CN102193045A

CN102193045A - 模拟量信号通道一致性检查方法

Info

Publication number: CN102193045A
Application number: CN201010127956XA
Authority: CN
Inventors: 任春香
Original assignee: Jiangsu Nuclear Power Corp
Current assignee: Jiangsu Nuclear Power Corp
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明涉及模拟量信号通道一致性检查领域，具体公开了一种核电站安全重要仪表模拟量信号通道一致性检测方法，该方法具体实现步骤为：1)启动一致性检查，进行实时数据在线采集；2)将实时数据在线采集预处理过的参数存入实时参数数据库；3)建立系统模拟量的标准偏差；4)建立系统验收准则；5)交叉比较，输出超差参数。通过该方法，使田湾核电站安全系统模拟量输入通道交叉比较试验能够正确地实施，可更全面、准确、实时地检测出输入通道故障或性能下降，降低了误停机、停堆的风险。

Description

模拟量信号通道一致性检查方法

技术领域

[0001] 本发明涉及模拟量信号通道一致性检查领域，具体涉及一种核电站安全重要仪表模拟量信号通道一致性检测方法。

背景技术

[0002] 为了预期安全仪控系统的可用性，国家标准（GB5204/T安全系统的定期试验与监测）和核电站技术规格书要求必须按规定的间隔时间对模拟量输入信号通道进行性能定性评估和校准检查，但田湾核电站安全重要仪表模拟量输入通道设置较多，难以实现在每个换料周期对所有通道进行定期校验的要求。

[0003] 国内外其它在运行的核电站尚无采用全数字一体化的安全仪控系统，安全重要仪表模拟量输入冗余通道的交叉比较实施存在一定的难度，故没有全面地实施交叉比较。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于通过设计出的模拟信号通道一致性检查方法来完成安全重要模拟量输入信号通道一致性检查的任务，弥补在每个换料周期对所有通道难以进行定期校验的不足；同时，使田湾核电站安全系统模拟量输入通道交叉比较试验能够正确地实施，可更全面、准确、实时地检测出输入通道故障或性能下降，降低误停机、停堆的风险。

[0005] 本发明的技术方案如下：一种模拟量信号通道一致性检查方法，该方法具体实现步骤为：步骤1、启动一致性检查，进行实时数据在线采集；步骤2、将实时数据在线采集预处理过的参数存入实时参数数据库；步骤3、建立系统模拟量的标准偏差；步骤4、建立系统验收准则；步骤5、交叉比较，输出超差参数。

[0006] 所述的步骤1中的实时数据在线采集具体包括步骤如下：

[0007] 步骤1. 1、模拟量通道信号参数选取

[0008] 选取压力、差压、流量、液位、温度、电量、转速和中子通量信号作为模拟量信号输入通道的信号参数；

[0009] 步骤1. 2、实时数据在线采集预处理

[0010] 所述的步骤3中，系统模拟量标准偏差的建立具体包括如下步骤：

[0011] 步骤3. 1、建立单通道参数标准偏差

[0012] 对不同类型仪表的安装和标定方式所产生的误差及由于温度、压力影响产生的偏差取保守值，并给出压力、差压、电量和转速、液位和流量、温度和NFME即中子通量参数输入单通道标准偏差的数学方程式为：

[0013] (1)压力、差压、电量和转速参数

[0014] Spi “S»K66 (1)

[0015] 其中，δ ρι为压力、差压、电量和转速参数下单通道允许的标准偏差值；δΗ1为压力、差压、电量和转速变送器最大允许误差，％； S SM1为SAAl模拟量信号采集模件最大允许误差，Ssnvi SSNVl模拟量信号倍增模件最大允许误差，％； δ S4fi6为S466模拟量信号输入模件最大允许误差， [0016] (2)液位和流量参数

[0019] 其中，δ P2为液位和流量参数下单通道允许的标准偏差值；δ ρ,为液位、流量测量通道的基本误差，％； S Η2为差压变送器最大允许误差，％； S F为液位、流量显示值附加误差，Sa液位、流量取源及安装方式产生的误差，1^dsAA1SSAAl模拟量信号采集模件最大允许误差，Ssnvi SSNVl模拟量信号倍增模件最大允许误差，％； δ S4fi6为S466模拟量信号输入模件最大允许误差，

