CN103871518B - 一种核电厂超温超功率保护温差信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电厂反应堆冷却剂系统过程测量技术，具体公开了一种核电厂超温超功率保护温差信号处理方法。通过采集需校准的主回路温差信号，利用其平均值和功率平均值，得出温差校准增益系数，从而对测得的主回路温差信号进行校准，在调试期间，当热功率升至75％F～100%FP条件下，校准温差信号通道设置校准系数，利于操作员直观的比较校准前与校准后的温差信号值，同时保证了通道校准的准确性，确保超温超功率停堆保护功能的有效性，提高了电厂的安全性和经济性。

Description

一种核电厂超温超功率保护温差信号处理方法

技术领域

本发明属于电厂反应堆冷却剂系统过程测量技术，具体涉及一种温差信号处理方法。

背景技术

在核电厂中，反应堆保护系统设置超温ΔT和超功率ΔT保护通道用来保护堆芯安全，防止在I类工况（正常运行和运行瞬变工况下预计不发生燃料损伤）和II类工况（事故后反应堆可以转入安全状态，只有一小部分燃料元件受损，事故中释出的放射性应当对公众不构成威胁）下堆芯发生偏离泡核沸腾（DNB）和燃料棒中心熔化。超温ΔT保护用以保护堆芯以防止出现DNB；超功率ΔT保护则用以保护堆芯以防止出现超线功率密度引起燃料棒中心熔化。超温ΔT和超功率ΔT紧急停堆保护通道是由多个测量信号所组成的保护定值通道，其中，反应堆冷却剂系统主回路冷热段温差信号转换为功率信号后作为超温超功率实测值，与平均温度信号、冷却剂压力及轴向功率偏差等信号共同计算得出的超温超功率设定值进行比较从而产生超温超功率停堆保护信号。主回路冷热段温差信号作为超温超功率保护通道的重要参数，核电厂在调试期间需要在功率升至75%FP与满功率100%FP时对该测量通道进行校准试验，以保证反应堆功率与各环路主回路温度的对应一致性。

在调试校准试验前，各环路的主回路温差信号ΔT_i为：

ΔT_i=(T_热i-T_冷i)，其中T_冷i为该环路的冷段温度，T_热i为该环路的热段温度，i＝1……m，m为环路个数。

在调试校准试验后，需根据校准公式重新对该环路的温差信号进行系数设置,校准后的温差信号ΔT_i’为

ΔT_i’=K*（T_热i-T_冷i）+α，其中，K为温差信号的增益，α为温差信号的偏置。

在校准后温差信号就转换为功率信号参与后续超温超功率保护计算。但在电厂运行时，操作员还需要记录温差温度值，但是校准后操作员只能实时观测到功率值。

在采用模拟技术的核电厂中，信号通过硬件进行处理，进行反应堆冷却剂温度测量通道校准调试试验校准后直接将新的偏置与增益系数设置到温差信号计算组件中，但设置后操作员就无法直观获得校准前的温差信号值。如果为操作员提供便利，在温差信号组件后再增加组件设置新的校准系数，又由于新增加硬件会影响通道的精度与响应时间，对于超温超功率保护是不利的。因此模拟技术核电厂中，在校准试验后，操作员就无法实时监测到温差温度数据，需通过冷热段温度计算才能获取。

随着数字化技术的广泛应用，目前国内绝大多数在建的核电厂均采用了全数字化的DCS仪控平台。信号采集后全部通过软件进行处理，因此就使得在温差信号的计算模块后增加软件处理模块设置调试试验温差信号校准系数的方案变得可行，而不会影响通道的精度与响应时间并便于操作员记录与分析。

此外，基于模拟技术的核电厂在调试时升功率期间对温差信号通道进行校准时，由于测量通道中传输信号均为电量，对于温差信号的校准公式如下：

S=g*（E₁-E₂）+V_p

其中，S为温差信号输出电压信号，E₁与E₂分别为冷热段电阻温度计输出电压信号，g与V_p分别为温差信号加法组件的增益与偏置。当测得温差信号为0℃时，输出电压为0V，则得出偏置V_p为零。当温差信号为ΔT_e时，输出为在满功率（100%FP）下的额定电压值，据此可解出增益g。ΔT_e为在特定功率平台下外推得到的各环路温差平均值与功率平均值的比值乘以系数。

对于使用数字化技术的核电厂，由于测量通道中传输信号均为实际值，而非电量，因此适用于模拟技术核电厂调试试验时的温差信号校准算法就不再适用于数字化核电厂。因此需开发一种新的校准算法。

发明内容

本发明的目的在于针对调试试验时数字化核电厂超温超功率保护通道，提供一种核电厂超温超功率保护温差信号处理方法。

实现本发明的技术方案如下：

一种核电厂超温超功率保护温差信号处理方法，它包括如下步骤：

1）当核功率升至a％FP后，对主回路温差信号进行n次测量，每次测量的温差为(ΔT_a)_i，其中i＝1，2，……，n，a在区间[75,100]内；

2）利用下式，确定核功率升至a％FP后，n次测量的温差平均值

3）利用下式，确定所测量的n次温差信号的功率平均值(P_a)_平均

其中，(P_a)_i为当核功率升至a％FP后，主回路温差信号经过n次测量，每次测量时的核功率值；

4）利用下式确定满功率100%FP时的平均值(ΔT₁₀₀)_e

其中，K′为焓的非线性变化系数，当核功率为100％FP时，K′为1；

5）利用下式，确定温差校准增益系数A；

$A=\frac{100}{\mathrm{\Δ}{T}_{\mathrm{nom}}}\×\frac{{\left(\mathrm{\Δ}{T}_{100}\right)}_e}{\mathrm{\Δ}{T}_{\mathrm{nom}}}$

