CN106021855B - 一种反应堆周期计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反应堆周期计算方法，所述方法包括：步骤1：采集反应堆启动源数据；步骤2：计算步骤1采集的源数据的动态涨落P_f值；步骤3：基于整个反应堆启动过程中P_f值绘制相应的涨落曲线，基于所述涨落曲线对测量段进行分区处理，将测量段分成三个区域：低计数率区、中间区、高计数率区；步骤4：对低计数率区、中间区进行滤波处理获得最佳滤波参数；步骤5：基于步骤4获得的最佳滤波参数对源数据进行滤波，计算滤波后的反应堆周期，实现了滤波参数更可靠，周期测量稳定性较高的技术效果。

Description

一种反应堆周期计算方法

技术领域

本发明涉及反应堆周期计算领域，具体地，涉及一种反应堆周期计算方法。

背景技术

一直以来，反应堆核仪表系统核测量装置都是监视反应堆运行阶段核状态的最重要设备。它提供了反应堆运行的各个阶段的中子注量率，核功率等重要的反应堆运行信息，对于反应堆的安全运行和有效控制提供各种重要的参数。而在核测量装置提供的众多参数中，反应堆周期信号因其本身表征着反应堆中子注量率或核功率的变化速率，而对反应堆启动过程的安全性起着至关重要的作用。

随着探测器技术和电子技术的发展和工程化应用，反应堆周期计算的方法和周期处理的能力也不断的发展，一方面，随着探测器技术和信号放大技术的发展，提供给反应堆核测量装置周期运算单元的信号越来越真实、有效；另一方面，随着电子技术的不断发展，周期运算单元的处理速度不断加快，计算精度不断提高。核测量装置周期计算单元测量水平因此得到了很大的提高。但是在反应堆处于较低中子注量率情况下，引入固定反应性时很难得到稳定、可参考的周期计算结果，并且伴随着明显的波动现象。

在现有技术中，反应堆周期测量过程中在源信号(探测器输出脉冲、电压、电流经电子学电路放大后)的滤波和周期计算过程中采用一致的参数，但源信号在整个量程中的涨落特性是不一致的，其不一致性表现在在信号较小时相对涨落较强，随着信号的增大相对涨落不断下降，在较大信号时相对涨落很小。采用统一的参数处理特性逐渐变化的信号，就带来了在信号较小时测量结果稳定性差，在信号较大时测量响应时间长的问题。

在现有技术中，反应堆周期测量过程中在源信号(探测器输出脉冲、电压、电流经电子学电路放大后)的滤波和周期计算过程中采用一致的参数，该参数的选取主要依据反应堆周期测量响应时间要求来制定，没有充分考虑反应堆周期测量稳定性的需求。

在现有技术中，没有周期测量稳定的判断方法和依据，即没有将周期稳定性这一实用的重要指标量化，也就没有判断周期测量稳定的好坏的依据。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的反应堆周期计算方法存在周期测量稳定性较低的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种反应堆周期计算方法，解决了现有的反应堆周期计算方法存在周期测量稳定性较低的技术问题，实现了滤波参数更可靠，周期测量稳定性较高的技术效果。

源信号在整个量程中的涨落特性是不一致的，其不一致性表现在在信号较小时相对涨落较强，随着信号的增大相对涨落不断下降，在较大信号时相对涨落很小，现有技术采用一致的滤波和计算参数来处理源数据，使处理结果的涨落特性不一致，造成了周期测量稳定性低，本发明针对这一特点制定了源信号涨落特性的评价方法，为源信号特性划分提供了依据。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种反应堆周期计算方法，所述方法包括：

步骤1：采集反应堆启动源数据；

步骤2：计算步骤1采集的源数据的动态涨落P_f值；

步骤3：基于整个反应堆启动过程中Pf值绘制相应的涨落曲线，基于所述涨落曲线对测量段进行分区处理，将测量段分成三个区域：低计数率区、中间区、高计数率区；

步骤4：对低计数率区、中间区进行滤波处理获得最佳滤波参数；

步骤5：基于步骤4获得的最佳滤波参数对源数据进行滤波，计算滤波后的反应堆周期。

优选的，所述步骤1中的源数据包括：源区计数率数据、中间区电流数据；步骤1的源数据采集方式为：采用计数管探测器和脉冲计数仪表进行采集，0.01s为时间间隔采集。

所述基于所述涨落曲线对测量段进行分区处理，具体包括：将涨落曲线中涨落绝对值较大的区域划分为一个数据区域、将涨落绝对值较小且涨落波动较大的区域换分为一个数据区域、将涨落绝对值小的区域换分为一个数据区域；

