繼電器機柜外部接口設計研究范文

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【內容摘要】

本文針對核級繼電器機柜系統外部接口眾多，功能復雜的情況，在深入研究繼電器機柜系統功能的基礎上，對不同接口內容和形式進行了深入研究，給出了不同接口設計的形式和規范，為后續核電項目核級繼電器機柜設計提供了一定的借鑒和參考意義。

【關鍵詞】

DCS;繼電器機柜;優選控制

一、引言

某境外核電項目采用數字化和模擬技術相結合的儀控系統，根據功能分級的不同，分別由相應的安全級或非安全級儀控系統實現，安全級系統采用模擬控制系統，非安全級系統采用DCS控制系統［1］。其中，安全級系統中的繼電器機柜系統實現安全級設備驅動控制。繼電器機柜系統的主要作用是作為安全級設備的驅動輸出端，接收不同安全等級的控制指令實現設備的優選控制，系統外部接口(不同安全級控制指令來源)眾多，功能復雜，因此對電器機柜系統外部接口的研究十分有意義。本工程中非安全級儀控(NC)和安全相關儀控(NC*)采用數字技術，通過DCS系統實現，安全級儀控功能(1E)通過模擬系統實現。儀控系統的總體結構如圖1。安全級儀控系統分為安全級模擬量控制系統(IPG)、反應堆保護系統(RRP)、繼電器機柜系統(IPR)。IPG系統接收來自工藝過程系統的保護儀表的測量信號，對其進行信號調制，計算，閾值等處理后產生開關量信號，送往保護系統處理后觸發安全動作，如緊急停堆、驅動專設安全設施等，或直接送往繼電器機架進行安全級的控制連鎖。反應堆保護系統(RRP)［2］接收儀表通道閾值比較器表征電廠狀態的信號、對儀表通道產生的信號進行邏輯處理并產生停堆信號和安全專設啟動信號。

二、繼電器機柜系統功能

繼電器機柜系統功能如下:一是作為安全級設備的驅動輸出端，接收來自保護系統，安全級模擬控制系統，現場開關量儀表以及非安全級DCS系統，后備盤、緊急控制臺的信號進行優選控制，并驅動現場電磁閥，電氣開關柜等，同時將執行器的執行結果回送到控制室，告知操縱員。二是實現各個工藝系統系統級或子組級的安全級控制邏輯，例如CAM系統的允許小風量清洗控制邏輯。三是EMA，EMB系統的應急柴油機加卸程序。

三、繼電器機柜外部接口設計

繼電器機柜系統接口圖如圖2。繼電器機柜系統接口設計的功能為:一是接收RRP系統專設安全設施啟動信號，根據工藝及運行控制邏輯要求，驅動安全執行機構;二是接收IPG系統的聯鎖信號，根據工藝及運行控制邏輯要求，驅動安全執行機構;三是接收現場傳感器信號、DCS的手動和自動控制信號、就地控制信號等，驅動安全執行機構;四是接收來自控制室BUP、ECP的安全級控制指令，控制安全執行機構，并采集該執行機構狀態信號反饋至BUP指示;五是實現繼電器機柜與DCS之間硬接線信號的電氣隔離，將設備狀態反饋和1E級控制指令傳輸給DCS系統;六是接收ATWS指令，完成預期瞬態不停堆設備驅動控制功能。

(一)反應堆保護系統(RRP)接口設計。1．接口內容。系統級專設安全設施啟動信號，T3不閉鎖試驗指令，單向傳輸。2．接口實現。繼電器機柜和RRP接口在專設系統輸出柜(640AR/650AR)，專設系統輸出柜實現X，Y兩個邏輯通道的“與“運輸后，輸出安全驅動的控制信號。控制信號為無源干觸點，接口設計如圖3。

(二)安全級模擬控制系統(IPG)接口設計。1．接口內容。聯鎖信號，送往繼電器機架進行安全級的控制連鎖，單向傳輸。2．接口實現。有源24V邏輯信號，供電方IPG機柜，接口接口設計如圖4。

(三)后備控制盤(BUP)接口設計。1．接口內容。用于事故后中長期操作的單個執行器手動控制指令，用于應對蒸汽發生器傳熱管破裂(SGTR)事故后干預的單個執行器手動控制指令，TFA設備的復位值，安全級設備的狀態指示(全亮半亮燈)。2．接口實現。IPR輸入為有源48V，常信號，供電方為BUP，接口設計如圖5。

(四)應急控制盤(ECP)接口設計。1．接口內容。完成輔助給水系統啟動和主蒸汽隔離功能，顯示輔助給水泵的啟動狀態。2．接口實現。與BUP類似。

(五)非安全級控制系統(DCS)接口設計。1．接口內容。主要傳輸以下三種信號。一是IPR接收DCS的手動和自動控制信號。二是IPR向DCS傳輸設備1E的控制指令。三是IPR向DCS傳輸設備狀態信息。2．接口實現。DCS輸入查詢電源由DCS提供，電壓為48V，IPR機柜輸出無源信號，接口設計如圖6。

(六)預期瞬態不停堆(ATWS)。1．接口內容。在工況要求時給出信號，啟動輔助給水系統，作為原有保護信號的補充。2．接口實現。與DCS類似。

四、結語

本文介紹了某境外核電項目儀控系統方案，在深入分析繼電器機柜系統功能的基礎上，對不同外部接口內容和形式進行了深入研究，給出了接口設計的形式和規范，為后續核電項目的繼電器機柜外部接口設計提供了一定的解決方案。

【參考文獻】

［1］張健．核電廠中基于非安全級DCS設備控制設計［J］．核電研發，2012，5(2)

［2］王遠兵．秦山核電二期工程反應堆保護系統的研制［J］．核動力工程，2003，24(2)

作者：劉玉磊 辛亭 李鵬 單位：中國核電工程有限公司河北分公司 中國核電工程有限公司河北分公司