一种核电厂保护系统定期测试的监控系统及方法与流程

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种核电厂保护系统定期测试的监控系统及方法。

背景技术：

核电厂保护系统是保证核电安全的重要系统，它主要包括紧急停堆系统(rts)和专设安全设施驱动系统(esfas)。保护系统的主要功能是当核电厂工况超越了运行限值，则通过触发必要的停堆执行机构及专设安全设施，使反应堆处于安全停堆状态。

核电厂保护系统一般由四个序列组成。通过在固定周期内对保护系统每个序列执行定期测试，来检测仪控系统是否失效，以验证其可用性。按照ieeestd7-4.3.2-2003要求，保护系统的测试和校准功能不会影响其计算机系统正常发挥安全功能。对于国内众多的核电机组，其保护系统定期测试的逻辑测试环节在停堆换料阶段实施，因此能够充分保证满足标准的要求。

但是，在测试期间，若核电厂一直处于正常运行状态，在测试序列定值触发阶段，剩余三个序列其中一个序列也出现定值触发，就会造成保护系统动作，此时就可能增加保护系统的误动率；在测试期间，若核电厂突然发生设计基准事件，当测试序列处于非定值触发阶段，剩余三个序列需要两个序列也出现定值触发，才会造成保护系统动作，就有可能增加保护系统的拒动率。而由于定期测试往往需要人工在保护系统电子间进行手动操作，对于处于非测试序列的其他三个序列的保护定值触发，现场操作人员往往不能及时接收，从而无法保证保护系统的可靠性。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种核电厂保护系统定期测试的监控系统及方法，能够在异常状况下中止保护系统的定期测试，保证保护系统安全功能的可靠性。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种核电厂保护系统定期测试的监控系统，包括：

检测模块，与保护系统连接，用于在对所述保护系统的一个序列进行测试时，对其他处于非测试状态的序列进行检测；

控制模块，与所述检测模块连接，用于在检测到任一非测试序列出现定值触发时，控制测试序列退出测试，以中止定期测试。

进一步地，所述控制模块具体用于：

在检测到任一非测试序列出现定值触发时，产生测试中止信号，并将所述测试中止信号传输至所述测试序列，控制所述测试序列退出测试。

进一步地，所述控制模块包括数字输出单元、光耦隔离单元、rs触发器和继电器的线圈；

所述数字输出单元的输入端与所述检测模块的输出端连接，所述数字输出单元的输出端与所述光耦隔离单元的输入端连接，所述光耦隔离单元的输出端与所述rs触发器的s输入端连接，所述rs触发器的q输出端与所述继电器的线圈连接；

在检测到任一非测试序列出现定值触发时，所述数字输出单元输出触发信号，并通过所述光耦隔离单元传输至所述rs触发器，所述rs触发器的q输出端输出高电平至所述继电器的线圈，使所述继电器的线圈输出所述测试中止信号至所述测试序列，以控制所述测试序列退出测试。

进一步地，所述其他处于非测试状态的序列包括第一非测试序列、第二非测试序列和第三非测试序列；所述检测模块包括第一处理器、第二处理器和第三处理器；所述数字输出单元包括第一输出子单元、第二输出子单元和第三输出子单元；

所述第一处理器的输出端与所述第一输出子单元的输入端连接，用于对所述第一非测试序列进行检测，并在检测到所述第一非测试序列出现定值触发时，输出高电平至所述第一输出子单元，使所述第一输出子单元输出触发信号；

所述第二处理器的输出端与所述第二输出子单元的输入端连接，用于对所述第二非测试序列进行检测，并在检测到所述第二非测试序列出现定值触发时，输出高电平至所述第二输出子单元，使所述第二输出子单元输出触发信号；

所述第三处理器的输出端与所述第三输出子单元的输入端连接，用于对所述第三非测试序列进行检测，并在检测到所述第三非测试序列出现定值触发时，输出高电平至所述第三输出子单元，使所述第三输出子单元输出触发信号。

进一步地，所述光耦隔离单元包括第一光耦隔离器、第二光耦隔离器、第三光耦隔离器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管和第三二极管；

所述第一光耦隔离器的输入端正极通过所述第一电阻与所述第一输出子单元的正输出端连接，所述第一光耦隔离器的输入端负极与所述第一输出子单元的负输出端连接；所述第一光耦隔离器的集电极连接电源，所述第一光耦隔离器的发射极与第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述rs触发器的s输入端连接；

所述第二光耦隔离器的输入端正极通过所述第二电阻与所述第二输出子单元的正输出端连接，所述第二光耦隔离器的输入端负极与所述第二输出子单元的负输出端连接；所述第二光耦隔离器的集电极连接电源，所述第二光耦隔离器的发射极与第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述rs触发器的s输入端连接；

