反应堆保护系统N取M判决系统分析与设计.pdfVIP

《自动化与仪器仪表)2013年第 6期(总第 170期) 反应堆保护系统N取M判决系统分析与设计 刘 华’，阳小华 ，陈 柯。 (’南华大学电气工程学院 湖南衡阳。421001) ( 南华大学计算机科学与技术学院 湖南衡阳，421001) (。中国核动力研究院 四川成都，610041) 摘 要：N取M判决系统是反应堆保护系统中的冗余设计，分析了判决系统拒动率、误动率两个量化指标，得到严格 的数学公式并做了近似计算，解释了工程实际中N取M多为4取2或3取2经验值的基本原理。以非安全故障概率0．1、安全 故障概率0．1为例详细比较不同取值的判决系统。依据设计参数给出三种N、M取值的算法，将工程参数选取与理论计算融 合。 关键词：反应堆保护系统；N取M判决系统；量化分析 Abstract：M out of N judgment system is the redundancy design of the reactor protection system．Two quantitative indica- tors-the rate of refuse to operate and misoperation rate·are analyzed．A strict mathematical formula and the approximate calculation are stated．They were used in explaining why M out ofN is 2 out of4 or 2 out of3 in engineering area usual~The diference ofa se- ries ofjudgment system are discussed in detail when the non-security failure probability and the security failure probability are all 0．1．According to the design parameters，the values ofN and M can be solved by using three algorithms．The engineering parameters selection and the theoretical calculation are integrated． Key words：Reactor protection system；M out ofN judgment system；Quantitative analysis 中图分类号：TP202~．1 文献标识码：B 文章编号：1001-9227(2013)06-0055-03 0 引 言 核电站是复杂系统，核电站的安全与可靠是本质要求。核 反应堆作为核电站的动力心脏，自身的安全性与可靠性更是至 关重要。反应堆保护系统的功用主要是保护三大核安全屏障 然料包壳、一回路压力边界和安全壳J的完整性Ⅲ。当运行参数 达到危及三大核安全屏障完整性的阈值时，保护系统动作触发 反应堆紧急停堆和启动专设安全设施切断控制棒电源，使全部 控制棒在重力的作用下紧急插入堆芯，关闭反应堆。目前各类 堆型核电站反应堆保护系统，皆采用基于冗余思想的N取M 判决系统来提高信号的安全、可靠。 目前有关反应堆 N取M判决系统的文献，主要集中在介 绍反应堆N取M判决系统的硬件结构 、N及M的具体取值结 果 。目前各种堆型核电厂，包括M310、APIO00、ERP等， 在反应堆保护系统中生成停堆信号普遍采取的是 4取 2判决系 统，卜 ，即遵从 了单一故障原则 又兼顾 了安全性和可靠性 ， 有利于检修中的轮换操作。但上述文献都没有介绍基于可靠性 理论的N取 M判决系统的量化分析，没有对为什么选取 2／4或 2／3逻辑进行严密的论证，没有阐述如何从安全性指标出发推 导出保护系统判决系统中的N和M取值。 1 N取M判决系统介绍 N取M判决系统 (Ⅳ，M ∈正整数)，即N个保护装置，只 要有任意的M个以及M个 以上保护装置符合保护触发条件， 收稿 日期 ：2O1 3-07-12 作者简介：刘华 (1979-)，男，湖南衡阳人，讲师，工学 硕士，主要研究方向为控制理论，核电站仪控 系统。 经判 决 ，系 统发 出保护 动作 ；若 只有 (M—I)个 或少 于 (M一，)个保护装置符合保护触发条件，经判决，系统不发出 保护动作 。如图 1(0所示 ，是一个 N取M 的判决系统，图 1 『2J、图 分别表示，取2、4取2的判决系统。 学 (1) (2) (3) 图1 N取M判决系统及实例 判决系统可以是硬件判决、软件判决、软硬件混合判