CN114441987A - 一种核电仪控卡件dc电路及其健康监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种核电仪控卡件DC电路及其健康监测方法，该方法包括：确定检测的一次参数和二次参数；依据所述一次参数的监测电路，实时采集所述一次参数；其中，所述二次参数可以依据所述一次参数计算得到；实现对核电仪控卡件的DC电源电路健康状态进行监测，也即，对DC电源性能下降进行实时监测，为老化管理和简化维修策略提供了便捷的方法，提高电源的可用率，降低维护成本。

Description

一种核电仪控卡件DC电路及其健康监测方法

技术领域

本发明属于核电DCS技术领域，更具体的说，尤其涉及一种核电仪控卡件DC电路及其健康监测方法。

背景技术

NB/T 20197.3-2014提出了电源存在老化，并且针对特征参数进行检测的方法，目前该方法主要采用离线的方式，将电源从系统中拆除，然后通过专用设备对参数进行测量、记录，然后进行分析；这降低了系统的可用性，同时维护可能带来损伤，测量周期较长，无法检测被加速老化或者其他一些原因导致的电源性能下降。

目前核电仪控卡件基本均使用DC电源，其亦存在老化机理，并且存在一些性能下降的失效模式，如输出电压欠压。进行板卡设计时对电源健康状态的检测，对于系统可用性有一定的提高，同时能够实时掌握电源的状态，从而优化维修策略。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种核电仪控卡件DC电路及其健康监测方法，用于实现对核电仪控卡件的DC电源电路健康状态进行监测，也即，对DC电源性能下降进行实时监测，为老化管理和简化维修策略提供了便捷的方法，提高电源的可用率，降低维护成本。

本申请第一方面公开了一种核电仪控卡件DC电路的健康监测方法，包括：

确定检测的一次参数和二次参数；

依据所述一次参数的监测电路，实时采集所述一次参数；

其中，所述二次参数可以依据所述一次参数计算得到。

可选的，在上述核电仪控卡件DC电路的健康监测方法中，所述一次参数包括：所述监测电路的环境温度、所述监测电路的输出电压、所述监测电路的输出电流、所述监测电路的输入电压和所述监测电路的输入电流。

可选的，在上述核电仪控卡件DC电路的健康监测方法中，所述二次参数包括：所述监测电路的输出电压精确度、所述监测电路的线性调整率、所述监测电路的负载调整率、所述监测电路的接触电阻、所述监测电路的转换效率、所述监测电路的输出电压的温度系数、所述监测电路的交叉调整率、所述监测电路的输入输出电压差、所述监测电路的占空比、所述监测电路的最小负载。

可选的，在上述核电仪控卡件DC电路的健康监测方法中，所述确定检测的一次参数和二次参数包括：

依据所述核电仪控卡件DC电路的相关参数，结合电路设计原理进行分析，确定检测的所述一次参数和所述二次参数。

可选的，在上述核电仪控卡件DC电路的健康监测方法中，

温度采集：采用外接温度传感器的方式监测所述核电仪控卡件DC电路中电源模块的环境温度；

输入输出电压采集：对输入输出电压及模数转换器进行匹配，使得采集电路的信号处于最优的工作状态；

输入输出电流采集：通过电流电压转换和电压信号调理，将电流进行采集。

本申请第二方面公开了一种核电仪控卡件DC电路，包括：电源模块、健康状态采集模块和CPU功能电路；

所述电源模块用于接收外部供电；

所述电源模块为所述CPU功能电路供电；

所述CPU功能电路用于接收所述健康状态采集模块的采集数据；

所述健康状态采集模块用于采集所述电源模块的参数；

电源模块、健康状态采集模块和CPU功能电路结合实现如权利要求1-5任一项所述核电仪控卡件DC电路的健康监测方法。

可选的，在上述核电仪控卡件DC电路中，所述健康状态采集模块包括：电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块；

