УПРАВЛЯЮЩАЯ ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ БЕЗОПАСНОСТИ Российский патент 2009 года по МПК G21C7/36 

Изобретение относится к устройствам автоматики, а именно к электронному оборудованию автоматизированных систем управления технологическими процессами и управляющих систем безопасности атомных электростанций (АЭС), и предназначено для обеспечения функций безопасности по управлению АЭС с водо-водяными энергетическими реакторами (ВВЭР).

Известны различные структурные схемы управления и защиты ядерного реактора. Однако эти схемы для обеспечения управляющих и защитных функций предполагают участие нескольких систем, выполняющих предназначенные им конкретные действия (защита, управление, интерфейс).

Реализация таких структурных схем требует большого количества дорогостоящего оборудования, что экономически нецелесообразно.

Тогда как предлагаемая управляющая цифровая система безопасности (УЦСБ) атомной электростанции (АЭС) обеспечивает выполнение функций защиты и управления (нормальной эксплуатации) одновременно.

Известна цифровая система защиты станции, патент США №6049578, МПК G21C 7/36, G21C 17/00, G05B 9/03, G21D 3/04, публ. 11.04.2000 г., состоящая из множества перекрестно соединенных каналов обработки считанных параметров, соединенных между собой посредством волоконно-оптических линий связи. Каждый канал включает средства приема и преобразования считанных параметров, цифровой компаратор, который тестирует обработанные цифровые значения считанных параметров с предварительно установленными значениями, чтобы определить, были ли превышены или нет предварительно установленные значения. Компаратор соединен с каждым из многочисленных каналов, для получения считанных параметров от каждого канала и включает бистабильный процессор, соединенный с логическим процессором соответствия. Бистабильный процессор сравнивает считанные параметры с первым предварительно установленным цифровым значением, указывающим на состояние предварительного расцепления, и генерирует сигнал предварительного расцепления, если обнаружено состояние предварительного расцепления, и далее выполняет сравнение считанного параметра со вторым предварительно установленным цифровым значением, указывающим на состояние расцепления, и генерирует выходной сигнал расцепления, если обнаружено состояние расцепления.

Логический процессор соответствия перекрестно соединен с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для получения нескольких выходных сигналов расцепления от цифровых компараторов каждого канала и генерирует сигнал расцепления для выполнения защитных действий на основании выборки 2 из 4. Логическая схема инициирования обеспечивает сигнал расцепления для выполнения защитных действий на систему активации технических средств безопасности. Система активации технических средств безопасности действует как интерфейс между системой защиты станции и техническими средствами безопасности, которая постоянно контролирует логическую схему инициации системы защиты станции для системы технических средств безопасности, когда система защиты станции генерирует сигнал расцепления. Контроль технических средств обеспечивается путем введения вручную оператором входных сигналов и использования выходных сигналов активации от системы защиты станции. Логическая схема инициирования генерирует сигнал расцепления на прерыватели расцепления системы защиты. Прерыватели системы защиты и технических средств безопасности активируются с использованием высокоэнергетических реле. Каждый канал включает панель технического обслуживания и тестирования и процессор интерфейса и тестирования для сообщения с другими системами. Линии связи реализованы посредством оптических каналов связи - сеть с двумя каналами (основной и резервный) оптической разделяемой среды.

Способ обеспечения параметров безопасности, который реализуется в вышеуказанной системе, включает обработку считанных параметров входных сигналов в множестве идентичных обрабатывающих каналов считанных параметров, где в каждом канале принимают множество цифровых входных сигналов, принимают множество аналоговых входных сигналов и преобразуют в цифровую форму, сравнивают цифровые входные сигналы считанных параметров в устройстве сравнения с первым предварительно установленным цифровым значением, которое указывает на состояние предварительного расцепления, выходной сигнал предварительного расцепления генерируют и передают во все каналы, если выявлено состояние предварительного расцепления, и принимают аналогичные сигналы от других каналов, сравнивают цифровые входные сигналы со вторым предварительно установленным значением, которое указывает на состояние расцепления, генерируют и передают выходной сигнал расцепления на устройство формирования управляющих действий в каждом канале, если выявлено состояние расцепления, где в устройстве формирования управляющих действий генерируют выходной сигнал, если сигнал расцепления получен хотя бы от двух каналов, передают выходной сигнал на прерыватели расцепления и другие системы.

