本發(fā)明屬于核電儀控領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

福島核事故后，世界各國在新興的各項(xiàng)三代核電技術(shù)中開始研究嚴(yán)重事故的發(fā)展過程和處理策略，各國建立了許多試驗(yàn)裝置，對嚴(yán)重事故現(xiàn)象進(jìn)行模擬，并且提出了許多預(yù)防和緩解嚴(yán)重事故的措施，例如堆內(nèi)熔融物滯留、堆芯再淹沒等。

然而，在發(fā)生類似福島核事故這樣的嚴(yán)重事故情況下，核電站失去全部交流電，儀控系統(tǒng)也將因失去電源供應(yīng)而喪失監(jiān)測和控制功能，即使有完善的嚴(yán)重事故處理策略，卻得不到有效實(shí)施，無法控制嚴(yán)重核事故的發(fā)展、緩解嚴(yán)重核事故造成的后果。例如，已公開的核電站針對嚴(yán)重事故的研究側(cè)重于事故處理策略和工藝系統(tǒng)配置，當(dāng)嚴(yán)重事故疊加全廠交流電喪失的情況實(shí)際發(fā)生時，為了使這些專設(shè)的策略和系統(tǒng)能夠有效地發(fā)揮預(yù)防和緩解事故的作用，儀控系統(tǒng)的可用性需要保障，操作員通過儀控系統(tǒng)得到準(zhǔn)確的參數(shù)信息，判斷何時采取何種策略，進(jìn)而通過可用和可靠的控制平臺控制相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)事故處理策略。

有鑒于此，確有必要提供一種能夠解決上述問題的核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在嚴(yán)重事故疊加全廠交流電喪失的情況下，能夠有效監(jiān)測和控制儀表設(shè)備，獲取核電站重要參數(shù)，為嚴(yán)重事故處理和應(yīng)急策略實(shí)施提供支持的核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)，其包括現(xiàn)場儀表層、邏輯處理層以及操作與信息管理層，所述系統(tǒng)由常規(guī)電源和專用UPS同時供電；

現(xiàn)場儀表層包括現(xiàn)場儀表和現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場儀表和現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠用于執(zhí)行嚴(yán)重事故、設(shè)計基準(zhǔn)事故和正常運(yùn)行工況下的功能；

邏輯處理層采集來自現(xiàn)場儀表層的信息，并將信息輸出至操作與信息管理層進(jìn)行顯示；

操作與信息管理層向邏輯處理層發(fā)送控制指令，邏輯處理層將控制指令輸出給現(xiàn)場儀表層執(zhí)行。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述現(xiàn)場儀表包括嚴(yán)重事故專用儀表和共用儀表，所述現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括嚴(yán)重事故專用執(zhí)行機(jī)構(gòu)和共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)，嚴(yán)重事故專用儀表和嚴(yán)重事故專用執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于執(zhí)行嚴(yán)重事故工況下的功能，共用儀表和共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于執(zhí)行嚴(yán)重事故、設(shè)計基準(zhǔn)事故和正常運(yùn)行工況下的功能。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述操作與信息管理層包括嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺，以及電站計算機(jī)信息與控制系統(tǒng)；所述邏輯處理層包括嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜，嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺與現(xiàn)場儀表層之間的信息傳遞通過嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜完成。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述嚴(yán)重事故專用儀表的信號由嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜采集后，輸出至嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺以及電站計算機(jī)信息與控制系統(tǒng)顯示。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺或者電站計算機(jī)信息與控制系統(tǒng)發(fā)出的嚴(yán)重事故專用執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號，經(jīng)嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜處理后輸出給嚴(yán)重事故專用執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行；嚴(yán)重事故專用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋信號由嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜采集并處理后，輸出至嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺和/或電站計算機(jī)信息與控制系統(tǒng)顯示。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述邏輯處理層還包括數(shù)字化儀控系統(tǒng)，數(shù)字化儀控系統(tǒng)包括安全級過程控制機(jī)柜、隔離分配模塊、設(shè)備接口模塊，其中，隔離分配模塊與共用儀表連接，設(shè)備接口模塊與共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述共用儀表的信號由隔離分配模塊采集并隔離后，分配至嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜和安全級過程控制機(jī)柜，嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜將信號輸出至嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺顯示，安全級過程控制機(jī)柜將信號輸出至電站計算機(jī)信息與控制系統(tǒng)顯示。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺發(fā)出的共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號，由嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜發(fā)送至設(shè)備接口模塊，設(shè)備接口模塊處理后輸出給共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行；所述電站計算機(jī)信息與控制系統(tǒng)發(fā)出的共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號，由安全級過程控制機(jī)柜發(fā)送至設(shè)備接口模塊，設(shè)備接口模塊處理后輸出給共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行；所述共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號由設(shè)備接口模塊采集并隔離后，分配至嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜和安全級過程控制機(jī)柜，嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜將信號輸出至嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺顯示，安全級過程控制機(jī)柜將信號輸出至電站計算機(jī)信息與控制系統(tǒng)顯示。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述現(xiàn)場儀表層還包括儀表就地處理機(jī)柜,儀表就地處理機(jī)柜的信號分別輸出至嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜和安全級過程控制機(jī)柜，嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜將信號輸出至嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺顯示，安全級過程控制機(jī)柜將信號輸出至電站計算機(jī)信息與控制系統(tǒng)顯示。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述現(xiàn)場儀表層還包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜，所述嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺發(fā)出的執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜控制信號，經(jīng)嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜處理后輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜；所述電站計算機(jī)信息與控制系統(tǒng)發(fā)出的執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜控制信號，經(jīng)安全級過程控制機(jī)柜處理后輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜的反饋信號分別輸出至嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜和安全級過程控制機(jī)柜，嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜將信號輸出至嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺顯示，安全級過程控制機(jī)柜將信號輸出至電站計算機(jī)信息與控制系統(tǒng)顯示。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜能夠根據(jù)遠(yuǎn)程停堆站的輸入信號控制嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺進(jìn)入允許操作狀態(tài)、禁止操作狀態(tài)或試驗(yàn)狀態(tài)。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜將采集到的信息進(jìn)行分析判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果向嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺輸出報警信息。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜通過單向網(wǎng)絡(luò)向核應(yīng)急指揮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送信息。

