CN112133461B - 一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统及方法，属于核电站堆芯安全技术领域。本发明的系统包括总功率、AFD获取模块，用于获取当前时刻电厂系统中的热功率和AFD数据；上、下部堆芯平均功率计算模块，用于根据总功率、AFD获取模块获取的数据计算得出上部和下部堆芯平均功率；未校准核测功率获取模块，用于获取当前时刻堆外上部和下部未校准核测功率；校准因子计算模块，用于根据上、下部堆芯平均功率计算模块得出的数据和未校准核测功率获取模块的数据计算堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子。本发明能够及时有效地校准堆外象限功率倾斜比，确保机组的稳定运行。

Description

一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统及方法
技术领域
本发明涉及核电站堆芯安全技术领域，尤其涉及一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统及方法。
背景技术
象限功率倾斜比（QPTR）是核电厂安全监督的重要内容，其设置的目的是在线堆芯监测系统不可用时，确保总的径向功率分布仍然符合安全分析中所采用的设计值，确保堆芯任一点的功率密度都受到限制。
典型的三代核电机组普遍配备堆外功率量程探测器（简称堆外探测器）、堆内固定式自给能探测器（简称堆内探测器）。堆内探测器为非安全相关设备，通过实时获取堆芯状态并转化为探测器电流数据，用于堆芯运行状态的监督；堆外探测器主要用于机组的保护信号，通过内部计算处理，可以提供反应堆总功率和轴向功率分布信号。对于象限功率倾斜比监督，从冗余及安全性考虑，堆内探测器和堆外探测器分别独立设置了象限功率倾斜比监督模块。
在机组正常运行期间，各项堆芯参数均处于限值范围内的情况下，堆内象限功率倾斜比将定期进行归一化处理，一旦出现在线监测系统不可用的情况，就需要对堆外、堆内象限功率倾斜比进行监督以满足技术规格书要求。
堆外探测器表征的是堆芯外围权重功率，并不直接体现堆芯平均功率分布，且当前堆外象限功率倾斜比并没有定期进行归一化的设置，因此在运行过程中，堆外象限功率倾斜比将随堆芯燃耗和功率分布的变化而逐渐变化。当在线堆芯监测系统不可用时，基于当前机组配置，使用表征外围权重功率分布的堆外象限功率倾斜比直接作为监督的判据真实性和可靠性存在不足，且由于未定期进行归一化处理，其数值甚至存在已超过限值要求的可能，在此种情况下根据技术规格书要求，机组将必须执行相应的补偿措施，可能对机组运行产生非预期且非必要的影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统及方法，其能够及时有效地校准堆外象限功率倾斜比，确保机组的稳定运行。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统，包括：
总功率、AFD获取模块，用于获取当前时刻电厂系统中的热功率和AFD数据；
上、下部堆芯平均功率计算模块，用于根据所述总功率、AFD获取模块获取的数据计算得出上部和下部堆芯平均功率；
未校准核测功率获取模块，用于获取当前时刻堆外上部和下部未校准核测功率；
校准因子计算模块，用于根据所述上、下部堆芯平均功率计算模块得出的数据和所述未校准核测功率获取模块的数据计算堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子。
作为本发明优选，包括：
最大象限功率倾斜比获取模块，用于获取当前时刻电厂系统中最大象限功率倾斜比；
判断设定值输入模块，用于根据电厂运行要求设定最大象限功率倾斜比阈值；
逻辑判断模块，用于判断所述最大象限功率倾斜比获取模块的获取值是否大于或等于所述判断设定值输入模块的设定值，若是，则输出真值信号；若否，则令所述最大象限功率倾斜比获取模块再次获取当前时刻电厂系统中最大象限功率倾斜比；
条件判断模块，用于当接收到所述逻辑判断模块输出的真值信号时，将所述校准因子计算模块的计算结果输至校准因子输入模块；
