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CN106251914A - 一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统 - Google Patents

一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统 Download PDF

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CN106251914A
CN106251914A CN201610741511.8A CN201610741511A CN106251914A CN 106251914 A CN106251914 A CN 106251914A CN 201610741511 A CN201610741511 A CN 201610741511A CN 106251914 A CN106251914 A CN 106251914A
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CN
China
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module
driving module
main driving
backup
nuclear reactors
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Pending
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CN201610741511.8A
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葛俊佐
张强
许永衡
陈志锦
李勇
彭伟
李正丽
刘必标
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Mianyang Weibo Electronic Co Ltd
Original Assignee
Mianyang Weibo Electronic Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，包括：均与控制棒连接的主驱动模块和备份驱动模块；所述主驱动模块和所述备份驱动模块之间利用通信通道连接并进行双向通信以得知对方的状态；所述通信通道用于当所述主驱动模块发生故障时向所述备份驱动模块发送故障信息，同时所述主驱动模块关闭驱动功能且所述备份驱动模块开始对所述控制棒进行驱动。本申请提供的上述核反应堆控制棒的冗余热备份系统，能够降低生产停止的概率，提高生产效率，增强系统的安全稳定与可靠性。

Description

一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统
技术领域
本发明属于核电技术领域，特别是涉及一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统。
背景技术
核反应堆的开、停和核功率的调节都由控制棒控制，控制棒内的材料能强烈吸收中子，可以控制反应堆内链式裂变反应的进行。控制棒也组装成组件的形式，反应堆不运行时，控制棒插在堆芯内，开堆时将控制棒提起，运行中根据需要调节控制棒的高度。一旦发生事故，全部控制棒会自动快速下落，使反应堆内的链式裂变反应停止。由此可见，控制棒的安全稳定与可靠显得尤为重要。
然而，现有技术中仅仅有一个控制棒，当发生紧急情况时就必须停堆，导致生产停止，影响生产效率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，能够降低生产停止的概率，提高生产效率，增强系统的安全稳定与可靠性。
本发明提供的一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统包括：
均与控制棒连接的主驱动模块和备份驱动模块；
所述主驱动模块和所述备份驱动模块之间利用通信通道连接并进行双向通信以得知对方的状态；
所述通信通道用于当所述主驱动模块发生故障时向所述备份驱动模块发送故障信息，同时所述主驱动模块关闭驱动功能且所述备份驱动模块开始对所述控制棒进行驱动。
优选的，在上述核反应堆控制棒的冗余热备份系统中，所述主驱动模块和所述备份驱动模块之间还利用直连通道连接并进行双向通信。
优选的，在上述核反应堆控制棒的冗余热备份系统中，所述主驱动模块和所述备份驱动模块中均包括模式升级单元，用于当所述通信通道和所述直连通道均发生异常时，同时升级所述主驱动模块和所述备份驱动模块至主驱动模式。
优选的，在上述核反应堆控制棒的冗余热备份系统中，所述主驱动模块中设置强制主从标识位，用于当所述通信通道或所述直连通道发生的异常恢复至正常时，将所述主驱动模块设置为主驱动模式。
优选的，在上述核反应堆控制棒的冗余热备份系统中，所述主驱动模块设置有第一故障反馈单元，用于当所述主驱动模块停止工作时反馈给工作人员予以更换。
优选的，在上述核反应堆控制棒的冗余热备份系统中，所述备份驱动模块设置有第二故障反馈单元，用于当所述备份驱动模块停止工作时反馈给工作人员予以更换。
优选的，在上述核反应堆控制棒的冗余热备份系统中，所述第一故障反馈单元和所述第二故障反馈单元还用于当所述主驱动模块和所述备份驱动模块同时停止工作时关闭所有电源进行停堆处理。
优选的，在上述核反应堆控制棒的冗余热备份系统中，所述通信通道为CAN总线通道、RS232通道、RS422通道或RS485通道。
优选的，在上述核反应堆控制棒的冗余热备份系统中，所述直连通道为双IO直连通道。
