一种保护逻辑仿真装置和使用其的动态验证系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104133954 A (43)申请公布日 2014.11.05 C N 1 0 4 1 3 3 9 5 4 A (21)申请号 201410360234.7 (22)申请日 2014.07.25 G06F 17/50(2006.01) (71)申请人清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 100084-82信箱 (72)发明人熊华胜 李铎 黄晓津 郭超 曲荣红 张作义 吴宗鑫 (74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 代理人李相雨 (54) 发明名称 一种保护逻辑仿真装置和使用其的动态验证 系统 (57) 摘要 本发明提供一种保护逻辑。

2、仿真装置和使用其 的动态验证系统，包括：输入信号管理模块、保护 逻辑仿真模块和输出信号管理模块，其中：输入 信号管理模块用于采集输入信号数据，并发送至 保护逻辑仿真模块；保护逻辑仿真模块用于接收 并读取输入信号管理模块所发送的数据，执行信 号分配、信号处理、定值比较、逻辑符合、通道监 测、事故后监测以及保护动作计算仿真功能，并将 计算结果发送至输出信号管理模块；输出信号管 理模块用于接收所述保护逻辑仿真模块所发送的 信号并作为输出信号数据输出。本发明能模拟高 温气冷堆数字化保护逻辑装置功能和/或性能， 为高温气冷堆主控室动态验证、保护逻辑装置与 其它系统/设备间的接口调试和验证提供可行的 技术。

3、手段。 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104133954 A CN 104133954 A 1/3页 2 1.一种保护逻辑仿真装置，其特征在于，包括：输入信号管理模块、保护逻辑仿真模块 和输出信号管理模块，其中： 所述输入信号管理模块用于采集输入信号数据，并发送至所述保护逻辑仿真模块； 所述保护逻辑仿真模块用于接收并读取所述输入信号管理模块所发送的数据，执行 信号分配、信号处理、定值比较、逻辑符合、通道监测、事故后监测以及保护动作计算仿真功。

4、 能，并将计算结果发送至输出信号管理模块； 所述输出信号管理模块用于接收所述保护逻辑仿真模块所发送的信号并作为输出信 号数据输出。 2.根据权利要求1所述的保护逻辑仿真装置，其特征在于，所述装置还包括： 输入信号同步模块，分别与所述输入信号管理模块和所述保护逻辑仿真模块相连，用 于将所述输入信号管理模块和所述保护逻辑仿真模块之间的输入信号数据同步。 3.根据权利要求1所述的保护逻辑仿真装置，其特征在于，所述装置还包括： 输出信号同步模块，分别与所述保护逻辑仿真模块和所述输出信号管理模块相连，用 于将所述保护逻辑仿真模块和所述输出信号管理模块之间的输出信号数据同步。 4.根据权利要求1所述的保护。

5、逻辑仿真装置，其特征在于，所述输入信号管理模块还 用于： 根据用户或系统配置，选择输入信号数据来源，并从所述输入信号数据来源实时动态 地采集输入信号数据，对所述输入信号数据进行信号变换和/或通信数据包解析。 5.根据权利要求1所述的保护逻辑仿真装置，其特征在于，所述输出信号管理模块还 用于： 对输出信号数据进行信号变换和/或通信数据包封装，根据用户或系统配置，选择输 出信号数据的输出方式进行输出。 6.根据权利要求1所述的保护逻辑仿真装置，其特征在于，所述保护逻辑仿真模块包 括：一个或多个信号隔离单元、信号处理单元、逻辑符合单元、事故后监测单元、通道监测单 元和安全驱动单元，其中： 所述信号隔。

6、离单元用于将所述输入信号数据进行分配，将一路输入信号数据变成一路 或多路输入信号数据，并将分配后的输入信号数据分别发送至其对应的信号处理单元和事 故后监测单元； 所述信号处理单元分为两种类型：一类为信号处理单元X，另一类为信号处理单元Y； 所述逻辑符合单元分为两种类型：一类为逻辑符合单元X，另一类为逻辑符合单元Y； 所述信号处理单元X用于对输入该单元的信号数据进行量程变换、保护监测变量计算 和定值比较信号处理，并将处理结果和经定值比较生成的事故报警变量分别发送至其对应 的通道监测单元和逻辑符合单元X； 所述的信号处理单元Y用于对输入该单元的信号数据进行量程变换和保护监测变量 计算信号处理，并将。