К недостаткам вышеописанной системы и способа обеспечения параметров безопасности относятся: выполнение только защитных функций, при этом управление исполнительными механизмами реализовано посредством системы активации технических средств, которая является интерфейсом между цифровой системой защиты и исполнительными механизмами, что не обеспечивает необходимого быстродействия системы и надежности, к тому же требует дополнительного количества дорогостоящего оборудования; использование оптических каналов связи с разделяемой оптической средой для организации сетевого взаимодействия создает проблему общего доступа; использование двух каналов (основной и резервный) разделяемой оптической среды в одном «информационном» луче сети снижает устойчивость к наложению отказов оптических каналов связи, так два отказа выводят тракт оптической передачи из строя; число приемопередатчиков - на одном луче до 500 - снижает быстродействие, тем самым не обеспечивает необходимую надежность связи; использование «ниточной» структуры обрабатывающих каналов считанных параметров снижает устойчивость к наложению отказов, недостаточную надежность выявления аварийных ситуаций, а значит, надежность системы в целом; использование релейных схем на выходном каскаде - активация прерывателей системы защиты и исполнительных механизмов посредством высокоэнергетических реле, включающих простую логику «ИЛИ», значительно ограничивает функциональные возможности и снижает устойчивость к наложению отказов; переустановка логики расцепления после срабатывания блокировки - блокировка полная, возврат только после ручного вмешательства оператора - требует дополнительного количества высококвалифицированного обслуживающего персонала; использует два выходных канала активации, каждый из которых контролирует определенную группу компонентов.

В основу изобретения поставлена задача создания управляющей цифровой системы безопасности атомной электростанции с реакторами ВВЭР и способа обеспечения параметров безопасности в УЦСБ АЭС путем введения нового состава элементов и новой организации взаимосвязей между элементами, а также новой последовательности выполнения действий над сигналами в каналах от датчиков до исполнительных механизмов, использования многоуровневой мажоритарной обработки сигналов, использование интеллектуальных (логических) устройств высокого уровня, межканальных логических интерфейсных связей, управляющих интерфейсных оптических каналов связи, использование многоуровневой структуры перекрестных мажоритарных связей между отдельными элементами обрабатывающих каналов считанных параметров, реализации автоматической системы взвода исполнительных механизмов (ИМ) после блокировки, определяемую алгоритмами технологических защит и блокировок, обеспечить высокую устойчивость к наложению отказов, устойчивость и надежность связи, надежность системы в целом, повысить быстродействие системы, обеспечить гибкую настройку системы, совместить функции нормальной эксплуатации и защиты АЭС.

