核电站安全级数字化保护系统功能分配设计研究

为保证可靠性,有效克服单一故障和共因故障影响,核电站安全级数字化保护系统设计过程中必须充分考虑系统多样性和纵深防御设计,并有效实现安全功能分散、优化单站负荷及接口。本文论述了核电站安全级数字化保护系统的结构、功能,并依据相关标准要求给出了核电站安全级数字化保护系统的功能分配原则和方法,同时结合一种典型的数字化保护系统功能分配做了分析。     

核电站数字化保护系统控制层通信协议的设计

核电站数字化保护系统中的控制层通信承担着重要的数据和信息传输任务，为控制单元提供现场数据和保护输出，是核电站数字化保护系统中的重要组成部分。现有的控制层通信协议无法满足核电站数字化保护系统确定性、可靠性、独立性和实时性的要求。采用基于状态、通信周期固定、通信链路冗余、只传输固定的数据集、帧长度和格式固定等方式，设计了控制层通信协议。根据核电标准要求，针对通信协议中可能存在的故障类型进行了分析，同时给出了错误检测方法和相应的处理措施，以满足核电站数字化保护系统确定性、可靠性、独立性和实时性的要求。该通信协议已经通过权威机构认证，所涉及的硬件产品已经通过核安全级设备的鉴定，后续可应用于军工、航天等高可靠性行业。     

核电监控系统中超温超功率调节的设计与实现

随着数字电子技术的发展,为了提高核电站安全性和灵活性,第三代核电系统设计提出了新的要求。首次提出了采用数字化软件技术,在核电监控系统中实现对反应堆超温超功率调节的保护功能的要求。超温超功率调节采用高实时性人机交互方式,对运行中的核电站安全级控制系统进行调节,是核电站监控过程中安全性要求较高、功能较复杂的保护功能。核电安全级控制系统的部署结构直接影响功能实现方式。为确保软件系统整体的安全等级,选择已获得工业安全SIL3等级认证的嵌入式操作系统VxWorks作为开发环境。结合操作系统的使用手册,以及国际标准IEC 61508对软件系统的诊断要求,在上位机下位机一体化的多任务实时软件系统中,实现超温超功率调节功能。该方案即将在国产化第三代核电系统中得以验证使用,同时对所有高安全工业领域的监控软件有借鉴作用。     

核电站安全级DCS系统多样性分析

共因故障是核电站安全级DCS系统失效,导致安全功能丧失的原因之一。多样性可以有效地降低因共因故障导致安全功能丧失的风险。本文对在核电站安全级DCS的设计及实施中所涉及到的设备多样性（保护系统多样性、停堆系统多样性、显示和操作系统多样性）、功能多样性、人员（设计人员、验证和确认人员）多样性进行了系统的分析,详细论述了每种多样性的工作原理、实现的功能及效果。     

核电站安全级DCS系统接地设计研究

DCS系统的可靠接地是保证DCS安全、可靠运行的重要条件。为了保证DCS系统的监测控制精度和可靠运行,在DCS系统接地设计时,必须严格按照接地相关标准的要求进行设计,本文依据相关标准要求,给出了核电站安全级DCS系统接地设计的原则和方法,并结合辽宁红沿河核电站安全级DCS接地实例作了相关分析。     

核电站1E级仪表环境鉴定技术探析

为了保证核电厂的运行安全,必须对1E级仪表进行环境鉴定。本文论述了核电站1E级仪表环境的鉴定方法和主要内容,并通过三代核电站和二代改进型核电站环境鉴定要求的对比,分析了三代核电站在1E级仪表环境鉴定技术中的改进。     

一种基于FirmSys产品的阳江5、6号机组安全级保护系统功能分配设计方法

伴随着我国三代压水堆核电站自主化进程,中广核集团紧跟国家核电发展的步伐,正在有条不紊地推进拥有自主知识产权的三代压水堆核电站研发进程。阳江5、6号机组的建设是中广核实现自主化三代压水堆战略的一个重要环节。北京广利核系统工程有限公司作为中广核集团唯一一家核电仪控设备供货同时也是国内唯一拥有自主知识产权的核安全级数字化仪控产品（FirmSys）的公司,在阳江5、6号机组承担了提供全厂数字化仪控系统解决方案、供货以及工程实施的重任,其中首次使用核安全级数字化仪控平台FirmSys实现数字化安全级保护系统更是关键环节。本文主要针对使用广利核公司自主研发的核安全级数字化仪控产品平台（FirmSys）为阳江5、6号核电站提供保护系统解决方案中的功能分配方案可行性进行初步的探讨,为将来的工程设计和应用提供有用借鉴。本文首先简要说明了数字化安全级保护系统总体设计方案,然后依据安全重要仪控系统总的设计要求和功能多样性、控制多样性的要求,对保护系统功能按子系统进行分配,以指导后续的子系统功能设计工作。     

AP1000核电站数字化反应堆保护系统

三代核电技术AP1000将是我国今后长期发展的核电技术,已经过美国核管理委员会最终设计批准,应用于浙江三门1000MW核电站.AP1000核电站核反应堆设计采用先进的非能动安全技术与数字化反应堆保护系统.该文介绍了AP1000核电站反应堆保护系统的数字化仪控平台Common Q、反应堆保护系统的总体结构和设计特点等方面的内容.     

