摘要：核電站一般由核島、常規(guī)島、電廠配套設(shè)施（BOP）組成，其中常規(guī)島的流程原理與火力發(fā)電廠的流程原理基本相同，但其儀表和控制的可靠性設(shè)計(jì)要比火電廠高得多，為此，分析了常規(guī)島主要控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，并指出核電站的安全可靠性設(shè)計(jì)思想已滲透到各系統(tǒng)的方方面面。

嶺澳核電站常規(guī)島的生產(chǎn)流程與火電廠的生產(chǎn)流程相似，其汽機(jī)控制系統(tǒng)采用了ALSTHOM公司的以微處理機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字功頻電液控制系統(tǒng)；常規(guī)島的控制采用了ALSTHOM公司的P320分散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制系統(tǒng)（MCS）和順序控制系統(tǒng)（SCS）功能；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）則采用了SEMAGROUP公司的ALPHASERVER4100計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為了與核島控制水平相適應(yīng)，核電站主控制室保留了常規(guī)模擬儀表和常規(guī)操作設(shè)備作為運(yùn)行人員的主要監(jiān)控手段，通過常規(guī)儀表盤、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的CRT、光字牌報(bào)警燈窗和模擬屏（Mimic）進(jìn)行過程監(jiān)視。

1P320分散控制系統(tǒng)

1．1P320分散控制系統(tǒng)的構(gòu)成和主要功能

P320分散控制系統(tǒng)主要由C370多功能控制器、CE2000I／O控制器和I／O模塊等組成的Con－trobloc過程控制單元實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制系統(tǒng)（MCS）和順序控制系統(tǒng)（SCS）功能。每臺機(jī)組還配置了現(xiàn)場組態(tài)維護(hù)工具P4，主要用于Controbloc過程控制單元的現(xiàn)場組態(tài)、程序和數(shù)據(jù)的下載、在線監(jiān)視、安裝和日常維護(hù)等功能。

1．2P320分散控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)功能

常規(guī)島重要的聯(lián)鎖保護(hù)功能由兩個冗余的獨(dú)立回路實(shí)現(xiàn)。這兩個回路，從信號源到保護(hù)信號的輸出都是互為冗余、相互獨(dú)立，分布在不同的機(jī)柜控制器內(nèi)，相關(guān)的I／O冗余通道也是分布在不同的機(jī)柜控制器內(nèi)。當(dāng)一個保護(hù)回路出現(xiàn)故障或所在的機(jī)柜發(fā)生故障，另一個保護(hù)回路仍在發(fā)揮作用，不會影響系統(tǒng)設(shè)備保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)，這種設(shè)計(jì)十分可靠。系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)功能設(shè)計(jì)主要取決于其對汽機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)兩個回路（分布在兩個不同的控制器里）中任一回路動作，均能使執(zhí)行機(jī)構(gòu)緊急保護(hù)動作，確保系統(tǒng)在事故發(fā)生時處于安全位置，這樣執(zhí)行機(jī)構(gòu)不會發(fā)生拒動現(xiàn)象。聯(lián)鎖功能的兩個回路允許條件必須同時滿足時才允許正確啟動或停止執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這樣，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)正常動作前系統(tǒng)確保了兩個聯(lián)鎖回路均處于正常狀態(tài)，也保證了執(zhí)行機(jī)構(gòu)不會發(fā)生誤動。控制開關(guān)的動作代表運(yùn)行人員的人工干涉，也常常設(shè)計(jì)在兩個回路里。

1．3P320分散控制系統(tǒng)的邏輯控制

邏輯控制分為順序控制、邏輯控制和聯(lián)鎖三部分。常規(guī)島具有順序控制功能的系統(tǒng)主要有：汽水分離再熱系統(tǒng)（GSS）、汽動給水泵系統(tǒng)（APP）、電動給水泵系統(tǒng)（APA）、給水泵汽機(jī)疏水系統(tǒng)（APU）和凝汽器抽真空系統(tǒng)（CVI）等。這些系統(tǒng)中有些順序控制過程還需要人工干涉，如主給水系統(tǒng)。常規(guī)島中的主給水系統(tǒng)和汽機(jī)旁路系統(tǒng)比較重要，除了執(zhí)行驅(qū)動級控制在常規(guī)島側(cè)實(shí)現(xiàn)外，主要的控制指令來自于核島。

常規(guī)島的大部分邏輯控制功能由P320分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)外，重要的保護(hù)回路和接口回路還保留了硬接線實(shí)現(xiàn)方式，其中包括：汽輪發(fā)電機(jī)保護(hù)和主給水泵保護(hù)；電氣接口；核島－常規(guī)島接口；公共輔助系統(tǒng)（BOP）－常規(guī)島接口；主電動閥與其旁路閥間的聯(lián)鎖；主控室操作臺的閥門狀態(tài)指示。

