《一種核電機組的事故監控系統及其監控方法》是中國廣東核電集團有限公司和大亞灣核電運營管理有限責任公司於2008年12月22日申請的發明專利，該專利的申請號為200810241509X，公布號為CN101447240，公布日為2009年6月3日，發明人是張錦浙、周創彬、魏艷輝。
《一種核電機組的事故監控系統及其監控方法》包括狀態顯示裝置，用於顯示整個核電機組的系統參數和設備狀態；所述狀態顯示裝置包括狀態監視模組、參數監視模組、以及操作連結模組。該發明的核電機組的事故監控系統及其監控方法將核電機組複雜的各類信息進行有效的分類，集中向操縱人員提供快速、準確的系統參數和設備狀態，並且只占用一個顯示裝置，充分利用了數位化的特點；通過對重要參數和重要設備狀態的持續顯示，避免了數位化帶來的控制畫面頻繁切換而可能產生的控制風險。其通過合理的連結，實現不同監督畫面，電子程式畫面間的快速導航，保證了對機組控制的流暢，有效地減輕了操縱人員的工作負荷。
2014年11月6日，《一種核電機組的事故監控系統及其監控方法》獲得第十六屆中國專利金獎。
（概述圖為《一種核電機組的事故監控系統及其監控方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種核電機組的事故監控系統及其監控方法
- 公布號：CN101447240
- 申請號：200810241509X
- 申請日：2008年12月22日
- 申請人：中國廣東核電集團有限公司、大亞灣核電運營管理有限責任公司
- 地址：廣東省深圳市福田區上步中路1001號深圳科技大廈17-19樓
- 發明人：張錦浙、周創彬、魏艷輝
- 分類號：G21D3/04（2006.01）I
- 代理機構：深圳市順天達專利商標代理有限公司
- 類別：發明專利
- 代理人：易釗
- 公布日：2009年6月3日
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
核電站的核電機組的控制系統是核電站的重要組成部分，機組的安全可靠運行已經在很大程度上取決於核電機組的控制系統的性能水平，其中控制系統的顯示界面是否友好對於核電站操縱人員非常重要。2008年12月前由於技術進步，新建核電站開始採用全數位化控制系統，它將套用成熟的常規電站分散式控制系統（Distributed Control System，DCS）加以改進並移植過來，全面套用在常規島、BOP、核島部分，構成核電機組的控制系統，核電機組的控制系統包括核電機組的監控子系統、診斷子系統、伺服器、通信子系統、執行子系統等。其中，核電機組的監控子系統的主要功能是對核電機組的設備的功能狀態進行顯示，使操縱人員能了解設備的安全功能、運行功能、報警功能是否出現異常，並提供操縱人員處理的手段。這些全部通過顯示屏提供信息，並確認各種命令。
核電機組由於其技術的複雜性，存在大量的各類設備，僅閥門就有一萬多個，另外還有大量的泵、電機、各類感測器等，同時由此產生了大量的邏輯量、模擬量以及大量的實時報警等，在全數位化控制系統中，這類數位化的信息比傳統的主控制系統的信息要大大增加。在核電機組事故情況下，存在海量的數據信息會集中反饋到核電機組控制室，如果通過操縱人員逐個信息進行識別則需要大量的時間，且由於受顯示屏顯示方式的限制，容易喪失對整個機組總體狀態的把握。並且按規定執行相應的事故程式時，面對各種大量信息，需要操縱人員迅速找到事故程式要求觀察的參數來決定程式走向，並採取正確的處理措施。如只按系統控制工藝畫面進行機組狀態監視，對了解機組整體狀態不利，按事故程式進行控制時，調用大量系統控制工藝畫面也是不現實的。