所述第三光耦隔离器的输入端正极通过所述第三电阻与所述第三输出子单元的正输出端连接，所述第三光耦隔离器的输入端负极与所述第三输出子单元的负输出端连接；所述第三光耦隔离器的集电极连接电源，所述第三光耦隔离器的发射极与第三二极管的正极连接，所述第三二极管的负极分别与所述rs触发器的s输入端、所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地。

进一步地，所述控制模块还包括分别与所述rs触发器的q输出端连接的指示装置和报警装置；

所述rs触发器的q输出端输出高电平至所述指示装置和所述报警装置，使所述指示装置发光，使所述报警装置发出警报，以提醒工作人员。

进一步地，所述控制模块还包括测试允许开关和复位开关；

所述测试允许开关串联在所述光耦隔离单元的输出端与所述rs触发器的s输入端之间，用于通过闭合或关断来控制测试的运行；

所述复位开关的一端与所述rs触发器的r输入端连接，所述复位开关的另一端接地，用于通过断开使所述rs触发器的q输出端输出低电平，以复位所述测试中止信号。

进一步地，所述监控系统还包括与所述控制模块连接的联锁模块；

所述联锁模块用于根据所述测试中止信号选择现场信号，以将所述测试序列接入所述保护系统，使所述保护系统处于正常运行状态。

进一步地，所述联锁模块包括所述继电器的常闭触点、数字输入单元和计算机；

所述测试允许开关通过所述继电器的常闭触点与所述数字输入单元的输入端连接，所述数字输入单元的输出端与所述计算机的输入端连接；

所述测试允许开关闭合，所述计算机选择测试信号，以对所述测试序列进行测试,当任一非测试序列出现定值触发,所述继电器的线圈得电,所述继电器的常闭触点被打开,输出所述测试中止信号；

所述计算机通过所述数字输入单元收到所述测试中止信号后,选择现场信号，以中止对所述测试序列的测试,并将所述测试序列接入所述保护系统，使所述保护系统处于正常运行状态。

另一方面，本发明提供一种核电厂保护系统定期测试的监控方法，所述监控方法应用于上述核电厂保护系统定期测试的监控系统，所述监控方法包括：

在对保护系统的一个序列进行测试时，对其他处于非测试状态的序列进行检测；

在检测到任一非测试序列出现定值触发时，控制测试序列退出测试，以中止定期测试。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在保护系统的定期测试期间，一个序列进行测试，监控其他处于非测试状态序列的工作状态，若监测到其他任一非测试序列出现定值触发，则迅速中断测试序列的定期测试，使保护系统恢复正常运行状态，以充分保证其安全功能的可靠性；控制模块和联锁模块采用硬件电路实现，简单可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的核电厂保护系统定期测试的监控系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的核电厂保护系统定期测试的监控系统中控制模块的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的核电厂保护系统定期测试的监控系统中的联锁模块的结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的核电厂保护系统定期测试的监控方法的流程示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的核电厂保护系统在定期测试时可靠性无法得到保证等技术问题，本发明旨在提供一种核电厂保护系统定期测试的监控系统，其核心思想是：提供检测模块和控制模块，以在保护系统的定期测试期间，一个序列进行测试，监控其他处于非测试状态序列的工作状态，若监测到其他任一非测试序列出现定值触发，则迅速中断测试序列的定期测试，使保护系统恢复正常运行状态，以充分保证其安全功能的可靠性。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种核电厂保护系统定期测试的监控系统，参见图1，该系统包括：

检测模块1，与保护系统连接，用于在对保护系统的一个序列进行测试时，对其他处于非测试状态的序列进行检测；

控制模块2，与所述检测模块1连接，用于在检测到任一非测试序列出现定值触发时，控制测试序列退出测试，以中止定期测试。

需要说明的是，当保护系统某一独立序列处于定期测试过程中，需在该序列注入测试数值替代其原有的传感器信号，以测试逻辑中的定值触发及复位功能。

保护系统中的每个序列依次进行定期测试，其中，处于测试状态的序列为测试序列，处于非测试状态的序列为非测试序列。在每个序列进行测试时，对其他非测试序列的工作状态进行监控。当检测到非测试序列出现定值触发时，选择和断开测试序列，控制测试序列退出测试并将测试序列接入保护系统，使保护系统恢复正常运行，以充分保证安全功能的可靠性。

进一步地，所述控制模块具体用于：

在检测到任一非测试序列出现定值触发时，产生测试中止信号，并将所述测试中止信号传输至所述测试序列，控制所述测试序列退出测试。

进一步地，如图2所示，所述控制模块2包括数字输出单元21、光耦隔离单元22、rs触发器u和继电器的线圈t；

所述数字输出单元21的输入端与所述检测模块1的输出端连接，所述数字输出单元21的输出端与所述光耦隔离单元22的输入端连接，所述光耦隔离单元22的输出端与所述rs触发器u的s输入端连接，所述rs触发器u的q输出端与所述继电器的线圈t连接；