Поставленная задача решается тем, что в управляющей цифровой системе безопасности атомной электростанции, содержащей множество идентичных обрабатывающих каналов считанных параметров, каждый из которых состоит из устройства ввода входных сигналов, устройства сравнения входных сигналов с предварительно установленными значениями, устройства формирования управляющих сигналов, соединенного с устройством сравнения и перекрестно соединенного с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров, устройства выбора блокировок, соединенные с устройством формирования управляющих сигналов, где каждое устройство выбора блокировок перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров, для получения нескольких сигналов от устройств формирования управляющих сигналов, устройства управления исполнительными механизмами, соединенные с устройством выбора блокировок, где каждое устройство управления исполнительными механизмами перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для получения нескольких сигналов от устройств выбора блокировок, исполнительные механизмы содержат индивидуальные каналы управления исполнительными механизмами, каждое устройство сравнения перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для получения нескольких сигналов от устройств ввода входных сигналов, кроме того система включает межканальные логические интерфейсные связи функциональной обработки на разных уровнях алгоритмов и управляющие интерфейсные оптические каналы связи функциональной обработки. Устройства формирования управляющих сигналов и устройства выбора блокировок реализованы с применением программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Устройства управления исполнительными механизмами реализованы с применением программируемых логических интегральных схем. Интерфейсные оптические каналы связи включают: прямые оптические узконаправленные каналы связи типа «точка - точка», каждая сетевая линия любого из информационных направлений включает множество полнодуплексных каналов связи «точка - точка», при этом оптические связи обеспечивают полный набор технологических защит и блокировок (ТЗиБ) в каждой линии сигналов ТЗиБ из заявленного множества каналов. В управляющей цифровой системе безопасности АЭС каждое устройство ввода входных сигналов, соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для приема входных сигналов, преобразования входных сигналов в цифровую форму, передачи множества цифровых значений считанных параметров входных сигналов в другие обрабатывающие каналы считанных параметров, приема аналогичного множества цифровых значений считанных параметров входных сигналов от других обрабатывающих каналов считанных параметров и генерирование средних цифровых значений считанных параметров; каждое устройство сравнения соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров, для получения цифровых значений считанных параметров от устройства ввода входных сигналов, каждое устройство сравнения перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для получения нескольких цифровых значений считанных параметров от устройства ввода входных сигналов каждого обрабатывающего канала считанных параметров, устройство сравнения сравнивает цифровые значения считанных параметров с предварительно установленным значением и генерирует выходной сигнал на устройство формирования управляющих сигналов; каждое устройство формирования управляющих сигналов соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для получения выходных сигналов от устройств сравнения, каждое устройство формирования управляющих сигналов перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров, для получения нескольких выходных сигналов от устройства сравнения каждого обрабатывающего канала считанных параметров, где устройство формирования управляющих сигналов формирует и генерирует управляющий сигнал технологических защит и блокировок, если получены выходные сигналы хотя бы от двух каналов; устройство выбора блокировок ТЗиБ, соединенное с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров, для приема управляющих сигналов ТЗиБ от устройства формирования управляющих сигналов, каждое устройство выбора блокировок перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров, для приема нескольких управляющих сигналов ТЗиБ от устройств формирования управляющих сигналов, каждое устройство выбора блокировок ТЗиБ генерирует сигнал управления исполнительными механизмами, если получены управляющие сигналы ТЗиБ хотя бы от двух каналов; устройство управления исполнительными механизмами, соединенное с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для приема сигналов управления исполнительными механизмами от устройств выбора блокировок, каждое устройство управления исполнительными механизмами перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров, для получения нескольких сигналов управления исполнительными механизмами от устройств выбора блокировок и генерирует сигнал активации исполнительных механизмов, если получен сигнал управления исполнительными механизмами хотя бы от двух каналов, при этом сигнал активации исполнительных механизмов получают индивидуальные каналы активации исполнительных механизмов.

Способ обеспечения параметров безопасности в управляющей цифровой системе безопасности атомной электростанции, включающий обработку считанных параметров входных сигналов в множестве идентичных обрабатывающих каналов считанных параметров, где в каждом канале принимают множество входных сигналов и преобразуют в цифровую форму, сравнивают цифровые входные сигналы считанных параметров с предварительно установленным цифровым значением, генерируют выходной сигнал и передают во все каналы, а также получают аналогичные сигналы от других каналов, формируют управляющий сигнал, если выходной сигнал получен хотя бы от двух каналов, состоит в том, что принимают множество цифровых входных сигналов и множество аналоговых входных сигналов в устройства ввода входных сигналов, где считанные параметры входных сигналов преобразуют в цифровую форму, передают множество цифровых значений считанных параметров входных сигналов в другие обрабатывающие каналы считанных параметров и принимают аналогичное множество цифровых значений считанных параметров входных сигналов от других обрабатывающих каналов считанных параметров, генерируют средние цифровые значения считанных параметров и передают на устройства сравнения; принимают в каждое устройство сравнения цифровые значения считанных параметров от устройства ввода входных сигналов своего канала и множество цифровых значений считанных параметров от устройств ввода входных сигналов других обрабатывающих каналов считанных параметров, сравнивают цифровые значения считанных параметров с предварительно установленным цифровым значением, передают цифровые сигналы «превышения/непревышения» в другие каналы и принимают цифровые сигналы «превышения/непревышения» от других каналов, формируют и передают выходные цифровые сигналы «превышения/непревышения» по каждой ТЗиБ на устройства формирования управляющих сигналов; принимают в каждое устройство формирования управляющих сигналов выходные цифровые сигналы «превышения/непревышения» по каждой ТЗиБ от устройства сравнения своего канала и множество выходных цифровых сигналов «превышения/не превышения» по каждой ТЗиБ от устройств сравнения других обрабатывающих каналов считанных параметров, формируют управляющий сигнал технологических защит и блокировок по каждой ТЗиБ, если цифровой сигнал «превышения/не превышения» получен хотя бы от двух каналов, передают управляющие сигналы ТЗиБ в другие каналы и принимают аналогичное множество управляющих сигналов ТЗиБ от других каналов, генерируют и передают управляющие сигналы ТЗиБ в устройства выбора блокировок; принимают управляющие сигналы ТЗиБ в каждое устройство выбора блокировок от устройства формирования управляющих сигналов своего канала и множество управляющих сигналов ТЗиБ от устройств формирования управляющих сигналов других каналов, генерируют сигнал управления исполнительными механизмами, если получены управляющие сигналы ТЗиБ хотя бы от двух каналов, передают сигнал управления исполнительными механизмами на устройства управления исполнительными механизмами, принимают сигналы управления исполнительными механизмами на каждое устройство управления исполнительными механизмами от устройства выбора блокировок своего канала и множество сигналов управления исполнительными механизмами от устройств выбора блокировок других каналов, генерируют сигнал активации исполнительных механизмов, если сигнал управления исполнительными механизмами получен хотя бы от двух каналов; сигнал активации исполнительных механизмов получают индивидуальные каналы активации исполнительных механизмов. При этом генерируют в устройствах формирования управляющих сигналов и передают в интерфейсные цепи каждого канала:

- полный набор технологических защит и блокировок (ТЗиБ) данного канала для всех исполнительных механизмов;

- полный набор технологических защит и блокировок (ТЗиБ) для всех исполнительных механизмов других каналов, полученных от этих каналов;

- полный набор сигналов аварийного регулирования для всех исполнительных механизмов;

- межканальный набор интерфейсных сигналов для других каналов;

- набор диагностических сообщений о работе канала и принимают обратно информационные потоки о положении и состоянии исполнительных механизмов.

Кроме того, сигнал активации передают на устройства защиты и (или) аварийного регулирования.

В соответствии с заложенными алгоритмами ТЗиБ обеспечивают автоматический взвод и активацию алгоритмов защиты после их срабатывания, обеспечивают режим работы «имитация исполнительных механизмов», обеспечивают межканальные интерфейсные связи между каналами и управляющие интерфейсные оптические функциональные связи.

Система использует однородную многоканальную структуру построения на всех уровнях:

- уровень получения и обработки входных сигналов;

- уровень алгоритмов и принятия решения о выполнении защитных функций или управляющих функций;

- уровень передачи принятых решений до исполнительных механизмов.

В системе для реализации функций ТЗиБ предусмотрены средства ручного вывода отдельных элементов ТЗиБ из работы.

Для реализации функций управления исполнительными механизмами предусмотрены средства ручного ввода в режим «имитация» исполнительных механизмов для проверки схемы управления.

Предлагаемые управляющая цифровая система безопасности атомной электростанции и способ обеспечения параметров безопасности отличаются наличием нового состава элементов системы и связей между ними, а также последовательностью выполнения действий над сигналами, т.е. новой совокупностью признаков, которые обеспечивают новые технические свойства системы и способа. Технический результат - обеспечение устойчивости системы к наложению отказов, повышение быстродействия системы, надежности системы, обеспечение функций защиты и нормальной эксплуатации, возможность использования при разработке новых систем безопасности, а также модернизации уже существующих систем.

Использование в предлагаемой системе прямых оптических узконаправленных каналов связи типа «точка - точка» без использования разделяемой оптической среды для организации сетевого взаимодействия, решает проблему общего доступа. Каждый луч сети находится в полном владении обоих каналов (полнодуплексная связь) обеспечивая максимально возможную скорость. Структура каналов связи существенно повышает устойчивость и надежность связи. Структура оптических линий и протокол передачи в системе имеют большую устойчивость к наложению отказов -два отказа не влияют на управляемость исполнительными механизмами. Из выше указанного видно, что использование оптоволоконных линий связи большой пропускной способности приводит к тому, что в сети отсутствуют информационные «взрывы», например, в случае аварийной ситуации, когда требуется передать большое количество информации. Использование многоуровневой структуры перекрестных мажоритарных связей в обрабатывающих каналах считываемых параметров существенно повышает устойчивость к наложению отказов и надежность системы.

Анализ построения структуры позволяет сделать вывод о том, что принцип независимости реализован на должном уровне:

- технические средства разных каналов физически разделены;

- каналы питаются по своим автономным фидерам от двух источников питания;

- межканальная связь реализована посредством множества оптических линий (не менее трех);

- интерфейс межканального обмена реализован таким образом, что выход из строя двух линий связи не приводит к отказу управления исполнительными механизмами.

