新性，信號隔離分配設計更有效，主要包括4個方面：（1）PIP機柜空間可以滿足足夠數量的信號隔離分配回路，一般情況下不會因為信號數量的增加而改變機柜的結構設計；（2）供電設計中兼顧正常供電和應急供電，包括兩路正常冗余供電單元以及EES、EAU應急供電單元；（3）信號隔離分配設計方面，現場模擬量和開關量輸入回路分別布置在機柜兩側，輸出回路通過機柜背板前后隔離，從而降低了各輸出回路之間的相互影響；（4）T1試驗接口設計方面，直接從PIP機柜中注入試驗信號，而且信號接線路徑最短。

[1]IEC. IEC60987-2007 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety -Hardware desi?Gn requirements for computer-based systems [S]. ?Geneva： IEC，2007.

[2]IEC. IEC60709-2004 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety -Separation [S]. ?Geneva：IEC，2004.

[3]盧超，夏利民，王慶明，等.核電站安全級DCS系統獨立性設計[J].核科學與工程，2012（s2）：232-237.

Signal Isolation and Distribution Design Of Safety DCS for Nuclear Power Plant

Cai Xiaotao Wang Song Xie Ting Liang Jialin

China Nuclear Control System Engineering Co., Ltd., Beijing 100176

Inthis paper, Signal isolation and distribution design of safety DCS for nuclear power plant is introduced firstly.Then, the improved design scheme is proposed through analyzing the traditional signal isolation and distribution scheme. Through constructing the reactor protection system engineering prototype, the correctness of the new scheme is validated.

safety DCS; isolation and distribution; reactor protection system; engineering prototype

TP271

A

1009-6434（2017）12-0060-02