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AP1000電站保護和安全監(jiān)控系統(tǒng)預運行測試分析

文檔作者：張思成許江文檔來源：三門核電有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月13日
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弟35巷弟4期
2013年4月
早吧覆不
Huadian Technology
VO1． J l U ．葉
Apr．2013
AP1000電站保護和安全監(jiān)控系統(tǒng)
預運行測試分析
張思成，許江
(三門核電有限公司，浙江=1'-I 317112)
摘要：在AP1000電站中，保護和安全監(jiān)控系統(tǒng)是基于Common Q平臺設計的安全級儀控系統(tǒng)。為確保電站運行前保
護和安全監(jiān)控系統(tǒng)滿足系統(tǒng)設計功能要求，采用交疊測試方法對保護和安全監(jiān)控系統(tǒng)進行了預運行測試。結合保護和
安全監(jiān)控系統(tǒng)的結構和功能，對保護和安全監(jiān)控系統(tǒng)預運行測試進行介紹和分析，供預運行測試時參考。
關鍵詞：AP1000電站；保護和安全監(jiān)控系統(tǒng)；預運行測試；交疊測試；分析
中圖分類號：TK 39 文獻標志碼：B 文章編號：1674—1951(2013)04—0072—04
0 引言
AP1000核電站的保護和安全監(jiān)控系統(tǒng)(PMS)
采用數(shù)字化儀控平臺Common Q進行搭建，主要承
擔反應堆停堆(RT)、專設安全設施驅動(ESF)和核
級數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(QDPS)3項主要功能，其安全、穩(wěn)
定運行對電站至關重要?；诖耍瑥臏y試的可靠性
和嚴密性出發(fā)，采用交疊測試方法對PMS進行預運
行測試，其目的是驗證PMS各個組成部分及功能是
否滿足系統(tǒng)設計要求。本文結合PMS的結構特點，
對現(xiàn)場PMS預運行測試情況進行介紹和分析。
1 PMS功能結構及預運行測試方法
1．1 PMS結構組成
PMS結構如圖1所示。
PMS主要包含：傳感器；核儀表子系統(tǒng)(NIS)，
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收稿日期：2012—11—28；修回日期：2013—04-01
圖1 PMS系統(tǒng)結構
用于堆外探測器接口；雙穩(wěn)態(tài)處理器邏輯(BPL)，
用于信號采集和產生局部停堆信號；局部符合邏輯
第4期 張思成，等：AP1000電站保護和安全監(jiān)控系統(tǒng)預運行測試分析 ·73·
(LCL)，用于表決、產生停堆信號和產生ESF系統(tǒng)驅
動信號；集成邏輯處理器(ILP)，用于設備控制和輸
出；集成通信處理器(ICP)，用于序列間的接口和外
部接口；集成測試處理器(ITP)，用于測試和診斷；
維護和測試面板(MTP)，用于維修、測試、校準及與
非安全系統(tǒng)的通信；核級數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)(QDPS)，
只有B和C序列有，用于關鍵安全參數(shù)的顯示；主
控室安全顯示器(SD)，用于顯示安全系統(tǒng)狀態(tài)、信
息、選定的安全系統(tǒng)設備的控制以及變化的核儀表
熱常數(shù)。
從上述結構組成可以看出，PMS各個組成部分
在功能和硬件組成上是相互獨立的。在功能上，現(xiàn)
場傳感器的輸入信號經過BPL雙穩(wěn)態(tài)表決后，通過
高速數(shù)據(jù)鏈路(HSL)輸出至本序列和其他冗余序列
的LCL。在LCL內部，信號經過4取2表決后將產
生停堆信號和專設安全設施觸發(fā)信號。其中，停堆
信號通過停堆矩陣輸出至停堆斷路器，以驅使停堆
斷路器打開。專設安全設施觸發(fā)信號則通過ILP進
QDPS預運行測試
一步邏輯運算后，輸出至設備接口模塊(CIM)驅動
現(xiàn)場閥門動作。
1．2 PMS預運行測試方法
為保證PMS測試的連續(xù)性和嚴密性，在PMS
預運行測試中采用了交疊測試方法。該方法結合
PMS自身結構特點而設立，因PMS各部分功能相對
獨立，而且每個獨立的功能邏輯數(shù)據(jù)都可通過MTP
訪問，為使用交疊測試創(chuàng)造了條件。通過使用交疊
測試方法，將整個PMS預運行測試分成了若干測試
區(qū)間段，如圖2所示。
2 預運行測試介紹
按照PMS各部分執(zhí)行功能的不同，在預運行測
試中將整個PMS劃分為PMS功能測試、PMS響應
時間測試、QDPS預運行測試、停堆斷路器預運行測
