核电厂信号通道切换控制电路及控制装置的制作方法

1.本发明属于核电厂设备管理技术领域，尤其涉及一种核电厂信号通道切换控制电路及控制装置。


背景技术：

2.核电厂的控制系统中，大多采用上世纪70年代技术设备，主要由模拟板件、继电器以及主控室传统的手操器、切换开关、硬光字牌等设备组成。
3.例如，针对蒸发器液位控制、主给水控制、主蒸汽控制等重要控制回路的测量通道切换均采用硬切换开关，硬切换开关设置多个选择档位，选择不同档位时测量通道输出对应的信号至控制回路进行自动控制。
4.具体操作时，操作员在发现测量通道故障或测量值不可信后采用手动切换的方法，将设备由自动控制切换为手动控制，确保下级被控设备的控制功能可用，由于自动控制至手动控制切换时间主要由操作员把握，系统功能可靠性较差、与设备相关联的关键敏感设备较多、对操作员干预要求较高，容易出现因单一环节设备故障而导致下级被控设备的控制功能失效，进而造成非计划跳机跳堆等严重后果。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种核电厂信号通道切换控制电路，旨在解决传统的设备控制存在效可靠性低的问题。
6.本发明实施例的第一方面提出了一种核电厂信号通道切换控制电路，包括：
7.冗余设置的m路信号通道，用于分别输出控制信号至核电厂控制设备，以冗余控制所述核电厂控制设备工作于自动模式；
8.手动切换开关，所述手动切换开关设置有m 1个档位，包括第一中立档位和与m个所述信号通道一一对应设置的m个第一通道选择档位；
9.所述手动切换开关，当切换至所述第一中立档位时无通道选择信号输出，以及当切换至其中一个第一通道选择档位时触发输出对应的第一通道选择信号；
10.与m路所述信号通道和所述手动切换开关对应连接的控制电路，所述控制电路用于获取各所述信号通道的控制信号，并在检测到其中一路所述信号通道的控制信号超出预设预设信号阈值时切除对应所述信号通道，以及在检测到n路所述信号通道的控制信号均超出预设信号阈值时输出手动控制信号至核电厂控制设备，以使所述核电厂控制设备切换至手动模式，其中，m》n≥2；
11.以及在接收到对应一个所述第一通道选择信号时触发选择对应所述信号通道输出所述控制信号，以及切断剩余所述信号通道。
12.在一个实施例中，所述核电厂信号通道切换控制电路还包括：
13.试验切换开关，所述试验切换开关与所述控制电路连接，所述试验切换开关设置有m 1个档位，包括第二中立档位和与m个所述信号通道一一对应设置的m个第二通道选择
档位；
14.所述试验切换开关，用于在切换至其中一个第二通道选择档位时触发输出对应的第二通道选择信号；
15.所述控制电路，还用于在接收到所述第二通道选择信号时切除对应所述信号通道。
16.在一个实施例中，所述核电厂信号通道切换控制电路还包括第一指示电路和第二指示电路；
17.所述第一指示电路和所述第二指示电路分别与所述控制电路连接；
18.所述控制电路，在检测到其中一路所述信号通道的控制信号超出预设预设信号阈值时切除对应所述信号通道，并控制所述第一指示电路发出指示告警信息；
19.以及在检测到n路所述信号通道的控制信号均超出预设信号阈值时输出手动控制信号至核电厂控制设备，以使所述核电厂控制设备切换至手动模式，并控制所述第二指示电路发出指示告警信息。
20.在一个实施例中，所述控制电路还用于：
21.在所述手动切换开关和所述试验切换开关均切换至对应于同一信号通道的通道选择档位时，触发输出手动控制信号至核电厂控制设备，以使所述核电厂控制设备切换至手动模式。
22.在一个实施例中，所述电路包括逻辑门电路和控制器；
23.所述控制器分别与所述手动切换开关的m个第一通道选择档位的信号端、所述试验切换开关的m个第二通道选择档位的信号端、m个信号通道以及逻辑门电路的输出端连接连接，所述逻辑门电路的输入端分别与所述手动切换开关的m个第一通道选择档位的信号端、所述试验切换开关的m个第二通道选择档位的信号端连接；