7、处理结果分别发送至其对应的通道监测单元和逻辑符合单元Y； 所述逻辑符合单元X用于处理输入该单元的信号数据，按照设定逻辑对来自信号处理 单元X的事故报警变量进行第一级四取二表决逻辑符合运算，生成保护动作触发信号，将 信号数据的处理结果和保护动作触发信号发送至对应的通道监测单元，并将保护动作触发 信号发送至安全驱动单元； 权 利 要 求 书CN 104133954 A 2/3页 3 所述逻辑符合单元Y用于处理输入该单元的信号数据，按照设定逻辑对来自信号处理 单元Y的事故报警变量进行第一级四取二表决逻辑符合运算，生成保护动作触发信号，将 信号数据的处理结果和保护动作触发信号发送至对应的通道监测单元，。

8、并将保护动作触发 信号发送至安全驱动单元； 所述事故后监测单元用于接收所述输入信号数据，对所述输入信号数据进行量程变换 计算，并将计算结果发送至对应的通道监测单元； 所述通道监测单元用于接收所述输入信号数据、所述信号处理单元的处理结果、所述 逻辑符合单元的处理结果和保护动作触发信号，以及所述事故后监测单元的计算结果，执 行允许和/或闭锁逻辑运算，对上述数据进行归类封装，并将结果输出至信号隔离单元和 外部显示装置； 所述安全驱动单元用于接收所述输入信号数据和所述逻辑符合单元发送的保护动作 触发信号，并按照设定逻辑进行第二级四取二表决逻辑符合运算，生成联锁信号、保护动作 触发驱动信号和保护动作指示。

9、信号并输出。 7.一种动态验证系统，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的保护逻辑仿 真装置。 8.根据权利要求7所述的动态验证系统，其特征在于，所述系统还包括：工艺仿真模 型、主控室、备用停堆点、报警系统、网关和反应堆功率控制系统，分别与所述保护逻辑仿真 装置相连，其中： 所述工艺仿真模型用于向所述保护逻辑仿真装置提供事故后和保护监测变量作为输 入信号数据，并自所述保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中的保护动作数据； 所述主控室用于向所述保护逻辑仿真装置提供保护相关操作按钮信号作为输入信号 数据，并自所述保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中相应的通道监测信号和保护相关指 示信号； 所述备。

10、用停堆点用于向所述保护逻辑仿真装置提供保护动作操作按钮作为输入信号 数据，并自所述保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中相应的通道监测信号； 所述报警系统用于自所述保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中的事故报警信号； 所述网关用于自所述保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中相应的通道监测信号； 所述反应堆功率控制系统用于自所述保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中的允许 棒控投入信号。 9.根据权利要求8所述的动态验证系统，其特征在于： 所述保护监测变量包括源量程核功率、中间量程核功率、功率量程核功率、一回路氦气 热端温度、一回路氦气冷端温度、一回路压力、二回路压力、一回路流量计压差、二回路流量 计压差、一。

11、回路湿度中的一个或多个； 和/或，所述保护相关操作按钮信号包括紧急停堆按钮、一回路隔离按钮、蒸发器事故 排放按钮、停堆断路器复位按钮、源量程核功率高闭锁按钮、中间量程核功率高闭锁按钮、 功率量程核功率高闭锁按钮中的一个或多个； 和/或，所述保护动作数据包括停堆断路器驱动装置驱动信号、一回路隔离驱动信号、 蒸发器事故排放启动驱动信号、关闭核测高压信号、打开核测高压信号中的一个或多个； 和/或，所述通道监测信号包括保护监测变量及其推导变量、定值比较结果、逻辑符合 权 利 要 求 书CN 104133954 A 3/3页 4 结果、事故后监测变量、设备状态信息中的一个或多个。 权 利 要 求 书CN。

12、 104133954 A 1/8页 5 一种保护逻辑仿真装置和使用其的动态验证系统 技术领域 0001 本发明涉及核反应堆技术领域，尤其涉及一种保护逻辑仿真装置和使用其的动态 验证系统。 背景技术 0002 高温气冷堆是采用没有金属包壳的涂敷颗粒作燃料，以石墨作慢化剂，氦气作冷 却剂的先进反应堆，堆芯出口温度高。高温气冷堆具有固有的安全性、热能利用广、热效率 高、运行和管理容易、燃料选择的灵活性大、燃料消耗量少的特点。高温气冷堆在中小型核 电站、干旱地区核电站以及核能煤气化和液化、制氢等方面具有良好的应用前景。 0003 高温气冷堆保护系统是高温气冷堆重要的安全系统之一，用于连续监测按事故分 。

