Комплекс системи керування і захисту реактора

Комплекс системи керування і захисту реактора, який складається із чотирьох каналів апаратури контролю та формування захисних сигналів за параметрами нейтронного потоку, трьох каналів апаратури контролю і формування захисних сигналів за теплопдравлічними параметрами, які містять блок вводу сигналів та блок захисту за теплопдравлічними параметрами, трьох каналів формування керуючих сигналів для захисної системи безпеки і технологічної автоматики, чотирьох каналів контролю реактивності, чотирьох регуляторів потужності, каналу контролю положення робочих органів системи керування захисту реакторної установки, апаратури діагностики і протоколювання, який відрізняється тим, що в канапи апаратури логічної обробки сигналів введені окремі формувачі сигналів по всіх видах вихідних сигналів, в канапи апаратури контролю і формування захисних сигналів за теплогідравлічними параметрами введено блок корекції уставок та блок діагностики, крім того, в блок вводу сигналів введено комунікаційний, діагностичний та функціональний процесори, а в блок захисту за теплопдравлічними параметрами введено два комунікаційних та діагностичний процесори, при цьому пристрої формування алгоритмів захисту і зберігання уставок реалізовані на програмовних логічних інтегральних схемах, апаратура діагностики та протоколювання підключена до всієї апаратури формування сигналів захисту і керування, до того ж комплекс оснащено лініями зв'язку поміж каналами апаратури контролю і формування захисних сигналів по параметрах нейтронного потоку, апаратури контролю і формування захисних сигналів за теплопдравлічними параметрами, апаратури контролю реактивності і регуляторів потужності та з іншими аналогічними каналами, а для зв'язку з віддаленою апаратурою використано оптичні ЛІНІЇ зв'язку 00 Корисна модель відноситься до пристроїв автоматики, а саме до електронного обладнання автоматизованих систем управління технологічними процесами (АСУ ТП) і управляючих систем безпеки (УСБ) ядерних реакторів. Відомі різні структурні схеми комплексів управління і захисту ядерного реактора. Найбільш близьким о комплекс апаратури автоматизованої системи управління і захисту АСУЗОЗР (1), який є складовою електронною частиною системи управління і захисту (СУЗ) дослідного ядерного реактора Комплекс АСУЗ-ОЗР уявляє собою логічну структуру з наявністю постійного програмного та апаратного контролю підсистем управління аварійного захисту, оперативного контролю поточного стану, довготривалої архівації і автоматичної передпускової перевірки апаратури. До складу комплексу АСУЗ-ОЗР входить чотири канали контролю і формування захисних сигналів по параметрам нейтронного потоку, три канали контролю і формування захисних сигналів по теплопдравлічним параметрам, три канали формування управляючих сигналів для захисної системи безпеки і технологічної' автоматики, чотири канали контролю реактивності, чотири регулятори потужності, канал контролю положення робочих органів СУЗ реакторної установки, апаратура діагностики, ЛІНГІ зв'язку між елементами системи. Комплекс АСУЗ-ОЗР має традиційну канальну структуру, до складу якої входить апаратура, починаючи від детекторних пристроїв до пристроїв формування узагальненого сигналу аварійного захисту і сигналів управління для технологічної автоматики. см 2468 Комплекс виконаний на основі модулів із застосуванням стандартних мікросхем середньої степені інтеграції, спеціалізованих мікроконтроллерів і промислових комп'ютерів. До недоліків структурної схеми комплексу відноситься те, що в комплексі використовується» принцип подвійного функціонального призначення блоків та пристроїв, що входять до складу комплексу. Апаратура формування узагальнених сигналів аварійного захисту, управління і контролю виконана у вигляді єдиного пристрою накопичення і обробки інформації (УНО) з блочною архітектурою, а кожний електронний блок, що входить до складу УНО є складовою частиною каналів контролю і захисту. Така побудова апаратури знижує надійність каналів формування захисту, оскільки при відмові каналу контролю можливий вихід із строю і каналу захисту. До недоліків комплексу відноситься і те що, у якості ліній зв'язку для рознесених частин апаратури використовуються фізичні лінії зв'язку, по яким