24.所述逻辑门电路，用于在所述手动切换开关和所述试验切换开关均切换至对应于同一信号通道的通道选择档位时，输出模式切换信号至所述控制器；
25.所述控制器，用于在接收到所述模式切换信号时触发输出手动控制信号至核电厂控制设备，以使所述核电厂控制设备切换至手动模式。
26.在一个实施例中，所述逻辑门电路包括m个与门和若干个或门；
27.对应于同一信号通道的所述第一通道选择档位和所述第二通道选择档位与一所述与门连接，各所述与门的输出端对应与若干个或门连接。
28.在一个实施例中，所述核电厂信号通道切换控制电路还包括显示控制信号的参数大小的显示模块，所述显示模块与所述控制电路连接。
29.在一个实施例中，m等于3，n等于2。
30.在一个实施例中，所述手动切换开关包括硬切换开关，所述硬切换开关包括旋钮和与旋钮对应设置的档位面板，所述档位面板包括m 1个档位，包括第一中立档位和与m个所述信号通道一一对应设置的m个第一通道选择档位。
31.本发明实施例的第二方面提出了一种核电厂信号通道切换控制装置，包括如上所述的核电厂信号通道切换控制电路。
32.本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述核电厂信号通道切换控制电路通过增加冗余信号通道和控制电路实现自动选择控制，当信号通道均输出控制信号
时，控制电路对多路控制信号进行检测，并在检测到其中一路信号通道的控制信号超出预设信号阈值时自动切除该路信号，以及在检测到若干路控制信号超出预设信号阈值时，则控制核电厂控制设备切换至手动模式，减少对操作员的操作依赖，缩短切换过程中的延迟时间，提高切换可靠性，有效降低关键敏感设备的数量、提高控制功能可靠性、提升电站自动化水平，同时，还可通过手动切换开关进行对应通道选择控制，实现选择控制，提高了工作多样性。
附图说明
33.图1为本发明实施例提供的核电厂信号通道切换控制电路的第一种结构示意图；
34.图2为本发明实施例提供的核电厂信号通道切换控制电路的第二种结构示意图；
35.图3为本发明实施例提供的核电厂信号通道切换控制电路的第三种结构示意图；
36.图4为本发明实施例提供的核电厂信号通道切换控制电路的第四种结构示意图；
37.图5为本发明实施例提供的核电厂信号通道切换控制电路的第五种结构示意图。
具体实施方式
38.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更m个该特征。在本发明的描述中，“m个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.本发明实施例的第一方面提出了一种核电厂信号通道切换控制电路100。
41.如图1所示，本实施例中，核电厂信号通道切换控制电路100包括：
42.冗余设置的m路信号通道l1～lm，用于分别输出控制信号至核电厂控制设备200，以冗余控制核电厂控制设备200工作于自动模式；
43.手动切换开关10，手动切换开关10设置有m 1个档位，包括第一中立档位n1和与m个信号通道一一对应设置的m个第一通道选择档位a1～am；
44.手动切换开关10，当切换至第一中立档位n1时无通道选择信号输出，以及当切换至其中一个第一通道选择档位时触发输出对应的第一通道选择信号；
45.与m路信号通道和手动切换开关10对应连接的控制电路20，控制电路20用于获取各信号通道的控制信号，并在检测到其中一路信号通道的控制信号超出预设预设信号阈值时切除对应信号通道，以及在检测到n路信号通道的控制信号均超出预设信号阈值时输出手动控制信号至核电厂控制设备200，以使核电厂控制设备200切换至手动模式，其中，m》n≥2；
46.以及在接收到对应一个第一通道选择信号时触发选择对应信号通道输出控制信号，以及切断剩余信号通道。
47.本实施例中，冗余设置的控制信号通过信号线输出至核电厂控制设备200中进行冗余自动控制，可保证对应核电厂控制设备200可靠运行，核电厂控制设备200可为蒸发器
