反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統及方法與流程

2023-06-04 21:16:41

本發明涉及設備響應時間測試領域，具體涉及反應堆保護系統通道響應時間測試系統，更具體而言，涉及一種反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統及方法。

背景技術：

反應堆保護通道響應時間是判斷反應堆保護觸發有效性和及時性的關鍵技術指標，核電站安全準則中對各類保護的響應時間有嚴格的要求。對於保護通道響應時間測試，國內外普遍利用高速記錄卡和信號仿真設備，通過不斷的手動更換接線、手動更換仿真信號和保護信號的方式完成。而由於各種保護信號需要多次觸發，給現場設備隔離和現場工期控制帶來極大的困難，此類試驗方法風險高、工期長，一般完成所有保護通道響應時間測量的時間為幾個月。另外，試驗完成後需要人工進行數據比對分析得出試驗結論，容易因人為因素造成試驗數據及結果不可靠。

為此，有必要設計一種新的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統，以克服上述問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術中反應堆保護通道響應時間測試方法耗費時間長、試驗效率低以及由於長時間的試驗容易引入現場設備誤動和計算錯誤導致工業安全和試驗質量下降的缺點，提供一種可靠性和準確性更高的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統和方法。

本發明就上述技術問題而提出的技術方案如下：

本發明提供了一種反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統，包括：

集成控制器，連接核電廠數字控制系統，用於輸出成組仿真信號和通道選擇控制信號；

第一通道選擇器，連接所述集成控制器,用於接收所述成組仿真信號，並根據所述通道選擇控制信號選擇一個信號作為保護輸入記錄樣本輸出；

第二通道選擇器，連接所述集成控制器和所述核電廠數字控制系統，用於接收並根據所述通道選擇控制信號選擇一個信號作為保護輸出記錄樣本，所述保護輸出記錄樣本由所述核電廠數字控制系統因接收所述仿真信號而觸發產生的；

高速記錄卡，分別連接所述集成控制器、第一通道選擇器和第二通道選擇器，用於記錄所述保護輸入記錄樣本和保護輸出記錄樣本的變化時差數據，並將所述變化時差數據提供給所述集成控制器，所述集成控制器還用於根據所述變化時差數據計算得出反應堆保護通道響應時間。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統中，所述系統還包括通過所述集成控制器的人機接口與所述集成控制器連接的人機互動設備。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統中，所述人機互動設備具有設備配置及診斷人機界面、試驗流程及數據處理界面和試驗配合界面。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統中，所述仿真信號輸出模塊包括用於輸出模擬量信號的第一單元和用於輸出開關量信號的第二單元。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統中，所述集成控制器具有：

數據採集模塊，與所述高速記錄卡連接，用於採集所述變化時差數據；

數據分析模塊，與所述數據採集模塊連接，用於根據所述變化時差數據分析得出反應堆保護通道響應時間。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統中，所述集成控制器具有：

列印設備接口，同時與所述數據採集模塊和所述數據分析模塊連接，用於連接列印設備。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統中，所述第一通道選擇器包括四個第一通道選擇卡和五個第二通道選擇卡。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統中，在第一通道選擇器中，五個所述第二通道選擇卡中的一個同時連接所述高速記錄卡以及其餘四個第一通道選擇卡和四個所述第二通道選擇卡。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統中，所述第二通道選擇器包括兩個所述第二通道選擇卡。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統中，所述第一通道選擇卡和第二通道選擇卡均具有至少20個通道可供選擇。

本發明還提供了一種反應堆保護系統通道響應時間智能化測試方法，所述方法包括以下步驟：

集成控制器分別輸出通道選擇控制信號至第一通道選擇器和第二通道選擇器，所述第一通道選擇器和第二通道選擇器根據所述通道選擇控制信號分別接通相應的通道；

集成控制器輸出成組仿真信號至核電廠數字控制系統和第一通道選擇器；

所述第一通道選擇器選擇一仿真信號作為保護輸入記錄樣本傳輸至高速記錄卡；

所述反應堆保護系統被所述仿真信號觸發後產生保護輸出記錄樣本，經所述第二通道選擇器傳輸給所述高速記錄卡；

所述高速記錄卡自動記錄所述保護輸入記錄樣本和保護輸出記錄樣本的變化時差數據，並將所述變化時差數據傳輸給集成控制器進行處理；

所述集成控制器根據所述變化時差數據分析計算得出反應堆保護通道響應時間。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試方法中，所述成組仿真信號包括成組模擬量仿真信號和成組開關量仿真信號。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試方法中，所述第一通道選擇器包括四個第一通道選擇卡和五個第二通道選擇卡。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試方法中，在所述第一通道選擇器中，五個所述第二通道選擇卡中的一個同時連接所述高速記錄卡以及其餘四個第一通道選擇卡和四個所述第二通道選擇卡。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試方法中，所述第二通道選擇器包括兩個所述第二通道選擇卡。