优选的，所述计算步骤1采集的源数据的动态涨落P_f值，具体为：源数据采样间隔为M秒，对N秒中内采集得到的P个源数据的自然对数进行最小二乘法直线拟合，分别计算这P个点到拟合得到直线的距离，选取最大距离代表这N_s内的对数计数率涨落，记为P_f。

优选的，所述M具体为0.01，所述N为1，所述P为100。

优选的，所述对低计数率区、中间区进行滤波处理获得最佳滤波参数，具体为：

采用平均滤波法和递推滤波法对低计数率区和中间区源信号进行滤波处理，对滤波后的源数据计算P_f值，当中间区P_f值与高计数率区P_f值的差值在预设范围内时，则确定中间区滤波参数；当低计数率区P_f值与高计数率区P_f值的差值在预设范围内时，则确定低计数率区滤波参数。

优选的，所述采用平均滤波法进行滤波处理具体为：

N_i＝(m₁+m₂+…+m_I+…+m_N)/N (公式1)

N_i为每个时间间隔的源信号采样值；m_i为每个时间间隔采集得到的源信号采样值；N为参与计算的个数；

所述采用递推滤波法进行滤波处理具体为：

Y_i＝N_i(1-K_f)+Y_i-1·K_f (公式2)

Y_i：一阶滞后滤波得到的采样值；N_i：递推平均滤波得到的每个时间间隔的源信号采样值；Y_i-1：计算得到的每个时间间隔的源信号采样值；K_f：低通滤波系数。

优选的，所述计算滤波后的反应堆周期具体为采用对数曲线拟合法计算反应堆周期，具体为：

T：计算得到的周期值；t_i＝Δt*i是采样时间间隔Δt与参与计算的采样值n_i在数组中的相对位置i的乘积；Δt：采样时间间隔；y_i＝ln(n_i)是采样值的自然对数值；n_i：第i次采样的值；M：用于周期计算的取样值个数；i：计算的计数值在数组中的相对位置。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了将反应堆周期计算方法设计为包括：步骤1：采集反应堆启动源数据；步骤2：计算步骤1采集的源数据的动态涨落Pf值；步骤3：基于整个反应堆启动过程中Pf值绘制相应的涨落曲线，基于所述涨落曲线对测量段进行分区处理，将测量段分成三个区域：低计数率区、中间区、高计数率区；步骤4：对低计数率区、中间区进行滤波处理获得最佳滤波参数；步骤5：基于步骤4获得的最佳滤波参数对源数据进行滤波，计算滤波后的反应堆周期的技术方案，即根据源信号的特点对源信号划分量程区域，并对不同区域匹配不同的滤波参数和计算参数，使计算后的周期结果涨落在整个源信号范围内基本一致，从而解决了周期测量稳定性的问题，即本方法对源信号进行了处理和评价，使得滤波算法的参数设置具有可信的依据，且本方法针对反应堆实际启动数据参数进行合理选取，使参数的选取适应工程需要，通过噪声注入方法得到的滤波参数更可靠，得到的反应堆测量周期结果稳定其全程一致，对于反应堆启动操作具有较好的指导作用，所以，有效解决了现有的反应堆周期计算方法存在周期测量稳定性较低的技术问题，进而实现了滤波参数更可靠，周期测量稳定性较高的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定，在附图中：

图1是本申请实施例一中反应堆周期计算方法的流程示意图；

图2是本申请实施例一中反应堆启动数据的源数据和P_f数据曲线示意图；

图3是本申请实施例一中匹配滤波和计算参数后的P_f曲线示意图；

图4是本申请实施例一中最佳参数确定流程示意图；

图5是本申请实施例一中动态滤波法计算反应堆周期的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种反应堆周期计算方法，解决了现有的反应堆周期计算方法存在周期测量稳定性较低的技术问题，实现了滤波参数更可靠，周期测量稳定性较高的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一：

在实施例一中，请参考图1，提供了一种反应堆周期计算方法，所述方法包括：

步骤1：采集反应堆启动源数据；

步骤2：计算步骤1采集的源数据的动态涨落P_f值；

步骤3：基于整个反应堆启动过程中P_f值绘制相应的涨落曲线，基于所述涨落曲线对测量段进行分区处理，将测量段分成三个区域：低计数率区、中间区、高计数率区；

步骤4：对低计数率区、中间区进行滤波处理获得最佳滤波参数；

步骤5：基于步骤4获得的最佳滤波参数对源数据进行滤波，计算滤波后的反应堆周期。

A1评价源信号涨落特定的方法：

常规的涨落计算是针对稳态信号而言的，而反应堆周期测量的源信号是随反应堆功率的提升不断变化的，为解决评价这一变化过程的源信号涨落的难题，发明了动态涨落P_f的概念，具体原理如下：

