CN109406913A - 一种基于反应堆信号检测和故障定位的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核电站仪表故障检测技术领域，具体提供了一种基于反应堆信号检测和故障定位的系统，通过分别对源量程通道、中间量程通道及功率量程通道进行信号检测，当通道内发生故障时就会进行相应地报警显示对应的通道。该方案用于核电站核仪表系统电缆各类数据的接入、测量以及分析的过程，实现核仪表系统信号回路信号检测及故障定位。当发现核仪表系统信号异常时，可使用该装置代替核仪表系统信号处理机柜对不同的信号电缆区段进行测试，直到发现异常区段，从而实现故障定位。

Description

一种基于反应堆信号检测和故障定位的系统
技术领域
本发明属于核电站仪表故障检测技术领域，具体涉及一种基于反应堆信号检测和故障定位的系统。
背景技术
核电站使用核仪表系统进行在线的功率监测，核仪表系统信号微弱，易受测量回路安装质量影响或受外部干扰。在实际项目建设过程中先后多次出现核仪表系统源量程中子计数率闪发异常现象，由于缺少合适故障定位工具，此故障的根源在现场难以查找定位，在实际的故障处理过程中耗费了大量的人力物力，最终只能通过对故障现象的分析得出最可能的原因。在此过程中，始终缺少一个能对故障部位进行直接定位的手段。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中核仪表系统故障检测难的问题。
为此，本发明提供了一种基于反应堆信号检测和故障定位的系统，包括：信息分析处理单元、源量程信号检测单元、过渡量程信号检测单元及警示模块；
所述源量程信号检测单元用于检测源量程通道内的脉冲信号，并将所述脉冲信号转换成电信号传送至信息分析处理单元；
所述过渡量程信号检测单元用于检测中间量程通道及功率量程通道的电信号，并将所述电流信号传送至信息分析处理单元；
所述信息分析处理单元用于处理所述脉冲信号电流信号，并将信号处理后的对应信息发送至警示模块；
所述警示模块用于分类显示信号异常。
优选地，所述源量程信号检测单元包括依次电连接的前置放大模块、探测器高压信号处理整形模块、计数率模块、输出模块及脉冲检测模块，所述脉冲检测模块与所述信息分析处理单元电连接。
优选地，所述过渡量程信号检测单元包括中间量程信号检测单元及功率量程信号检测单元，所述中间量程信号检测单元及功率量程信号检测单元分别用于检测中间量程通道的中间量程电流信号及功率量程通道的功率量程电流信号，并将所述中间量程电流信号及所述功率量程电流信号传送至信息分析处理单元。
优选地，所述中间量程信号检测单元包括依次电连接的探测器高压及补偿电压模块、信号放大处理模块、A/D转换模块、输出模块及电信号检测模块。
优选地，所述探测器高压及补偿电压模块包括仅对γ射线灵敏的涂硼补偿电离室。
优选地，所述功率量程信号检测单元包括依次电连接的探测器高压模块、信号放大处理模块、A/D转换模块、输出模块及电信号检测模块。
优选地，所述探测器高压模块包括非补偿的涂硼电离室，所述非补偿的涂硼电离室包括六个敏感段，各所述敏感段长为6mm，且各所述敏感段对热中子的灵敏度为2.3×10-14A/n/cm2·s。
优选地，所述非补偿的涂硼电离室的六个敏感段的三段用于堆芯上部，另三段用于堆芯下部。
优选地，所述警示模块包括液晶显示指示灯及蜂鸣器，所述液晶显示指示灯包括多种颜色，每种颜色对应一个量程通道的故障。
优选地，所述系统还包括服务器，所示服务器与所示信息分析处理单元之间通过无线网连接。
本发明的有益效果：本发明提供的这种基于反应堆信号检测和故障定位的系统，通过分别对源量程通道、中间量程通道及功率量程通道进行信号检测，当通道内发生故障时就会进行相应地报警显示对应的通道。该方案用于核电站核仪表系统电缆各类数据的接入、测量以及分析的过程，实现核仪表系统信号回路信号检测及故障定位。当发现核仪表系统信号异常时，可使用该装置代替核仪表系统信号处理机柜对不同的信号电缆区段进行测试，直到发现异常区段，从而实现故障定位。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明基于反应堆信号检测和故障定位的系统框架示意图。
具体实施方式
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明实施例提供了一种基于反应堆信号检测和故障定位的系统，包括：信息分析处理单元、源量程信号检测单元、过渡量程信号检测单元及警示模块；