[0020] (3)温度参数

[0021] 安全重要温度测量信号，相对于其它的物理量信号增加了温度传感器最大允许误差Ss;

[0023] 其中，δ ρ3为温度参数下单通道允许的标准偏差值；δ s为温度传感器最大允许误差，％； Sh3为温度变送器最大允许误差，％； S SM1为SAAl模拟量信号采集模件最大允许误差，Ssnvi为SNVl模拟量信号倍增模件最大允许误差，％； δ S466为S466模拟量信号输入模件最大允许误差，％；

[0024] (4) NFME 参数

[0026] 其中，δ p4为NFME参数下单通道允许的标准偏差值；S NFME为NFME参数最大允许误差，% ； δ N为NFME系统至T-XS系统传输误差，％； δ SAA1为SAAl模拟量信号采集模件最大允许误差，Ssnvi SSNVl模拟量信号倍增模件最大允许误差，％； δ S4fi6为S466模拟量信号输入模件最大允许误差，

[0027] 步骤3. 2、建立冗余通道之间的标准偏差

[0028] 设定冗余通道中，一个通道达到单通道标准偏差的反向最大值，其它冗余通道达到单通道标准偏差的正向最大值，当前参数通道达到单通道标准偏差的正向最大值，则可得冗余通道之间相互比较的最大标准偏差计算公式为：所有冗余通道标准偏差的均值与当前通道标准偏差的代数和。

[0029] 所述的系统模拟量标准偏差的建立中，冗余通道之间的标准偏差在四个冗余通道或者三个冗余通道情况下的具体计算计算公式为：

[0030] (1)在四个冗余通道比较的情况下：

[0032] (2)在三个冗余通道比较的情况下：

[0034] 其中，Spi为各参数单通道允许的标准偏差值，％，i = 1,2,3,4 ； δ maxi为各参数冗余通道交叉比较允许的最大标准偏差值，％，i = 1,2,3,4.[0035] 所述的步骤4中系统验收准则为冗余通道交叉比较允许的最大标准偏差值，在四个冗余通道或者三个冗余通道比较情况下的具体形式为：

[0036](1)在四个冗余通道比较的情况下

[0037]

[0038] (2)在三个冗余通道比较的情况下：

[0039]

[0040] 其中，Spi为各参数单通道允许的标准偏差值，％，i = 1,2,3,4 ； Smaxi为各参数冗余通道交叉比较允许的最大标准偏差值，％，i = 1,2,3,4.

所述的步骤5中的交叉比较，输出超差参数具体包括步骤如下：

[0041]步骤5. 1、由实时数据库参数计算获得冗余通道交叉比较的偏差结果

[0042]在四个冗余通道或三个冗余通道的情况下，具体的冗余通道交叉比较的偏差结果

[0043] 为：

[0044] (1)在四个冗余通道交叉比较时，对存入实时参数数据库中预处理过的各参数当前通道参数与冗余四通道参数测量值Vil，Vi2，vi3，vw进行交叉比较，其交叉比较计算的数学方程为：

[0045]

[0046] 其中，δ Ri为各参数冗余通道交叉比较的偏差结果；ViD为各参数当前要比较的测量参数集，mA ；Vin(n = 1〜4)为各参数冗余通道的测量参数值；m为比较的冗余通道数；Η」为参数满量程对应的电流值，20mA ；h为参数最低量程对应的电流值，4mA，其中，i = 1,2, 3,4 ；

[0047] (2)在三个冗余通道交叉比较时，对存入实时参数数据库中预处理过的各参数当前通道参数与冗余三通道参数测量值V1, V2, V3进行交叉比较，其交叉比较计算的数学方程为：

[0049] 其中，Sm为各参数冗余通道交叉比较的偏差结果；ViD为各参数当前要比较的测量参数集，mA ；Vin(n = 1〜；3)为各参数冗余通道的测量参数值；m为比较的冗余通道数；Η」为参数满量程对应的电流值，20mA ；h为参数最低量程对应的电流值，4mA，其中，i = 1,2, 3,4 ；