截至2008年12月，套用比較典型的全數位化控制系統有：法國法馬通公司N4系列的核電機組的控制系統、德國西門子公司的TELEPERMXP+XS系統等。
其中，法國的N4系列的核電機組的控制系統的監控子系統包括狀態顯示裝置、操作步驟及工藝操作畫面顯示裝置等，事故工況下的狀態顯示裝置，用於顯示核電機組的狀態監視畫面；操作步驟及工藝操作畫面顯示裝置用於顯示主操作步驟、詳細操作步驟和工藝操作畫面，通過控制工藝操作畫面可控制工藝設備。然而，該核電機組的監控子系統存在以下缺點：
1.由於操作步驟畫面和工藝操作畫面混合在同一顯示裝置中顯示，且通過控制工藝操作畫面可控制工藝設備，因此該操作步驟及工藝操作畫面顯示裝置的維護修改不靈活，周期長，不能滿足實際運行時根據具體情況對操作步驟進行修改或調整的要求；而每次都需要修改與工藝設備直接發生作用的軟體，帶來不安全性；
2.由於主操作步驟和詳細操作步驟在同一顯示裝置中顯示，且主操作步驟和詳細操作步驟不能同時顯示，因此導致運行操縱人員在執行複雜操作時經常迷失方向，失去對機組狀態的總體控制，容易造成人為失誤。
鑒於此，已不使用N4的監控方式，原來N4的機組監視畫面不包含程式的連結和相關參數。不適應2008年12月前事故程式的要求。
德國西門子公司的TELEPERMXP+XS系統，未考慮提供單獨針對事故下系統集成監督。
發明內容
專利目的
《一種核電機組的事故監控系統及其監控方法》要解決的技術問題在於，針對2008年12月前技術的需要多個狀態顯示裝置實現對整個機組的監控，以致對應的事故程式診斷部分或控制序列的執行不流暢，需要在多個狀態顯示裝置中進行顯示畫面的切換等缺陷，提供一種核電機組的事故監控系統及其監控方法，其能快速、準確地給操縱人員提供核電機組的整體重要信息，並配合操縱人員執行相應事故程式，提供程式需要觀察的特定參數和程式可能使用的畫面或其他程式的連結。
技術方案
構造一種核電機組的事故監控系統，包括狀態顯示裝置，用於顯示整個核電機組的系統參數和設備狀態；所述狀態顯示裝置包括狀態監視模組、參數監視模組、以及操作連結模組。
在該發明的所述的核電機組的事故監控系統中，所述狀態監視模組包括：機組總體狀態單元，用於顯示主要設備的運行情況、機組的重要保護動作情況、停堆時間、以及保護閉鎖情況；泵和閥門狀態單元，用於顯示事故程式進行判斷或使用的主要的設備狀態；自動診斷結果單元，用於顯示系統進行自動診斷和狀態判斷後所獲得的診斷報告。
在該發明的所述的核電機組的事故監控系統中，所述參數監視模組用於顯示系統參數、設備參數、以及電子操作單的數量；所述參數監視模組包括至少一個記錄儀，其用於顯示迴路溫度、壓力參數、以及事故程式控制參數。
在該發明的所述的核電機組的事故監控系統中，所述參數監視模組包括兩個或三個記錄儀。
在該發明的所述的核電機組的事故監控系統中，所述操作連結模組包括：電子檔案連結單元，用於調用電子操作單的連結；畫面連結單元，用於調用到需操作控制設備的系統畫面的連結、到當前事故程式出口的連結、以及到定期監督的連結。
在該發明的所述的核電機組的事故監控系統中，所述事故監控系統還包括操作步驟顯示裝置，用於顯示與所述狀態顯示裝置中的核電機組相對應的主操作步驟和與所述主操作步驟相對應的詳細操作步驟。