优选的，在上述核反应堆控制棒的冗余热备份系统中，所述主驱动模块与所述备份驱动模块之间还通过两个连接器进行物理连接，利用所述连接器的不同引脚短接方式为所述主驱动模块和所述备份驱动模块配置不同的ID号。
通过上述描述可知，本发明提供的上述核反应堆控制棒的冗余热备份系统，由于包括均与控制棒连接的主驱动模块和备份驱动模块；所述主驱动模块和所述备份驱动模块之间利用通信通道连接并进行双向通信以得知对方的状态；所述通信通道用于当所述主驱动模块发生故障时向所述备份驱动模块发送故障信息，同时所述主驱动模块关闭驱动功能且所述备份驱动模块开始对所述控制棒进行驱动，因此能够降低生产停止的概率，提高生产效率，增强系统的安全稳定与可靠性。
附图说明
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统的示意图；
图2为本申请实施例提供的第二种核反应堆控制棒的冗余热备份系统的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于提供一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，能够降低生产停止的概率，提高生产效率，增强系统的安全稳定与可靠性。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
本申请实施例提供的第一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统的示意图。该系统包括：
均与控制棒连接的主驱动模块1和备份驱动模块2；
所述主驱动模块1和所述备份驱动模块2之间利用通信通道3连接并进行双向通信以得知对方的状态，可见该通信通道包括两个独立的双向通道，具有冗余备份的功能；
所述通信通道3用于当所述主驱动模块1发生故障时向所述备份驱动模块2发送故障信息，同时所述主驱动模块1关闭驱动功能且所述备份驱动模块2开始对所述控制棒进行驱动。
本方案通过通信方式完成主驱动模块与备份驱动模块的工作状态的交互，感知相互的“心跳”，当主驱动模块出现故障时，可以快速通知备份驱动模块，实现热备份无间断工作。具体的，两个驱动模块通过通信通道交互信息，正常模式下，主驱动模块向备份驱动模块固定周期发送数据(故障状态+主从状态等)，备份驱动模块收到数据后向主驱动模块回馈数据。当主驱动模块机出现故障时向备份驱动模块发送故障状态，同时关闭驱动功能，备份驱动模块收到信息之后立即把自己设置为主机状态投入工作，保证系统出现故障时仍能不间断工作。
当两个驱动模块均无故障时，两个模块均处于主驱动模式拖动电机，由于驱动箱中两个驱动模块同时接收上位机数据，并且控制运算保持同步，所以双机的时间变量及累积运算值均相等，因此2个驱动模块同时拖动电机不会出现力矩对抗的情况。此时RDY1和RDY2都呈现正常状态，驱动模块的STOP1和STOP2作为冗余的输出通道，上位机可以通过2个STOP信号知晓驱动模块通信故障，通知工作人员到现场检修通信故障。
通过上述描述可知，本申请实施例提供的上述核反应堆控制棒的冗余热备份系统，由于包括均与控制棒连接的主驱动模块和备份驱动模块；所述主驱动模块和所述备份驱动模块之间利用通信通道连接并进行双向通信以得知对方的状态；所述通信通道用于当所述主驱动模块发生故障时向所述备份驱动模块发送故障信息，同时所述主驱动模块关闭驱动功能且所述备份驱动模块开始对所述控制棒进行驱动，因此能够降低生产停止的概率，提高生产效率，增强系统的安全稳定与可靠性。
本申请实施例提供的第二种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，是在上述第一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统的基础上，还包括如下技术特征：
参考图2，图2为本申请实施例提供的第二种核反应堆控制棒的冗余热备份系统的示意图，所述主驱动模块1和所述备份驱动模块2之间还利用直连通道4连接并进行双向通信，可见，该直连通道4也是包括两个相互独立的双向通道，更好的保证安全性。
在这种情况下，采用双通信通道+双直连通道冗余设计，能够更好的保证信息传输的可靠性。
本申请实施例提供的第三种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，是在上述第二种核反应堆控制棒的冗余热备份系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述主驱动模块和所述备份驱动模块中均包括模式升级单元，用于当所述通信通道和所述直连通道均发生异常时，同时升级所述主驱动模块和所述备份驱动模块至主驱动模式。
当两个通道均异常时，所述主驱动模块和所述备份驱动模块都升级为主驱动模式，保证系统正常工作，同时主驱动模块和备份驱动模块仍然进行固定周期通信探测，保证通信故障恢复后可以快速建立连接。
本申请实施例提供的第四种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，是在上述第三种核反应堆控制棒的冗余热备份系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述主驱动模块中设置强制主从标识位，用于当所述通信通道或所述直连通道发生的异常恢复至正常时，将所述主驱动模块设置为主驱动模式。
在这种情形下，两个驱动模块都处于主机模式，此时存在两个驱动模块的竞争问题，其解决方法是：在通信正常时，为驱动模块的主从关系设置强制主从标识位，在通信异常时，该标识位不发生变化，当通信恢复后通过该标识位确认主从关系。