[0050] 步骤5. 2、设定比较准则，输出超差参数

[0051] 将上一步骤中获得冗余通道交叉比较的偏差结果δ Ri与系统的验证准则δ maxi进行比较，若Smaxi，则认为当前参数满足验收准则，系统运行正常；若5Si> Smaxi, 则认为当前参数不满足验收准则，将不满足验收准则的超差参数及相关信息存储并打印出来，其中，i = 1,2,3,40

[0052] 所述的交叉比较计算数学方程式在各参数一路冗余通道测量值与其它剩余冗余通道测量值的偏差均大于各参数单通道允许的标准偏差Spi的两倍时，认为该路信号有问题，将信号值置“0”，同时，将公式(10)或(11)中的m值减去1。

[0053] 本发明的显著效果在于：通过运用模拟量信号通道一致性检查方法，使田湾核电站安全系统模拟量输入通道交叉比较试验能够正确地实施，可更全面、准确、实时地检测出输入通道故障或性能下降，降低了误停机、停堆的风险；同时，该方案可以自动在线采集实时参数，并将数据处理、计算及交叉比较的工作运用计算机自动完成，自动存储、打印结果，具有实际操作简单、易行，且验证结果精度高等优势。

附图说明

[0054] 图1为模拟量信号通道一致性检查方法整体流程图。具体实施方式

[0055] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0056] 如图1所示，本发明模拟量信号通道一致性检查方法，该方法具体包括如下步骤：

[0057] 步骤1 ：启动一致性检查，进行实时数据在线采集。

[0058] 步骤1. 1、模拟量通道信号参数选取

[0059] 模拟量冗余输入通道交叉比较结果受很多因素的影响，有些因素的影响机制非常复杂，在建立数学模型时需要做一些简化处理。模拟量信号输入通道的信号类型参数有压力、差压、流量、液位、温度、电量、转速和中子通量（NFME)信号。

[0060] 步骤1. 2、实时数据在线采集预处理

[0061] 为了过滤掉信号瞬时飘移的值，在模拟量在线实时参数采集时，每个通道的每个参数每0. 1秒采集一次，连续采集5次。为了准确确定参数，将连续采集的5次数据，去掉一个最大值和一个最小值后，其余的三个值取平均，即

[0062]

[0063] 其中，Vnl和Vn5为每个通道连续采集数据中的最大值和最小值；Vn2、Vn3和Vn4是其余采集的三个数据。

[0064] 步骤2 ：将实时数据在线采集预处理过的参数存入实时参数数据库。

[0065] 步骤3 ：建立系统模拟量的标准偏差

[0066] 依据安全重要仪表通道精度准则和冗余通道之间偏差准则建立系统模拟量的标准偏差具体步骤为：

[0067] 步骤3. 1、建立单通道参数标准偏差

[0068] 在单通道参数标准偏差的计算时，对不同类型仪表的安装和标定方式所产生的误差及由于温度、压力影响产生的偏差取保守值。例如，对安全重要系统流量、液位测量的取源及安装方式产生的误差取保守值0.5%。由此，可以写出对压力、差压、电量和转速、液位和流量、温度和NFME参数输入单通道标准偏差的数学方程式为：

[0069] (1)压力、差压、电量和转速参数

[0070]

[0071] 其中，δ ρι为压力、差压、电量和转速参数下单通道允许的标准偏差值；δΗ1为压力、差压、电量和转速变送器最大允许误差，％； S SM1为SAAl模拟量信号采集模件最大允许误差，Ssnvi SSNVl模拟量信号倍增模件最大允许误差，％； δ S4fi6为S466模拟量信号输入模件最大允许误差，％。

[0072] (2)液位和流量参数

[0073]

[0074]