13、析确定的保护变量(如核功率、一回路压力、堆芯进出口温度、一回路湿度等)，当所监测的 保护变量或导出的计算变量达到或超过整定值时，自动给出保护触发信号，执行相应的保 护动作，用来防止高温气冷堆的状态超过规定的安全限值，或在设计基准事故发生时制止 事故扩展或缓解由此引起的后果。 0004 高温气冷堆保护系统的数字化是信息技术高速发展时代的一种不可逆转的趋势， 是计算机技术应用于高温反应堆保护系统的必然。高温气冷堆数字化保护系统可以获得比 模拟的保护系统更高的可靠性、准确性和稳定性，同时大幅度地提高反应堆保护系统的功 能。 0005 但是，高温气冷堆数字化保护逻辑装置是一个庞大、复杂的系统，它与过程。

14、测量系 统、核测量系统、紧急停堆断路器、专设安全设施等设备之间都存在着信号接口关系，并需 通过接口与其他结构或设备进行动态信号交换。在实际的高温气冷堆关键技术验证过程 中，需要一个或多个高温气冷堆数字化保护系统参与验证各系统之间接口信号的正确性。 但是，数字化保护系统结构复杂，占用厂地面积较多，且价格昂贵；因此，在实施过程中需要 采用一种仿真装置来模拟数字化保护系统在实际高温气冷堆中所承担的作用。至今，仍缺 乏这种能够对高温气冷堆中各主要结构的功能和接口的正确性进行动态验证和实时调试 的装置。 发明内容 0006 本发明提供一种保护逻辑仿真装置和使用其的动态验证系统，以解决现有技术中 无法对高。

15、温气冷堆中各主要结构的功能和接口的正确性进行动态验证和实时调试的技术 问题。 0007 本发明提供一种保护逻辑仿真装置，包括：输入信号管理模块、保护逻辑仿真模块 和输出信号管理模块，其中： 0008 所述输入信号管理模块用于采集输入信号数据，并发送至所述保护逻辑仿真模 块； 0009 所述保护逻辑仿真模块用于接收并读取所述输入信号管理模块所发送的数据，执 说 明 书CN 104133954 A 2/8页 6 行信号分配、信号处理、定值比较、逻辑符合、通道监测、事故后监测以及保护动作计算仿真 功能，并将计算结果发送至输出信号管理模块； 0010 所述输出信号管理模块用于接收所述保护逻辑仿真模块所。

16、发送的信号并作为输 出信号数据输出。 0011 进一步地，所述装置还包括： 0012 输入信号同步模块，分别与所述输入信号管理模块和所述保护逻辑仿真模块相 连，用于将所述输入信号管理模块和所述保护逻辑仿真模块之间的输入信号数据同步。 0013 进一步地，所述装置还包括： 0014 输出信号同步模块，分别与所述保护逻辑仿真模块和所述输出信号管理模块相 连，用于将所述保护逻辑仿真模块和所述输出信号管理模块之间的输出信号数据同步。 0015 进一步地，所述输入信号管理模块还用于： 0016 根据用户或系统配置，选择输入信号数据来源，并从所述输入信号数据来源实时 动态地采集输入信号数据，对所述输入信号。

17、数据进行信号变换和/或通信数据包解析。 0017 进一步地，所述输出信号管理模块还用于： 0018 对输出信号数据进行信号变换和/或通信数据包封装，根据用户或系统配置，选 择输出信号数据的输出方式进行输出。 0019 进一步地，所述保护逻辑仿真模块包括：一个或多个信号隔离单元、信号处理单 元、逻辑符合单元、事故后监测单元、通道监测单元和安全驱动单元，其中： 0020 所述信号隔离单元用于将所述输入信号数据进行分配，将一路输入信号数据变成 一路或多路输入信号数据，并将分配后的输入信号数据分别发送至其对应的信号处理单元 和事故后监测单元； 0021 所述信号处理单元分为两种类型：一类为信号处理单元。

18、X，另一类为信号处理单 元Y； 0022 所述逻辑符合单元分为两种类型：一类为逻辑符合单元X，另一类为逻辑符合单 元Y； 0023 所述信号处理单元X用于对输入该单元的信号数据进行量程变换、保护监测变量 计算和定值比较信号处理，并将处理结果和经定值比较生成的事故报警变量分别发送至其 对应的通道监测单元和逻辑符合单元X； 0024 所述的信号处理单元Y用于对输入该单元的信号数据进行量程变换和保护监测 变量计算信号处理，并将处理结果分别发送至其对应的通道监测单元和逻辑符合单元Y； 0025 所述逻辑符合单元X用于处理输入该单元的信号数据，按照设定逻辑对来自信号 处理单元X的事故报警变量进行第一级四。

19、取二表决逻辑符合运算，生成保护动作触发信 号，将信号数据的处理结果和保护动作触发信号发送至对应的通道监测单元，并将保护动 作触发信号发送至安全驱动单元； 0026 所述逻辑符合单元Y用于处理输入该单元的信号数据，按照设定逻辑对来自信号 处理单元Y的事故报警变量进行第一级四取二表决逻辑符合运算，生成保护动作触发信 号，将信号数据的处理结果和保护动作触发信号发送至对应的通道监测单元，并将保护动 作触发信号发送至安全驱动单元； 0027 所述事故后监测单元用于接收所述输入信号数据，对所述输入信号数据进行量程 说 明 书CN 104133954 A 3/8页 7 变换计算，并将计算结果发送至对应的通道。

20、监测单元； 0028 所述通道监测单元用于接收所述输入信号数据、所述信号处理单元的处理结果、 所述逻辑符合单元的处理结果和保护动作触发信号，以及所述事故后监测单元的计算结 果，执行允许和/或闭锁逻辑运算，对上述数据进行归类封装，并将结果输出至信号隔离单 元和外部显示装置； 0029 所述安全驱动单元用于接收所述输入信号数据和所述逻辑符合单元发送的保护 动作触发信号，并按照设定逻辑进行第二级四取二表决逻辑符合运算，生成联锁信号、保护 动作触发驱动信号和保护动作指示信号并输出。 0030 另一方面，本发明还提供一种动态验证系统，包括如上任一项所述的保护逻辑仿 真装置。 0031 进一步地，所述系统。

21、还包括：工艺仿真模型、主控室、备用停堆点、报警系统、网关 和反应堆功率控制系统，分别与所述保护逻辑仿真装置相连，其中： 0032 所述工艺仿真模型用于向所述保护逻辑仿真装置提供事故后和保护监测变量作 为输入信号数据，并自所述保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中的保护动作数据； 0033 所述主控室用于向所述保护逻辑仿真装置提供保护相关操作按钮信号作为输入 信号数据，并自所述保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中相应的通道监测信号和保护相 关指示信号； 0034 所述备用停堆点用于向所述保护逻辑仿真装置提供保护动作操作按钮作为输入 信号数据，并自所述保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中相应的通道监测信号。

22、； 0035 所述报警系统用于自所述保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中的事故报警信 号； 0036 所述网关用于自所述保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中相应的通道监测信 号； 0037 所述反应堆功率控制系统用于自所述保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中的 允许棒控投入信号。 0038 进一步地， 0039 所述保护监测变量包括源量程核功率、中间量程核功率、功率量程核功率、一回路 氦气热端温度、一回路氦气冷端温度、一回路压力、二回路压力、一回路流量计压差、二回路 流量计压差、一回路湿度中的一个或多个； 0040 和/或，所述保护相关操作按钮信号包括紧急停堆按钮、一回路隔离按钮、蒸发器 事故排放按。

23、钮、停堆断路器复位按钮、源量程核功率高闭锁按钮、中间量程核功率高闭锁按 钮、功率量程核功率高闭锁按钮中的一个或多个； 0041 和/或，所述保护动作数据包括停堆断路器驱动装置驱动信号、一回路隔离驱动 信号、蒸发器事故排放启动驱动信号、关闭核测高压信号、打开核测高压信号中的一个或多 个； 0042 和/或，所述通道监测信号包括保护监测变量及其推导变量、定值比较结果、逻辑 符合结果、事故后监测变量、设备状态信息中的一个或多个。 0043 本发明能够实时动态地与存在接口关系的系统/设备或其仿真模型进行信号交 换，并能够完全模拟高温气冷堆数字化保护逻辑装置功能和/或性能的动态验证系统，从 说 明 书C。