所述电压采集模块用于检测所述电源模块的输入输出电压；

所述电流采集模块用于检测所述电源模块的输入输出电流；

所述温度采集模块用于检测所述核电仪控卡件DC电路的环境温度。

可选的，在上述核电仪控卡件DC电路中，所述电压采集模块包括：第一电压传感器和第二电压传感器；

所述第一电压传感器用于检测所述电源模块的输入电压；

所述第二电压传感器用于检测所述电源模块的输出电压。

可选的，在上述核电仪控卡件DC电路中，所述电流采集模块包括：第一电流传感器和第二电流传感器；

所述第一电流传感器用于检测所述电流模块的输入电流；

所述第二电流传感器用于检测所述电流模块的输出电流。

可选的，在上述核电仪控卡件DC电路中，所述温度采集模块为温度传感器。

从上述技术方案可知，本发明提供的一种核电仪控卡件DC电路的健康监测方法包括：确定检测的一次参数和二次参数；依据所述一次参数的监测电路，实时采集所述一次参数；其中，所述二次参数可以依据所述一次参数计算得到；实现对核电仪控卡件的DC电源电路健康状态进行监测，也即，对DC电源性能下降进行实时监测，为老化管理和简化维修策略提供了便捷的方法，提高电源的可用率，降低维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种核电仪控卡件DC电路的健康监测方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种核电仪控卡件DC电路的示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种核电仪控卡件DC电路的示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种核电仪控卡件DC电路的示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种核电仪控卡件DC电路的示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种核电仪控卡件DC电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请实施例提供了一种核电仪控卡件DC电路的健康监测方法，用于解决现有技术中核电仪控卡件基本均使用DC电源，其亦存在老化机理，并且存在一些性能下降的失效模式，如输出电压欠压。进行板卡设计时对电源健康状态的检测，对于系统可用性有一定的提高，同时能够实时掌握电源的状态，从而优化维修策略的问题。

参见图1，该核电仪控卡件DC电路的健康监测方法，包括：

S101、确定检测的一次参数和二次参数。

S102、依据所述一次参数的监测电路，实时采集所述一次参数。

其中，所述二次参数可以依据所述一次参数计算得到。

需要说明的是，电源健康状态监测有两部分组成，第一部分为故障诊断，如欠压、过压等，这部分通过专用芯片已能实现，但是其对于电源从正常到异常的过程不关心，从而无法服务于预测性维修或老化管理，第二部分为对性能下降的监测，这一部分为本发明的内容，NB/T20197.3-2014指出。

具体的，DC电源的性能参数包括：直流输入电压变化范围、直流输出电压变化范围、稳压精度、温度系数、电压稳定度(源效应)、负载稳定度(负载效应)、周期和随机偏差(PARD)峰-峰值、输出电压过冲幅度、负载阶跃瞬态恢复时间、效率、过流保护门限电流、过压保护门限电压等。

具体的，检测方法可以包括：

a)备件验收检测：对新到的电源备件进行检测，确定备件是否合格。

b)烤机筛选检测：对即将使用到现场的电源备件进行检测，通过关键参数测试确保用到现场电源合格。

c)现场电源定期检测：对在线使用的电源按给定周期进行检测，用于判断电源状态。

d)老化状态检测：根据现场电源定期检测结果，对在线运行多年电源进行检测，全面分析电源的老化状态，评估现场电源使用的可靠性。

e)老化缓解后功能验证：电源经过老化缓解后应进行功能验证，相关技术参数应符合产品技术规范要求。

f)失效分析：对故障电源按照本规范进行检测和根本原因分析。

上述参数可作为电源健康状态监测的基础，通过在线监测技术简化上述检测方法。由于在线监测技术受到成本，空间和技术的限制，结合电源电路的设计特点将在线检测的参数简化为输入电压、输入电流和输出电压、输出电流，通过对这四个量的检测，完成对电源健康状态的检测。

在本实施例中确定检测的一次参数和二次参数；依据所述一次参数的监测电路，实时采集所述一次参数；其中，所述二次参数可以依据所述一次参数计算得到；实现对核电仪控卡件的DC电源电路健康状态进行监测，也即，对DC电源性能下降进行实时监测，为老化管理和简化维修策略提供了便捷的方法，提高电源的可用率，降低维护成本。

需要说明的是，现有技术中，故障诊断类参数无法支持预测性维修；性能下降的老化管理主要存在离线监测，测试周期长，对设备可能有损伤，无法实时掌握电源的状态。

而本实施例实现对核电仪控卡件的DC电源电路健康状态进行监测，也即，对DC电源性能下降进行实时监测，为老化管理和简化维修策略提供了便捷的方法，提高电源的可用率，降低维护成本。