здійснюється прийом та передача інформації по інтерфейсу RS-485. В умовах обставин жорстких перешкод лінії зв'язку і прийомопередатчики RS-485 потребують застосування спеціальнихзасобів захисту від впливу наносекундних та мікросекундних імпульсних перешкод великої енергії, що ускладнює побудову апаратури та знижує й надійність. До недоліків також відноситься те, що апаратура діагностики і протоколювання підключена тільки до апаратури первинної обробки сигналів, не охоплює увесь склад обладнання, а саме апаратуру логічної обробки сигналів, а для зв'язку апаратури первинної обробки сигналів з апаратурою діагностики, розташованої у віддалених приміщеннях також використовуються фізичні лінії зв'язку. В каналах апаратури контролю по параметрам нейтронного потоку (АКИП) функції прийому сигналів від пристроїв детектування нейтронного потоку, обрахування поточних значень потужності і періоду уставки АКНП від блоку задания уставок по потужності, формування аварійних та попереджувальних сигналів покладено тільки на один модуль, виконаний на мікроконтролері, який також забезпечує управління вмонтованим дисплеєм та клавіатурою, а також передачу інформації по інтерфейсу RS-485 на цифровий дисплей каналу АКНП і оперативні дисплеї пульту оператора. Аналогічне рішення прийнято і для побудови каналу апаратури контролю і аварійного захисту по теплогідравлічним параметрам (АКТП). В блоці захисту по теплогідравлічним параметрам (БЗТП) здійснюється обрахування значень контролюємих величин і формування управляючих сигналів аварійного захисту (АЗ-ТП), попереджувальної сигналізації (ПС-ТП) І сигналів управління пристроями технологічної автоматики по результатам порівняння поточного значення кожного із параметрів, які контролюються з відповідними уставками. Ці функції в блоці БЗТП покладені на один модуль, виконаний на мікроконтроллері, який крім цього забезпечує управління 24 аналогоцифровими перетворювачами, вмонтованими дисплеєм і клавіатурою, а також здійснює переда чу інформації по інтерфейсу RS-485 віддаленим користувачам. У разі відмови микроконтроллера в каналі АКНП або АКТП управління пристроями, що контролюються і зв'язок з іншою апаратурою буде втрачено. В основу корисної моделі покладено завдання створення комплексу системи управління і захисту ядерного реактора, в якому шляхом введення нового складу елементів, а саме використання мікросхем великого ступеню інтеграції - програмуємих логічних інтегральних схем, вдосконалення системи діагностики, використання оптичних ліній зв'язку, а також нової організації взаємозв'язку між ними забезпечити ширші функціональні можливості та високу надійність комплексу, необхідний захист від мікросекундних та наносекундних перешкод великої енергії, гальванічну розв'язку апаратури, діагностування всієї апаратури комплексу. Поставлене завдання вирішується тим, що в комплексі системи управління і захисту реактора, який складається із чотирьох каналів апаратури контролю та формування захисних сигналів по параметрам нейтронного потоку (АКНП), трьох каналів апаратури контролю і формування захисних сигналів по теплогідравлічним параметрам (АКТП), які містять блок вводу сигналів (БВА) та блок захисту по теплопдравлічним параметрам (БЗТП), трьох каналів формування управляючих сигналів для захисної системи безпеки і технологічної автоматики (АЛОС), чотирьох каналів контролю реактивності (АКР), чотирьох регуляторів потужності (АРМ), каналу контролю положення робочих органів системи управління захисту реакторної установки, апаратури діагностики і протоколювання, в канали апаратури логічної обробки сигналів введені окремі формувачі сигналів по всіх видах вихідних сигналів, в канали апаратури контролю і формування захисних сигналів по теплогідравлічним параметрам введено блок корекції уставок та блок діагностики, крім того в блок вводу сигналів введено комунікаційний, діагностичний та функціональний процесори, а в блок захисту по теплогідравлічним параметрам введено два комунікаційних та діагностичний процесори, при цьому пристрої формування алгоритмів захисту і зберігання уставок реалізовані на програмуємих логічних інтегральних схемах, апаратура діагностики та протоколювання підключена до всієї апаратури формування сигналів захисту і управління, до того ж комплекс знаряджено ЛІНІЯМИ зв'язку поміж каналами апаратури контролю і формування захисних сигналів по параметрам нейтронного потоку, апаратури контролю і формування захисних сигналів по теплопдравлічним параметрам, апаратури контролю реактивності і регуляторів потужності з Іншими аналогічними каналами, а для зв'язку з віддаленою апаратурою використано оптичні лінії зв'язку Порівняльний аналіз з відомими технічними рішеннями показав, що корисна модель, яка пропонується, відрізняється наявністю нового складу елементів пристрою, та має нову організацію взаємозв'язків між ними, тобто містить нову сукупність ознак, які забезпечують нові технічні властивості пристрою. Технічний результат - підвищення на 2468 дійності каналів формування захисту та можливість використання при розробці нової АСУЗ і модернізації АСУЗ ядерних реакторів, які експлуатуються. На фіг. 1 представлена структурна схема комплексу автоматизованої системи управління захисту ядерного реактора. Комплекс складається із чотирьох каналів 1, 2, З, 4 АКНП, трьох каналів 5, 6, 7 АКТП, чотирьох каналів 8, 9, 10, 11 АКР/АРМ, трьох каналів 12, 13, 14 АЛОС, апаратури діагностики і протоколювання 15, пристроїв 16, 17, 18, 19 вводу-виводу інформації, оперативних дисплеїв 20, 21, 22. Особливістю пропонуємо'!" структурної схеми є застосування інтерфейсу RS-485 тільки для зв'язку у межах одного каналу формування захисту, для зв'язку з віддаленою апаратурою використовуються тільки оптичні лінії зв'язку, які мають великий ступінь захисту від завад, а також підключення апаратури діагностики і протоколювання до всієї апаратури, яка приймає участь у формуванні сигналів захисту і управління і до сигналів мережі єдиного часу об'єкту за допомогою оптичних ліній зв'язку. На фіг, 2 представлена схема інтегрованого каналу формування сигналів управляючої системи безпеки ядерного реактора. Канал формування сигналів управляючої системи безпеки складається із пристрою 23 накопичення і обробки інформації, блока 24 логічної обробки сигналів, каналу 25 АКНП, каналу 26 АКТП, каналу 27 АКР/АРМ, блока 28 контролю положення стержнів і вводу-виводу інформації (БВВ/КПС), ліній 29, 30 зв'язку від Інших каналів АКНП, АКТП, ліній 31, 32, 33 зв'язку з іншими каналами АКНП, АКТП, АКР/АРМ. Особливістю схеми інтегрованого каналу формування сигналів є наявність інформаційних зв'язків каналів АКНП, АКТП, АКР/АРМ з іншими аналогічними каналами, за допомогою яких здійснюється порівняння контролюємих параметрів, перевірка достовірності і видача, у випадку виявлення розходжень, необхідних тривожних повідомлень на дисплеї пульту оператора та на апаратуру діагностики і протоколювання. На фіг. З представлена схема каналу АКТП. Канал АКТП складається із пристрою 34 накопичення І обробки інформації, блоку 35 вводу аналогових сигналів, який містить модуль 36 зв'язку і гальванічної розв'язки, функціональний процесор 37, діагностичний процесор 38, комунікаційні процесори 39, 44, та блоку 40 захисту по теплогідравлічним параметрам, що містить діагностичний процесор 41, комунікаційний процесор 42, формувач 43 сигналів захисту, модуль 45 зберігання уставок; блока 46 корекції уставок, блока 47 діагностики. На фіг. 4 зображена структурна схема каналу АЛОС. Канал АЛОС складається із пристрою 48 накопичення і обробки інформації, який включає блок логічної обробки сигналів, що містить пристрій 49 обробки сигналів від АКНП по мажоритарній логіці 2 із 4, пристрій 50 обробки сигналів від АКТП по мажоритарній логіці 2 із 3, пристрій 51 логічної обробки сигналів, формувачі 52, 53, 54 сигналів в для виконавчих механізмів і пристроїв технологічної автоматики. Дискретні сигнали і сигнали від датчиків контролюємих величин поступають на блоки вводу сигналів від термопар, блоки вводу аналогових сигналів і блоки вводу дискретних сигналів. Гальванічна розв'язка і контроль за справністю вхідних ланцюгів здійснюється в модулях зв'язку і гальванічної розв'язки. В функціональних процесорах сигнали перетворюються в цифрову форму і передаються на блоки БЗТП. Комунікаційні процесори забезпечують зв'язок з іншими каналами АКТП і здійснюють порівняння отриманих даних, а також передачу даних про контролюєм! параметри на оперативні дисплеї пульту оператора. Діагностичні процесори обробляють поточну інформацію, отриману від всіх вузлів блока