压水堆核电厂数字化控制系统

采用以分散式计算机系统为基础的压水堆核电厂一体化控制系统。整个控制系统大体可分为四个层次：①数据采集及指令执行层；②直接控制层；③协调控制层；④人机接口和信息管理层。协调控制层用以在各个直接控制器之间传递控制参数，藉以确定各直接控制器的控制策略。上述信息的传递通过高速数据总线进行，为了提高可靠性，采用冗余的结构。数字化控制系统广泛采用CRT显示，键盘、跟踪球及触摸屏操作，作为主控制室的人机接口。系统还设置了以太网的高速数据总线，用以向管理信息系统和技术支援中心传递信息。下图示出压水堆数字化控制系统的总体结构。

数字化压水堆控制系统与现有的压水堆控制系统主要的差别在于前者采用以微处理机为基础的数字化系统，而后者采用由经典的模拟电路和逻辑电路组成的系统。但两者在控制参数、系统功能、测量元件及执行机构等方面基本一致。

由于采用数字化的仪表和控制，大大改善了人机接口的人因工程设计，使操纵人员能够正确有效地判断各种运行工况和瞬态，迅速做出正确的对策，改善了核电厂的可操作性，提高了核电厂的可用率。在系统中由于运用了冗余和表决技术，防止单一故障导致不恰当的停堆。数字化系统具有较强的自动测试和自诊断能力，并且配备有自动故障定位装置，使运行维修人员能及时消除系统故障，提高系统无故障运行的时间。鉴于系统采用冗余结构，并设有旁路装置，因此故障部件的维修和更换可在线进行，而不致产生误动作。由于采用分散式的结构，使控制机柜靠近控制站，并采用数字化通信，节省大量电缆，简化电缆敷设，有助于降低核电厂仪表和控制的投资，利用光缆进行数据传输还提高系统的抗干扰能力和隔离性能。由于采用标准化的设备和部件级的检修，因此减少了备品备件的种类和数量，缩短了维修时间。此外，数字化系统有较强的数据处理功能，可以在事故发展的初期进行预报，诸如用于堆芯保护的核电厂限制系统等。

压水堆数字化控制系统主要包括下列系统：

(1)计算机信息处理系统；

(2)主控制室人机接口装置；

(3)反应堆保护系统；

(4)反应堆控制系统；

(5)堆芯中子注量率测量系统；

(6)控制棒控制及位置指示系统；

(7)汽轮发电机组控制系统；

(8)非安全级核电厂控制系统等。

反应堆控制系统 主要包括反应堆功率控制、稳压器压力控制、稳压器水位控制、蒸汽发生器水位控制、给水泵转速控制、蒸汽排放控制，以及各种电动阀门的控制。上述控制分别由相应的计算机子系统实施。对于执行调节控制功能的子系统，控制算法的运算由相应的计算机子系统独立运算，以保证在控制系统故障时，其影响仅局限在核电厂的某一特定功能上。这类子系统采用故障切换(fail over)的冗余结构，每个子系统有两个控制器，一个工作，一个备用。工作单元的信息，通过冗余数据信息通道传送到备用单元，用以调整备用单元控制算法的状态值，使切换时不致产生冲击。当检测出工作单元故障时，自动切换到备用单元。对于执行逻辑控制功能的子系统，采用表决冗余。这类子系统有三个独立的控制器，接受同样的输入信号，进行相同运算。每个控制器与相应的冗余数据信息通道接口，可以随时传送和接收数据，互相之间通过串行数据链交换信息，输出与三个I/O总线接口，由信号输出适配器经三取二表决后输出。来自反应堆保护系统的数据传输，采取相应的隔离和冗余措施，以保证反应堆保护系统和反应堆控制系统的独立性和可靠性。

为了提高系统的可靠性，每个计算机子系统均连续执行诊断测试程序，以检验计算机内存、总线、处理器正常的执行功能。系统还通过与模拟信号的比较来检查输入数据的质量，此外还通过反馈读出输出模拟量来确认数-模转换的正确性。一旦发现故障，除自动切换到备用处理器外，还通过数据传输送到厂级计算机系统，提请操纵人员注意。

汽轮发电机组控制系统 主要由汽轮机的电液控制(DEH)系统、汽水分离再热器的蒸汽再热温度控制(RTC)系统、紧急停机(ETS)系统、自动电压调节(AVR)系统，以及汽轮发电机组振动及胀差监察(TSI)系统等组成。汽轮发电机组控制系统综合上述控制系统的性能，并通过接口与核电厂控制系统协调，以改善核电厂的运行特性，或实现核电厂的遥控自动调度。

核电厂控制系统 主要针对非安全级系统和核电厂辅助系统的控制和数据采集，诸如起动和停闭的顺序控制，凝汽器、除氧器水位控制，体积控制箱水位控制，反应堆补给水控制等等。系统通过分布式处理单元来实施，同时通过数据传输将信息传送到计算机信息处理系统。

主控室人机接口 由于计算机的应用，主控室人机接口的设计将采用全新的观念。主控室的布置将由传统的按系统为基础的设计转向以功能为基础的设计；主控室的信息显示、报警、控制将更趋向于智能化，利用专家系统的原理开发各种操纵员支持系统，协助操纵员及时做出正确的判断和处理；在装备上将广泛采取大屏幕显示、人机交互的由键盘、跟踪球、触摸屏组成的操纵器和在关键场合由常规的开关、按钮组成的后备操纵器，以及高度自动化的信息处理和报表生成系统。

法国新一代的全数字化N4型压水堆核电厂(Chooz B)已于1995年正式投用，美国西屋开发的数字化控制系统已在英国的Sizewell B压水堆核电厂上投用。

2021年10月11日，《压水堆核电厂物项分级》发布。

2022年5月1日，《压水堆核电厂物项分级》实施。

2021年10月11日，《压水堆核电厂设计扩展工况分析要求》发布。

2022年5月1日，《压水堆核电厂设计扩展工况分析要求》实施。

本标准规定了压水堆核电厂反应堆堆内构件（以下简称“堆内构件”）材料、设计、制造和试验等方面的基本要求。本标准适用于压水堆核电厂反应堆堆内构件的设计和制造。