24、N 104133954 A 4/8页 8 而为高温气冷堆主控室动态验证、保护逻辑装置与其它系统/设备间的接口调试和验证提 供可行的技术手段。 附图说明 0044 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。 0045 图1是高温气冷堆数字化保护系统的结构示意图； 0046 图2是本发明一个实施例中保护逻辑仿真装置的结构示意图； 0047 图3是本发明一个实施例中保护逻辑仿真装置的结。

25、构示意图； 0048 图4是本发明一个实施例中保护逻辑仿真模块的结构示意图； 0049 图5是本发明一个实施例中动态验证系统的结构示意图。 具体实施方式 0050 为使本实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实施例中的附图， 对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实 施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 0051 高温气冷堆数字化保护系统通常采用四通道冗余和两级“四取二”表决的结构，并 采用局部符合(即对同一个保护变量四个冗余监测信号进行。

26、“四取二”表决)逻辑，以降低 误动作概率并提高其可维护性。高温气冷堆数字化保护系统的结构参见图1。 0052 为了实现保护功能的多样性，首先可以将每个假设始发事件的冗余保护变量通过 信号隔离装置分成x、y两组，设置x、y两组独立的信号处理装置和逻辑符合装置，分别对 x、y两组保护变量进行处理，逻辑符合结果分别输出独立的紧急停堆触发信号和专设触发 信号。这两部分电路构成了彼此独立的x、y两个子系统，x、y子系统具有相同的硬件设计 但运行不同的软件，它们分别处理不同的保护变量、应用不同的信号处理算法、独立地执行 保护功能，以减小共因失效的潜在危险。 0053 图1中的高温气冷堆数字化保护系统由A、。

27、B、C、D四个冗余通道(或列)组成，每 个通道的信号处理装置和每个逻辑列的逻辑符合装置又分成x和y两部分，保护系统的信 号处理装置包括Ax、Ay、Bx、By、Cx、Cy、Dx、Dy八个部分，逻辑符合装置也包括Ax、Ay、Bx、 By、Cx、Cy、Dx、Dy八个部分。每个逻辑符合装置接收本子系统四个冗余通道的信号处理装 置的输出结果，对每个保护变量分别进行“四取二”逻辑运算，再对各个保护变量的“四取 二”结果进行“或”运算，以产生逻辑符合装置的紧急停堆触发信号或专设安全设施驱动信 号。 0054 高温气冷堆数字化保护系统每个冗余列的逻辑符合装置x和逻辑符合装置y输出 的紧急停堆触发信号经过“或”。

28、运算后形成“列”的停堆驱动信号，均会触发2个停堆断路器 脱扣(例如图1中A“列”逻辑符合装置触发停堆断路器A1和A2脱扣，B“列”逻辑符合装 置触发停堆断路器B1和B2脱扣，依次类推)。8个停堆断路器的触点按图1中所示连接， 说 明 书CN 104133954 A 5/8页 9 以实现高温气冷堆数字化保护系统的第二级“四取二”逻辑符合运算。 0055 高温气冷堆数字化保护系统中的保护逻辑装置共由18个机柜组成，分别为包含 信号隔离装置的信号隔离柜A、B、C、D，保护逻辑柜Ax、Bx、Cx、Dx，保护逻辑柜Ay、By、Cy、 Dy，通道监测柜A、B、C、D，安全触发柜A、B。其中每个保护逻辑柜x。

29、中又包括信号处理装置 x和逻辑符合装置x，每个保护逻辑柜y中又包括信号处理装置y和逻辑符合装置y。 0056 上述高温气冷堆数字化保护逻辑装置是一个庞大、复杂的系统，它与高温气 冷堆中的过程测量系统、核测量系统、紧急停堆断路器、专设安全设施、分布式控制 (Distributed Control System，DCS)报警系统、主控室、备用停堆点、DCS网关、反应堆功率 控制设备等都存在着信号接口关系，并需通过接口与其他系统/设备进行动态信号交换。 0057 为了验证高温气冷堆中各主要结构的功能、接口的正确性，本实施例首先提供一 种保护逻辑仿真装置，参见图2，包括：输入信号管理模块201、保护逻。

