一种压水堆临界棒位测量方法及测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种压水堆临界棒位测量方法及测量系统，测量方法包括：获取压水堆控制棒驱动系统的系统方案，并确定出用于压水堆控制棒驱动系统中控制棒升降过程的正常运行机理和失步机理；构建用于仿真输出控制棒的驱动电流信号的信号模拟系统；构建用于仿真测量压水堆控制棒驱动系统中控制棒行进步数的仿真测量系统；获取压水堆控制棒驱动系统的历史经验数据并配置信号模拟系统的运行规则；设定信号模拟系统的运行条件，基于运行条件和运行规则生成控制棒的驱动电流信号，仿真测量系统基于驱动电流信号进行仿真运行并输出检测结果；重复上一步骤，并对检测结果进行验证，若符合要求，则将仿真测量系统接入实际的压水堆控制棒驱动系统进行线上测量。驱动系统进行线上测量。驱动系统进行线上测量。

【技术实现步骤摘要】
一种压水堆临界棒位测量方法及测量系统


[0001]本专利技术涉及压水堆棒位测量
，尤其涉及一种压水堆临界棒位测量方法及测量系统。

技术介绍

[0002]在核电厂的运行过程中，反应性控制的两大最重要手段是控制棒的移动和硼浓度的变化。其中，主要用于长期、起效慢的反应性控制是通过控制硼浓度的变化来实现；而短期、起效快的反应性控制则是通过对控制棒的移动来经行控制。由于控制棒控制系统是一个开环控制系统，因此在出现故障后如何判断控制棒是否存在失步(不在指令要求的棒位)、对失步做出警告、失步步数多少对于反应堆的控制有着极为重要的意义。
[0003]目前，国内外核电站的在使用的棒控棒位系统上主要分为三大类。分别是使用二代仪控技术的棒控棒位系统、使用二代加技术的棒控棒位系统以及使用全数字化技术的棒控棒位系统，各类系统特点如下所示：
[0004](1)第二代技术：这种系统需要使用大量的元器件和仪器仪表，因此系统规模比较大，运行维护工作非常繁重。
[0005](2)第二代加技术：该系统同时采用数字控制技术和模拟控制技术。由于并行结构(冗余设计方案)在数字技术中的广泛应用，它具有很高的可靠性。考虑到核电站的历史运行经验，采用第二代加技术的棒控棒位系统在采用数字控制技术的同时，保留了经验更丰富、安全性更高的模拟技术。
[0006](3)第三代技术：系统采用数字技术，电流控制主电路采用嵌入式技术，此外，该系统还广泛采用光纤网络技术、DCS技术和虚拟仪器技术。
[0007]相较于前两代的控制技术，第三代技术受益于数字技术的进步，其具有检测精度高，效率高等的优点。目前，第三代技术已在国外核电站工程中得到广泛应用，但在国内的相关核电站仍缺乏相应的技术储备，因此，亟需一种采用数字技术的控制棒棒位测量方案，以完善第三代核电技术的国产化进程。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种压水堆临界棒位测量方法及测量系统。
[0009]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种压水堆临界棒位测量方法，包括：
[0010]S1.获取压水堆控制棒驱动系统的系统方案，并基于所述系统方案确定出用于所述压水堆控制棒驱动系统中控制棒升降过程的正常运行机理和失步机理；
[0011]S2.构建用于仿真输出所述控制棒的驱动电流信号的信号模拟系统；其中，所述信号模拟系统包括：基于所述正常运行机理构建的正常信号模拟模型，基于所述失步机理构建的失步信号随机模拟模型，以及噪声模拟模型；
[0012]S3.构建用于仿真测量所述压水堆控制棒驱动系统中控制棒行进步数的仿真测量系统；
[0013]S4.获取所述压水堆控制棒驱动系统在历史运行过程中的历史经验数据，并基于所述历史经验数据配置所述信号模拟系统中正常信号模拟模型和失步信号随机模拟模型的运行规则；
[0014]S5.设定所述信号模拟系统的运行条件，所述信号模拟系统基于所述运行条件和所述运行规则生成所述控制棒的驱动电流信号，所述仿真测量系统基于所述驱动电流信号进行仿真运行并输出检测结果；
[0015]S6.重复执行步骤S5，并对获取的多组所述检测结果进行验证，若多组所述检测结果均符合要求，则将所述仿真测量系统接入实际的压水堆控制棒驱动系统进行线上测量。