在核电仪控卡件DC电路的健康监测方法中，所述一次参数包括：所述监测电路的环境温度、所述监测电路的输出电压、所述监测电路的输出电流、所述监测电路的输入电压和所述监测电路的输入电流。

当然，也不排除该一次参数包括其他参数，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

在上述核电仪控卡件DC电路的健康监测方法中，所述二次参数包括：所述监测电路的输出电压精确度、所述监测电路的线性调整率、所述监测电路的负载调整率、所述监测电路的接触电阻、所述监测电路的转换效率、所述监测电路的输出电压的温度系数、所述监测电路的交叉调整率、所述监测电路的输入输出电压差、所述监测电路的占空比、所述监测电路的最小负载。

当然也不排除该二次参数包括其他参数，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

具体的，一次参数和二次参数的具体选取可以参见表1。

表1：参数确定

需要说明的是，二次参数可基于一次参数进行计算和分析，这部分内容不放在板卡内部实现，由专用数据服务器进行计算。

通过分析找到基本的电参数，作为后续步骤的输入。

需要说明的是，当确定一次参数的选取后，可以对一次参数设监测电路，以使监测电路能够获取到相应的参数。

例如：

a)温度采集：采用外接温度传感器的方式监测电源模块的环境温度。

b)输入输出电压采集：对输入输出电压及ADC电路进行匹配，使得采集电路的ADC处于最优的工作状态。通过ADC电路对电压进行采集。

c)输入输出电流采集：主要通过电流电压转换和电压信号调理将电流进行采集。

通过将上述采集电路融入到板卡设计中，从而形成一种核电仪控卡件DC电路的监测设计。

在上述核电仪控卡件DC电路的健康监测方法中，所述确定检测的一次参数和二次参数包括：

依据所述核电仪控卡件DC电路的相关参数，结合电路设计原理进行分析，确定检测的所述一次参数和所述二次参数。

也就是说，一次参数和二次参数的选取和核电仪控卡件DC电路的相关参数和电路设计原理相关。

也即，所述一次参数可以包括：所述监测电路的环境温度、所述监测电路的输出电压、所述监测电路的输出电流、所述监测电路的输入电压和所述监测电路的输入电流。所述二次参数可以包括：所述监测电路的输出电压精确度、所述监测电路的线性调整率、所述监测电路的负载调整率、所述监测电路的接触电阻、所述监测电路的转换效率、所述监测电路的输出电压的温度系数、所述监测电路的交叉调整率、所述监测电路的输入输出电压差、所述监测电路的占空比、所述监测电路的最小负载。

一次参数和二次参数的具体选取不限制于上述示例，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

在上述核电仪控卡件DC电路的健康监测方法中，温度采集：采用外接温度传感器的方式监测所述核电仪控卡件DC电路中电源模块的环境温度。

输入输出电压采集：对输入输出电压及模数转换器进行匹配，使得采集电路的信号处于最优的工作状态。

输入输出电流采集：通过电流电压转换和电压信号调理将电流进行采集。

在本实施例中，核电仪控卡件DC电路健康监测的设计方法，包括参数分析过程、监测设计等。由于参数的监测设计受到成本、技术的限制，对于监测电源状态的参数可能有变化，但是本发明是最经济实用的。

本申请另一实施例提供了一种核电仪控卡件DC电路。

参见图2，该核电仪控卡件DC电路，包括：电源模块、健康状态采集模块和CPU功能电路。

所述电源模块用于接收外部供电。

所述电源模块为所述CPU功能电路供电。

所述CPU功能电路用于接收所述健康状态采集模块的采集数据。

所述健康状态采集模块用于采集所述电源模块的参数。

电源模块、健康状态采集模块和CPU功能电路结合实现如上述任一项实施例提供的所述核电仪控卡件DC电路的健康监测方法。

具体的，该核电仪控卡件DC电路的健康监测方法，包括：确定检测的一次参数和二次参数；并依据所述一次参数的监测电路，实时采集所述一次参数。

其中，所述二次参数可以依据所述一次参数计算得到。

需要说明的是，电源健康状态监测有两部分组成，第一部分为故障诊断，如欠压、过压等，这部分通过专用芯片已能实现，但是其对于电源从正常到异常的过程不关心，从而无法服务于预测性维修或老化管理，第二部分为对性能下降的监测，这一部分为本发明的内容，NB/T20197.3-2014指出。

