本发明属于核电仪控领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站严重事故仪控系统。
背景技术：
福岛核事故后，世界各国在新兴的各项三代核电技术中开始研究严重事故的发展过程和处理策略，各国建立了许多试验装置，对严重事故现象进行模拟，并且提出了许多预防和缓解严重事故的措施，例如堆内熔融物滞留、堆芯再淹没等。
然而，在发生类似福岛核事故这样的严重事故情况下，核电站失去全部交流电，仪控系统也将因失去电源供应而丧失监测和控制功能，即使有完善的严重事故处理策略，却得不到有效实施，无法控制严重核事故的发展、缓解严重核事故造成的后果。例如，已公开的核电站针对严重事故的研究侧重于事故处理策略和工艺系统配置，当严重事故叠加全厂交流电丧失的情况实际发生时，为了使这些专设的策略和系统能够有效地发挥预防和缓解事故的作用，仪控系统的可用性需要保障，操作员通过仪控系统得到准确的参数信息，判断何时采取何种策略，进而通过可用和可靠的控制平台控制相关执行机构来实现事故处理策略。
有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的核电站严重事故仪控系统。
技术实现要素：
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种在严重事故叠加全厂交流电丧失的情况下，能够有效监测和控制仪表设备，获取核电站重要参数，为严重事故处理和应急策略实施提供支持的核电站严重事故仪控系统。
为了实现上述目的，本发明提供了一种核电站严重事故仪控系统，其包括现场仪表层、逻辑处理层以及操作与信息管理层，所述系统由常规电源和专用UPS同时供电；
现场仪表层包括现场仪表和现场执行机构，现场仪表和现场执行机构能够用于执行严重事故、设计基准事故和正常运行工况下的功能；
逻辑处理层采集来自现场仪表层的信息，并将信息输出至操作与信息管理层进行显示；
操作与信息管理层向逻辑处理层发送控制指令，逻辑处理层将控制指令输出给现场仪表层执行。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述现场仪表包括严重事故专用仪表和共用仪表，所述现场执行机构包括严重事故专用执行机构和共用执行机构，严重事故专用仪表和严重事故专用执行机构用于执行严重事故工况下的功能，共用仪表和共用执行机构用于执行严重事故、设计基准事故和正常运行工况下的功能。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述操作与信息管理层包括严重事故操作与显示盘台，以及电站计算机信息与控制系统；所述逻辑处理层包括严重事故仪控机柜，严重事故操作与显示盘台与现场仪表层之间的信息传递通过严重事故仪控机柜完成。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述严重事故专用仪表的信号由严重事故仪控机柜采集后，输出至严重事故操作与显示盘台以及电站计算机信息与控制系统显示。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述严重事故操作与显示盘台或者电站计算机信息与控制系统发出的严重事故专用执行机构控制信号，经严重事故仪控机柜处理后输出给严重事故专用执行机构执行；严重事故专用执行机构的反馈信号由严重事故仪控机柜采集并处理后，输出至严重事故操作与显示盘台和/或电站计算机信息与控制系统显示。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述逻辑处理层还包括数字化仪控系统，数字化仪控系统包括安全级过程控制机柜、隔离分配模块、设备接口模块，其中，隔离分配模块与共用仪表连接，设备接口模块与共用执行机构连接。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述共用仪表的信号由隔离分配模块采集并隔离后，分配至严重事故仪控机柜和安全级过程控制机柜，严重事故仪控机柜将信号输出至严重事故操作与显示盘台显示，安全级过程控制机柜将信号输出至电站计算机信息与控制系统显示。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述严重事故操作与显示盘台发出的共用执行机构控制信号，由严重事故仪控机柜发送至设备接口模块，设备接口模块处理后输出给共用执行机构执行；所述电站计算机信息与控制系统发出的共用执行机构控制信号，由安全级过程控制机柜发送至设备接口模块，设备接口模块处理后输出给共用执行机构执行；所述共用执行机构的信号由设备接口模块采集并隔离后，分配至严重事故仪控机柜和安全级过程控制机柜，严重事故仪控机柜将信号输出至严重事故操作与显示盘台显示，安全级过程控制机柜将信号输出至电站计算机信息与控制系统显示。