所述源量程信号检测单元用于检测源量程通道内的脉冲信号，并将所述脉冲信号转换成电信号传送至信息分析处理单元；
所述过渡量程信号检测单元用于检测中间量程通道及功率量程通道的电流信号，并将所述电流信号传送至信息分析处理单元；
所述信息分析处理单元用于处理所述脉冲信号电信号，并将信号处理后的对应信息发送至警示模块；
所述警示模块用于分类显示信号异常。
由此可知，核仪表系统用于在线监测反应堆功率，测量范围可覆盖从停堆到满功率运行。为覆盖如此广阔的测量范围，核仪表系统使用了源量程、中间量程和功率量程3种通道。源量程主要用于停堆至临界期间的测量，其信号类型为脉冲计数率，范围大约为0～1E+6cps。中间量程用于低功率检测，信号类型为电流，范围大约为0～1E-3A。功率量程用于功率运行阶段的测量，信号类型为电流，范围大约为0～1.2E-4A。该系统可以实现源量程脉冲信号、中间量程电信号和功率量程电信号的检测的功能。其中源量程通道由于是脉冲信号，信号处理过程较为复杂，硬件也较为特殊，将源量程信号检测单元单独封装为一个独立设备。中间量程通道和功率量程通道都为电信号，两者信号处理过程有相似之处，硬件模块也基本可以通用，将中间量程通道模块和功率量程通道模块封装为一个独立设备形成过渡量程信号检测单元，以便能实现不同信号的检测且节约硬件成本和空间。其中信号处理单元可以是单片机也可以是PC电脑。
优选的方案，所述源量程信号检测单元包括依次电连接的前置放大模块、探测器高压信号处理整形模块、计数率模块、输出模块及脉冲检测模块，所述脉冲检测模块与所述信息分析处理单元电连接。由此可知，如图1所示，源量程信号检测单元用于检测源量程通道内的脉冲信号，源量程通道(CNS)由2个独立的相同线路组成。在停堆时和在电站启动的初期阶段，源量程线路保证中子注量率的冗余测量。它的测量范围是10-1到2×105n/cm2.s(额定功率的10-9到10-3％)，高压电源大约为900V。
优选的方案，所述过渡量程信号检测单元包括中间量程信号检测单元及功率量程信号检测单元，所述中间量程信号检测单元及功率量程信号检测单元分别用于检测中间量程通道的中间量程电流信号及功率量程通道的功率量程电流信号，并将所述中间量程电流信号及所述功率量程电流信号传送至信息分析处理单元。由此可知，过渡量程信号检测单元可以分别检测到中间量程通道和功率量程通道的电信号，以此来定位故障源。
优选的方案，所述中间量程信号检测单元包括依次电连接的探测器高压及补偿电压模块、信号放大处理模块、A/D转换模块、输出模块及电信号检测模块。如图1所示，中间量程信号检测单元用于检测中间量程通道内的故障信息，中间量程通道(CNI)由2个独立的相同线路组成，保证中子注量率从是2×102到5×1010n/cm2.s(额定功率的10-6到100％)范围内的冗余测量，中间量程测量线路是在反应堆临界以后到额定功率的10％时使用。中间量程采用γ补偿电离室，由三根同轴电缆连接到探测器，采用的探测器是涂硼补偿电离室。补偿是通过一个仅对γ射线灵敏的电离室来实现的探测器工作高压(+HV)、补偿高压(-HV)、信号(S)，其中中子探测器的高压电源为450V，补偿电压为45V。
优选的方案，所述功率量程信号检测单元包括依次电连接的探测器高压模块、信号放大处理模块、A/D转换模块、输出模块及电信号检测模块。由此可知，如图1所示，功率量程信号检测单元用于检测功率量程通道内的电信号，功率量程测量通道(CNP)由4个独立的相同的线路组成，保证堆芯上部、下部以及平均的中子注量的冗余测量，测量范围是5×102到5×1010n/cm2.s(额定功率的10-6到200％)。所使用的探测器由一个非补偿的涂硼电离室组成，它由六个敏感段构成，敏感段总长为607×6mm。每段对热中子的灵敏度约为2.3×10-14A/n/cm2·s。其中3段用于堆芯上部，另3段用于堆芯下部。每个功率测量线路测量堆芯的一个象限内的中子注量率。功率量程采用电离室，无γ补偿，共有6段电离室，电离室共用工作高压，每个探测器有7跟同轴电缆：1根高压(+HV)、6根信号(S)电缆。使用本系统时，每次只测量一段电离室，因此只需一个高压(+HV)输出和一个信号(S)输入。两段的公用高压电源大约是555V。
优选的方案，所述警示模块包括液晶显示指示灯及蜂鸣器，所述液晶显示指示灯包括多种颜色，每种颜色对应一个量程通道的故障。由此可知，通过预设不同颜色来对应不同通道的信号，当某个通道发生故障时亮起对应的通道的颜色的指示灯，并开启蜂鸣器，通过信息处理单元来控制液晶显示指示灯的颜色和蜂鸣器的开关。