校准因子输入模块，用于将接收到的上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子输入电厂系统，供电厂系统进行象限功率倾斜比校准。
作为本发明优选，还包括：
在线监测系统状态获取模块，用于获取当前时刻电厂在线监测系统的可用状态，并输入所述条件判断模块；
所述条件判断模块当接收到所述逻辑判断模块输出的真值信号，同时接收到所述在线监测系统状态获取模块输出的电厂在线监测系统状态为可用时，将所述校准因子计算模块的计算结果输至校准因子输入模块。
作为本发明优选，还包括：
手动输入模块，用于在特定情况下，手动输入堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子。
作为本发明优选，所述上部和下部堆芯平均功率的计算公式为：Pavg,up+ Pavg,lo=P，Pavg,up- Pavg,lo=AFD。
作为本发明优选，所述堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子的计算公式为：Cx,up=Pavg,up/Px,up，Cx,lo=Pavg,lo/Px,lo 。
本发明还提供一种堆芯平均象限功率倾斜比校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，获取当前时刻电厂系统中的热功率和AFD数据；获取当前时刻堆外上部和下部未校准核测功率；
步骤2，根据所述热功率和AFD数据计算得出上部和下部堆芯平均功率；
步骤3，根据所述上部和下部堆芯平均功率以及所述堆外上部和下部未校准核测功率，计算堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子。
作为本发明优选，还包括：
步骤4，当获取到的电厂系统中最大象限功率倾斜比大于或等于设定值时，将所述堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子输入电厂系统以校准象限功率倾斜比。
作为本发明优选，所述步骤4中将所述堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子输入电厂系统以校准象限功率倾斜比的前提还包括：当电厂在线监测系统处于可用状态时。
本发明的优点是：能够利用电厂数据系统和堆外探测器，及时方便地获取堆外象限功率倾斜比校准因子，通过一定的逻辑和条件判断，自动实现堆外象限功率倾斜比的及时校准，确保堆外象限功率倾斜比能够保持有效状态，且能够真实反映堆芯平均象限功率倾斜情况，在必要时能够满足监督要求，保证机组的安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统的功能模块图。
1-堆外核测系统；2-未校准核测功率获取模块；3-电厂数据系统；4-最大象限功率倾斜比获取模块；5-逻辑判断模块；6-判断设定值输入模块；7-总功率、AFD获取模块；8-上、下部堆芯平均功率计算模块；9-校准因子计算模块；10-条件判断模块；11-在线监测系统状态获取模块；12-校准因子输入模块；13-手动输入模块；14-校准因子。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统，包括未校准核测功率获取模块2、总功率、AFD获取模块7、上、下部堆芯平均功率计算模块8、校准因子计算模块9、最大象限功率倾斜比获取模块4、在线监测系统状态获取模块11、校准因子输入模块12、逻辑判断模块5、判断设定值输入模块6、条件判断模块10以及手动输入模块13。
未校准核测功率获取模块2获取当前时刻堆外上部和下部未校准核测功率，并将其输入校准因子计算模块9；
总功率、AFD获取模块7从电厂数据中获取机组当前时刻热功率和AFD数据，并将其输入上、下部平均功率计算模块8；
上、下部堆芯平均功率计算模块8通过对总功率、AFD数据进行逻辑运算求解出当前时刻上部和下部平均功率，并将其输入校准因子计算模块9；
