基于tricon平台的t3闭锁型试验改进研究

2019年第18卷第19期
产业与科技论坛图3机组EEＲ及系统能效比对比图
四、不同起始模式机组EEＲ及系统能效比
图3为两运行模式系统能效比及机组的EEＲ对比图，由图可以看出，对于严寒地区、寒冷地区等以热负荷为主的地
区，两种运行模式在夏季供冷期内，机组的EEＲ呈缓慢上升趋势，同时分析5个运行周期内系统的能耗比同样可以看出，系统能耗比也呈缓慢升高态势。

对比两种模式系统参数
折线图和柱状图也可以看出，
两个参数冬启运行模式均高于夏启运行模式。

五、结语
本文通过Matlab 与Fluent 软件建立了热泵系统1D /3D 闭环耦合计算平台，可以提前预测热泵系统不同运行模式系统运行参数。

通过分析平台计算结果，可以得出如下结论：第一，从抽水温度角度分析，抽水井群抽水平均温度起始期为冬季的运行模式要稍高于起始期为夏季的模式。

第二，对于以热负荷为主的地区，对于夏季制冷季，制冷期抽水温度
越低越有利于系统运行，
夏启运行模式由于抽水温度低而优于冬启模式。

在冬季供暖季，抽水温度越高越有利于系统供热，夏启模式在供暖季有相对较高的抽水温度相比于冬启模
式而占有更多的优势。

第三，
分析两模式机组的EEＲ和系统能耗比，冬启模式在夏季制冷周期内机组的EEＲ高于夏启模式，同时系统能效比也同样优于夏启模式。

【参考文献】［1］丛晓春，杨文斐．地下承压含水层水－热运移特性的模拟
研究［J ］．太阳能学报，2008，29（11）：1390 1394［2］张淑秘，高青等．抽灌井群浅层地热能长期利用运行模式
模拟［J ］．应用基础与工程科学学报，2015，23（3）：554 561［3］张淑秘，高青．地下水源热泵不同布井模式下地下温度场
变化模拟分析［
J ］．水电能源科学，2013［4］王智锋，李春辉，崔永博等．基于FLUENT /Matlab 运行起
始期对地下水源热泵性能的影响分析［J ］
．黑龙江科技信息，2017［5］张凯，王瑞金等．FLUENT 技术基础与应用实例［M ］
．北京：清华大学出版社，
2010［6］谢海滨，张代兵等．基于MATLAB/SIMULINK 与FLUENT 的
协同仿真方法研究
［J ］．系统仿真学报，2007，8（19）：149 151［7］贺明艳．质子交换膜燃料电池动态模拟仿真［
D ］．同济大学，
2009基于Tricon 平台的T3闭锁型试验改进研究
□夏
浩
【内容摘要】海南昌江核电厂反应堆保护系统T3闭锁型试验功能基于Invensys 的Tricon 数字化仪控平台实现。

数字化后的定
期试验系统在提高系统集成度和试验可操作性的同时，
软硬件设计的不足可能会导致设备误动和人因失误。

为了降低试验中因闭锁失效可能引发的停堆停机和专设安全系统误动风险，本文在简要分析试验原理和软硬件实现方法的基础上，重点结合试验中出现的异常和设备误动事件，针对系统软硬件设计的不足，提出并实施了相应技术改
进措施。

实践表明：1号机组自商运以来，
T3闭锁型试验没有再出现异常和设备误动情况，大大提高了试验的安全性，为2号机组的维护和安全运行提供了非常重要的借鉴。

【关键词】反应堆保护系统；Tricon ；T3闭锁型定期试验；PLM ；设计不足【作者单位】夏浩，海南核电有限公司
海南昌江核电1、
2号机组ＲPS T3闭锁型试验系统基于Tricon 数字化仪控平台实现，在软硬件设计和实现方式上与参考电厂差别很大。

数字化后的定期试验系统在提高系统
集成度和试验可操作性的同时，
在软硬件设计上隐藏的缺陷也可能导致设备误动和人因失误。

在T3闭锁型试验执行过
程中，曾因闭锁失效或软件设计错误导致设备误动和特定工况下试验无法执行的情况。

本文在深入分析试验原理和软硬件实现方法的基础上，针对系统软硬件设计上的不足，提出了相应技术改进措施。

一、
T3试验范围和内容Tricon 系统具备强大的软硬件在线自检功能，特别是能够自动诊断出多种类型的硬接线回路故障，
但是并不能做到通道的全覆盖，
因此还需要通过维护人员或操纵员进行手动定期试验，以确保系统最大的可用性和可靠性。

考虑到对核电厂可用性、
可维护性和运行方式以及运行限制条件的影响，
ＲPS 定期试验在设计上不采用从探测器到被驱动设备全通道同时验证的方法，
而是采用分段交迭试验方法［1］。

T3试验分为闭锁型试验和不闭锁型试验，试验范围是从
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保护系统输出端到下游执行机构或系统。

在电厂运行期间，T3不闭锁试验在S－VDU或KIC上采用分组试验方式以验证执行机构的真实动作性能，而T3闭锁型试验只验证硬件通路或驱动模块是否正常。

T1、T2和T3各试验段之间相互重叠，确保覆盖整个保护功能处理通道，保证系统试验的完整性［2 3］。

二、PLM闭锁型T3试验
优选模块（Priority Logic Module，简称PLM）是ＲPS中ESFAS与现场执行机构的最终硬件输出接口，它将来自多个系统对同一设备的驱动指令出现不同时，可以根据安全级别的高低优选输出，在整个ＲPS系统中起着至关重要的作用。