30、辑仿真模块202和输 出信号管理模块203，其中： 0058 输入信号管理模块201用于采集输入信号数据，并发送至保护逻辑仿真模块202； 0059 保护逻辑仿真模块202用于接收并读取输入信号管理模块201所发送的数据，执 行信号分配、定值比较、逻辑符合、通道监测、事故后监测以及保护动作计算仿真功能，并将 计算结果发送至输出信号管理模块203； 0060 输出信号管理模块203用于接收保护逻辑仿真模块202所发送的信号并作为输出 信号数据输出。 0061 其中，本实施例装置还可以包括：输入信号同步模块301，见图3，分别与输入信号 管理模块201和保护逻辑仿真模块202相连，用于将输入信号管。

31、理模块201和保护逻辑仿 真模块202之间的输入信号数据同步，维持输入信号管理模块201和保护逻辑仿真模块202 之间数据的完整性。 0062 另外，装置还可以包括：输出信号同步模块302，分别与保护逻辑仿真模块202和 输出信号管理模块203相连，用于将保护逻辑仿真模块202和输出信号管理模块203之间 的输出信号数据同步，维持保护逻辑仿真模块202和输出信号管理模块203之间的数据的 完整性。 0063 可选地，输入信号管理模块201还可以用于：根据用户或系统配置，选择输入信号 数据来源，并从所述输入信号数据来源实时动态地采集输入信号数据，对所述输入信号数 据进行信号变换和/或通信数据包解。

32、析。输入信号管理模块201负责管理保护逻辑仿真装 置所需的来自接口系统/设备或其仿真模型(接口系统/设备包括过程测量系统、核测量 系统、主控室、备用停堆点)的信号，为保护逻辑仿真装置202提供必要的输入信号数据。其 中输入信号数据来源包括三种可选途径：一是通过通信数据包(如通过以太网、串口等)的 形式获取数据；二是通过模拟量和/或数字量采集板卡获取数据；三是通过仿真系统软件 人机界面获取数据。 0064 可选地，输出信号管理模块203还可以用于：对输出信号数据进行信号变换和/或 通信数据包封装，根据用户或系统配置，选择输出信号数据的输出方式进行输出。输出信号 管理模块203负责管理保护逻辑仿真。

33、装置202产生的发往接口系统/设备或其仿真模型 (接口系统/设备包括停堆断路器、专设安全设施、DCS报警系统、主控室、备用停堆点、DCS 网关、核测量系统)的信号，并实时动态地将处理后的数据输出到与其他系统相连接的输 说 明 书CN 104133954 A 6/8页 10 出信号接口。输出信号的输出方式包括三种可选途径：一个是采用通信数据包(如通过以 太网、串口等)传输方式；另一个是采用数字量输出板卡的方式；三是通过仿真系统软件人 机界面的方式。 0065 可选地，保护逻辑仿真模块202可以包括：一个或多个信号隔离单元、信号处理单 元、逻辑符合单元、事故后监测单元、通道监测单元和安全驱动单元，。

34、其中： 0066 所述信号隔离单元用于将所述输入信号数据进行分配，将一路输入信号数据变成 一路或多路输入信号数据，并将分配后的输入信号数据分别发送至其对应的信号处理单元 和事故后监测单元； 0067 所述信号处理单元分为两种类型：一类为信号处理单元X，另一类为信号处理单 元Y； 0068 所述逻辑符合单元分为两种类型：一类为逻辑符合单元X，另一类为逻辑符合单 元Y； 0069 所述信号处理单元X用于对输入该单元的信号数据进行量程变换、保护监测变量 计算和定值比较信号处理，并将处理结果和经定值比较生成的事故报警变量分别发送至其 对应的通道监测单元和逻辑符合单元X； 0070 所述的信号处理单元Y。

35、用于对输入该单元的信号数据进行量程变换和保护监测 变量计算信号处理，并将处理结果分别发送至其对应的通道监测单元和逻辑符合单元Y； 0071 所述逻辑符合单元X用于处理输入该单元的信号数据，按照设定逻辑对来自信号 处理单元X的事故报警变量进行第一级四取二表决逻辑符合运算，生成保护动作触发信 号，将信号数据的处理结果和保护动作触发信号发送至对应的通道监测单元，并将保护动 作触发信号发送至安全驱动单元； 0072 所述逻辑符合单元Y用于处理输入该单元的信号数据，按照设定逻辑对来自信号 处理单元Y的事故报警变量进行第一级四取二表决逻辑符合运算，生成保护动作触发信 号，将信号数据的处理结果和保护动作触发。