校准因子计算模块9获取各通道堆外上部和下部的未校准核测功率以及上、下部堆芯平均功率计算模块输入的上部和下部平均功率，并分别将上部堆芯平均功率与堆外各通道上部未校准核测功率以及下部堆芯平均功率与堆外各通道下部未校准核测功率求商，分别获取堆外上部和下部各通道象限功率倾斜比校准因子，并将其输入条件判断模块10；
判断设定值输入模块6根据电厂执行人员要求手动输入所需判断的设定值，并将设定值输入逻辑判断模块5；
最大象限功率倾斜比获取模块4由电厂数据系统获取当前时刻最大象限功率倾斜比，并将其输入逻辑判断模块5；
逻辑判断模块5通过对最大象限功率倾斜比数值以及判断设定值输入模块输入的设定值进行逻辑判断，当最大象限功率倾斜比大于设定值时产生真值信号，并将其输入条件判断模块10；当最大象限功率倾斜比小于设定值时，令最大象限功率倾斜比获取模块4继续获取电厂数据系统当前时刻最大象限功率倾斜比；
在线监测系统状态获取模块11由电厂数据系统获取当前时刻在线监测系统状态指示（可用/不可用），并将其输入条件判断模块10；
条件判断模块10获取逻辑判断模块5输入的真值信号、获取校准因子计算模块9输入的各通道上下部校准因子以及在线监测系统状态获取模块输入的线监测系统状态指示，当且仅当同时具有逻辑判断模块5输入的真值信号以及在线监测系统状态获取模块11输入的状态为可用时，将校准因子输入模块输入的各象限上部和下部校准因子输入校准因子输入模块12，否则不输出；
校准因子输入模块12获取条件判断模块10输入的各象限上部和下部校准因子，并将其输入电厂数据系统3用于堆外象限功率倾斜比计算；
手动输入模块13仅在特定情况下根据电厂执行人员要求手动输入上部和下部各通道校准因子，并将其输入校准因子输入模块12。
上述的多个功能模块从功能上大体可以分为真值信号输出判断、校准因子计算、在线监测系统状态判断、校准因子输入四部分。
1、真值信号输出判断：最大象限功率倾斜比获取模块4获取当前时刻电厂系统3中最大象限功率倾斜比，并将该数据输入逻辑判断模块5；判断设定值输入模块6由电厂工作人员根据电厂运行要求设定，并将该数值输入逻辑判断模块5；逻辑判断模块5获取当前时刻电厂系统中最大象限功率倾斜比，并与判断设定值输入模块6所设定的数值进行逻辑判断，若当前电厂系统中最大象限功率倾斜比大于等于判断设定值输入模块6输入的设定值，则逻辑判断模块5产生真值并输入条件判断模块10，若相反则返回模块4继续获取最大象限功率倾斜比。
2、校准因子计算：总功率、AFD获取模块7获取当前时刻电厂系统3中热功率和AFD数据，并将该数据输入上/下部堆芯平均功率计算模块8；上/下部堆芯平均功率计算模块8根据公式Pavg,up+ Pavg,lo=P 和Pavg,up- Pavg,lo=AFD计算得出上部和下部堆芯平均功率，并将这两数值输入校准因子计算模块9；未校准核测功率获取模块2获取当前时刻堆外上部和下部未校准核测功率，并将其输入信号输入校准因子计算模块9；校准因子计算模块9获取堆外上/下部未校准核测功率获取模块2输入的各通道堆外上部和下部的未校准核测功率以及上/下部堆芯平均功率计算模块8输入的上部和下部堆芯平均功率，并根据公式Cx,up=Pavg,up/Px,up 和Cx,lo=Pavg,lo/Px,lo，分别计算得到堆外上部和下部各通道象限功率倾斜比校准因子，并将其输入条件判断模块10。
3、在线监测系统状态判断：在线监测系统状态获取模块11由电厂数据系统获取当前时刻在线监测系统状态指示（可用/不可用），并将其输入条件判断模块10。
4、校准因子输入：条件判断模块10获取逻辑判断模块5输入的真值信号、获取校准因子计算模块输入9的各通道上下部校准因子以及在线监测系统状态获取模块11输入的在线监测系统状态指示，当且仅当同时具有逻辑判断模块5输入的真值信号且在线监测系统状态获取模块11输入的在线监测系统状态为可用时，将校准因子计算模块9输入的各通道上部和下部校准因子输入校准因子输入模块12，否则不输出；所述校准因子输入模块12获取条件判断模块10输入的各通道上部和下部校准因子，并将其输入电厂输入系统3用于象限功率倾斜比的校准。在特定情况下，电厂工作人员可通过所述手动输入模块13手动输入各通道上下部校准因子，对堆外象限功率倾斜比进行校准。
具体的，以两个实例进行说明：
实例1