常規(guī)島的模擬量控制全部在P320分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（汽機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)除外）。P320分散控制系統(tǒng)還用于監(jiān)測、報(bào)警信號的處理。作為運(yùn)行人員主要監(jiān)視手段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、順序事件記錄系統(tǒng)和光字牌報(bào)警系統(tǒng)的很多信號均來自P320分散控制系統(tǒng)。

2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由法國SEMAGROUP公司供貨，采用了以太網(wǎng)的分散式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它由二級10Mbit／s標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)、2臺服務(wù)器、6個工作站和7個可編程邏輯控制器（PLC）數(shù)據(jù)采集站組成。服務(wù)器采用COMPAQ服務(wù)器，PLC采用美國AB公司的PLC5－80E。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集和處理包括核島在內(nèi)的全廠的重要運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并將處理結(jié)果提供給運(yùn)行人員以判斷系統(tǒng)和整個電廠的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)視電廠設(shè)備，監(jiān)視安全功能，在事故情況下進(jìn)行故障分析，為操作員、安全工程師提供規(guī)程、建議，并為事后分析提供數(shù)據(jù)。核島的參數(shù)比常規(guī)島重要，其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由核島供應(yīng)商負(fù)責(zé)。

3汽機(jī)控制系統(tǒng)

汽機(jī)控制系統(tǒng)采用了分層結(jié)構(gòu)，在功能和結(jié)構(gòu)上分為基層調(diào)節(jié)器（BLG）和上層控制單元（UCL）。基層調(diào)節(jié)器（BLG）分別由14塊閥門控制模塊組成，每個高壓缸主汽閥、高壓缸調(diào)節(jié)閥和低壓缸調(diào)節(jié)閥分別對應(yīng)有一塊獨(dú)立的BLG閥門控制通道。每個通道是互相獨(dú)立的，轉(zhuǎn)速信號輸往每個通道，每個通道接受控制室基層控制面板指令，并與上層控制單元交換信息。BLG主要完成轉(zhuǎn)速測量、蒸汽需求限制、閥位計(jì)算、閥位控制、汽機(jī)跳閘、傾斜度調(diào)整及頻率死區(qū)的選擇等基本功能。上層控制單元（UCL）分別由一個32位的處理器、基層接口卡、I／O板件和通信卡組成。UCL主要完成與外界接口、汽機(jī)升速、并網(wǎng)及帶初負(fù)荷、閉環(huán)負(fù)荷控制、應(yīng)力控制、超速試驗(yàn)、閥門試驗(yàn)（帶負(fù)荷與不帶負(fù)荷）、壓力控制、最小系統(tǒng)故障檢查、閥門偏量、閥門恢復(fù)、頻率死區(qū)調(diào)整等高級功能。上層故障不會影響下層工作，汽機(jī)的正常運(yùn)行不受影響。這種采取分層的結(jié)構(gòu)具有較高的可靠性。此外，BrushPAS530自動同步單元也安裝在汽機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)。自動同步單元提供輸出，使發(fā)電機(jī)斷路器或超高壓側(cè)斷路器閉合前電壓、頻率、相位正確吻合后自動閉合，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)自動并網(wǎng)。

4汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)（GSE）

4．1汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的機(jī)理

汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)是在汽輪機(jī)或發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障時能使汽輪發(fā)電機(jī)組安全停機(jī)。所采用的策略是，在充分考慮汽輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械故障保護(hù)的基礎(chǔ)上，把故障的數(shù)量限制在可預(yù)見事件的范圍內(nèi)。觸發(fā)跳閘的測量元件的冗余度，充分考慮了設(shè)備的誤動性和拒動性，以及帶負(fù)荷試驗(yàn)的需要和設(shè)備故障的類型，以確保當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障時能正確停機(jī)，保證機(jī)組的安全。

4．2汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的故障類型

汽機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)與火電站有些差別，跳閘故障的分類要嚴(yán)格一些，保護(hù)系統(tǒng)的動作機(jī)理也有些差異。由于汽機(jī)結(jié)構(gòu)的不同，代表汽機(jī)已跳閘的表達(dá)方式也不一樣。常規(guī)島的汽機(jī)跳閘故障可分兩類，第一類（CLASSⅠ）是當(dāng)故障出現(xiàn)時，要求汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)高壓斷路器立即跳閘（斷開）；第二類（CLASSⅡ）稱電氣次要故障，要求汽輪機(jī)立即跳閘，而發(fā)電機(jī)高壓斷路器或發(fā)電機(jī)回路斷路器則經(jīng)過低前相功率繼電器探測到發(fā)電機(jī)輸出功率降到0．5％額定功率時才斷開，主要是防止汽機(jī)超速。所有工藝系統(tǒng)的故障均為第二類故障。