作為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述電站計算機(jī)信息與控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與邏輯處理層連接，所述現(xiàn)場儀表層通過硬接線與邏輯處理層連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)具有以下技術(shù)效果：通過將嚴(yán)重事故處理策略中必需的監(jiān)測和控制功能納入到一個獨(dú)立、專用的儀控系統(tǒng)，由嚴(yán)重事故專用UPS電源進(jìn)行供電，并對參與監(jiān)測和控制功能的儀表和設(shè)備集中控制，保證了嚴(yán)重事故疊加全廠交流電喪失的工況下所需的嚴(yán)重事故處理策略措施得到有效實(shí)施，提高了核電站的安全性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和技術(shù)效果更加清晰明白，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的具體實(shí)施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不是為了限定本發(fā)明。

本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)包括現(xiàn)場儀表層、邏輯處理層以及操作與信息管理層；現(xiàn)場儀表層包括現(xiàn)場儀表和現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場儀表和現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠用于執(zhí)行嚴(yán)重事故、設(shè)計基準(zhǔn)事故和正常運(yùn)行工況下的功能；邏輯處理層采集來自現(xiàn)場儀表層的信息，并將信息輸出至操作與信息管理層進(jìn)行顯示；操作與信息管理層向邏輯處理層發(fā)送控制指令，邏輯處理層將控制指令輸出給現(xiàn)場儀表層執(zhí)行；核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)由常規(guī)電源和專用UPS同時供電。

請參照圖1所示，操作與信息管理層包括SAP(Severe Accident Panel，嚴(yán)重事故操作與顯示盤臺)和KIC(Plant Computer Information&Control System，電站計算機(jī)信息與控制系統(tǒng))。

現(xiàn)場儀表層包括現(xiàn)場儀表、現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)、儀表就地處理機(jī)柜、執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜，其中，現(xiàn)場儀表包括嚴(yán)重事故專用儀表和共用儀表，現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括嚴(yán)重事故專用執(zhí)行機(jī)構(gòu)和共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。嚴(yán)重事故專用儀表和嚴(yán)重事故專用執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于執(zhí)行嚴(yán)重事故工況下的功能，共用儀表和共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于執(zhí)行嚴(yán)重事故、設(shè)計基準(zhǔn)事故和正常運(yùn)行工況下的功能。

邏輯處理層包括SAC(Severe Accident Cabinet，嚴(yán)重事故儀控機(jī)柜)和DCS(Digital Control System，數(shù)字化儀控系統(tǒng))。DCS包括KCS(Classified Process Control Cabinet System，安全級過程控制機(jī)柜)、PIPS(Process Instrumentation Pre-processing System，隔離分配模塊)、CIM(Component Interface Module，設(shè)備接口模塊)。邏輯處理層的作用是對輸入輸出信號進(jìn)行邏輯判斷和流向控制，其中：SAC主要用于處理核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)內(nèi)部的信號傳遞，SAP與現(xiàn)場儀表層之間的所有信息傳遞都通過SAC完成；DCS能夠?qū)灿脙x表、共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)、儀表就地處理機(jī)柜、執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜的監(jiān)測控制信號在SAC與KCS之間分配和隔離。SAC和DCS共同實(shí)現(xiàn)嚴(yán)重事故管理導(dǎo)則中要求的監(jiān)測和控制功能。在核電站未失去全部交流電，DCS可用的情況下，通過DCS控制共用儀表、共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)、儀表就地處理機(jī)柜、執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜來預(yù)防和緩解嚴(yán)重事故。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重事故疊加全廠交流電喪失的情況，通過SAC控制現(xiàn)場儀表層來實(shí)現(xiàn)必需的嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解功能。SAC還將采集到的信息進(jìn)行分析判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果向SAP輸出報警信息。