[0075] 其中，δ ρ2为液位和流量参数下单通道允许的标准偏差值；δ ρ,为液位、流量测量通道的基本误差，％； S Η2为差压变送器最大允许误差，％； S F为液位、流量显示值附加误差，Sa液位、流量取源及安装方式产生的误差，1^dsAA1SSAAl模拟量信号采集模件最大允许误差，Ssnvi SSNVl模拟量信号倍增模件最大允许误差，％； δ S4fi6为S466模拟量信号输入模件最大允许误差，％。

[0076] (3)温度参数

[0077] 安全重要温度测量信号，相对于其它的物理量信号增加了温度传感器（热电阻测温元件）最大允许误差5S。

[0078]

[0079] 其中，δ p3为温度参数下单通道允许的标准偏差值；δ s为温度传感器最大允许误差，％； Sh3为温度变送器最大允许误差，％； S SM1为SAAl模拟量信号采集模件最大允许误差，Ssnvi为SNVl模拟量信号倍增模件最大允许误差，％； δ S466为S466模拟量信号输入模件最大允许误差，％。

[0080] (4) NFME 参数

[0082] 其中，δ p4为NFME参数下单通道允许的标准偏差值；S NFME为NFME参数最大允许误差，% ； δ N为NFME系统至T-XS系统传输误差，％； δ SAA1为SAAl模拟量信号采集模件最大允许误差，Ssnvi SSNVl模拟量信号倍增模件最大允许误差，％； δ S4fi6为S466模拟量信号输入模件最大允许误差，％。

[0083] 3. 2、建立冗余通道之间的标准偏差

[0084] 考虑田湾核电站的实际情况，系统有四个或三个冗余通道。在考虑冗余通道之间输入信号横向比较模型时，假定四个（或三个）冗余通道参数达到单通道最大允许偏差值，即假定：三个（或二个）通道达到单通道标准偏差的正向最大值，一个通道达到单通道标准偏差的反向最大值，其中，当前参数通道达到单通道标准偏差的正向最大值。因此，可得到冗余通道之间相互比较的最大标准偏差计算公式为

[0085] (1)在四个冗余通道比较的情况下：

[0086]

[0087] (2)在三个冗余通道比较的情况下：

[0088]

[0089] 其中，Spi为各参数单通道允许的标准偏差值，％，i = 1,2,3,4 ； δ maxi为各参数冗余通道交叉比较允许的最大标准偏差值，％，i = 1,2,3,4.

[0090] 步骤4:建立系统验收准则

[0091] 根据实际系统中冗余通道的个数，选取步骤3. 2中相应的各参数冗余通道交叉比较允许的最大标准偏差值Smaxi作为系统的验收准则，即在四个冗余通道比较的情况

下，系统的验收准则为

在三个冗余通道比较的情况下，系统的验收准则为

其中，S Pi为各参数单通道允许的标准偏差值，％，i = 1，2，3，4;δ_为各参

数冗余通道交叉比较允许的最大标准偏差值，％，i = 1，2，3，4。

[0092] 步骤5 ：交叉比较，输出超差参数

[0093] 步骤5. 1、由实时数据库参数计算获得冗余通道交叉比较的偏差结果。

[0094] 在实际系统中，根据冗余通道个数的不同，具体的冗余通道交叉比较的偏差结果计算为：

[0095] (1)在四个冗余通道交叉比较时，对步骤2中存入实时参数数据库中预处理过的各参数当前通道参数与冗余四通道参数测量值Vin(i = 1,2,3,4 ；η = 1,2,3,4)进行交叉比较，其交叉比较计算的数学方程为：

[0096]

[0097] 其中，Sm为各参数冗余通道交叉比较的偏差结果；ViD为各参数当前要比较的测量参数集，mA ；Vin(n = 1〜4)为各参数冗余通道的测量参数值；m为比较的冗余通道数洱为参数满量程对应的电流值，20mA ；h为参数最低量程对应的电流值，4mA，其中，i = 1,2, 3,4 ；

[0098] 当各参数其中一路测量值与其他三路测量值的偏差均大于单通道允许的标准偏差值S Pi的两倍时，认为该路信号有问题，将信号值置“0”，同时，将公式（9)中的m值减去 1。