[0016]根据本专利技术的一个方面，步骤S1中，所述系统方案包括：所述压水堆控制棒驱动系统的结构方案和所述压水堆控制棒驱动系统的升降步进方案；其中，所述结构方案包括：用于所述控制棒的驱动结构和用于控制所述驱动结构运行的驱动电路；
[0017]所述驱动结构包括：沿控制棒轴向布置的移动夹具和固定夹具，与所述移动夹具相对应的移动夹具线圈，与所述固定夹具相对应的固定夹具线圈，以及提升线圈；
[0018]沿所述控制棒轴向且由上至下的方向，所述提升线圈、所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈依次设置；
[0019]所述驱动电路分别与所述提升线圈、所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈相连接，用于向所述提升线圈、所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈分别输出驱动电流信号；
[0020]所述升降步进方案包括：提升动作方案和插入动作方案；其中，所述提升动作方案包括用于提升所述控制棒时所述提升线圈、所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈的运行顺序；所述插入动作方案包括用于插入所述控制棒时所述提升线圈、所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈的运行顺序。
[0021]根据本专利技术的一个方面，在步骤S1中，基于所述系统方案确定出用于所述压水堆控制棒驱动系统中控制棒升降过程的正常运行机理和失步机理的步骤中，包括：
[0022]基于所述结构方案和所述升降步进方案获取所述提升线圈、所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈在所述控制棒升降控制中驱动电流信号的信号时序；
[0023]基于所述信号时序确定出所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈在正常运行状态下驱动电流信号的变化过程作为所述正常运行机理；
[0024]获取所述变化过程中与所述移动夹具和/或所述固定夹具的勾爪执行动作相关的信号特征；
[0025]基于所述正常运行机理构建用于调整所述信号特征在所述变化过程中的位置的失步信号生成规则，以获取所述失步机理。
[0026]根据本专利技术的一个方面，步骤S2中，所述正常信号模拟模型包括：所述勾爪未动作时的第一电流信号模型，所述勾爪动作时的第二电流信号模型和所述勾爪完成动作时的第三电流信号模型；
[0027]步骤S2中，构建用于输出所述控制棒的驱动电流信号的信号模拟系统的步骤中，包括：
[0028]构建所述驱动电路的等效电路模型，并基于所述等效电路模型获取用于所述勾爪未动作时和所述勾爪完成动作时的驱动电流信号的第一仿真公式，其表示为：
[0029][0030]基于高斯函数构建用于所述勾爪动作时的驱动电流信号的第二仿真公式，其表示为：
[0031][0032]其中，a表示幅值，μ表示偏移量，σ表示陡峭程度；
[0033]基于所述第一仿真公式在LabVIEW仿真平台构建所述第一电流信号模型和所述第三电流信号模型，以及基于所述第二仿真公式在LabVIEW仿真平台构建所述第二电流信号模型，并将所述第一信号模型、所述第三电流信号模型和所述第二电流信号模型建立连接构成所述正常信号模拟模型；
[0034]基于所述失步机理在LabVIEW仿真平台构建失步信号随机模拟模型，并将所述失步信号随机模拟模型的输出端与所述正常信号模拟模型的输入端相连接；
[0035]基于所述LabVIEW仿真平台构建噪声模拟模型，并将所述正常信号模拟模型的输出端与所述噪声模拟模型的输入端相连接。