36、信号发送至对应的通道监测单元，并将保护动 作触发信号发送至安全驱动单元； 0073 所述事故后监测单元用于接收所述输入信号数据，对所述输入信号数据进行量程 变换计算，并将计算结果发送至对应的通道监测单元； 0074 所述通道监测单元用于接收所述输入信号数据、所述信号处理单元的处理结果、 所述逻辑符合单元的处理结果和保护动作触发信号，以及所述事故后监测单元的计算结 果，执行允许和/或闭锁逻辑运算，对上述数据进行归类封装，并将结果输出至信号隔离单 元和外部显示装置； 0075 所述安全驱动单元用于接收所述输入信号数据和所述逻辑符合单元发送的保护 动作触发信号，并按照设定逻辑进行第二级四取二表决逻辑。

37、符合运算，生成联锁信号、保护 动作触发驱动信号和保护动作指示信号并输出。 0076 其中，当保护逻辑仿真模块202采用四通道冗余和两级四取二表决对输入信号数 据进行逻辑符合运算时，可以采用如图4所示的包括4个保护通道、2个逻辑列的结构来实 现。具体地，包括信号隔离单元A、B、C、D；信号处理单元XA、XB、XC、XD、YA、YB、YC、YD；逻 辑符合单元XA、XB、XC、XD、YA、YB、YC、YD；事故后监测单元A、B；通道监测单元A、B、C、D和 安全驱动单元A、B。保护逻辑仿真模块202周期性(如每20ms执行一次)地从输入信号 说 明 书CN 104133954 A 10 7/8页 。

38、11 管理模块201读取输入参数，执行信号分配、定值比较、逻辑符合等保护逻辑、通道监测、事 故后监测以及保护动作计算仿真功能，并将计算结果数据发送到输出信号管理模块203。在 执行定值比较、逻辑符合和通道监测的算法中，考虑了数据质量位对逻辑结果的影响。当输 入信号中的模拟量信号数据在420mA范围内时，数据质量为“好”；不在420mA范围内 时，数据质量为“坏”。数据质量为“坏”时将直接导致该保护变量或其导出保护变量处于触 发状态。信号的质量位随数据流向传递，并直接影响后续计算或者信息显示。 0077 本实施例还提供一种动态验证系统，包括如上任一项所述的保护逻辑仿真装置。 0078 可选地，动。

39、态验证系统还可以包括：工艺仿真模型、主控室、备用停堆点、报警系 统、网关和反应堆功率控制系统等，分别与保护逻辑仿真装置相连，其中： 0079 工艺仿真模型用于向保护逻辑仿真装置提供事故后和保护监测变量作为输入信 号数据，并自保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中的保护动作数据； 0080 主控室用于向保护逻辑仿真装置提供保护相关操作按钮信号作为输入信号数据， 并自保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中相应的通道监测信号和保护相关指示信号； 0081 备用停堆点用于向所述保护逻辑仿真装置提供保护动作操作按钮作为输入信号 数据，并自保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中相应的通道监测信号； 0082 报警系统。

40、用于自保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中的事故报警信号； 0083 网关用于自保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中相应的通道监测信号； 0084 反应堆功率控制系统用于自保护逻辑仿真装置接收输出信号数据中的允许棒控 投入信号。 0085 其中工艺仿真模型是指高温气冷堆主要工艺系统的全工况实时动态模型的总称， 保护逻辑仿真装置分别与工艺仿真模型、主控室、备用停堆点、报警系统和网关和反应堆功 率控制系统存在接口关系，需要进行信号交换。 0086 本实施例动态验证系统的一个具体实现方式参见图5。本实施例的保护逻辑仿真 装置利用输入信号管理模块根据系统配置，实时动态地通过以太网TCP/IP协议从工艺仿 。

