华龙一号与M310核电机组反应堆保护系统结构差异性分析

华龙一号与M310核电机组反应堆保护系统结构差异性分析

摘要：反应堆保护系统（RPS - Reactor Protection System）是核电站重要的安全

系统，福清5、6号机组核电站数字化反应堆保护系统基于AREVA公司的TXS 平

台实现，与以往不同，反应堆保护系统的逻辑功能也与以前有很大不同，本文将

通过对比这些差异，发现华龙一号反应堆保护系统提高了系统的可靠性，完善了

系统的调试和维护。

1 引言

反应堆保护系统（RPS - Reactor Protection System）是核电站重要的安全系统，它监测与反应堆安全有关的重要参数，当这些参数达到安全分析确定的整定值时

自动触发紧急停堆和/或启动专设安全设施，以限制事故的发展和减轻事故后果，保证反应堆及核电站设备和人员的安全，防止放射性物质向周围环境释放。

反应堆保护系统包括反应堆紧急停堆系统（RTS - Reactor Trip System）和专设

安全设施驱动系统（ESFAS - Engineered Safety Features Actuation System）两部分，每个系统都是由仪表系统和逻辑系统组成。它包括了用于保护参数测量的测量电路、信号调整、保护逻辑驱动控制接口单元以及辅助电源供给单元。

福清5、6号机组核电站数字化反应堆保护系统基于AREVA公司的TXS 平台

实现。整个系统由4 个保护组（IP、IIP、IIIP、IVP）和2个逻辑系列（A、B）组成。单个通道保护参数的采集处理和阈值比较在保护组完成，停堆和专设逻辑符

合在A，B 列完成。福清1-4号机组核电站数字化反应堆保护系统基于INVENSYS

公司的TRICON平台实现，整个系统也是由4 个保护组（IP、IIP、IIIP、IVP）和2

个逻辑系列（A、B）组成。单个通道保护参数的采集处理和阈值比较在保护组完成，但是停堆逻辑符合在四个保护组完成，专设逻辑符合在A，B 列完成。

2 反应堆保护系统结构差异性分析

2.1 M310机组反应堆保护系统设计

福清1-4核电站保护系统上游为4重冗余的保护组，4 个保护仪表组分布在4 个隔离的连接厂房内。不同的是，每个保护组包括两个多样化子组和一个服务器

子组。每个子组完成安全级过程仪表和核仪表信号的采集，阈值比较以及停堆逻

辑符合，触发单通道的停堆信号和到ESFAS列的驱动专设动作的“局部脱扣信号”；服务器子组采集保护组内的PAMS 信号以及其他需要在非安全级显示和处理的信息，与位于A，B列的服务器子组通讯，并通过列内的服务器子组将PAMS信号

上传到SVDU显示，将其他信息通过网关传输到非安全级系统，类似与福清5、6

号机组通信传输单元TUA/B。4 个保护组之间以及与ESFAS间通过远程IO的方式

进行数据传输。

福清1-4号核电站保护系统下游为两个冗余的ESFAS列，每个列包括两个多

样化子组和一个服务器子组。多样化子组接收来自保护组的“局部脱扣信号”并进

行逻辑符合产生系统级ESF 动作，并根据具体工艺要求进行部件级的ESF 逻辑控制。最终ESF 驱动信号通过硬接线传输到PLM。列服务器子组负责与保护组服务

器子组，SVDU 以及非安全级的通讯。优选模块（PLM）接收来自四个上游系统的

指令信号，按优先级次序依次为ECP 系统级手动控制指令、1E 级Tricon 的ESFAS

指令、ATWT/多样化保护系统指令、来自非安全级系统的指令。PLM模件采用FPGA技术，只完成优选逻辑和定期试验功能，执行器状态信息的显示，驱动命

令的保持和中断等功能由其他系统完成。PLM 模件只接受硬接线信号，对于来自

非安全级系统的信号需进行电气隔离。

2.2 福清5、6号机组核电站保护系统结构

福清5、6号机组核电站保护系统是基于TXS 过程控制系统的硬件和软件结构。系统可以被分为过程变量参数和设备状态参数的输入、数据采集和处理计算机系统、停堆断路器和专设安全设施的驱动逻辑运算、信息结构与数据存储单元（SU）、通讯网关等部分。总体结构如图1所示。

反应堆保护系统的上游为4 重冗余的保护组。为了满足独立性要求，4 个保

护仪表组分布在4个隔离的连接厂房内。每个保护仪表组主要包括以下单元：

1）保护仪表预处理单元（PIPS）

保护仪表预处理单元（用于向过程测量仪表进行供电并采集过程测量仪表送

来的模拟量信号，将这些信号隔离后分配到需要的地方。如：保护系统的采集处

理单元APU、过程控制系统、反应堆功率调节系统或者去后备盘指示。

2）核测量单元

用于采集和调理核中子探测器送来的表征核功率的信号，包括源量程探测器

送来的脉冲信号、中间量程探测器和功率量程探测器送来的电流信号。

3）采集处理单元（APU）

采集处理单元分为两个多样性子组，每个子组包括两个处理器。主要执行以

下功能：采集保护仪表预处理单元和核测量单元送出的模拟量信号，将这些信号

转换为数字量，经过必要的计算和设定值比较运算后产生表决所需的局部触发信号，并通过安全级光纤通讯网络L2 把这些“局部脱扣信号”送到下游对应子系统的

驱动逻辑单元（ALU）。

4）保护组传输单元（TU A/B）

保护组与盘接口柜（QDS）之间的PAMS 信号传输，采集保护组内设备状态

信息，通过列传输单元与非安全级DCS之间的信号传输。

反应堆保护系统的下游为两个冗余的逻辑系列，即逻辑系列A 和逻辑系列B。为了满足独立性的要求，两个系列分别布置在两个隔离的电气厂房内。每个逻辑

系列主要包括以下5 个单元。

1）驱动逻辑单元（ALU）

驱动逻辑单元同样分为两个多样性子组，对于每一个多样性子组，设计了两

个半逻辑X 和Y，进行相同的逻辑处理。

2）列传输单元（TU1/2）

主要功能包括采集所在逻辑系列内的设备状态信息，与保护组传输单元通讯，与非安全级系统网关通讯，与保护系统服务器通讯等。

3）网关

用于与非安全级系统的信息传输和网络协议的转换。

4）盘接口柜（PI）

PI 为保护系统与后备盘的接口。保护系统内部的部分重要信号作为失去计算

机化的控制方式后的指示和报警都经由PI送往后备盘，从后备盘发出的保护动作

的复位/闭锁指令也经盘接口柜送到保护系统。

5）优先级驱动控制单元（PACS）

PACS执行优先级驱动控制功能，针对每一个安全驱动器，来自反应堆保护系

统自动逻辑、非安全级控制系统、后备盘和紧急控制盘的驱动信号在此进行优先

级判别，最终产生一个信号用于驱动专设安全设施驱动器。

3 结论

华龙一号和M310机组反应堆保护系统设计都采用了数字化技术带来的优势，