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述现场仪表层还包括仪表就地处理机柜,仪表就地处理机柜的信号分别输出至严重事故仪控机柜和安全级过程控制机柜，严重事故仪控机柜将信号输出至严重事故操作与显示盘台显示，安全级过程控制机柜将信号输出至电站计算机信息与控制系统显示。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述现场仪表层还包括执行机构就地控制机柜，所述严重事故操作与显示盘台发出的执行机构就地控制机柜控制信号，经严重事故仪控机柜处理后输出给执行机构就地控制机柜；所述电站计算机信息与控制系统发出的执行机构就地控制机柜控制信号，经安全级过程控制机柜处理后输出给执行机构就地控制机柜；所述执行机构就地控制机柜的反馈信号分别输出至严重事故仪控机柜和安全级过程控制机柜，严重事故仪控机柜将信号输出至严重事故操作与显示盘台显示，安全级过程控制机柜将信号输出至电站计算机信息与控制系统显示。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述严重事故仪控机柜能够根据远程停堆站的输入信号控制严重事故操作与显示盘台进入允许操作状态、禁止操作状态或试验状态。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述严重事故仪控机柜将采集到的信息进行分析判断，并根据判断结果向严重事故操作与显示盘台输出报警信息。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述严重事故仪控机柜通过单向网络向核应急指挥网络系统发送信息。
作为本发明核电站严重事故仪控系统的一种改进，所述电站计算机信息与控制系统通过网络与逻辑处理层连接，所述现场仪表层通过硬接线与逻辑处理层连接。
与现有技术相比，本发明核电站严重事故仪控系统具有以下技术效果：通过将严重事故处理策略中必需的监测和控制功能纳入到一个独立、专用的仪控系统，由严重事故专用UPS电源进行供电，并对参与监测和控制功能的仪表和设备集中控制，保证了严重事故叠加全厂交流电丧失的工况下所需的严重事故处理策略措施得到有效实施，提高了核电站的安全性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站严重事故仪控系统及其有益技术效果进行详细说明。
图1为本发明核电站严重事故仪控系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
本发明核电站严重事故仪控系统包括现场仪表层、逻辑处理层以及操作与信息管理层；现场仪表层包括现场仪表和现场执行机构，现场仪表和现场执行机构能够用于执行严重事故、设计基准事故和正常运行工况下的功能；逻辑处理层采集来自现场仪表层的信息，并将信息输出至操作与信息管理层进行显示；操作与信息管理层向逻辑处理层发送控制指令，逻辑处理层将控制指令输出给现场仪表层执行；核电站严重事故仪控系统由常规电源和专用UPS同时供电。
请参照图1所示，操作与信息管理层包括SAP(Severe Accident Panel，严重事故操作与显示盘台)和KIC(Plant Computer Information&Control System，电站计算机信息与控制系统)。
现场仪表层包括现场仪表、现场执行机构、仪表就地处理机柜、执行机构就地控制机柜，其中，现场仪表包括严重事故专用仪表和共用仪表，现场执行机构包括严重事故专用执行机构和共用执行机构。严重事故专用仪表和严重事故专用执行机构用于执行严重事故工况下的功能，共用仪表和共用执行机构用于执行严重事故、设计基准事故和正常运行工况下的功能。