对1s中内采集得到的采样间隔为0.01s的100个源数据的自然对数进行最小二乘法直线拟合，分别计算这100个点到拟合得到直线的距离，选取最大距离代表这1s内的对数计数率涨落，记为P_f。

A2源信号区域的划分：

以反应堆实际采集的源信号为依据，采用A1的概念计算整个反应堆启动过程中Pf，并绘制如图2，所示的涨落曲线。根据曲线特点划分区域，以如A1为例划分为三个区域。

A3分段动态滤波方法：

对三个量程分别使用不同参数的平均滤波方法、递推滤波方法和对数曲线拟合计算周期方法。

平均滤波法基本原理：

N_i＝(m₁+m₂+…+m_I+…+m_N)/N (公式1)

N_i为计算后的每个时间间隔的源信号采样值；m_i为每个时间间隔采集得到的源信号采样值(单位：个)；N为参与计算的个数，即影响这一计算步骤的递推平均滤波常数N；

递推滤波方法基本原理：

Y_i＝N_i(1-K_f)+Y_i-1·K_f (公式2)

Y_i：上一次经一阶滞后滤波得到的采样值；N_i：递推平均滤波得到的每个时间间隔的源信号采样值；Y_i-1：计算得到的每个时间间隔的源信号采样值；K_f：低通滤波系数，即影响这一计算步骤的一阶滞后滤波常数K_f。

对数曲线拟合法计算反应堆周期的方法：

T：计算得到的周期值；t_i＝Δt*i是采样时间间隔Δt与参与计算的采样值n_i在数组中的相对位置i的乘积；Δt：采样时间间隔；y_i＝ln(n_i),是采样值的自然对数值；n_i：第i次采样的值；M：用于周期计算的取样值个数，即影响这一计算步骤的参与曲线拟合的数据个数；i：计算的计数值在数组中的相对位置。

对以上三个步骤的N、K_f、M分别采用不同的参数，可采用模拟搜索的方法进行，最佳参数的依据是滤波后的各区域的源数据的P_f基本一致，及达到图3的效果。

其中，最佳参数确定流程请参考图4；

A4最佳参数的应用：

在得到以上最佳参数的基础上，将这些参数应用在反应堆周期计算过程中，以源数据量程(A2得到)为索引，将最佳参数调用到周期计算的过程中，因为最佳参数匹配后的源数据的涨落P_f基本一致，则周期计算的结果的稳定性是一致的。

其中，首先要采集反应堆实际启动的源数据，例如源区计数率数据、中间区电流数据等。其次动态滤波算法在数字化堆外核仪表处理单元中软件实现。首先本方法提出了一种实际可操作的源信号处理和评价方法，使滤波算法的参数设置具有可信的依据。其次本方法针对反应堆实际启动数据开展参数选取工作，使参数的选取适应工程需要，较通过噪声注入方法得到的滤波参数更可靠。得到的反应堆测量周期结果稳定较好其全程一致，对于反应堆启动操作具有较好的指导作用。

下面以堆外核测量仪表源区为例阐述动态滤波法摘周期计算中的应用：

反应堆启动数据的采集：

堆外核测量仪表源区的一般采用计数管探测器和脉冲计数仪表实现，该区的源数据为计数率，在目标反应堆从源水平到反应堆临界的过程中以0.01s为时间间隔采集这一过程的计数率信号，并记录，作为后续工作的源数据。

源数据P_f的计数：

利用上文的P_f计算方法，计算采集的源数据的P_f值，源数据的P_f在低计数情况下绝对值较大，随着计数率的提高逐渐减小，并在高计数情况下P_f值较小。

根据P_f值对测量段进行分区：

根据上节的结果体现的Pf值特定，可见测量段分成三个区域，低计数率区、中间区和高计数率区。如果通过滤波等手段使低计数率区、中间区的源信号涨落水平与高计数率区基本一致，那么以滤波后的源数据开展周期计算得到的结果就呈现一致的稳定情况，且与高计数率区周期测量的结果一样稳定。

对中间区匹配参数：

本文采用的滤波法是数字仪表信号处理最常用的滤波方法，只是举例说明，其他的数字滤波方法其基本原理是一致的。采用平均滤波法和递推滤波法对源信号进行滤波处理，逐渐增大两种滤波算法参数的权重，对滤波后的源数据计算Pf值，直到中间区P_f值与高计数率区P_f值基本一致，从而确定中间区滤波参数。

