DCS核电站如何处理质量位的触发

颜勇++高俊成++熊兴华

摘 要：在DCS核电站中，很多仪表采用了质量位对仪表的可用性进行判断，其判断结果会直接影响仪表输出信号下游的逻辑动作。通过分析仪表质量位信号在仪表故障时对控制和保护系统的影响，提升了操纵员处理该问题的能力。

关键词：核电站；质量位；缺省值；安全

1 仪表质量位

仪表质量位是在仪表信号传输时，附加一个质量判断信号，一旦仪表信号超过正常电流范围（4～20mA）一定比例（通常2%～5%，即3.2-20.8mA）时，即产生质量位“BAD”信号，给出仪表信号故障信号。

常见原因有：变送器失电、变送器故障、卡件故障、信号线路断线、超量程。

DCS设计时已经考虑仪表故障后逻辑退化和设置缺省值。当仪表信号无效时，将导致逻辑表决单元中相应表决逻辑退化，常见的有四取二退化为三取二再退化为二取一直至直接触发动作。缺省值是指在DCS判定信号失效后，DCS内部对该失效信号采用的替代值。缺省值选择直接关系到机组安全运行和设备保护。

2 故障安全原则实现方式

1.1 传统核电站实现方式

传统核电站仪控系统采用继电器等硬接线搭建起来的逻辑，通过定义继电器低电压或高电压触发逻辑，配合常开和常闭触点设计，实现器件故障时的预期响应。

1.2 DCS核电站实现方式

采用DCS后，相应功能逻辑由DCS内部软件功能模块实现，内部信号主要通过网络传输。DCS采用现场总线技术后，大量信号通过网络传输，总线为虚拟环网结构。

每个保护通道的软件功能模块包括保护仪表数据处理单元、阈值继电器判断单元和传输单元等。220V交流不间断电源LNA/B/C/D分别给一个通道的RPC机柜供电，PRC机柜给仪表供电并将采集到的仪表信号转换为“4～20mA”标准模拟量信号，送往阈值继电器单元并产生双稳态逻辑值（1或0）；同时，信息处理单元产生的标准模拟信号送往NC级DCS，完成对反应堆的控制和调节。

当某一块仪表故障后，信息处理单元通过内部模块比较后，其输出模拟量信号为“0”，超出“4～20mA”标准信号范围。此时产生一个“质量位”，即信息处理单元认为此信号为无效信号。该“质量位”会使对应缺省值生效，产生对应自动动作。

（1）缺省值方式。缺省值有多种选择：量程低值、量程高值、设定值或上次有效值等，每种选择对应不同的系统响应。（2）逻辑退化方式。反应堆保护系统设计时考虑了信号失效时的情形，当一个保护通道信号无效时，直接导致逻辑表决单元中相应表决逻辑退化，该类信号不需缺省值。

总的退化原则可表示为：（1）2/4→2/3→1/2→直接触发；（2）参与运算的任一仪表失效，运算结果遵循原则1退化。

3 DCS核电站典型仪表质量位处理

（1）超温超功率ΔT停堆。现象：测温旁路热段RCP030/045/057MT量程为275-345℃，冷段RCP033/047/060MT量程为265-335℃，机组在MCS模式时即可闭合RTB将所有控制棒提出至5步，但此时一回路温度为10-60℃，远低于量程下限，根据退化原则，2/3触发超温超功率△T停堆信号而无法复位RTB。

解决：温度信号增加变送器将热电阻信号转换为电流信号，该变送器最低输出为3.6mA，质量位判断由原来的2%（2.68-20.32mA）改为5%（3.2-20.8mA）。

（2）ARE049/050/051MD质量位导致ATWT信号触发。现象：ARE049/050/051MD量程为0-15%NF，理论上核功率大于15%Pn就可能超量程失效，质量位导致逻辑退化触发SG给水流量低信号，当核功率达到30%Pn时触发ATWT信号。

解决：修改质量位判断模块，取消超量程上限触发质量位“BAD”，仅当信号低于2mA时才触发质量位“BAD”信号。

（3）稳压器液位<-4.63m切RCP005/006RS。现象：稳压器建立汽腔时需要启动RCP005/006RS，由于满水且冷态，RCP007/008/011MN超量程失效，2/3逻辑退化为直接触发水位低低信号，闭锁RCP005/006RS启动。

解决：设计需求中对稳压器水位低低表决逻辑并没有要求质量位的逻辑退化，故在稳压器电加热器的控制逻辑中，取消稳压器水位低低质量位退化设计。

（4）稳压器压力>16.5MPa.g停堆 。现象：RCP005MP、006MP、013MP量程为11-18MP，在MCS模式下就可以将所有控制棒提出只5步，但由于一回路压力低于0.5MPa时远远超出量程范围，触发质量位“BAD”引起逻辑退化，2/3直接触发稳压器压力高3停堆信号，导致无法复位RTB。

解决：修改质量位判断模块，仅当信号低于2mA时才触发质量位“BAD”信号。

4 质量位对调试试验的影响

触发质量位的主要调试试验如下：

（1）启动主泵引起转速表突变，触发质量位逻辑退化；（2）TP2RCP63试验拆除温度表会引起温度表不可用，触发质量位逻辑退化；（3）仪表故障处理，触发质量位逻辑退化；（4）仪表闪发失效，触发质量位逻辑退化；（5）仪表校表工作，触发质量位逻辑退化；（6）LN*母线失电等其他情况导致仪表失电，触发质量位逻辑退化；（7）2RPN010MA、020MA、030MA置于TEST位置或开展功率量程相关工作。

操纵员应遵循下列原则，避免质量位的触发引起运行事件：（1）值班时注意关注KIC新增质量位画面2RPR036/037/038/039HXT，重视2RPR新增质量位报警2RPR740/760/770/780/790KA，报警触发或闪发时查看KIC新增质量位画面，确认哪块仪表故障。（2）联系仪控查明触发和闪发原因，处理故障仪表。（3）避免重叠开展会触发质量位的调试试验，安排和执行前重点关注质量位画面，查看报警是否触发或闪发。

5 结论

DCS核电站操纵员处理仪表失效，应在规程指引下，监控好机组状态。处理过程中，加强与仪控专业的合作，不断优化仪表的质量位设计并体现在规程中才是最终解决之道。

作者简介：颜勇（1981-），男，四川人，值长。endprint