本申请实施例提供的第五种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，是在上述第四种核反应堆控制棒的冗余热备份系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述主驱动模块设置有第一故障反馈单元，用于当所述主驱动模块停止工作时反馈给工作人员予以更换。
具体的，该第一故障反馈单元可以利用RDY1反馈故障，使工作人员了解并进行处理。
本申请实施例提供的第六种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，是在上述第五种核反应堆控制棒的冗余热备份系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述备份驱动模块设置有第二故障反馈单元，用于当所述备份驱动模块停止工作时反馈给工作人员予以更换。
具体的，该第二故障反馈单元可以利用RDY2反馈故障，使工作人员了解并进行处理。
本申请实施例提供的第七种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，是在上述第六种核反应堆控制棒的冗余热备份系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述第一故障反馈单元和所述第二故障反馈单元还用于当所述主驱动模块和所述备份驱动模块同时停止工作时关闭所有电源进行停堆处理。
具体的，当两个驱动模块均停止工作，RDY1和RDY2反馈两个驱动模块的故障信息，此时需要关闭所有电源停堆处理。
本申请实施例提供的第八种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，是在上述第一种至第七种核反应堆控制棒的冗余热备份系统中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
所述通信通道为CAN总线通道、RS232通道、RS422通道或RS485通道。其中，通常采用CAN总线方式，其通信速率最高可以达到1Mbps，完全可以满足本驱动模块的需要，此外，CAN总线具有较强的抗干扰能力，能够在强干扰和恶劣的工作环境中可靠运行，在自动控制等领域得到了广泛应用。
本申请实施例提供的第九种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，是在上述第二种至第七种核反应堆控制棒的冗余热备份系统中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
所述直连通道为双IO直连通道。
本申请实施例提供的第十种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，是在上述第一种至第七种核反应堆控制棒的冗余热备份系统中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
所述主驱动模块与所述备份驱动模块之间还通过两个连接器进行物理连接，利用所述连接器的不同引脚短接方式为所述主驱动模块和所述备份驱动模块配置不同的ID号。
CAN通信中的节点需要具有唯一ID号，在本系统中具有2个驱动模块，2个驱动模块通过两个连接器实现物理连接，本设计中选择的连接器的空余引脚较多，通过2个连接器中选择不同的引脚进行短接处理，就可以配置出不同的ID号，保证了ID号的唯一性，驱动模块更换过程中，无需手动设置ID号。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种核反应堆控制棒的冗余热备份系统，其特征在于，包括：
均与控制棒连接的主驱动模块和备份驱动模块；
所述主驱动模块和所述备份驱动模块之间利用通信通道连接并进行双向通信以得知对方的状态；
所述通信通道用于当所述主驱动模块发生故障时向所述备份驱动模块发送故障信息，同时所述主驱动模块关闭驱动功能且所述备份驱动模块开始对所述控制棒进行驱动。
2.根据权利要求1所述的核反应堆控制棒的冗余热备份系统，其特征在于，所述主驱动模块和所述备份驱动模块之间还利用直连通道连接并进行双向通信。
3.根据权利要求2所述的核反应堆控制棒的冗余热备份系统，其特征在于，所述主驱动模块和所述备份驱动模块中均包括模式升级单元，用于当所述通信通道和所述直连通道均发生异常时，同时升级所述主驱动模块和所述备份驱动模块至主驱动模式。
4.根据权利要求3所述的核反应堆控制棒的冗余热备份系统，其特征在于，所述主驱动模块中设置强制主从标识位，用于当所述通信通道或所述直连通道发生的异常恢复至正常时，将所述主驱动模块设置为主驱动模式。
5.根据权利要求4所述的核反应堆控制棒的冗余热备份系统，其特征在于，所述主驱动模块设置有第一故障反馈单元，用于当所述主驱动模块停止工作时反馈给工作人员予以更换。
6.根据权利要求5所述的核反应堆控制棒的冗余热备份系统，其特征在于，所述备份驱动模块设置有第二故障反馈单元，用于当所述备份驱动模块停止工作时反馈给工作人员予以更换。
7.根据权利要求6所述的核反应堆控制棒的冗余热备份系统，其特征在于，所述第一故障反馈单元和所述第二故障反馈单元还用于当所述主驱动模块和所述备份驱动模块同时停止工作时关闭所有电源进行停堆处理。
8.根据权利要求1-7任一项所述的核反应堆控制棒的冗余热备份系统，其特征在于，所述通信通道为CAN总线通道、RS232通道、RS422通道或RS485通道。
9.根据权利要求2-7任一项所述的核反应堆控制棒的冗余热备份系统，其特征在于，所述直连通道为双IO直连通道。
10.根据权利要求1-7任一项所述的核反应堆控制棒的冗余热备份系统，其特征在于，所述主驱动模块与所述备份驱动模块之间还通过两个连接器进行物理连接，利用所述连接器的不同引脚短接方式为所述主驱动模块和所述备份驱动模块配置不同的ID号。
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