具体的，电源模块的性能参数包括：直流输入电压变化范围、直流输出电压变化范围、稳压精度、温度系数、电压稳定度(源效应)、负载稳定度(负载效应)、周期和随机偏差(PARD)峰-峰值、输出电压过冲幅度、负载阶跃瞬态恢复时间、效率、过流保护门限电流、过压保护门限电压等。

具体的，检测方法可以包括：

a)备件验收检测：对新到的电源备件进行检测，确定备件是否合格。

b)烤机筛选检测：对即将使用到现场的电源备件进行检测，通过关键参数测试确保用到现场电源合格。

c)现场电源定期检测：对在线使用的电源按给定周期进行检测，用于判断电源状态。

d)老化状态检测：根据现场电源定期检测结果，对在线运行多年电源进行检测，全面分析电源的老化状态，评估现场电源使用的可靠性。

e)老化缓解后功能验证：电源经过老化缓解后应进行功能验证，相关技术参数应符合产品技术规范要求。

f)失效分析：对故障电源按照本规范进行检测和根本原因分析。

上述参数可作为电源健康状态监测的基础，通过在线监测技术简化上述检测方法。由于在线监测技术受到成本，空间和技术的限制，结合电源电路的设计特点将在线检测的参数简化为输入电压、输入电流和输出电压、输出电流，通过对这四个量的检测，完成对电源健康状态的检测。

在本实施例中确定检测的一次参数和二次参数；依据所述一次参数的监测电路，实时采集所述一次参数；其中，所述二次参数可以依据所述一次参数计算得到；实现对核电仪控卡件的DC电源电路健康状态进行监测，也即，对DC电源性能下降进行实时监测，为老化管理和简化维修策略提供了便捷的方法，提高电源的可用率，降低维护成本。

需要说明的是，现有技术中，故障诊断类参数无法支持预测性维修；性能下降的老化管理主要存在离线监测，测试周期长，对设备可能有损伤，无法实时掌握电源的状态。

而本实施例实现对核电仪控卡件的DC电源电路健康状态进行监测，也即，对DC电源性能下降进行实时监测，为老化管理和简化维修策略提供了便捷的方法，提高电源的可用率，降低维护成本。

该核电仪控卡件DC电路的健康监测方法的具体过程和原理，详情参见上述实施例，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

参见图3，该核电仪控卡件DC电路还包括其他功能电路，该其他功能电路的具体选型和结构，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，该其他功能电路也接收电源模块的供电。

参见图4，在上述核电仪控卡件DC电路中，所述健康状态采集模块包括：电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块。

所述电压采集模块用于检测所述电源模块的输入输出电压。

具体的，电压采集模块的输入端分别与电源模块的输入端和和输出端相连，电压采集模块的输出端与CPU功能电路的输入端相连、以向CPU功能电路输出采集到的电源模块的输入输出电压。

所述电流采集模块用于检测所述电源模块的输入输出电流。

具体的，电流采集模块的输入端分别与电源模块的输入端和和输出端相连，电流采集模块的输出端与CPU功能电路的输入端相连、以向CPU功能电路输出采集到的电源模块的输入输出电流。