在检测到任一非测试序列出现定值触发时，所述数字输出单元输出触发信号，并通过所述光耦隔离单元传输至所述rs触发器，所述rs触发器的q输出端输出高电平至所述继电器的线圈，使所述继电器的线圈输出所述测试中止信号至所述测试序列，以控制所述测试序列退出测试。

需要说明的是，在检测模块检测到任一非测试序列出现定值触发时，检测模块输出高电平到数字输出单元，数字输出单元输出触发信号，通过rs触发器的s输入端传输至rs触发器，rs触发器的q输出端输出高电平至继电器，继电器的线圈输出测试中止信号，该测试中止信号输入至测试序列，以中止定期测试。

进一步地，所述其他处于非测试状态的序列包括第一非测试序列、第二非测试序列和第三非测试序列；所述检测模块包括第一处理器、第二处理器和第三处理器；所述数字输出单元21包括第一输出子单元211、第二输出子单元212和第三输出子单元213；第一输出子单元211的输出端、第二输出子单元212的输出端和第三输出子单元213的输出端分别与光隔离单元22的输入端连接。

所述第一处理器的输出端与所述第一输出子单元的输入端连接，用于对所述第一非测试序列进行检测，并在检测到所述第一非测试序列出现定值触发时，输出高电平至所述第一输出子单元，使所述第一输出子单元输出触发信号。

所述第二处理器的输出端与所述第二输出子单元的输入端连接，用于对所述第二非测试序列进行检测，并在检测到所述第二非测试序列出现定值触发时，输出高电平至所述第二输出子单元，使所述第二输出子单元输出触发信号。

所述第三处理器的输出端与所述第三输出子单元的输入端连接，用于对所述第三非测试序列进行检测，并在检测到所述第三非测试序列出现定值触发时，输出高电平至所述第三输出子单元，使所述第三输出子单元输出触发信号。

需要说明的是，核电厂保护系统一般由四个序列组成，其中一个作为测试序列，剩余三个作为非测试序列。每个序列对应有一个处理器，即cpu，非测试序列对应的处理器对非测试序列的定值触发进行检测。若有非测试序列出现定值触发时，则其对应的处理器输出高电平“1”。而每个非测试序列的处理器对应有一个输出子单元，若一个处理器输出“1”，则其对应的输出子单元输出触发信号，以通过光隔离单元传输至rs触发器，使rs触发器输出高电平“1”至继电器，以使继电器的线圈输出测试中止信号。

进一步地，如图2所示，所述光耦隔离单元22包括第一光耦隔离器oc1、第二光耦隔离器oc2、第三光耦隔离器oc3、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一二极管d1、第二二极管d2和第三二极管d3；

所述第一光耦隔离器oc1的输入端正极通过所述第一电阻r1与所述第一输出子单元211的正输出端连接，所述第一光耦隔离器oc1的输入端负极与所述第一输出子单元211的负输出端连接；所述第一光耦隔离器oc1的集电极连接电源v，所述第一光耦隔离器oc1的发射极与第一二极管d1的正极连接，所述第一二极管d1的负极与所述rs触发器u的s输入端连接；

所述第二光耦隔离器oc2的输入端正极通过所述第二电阻r2与所述第二输出子单元212的正输出端连接，所述第二光耦隔离器oc2的输入端负极与所述第二输出子单元212的负输出端连接；所述第二光耦隔离器oc2的集电极连接电源v，所述第二光耦隔离器oc2的发射极与第二二极管d2的正极连接，所述第二二极管d2的负极与所述rs触发器u的s输入端连接；

所述第三光耦隔离器oc3的输入端正极通过所述第三电阻r3与所述第三输出子单元213的正输出端连接，所述第三光耦隔离器oc3的输入端负极与所述第三输出子单元213的负输出端连接；所述第三光耦隔离器oc3的集电极连接电源v，所述第三光耦隔离器oc3的发射极与第三二极管d3的正极连接，所述第三二极管d3的负极分别与所述rs触发器u的s输入端、所述第四电阻r4的一端连接，所述第四电阻r4的另一端接地。