电厂最大象限功率倾斜比：1.04
判断设定值：1.02
在线监测系统状态：可用
总功率、AFD获取模块7获取当前时刻电厂系统3中总功率和AFD数据，并将其输入上、下部堆芯平均功率计算模块8；上、下部堆芯平均功率计算模块8获取总功率、AFD获取模块7输入的总功率和AFD数据，根据公式Pavg,up+ Pavg,lo=P 和Pavg,up- Pavg,lo=AFD计算上部和下部堆芯平均功率，并将其输入校准因子计算模块9；未校准核测功率获取模块2获取当前时刻堆外上部和下部未校准核测功率，并将其输入信号输入校准因子计算模块9；校准因子计算模块9获取未校准核测功率获取模块2输入的各通道堆外上部和下部的未校准核测功率以及上、下部堆芯平均功率计算模块8输入的上部和下部堆芯平均功率，并根据公式Cx,up=Pavg,up/Px,up 和Cx,lo=Pavg,lo/Px,lo，分别计算得到堆外上部和下部各通道象限功率倾斜比校准因子，并将其输入条件判断模块10；
此时条件判断模块10获得来自逻辑判断模块5的真值信号，获得来自在线监测系统状态获取模块11的线监测系统可用信号，将校准因子计算模块9输入的各通道上部和下部校准因子输入校准因子输入模块12，并将校准因子输入电厂数据系统3，校准堆外最大象限功率倾斜比至1.000附近。
实例2
电厂最大象限功率倾斜比：1.025
判断设定值：1.02
在线监测系统状态：不可用
总功率、AFD获取模块7获取当前时刻电厂系统3中总功率和AFD数据，并将其输入上、下部堆芯平均功率计算模块8；上、下部堆芯平均功率计算模块8获取总功率、AFD获取模块7输入的总功率和AFD数据，根据公式Pavg,up+ Pavg,lo=P 和Pavg,up- Pavg,lo=AFD计算上部和下部堆芯平均功率，并将其输入校准因子计算模块9；未校准核测功率获取模块2获取当前时刻堆外上部和下部未校准核测功率，并将其输入信号输入校准因子计算模块9；校准因子计算模块9获取未校准核测功率获取模块2输入的各通道堆外上部和下部的未校准核测功率以及上、下部堆芯平均功率计算模块8输入的上部和下部堆芯平均功率，并根据公式Cx,up=Pavg,up/Px,up 和Cx,lo=Pavg,lo/Px,lo，分别计算得到堆外上部和下部各通道象限功率倾斜比校准因子，并将其输入条件判断模块10；
此时条件判断模块10获得来自逻辑判断模块5的真值信号，但此时在线监测系统状态获取模块11获取的在线监测系统状态为不可用，此时将不会输出校准因子，维持当前象限功率倾斜比1.025。
另外，电厂人员可根据电厂技术规格书要求及电厂实际情况选择是否通过手动输入模块13进行校准因子的手动修正。
本发明还提供一种堆芯平均象限功率倾斜比校准方法，包括如下步骤：
步骤1，获取当前时刻电厂系统中的热功率和AFD数据；获取当前时刻堆外上部和下部未校准核测功率；
步骤2，根据所述热功率和AFD数据计算得出上部和下部堆芯平均功率；
步骤3，根据所述上部和下部堆芯平均功率以及所述堆外上部和下部未校准核测功率，计算堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子。
步骤4，当获取到的电厂系统中最大象限功率倾斜比大于或等于设定值，同时电厂在线监测系统处于可用状态时，将所述堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子输入电厂系统以校准象限功率倾斜比。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，该具体实施方式是基于本发明整体构思下的一种实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统，其特征在于，包括：
总功率、AFD获取模块，用于获取当前时刻电厂系统中的热功率和AFD数据；
上、下部堆芯平均功率计算模块，用于根据所述总功率、AFD获取模块获取的数据计算得出上部和下部堆芯平均功率；所述上部和下部堆芯平均功率的计算公式为：Pavg,up+Pavg,lo=P，Pavg,up- Pavg,lo=AFD；其中，Pavg,up为上部堆芯平均功率，Pavg,lo为下部堆芯平均功率，P为堆芯总功率，AFD为堆芯轴向通量偏差；