所述温度采集模块用于检测所述核电仪控卡件DC电路的环境温度。

具体的，温度采集模块设置于所述核电仪控卡件DC电路内，实时监测核电仪控卡件DC电路的环境温度，并将检测到的核电仪控卡件DC电路的环境温度传输至CPU功能电路。

参见图5，在上述核电仪控卡件DC电路中，所述电压采集模块包括：第一电压传感器和第二电压传感器。

所述第一电压传感器用于检测所述电源模块的输入电压。

具体的，第一电压传感器的输入端与电压模块的输出端相连，第一电压传感器的输出端与CPU功能电路的输入端相连、以向CPU功能电路传输电源模块的输入电压。

所述第二电压传感器用于检测所述电源模块的输出电压。

具体的，第二电压传感器的输入端与电压模块的输出端相连，第二电压传感器的输出端与CPU功能电路的输出端相连、以向CPU功能电路传输电源模块的输出电压。

参见图6，在上述核电仪控卡件DC电路中，所述电流采集模块包括：第一电流传感器和第二电流传感器。

所述第一电流传感器用于检测所述电流模块的输入电流。

具体的，第一电流传感器的输入端与电流模块的输出端相连，第一电流传感器的输出端与CPU功能电路的输入端相连、以向CPU功能电路传输电源模块的输入电流。

所述第二电流传感器用于检测所述电流模块的输出电流。

具体的，第二电流传感器的输入端与电流模块的输出端相连，第二电流传感器的输出端与CPU功能电路的输出端相连、以向CPU功能电路传输电源模块的输出电流。

在上述核电仪控卡件DC电路中，所述温度采集模块为温度传感器。

当然也不排除该温度采集模块为其他结构电路，此处不再一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种核电仪控卡件DC电路的健康监测方法，其特征在于，包括：

确定检测的一次参数和二次参数；

依据所述一次参数的监测电路，实时采集所述一次参数；

其中，所述二次参数可以依据所述一次参数计算得到。

2.根据权利要求1所述的核电仪控卡件DC电路的健康监测方法，其特征在于，所述一次参数包括：所述监测电路的环境温度、所述监测电路的输出电压、所述监测电路的输出电流、所述监测电路的输入电压和所述监测电路的输入电流。

3.根据权利要求1所述的核电仪控卡件DC电路的健康监测方法，其特征在于，所述二次参数包括：所述监测电路的输出电压精确度、所述监测电路的线性调整率、所述监测电路的负载调整率、所述监测电路的接触电阻、所述监测电路的转换效率、所述监测电路的输出电压的温度系数、所述监测电路的交叉调整率、所述监测电路的输入输出电压差、所述监测电路的占空比、所述监测电路的最小负载。

4.根据权利要求1所述的核电仪控卡件DC电路的健康监测方法，其特征在于，所述确定检测的一次参数和二次参数包括：

依据所述核电仪控卡件DC电路的相关参数，结合电路设计原理进行分析，确定检测的所述一次参数和所述二次参数。

5.根据权利要求2所述的核电仪控卡件DC电路的健康监测方法，其特征在于，

温度采集：采用外接温度传感器的方式监测所述核电仪控卡件DC电路中电源模块的环境温度；

输入输出电压采集：对输入输出电压及模数转换器进行匹配，使得采集电路的信号处于最优的工作状态；

输入输出电流采集：通过电流电压转换和电压信号调理，将电流进行采集。

6.一种核电仪控卡件DC电路，其特征在于，包括：电源模块、健康状态采集模块和CPU功能电路；

所述电源模块用于接收外部供电；

所述电源模块为所述CPU功能电路供电；

所述CPU功能电路用于接收所述健康状态采集模块的采集数据；

所述健康状态采集模块用于采集所述电源模块的参数；

电源模块、健康状态采集模块和CPU功能电路结合实现如权利要求1-5任一项所述核电仪控卡件DC电路的健康监测方法。

7.根据权利要求6所述的核电仪控卡件DC电路，其特征在于，所述健康状态采集模块包括：电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块；

所述电压采集模块用于检测所述电源模块的输入输出电压；

所述电流采集模块用于检测所述电源模块的输入输出电流；

所述温度采集模块用于检测所述核电仪控卡件DC电路的环境温度。

8.根据权利要求7所述的核电仪控卡件DC电路，其特征在于，所述电压采集模块包括：第一电压传感器和第二电压传感器；

所述第一电压传感器用于检测所述电源模块的输入电压；

所述第二电压传感器用于检测所述电源模块的输出电压。

9.根据权利要求7所述的核电仪控卡件DC电路，其特征在于，所述电流采集模块包括：第一电流传感器和第二电流传感器；

所述第一电流传感器用于检测所述电流模块的输入电流；

所述第二电流传感器用于检测所述电流模块的输出电流。

10.根据权利要求7所述的核电仪控卡件DC电路，其特征在于，所述温度采集模块为温度传感器。

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