在該發明的所述的核電機組的事故監控系統中，所述事故監控系統還包括工藝操作畫面顯示裝置，用於顯示所述操作步驟顯示裝置中的詳細操作步驟所需的工藝操作畫面，並發出執行所述詳細操作步驟所要求的操作控制指令以控制工藝設備。
根據該發明的另一個方面，提供一種核電機組的事故監控方法，包括以下步驟：
S1：啟動事故程式並在狀態顯示裝置中顯示相應的整個核電機組的系統參數和設備狀態；
S2：讀取並啟動所述事故程式的當前診斷和控制序列；
S3：從所述狀態顯示裝置中讀取相應的系統參數或設備參數；
S4：將相應系統或設備的工藝控制導入工藝操作畫面顯示裝置，並執行相應的控制操作；
S5：判斷所述事故程式是否執行結束，如果是，進入步驟S6，否則，進入步驟S2；
S6：結束事故監控。
在該發明所述的核電機組的事故監控方法中，所述步驟S2和S3之間還包括：當所述整個核電機組有動作保護時，從所述狀態顯示裝置中讀取機組的重要保護動作情況。
在該發明所述的核電機組的事故監控方法中，在所述步驟S4中還包括：當需要調用電子檔案時，從所述狀態顯示裝置中調用相應的電子操作單的連結。
有益效果
1）將核電機組複雜的各類信息進行有效的分類，集中向操縱人員提供快速、準確的系統參數和設備狀態，並且只占用一個顯示裝置，充分利用了數位化的特點；
2）通過對重要參數和重要設備狀態的持續顯示，避免了數位化帶來的控制畫面頻繁切換而可能產生的控制風險。
3）其通過合理的連結，實現不同監督畫面，電子程式畫面間的快速導航，保證了對機組控制的流暢，有效地減輕了操縱人員的工作負荷。
4）顯示畫面充分考慮了人機結合的特點，通過合理分區，直觀的圖形符號，一定程度上避免了人因失誤。
附圖說明
圖1是《一種核電機組的事故監控系統及其監控方法》核電機組的事故監控系統的系統框圖；
圖2是該發明核電機組的事故監控方法的流程圖。
權利要求
1、一種核電機組的事故監控系統，其特徵在於，包括：狀態顯示裝置，用於顯示整個核電機組的系統參數和設備狀態；所述狀態顯示裝置包括狀態監視模組、參數監視模組、以及操作連結模組；其中，所述狀態監視模組包括：機組總體狀態單元，用於顯示主要設備的運行情況、機組的重要保護動作情況、停堆時間、以及保護閉鎖情況；泵和閥門狀態單元，用於顯示事故程式進行判斷或使用的主要的設備狀態；自動診斷結果單元，用於顯示系統進行自動診斷和狀態判斷後所獲得的診斷報告。
2、根據權利要求1所述的核電機組的事故監控系統，其特徵在於，所述參數監視模組用於顯示系統參數、設備參數、以及電子操作單的數量；所述參數監視模組包括至少一個記錄儀，其用於顯示迴路溫度、壓力參數、以及事故程式控制參數。
3、根據權利要求2所述的核電機組的事故監控系統，其特徵在於，所述參數監視模組包括兩個或三個記錄儀。
4、根據權利要求1所述的核電機組的事故監控系統，其特徵在於，所述操作連結模組包括：電子檔案連結單元，用於調用電子操作單的連結；畫面連結單元，用於調用到需操作控制設備的系統畫面的連結、到當前事故程式出口的連結、以及到定期監督的連結。
5、根據權利要求1～4任一所述的核電機組的事故監控系統，其特徵在於，所述事故監控系統還包括操作步驟顯示裝置，用於顯示與所述狀態顯示裝置中的核電機組相對應的主操作步驟和與所述主操作步驟相對應的詳細操作步驟。