Исходя из структуры УЦСБ АЭС наиболее значимым по влиянию на систему и по последствиям возникновения следует признать следующие отказы:

- отказ в одном отдельно взятом канале, который приводит к невозможности формирования технологической защиты в канале;

- отказ в одном отдельно взятом канале, который приводит к формированию ложного сигнала технологической защиты.

Система абсолютно устойчива к наложениям отказов по нескольким критическим направлениям, в частности:

- по единичным разнотипным отказам в разных каналах (наложение до трех отказов на разных уровнях);

- по единичным отказам управляющих оптических магистралей (наложение до двух отказов).

Реализация алгоритмов в ПЛИС, которая позволяет в своей структуре с помощью специальных средств разработки и программирования «жестко» зафиксировать необходимые элементы схемотехники для одновременной и параллельной обработки всех необходимых алгоритмов за один цикл роботы, позволяет на порядок быстрее выполнять любые алгоритмы. Таким образом, в ПЛИС для каждого из заложенных алгоритмов существуют свои отдельные технические средства, в то время как в микроконтроллере (микропроцессоре) все алгоритмы должны последовательно пройти через одно и тоже аппаратное устройство.

Использование мажоритарной цепочки в блоках управления исполнительными механизмами существенно повышает устойчивость к наложению отказов и надежность.

Использование индивидуальных каналов управления исполнительными механизмами позволяет иметь гибкую и интеллектуально настраиваемую структуру оконечных каналов, что позволяет совместить функции защиты и нормальной эксплуатации.

Введение в работу ТЗиБ после срабатывания выполняется автоматически и определяется алгоритмами ТЗиБ, возможность настройки очень гибкая, к тому же не требуется оператор, чтобы привести систему в исходное состояние.

На фигуре 1 представлена структурная схема управляющей цифровой системы безопасности атомной электростанции; на фиг.2 - схема управления исполнительными механизмами; на фиг.3 - устойчивость УЦСБ АЭС к отказам.

На фигуре 1 представлена структурная схема управляющей цифровой системы безопасности АЭС, состоящей из трех каналов.

Управляющая цифровая система безопасности АЭС, как показано на фигуре 1, состоит из множества идентичных обрабатывающих каналов 1 считываемых параметров, каналы физически разделены друг от друга. Каждый обрабатывающий канал 1 считываемых параметров включает устройство 2 входных сигналов, устройство 3 сравнения, устройство 4 формирования управляющих сигналов, устройство 5 выбора блокировок, устройство 6 управления исполнительными механизмами, индивидуальные каналы 7 управления исполнительными механизмами, каналы 8 оптической связи, межканальные логические интерфейсные связи 9.

Управляющая цифровая система безопасности АЭС работает следующим образом.

Входные сигналы контролируемых технологических параметров поступают в устройство 2 входных сигналов. Устройство 2 входных сигналов может принимать как аналоговые, так и дискретные входные сигналы, которые преобразует в цифровую форму, после чего цифровые значения считанных параметров поступают в устройство 3 сравнения. В случае, когда устройство ввода входных сигналов относится к цифровому виду, цифровой сигнал обеспечивается напрямую в устройство 3 сравнения.

Устройство ввода входных сигналов обрабатывающего канала А соединено с обрабатывающими каналами В, С, для передачи цифровых значений считанных параметров входных сигналов в каналы В, С, получения аналогичного множества цифровых значений считанных параметров входных сигналов от каналов В, С.

Цифровые значения считанных параметров поступают в устройство 3 сравнения канала А, перекрестно соединенного с обрабатывающими каналами В, С считанных параметров, для получения цифровых значений считанных параметров от устройств 2 ввода входных сигналов канала А и каналов В, С.

В устройстве сравнения входные цифровые сигналы считанных параметров от каналов А, В, С сравниваются с предварительно установленными значениями и преобразуются в сигналы «превышения/непревышения». После сравнения с предварительно установленным значением весь поток цифровых сигналов «превышения/непревышения» канала А направляется в каналы В, С по оптическим линиям связи. Из каналов В, С принимаются аналогичные потоки цифровых сигналов «превышения/непревышения» в канал А. После сравнения сигнал «превышения/непревышения» по внутренним линиям связи направляются на устройство 4 формирования управляющих сигналов канала А, а также на устройство 4 формирования управляющих сигналов каналов В, С. В устройстве 4 формирования управляющих сигналов в соответствии с «жестко» определенными и заранее прошитыми в программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС) технологическими параметрами формируются управляющие сигналы технологических защит и блокировок (ТЗиБ) по каждой ТЗиБ, если получен сигнал «превышения/непревышения» хотя бы от двух каналов.