其中，ΔT_nom为满功率时的额定温差值

6）利用下式确定校准后的每次测量的温差信号值

${\left(\mathrm{\Δ}{T}_a^{\′}\right)}_i=A\×{\left(\mathrm{\Δ}{T}_a\right)}_i,i=\mathrm{1,2},\·\·\·,n.$

本发明所取得的有益效果如下：通过采集需校准的主回路温差信号，利用其平均值和功率平均值，得出温差校准增益系数，从而对测得的主回路温差信号进行校准，在调试期间，当热功率升至75%F～100%FP条件下，校准温差信号通道设置校准系数，利于操作员直观的比较校准前与校准后的温差信号值，同时保证了通道校准的准确性，确保超温超功率停堆保护功能的有效性，提高了电厂的安全性和经济性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细的描述。

主回路冷热段温度经DCS（Distributed Control System数字化仪表控制系统—集散控制系统）采集后通过软件进行后续如滤波、校准、等信号处理后，经减法模块计算得出温差信号，再设置校准模块对温差信号进行处理。校准模块的函数式设置为：

ΔT_i’=A*ΔT_i+B。

其中ΔT_i为输入，ΔT_i’为输出，A与B为校准函数增益与偏置，由于校准前后温差零点是一致的，因此，偏置B=0。

在核电厂调试期间，当核功率升至75％FP以上时，需校准主回路温差信号。假设某环路的温差信号在特定功率平台p做了n次测量，每次测量的温差为(ΔT_a)_i，a为[75,100]，其中i＝1，2，……，n。

实施例1

1）核功率升至75%FP，主回路温差信号经过n次测量的温差平均值。

其中，(ΔT₇₅)_i为当核功率升至75％FP时，主回路温差信号经过n次测量，每次测量的温差值；

2）确定所测量的n次温差信号的功率平均值(P₇₅)_平均

其中，(P₇₅)_i为当核功率升至75%FP时，主回路温差信号经过n次测量，每次测量时的核功率值；

3）利用下式确定满功率时的温差信号(ΔT₁₀₀)_e

其中，K′为焓的非线性变化系数。

4）利用下式，确定核功率升至75％FP时的温差校准增益系数A；

$A=\frac{100}{\mathrm{\Δ}{T}_{\mathrm{nom}}}\×\frac{{\left(\mathrm{\Δ}{T}_{100}\right)}_e}{\mathrm{\Δ}{T}_{\mathrm{nom}}}$

其中，ΔT_nom为满功率时的额定温差值。

5）确定当核功率升至75%FP时，校准后的每次测量的温差信号值

${\left({\mathrm{\ΔT}}_{75}^{\′}\right)}_i=A\×{\left({\mathrm{\ΔT}}_{75}\right)}_i,i=\mathrm{1,2},\·\·\·,n$

实施例2

1）确定核功率升至100%FP，主回路温差信号经过n次测量的温差平均值。

其中，(ΔT₁₀₀)_i为当核功率升至100%FP时，主回路温差信号经过n次测量，每次测量的温差值；

2）确定所测量的n次温差信号的功率平均值(P₁₀₀)_平均

其中，(P₁₀₀)_i为当核功率升至100%FP时，主回路温差信号经过n次测量，每次测量时的核功率值；

3）利用下式，确定满功率100%FP时的平均值(ΔT₁₀₀)_e

此时，K′为1；

4）确定当核功率升至100%FP时的温差校准增益系数A

$A=\frac{100}{\mathrm{\Δ}{T}_{\mathrm{nom}}}\×\frac{{\left(\mathrm{\Δ}{T}_{100}\right)}_e}{\mathrm{\Δ}{T}_{\mathrm{nom}}}$

其中，ΔT_nom为满功率时的额定温差值

5）确定当核功率升至100%FP时，校准后的每次测量的温差信号值

${\left({\mathrm{\ΔT}}_{100}^{\′}\right)}_i=A\×{\left({\mathrm{\ΔT}}_{100}\right)}_i,i=\mathrm{1,2},\·\·\·,n$

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (1)

1.一种核电厂超温超功率保护温差信号处理方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1)当核功率升至a％FP后，对主回路温差信号进行n次测量，每次测量的温差为(ΔT_a)_i，其中i＝1，2，……，n，a在区间[75,100]内；

2)利用下式，确定核功率升至a％FP后，n次测量的温差平均值

3)利用下式，确定所测量的n次温差信号的功率平均值(P_a)_平均

其中，(P_a)_i为当核功率升至a％FP后，主回路温差信号经过n次测量，每次测量时的核功率值；

4)利用下式确定满功率100％FP时的平均值(ΔT₁₀₀)_e

其中，P₁₀₀表示满功率额定值

其中，K′为当核功率升至100％FP时如何校准主回路温差信号，当核功率为100％FP时，K′为1；

5)利用下式，确定温差校准增益系数A；

$A=\frac{100}{{\mathrm{\ΔT}}_{nom}}\×\frac{{\left({\mathrm{\ΔT}}_{100}\right)}_e}{{\mathrm{\ΔT}}_{nom}}$

其中，ΔT_nom为满功率时的额定温差值

6)利用下式确定校准后的每次测量的温差信号值

(ΔT′_a)_i＝A×(ΔT_a)_i，i＝1，2，…，n。