未校准核测功率获取模块，用于获取当前时刻堆外上部和下部未校准核测功率；
校准因子计算模块，用于根据所述上、下部堆芯平均功率计算模块得出的数据和所述未校准核测功率获取模块的数据计算堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子。
2.根据权利要求1所述的一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统，其特征在于，包括：
最大象限功率倾斜比获取模块，用于获取当前时刻电厂系统中最大象限功率倾斜比；
判断设定值输入模块，用于根据电厂运行要求设定最大象限功率倾斜比阈值；
逻辑判断模块，用于判断所述最大象限功率倾斜比获取模块的获取值是否大于或等于所述判断设定值输入模块的设定值，若是，则输出真值信号；若否，则令所述最大象限功率倾斜比获取模块再次获取当前时刻电厂系统中最大象限功率倾斜比；
条件判断模块，用于当接收到所述逻辑判断模块输出的真值信号时，将所述校准因子计算模块的计算结果输至校准因子输入模块；
校准因子输入模块，用于将接收到的上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子输入电厂系统，供电厂系统进行象限功率倾斜比校准。
3.根据权利要求2所述的一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统，其特征在于，还包括：
在线监测系统状态获取模块，用于获取当前时刻电厂在线监测系统的可用状态，并输入所述条件判断模块；
所述条件判断模块当接收到所述逻辑判断模块输出的真值信号，同时接收到所述在线监测系统状态获取模块输出的电厂在线监测系统状态为可用时，将所述校准因子计算模块的计算结果输至校准因子输入模块。
4.根据权利要求2所述的一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统，其特征在于，还包括：
手动输入模块，用于在特定情况下，手动输入堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子。
5.根据权利要求1所述的一种堆芯平均象限功率倾斜比校准系统，其特征在于，所述堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子的计算公式为：Cx,up=Pavg,up/Px,up，Cx,lo=Pavg,lo/Px,lo ；其中，Cx,up为X通道上部校准因子，Pavg,up为上部堆芯平均功率，Px,up为X通道功率量程探测器上部功率，Cx,lo为X通道下部校准因子，Pavg,lo为下部堆芯平均功率，Px,lo为X通道功率量程探测器下部功率，X指代某一个功率量程探测器通道。
6.一种堆芯平均象限功率倾斜比校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，获取当前时刻电厂系统中的热功率和AFD数据；获取当前时刻堆外上部和下部未校准核测功率；
步骤2，根据所述热功率和AFD数据计算得出上部和下部堆芯平均功率；
步骤3，根据所述上部和下部堆芯平均功率以及所述堆外上部和下部未校准核测功率，计算堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子。
7.根据权利要求6所述的一种堆芯平均象限功率倾斜比校准方法，其特征在于，还包括：
步骤4，当获取到的电厂系统中最大象限功率倾斜比大于或等于设定值时，将所述堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子输入电厂系统以校准象限功率倾斜比。
8.根据权利要求7所述的一种堆芯平均象限功率倾斜比校准方法，其特征在于，所述步骤4中将所述堆外上部和下部通道象限功率倾斜比校准因子输入电厂系统以校准象限功率倾斜比的前提还包括：当电厂在线监测系统处于可用状态时。
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