41、真模型中的过程测量系统模型和核测量系统模型中获取事故后和保护监测变量数据，如源 量程核功率、中间量程核功率、功率量程核功率、一回路氦气热端温度、一回路氦气冷端温 度、一回路压力、二回路压力、一回路流量计压差、二回路流量计压差、一回路湿度等；通过 数字量采集板卡从主控室的主控台获取保护相关操作按钮信号，如紧急停堆按钮、一回路 隔离按钮、蒸发器事故排放按钮、停堆断路器复位按钮、源量程核功率高闭锁按钮、中间量 程核功率高闭锁按钮、功率量程核功率高1闭锁按钮等；通过数字量采集板卡从备用停堆 点的操作台获取保护动作操作按钮，如紧急停堆按钮；并将获取的输入信号经处理后发送 到输入信号同步模块。 0087 。

42、本实施例的保护逻辑仿真装置中的保护逻辑仿真模块周期性地以同步方式从输 入信号同步模块获得最新保护监测变量数据后，仿真执行信号分配、定值比较、逻辑符合、 通道监测、事故后监测以及保护动作逻辑运算算法，并将保护逻辑计算结果数据和通道监 测结果数据以同步方式发送到输出信号同步模块。 0088 本发明的保护逻辑仿真装置中的输出信号同步模块对输出数据进行处理后，根据 系统配置，实时动态地通过以太网TCP/IP协议将保护动作数据发送到工艺仿真模型中的 过程测量系统模型和核测量系统模型，如停堆断路器驱动装置驱动信号、一回路隔离驱动 说 明 书CN 104133954 A 11 8/8页 12 信号、蒸发器事。

43、故排放启动驱动信号、关闭核测高压信号、打开核测高压信号等；通过继电 器板卡将保护相关指示信号、事故报警信号、允许棒控投入信号分别发送到主控室、DCS报 警系统、反应堆功率控制系统；通过以太网协议将通道监测信号分别发送到主控室安全显 示器、备用停堆点安全显示器、保护逻辑装置与DCS间的网关，监测信号主要包括各通道采 集到的保护监测变量及其推导变量、各通道定值比较结果、各通道逻辑符合结果、各通道事 故后监测变量、设备状态等信息。 0089 本实施例的保护逻辑仿真装置为与所有接口系统/设备或其仿真模型的信号交 换提供了调试手段，通过系统配置可以选择信号来源为仿真系统软件的人机界面，为验证 接口信号的。

44、正确性提供方便的技术手段。 0090 本实施例提供一种在高温气冷堆主控室动态验证过程中能够实时动态地与存在 接口关系的系统/设备或其仿真模型进行信号交换，并能够完全模拟高温气冷堆数字化保 护逻辑装置功能和/或性能的动态验证系统，从而为高温气冷堆主控室动态验证、保护逻 辑装置与其它系统/设备间的接口调试和验证提供可行的技术手段。本实施例系统从设备 布置及操作、验证效果来说，可以与核电厂高温气冷堆主控室基本一致。它是建立在高温 气冷堆主控室1:1验证平台和高温气冷堆全厂动态仿真数学模型的基础上，配置微型计算 机等软、硬件及接口设备，在解决计算机系统集成和各部分之间的接口后形成的。本实施 例系统具有。

45、十分重要的工程价值，可以有效地解决主控室、备用停堆点保护动作相关操作 和指示按钮的动态验证；可以为主控室、备用停堆点安全显示装置提供动态的安全相关的 参数；可以为DCS报警装置提供报警相关参数，以实现主控室模拟显示屏的报警信号的动 态显示；可以为验证全厂协调控制方法提供运行条件；可以为运行规程的验证提供辅助手 段；可以为电厂操纵员或其他运行相关人员的部分培训提供平台；可以展示高温气冷堆主 控室及运行状况；可以验证主控室人机界面及人因特性；可以验证全厂协调控制方法及性 能等。 0091 此外，本实施例根据实际的输入输出信号的类型适当地调整信号接口模块，还可 以用于高温气冷堆数字化保护系统集成测试。

46、装置的开发、调试和功能性能验证；根据实际 的输入输出信号的多少及其信号的类型适当地调整系统的配置，根据实际的反应堆类型修 改保护逻辑数学模型，该仿真系统还可以用于其他类型反应堆的主控室动态验证。 0092 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。 说 明 书CN 104133954 A 12 1/4页 13 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104133954 A 13 2/4页 14 图3 说 明 书 附 图CN 104133954 A 14 3/4页 15 图4 说 明 书 附 图CN 104133954 A 15 4/4页 16 图5 说 明 书 附 图CN 104133954 A 16 。