蔡晓涛 王 松 谢 挺 梁嘉琳

核电厂安全级DCS系统信号隔离分配设计

蔡晓涛 王 松 谢 挺 梁嘉琳

中核控制系统工程有限公司，北京 100176

首先介绍了核电厂安全级DCS系统信号隔离分配设计，然后通过对传统的信号隔离分配设计进行分析，提出了改进的设计方案，并且在反应堆保护系统工程样机中验证了本设计方案。

安全级DCS系统；隔离分配；反应堆保护系统；工程样机

引言

对来自于现场设备和其他I&C系统的信号，反应堆保护系统（RPS）系统采集该信号前，需要通过信号分配隔离（PIP）单元对其进行调理、隔离和分配[1]。

RPS系统保护组的模拟量输入信号通常由PIP单元进行采集和调理，即将传感器信号转换成RPS系统控制站所需的4～20 mA信号，然后经过隔离器隔离、分配实现多路输出[2]。开关量输入信号，则通过PIP单元的开关量隔离器进行隔离和分配。

1 信号隔离分配概述

PIP单元模拟量输入信号接口采用了隔离模块、调理模块、保险丝管等部件与现场回路进行电气隔离[3]，开关量输入信号接口采用继电器模块、保险丝管等部件与现场回路进行电气隔离。

现场模拟量信号的隔离分配接口如图1所示。通常情况下，现场变送器信号或温度传感器信号（热电阻、热电偶信号）经过信号调理模块，将现场信号调理为4～20 mA模拟量信号，如果该信号要分配多路输出，则经过隔离器隔离、分配后送至RPS系统和（或）其他I&C系统。本图例中描述了现场模拟量信号经调理、隔离、分配后送至BUP盘台、NC/NC+非安全级系统、RPS系统保护组子系统Sub1和子系统Sub2。

图1 现场模拟量信号隔离分配

对于来自其他I&C系统的开关量信号，其隔离分配接口如图2所示。通常情况下，开关量信号隔离器隔离、分配实现多路输出，其每路输出信号间相互隔离。本图例中描述了开关量信号经隔离、分配后送至RPS系统保护组子系统Sub1和子系统Sub2。

图2 开关量信号隔离分配

2 传统的信号隔离分配设计

方家山、福清1&2号机组RPS系统中，每个保护组设计两个壁挂箱，分别用来实现现场模拟量信号的隔离分配以及开关量信号的隔离分配。由于壁挂箱空间有限，信号隔离分配输出部分都集中在一起。另外T1试验信号切换单元和与RPS系统相关的信号分配单元放置在DCS控制柜中，其他部分的信号分配单元放置在壁挂箱中。

3 改进的信号隔离分配设计

传统的信号隔离分配设计比较分散，而且由于壁挂箱空间有限，其结构设计可能因信号数量和输出回路数量的变化而变化。T1试验接口位于DCS控制柜中，由图1可知，现场信号首先进入控制柜进行调理，然后再通过壁挂箱隔离分配，信号路径比较长。另外对于隔离分配后的信号输出回路都集中在一起，可能会相互影响。

本文提出了改进的信号隔离分配设计方案，并且在RPS工程样机（采用福清5&6号机组RPS系统设计输入）中进行了验证。以RPS保护组IP为例，所有与保护组IP相关的现场模拟信号的调理、隔离、分配，开关量信号的隔离、分配，以及T1试验接口处理单元都在一个PIP机柜中实现。PIP机柜各功能单元布置如图3所示。

４结论

本文提出了改进的RPS系统信号隔离分配设计方案。本方案中每个RPS保护组各配置一个PIP机柜，用于完成所有与该保护组相关的现场模拟信号的调理、隔离、分配单元和开关量信号的隔离、分配单元以及T1试验接口处理单元设计。

图3 PIP机柜功能布置

通过RPS工程样机验证分析，相比较传统的设计方案，本方案具有创新性，信号隔离分配设计更有效，主要包括4个方面：（1）PIP机柜空间可以满足足够数量的信号隔离分配回路，一般情况下不会因为信号数量的增加而改变机柜的结构设计；（2）供电设计中兼顾正常供电和应急供电，包括两路正常冗余供电单元以及EES、EAU应急供电单元；（3）信号隔离分配设计方面，现场模拟量和开关量输入回路分别布置在机柜两侧，输出回路通过机柜背板前后隔离，从而降低了各输出回路之间的相互影响；（4）T1试验接口设计方面，直接从PIP机柜中注入试验信号，而且信号接线路径最短。

[1]IEC. IEC60987-2007 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety -Hardware desi Gn requirements for computer-based systems [S].  Geneva： IEC，2007.

[2]IEC. IEC60709-2004 Nuclear power plants–Instrumentation and control systems important to safety -Separation [S].  Geneva：IEC，2004.

[3]卢超，夏利民，王庆明，等.核电站安全级DCS系统独立性设计[J].核科学与工程，2012（s2）：232-237.

Signal Isolation and Distribution Design Of Safety DCS for Nuclear Power Plant

Cai Xiaotao Wang Song Xie Ting Liang Jialin

China Nuclear Control System Engineering Co., Ltd., Beijing 100176

Inthis paper, Signal isolation and distribution design of safety DCS for nuclear power plant is introduced firstly.Then, the improved design scheme is proposed through analyzing the traditional signal isolation and distribution scheme. Through constructing the reactor protection system engineering prototype, the correctness of the new scheme is validated.

safety DCS; isolation and distribution; reactor protection system; engineering prototype

TP271

A

1009-6434（2017）12-0060-02