（一）试验原理。

PLM有两种工作模式：正常模式和试验模式［4］。

两种模式通过模式使能接口Test Enable1（以下简称TE1）和Test Enable2（以下简称TE2）来切换，只有当TE1和TE2同时使用时，PLM才处于试验模式以闭锁保护信号输出。

保护系统定期试验设计必须遵循的重要原则是试验中不能触发任何执行机构误动且不能影响正常保护功能的及时响应。

PLM定期试验要实现以上功能，TE1起着至关重要的作用，试验程序通过不断检测TE1反馈信号是否存在，来实现试验的执行和退出。

（二）设计不足和改进。

在PLM T3试验过程中曾导致3起设备误动事件，暴露出其软硬件设计上的不足，其主要在功率运行阶段执行，如果试验期间重要设备误动会对机组安全运行造成严重影响，甚至可能会引发连锁动作导致停堆/停机或专设安全系统动作。

现对具体的设备误动事件进行详细分析。

1．TE1信号断路导致设备误动。

（1）情况描述。

1号机组在调试阶段执行A列1KCS123AＲ机柜PLM试验过程中，由于控制1LHA001JA的PLM TE1命令信号发生电缆虚接，而试验程序没有检测到通道故障，导致该PLM没有处在试验模式，造成试验信号真实输出引发1LHA001JA误跳闸。

（2）改进措施。

由于PLM本身功能不足和反馈信号形成机制设计不合理导致的。

为了避免出现这种隐患，现场采取最经济有效的改进措施就是人工去机柜确认PLM的TE1和TE2使能指示灯是否被点亮，以确保PLM处于试验模式。

2．软PLM未闭锁造成设备误动。

（1）情况描述。

1号机组在执行B列1KCS122AＲPLM 定期试验时，由于1ＲＲI284VN、1SAＲ432VA和1ＲCV089VP的软PLM没有处在试验模式，导致试验信号真实下发引起设备误关闭。

（2）改进措施。

试验时试验人员必须针对软PLM进行状态检查，保证所有软PLM和硬件PLM同时处在试验模式。

为了提高试验工作效率和安全性，在I/A工作站上设计了软PLM状态检查画面。

试验时，只要启动TE1使能命令，试验人员可以在画面上快速而直观地确认软PLM是否在闭锁状态。

3．NC/NC+与1E软件接口错误导致设备误动。

（1）情况描述。

1号机组在执行A列1KCS119AＲPLM 定期试验时，试验过程中严格按照规程操作，试验范围内设备不存在误动情况，但是主控发现CFI系统A/B列CFI031/ 032TF鼓网CFI001/002MO（低速电机）、CFI003/004MO（中速电机）、CFI005/006MO（高速电机）和CFI007/008MO（低速电机）全都出现停运，常规岛失去循环冷却水可能会导致停机，严重影响到机组安全运行。

经分析查明，设备误动由PLM试验引起。

（2）改进措施。

解决方案是将I/A侧点链接至原链接的上游点LHA51_SH18B和LHB61_SH18B。

定期试验可以确保正常试验范围内的设备动作正常，但是无法确保试验信号不会串到别的系统导致的设备误动，上述问题导致的设备误动非常隐蔽，往往难以发现。

三、ＲPS与第三方系统的硬接线回路试验
为了实现电气隔离，ＲPS SDO卡件送往第三方系统的硬接线接口信号都需要通过隔离卡件传输。

尽管SDO卡件对硬件回路具有强大的在线自诊断功能，但是并不能跨过隔离卡件诊断到整个硬件通路的开路或短路，因此仍需要通过手动定期试验来完成其可用性验证。

（一）试验原理和内容。

ＲPS与第三方系统硬接线回路试验通过试验人员在SVDU手动启动，试验先决条件满足的情况下，试验程序会自动触发其中一路真实信号，然后验证是否收到反馈信号，试验过程不驱动真实设备或系统动作。

（二）设计不足和改进。

1．可能发生Stuck－at故障导致设备误动。

（1）情况描述。

固定故障（Stuck－at fault）是指电路中某个信号（输出或输入）的逻辑电平不可控，在系统运行的过程中一直固定在一个电平上不变，分为Stuck－ON和Stuck－OFF。

该故障发生概率极低，但是一旦在试验过程中出现该故障，极有可能会导致停堆/停机。

（2）改进措施。

需要修改试验软件代码，每次试验一组信号后必须在下一个试验周期对其进行Stuck－at故障检测，以避免引起设备误动。

2．每组试验之间延时不够可能导致设备误动。

（1）情况描述。

ＲPS与第三方系统硬件接口回路试验执行过程中，原程序代码中每组试验信号之间未设置时间间隔，一些第三方系统（如LHP/Q/F）设备与ＲPS接口采用继电器实现，继电器线圈触点需一定时间才能复位，存在导致设备误动的风险。

（2）改进措施。

修改程序代码，在每组试验信号之间加时间间隔5s。

四、结语
综合以上分析，执行T3闭锁型试验的风险非常高，试验人员在试验中要十分谨慎，需严格遵守规程核实好试验先决条件和试验步骤。

针对试验系统软硬件存在的重大设计缺陷，在现场实施以上技术改进后，目前1、2号机组没有再出现系统或设备误动的情况，大大提高了试验的安全性，对机组的安全运行具有重要意义。

【参考文献】
［1］GB/T5204核电厂安全系统定期试验与监测［M］．北京：中国标准出版社，2008
［2］核电厂安全系统第1部分：设计准则［M］．北京：中国标准出版社，2008
［3］核电厂安全系统定期试验与监测［M］．北京：中国标准出版社，2008。