試及堆外儀表系統(tǒng)預運行測試。其總體測試階段及
先決條件如圖3所示。
停堆斷路器預運行測試
PMSl工力能測試 。： ．I ：
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堆外儀表系統(tǒng)預運行測試
圖2 預運行測試方法
堆內儀表系統(tǒng)可用
圖3 預運行測試過程
交
㈡
· 74· 華電技術 第35卷
2．1 PMS功能測試
PMS功能測試的主要目的是在熱態(tài)試驗前驗
證PMS相關的停堆功能(RT)和專設安全設施驅動
功能(ESF)的相關邏輯執(zhí)行情況，其驗證主要包括
以下幾個方面：
(1)PMS機柜電源功率消耗試驗。檢查BCC，
MTC等機柜電壓和電流輸人情況，并計算出電源功
率消耗，計算公式為：功率損耗=電壓×電流x0．8，
其中，0．8為功率因數(shù)。
(2)檢查機柜柜門報警。此項檢查主要穿插在
各個試驗子項中完成，驗證報警在遠程的顯示情況。
(3)過程儀表輸入驗證。驗證現(xiàn)場儀表輸入滿
足允許誤差范圍，并能在主控室進行正常顯示；通過
仿真現(xiàn)場儀表輸入，驗證在不同電廠狀態(tài)下，停堆、
專設等連鎖邏輯；驗證PMS與主控室及其他儀控系
統(tǒng)通信是否正常。
(4)RT和ESF邏輯計算驗證。通過對過程量
仿真，驗證PMS各子系統(tǒng)信號輸出是否正常，是否
滿足允許誤差要求。檢查相關控制信號(包括允許
值、聯(lián)鎖值和閉鎖值)運算和觸發(fā)是否正常，以及在
PMS中顯示是否正常等。
(5)RT和ESF的自動觸發(fā)驗證。通過仿真輸
入，驗證序列內和序列間的邏輯運算在觸發(fā)條件
(比如4取2邏輯)滿足時，是否能夠自動觸發(fā)反應
堆停堆和專設安全設施動作。
(6)RT和ESF的手動觸發(fā)驗證。通過在主控
室(MCR)和遠程停堆室(RSR)內的手動開關觸發(fā)，
驗證反應堆停堆和專設安全設施的動作情況。
2．2 PMS響應時間測試
PMS響應時間測試的主要目的是驗證PMS專
設安全設施的動作響應時間是否滿足設計要求。其
驗證主要包括以下幾個方面：
(1)在CIM上預先安裝響應時間測試儀(Data
Logger)，并手動觸發(fā)閥門動作，驗證專設安全設施
驅動時間是否滿足設計要求。
(2)驗證現(xiàn)場設備通過CIM的反饋信號是否能
夠在主控室正常顯示。
2．3 QDPS預運行測試
QDPS預運行測試是針對QDPS專門設置的，其
目的主要是驗證QDPS相關的信號處理以及通信、
報警、顯示等功能是否滿足要求，并驗證在PMS功
能試驗中未驗證的QDPS內容。其驗證方法可根據(jù)
信號和儀表類型的不同而分為以下幾類：
(1)對于堆芯出口熱電偶(CET)，通過對熱電
偶信號進行仿真輸入，驗證通道精度及相應信號在
主控室的報警和顯示。
(2)對于壓力和差壓變送器輸入，通過現(xiàn)場對
變送器全量程的打壓試驗，驗證通道精度、過程設定
值和相應信號在主控室的報警和顯示。
(3)對于一般閥門遠程狀態(tài)顯示，通過在設備
接口模塊(CIM)側對現(xiàn)場閥門進行手動操作，驗證
主控室閥門開關狀態(tài)顯示。
(4)對于爆破閥遠程狀態(tài)顯示，由于爆破閥操
作具有不可逆性，需要試驗人員在現(xiàn)場手動觸發(fā)行
程開關，其他試驗人員在主控室驗證閥門開關狀態(tài)
顯示。
(5)驗證QDPS與主控室、遠程停堆室遠程通
信、顯示和報警。
2．4 停堆斷路器預運行測試
進行停堆斷路器預運行測試，主要驗證反應堆
停堆斷路器相關功能的執(zhí)行情況，包括以下幾個
方面：
(1)驗證RTCB是否可以手動關閉和打開。
(2)收到自動反應堆停堆信號時RTCB是否
打開。
(3)RTCB是否可以單獨依靠uV線圈，通過主
控室和每個遠程停堆室手動反應堆停堆開關和
PMS模擬信號。
(4)RTCB是否可以單獨依靠sT線圈，通過主
控室和每個遠程停堆室手動反應堆停堆開關和
PMS模擬信號。
(5)在MTP上，通過UV TEST測試按鈕驗證單
獨的uV線圈失電是否可以打開RTCB。
(6)在MTP上，通過ST TEST測試按鈕驗證單
獨的ST線圈得電是否可以打開RTCB。
(7)驗證當反應堆停堆信號存在時，RTCB是否
無法復位。
(8)驗證并計算RTCB打開時其所消耗功率的
情況。
2．5 堆外儀表系統(tǒng)預運行測試
對于堆外儀表系統(tǒng)預運行測試，主要驗證堆外
儀表系統(tǒng)相關功能的執(zhí)行情況，包括以下幾個方面：
(1)驗證NIS是否正確運行。
(2)驗證NIS源量程(SR)、中間量程(IR)及功
率量程(PR)堆外探頭向PMS的輸出是否滿足容錯
要求。
(3)驗證NIS供電和高壓供電的可靠性。
(4)驗證NIS報警器和在主控室和遠程停堆室
的顯示。
(5)驗證單通道失去交流電時是否不會引發(fā)
停堆。
第4期 張思成，等：AP1000電站保護和安全監(jiān)控系統(tǒng)預運行測試分析 ·75·
3 預運行測試潛在問題分析