优选地方案，所述系统还包括服务器，所示服务器与所示信息分析处理单元之间通过无线网连接。由此可知，信息分析处理单元将处理后的结果通过无线网络传递至服务器或浏览器终端，通过TCP/IP协议来实现互联网的连通，技术人员可以在远程对该信号检测和故障定位系统进行实时监控。
其中，该系统的软件方面主要分为两部分，一部分是基于C/S模式开发的数据采集客户端，主要实现数据采集、数据监控、数据预处理、数据分析、数据导入导出等功能；另一部分是基于B/S模式开发的综合管理系统，主要实现数据管理、文档管理、检测项目管理、资源管理等功能。
数据采集来自于该系统，这些数据在数据采集客户端处理完成后可上送至数据库服务器。控制台则针对以上各个模块的功能需求开发信号分析处理软件平台，对各类数据进行分别展示、处理和分析。为方便操作人员对测试数据的监视，系统还可配置报警器，用于提示告警信息。
为了尽可能的提高便携性，信号检测和故障定位系统拟将源量程脉冲信号、中间量程和功率量程电流信号的检测功能整合在一个整机装置中。装置采用便携式铝合金仪表机箱，机箱表面使用金属拉丝及导电氧化工艺，整机的尺寸约为280mm x 260mm x 100mm。
本发明的有益效果：本发明提供的这种基于反应堆信号检测和故障定位的系统，通过分别对源量程通道、中间量程通道及功率量程通道进行信号检测，当通道内发生故障时就会进行相应地报警显示对应的通道。该方案用于核电站核仪表系统电缆各类数据的接入、测量以及分析的过程，实现核仪表系统信号回路信号检测及故障定位。当发现核仪表系统信号异常时，可使用该装置代替核仪表系统信号处理机柜对不同的信号电缆区段进行测试，直到发现异常区段，从而实现故障定位。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于反应堆信号检测和故障定位的系统，其特征在于，包括：信息分析处理单元、源量程信号检测单元、过渡量程信号检测单元及警示模块；
所述源量程信号检测单元用于检测源量程通道内的脉冲信号，并将所述脉冲信号转换成电信号传送至信息分析处理单元；
所述过渡量程信号检测单元用于检测中间量程通道及功率量程通道的电信号，并将所述电流信号传送至信息分析处理单元；
所述信息分析处理单元用于处理所述脉冲信号电流信号，并将信号处理后的对应信息发送至警示模块；
所述警示模块用于分类显示信号异常。
2.根据权利要求1所述的基于反应堆信号检测和故障定位的系统，其特征在于：所述源量程信号检测单元包括依次电连接的前置放大模块、探测器高压信号处理整形模块、计数率模块、输出模块及脉冲检测模块，所述脉冲检测模块与所述信息分析处理单元电连接。
3.根据权利要求1所述的基于反应堆信号检测和故障定位的系统，其特征在于：所述过渡量程信号检测单元包括中间量程信号检测单元及功率量程信号检测单元，所述中间量程信号检测单元及功率量程信号检测单元分别用于检测中间量程通道的中间量程电流信号及功率量程通道的功率量程电流信号，并将所述中间量程电流信号及所述功率量程电流信号传送至信息分析处理单元。
4.根据权利要求3所述的基于反应堆信号检测和故障定位的系统，其特征在于：所述中间量程信号检测单元包括依次电连接的探测器高压及补偿电压模块、信号放大处理模块、A/D转换模块、输出模块及电信号检测模块。
5.根据权利要求4所述的基于反应堆信号检测和故障定位的系统，其特征在于：所述探测器高压及补偿电压模块包括仅对γ射线灵敏的涂硼补偿电离室。
6.根据权利要求3所述的基于反应堆信号检测和故障定位的系统，其特征在于：所述功率量程信号检测单元包括依次电连接的探测器高压模块、信号放大处理模块、A/D转换模块、输出模块及电信号检测模块。
7.根据权利要求6所述的基于反应堆信号检测和故障定位的系统，其特征在于：所述探测器高压模块包括非补偿的涂硼电离室，所述非补偿的涂硼电离室包括六个敏感段，各所述敏感段长为6mm，且各所述敏感段对热中子的灵敏度为2.3×10-14A/n/cm2·s。
8.根据权利要求7所述的基于反应堆信号检测和故障定位的系统，其特征在于：所述非补偿的涂硼电离室的六个敏感段的三段用于堆芯上部，另三段用于堆芯下部。
9.根据权利要求1所述的基于反应堆信号检测和故障定位的系统，其特征在于：所述警示模块包括液晶显示指示灯及蜂鸣器，所述液晶显示指示灯包括多种颜色，每种颜色对应一个量程通道的故障。
10.根据权利要求1所述的基于反应堆信号检测和故障定位的系统，其特征在于：所述系统还包括服务器，所示服务器与所示信息分析处理单元之间通过无线网连接。
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