6、根據權利要求5所述的核電機組的事故監控系統，其特徵在於，所述事故監控系統還包括工藝操作畫面顯示裝置，用於顯示所述操作步驟顯示裝置中的詳細操作步驟所需的工藝操作畫面，並發出執行所述詳細操作步驟所要求的操作控制指令以控制工藝設備。
7、一種核電機組的事故監控方法，其特徵在於，包括以下步驟：
S1：啟動事故程式並在狀態顯示裝置中顯示相應的整個核電機組的系統參數和設備狀態；
S2：讀取並啟動所述事故程式的當前診斷和控制序列；
S3：從所述狀態顯示裝置中讀取相應的系統參數或設備參數；
S4：將相應系統或設備的工藝控制導入工藝操作畫面顯示裝置，並執行相應的控制操作；
S5：判斷所述事故程式是否執行結束，如果是，進入步驟S6，否則，進入步驟S2；
S6：結束事故監控。
8、根據權利要求7所述的核電機組的事故監控方法，其特徵在於，所述步驟S2和S3之間還包括：當所述整個核電機組有動作保護時，從所述狀態顯示裝置中讀取機組的重要保護動作情況。
9、根據權利要求8所述的核電機組的事故監控方法，其特徵在於，在所述步驟S4中還包括：當需要調用電子檔案時，從所述狀態顯示裝置中調用相應的電子操作單的連結。
實施方式
《一種核電機組的事故監控系統及其監控方法》的技術方案主要在核電機組發生事故工況時進行全面的監控，操縱員通過執行事故程式來進行電站的控制，具體就是根據事故程式指引，觀察相應機組的參數，採取事故程式對應要求的行動。在數位化電站條件下，運用DCS總體控制。
如圖1所示，在該發明的核電機組的事故監控系統中，包括狀態顯示裝置1、操作步驟顯示裝置2和工藝操作畫面顯示裝置3，其中，狀態顯示裝置1用於顯示整個核電機組的系統參數和設備狀態；操作步驟顯示裝置2用於顯示與狀態顯示裝置1中的核電機組相對應的主操作步驟和與主操作步驟相對應的詳細操作步驟；工藝操作畫面顯示裝置3用於顯示操作步驟顯示裝置2中的詳細操作步驟所需的工藝操作畫面，並發出執行詳細操作步驟所要求的操作控制指令以控制工藝設備。該發明的主要發明點在於通過詳細研究事故程式的控制目標，程式控制方式和程式可能的出口；研究程式對應事故工況下需了解的機組總體狀態，如主要保護的動作狀態，主要的允許和閉鎖信號，必須時刻監視的重要參數等；研究每個特定程式需要觀察的參數，自動診斷報告，主要設備運行情況，數位化操作單的數量和連結，將狀態顯示裝置1設定為包括狀態監視模組、參數監視模組、以及操作連結模組，以將這些內容體現在狀態監視畫面中，從而實現在執行事故程式（事故程式是由若干診斷部分和控制序列組成）運行不同的診斷部分或控制序列時，通過該發明只需單個狀態顯示裝置，即可實現對整個機組的監控，並保證對應事故程式診斷部分或控制序列的流暢執行，而無需切換狀態顯示裝置1中顯示的畫面。
由於不同事故有不同程式，診斷和控制過程中需觀察的信息也不同。針對每個程式的診斷部分和控制序列都設計了對應的狀態監督畫面，來實現該發明的全面監控。在具體設計時，狀態監視模組包括：機組總體狀態單元、泵和閥門狀態單元和自動診斷結果單元，其中，機組總體狀態單元用於顯示主要設備的運行情況、機組的重要保護動作情況、停堆時間、以及保護閉鎖情況，從而操縱員可以迅速了解機組的總體情況，對全局有直接了解，便於把握程式的總體目標，對安全有重要幫助；泵和閥門狀態單元用於顯示事故程式進行判斷或使用的主要的設備狀態，從而方便操縱員觀察後，可以立刻繼續執行程式下一步，而無需到專門的系統工藝畫面中尋找此設備狀態；自動診斷結果單元用於顯示系統進行自動診斷和狀態判斷後所獲得的診斷報告，數位化電站對一些複雜的系統狀態採用了計算機自動診斷技術，程式要求的狀態判斷，可以由計算機直接給出，其自動診斷結果結果也在此畫面顯示，操縱員可以根據顯示的結果選擇對應的程式下一步。