需要说明的是，电源的电压为+12v，电阻r1-r3为4.3kω，r4为2kω。二极管d1～d3用于防止多个光耦隔离器导通时电流回流，最高反向工作电压vr可选择为50v。若第一输出子单元输出触发信号，则第一光耦隔离器对触发信号进行隔离和调整，并将触发信号传输至rs触发器，以使继电器的线圈输出测试中止信号；若第二输出子单元输出触发信号，则第二光耦隔离器对触发信号进行隔离和调整，并将触发信号传输至rs触发器，以使继电器的线圈输出测试中止信号；若第三输出子单元输出触发信号，则第三光耦隔离器对触发信号进行隔离和调整，并将触发信号传输至rs触发器，以使继电器的线圈输出测试中止信号，从而实现任一非测试序列出现定值触发，即可迅速退出测试序列的定期测试，使保护系统恢复正常工作状态，以提高其可靠性。

进一步地，如图2所示，所述控制模块2还包括分别与所述rs触发器u的q输出端连接的指示装置led和报警装置s；

所述rs触发器的q输出端输出高电平至所述指示装置和所述报警装置，使所述指示装置发光，使所述报警装置发出警报，以提醒工作人员。

需要说明的是，rs触发器的q输出端输出高电平“1”，驱动指示装置和报警装置，以便通过声光来及时提醒工作人员。

进一步地，所述控制模块2还包括测试允许开关k1和复位开关k2；

所述测试允许开关k1串联在所述光耦隔离单元22的输出端与所述rs触发器u的s输入端之间，用于通过闭合或关断来控制测试的运行；

所述复位开关k2的一端与所述rs触发器u的r输入端连接，所述复位开关k2的另一端接地，用于通过关断使所述rs触发器的q输出端输出低电平，以复位所述测试中止信号。

需要说明的是，测试允许开关k1为电源开关，测试允许开关k1闭合使得测试得以运行。复位开关k2在正常状态下处于闭合状态，用于现场操作人员在分析判断状态后，手动关断复位开关，从而复位产生的测试中止信号。

进一步地，所述监控系统还包括与所述控制模块连接的联锁模块；

所述联锁模块用于根据所述测试中止信号选择现场信号，以将所述测试序列接入所述保护系统，使所述保护系统处于正常运行状态。

进一步地，如图3所示，所述联锁模块包括所述继电器的常闭触点a、数字输入单元31和计算机32；

所述测试允许开关k1通过所述继电器的常闭触点a与所述数字输入单元31的输入端连接，所述数字输入单元31的输出端与所述计算机32的输入端连接；

所述测试允许开关闭合，所述计算机选择测试信号，以对所述测试序列进行测试,当任一非测试序列出现定值触发,所述继电器的线圈得电,所述继电器的常闭触点被打开,输出所述测试中止信号；

所述计算机通过所述数字输入单元收到所述测试中止信号后,选择现场信号，以中止对所述测试序列的测试,并将所述测试序列接入所述保护系统，使所述保护系统处于正常运行状态。

需要说明的是，联锁模块可以作为一个独立的硬件电路，安装在保护系统的机柜中。测试允许开关k1为电源开关，处于闭合状态，是测试序列进行测试的必要条件。联锁模块将测试允许开关k1的闭合状态与继电器的常闭触点a输出的测试中止信号进行联锁，作为数字输入单元的输入信号，使得数字输入单元输出信号至测试序列的计算机，该计算机由测试信号自动选择为现场信号，使保护系统处于正常运行状态。其中，测试信号为测试序列进行测试时计算机所选择的信号，现场信号为保护系统正常运行时所选择的信号。

本发明实施例在保护系统的定期测试期间，一个序列进行测试，监控其他处于非测试状态序列的工作状态，若监测到其他任一非测试序列出现定值触发，则迅速中断测试序列的定期测试，使保护系统恢复正常运行状态，以充分保证其安全功能的可靠性；控制模块和联锁模块采用硬件电路实现，简单可靠。

实施例二

本发明实施例提供了一种核电厂保护系统定期测试的监控方法，所述监控方法应用于上述核电厂保护系统定期测试的监控系统，如图4所示，所述监控方法包括：

s1、在对保护系统的一个序列进行测试时，对其他处于非测试状态的序列进行检测；

s2、在检测到任一非测试序列出现定值触发时，控制测试序列退出测试，以中止定期测试。

本发明实施例在保护系统的定期测试期间，一个序列进行测试，监控其他处于非测试状态序列的工作状态，若监测到其他任一非测试序列出现定值触发，则迅速中断测试序列的定期测试，使保护系统恢复正常运行状态，以充分保证其安全功能的可靠性；控制模块和联锁模块采用硬件电路实现，简单可靠。

综上所述，本发明提出了一种核电厂保护系统定期测试的监控系统及方法，其具有较好的实用效果：由于定期测试往往需要人工在保护系统电子间进行手动操作，处于非测试序列的其他三个非测试序列的定值触发时，现场操作人员往往不能及时接收，为保证保护系统的可靠性，在其他三个非测试序列任一序列有保护定值触发时，本发明迅速中止定期测试，使保护系统恢复正常工作状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。