В устройстве 4 формирования управляющих сигналов за единичный цикл работы (не превышающий 10 мс) формируются и передаются в выходные интерфейсные цепи канала:

- полный набор технологических защит и блокировок из канала А для всех исполнительных механизмов, управляемых от УЦСБ АЭС;

- полный набор технологических защит и блокировок для всех исполнительных механизмов каналов В, С, полученные из каналов В, С по оптическим каналам интерфейсного обмена;

- полный набор сигналов аварийного регулирования для всех исполнительных механизмов, управляемых от УЦСБ АЭС;

- межканальный набор интерфейсных сигналов для каналов В, С;

- заявленный набор диагностических сообщений о работе канала, а назад принимаются информационные потоки о положении исполнительных механизмов.

Управляющие сигналы ТЗиБ каждого из каналов А, В, С по каждой ТЗиБ собираются в выходные сборки «2 из 3» посредством межканальных интерфейсных связей между каналами. Управляющие сигналы ТЗиБ из устройства формирования управляющих сигналов канала А поступают в устройство 5 выбора блокировок канала А, перекрестно соединенного с каналами В, С, для приема управляющих сигналов ТЗиБ от устройств 4 формирования управляющих сигналов каналов В, С и генерирует сигнал управления исполнительными механизмами, если получен управляющий сигнал ТЗиБ хотя бы от двух каналов.

Сигнал управления исполнительными механизмами из устройства 5 выбора блокировок канала А поступает в устройство 6 управления исполнительными механизмами канала А, перекрестно соединенного с каналами В, С, для приема сигналов управления исполнительными механизмами от устройств 5 выбора блокировок каналов В, С и генерирует сигнал активации исполнительных механизмов, если получен сигнал управления исполнительными механизмами хотя бы от двух каналов.

Сигнал активации исполнительных механизмов от устройств 6 управления исполнительными механизмами получают индивидуальные каналы 7 управления исполнительными механизмами, каждый из которых принимает и обрабатывает в течение единичного цикла работы (не более 10 мс):

- сигналы активации исполнительных механизмов по командам оператора от единичных ключей управления (БЩК, РЩК);

- сигналы технологических защит и автоматического регулирования от каждого из каналов А, В, С по оптическим интерфейсным линиям связи;

- сигнал конечных выключателей состояния управляемых исполнительных механизмов,

а также выполняет:

- мажоритарную обработку принятых сигналов технологических защит и аварийного регулирования;

- проверку состояния исправности ключей управления;

- проверку исправности силовых выходных ключей и электрических цепей;

- выдачу сигналов управления состояния исполнительных механизмов для отображения на мнемосхеме щита управления;

- диагностику состояния технических средств;

- передачу диагностической информации;

- передачу технологической информации для правильной работы каналов.

Изобретение относится к электронному оборудованию автоматизированных систем управления технологическими процессами и управляющих систем безопасности атомных электростанций (АЭС) и предназначено для обеспечения функций безопасности по управлению АЭС с водо-водяными энергетическими реакторами (ВВЭР). Управляющая цифровая система безопасности АЭС содержит множество идентичных обрабатывающих физически разделенных каналов считанных параметров. Каждый канал включает устройство ввода входных сигналов, устройство сравнения, устройство формирования управляющих сигналов, устройство выбора блокировок, устройство управления исполнительными механизмами, индивидуальные каналы управления исполнительными механизмами, каналы оптической связи, межканальные логические интерфейсные связи. В каждом канале принимают и преобразуют в цифровую форму множество входных сигналов, сравнивают цифровые значения считанных параметров с предварительно установленным цифровым значением, формируют, генерируют и передают управляющие сигналы технологических защит и блокировок в устройство выбора блокировок. Генерируют и передают сигналы управления исполнительными механизмами на соответствующее устройство. В этом устройстве генерируют сигналы активации исполнительных механизмов. Сигналы получают индивидуальные каналы управления исполнительными механизмами. Изобретение позволяет повысить устойчивость системы к наложению отказов, устойчивость и надежность связи, надежность системы в целом, повысить быстродействие системы, обеспечить ее гибкую настройку, совместить функции нормальной эксплуатации и защиты АЭС. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Управляющая цифровая система безопасности атомной электростанции, содержащая множество идентичных обрабатывающих каналов считанных параметров, каждый из которых состоит из устройства ввода входных сигналов, устройства сравнения входных сигналов с предварительно установленными значениями, устройства формирования управляющих сигналов, соединенного с устройством сравнения и перекрестно соединенного с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройства выбора блокировок, соединенные с устройствами формирования управляющих сигналов, где каждое устройство выбора блокировок перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для получения нескольких сигналов от устройств формирования управляющих сигналов, устройства управления исполнительными механизмами, соединенные с устройствами выбора блокировок, где каждое устройство управления исполнительными механизмами перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для получения нескольких сигналов от устройств выбора блокировок, исполнительные механизмы содержат индивидуальные каналы управления исполнительными механизмами, каждое устройство сравнения перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для получения нескольких сигналов от устройств ввода входных сигналов, кроме того, система включает межканальные логические интерфейсные связи функциональной обработки на разных уровнях алгоритмов и управляющие интерфейсные оптические каналы связи функциональной обработки.