參數監視模組用於顯示系統參數、設備參數、以及電子操作單的數量；其包括至少一個記錄儀，優選設計為兩個或三個，其用於顯示迴路溫度、壓力參數、以及事故程式控制參數。對於需操縱員持續監視變化的參數，畫面提供了2-3個記錄儀形式的直觀顯示，可以直觀的得到如一迴路溫度，壓力等參數的變化情況，對於程式要求控制的參數也在此顯示，可以讓操縱員觀察到自己控制的效果，而無需在專門的系統工藝畫面上持續觀察。事故程式中要求觀察的其他參數，或者是判斷依據的參數，通過該參數監視模組直觀的數字給予顯示。操縱員觀察後，可以立刻繼續執行程式下一步，而無需到專門的系統工藝畫面中尋找此參數。
操作連結模組包括電子檔案連結單元和畫面連結單元，其中，電子檔案連結單元用於調用電子操作單的連結；畫面連結單元用於調用到需操作控制設備的系統畫面的連結、到當前事故程式出口的連結、以及到定期監督的連結。在實際工作中，該操作連結模組提供了使用該節事故程式可能調用的所用電子檔案和畫面的連結，極大的方便了操縱員的操作。
這些內容通過和計算機控制系統的對點聯繫，保證實時反映電站實際參數和狀態的變化。同時根據人機工程學的分析結果，這些內容顯示在相對固定的區域，便於操縱人員查找。
通過在狀態顯示裝置1中持續顯示上述狀態監督畫面，操縱人員無需頻繁在工藝控制畫面顯示裝置中調用不同系統的工藝控制畫面，且有關參數和設備狀態一直在狀態監督畫面中顯示，不會因為畫面的切換而被覆蓋。操縱人員可以迅速地發現參數和設備狀態的變化。
如圖2所示，在進行核電機組的事故監控時，其具體包括以下步驟：
1：啟動事故程式並在狀態顯示裝置中顯示相應的整個核電機組的系統參數和設備狀態，即根據事故程式要求將對應的狀態監督畫面顯示在指定的狀態顯示裝置上；
2：讀取並啟動所述事故程式的當前診斷和控制序列；
3：當所述整個核電機組有動作保護時，從所述狀態顯示裝置中讀取機組的重要保護動作情況，即可以直接在狀態顯示裝置中觀察到。
4：從狀態顯示裝置中讀取相應的系統參數或設備參數，即遇到需觀察的參數或設備狀態時，直接在狀態顯示裝置上讀取，無需調用對應系統的工藝控制畫面到工藝控制畫面顯示裝置中顯示
5：將相應系統或設備的工藝控制導入工藝操作畫面顯示裝置，並執行相應的控制操作，即按事故程式需執行操作時，需調用對應系統的工藝控制畫面到工藝控制畫面顯示裝置中顯示，然後執行操作。如執行的是調節操作，工藝控制畫面切換後將無法看到調節效果，此時可以在狀態監督畫面中看到，另外，當需調用一份電子操作單時，可以直接在狀態監督畫面中進行連結，無需調用導航畫面。當機組參數或設備狀態變化時，可以直接在狀態監督畫面中觀察到。而此時工藝控制畫面顯示裝置顯示的工藝控制畫面可能是其他系統，從而無法看到。
6：噹噹前診斷部分或控制序列完成時，根據事故程式指導的出口，可以在狀態監視畫面中直接連結下一部分程式對應的狀態監視畫面，直接在狀態顯示裝置上完成監視畫面的切換，保證對機組的持續監督，即在當前診斷或控制序列結束時，判斷事故程式是否執行結束，如果是，進入步驟7，否則，進入步驟2進行下一診斷部分或控制序列的執行；
7：結束事故監控。
榮譽表彰
2014年11月6日，《一種核電機組的事故監控系統及其監控方法》獲得第十六屆中國專利金獎。
