核电多样性驱动系统硬件设计

杨 烨

(上海自动化仪表股份有限公司技术中心，上海 200072)

0 引言

在AP1000核电站控制系统中，根据不同的核安全分级，采用安全级和非安全级两个不同的平台实现安全控制功能。安全级平台即保护和安全检测系统(protection and safety monitoring system，PMS)，实现反应堆保护系统的功能;非安全级平台即电厂控制系统(plant control system，PLS)，实现核岛/常规岛/电厂配套设施 (balance of plant，BoP)大多数的控制功能。将这些可能受到共因故障影响的安全功能组合在一起，就组成了多样性驱动系统 (diverse actuation system，DAS)。DAS是独立于这两个平台外的一个孤立系统。当保护和安全检测系统出现概率极低的共因故障时，DAS系统用来触发反应堆紧急停堆和汽轮机停机，降低堆芯熔化和安全壳超压的概率。

本文介绍了上海自动化仪表股份有限公司技术中心研发的DAS系统主要模块的硬件设计。在开发过程中，选用现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)实现从模拟信号采集到继电器输出等一系列功能，避免了软件V＆V认证，大大加快了开发进度。由FPGA硬件搭建的系统具有响应速度快、采样精度高和抗干扰能力强等优点，是当今国际上功能安全系统设计的主流方案。

1 产品工作原理及系统概述

由于DAS系统是保护和安全检测系统PMS和电厂控制系统PLS的备用性系统，因此它采用不同于PMS和PLS软硬件结构，这也是AP1000核电站控制系统在提高安全性措施方面除了非能动设计以外的一项重要措施［1］。

保护和安全检测系统(PMS)采用Emerson Ovation系统，基于英特尔X86/Pentium硬件平台，操作系统选用 VxWorks，C语言编程，Emerson Control Builder software软件平台。控制系统(PLS)采用ABB AC160系统，摩托罗拉68系列硬件平台，VRTX开发系统，AMPL语言，ABB Function Chart Builder software软件平台。……