[0036]根据本专利技术的一个方面，步骤S3中，所述仿真测量系统包括：用于信号放大的测量放大器模块，用于对信号进行滤波的滤波器模块，用于对信号进行模数转换的模/数转换器模块，用于对信号进行采样并预处理的数据预处理模块，用于进行行进步数统计、失步步数统计和失步报警的信号还原模块。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压水堆临界棒位测量方法，包括：S1.获取压水堆控制棒驱动系统的系统方案，并基于所述系统方案确定出用于所述压水堆控制棒驱动系统中控制棒升降过程的正常运行机理和失步机理；S2.构建用于仿真输出所述控制棒的驱动电流信号的信号模拟系统；其中，所述信号模拟系统包括：基于所述正常运行机理构建的正常信号模拟模型，基于所述失步机理构建的失步信号随机模拟模型，以及噪声模拟模型；S3.构建用于仿真测量所述压水堆控制棒驱动系统中控制棒行进步数的仿真测量系统；S4.获取所述压水堆控制棒驱动系统在历史运行过程中的历史经验数据，并基于所述历史经验数据配置所述信号模拟系统中正常信号模拟模型和失步信号随机模拟模型的运行规则；S5.设定所述信号模拟系统的运行条件，所述信号模拟系统基于所述运行条件和所述运行规则生成所述控制棒的驱动电流信号，所述仿真测量系统基于所述驱动电流信号进行仿真运行并输出检测结果；S6.重复执行步骤S5，并对获取的多组所述检测结果进行验证，若多组所述检测结果均符合要求，则将所述仿真测量系统接入实际的压水堆控制棒驱动系统进行线上测量。2.根据权利要求1所述的压水堆临界棒位测量方法，其特征在于，步骤S1中，所述系统方案包括：所述压水堆控制棒驱动系统的结构方案和所述压水堆控制棒驱动系统的升降步进方案；其中，所述结构方案包括：用于所述控制棒的驱动结构和用于控制所述驱动结构运行的驱动电路；所述驱动结构包括：沿控制棒轴向布置的移动夹具和固定夹具，与所述移动夹具相对应的移动夹具线圈，与所述固定夹具相对应的固定夹具线圈，以及提升线圈；沿所述控制棒轴向且由上至下的方向，所述提升线圈、所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈依次设置；所述驱动电路分别与所述提升线圈、所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈相连接，用于向所述提升线圈、所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈分别输出驱动电流信号；所述升降步进方案包括：提升动作方案和插入动作方案；其中，所述提升动作方案包括用于提升所述控制棒时所述提升线圈、所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈的运行顺序；所述插入动作方案包括用于插入所述控制棒时所述提升线圈、所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈的运行顺序。3.根据权利要求2所述的压水堆临界棒位测量方法，其特征在于，在步骤S1中，基于所述系统方案确定出用于所述压水堆控制棒驱动系统中控制棒升降过程的正常运行机理和失步机理的步骤中，包括：基于所述结构方案和所述升降步进方案获取所述提升线圈、所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈在所述控制棒升降控制中驱动电流信号的信号时序；基于所述信号时序确定出所述移动夹具线圈和所述固定夹具线圈在正常运行状态下驱动电流信号的变化过程作为所述正常运行机理；获取所述变化过程中与所述移动夹具和/或所述固定夹具的勾爪执行动作相关的信号特征；
基于所述正常运行机理构建用于调整所述信号特征在所述变化过程中的位置的失步信号生成规则，以获取所述失步机理。4.根据权利要求3所述的压水堆临界棒位测量方法，其特征在于，步骤S2中，所述正常信号模拟模型包括：所述勾爪未动作时的第一电流信号模型，所述勾爪动作时的第二电流信号模型和所述勾爪完成动作时的第三电流信号模型；步骤S2中，构建用于输出所述控制棒的驱动电流信号的信号模拟系统的步骤中，包括：构建所述驱动电路的等效电路模型，并基于所述等效...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠，蒋杰，赵子甲，吕中良，袁宝新，潘冬梅，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：