液位控制设备、主给水控制设备、主蒸汽控制设备等，核电厂控制设备200还可通过操作员手动操作，即核电厂控制设备200具备手动模式和自动模式，并根据信号通道的控制信号的状态对应进行切换。
48.正常稳定运行状态下，操作员将手动切换开关10切换至第一中立档位n1，此时，各信号通道全部投入参与控制，核电厂控制设备200可选择其中一路作为最终控制信号，其余控制信号作为备用控制信号，还可以各路控制信号的平均后的控制信号作为最终控制信号，核电厂控制设备200的信号选取方式不限，在其中一路或者若干路信号通道故障时，剩余控制信号仍可实现自动控制。
49.控制电路20对各通道信号的控制信号进行监测，并设定对应的预设信号阈值，根据各信号的大小，例如平均值、次大值等数值与预设信号阈值进行比较，当某路信号通道出现存在异常状态时，例如信号线断线或者超量程上下线等问题导致超出预设信号阈值时，控制电路20自动切除该路信号通道，并切断该路控制信号参与控制，由剩余控制信号参与控制，剩余m-1路控制信号仍为冗余信号模式，仍可保证核电厂控制设备200获取到冗余控制信号实现可靠自动运行。
50.当检测到两路或者两路以上的控制信号的大小超出预设信号阈值时，剩余的信号通道可能为一路，即核电厂控制设备200当前接收到的控制信号为单路，如该剩余信号通道再损坏时，存在切换延时的问题，为了提高核电厂控制设备200的可靠运行，控制电路20直接或者通过执行机构间接控制核电厂控制设备200切换手动模式，由操作员进行手动操作，此时，控制电路20可在切换手动模式前通过对应的显示模块、指示模块告知操作员当前的自动、手动切换状态，以便进行后续手动操作。
51.同时，手动切换开关10还可根据操作员的操作选择其中某一路信号通道，当手动切换开关10选择至对应的其中一个第一通道选择档位时，控制电路20选中对应的信号通道参与自动控制。
52.其中，信号通道与控制电路20的设置方式可对应设置，例如信号通道的控制信号由信号源输出，通过控制电路20输出至核电厂控制设备200，当手动切换开关10切换至第一中立档位n1时，控制电路20执行信号监测工作，在监测到对应一路控制信号时通过内部开关等方式切断该路控制信号的输出，实现通道信号选择工作，当手动切换开关10切换至对应一个第一通道选择档位时，控制电路20通过内部开关导通对应的信号通道，并切断剩余的信号通道，实现单路信号通道的选择。
53.或者，信号通道的控制信号由信号源输出，通过开关电路，开关电路与控制电路20受控连接，当手动切换开关10切换至第一中立档位n1时，控制电路20执行信号监测工作，在监测到对应一路控制信号时控制开关电路对应通断，从而切断该路控制信号的输出，实现通道信号选择工作，当手动切换开关10切换至对应一个第一通道选择档位时，控制电路20控制开关电路对应通断，从而导通对应的信号通道以及切断剩余的信号通道，实现单路信号通道的选择。
54.或者，信号通道的控制信号由控制电路20输出，控制信号根据手动切换开关10的切换档位对应输出多路或者其中一路控制信号，同时，监测各路控制信号的大小，当与核电厂控制设备200之间的信号线断路或者控制信号超量程时，控制电路20切断对应的信号通道的控制信号。
55.本实施例中，通过增加冗余信号通道和控制电路20实现自动选择控制，当信号通道均输出控制信号时，控制电路20对多路控制信号进行检测，并在检测到其中一路信号通道的控制信号超出预设信号阈值时自动切除该路信号，以及在检测到若干路控制信号超出预设信号阈值时，则控制核电厂控制设备200切换至手动模式，减少对操作员的操作依赖，缩短切换过程中的延迟时间，提高切换可靠性，有效降低因操作员干预不及时或者干预错误而引入的人因失效风险，有效降低关键敏感设备(单一故障跳机跳堆设备)的数量、提高控制功能可靠性、提升电站自动化水平。
56.同时，还可通过手动切换开关10进行对应通道选择控制，实现选择控制，提高了工作多样性。