[0099] (2)在三个冗余通道交叉比较时，对步骤2中存入实时参数数据库中预处理过的各参数当前通道参数与冗余三通道参数测量值Vin(i = l，2，3，4;n= 1,2,3)进行交叉比较，其交叉比较计算的数学方程为：

[0100]

[0101] 其中，δ Ki为各参数冗余通道交叉比较的偏差结果；ViD为各参数当前要比较的测量参数集，mA ；Vin(n = 1〜幻为各参数冗余通道的测量参数值；m为比较的冗余通道数洱为参数满量程对应的电流值，20mA ；h为参数最低量程对应的电流值，4mA，其中，i = 1,2, 3,4 ；

[0102] 当各参数其中一路测量值与其他两路测量值的偏差均大于单通道允许的标准偏差值Spi的两倍时，认为该路信号有问题，将信号值置“0”，同时，将公式（10)中的m值减去1。

[0103] 步骤5. 2、设定比较准则，输出超差参数

[0104] 将步骤5. 1中获得冗余通道交叉比较的偏差结果δ Ri与步骤4中的验证准则δ maxi进行比较，若Smaxi，则认为当前参数满足验收准则，系统运行正常；若δΜ> Smaxi, 则认为当前参数不满足验收准则，将不满足验收准则的超差参数及相关信息存储并打印出来，其中，i = 1,2,3,40

Claims

1. 一种模拟量信号通道一致性检查方法，其特征在于：该方法具体实现步骤为：步骤 1、启动一致性检查，进行实时数据在线采集；步骤2、将实时数据在线采集预处理过的参数存入实时参数数据库；步骤3、建立系统模拟量的标准偏差；步骤4、建立系统验收准则；步骤5、交叉比较，输出超差参数。

2.根据权利要求1所述的一种模拟量信号通道一致性检查方法，其特征在于：所述的步骤1中的实时数据在线采集具体包括步骤如下：步骤1. 1、模拟量通道信号参数选取选取压力、差压、流量、液位、温度、电量、转速和中子通量信号作为模拟量信号输入通道的信号参数；步骤1. 2、实时数据在线采集预处理

3.根据权利要求1所述的一种模拟量信号通道一致性检查方法，其特征在于：所述的步骤3中，系统模拟量标准偏差的建立具体包括如下步骤：步骤3. 1、建立单通道参数标准偏差对不同类型仪表的安装和标定方式所产生的误差及由于温度、压力影响产生的偏差取保守值，并给出压力、差压、电量和转速、液位和流量、温度和NFME即中子通量参数输入单通道标准偏差的数学方程式为：(1)压力、差压、电量和转速参数

其中，δ pl为压力、差压、电量和转速参数下单通道允许的标准偏差值；δΗ1为压力、差压、电量和转速变送器最大允许误差，％； δ SAA1为SAAl模拟量信号采集模件最大允许误差，Ssnvi SSNVl模拟量信号倍增模件最大允许误差，％； δ S466为S466模拟量信号输入模件最大允许误差，％；(2)液位和流量参数

其中，Sp2为液位和流量参数下单通道允许的标准偏差值；δ ρ,为液位、流量测量通道的基本误差，％； S Η2为差压变送器最大允许误差，％； δ F为液位、流量显示值附加误差，Sa液位、流量取源及安装方式产生的误差，^5saaiS SAAl模拟量信号采集模件最大允许误差，Ssnvi SSNVl模拟量信号倍增模件最大允许误差，％； δ S4fi6为S466模拟量信号输入模件最大允许误差，(3)温度参数安全重要温度测量信号，相对于其它的物理量信号增加了温度传感器最大允许误差

其中，Sp3为温度参数下单通道允许的标准偏差值；Ss为温度传感器最大允许误差，％； Sh3为温度变送器最大允许误差，％； S SM1为SAAl模拟量信号采集模件最大允许误差，Ssnvi为SNVl模拟量信号倍增模件最大允许误差，％； δ S466为S466模拟量信号输入模件最大允许误差，％；(4) NFME 参数