逻辑处理层包括SAC(Severe Accident Cabinet，严重事故仪控机柜)和DCS(Digital Control System，数字化仪控系统)。DCS包括KCS(Classified Process Control Cabinet System，安全级过程控制机柜)、PIPS(Process Instrumentation Pre-processing System，隔离分配模块)、CIM(Component Interface Module，设备接口模块)。逻辑处理层的作用是对输入输出信号进行逻辑判断和流向控制，其中：SAC主要用于处理核电站严重事故仪控系统内部的信号传递，SAP与现场仪表层之间的所有信息传递都通过SAC完成；DCS能够将对共用仪表、共用执行机构、仪表就地处理机柜、执行机构就地控制机柜的监测控制信号在SAC与KCS之间分配和隔离。SAC和DCS共同实现严重事故管理导则中要求的监测和控制功能。在核电站未失去全部交流电，DCS可用的情况下，通过DCS控制共用仪表、共用执行机构、仪表就地处理机柜、执行机构就地控制机柜来预防和缓解严重事故。当发生严重事故叠加全厂交流电丧失的情况，通过SAC控制现场仪表层来实现必需的严重事故的预防和缓解功能。SAC还将采集到的信息进行分析判断，并根据判断结果向SAP输出报警信息。
核电站严重事故仪控系统用于在发生严重事故叠加全厂失去全部交流电(包括厂外电源、应急柴油机发电、后备柴油机发电)时对严重事故进行预防和缓解，因此机组在正常运行工况和设计基准事故工况下，严重事故仪控系统为非工作状态。为防止机组在正常运行工况和设计基准事故工况时误操作严重事故仪控系统，SAC设有防误操作功能。SAC可以根据RSS(Remote Shutdown Station，远程停堆站)的输入信号控制SAP进入允许操作状态、禁止操作状态或试验状态。当主控室发生火灾等事故导致不可居留时，主控室切换至RSS控制模式，而不可切换至严重事故仪控系统控制模式。
核电站严重事故仪控系统各组成部分的连接关系如下。SAP与SAC连接。KIC通过网络分别与SAC、KCS连接。严重事故专用仪表和严重事故专用执行机构通过硬接线与SAC连接。共用仪表通过硬接线与PIPS连接。共用执行机构通过硬接线与CIM连接。仪表就地处理机柜通过硬接线分别与SAC、KCS连接。执行机构就地控制机柜通过硬接线分别与SAC、KCS连接。SAC通过单向网络与KCC(Nuclear Accident Emergency Management System，核应急指挥网络系统)连接，即SAC将监测信息通过单向网络传送至KCC，为严重事故处理策略提供支持。
核电站严重事故仪控系统设有两路电源接口，一路为在严重事故叠加全厂交流电丧失工况下的专用UPS电源接口，另一路为常规电源接口。在设计基准事故和正常运行工况下，核电站严重事故仪控系统不执行功能，但系统由常规电源供电、处于带电状态。一旦发生严重事故叠加全厂交流电丧失的情况，操作员即可以将监测和控制功能快速切换到核电站严重事故仪控系统上、执行严重事故预防和缓解的措施。
对严重事故专用仪表的监测按以下方式实现。严重事故专用仪表的信号由SAC采集、处理后，输出至SAP以及KIC显示。
对严重事故专用执行机构的控制按以下方式实现。SAP或KIC发出的严重事故专用执行机构控制信号，经SAC处理后输出给严重事故专用执行机构执行。严重事故专用执行机构的反馈信号由SAC采集并处理后，输出至SAP和/或KIC显示。
对共用仪表的监测按以下方式实现。共用仪表的信号由PIPS采集并隔离后，分配至SAC和KCS，SAC将信号输出至SAP显示，KCS将信号输出至KIC显示。
对共用执行机构的控制按以下方式实现。SAP发出的共用执行机构控制信号，由SAC发送至CIM，CIM处理后输出给共用执行机构执行。KIC发出的共用执行机构控制信号，由KCS发送至CIM，CIM处理后输出给共用执行机构执行。共用执行机构的信号由CIM采集并隔离后，分配至SAC和KCS，SAC将信号输出至SAP显示，KCS将信号输出至KIC显示。
对仪表就地处理机柜的监测按以下方式实现。仪表就地处理机柜的信号分别输出至SAC和KCS，SAC将信号输出至SAP，KCS将信号输出至KIC显示。
对执行机构就地控制机柜的控制按以下方式实现。SAP发出的执行机构就地控制机柜控制信号，经SAC处理后输出给执行机构就地控制机柜。KIC发出的执行机构就地控制机柜控制信号，经KCS处理后输出给执行机构就地控制机柜。执行机构就地控制机柜的反馈信号分别输出至SAC和KCS，SAC将信号输出至SAP显示，KCS将信号输出至KIC显示。
结合以上对本发明的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明核电站严重事故仪控系统的有益技术效果包括但不限于：通过将严重事故处理策略中必需的监测和控制功能纳入到一个独立、专用的仪控系统，由严重事故专用UPS电源进行供电，并对参与监测和控制功能的仪表和设备集中控制，保证了严重事故叠加全厂交流电丧失的工况下所需的严重事故处理策略措施得到有效实施，提高了核电站的安全性。
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。