57.其中，手动切换开关10的类型可对应设置，可为按钮开关，旋钮开关等方式，为了维持操作员的原有操作习惯，匹配控制功能优化，可选地，如图1所示，手动切换开关10包括硬切换开关，硬切换开关包括旋钮和与旋钮对应设置的档位面板，档位面板包括m 1个档位，包括第一中立档位n1和与m个信号通道一一对应设置的m个第一通道选择档位a1～am，实现了对主控切换开关的换型改造，增加切换档位以及中立档位，正常稳定运行状态下，操作员将旋钮选择在第一中立档位n1，控制电路20获取各控制信号的控制信号的大小，当选择其他第一通道选择档位时，对应信号通道被选中并参与控制。
58.控制电路20可采用对应的控制单元以及外围辅助电路，例如可包括控制器u1，与控制器u1和核电厂控制设备200分别连接的执行机构，具体机构不限。
59.同时，冗余设置的信号通道的路数可对应设置，为了简化线路结构，在一个实施例中，冗余设置的信号通道的路数为3路，控制电路20在检测到其中一路信号通道的控制信号超出预设信号阈值时，切断该路信号通道，同时，在检测到两路信号通道的控制信号均超出预设信号阈值时，则控制核电厂控制设备200切换至手动模式。
60.如图2所示，为了配合信号通道的电厂设备性能进行定期试验，在一个实施例中，核电厂信号通道切换控制电路100还包括：
61.试验切换开关30，试验切换开关30与控制电路20连接，试验切换开关30设置有m 1个档位，包括第二中立档位n2和与m个信号通道一一对应设置的m个第二通道选择档位b1～bm；
62.试验切换开关30，用于在切换至其中一个第二通道选择档位时触发输出对应的第二通道选择信号；
63.控制电路20，还用于在接收到第二通道选择信号时切除对应信号通道。
64.本实施例中，根据手动切换开关10和试验切换开关30的档位选择方式，最终输出至核电厂控制设备200的控制信号的状态包括多种情况。
65.其中，当手动切换开关10选择至第一中立档位n1，试验切换开关30选择第二中立档位n2时，冗余设置的m路控制信号通过m路信号通道l1～lm输出至核电厂控制设备200，进行冗余自动控制。
66.当手动切换开关10选择至其中一个第一通道选择档位，试验切换开关30选择第二中立档位n2时，对应于该第一通道选择档位的控制信号通过对应的信号通道输出至核电厂控制设备200，实现单路信号自动控制。
67.当手动切换开关10选择至第一中立档位n1，试验切换开关30选择其中一个第二通
道选择档位时，对应信号通道的控制信号被切断输出，剩余控制信号通过对应的信号通道输出至核电厂控制设备200，核电厂控制设备200根据接收到的控制信号大小和数量对应进行冗余自动工作。
68.当手动切换开关10选择至其中一个第一通道选择档位，且试验切换开关30选择其中一个对应于同一信号通道的第二通道选择档位时，信号通道先被选中后又被选择切除，因此，当前无控制信号输出至核电厂控制设备200，核电厂控制设备200无法进行自动控制，为了实现可靠切换至手动模式，控制电路20还用于在手动切换开关10和试验切换开关30均切换至对应于同一信号通道的通道选择档位时，触发输出手动控制信号至核电厂控制设备200，以使核电厂控制设备200切换至手动模式，减少核电厂控制设备200的切换延时，以及避免核电厂控制设备200处于无控制状态，提高核电厂控制设备200的运行安全性和可靠性。
69.如图3所示，在一个实施例中，核电厂信号通道切换控制电路100还包括第一指示电路40和第二指示电路50；
70.第一指示电路40和第二指示电路50分别与控制电路20连接；
71.控制电路20，在检测到其中一路信号通道的控制信号超出预设预设信号阈值时切除对应信号通道，并控制第一指示电路40发出指示告警信息；
72.以及在检测到n路信号通道的控制信号均超出预设信号阈值时输出手动控制信号至核电厂控制设备200，以使核电厂控制设备200切换至手动模式，并控制第二指示电路50发出指示告警信息。