2. Управляющая цифровая система безопасности атомной электростанции по п.1, отличающаяся тем, что устройства формирования управляющих сигналов и устройства выбора блокировок реализованы с применением программируемых логических интегральных схем.

3. Управляющая цифровая система безопасности атомной электростанции по п.1, отличающаяся тем, что устройства управления исполнительными механизмами реализованы с применением программируемых логических интегральных схем.

4. Управляющая цифровая система безопасности атомной электростанции по п.1, отличающаяся тем, что интерфейсные оптические каналы связи включают прямые оптические узконаправленные каналы связи типа «точка-точка», каждая сетевая линия любого из информационных направлений включает множество полнодуплексных каналов связи «точка-точка», при этом оптические связи обеспечивают полный набор технологических защит и блокировок (ТЗиБ) в каждой линии сигналов ТЗиБ из заявленного множества каналов.

5. Управляющая цифровая система безопасности атомной электростанции по п.1 отличающаяся тем, что каждое устройство ввода входных сигналов соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для приема входных сигналов для преобразования считанных параметров входных сигналов в цифровую форму, для передачи множества цифровых значений считанных параметров входных сигналов в другие обрабатывающие каналы считанных параметров, для приема аналогичного множества цифровых значений считанных параметров входных сигналов от других обрабатывающих каналов считанных параметров и для генерирования средних цифровых значений считанных параметров; каждое устройство сравнения соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для получения цифровых значений считанных параметров от устройства ввода входных сигналов, каждое устройство сравнения перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для получения нескольких цифровых значений считанных параметров от устройств ввода входных сигналов каждого обрабатывающего канала считанных параметров, устройство сравнения сравнивает цифровые значения считанных параметров с предварительно установленным значением и генерирует выходной сигнал на устройство формирования управляющих сигналов; каждое устройство формирования управляющих сигналов соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для получения выходных сигналов от устройств сравнения, каждое устройство формирования управляющих сигналов перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считываемых параметров для получения нескольких выходных сигналов от устройств сравнения каждого обрабатывающего канала считанных параметров, при этом устройство формирования управляющих сигналов формирует и генерирует управляющий сигнал технологических защит и блокировок, если получены выходные сигналы хотя бы от двух каналов, а также содержит устройство выбора блокировок ТзиБ, соединенное с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров, для приема управляющих сигналов ТЗиБ от устройств формирования управляющих сигналов, каждое устройство выбора блокировок перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для приема нескольких управляющих сигналов ТЗиБ от устройств формирования управляющих сигналов, где каждое устройство выбора блокировок ТЗиБ генерирует сигнал управления исполнительными механизмами, если получены управляющие сигналы ТЗиБ хотя бы от двух каналов, также содержит устройство управления исполнительными механизмами, соединенное с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для приема сигналов управления исполнительными механизмами от устройств выбора блокировок, каждое устройство управления исполнительными механизмами перекрестно соединено с каждым обрабатывающим каналом считанных параметров для получения нескольких сигналов управления исполнительными механизмами от устройств выбора блокировок и генерирует сигнал активации исполнительных механизмов, если получен сигнал управления исполнительными механизмами хотя бы от двух каналов, при этом сигнал активации исполнительных механизмов получают индивидуальные каналы активации исполнительных механизмов.