核电站数字化保护系统设计研究

保护系统是核电站中保证核电安全的重要系统,采用数字化技术设计保护系统已成为当前的主流。核安全法规、标准对保护系统设计提出了单一故障、冗余性、独立性等设计准则。基于这些设计准则,应用当前成熟的DCS控制技术及点对点、环网等通信技术,设计了适用于M310堆型的保护系统的原型系统,该原型系统除应用数字化技术外,还设计了可以防止数字化系统软件共因故障影响的模拟控制装置,实现保护功能的多样性控制。通过分析表明该系统符合纵深防御和多样性要求,且满足单一故障准则。     

核电站安全级DCS隔离设计研究

在核电站安全级DCS设计中,为提高系统的可靠性,需保证安全级电气设备和电路之间的有效隔离,为了实现电气设备和电路的隔离,核安全相关法规标准提出了实体分隔、电气隔离等设计手段。本文通过对核电站安全级DCS隔离相关法规标准的分析,得出了电气设备和电路隔离的设计要求,提出了设计过程中应采取的方法和措施,并在此基础上给出了具体的实体分隔和电气隔离工程实现方案。该方案的工程实施结果可实现安全级DCS电气设备和电路的独立性要求,有效提高系统的可靠性,为系统的稳定运行提供重要保证和支持。     

核电厂核级冷水机组控制系统设计与研究

目前,在二代加核电站中,核级冷水机组控制系统普遍采用可编程逻辑控制器实现机组控制及保护等功能。随着三代核电站对安全标准的提高,传统核级冷水机组控制系统已无法满足核电厂对控制系统安全分级、设备鉴定以及设计验证的要求。通过分析三代核电厂对核级冷水机组的安全分级及功能要求,提出采用安全级数字化仪控平台实现机组的控制及保护。控制系统在设计过程中,采用了隔离、功能分散、故障安全以及冗余配置等设计方法,全面提升了核级冷水机组控制系统的可用性及可靠性,进而提高了核级冷水机组在电厂事故工况下执行安全功能的能力。该控制系统的设计及实施,为后续核级主设备采用安全级数字化仪控平台实现控制系统设计提供了更好的解决方案。     

核电厂非安全级DCS集成的质量管理

作为核电厂重要的仪控系统,非安全级分散控制系统(DCS)具有功能复杂、内外部接口众多的特点。为了确保核电厂DCS在设计、制造、测试和交付等过程的质量,首先对非安全级DCS的集成过程进行了研究。研究过程采用了IEC 61513标准下系统安全生命周期的模型,分析了在安全生命周期中各阶段执行的相关活动。通过功能安全管理概念的运用,将DCS集成过程的技术管理要求与我国现行的核电厂质量保证要求建立相应的关联,使得两者体系上的融合成为可能。详细探讨了安全生命周期中技术管理要求与核电站质量保证要求之间的对应关系,使得核电厂的质量保证要求能够具体化,同时符合数字化的核电厂仪控系统的特性。最后对非安全级DCS集成质量的管理措施进行了初步的研究。根据核电厂非安全级DCS在工程实施中有别于成熟仪控系统面临的问题,提出了质量管理方法。该方法对于今后新建电厂,特别是新堆型的工程实施具有参考意义。     

精密数控直流电源设计

介绍了一种高精度数控直流电源的总体方案和主要电路的设计。该电源以开关稳压芯片LM2596和高性能16位数字信号控制器dsPIC30F4013为基础,将开关直流稳压电源的高效率性和嵌入式系统的高精度数据采集处理能力相结合,采用数字电位器MAX5478实现输出电压的微步进调节,具有输出电流保护功能、实时显示电压电流、矩阵键盘人机交互功能。测试结果表明,该电源具有输出性能稳定、带负载能力强等优点,具有一定的实用价值。     

矿用本质安全电源的基本要求和设计方法

结合新版国家标准GB3836.4—2010和安标国家矿用产品安全标志中心的相关要求,分析了矿用本质安全电源的技术性能,即电气隔离方法和限能电路的保护方式;根据矿用本质安全电源的技术指标,介绍了矿用本质安全电源的主要放电形式和设计要点,指出在设计本质安全电源时,需考虑最大输出电压、最大输出电流、最大外部电容、最大外部电感四个本质安全输出参数之间的关系,为了达到最大输出功率,可以尽量选择较低的最大输出电压。该文对矿用本质安全电源的设计有一定的参考价值。     

核电厂数字化仪控系统测试综述

仪控系统(I&C)是核电厂的“神经系统”,它对于核电厂的安全运行至关重要.数字化对核电厂I&C提出了新的要求.通过对核电厂数字化I&C测试的研究,指出了核电厂数字化I&C测试的重要性和作用,并对测试分级进行了简单分析.主要论述了核电厂数字化仪控系统测试的要求和原则、测试规范和计划、测试内容和流程、测试记录和报告以及测试问题和处理.合理的I&C测试可以有效提高I&C的可靠性,降低其设计、制造、安装和调试等的成本.     

AP1000先进核电技术

本文阐述了中共中央政治局常务委员会决定从美国西屋公司引进AP1000核电技术和合作建造4台AP1000核电机组,是实现我国第三代核电自主化的战略决策。从安全性、成熟性、经济性、放射性排出物以及科技含量等方面说明第三代AP1000非能动核电厂是一种更简化、更安全、更经济和有持续发展前途的核电厂堆型。本文也扼要地介绍了AP1000非能动核电厂的先进数字化仪表控制系统。无论在设计理念上,还是在具体的系统设计方面,AP1000核电厂的仪表控制系统与第二代压水堆核电厂有较大的不同,使核电厂的运行和安全性能都得到很大的改善。     

数字控制技术在本质安全型开关电源中的应用

针对部分本质安全型开关电源产品在实际应用中存在输出功率小、工作频率低、输出纹波较大、故障率高等问题,提出了一种基于数字控制芯片DSPIC30F1010/2020的本质安全型开关电源的设计方案,给出了该开关电源的总体结构,重点介绍了该开关电源的硬件电路及其数字控制器的软件设计。通过理论分析、整体设计、仿真、实际电路的调试及安全火花试验,验证了数字控制技术在本质安全型开关电源中应用的可行性。