73.本实施例中，控制电路20在手动切换开关10切换至第一中立档位n1时，对各信号通道的控制信号进行检测，除了进行对应的信号通道切除工作以及工作模式的切换控制外，还控制第一指示电路40和第二指示电路50分别发出指示告警信息，从而告知操作员当前自动控制模式下信号通道的状态，，提醒操作员引起重视并及时进行干预，在第一指示电路40发出指示告警信息时，操作员需做好手动操作的准备，在第二指示电路50发出指示告警信息时，操作员应投入手动操作。
74.其中，第一指示电路40和第二指示电路50可为语音播放模块、指示灯等结构，具体结构不限。
75.如图4所示，在一个实施例中，电路包括逻辑门电路21和控制器u1；
76.控制器u1分别与手动切换开关10的m第一通道选择档位a1～am的信号端、试验切换开关30的m个第二通道选择档位b1～bm的信号端、m个信号通道以及逻辑门电路21的输出端连接连接，逻辑门电路21的输入端分别与手动切换开关10的m第一通道选择档位a1～am的信号端、试验切换开关30的m个第二通道选择档位b1～bm的信号端连接；
77.逻辑门电路21，用于在手动切换开关10和试验切换开关30均切换至对应于同一信号通道的通道选择档位时，输出模式切换信号至控制器u1；
78.控制器u1，用于在接收到模式切换信号时触发输出手动控制信号至核电厂控制设备200，以使核电厂控制设备200切换至手动模式。
79.本实施例中，逻辑门电路21用于执行在手动切换开关10和试验切换开关30均切换至对应于同一信号通道的通道选择档位时的手动模式触发工作，例如当手动切换开关10选择至对应于第一信号通道l1的第一通道选择档位a1，试验切换开关30选择至对应于第一信
号通道l1的第二通道选择档位b1时，逻辑门电路21输出对应高低电平的模式切换信号至控制电路20，控制电路20接收到该模式切换信号后控制核电厂控制设备200切换至手动模式。
80.其中，控制器u1的类型可对应选择，例如单片机、微处理器、中央处理器等。
81.逻辑门电路21可选择对应的与门u2、或门u3结构，请继续参阅图4，在一个实施例中，逻辑门电路21包括m个与门u2和若干个或门u3；
82.对应于同一信号通道的第一通道选择档位和第二通道选择档位与一与门u2连接，各与门u2的输出端对应与若干个或门u3连接。
83.其中，与门u2在对应连接的第一通道选择档位和第二通道选择档位均被选择时，输出高电平，同时，通过或门u3输出高电平输出至控制器u1，从而触发核电厂控制设备200切换至手动模式，或门u3的个数根据对应选择或门u3的类型和与门u2的个数对应设置，可包括一个或者多个。
84.如图5所示，在一个实施例中，核电厂信号通道切换控制电路100还包括显示控制信号的参数大小的显示模块60，显示模块60与控制电路20连接，控制电路20在检测各信号通道的控制信号的大小的同时，还控制显示模块60进行对应显示，以告知操作员当前的参数、控制信号状态以及控制模式，提醒操作员引起重视并及时进行干预。
85.本发明还提出一种核电厂信号通道切换控制装置，该核电厂信号通道切换控制装置包括核电厂信号通道切换控制电路100，该核电厂信号通道切换控制电路100的具体结构参照上述实施例，由于本核电厂信号通道切换控制装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
86.本实施例中，通过设置核电厂信号通道切换控制电路100，能够达到降低核电厂控制设备200的人为因素失效风险，增加报警监视，当两路测量通道异常时，系统将关联执行机构自动切至手动控制，能够最大限度降低控制功能失效对机组带来的风险。
87.同时，增加冗余信号通道和控制电路20，能够有效降低关键敏感设备数量、提高控制功能可靠性、提升电站自动化水平。
88.以上所述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，均应包含在本发明的保护范围之内。