摘 要：福建省寧德核電站是采用數字化反應堆保護系統的核電站之一，具有先進的設計理念和思想，提高了自動化水平，系統設計滿足單一故障、多樣性、獨立性以及可試驗性等設計準則。本文介紹了寧德核電站數字化反應堆保護系統的功能、總體結構、設計特點以及定期試驗等方面的內容。

　　關鍵詞：核電站;數字化;冗余性;多樣性;拓撲結構;共模故障

　　0 引言

　　由于核電站對核安全的特殊要求，一直以來核電站大都采用傳統的模擬控制系統，數字化儀控系統在核電站的應用較少，以分散控制系統（DCS）為設計思想的數字化控制系統在常規火電廠得到了普遍應用 [7]。隨著計算機軟硬件的快速發展，數字化儀控系統所具有的開放性、高可靠性、快速性和可操作性逐漸被認可，同時由于數字化儀控系統可靠性的逐步提高以及使用經驗的積累，核電站采用數字化控制系統成為可能，是發展趨勢。目前，已經采用全范圍數字化控制系統的核電站有田灣核電站、嶺澳一期核電站常規島系統和設備[4,5]。數字化控制系統具有常規模擬量控制系統無法比擬的優越性，也是提高核電站綜合自動化水平的必要手段。作為核電站最重要系統之一，反應堆保護系統逐步采用數字化保護系統已成為趨勢，它是核電站全范圍DCS的安全級部分。目前在建的核電站，例如嶺澳二期、紅沿河核電站、寧德核電站等，均采用數字化反應堆保護系統。

　　1 反應堆保護系統

　　1.1. 功能

　　反應堆保護系統是核電站最重要的安全系統，屬于核電廠1E級電氣設備，它包括緊急停堆系統和專設安全設施驅動系統。反應堆保護系統監測與反應堆安全有關的參數，當這些參數超過預設的保護定值時，自動觸發緊急停堆及啟動相應專設安全設施，以限制事故的發展和減輕事故后果，防止放射性物質向周圍環境釋放，保證核電站設備和人員的安全。同時還應向操作人員提供手動控制手段和相關系統和設備狀態信息。

　　1.2. 設計準則

　　反應堆保護系統設計應遵循如下準則[1]：自動保護、單一故障準則、多樣性、可試驗性以及獨立性原則等。“單一故障準則”是指單一保護系統通道或系統部件故障都不得妨礙保護系統的正常動作，要滿足單一故障準則，反應堆保護系統應具有足夠的冗余度;通過功能多樣性和設備多樣性來避免共模故障是核電站儀控設計的基本原則之一[6];“故障安全準則”是指在失去能源條件下能夠發生停堆，系統通道或部件發生故障時，不需要采取任何操作而使保護系統的功能處于安全狀態。

　　2 寧德核電站數字化反應堆保護系統設計

　　2.1 總體結構

　　寧德核電站反應堆保護系統采用日本三菱公司的MELTAC-Nplus R3系統，主要完成核安全級系統和設備控制功能，如反應堆跳閘保護邏輯、專設安全設施驅動、事故后監測等，它是一體化全范圍DCS系統的安全級部分，其總體結構見圖1。

圖1 數字化反應堆保護系統結構示意圖

　　為滿足保護系統各方面的設計要求，寧德核電站反應堆保護系統總體結構采用A、B兩列，四個冗余的保護測量通道，兩個冗余的邏輯處理單元，在列與列、通道與通道之間，實現物理與電氣隔離[2]，具有獨立性，互不影響。數字化反應堆保護系統主要包括：安全級的測量儀表、反應堆保護柜（RPC）、專設安全設施驅動柜（ESFAC）、安全邏輯機柜（SLC）、通訊網絡、多樣性驅動系統（DAS）及停堆斷路器等。

　　在安全級測量儀表與數據采集通道之間、邏輯處理輸出與停堆斷路器之間、主控室手動控制設備與保護系統之間采用硬接線方式連接，其它均采用網絡方式通訊，網絡采用雙網冗余環形拓撲結構。

　　2.2 安全級顯示單元（SVDU）

　　采用SVDU是本系統的一大特點，SVDU是三菱公司基于最小化后備盤思想而設計的，SVDU具有觸摸屏功能，主要用來控制安全級設備的操作。運行操作人員從NC-VDU調用安全級設備，通過網絡將調用信號傳送至SVDU，在SVDU上彈出操作面板，運行操作人員利用觸摸功能實現對對象的控制。本系統共有16個SVDU，分別分布在后備盤（BUP）、操作臺（OWP）、遠程停堆站（RSS）上，為滿足不同功能需求，三種SVDU的人機界面不盡相同。