6. Способ обеспечения параметров безопасности в управляющей цифровой системе безопасности атомной электростанции, включающий обработку считанных параметров входных сигналов в множестве идентичных обрабатывающих каналов считанных параметров, где в каждом канале принимают множество входных сигналов и преобразуют в цифровую форму, сравнивают цифровые входные сигналы считанных параметров с предварительно установленным цифровым значением, генерируют выходной сигнал и передают во все каналы, а также получают аналогичные сигналы от других каналов, формируют управляющий сигнал, если выходной сигнал получен хотя бы от двух каналов, отличающийся тем, что принимают множество цифровых входных сигналов и множество аналоговых входных сигналов в устройства ввода входных сигналов, где считанные параметры входных сигналов преобразуют в цифровую форму, передают множество цифровых значений считанных параметров входных сигналов в другие обрабатывающие каналы считанных параметров и принимают аналогичное множество цифровых значений считанных параметров входных сигналов от других обрабатывающих каналов считанных параметров, генерируют средние цифровые значения считанных параметров и передают на устройства сравнения, принимают в каждое устройство сравнения цифровые значения считанных параметров от устройства ввода входных сигналов своего канала и множество цифровых значений считанных параметров от устройств ввода входных сигналов других обрабатывающих каналов считанных параметров, сравнивают цифровые значения считанных параметров с предварительно установленным цифровым значением, передают цифровые сигналы «превышения/непревышения» в другие каналы и принимают цифровые сигналы «превышения/непревышения» от других каналов, формируют и передают выходные цифровые сигналы «превышения/непревышения» по каждой ТЗиБ на устройства формирования управляющих сигналов, принимают в устройства формирования управляющих сигналов выходные цифровые сигналы «превышения/непревышения» по каждой ТЗиБ от устройства сравнения своего канала и множество выходных цифровых сигналов «превышения/непревышения» по каждой ТЗиБ от устройств сравнения других обрабатывающих каналов считанных параметров, формируют управляющий сигнал технологических защит и блокировок по каждой ТЗиБ, если цифровой сигнал «превышения/непревышения» получен хотя бы от двух каналов, передают управляющие сигналы ТЗиБ в другие каналы и принимают аналогичное множество управляющих сигналов ТЗиБ от других каналов, генерируют и передают управляющие сигналы ТЗиБ в устройства выбора блокировок, принимают управляющие сигналы ТЗиБ в устройства выбора блокировок от устройства формирования управляющих сигналов своего канала и множество управляющих сигналов ТЗиБ от устройств формирования управляющих сигналов других каналов, генерируют сигнал управления исполнительными механизмами, если получены управляющие сигналы ТЗиБ хотя бы от двух каналов, передают сигнал управления исполнительными механизмами на устройства управления исполнительными механизмами, принимают сигналы управления исполнительными механизмами на каждое устройство управления исполнительными механизмами от устройства выбора блокировок своего канала и множество сигналов управления исполнительными механизмами от устройств выбора блокировок других каналов, генерируют сигнал активации исполнительных механизмов, если сигнал управления исполнительными механизмами получен хотя бы от двух каналов, сигнал активации исполнительных механизмов получают индивидуальные каналы активации исполнительных механизмов.

7. Способ обеспечения параметров безопасности в управляющей цифровой системе безопасности атомной электростанции по п.6, отличающийся тем, что генерируют в устройствах формирования управляющих сигналов и передают интерфейсные цепи каждого канала полный набор технологических защит и блокировок (ТЗиБ) данного канала для всех исполнительных механизмов, полный набор технологических защит и блокировок (ТЗиБ) для всех исполнительных механизмов других каналов, полученных от этих каналов, полный набор сигналов аварийного регулирования для всех исполнительных механизмов, межканальный набор интерфейсных сигналов для других каналов, набор диагностических сообщений о работе канала и принимают обратно информационные потоки о положении и состоянии исполнительных механизмов.

8. Способ обеспечения параметров безопасности в управляющей цифровой системе безопасности атомной электростанции по п.6, отличающийся тем, что сигнал активации передают на устройства защиты и(или) аварийного регулирования.

9. Способ обеспечения параметров безопасности в управляющей цифровой системе безопасности атомной электростанции по п.6, отличающийся тем, что в соответствии с заложенными алгоритмами ТЗиБ обеспечивают автоматический взвод и активацию алгоритмов защиты после их срабатывания, а также обеспечивают режим работы «имитация исполнительных механизмов», обеспечивают межканальные интерфейсные связи между каналами и управляющие интерфейсные оптические функциональные связи.