і у випадку виявлення відхилень від норми та недостовірних даних про параметри інформація передається до апаратури діагностики і протоколювання по оптичним ЛІНІЯМ зв'язку. Цифрові потоки від блоків вводу надходять на блок захисту по теплогідравлічним параметрам, де в модулі формування захисту поточні значення параметрів, що контролюються, порівнюються з цифровими уставками, які записані в модулі зберігання уставок. Для корекції уставок використовується блок корекції уставок, який через комунікаційний процесор підключений до модуля зберігання уставок. Формування алгоритмів захисту і зберігання уставок здійснюється в пристроях, реалізованих на програмуемих логічних інтегральних схемах, що забезпечує велику гнучкість в побудуванні алгоритмів захисту, простоту прив'язки АСУЗ до окремого об'єкту управління, високу стабільність цифрових уставок І надійність. Через комунікаційний процесор блоку здійснюється зв'язок з іншими каналами АКТП і порівняння даних, отриманих від інших каналів АКТП. У випадку виявлення невірних даних через діагностичний процесор, інформація про це і про роботу інших вузлів блоку передається в блок діагностики і далі в апаратуру діагностики і протоколювання. Порівняння даних на всіх етапах обробки сигналів в каналі АКТП з даними, які надходять від інших каналів забезпечує високу достовірність інформації і надійність апаратури АКТП. Із блоків БЗТП сигнали надходять в апаратуру логічної обробки сигналів {АЛОС), де здійснюється формування вихідних команд управління Особливістю структури АЛОС є наявність окремих формувачів по всіх видах вихідних сигналів, а також наявність виходу діагностичної Інформації, який підключається до апаратури діагностики і протоколювання. Підключення апаратури діагностики і протоколювання до всієї апаратури, яка бере участь у формуванні сигналів захисту і управління, а також до сигналів мережі єдиного часу об'єкта здійснюється за допомогою оптичних ліній зв'язку. У межах одного каналу формування захисту зв'язок здійснюється інтерфейсами RS-485, для зв'язку з віддаленою апаратурою використовуються тільки оптичні лінії зв'язку, які мають високий рівень захисту від завад. 7 2468 8 Запропонований варіант побудови структурної Джерела інформації: схеми комплексу АСУЗ ядерного реактора і його 1. А. Заикин, М. Каленский. В. Пушкин, И. Соколов. вузлів дозволить підвищити надійність каналів Комплекс АСУЗ-ОЗР системы управления и защиформування захисту і може бути використаний, як ты исследовательского реактора ПИК. Современпри розробці нової так і при модернізації АСУЗ ные технологии автоматизации №3, 2002г, стр. ядерних ректорів, які експлуатуються. 34-44. АЛОС5 І «Узагальнений A2JV «Учашільїкнмй АЯОС2 A3» АЮШ4 і AJIOCt і 2 t і АКНПЗ t АКНП2 t _ _ — J t 4 АКНП1 г і і t і АКТП1 5 УЇІЇМЇЯІНЙЯ • , _ АКГГТН яч j 6 АЮТВ 7 AKWAEWl 8 —--і Управяікия 1» ! j t • , і АКР/АРШ *""" і ЛКРМГМЗ 10 AJCP/APM4 11 1 ї і f 12 • > 12 4 !4 I* І « 16 L.. мережа единого часу1 і і - - > УВВ1 17 і і .. Г-- + УВВ2 Опсрагпш і U, ЛІСПЛСІЗ У В І » 18, •41 I — •* УВВ4/ ЛЮТС19 ?T ! 22 Ц}льт оператора ФІГ. 1 10 2468 Пристрій накопичення І обробка інформації АШАЗ-Т.ПС-N.nC-T від інших к а н т » АКНП ЕЛОС З і Г Я М К З ІНШИМИ кзк&гамнАКНП A3-N.A3-T УДНП пс-нпс-т БЭНП ЗУ-АЮШ «Угагаяьиеіюй AS» Управління пристроями технологічної 2$ Кхя&лАКШІ АЗ-ТП, ПС-ТП віл інших каналів АКТП 3«"Я5СЖ З ІНШИМИ каналами АКТП АЗ-ТП. ПС-ТП • БЇШ • робочими органами К*н*л АКТИ Вташавчі кскашзми Забезпечуючі системи з ІНШИМИ ТА каиамют АКР/АРМ ЗУ АРМ адгои втичн ото регутоввяяя На пульт ЕКРУАРМ 27 28 Кякші АКР/АРМ ! До апаратури Виконавчі Фіг. 2 Пристрій накопичення • обробки інформації БД 34 47 Апаратура діагностики і протоколювання БВА дп 38 Датчики ББТБВД ФП зт кп Канал 2 Канал З 39 БКУ 4 Оперативні -* дисплеї Фіг. З 2468 11 12 Пристрій накопичення я обробки інформації 4S ЕІЮС AKW» Акнпг ліашз АКНИ4 ЗМ 1 —-^_^ 49 ЛІ ЛИПІ Актга Ф 53 AJCTT0 Упршмапм SO Ф Виконнчі сргзкамн р У IBHQBKM Забезпечуючі ГЖҐТГММ S3 л ПУДЬТ оператора Аятомашчннй prrviwron 51 ф и Упрадшння ^ пиистроями текнопопчіюї ааточгтнкн ^ Пульт опЕрморз і і^ Дшшостнчиа інформшія Фіг. 4 Компгатернаверстка Н Кураєва Пщписне Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності Львівська площа 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119