摘 要：福建省宁德核电站是采用数字化反应堆保护系统的核电站之一，具有先进的设计理念和思想，提高了自动化水平，系统设计满足单一故障、多样性、独立性以及可试验性等设计准则。本文介绍了宁德核电站数字化反应堆保护系统的功能、总体结构、设计特点以及定期试验等方面的内容。

　　关键词：核电站;数字化;冗余性;多样性;拓扑结构;共模故障

　　0 引言

　　由于核电站对核安全的特殊要求，一直以来核电站大都采用传统的模拟控制系统，数字化仪控系统在核电站的应用较少，以分散控制系统（DCS）为设计思想的数字化控制系统在常规火电厂得到了普遍应用 [7]。随着计算机软硬件的快速发展，数字化仪控系统所具有的开放性、高可靠性、快速性和可操作性逐渐被认可，同时由于数字化仪控系统可靠性的逐步提高以及使用经验的积累，核电站采用数字化控制系统成为可能，是发展趋势。目前，已经采用全范围数字化控制系统的核电站有田湾核电站、岭澳一期核电站常规岛系统和设备[4,5]。数字化控制系统具有常规模拟量控制系统无法比拟的优越性，也是提高核电站综合自动化水平的必要手段。作为核电站最重要系统之一，反应堆保护系统逐步采用数字化保护系统已成为趋势，它是核电站全范围DCS的安全级部分。目前在建的核电站，例如岭澳二期、红沿河核电站、宁德核电站等，均采用数字化反应堆保护系统。

　　1 反应堆保护系统

　　1.1. 功能

　　反应堆保护系统是核电站最重要的安全系统，属于核电厂1E级电气设备，它包括紧急停堆系统和专设安全设施驱动系统。反应堆保护系统监测与反应堆安全有关的参数，当这些参数超过预设的保护定值时，自动触发紧急停堆及启动相应专设安全设施，以限制事故的发展和减轻事故后果，防止放射性物质向周围环境释放，保证核电站设备和人员的安全。同时还应向操作人员提供手动控制手段和相关系统和设备状态信息。

　　1.2. 设计准则

　　反应堆保护系统设计应遵循如下准则[1]：自动保护、单一故障准则、多样性、可试验性以及独立性原则等。“单一故障准则”是指单一保护系统通道或系统部件故障都不得妨碍保护系统的正常动作，要满足单一故障准则，反应堆保护系统应具有足够的冗余度;通过功能多样性和设备多样性来避免共模故障是核电站仪控设计的基本原则之一[6];“故障安全准则”是指在失去能源条件下能够发生停堆，系统通道或部件发生故障时，不需要采取任何操作而使保护系统的功能处于安全状态。

　　2 宁德核电站数字化反应堆保护系统设计

　　2.1 总体结构

　　宁德核电站反应堆保护系统采用日本三菱公司的MELTAC-Nplus R3系统，主要完成核安全级系统和设备控制功能，如反应堆跳闸保护逻辑、专设安全设施驱动、事故后监测等，它是一体化全范围DCS系统的安全级部分，其总体结构见图1。

图1 数字化反应堆保护系统结构示意图

　　为满足保护系统各方面的设计要求，宁德核电站反应堆保护系统总体结构采用A、B两列，四个冗余的保护测量通道，两个冗余的逻辑处理单元，在列与列、通道与通道之间，实现物理与电气隔离[2]，具有独立性，互不影响。数字化反应堆保护系统主要包括：安全级的测量仪表、反应堆保护柜（RPC）、专设安全设施驱动柜（ESFAC）、安全逻辑机柜（SLC）、通讯网络、多样性驱动系统（DAS）及停堆断路器等。

　　在安全级测量仪表与数据采集通道之间、逻辑处理输出与停堆断路器之间、主控室手动控制设备与保护系统之间采用硬接线方式连接，其它均采用网络方式通讯，网络采用双网冗余环形拓扑结构。

　　2.2 安全级显示单元（SVDU）

　　采用SVDU是本系统的一大特点，SVDU是三菱公司基于最小化后备盘思想而设计的，SVDU具有触摸屏功能，主要用来控制安全级设备的操作。运行操作人员从NC-VDU调用安全级设备，通过网络将调用信号传送至SVDU，在SVDU上弹出操作面板，运行操作人员利用触摸功能实现对对象的控制。本系统共有16个SVDU，分别分布在后备盘（BUP）、操作台（OWP）、远程停堆站（RSS）上，为满足不同功能需求，三种SVDU的人机界面不尽相同。