对低计数率区匹配参数：

方法和流程与中间区匹配参数一致。

动态滤波法在堆外核测量仪表中的应用：

在数字化堆外核测量仪表中采用分段动态滤波法的流程实现一种实时的反应堆周期测量流程，参见图5，根据实时测量的源数据判断此时元数据所处的量程区域(低计数率、中间计数率、高计数率)，根据量程判断的结果，为进一步的平均滤波、递推滤波匹配和得出的滤波参数，并对源数据滤波，滤波后采用公式3的反应堆周期计算公式计算周期。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于采用了将反应堆周期计算方法设计为包括：步骤1：采集反应堆启动源数据；步骤2：计算步骤1采集的源数据的动态涨落Pf值；步骤3：基于整个反应堆启动过程中Pf值绘制相应的涨落曲线，基于所述涨落曲线对测量段进行分区处理，将测量段分成三个区域：低计数率区、中间区、高计数率区；步骤4：对低计数率区、中间区进行滤波处理获得最佳滤波参数；步骤5：基于步骤4获得的最佳滤波参数对源数据进行滤波，计算滤波后的反应堆周期的技术方案，即根据源信号的特点对源信号划分量程区域，并对不同区域匹配不同的滤波参数和计算参数，使计算后的周期结果涨落在整个源信号范围内基本一致，从而解决了周期测量稳定性的问题，即本方法对源信号进行了处理和评价，使得滤波算法的参数设置具有可信的依据，且本方法针对反应堆实际启动数据参数进行合理选取，使参数的选取适应工程需要，通过噪声注入方法得到的滤波参数更可靠，得到的反应堆测量周期结果稳定其全程一致，对于反应堆启动操作具有较好的指导作用，所以，有效解决了现有的反应堆周期计算方法存在周期测量稳定性较低的技术问题，进而实现了滤波参数更可靠，周期测量稳定性较高的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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。这样，倘若本发明的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 (6)

1.一种反应堆周期计算方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：采集反应堆启动源数据；

步骤2：计算步骤1采集的源数据的动态涨落P_f值；

步骤3：基于整个反应堆启动过程中P_f值绘制相应的涨落曲线，基于所述涨落曲线对测量段进行分区处理，将测量段分成三个区域：低计数率区、中间区、高计数率区；

步骤4：对低计数率区、中间区进行滤波处理获得最佳滤波参数；

步骤5：基于步骤4获得的最佳滤波参数对源数据进行滤波，计算滤波后的反应堆周期；

所述计算步骤1采集的源数据的动态涨落P_f值，具体为：源数据采样间隔为M秒，对N秒中内采集得到的P个源数据的自然对数进行最小二乘法直线拟合，分别计算这P个点到拟合得到直线的距离，选取最大距离代表这N秒内的对数计数率涨落，记为P_f。

2.根据权利要求1所述的反应堆周期计算方法，其特征在于，所述步骤1中的源数据包括：源区计数率数据、中间区电流数据；步骤1的源数据采集方式为：采用计数管探测器和脉冲计数仪表进行采集，0.01s为时间间隔采集。

3.根据权利要求1所述的反应堆周期计算方法，其特征在于，所述M具体为0.01，所述N为1，所述P为100。

4.根据权利要求1所述的反应堆周期计算方法，其特征在于，所述对低计数率区、中间区进行滤波处理获得最佳滤波参数，具体为：

采用平均滤波法和递推滤波法对低计数率区和中间区源信号进行滤波处理，对滤波后的源数据计算P_f值，当中间区P_f值与高计数率区P_f值的差值在预设范围内时，则确定中间区滤波参数；当低计数率区P_f值与高计数率区P_f值的差值在预设范围内时，则确定低计数率区滤波参数。

5.根据权利要求4所述的反应堆周期计算方法，其特征在于，所述采用平均滤波法进行滤波处理具体为：

N_i＝(m₁+m₂+…+m_I+…+m_N)/N (公式1)

N_i为每个时间间隔的源信号采样值；m_i为每个时间间隔采集得到的源信号采样值；N为参与计算的个数；

所述采用递推滤波法进行滤波处理具体为：

Y_i＝N_i(1-K_f)+Y_i-1·K_f (公式2)

Y_i：一阶滞后滤波得到的采样值；N_i：递推平均滤波得到的每个时间间隔的源信号采样值；Y_i-1：计算得到的每个时间间隔的源信号采样值；K_f：低通滤波系数。

6.根据权利要求5所述的反应堆周期计算方法，其特征在于，所述计算滤波后的反应堆周期具体为采用对数曲线拟合法计算反应堆周期，具体为：

T：计算得到的周期值；t_i＝Δt*i是采样时间间隔Δt与参与计算的采样值n_i在数组中的相对位置i的乘积；Δt：采样时间间隔；y_i＝ln(n_i)是采样值的自然对数值；n_i：第i次采样的值；M：用于周期计算的取样值个数；i：计算的计数值在数组中的相对位置。