海南核電廠RPN系統內部網絡故障原因分析

吳成軍，文麗娟

（海南核電有限公司，海南昌江 572733）

0 引言

海南昌江核電廠核儀表系統（RPN）的功能是連續監測核反應堆功率、功率水平和功率分布的變化。RPN 系統利用來自3種獨立類型的儀表通道信號，提供3 個獨立的保護和監測區域：源量程核儀表通道、中間量程核儀表通道和功率量程核儀表通道。RPN 系統通道故障和通道試驗以及RPDM 故障信號均在主控室設置有報警。RPN 系統出現網絡故障會導致反應堆保護部分不可用，嚴重影響機組安全穩定運行。

1 RPN 系統內部網絡故障情況概述

2018 年6 月14 日10：13，海南昌江核電廠二號主控閃發2RPN467KA 報警。維修儀控人員檢查系統日志，記錄到2RPN024/023/020/040MA 的Nervia 網絡刷新故障頻繁閃發，每次閃發約l s，懷疑是RPN 系統內部網絡的B 網在2RPN005AR中的網線集線器工作不穩定造成。該報警在2018 年6 月18 日之后未再閃發過，故當時沒有處理。2018 年10 月30 日21：43，主控再次閃發2RPN467KA 報警。維修儀控懷疑為2RPN005AR中的2RPN506KS 集線器性能不穩定導致報警閃發，待202 大修期間更換集線器。202 大修期間，維修儀控更換了故障2RPN506KS，更換后通信正常。2019 年7 月10 日與2020 年4月12 日該報警再次閃發，說明202 大修期間的處理沒能徹底解決問題。目前維修儀控已將系統日志和故障現象等數據發函給廠家，協助查明原因，待廠家反饋。

2 RPN 系統內部網絡結構

RPN 系統儀表機柜的設計基于“模塊”概念，每一模塊完成特定的功能。從反應堆廠房中的中子探測器到信號處理，包括連接電纜，都要保持冗余保護通道的隔離。冗余通道由4 個220 V交流可靠電源供電，并且設置在實體分隔的4 個柜中。輔助通道利用來自冗余通道的信號。它們設置于一個控制柜中，由220 V交流應急電源供電，該電源完全獨立于220 V 交流保護電源。保護通道安裝于RPN001/002/003/004AR 機柜中。控制監測通道和聲計數率通道安裝于RPN005AR 機柜中，它完成所有的控制功能，還提供功率分布的監測。保護機柜與控制機柜之間的信號接口采用隔離模塊作為隔離措施。模塊的設計可在輸出端短路、接地及加上220 V 交流電的情況下不會影響輸入端。

RPN 系統內部4 個保護柜與控制柜之間、控制柜內部通過光纖傳輸圖見圖1，各通道通過模塊、光纖、網線、CONTROL PC的通信卡等連接。

3 RPN 系統內部網絡故障風險分析

2RPN467KA 報警名稱為“控制機柜故障”，根據RPN 報警卡的描述，觸發該報警的可能原因有：①控制機柜VC 柜門打開；②Nervia 網HUB1 故障；③Nervia 網HUB2 故障。

圖1 RPN 光纖傳輸

當前故障出現時，絕大多數時間CONTROL PC 記錄到“SRC2/IRC2/PRC2 Nervia refresh fault”，極少數時間記錄到“PRC4 Nervia refresh fault”，即網絡刷新故障。每次閃發1～2 s 后自動消失。日志顯示保護柜2 號柜通信閃發的概率高于4 號柜。

故障定義為網絡刷新故障，表示為RPN 的保護柜到控制柜之間網絡傳輸的異常報警（RPN 參與的RPR 保護信號，均是通過硬接線直接從RPN 保護柜送到RPR，不走網絡，因此對RPR保護功能無影響）。

根據RPN 系統內部網絡圖（圖1）可知，RPN 內部所有通道的模塊，或者光纖、網線、CONTROL PC 的通信卡接口故障，或者性能不穩定均可能造成網絡刷新故障。從當前報警現象來看，報警閃發期間KIC 上的數據趨勢仍然是連續的，通信并未中斷。考慮最壞情況，RPN 內部網絡的B 網通信功能完全喪失的情況，影響如下：

（1）KIC 上顯示的2RPN024MA 計數率、倍增周期、相關報警指示，2RPN023MA 電流值、倍增周期、相關報警指示，2RPN020/040MA 功率、軸向功率偏差、相關報警指示，均是通過B 網傳輸，如果B 網故障，將導致相關信號顯示不可用；此時可從BUP、SVDU、DAS 畫面及一層1E 軟件查看相關信息。

（2）如果網絡故障，RPDM 計算機上顯示的2RPN010/20/30/040MA 的運行圖，將不能顯示，需要記錄I0，RPN9，并且按照技術規范要求控制機組狀態。此時若技術處能手動計算象限功率傾斜比，則不需記錄I0。

4 RPN 系統內部網絡故障的運行策略

RPN 系統內部網絡故障是指A、B 網同時故障，如果單獨B網故障，和上面“3”故障風險分析一致。A 網故障不單獨說明。

（1）閃發2RPN467KA“控制機柜故障”報警，主控確認RPN畫面功率量程4 個通道儀表顯示正常，RPDM 顯示4 個通道ΔI均正常，無其他異常報警時：①通知儀控核實報警原因；②主控關注RPN 畫面功率、象限功率傾斜比顯示正常，RPDM 顯示4個通道ΔI 均正常。

（2）長期出現2RPN467KA“控制機柜故障”報警，但主控確認RPN 畫面功率量程4 個通道儀表顯示正常，RPDM 顯示4 個通道ΔI 均正常時：①通知儀控核實報警原因；②主控關注RPN畫面功率量程4 個通道儀表顯示正常，RPDM 顯示4 個通道ΔI、象限功率傾斜比均正常。

（3）長期出現2RPN467KA“控制機柜故障”報警，且主控確認RPN 畫面功率量程4 個通道儀表顯示故障，RPDM 顯示4 個通道ΔI 故障時：①主控通過BUP/DAS 畫面密切關注RPN 4 個通道核功率，如果波動或異常及時通知值長，以及值班運工、處長；②立即通知儀控檢查，要求儀控協助通過IE 軟件實時監視核功率和ΔI；③通知技術處手動計算象限功率傾斜比。

5 結語

針對海南昌江核電廠RPN 系統出現“控制機柜故障”報警2RPN467KA 這一問題，詳細查閱報警發生時的機組運行情況和海核RPN 系統的網絡結構，經過分析鎖定原因為內部網絡故障導致。通過對RPN 內部網絡故障的風險進行梳理，有針對性地制定出故障發生時的運行策略。