3．1 PMS房間分散問題 ．
由于PMS測試房間相對分散，且房間之間并無
為測試配置的電纜貫穿孔，這將對序列間及機柜間
的測試造成一定程度的影響。為預運行測試和后續(xù)
電廠維護考慮，在后續(xù)機組的設計和建造中，建議通
過以下2種方法加以解決。一是可以考慮在房間之
間預留一定數(shù)量的電纜貫穿孔洞。這種方法要求房
間設計施工階段充分考慮房間防火要求、房間彼此
隔離要求以及墻壁承重要求等內容，從而確保這種
改造不會對房間和系統(tǒng)的運行造成影響。二是事先
敷設一定數(shù)量的試驗電纜，并預留出端接口。這種
方法需要在設計階段從電纜橋架的布置、電纜敷設、
電纜抗干擾、電纜長度對測試的影響及試驗前電纜
的連續(xù)性檢查等多個方面進行考慮和評估。
3．2 PMS響應時間測試問題
對部分PMS響應時間進行測試，其閥門由PMS
發(fā)送控制信號，而反饋信號直接送回到電廠控制系
統(tǒng)(PLS)。對于這部分測試，設計方并未明確給出
測試方法，結合實際情況分析后，建議采用以下2種
方法解決。一是通過PMS的事件順序記錄機柜
(SOE)將觸發(fā)信號傳遞到PLS側，通過Ovation歷史
站中的趨勢圖工具，將PMS觸發(fā)信號和現(xiàn)場閥門反
饋信號同時調出，進而計算出響應時間，但此種方法
需要進一步探討PLS的掃描周期是否能夠滿足
PMS響應時間的要求，以及是否能夠完整地掃描到
PMS的動作和反饋情況。二是通過Data Logger同
時連接PMS的觸發(fā)信號和閥門的反饋信號，該種方
法類似于其他指令和反饋均位于PMS內部的做法，
但由于PMS和PLS房間布置比較遠(部分機柜在常
規(guī)島側)，故該方法需要事先布置足夠長的測試電
纜。在實施時需要考慮過長的測試電纜引入現(xiàn)場會
造成干擾的情況，以及電纜對測試回路信號的強度
的影響情況等，其在實際調試中的可行性有待后續(xù)
驗證。
4 預運行測試的意義
PMS預運行測試在電廠冷態(tài)下進行，其測試成
功與否對電廠后續(xù)調試有著至關重要的影響。首
先，預運行測試作為工廠測試的補充，可以對設備出
廠后的設計變更、修改等進行補充測試。其次，在工
廠測試階段，PMS并未直接與現(xiàn)場儀表、斷路器和
閥門等設備進行連接，信號測試完全通過仿真的形
式進行，而預運行測試則可通過實際帶載設備進一
步驗證系統(tǒng)運行情況，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題。最后，
設備出廠后，經過長途運輸、裝卸及安裝后，難免會
出現(xiàn)一些問題，通過預運行測試，可以對設備安裝后
的運行情況進行檢查，確保PMS設備和系統(tǒng)功能的
完整性?？傊?，PMS預運行測試從PMS設備組成、
系統(tǒng)功能、系統(tǒng)接口和通信、軟件邏輯、報警和顯示
等多個方面對系統(tǒng)進行了驗證，為電廠后續(xù)調試和
運行打下了基礎。
參考文獻：
[1]中國核工業(yè)集團公司．APIO00核電廠系統(tǒng)與設備[M]．
北京：原子能出版社，2010．
(本文責編：白銀雷)
作者簡介：
張思成(1985一)，男，遼寧大連人，助理工程師，從事儀
控保護方面的工作(E-mail：zhangscl@yahoo．com．cn)。
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(上接第71頁)電力總裝機容量的比例較小，一般
只要求核電站承擔基本負荷，但隨著我國核電行業(yè)
的發(fā)展，核電機組占總裝機容量的比例會越來越高，
若將來要求核電站長期帶部分負荷運行或者負荷變
化較大，定速泵的運行經濟性不如調速泵。
參考文獻：
[1]林誠格．非能動安全先進壓水堆核電技術[M]．北京：原
子能出版社，2010．
[2]廣東核電培訓中心．900 MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設備
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[J]．核動力工程，2006，27(2)：78—82．
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版社，1994．
[5]李二飛，沈文龍．APIO00核電工程項目建設經驗反饋體
系分析[J]．華電技術，2011，33(11)：17—18．
(本文責編：白銀雷)
作者簡介：
成軍(1975一)，男，湖南湘潭人，高級工程師，從事發(fā)電
廠熱能動力設計方面的工作(E-mail：chengjun@cnpe．cc)。
楊建軍(1984一)，男，河北唐山人，助理工程師，工學碩
士，從事核電站常規(guī)島設計審查方面的工作(E-mail：yan~j@
cnpe．CC)o

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