核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)用于在發(fā)生嚴(yán)重事故疊加全廠失去全部交流電(包括廠外電源、應(yīng)急柴油機(jī)發(fā)電、后備柴油機(jī)發(fā)電)時對嚴(yán)重事故進(jìn)行預(yù)防和緩解，因此機(jī)組在正常運(yùn)行工況和設(shè)計基準(zhǔn)事故工況下，嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)為非工作狀態(tài)。為防止機(jī)組在正常運(yùn)行工況和設(shè)計基準(zhǔn)事故工況時誤操作嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)，SAC設(shè)有防誤操作功能。SAC可以根據(jù)RSS(Remote Shutdown Station，遠(yuǎn)程停堆站)的輸入信號控制SAP進(jìn)入允許操作狀態(tài)、禁止操作狀態(tài)或試驗(yàn)狀態(tài)。當(dāng)主控室發(fā)生火災(zāi)等事故導(dǎo)致不可居留時，主控室切換至RSS控制模式，而不可切換至嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)控制模式。

核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)各組成部分的連接關(guān)系如下。SAP與SAC連接。KIC通過網(wǎng)絡(luò)分別與SAC、KCS連接。嚴(yán)重事故專用儀表和嚴(yán)重事故專用執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過硬接線與SAC連接。共用儀表通過硬接線與PIPS連接。共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過硬接線與CIM連接。儀表就地處理機(jī)柜通過硬接線分別與SAC、KCS連接。執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜通過硬接線分別與SAC、KCS連接。SAC通過單向網(wǎng)絡(luò)與KCC(Nuclear Accident Emergency Management System，核應(yīng)急指揮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng))連接，即SAC將監(jiān)測信息通過單向網(wǎng)絡(luò)傳送至KCC，為嚴(yán)重事故處理策略提供支持。

核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)設(shè)有兩路電源接口，一路為在嚴(yán)重事故疊加全廠交流電喪失工況下的專用UPS電源接口，另一路為常規(guī)電源接口。在設(shè)計基準(zhǔn)事故和正常運(yùn)行工況下，核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)不執(zhí)行功能，但系統(tǒng)由常規(guī)電源供電、處于帶電狀態(tài)。一旦發(fā)生嚴(yán)重事故疊加全廠交流電喪失的情況，操作員即可以將監(jiān)測和控制功能快速切換到核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)上、執(zhí)行嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解的措施。

對嚴(yán)重事故專用儀表的監(jiān)測按以下方式實(shí)現(xiàn)。嚴(yán)重事故專用儀表的信號由SAC采集、處理后，輸出至SAP以及KIC顯示。

對嚴(yán)重事故專用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制按以下方式實(shí)現(xiàn)。SAP或KIC發(fā)出的嚴(yán)重事故專用執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號，經(jīng)SAC處理后輸出給嚴(yán)重事故專用執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行。嚴(yán)重事故專用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋信號由SAC采集并處理后，輸出至SAP和/或KIC顯示。

對共用儀表的監(jiān)測按以下方式實(shí)現(xiàn)。共用儀表的信號由PIPS采集并隔離后，分配至SAC和KCS，SAC將信號輸出至SAP顯示，KCS將信號輸出至KIC顯示。

對共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制按以下方式實(shí)現(xiàn)。SAP發(fā)出的共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號，由SAC發(fā)送至CIM，CIM處理后輸出給共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行。KIC發(fā)出的共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號，由KCS發(fā)送至CIM，CIM處理后輸出給共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行。共用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號由CIM采集并隔離后，分配至SAC和KCS，SAC將信號輸出至SAP顯示，KCS將信號輸出至KIC顯示。

對儀表就地處理機(jī)柜的監(jiān)測按以下方式實(shí)現(xiàn)。儀表就地處理機(jī)柜的信號分別輸出至SAC和KCS，SAC將信號輸出至SAP，KCS將信號輸出至KIC顯示。

對執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜的控制按以下方式實(shí)現(xiàn)。SAP發(fā)出的執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜控制信號，經(jīng)SAC處理后輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜。KIC發(fā)出的執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜控制信號，經(jīng)KCS處理后輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜。執(zhí)行機(jī)構(gòu)就地控制機(jī)柜的反饋信號分別輸出至SAC和KCS，SAC將信號輸出至SAP顯示，KCS將信號輸出至KIC顯示。

結(jié)合以上對本發(fā)明的詳細(xì)描述可以看出，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明核電站嚴(yán)重事故儀控系統(tǒng)的有益技術(shù)效果包括但不限于：通過將嚴(yán)重事故處理策略中必需的監(jiān)測和控制功能納入到一個獨(dú)立、專用的儀控系統(tǒng)，由嚴(yán)重事故專用UPS電源進(jìn)行供電，并對參與監(jiān)測和控制功能的儀表和設(shè)備集中控制，保證了嚴(yán)重事故疊加全廠交流電喪失的工況下所需的嚴(yán)重事故處理策略措施得到有效實(shí)施，提高了核電站的安全性。

根據(jù)上述原理，本發(fā)明還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。