其中，δ P4为NFME参数下单通道允许的标准偏差值；δ NFME为NFME参数最大允许误差，％； δ N为NFME系统至T-XS系统传输误差，％； δ SAA1为SAAl模拟量信号采集模件最大允许误差，Ssnvi SSNVl模拟量信号倍增模件最大允许误差，％； δ S4fi6为S466模拟量信号输入模件最大允许误差，步骤3. 2、建立冗余通道之间的标准偏差设定冗余通道中，一个通道达到单通道标准偏差的反向最大值，其它冗余通道达到单通道标准偏差的正向最大值，当前参数通道达到单通道标准偏差的正向最大值，则可得冗余通道之间相互比较的最大标准偏差计算公式为：所有冗余通道标准偏差的均值与当前通道标准偏差的代数和。

4.根据权利要求1或3所述的一种模拟量信号通道一致性检查方法，其特征在于：所述的系统模拟量标准偏差的建立中，冗余通道之间的标准偏差在四个冗余通道或者三个冗余通道情况下的具体计算计算公式为：(1)在四个冗余通道比较的情况下：

(2)在三个冗余通道比较的情况下：

其中，SpiS各参数单通道允许的标准偏差值，％，i = 1，2，3，4; Smaxi为各参数冗余通道交叉比较允许的最大标准偏差值，％，i = 1，2，3，4。

5.根据权利要求1所述的一种模拟量信号通道一致性检查方法，其特征在于：所述的步骤4中系统验收准则为冗余通道交叉比较允许的最大标准偏差值，在四个冗余通道或者三个冗余通道比较情况下的具体形式为：(1)在四个冗余通道比较的情况下：

(2)在三个冗余通道比较的情况下：

其中，Spi*各参数单通道允许的标准偏差值，％，i = 1，2，3，4; Smaxi为各参数冗余通道交叉比较允许的最大标准偏差值，％，i = 1，2，3，4。

6.根据权利要求1所述的一种模拟量信号通道一致性检查方法，其特征在于：所述的步骤5中的交叉比较，输出超差参数具体包括步骤如下：步骤5. 1、由实时数据库参数计算获得冗余通道交叉比较的偏差结果在四个冗余通道或三个冗余通道的情况下，具体的冗余通道交叉比较的偏差结果为：(1)在四个冗余通道交叉比较时，对存入实时参数数据库中预处理过的各参数当前通道参数与冗余四通道参数测量值Vil，Vi2，Vi3，Vw进行交叉比较，其交叉比较计算的数学方程为：

其中，S Ki为各参数冗余通道交叉比较的偏差结果；ViD为各参数当前要比较的测量参数集，mA;Vin(n= 1〜4)为各参数冗余通道的测量参数值；m为比较的冗余通道数洱为参数满量程对应的电流值，20mA 为参数最低量程对应的电流值，4mA，其中，i = 1,2,3,4；(2)在三个冗余通道交叉比较时，对存入实时参数数据库中预处理过的各参数当前通道参数与冗余三通道参数测量值V1, V2, V3进行交叉比较，其交叉比较计算的数学方程为：

其中，S Ki为各参数冗余通道交叉比较的偏差结果；ViD为各参数当前要比较的测量参数集，mA;Vin(n= 1〜幻为各参数冗余通道的测量参数值；m为比较的冗余通道数洱为参数满量程对应的电流值，20mA 为参数最低量程对应的电流值，4mA，其中，i = 1,2,3,4；步骤5. 2、设定比较准则，输出超差参数将上一步骤中获得冗余通道交叉比较的偏差结果S Ki与系统的验证准则Smaxi进行比较，若Smaxi，则认为当前参数满足验收准则，系统运行正常；若δΕί> δ_，则认为当前参数不满足验收准则，将不满足验收准则的超差参数及相关信息存储并打印出来，其中，i = 1,2,3,40

7.根据权利要求1或6所述的一种模拟量信号通道一致性检查方法，其特征在于：所述的交叉比较计算数学方程式在各参数一路冗余通道测量值与其它剩余冗余通道测量值的偏差均大于各参数单通道允许的标准偏差Spi的两倍时，认为该路信号有问题，将信号值置“0”，同时，将公式(10)或(11)中的m值减去1。