在本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試方法中，所述第一通道選擇卡和第二通道選擇卡均具有至少20個通道可供選擇。

實施本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統具有以下有益效果：

1、本發明中利用集成控制器自動作業代替人工作業，從而降低試驗過程中的誤操作的風險和試驗的成本，同時可提高試驗效率以大大地縮短試驗時間。

2、本發明中第一通道選擇器和第二通道選擇器的應用，從而避免試驗中臨時性的大量使用電纜造成的資源浪費。

3、智能化自動作業的高效率使得在役機組大修期間完成全部保護響應時間測試成為可能，能夠準確判斷保護系統的可用性。

附圖說明

圖1為本發明實施例一提供的一種反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統的結構示意圖；

圖2為本發明實施例一提供的一種集成控制器的結構示意圖；

圖3為本發明實施例一提供的一種第一通道選擇器的結構示意圖；

圖4為本發明實施例一提供的一種第二通道選擇器的結構示意圖；

圖5為本發明實施例二提供的一種反應堆保護系統通道響應時間智能化測試方法的步驟流程圖；

圖6為本發明實施例二提供的變化時差曲線圖。

具體實施方式的附圖標號說明：

具體實施方式

為了解決現有技術中所存在的反應堆保護通道響應時間測試方法耗費時間長、試驗效率低以及由於長時間的試驗容易引入現場設備誤動和計算錯誤導致工業安全和試驗質量下降的技術問題，本發明旨在提供一種可靠性和準確性更高的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統和方法，其核心思想是：利用集成控制器、通道選擇器和高速記錄卡等設備有機的結合後自動作業代替人工作業，從而降低試驗過程中的誤操作的風險和試驗的成本，同時大大地縮短試驗時間，彌補了現有技術中測試方法耗費時間長、安全係數低、試驗結果易出錯的缺陷。

為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式。

實施例一

本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統，參見圖1，該系統包括：

集成控制器100，連接核電廠數字控制系統500，用於輸出成組仿真信號和通道選擇控制信號；

第一通道選擇器200，連接集成控制器100,用於接收所述成組仿真信號，並根據所述通道選擇控制信號選擇一個信號作為保護輸入記錄樣本輸出；

第二通道選擇器300，連接集成控制器100和核電廠數字控制系統500，用於接收並根據所述通道選擇控制信號輸出保護輸出記錄樣本，所述保護輸出記錄樣本由核電廠數字控制系統500因接收所述仿真信號而觸發產生的；

高速記錄卡400，分別連接集成控制器100，第一通道選擇器200和第二通道選擇器300，用於記錄所述保護輸入記錄樣本和保護輸出記錄樣本的變化時差數據，並將所述變化時差數據提供給集成控制器100，集成控制器100根據所述變化時差數據計算得出反應堆保護通道響應時間。

人機互動設備800，連接集成控制器100，用於實現試驗員對集成控制器100進行調試控制的功能。

具體地，參見圖2，集成控制器100具有仿真信號輸出模塊101、通道選擇控制模塊102、數據採集模塊103、數據分析模塊104、列印設備接口105以及人機接口106。

仿真信號輸出模塊101包括用於發送成組模擬量仿真信號的第一單元和用於發出成組開關量仿真信號的第二單元，所述第一單元和第二單元均與第一通道選擇器200電連接。另外，仿真信號輸出模塊101還設有四個第一接口，所述四個第一接口分別與核電廠數字控制系統500的四個反應堆保護系統連接，四個所述反應堆保護系統分別記為RPC-1、RPC-2、RPC-3和RPC-4。

通道選擇控制模塊102同時連接第一通道選擇器200和第二通道選擇器300，通道選擇控制模塊102可根據預設的程序發出兩路通道選擇控制信號，第一通道選擇器200接收到其中一路通道選擇控制信號並接通相應的通道，第二通道選擇器300接收到另外一路通道選擇控制信號並接通相應的通道。

數據採集模塊103與高速記錄卡400電連接，用於採集高速記錄卡400記錄的數據，即所述保護輸入記錄樣本和保護輸出記錄樣本的變化時差數據。

數據分析模塊104與數據採集模塊103電連接，用於接收數據採集模塊103採集到的數據，即所述保護輸入記錄樣本和保護輸出記錄樣本的變化時差數據，並根據所述保護輸入記錄樣本和保護輸出記錄樣本的變化時差數據生成變化時差曲線，進而分析計算得出相應的反應堆保護通道響應時間。

列印設備接口105同時與所述數據採集模塊103和所述數據分析模塊104連接，用於連接一個列印設備，從而將所述保護輸入記錄樣本和保護輸出記錄樣本的變化時差數據、變化時差曲線以及相應的計算結果列印出來。

具體地，參見圖3，第一通道選擇器200包括四個第一通道選擇卡600和五個第二通道選擇卡700，其中四個第一通道選擇卡600與四個所述第二通道選擇卡700兩兩一組地分成四組，每一組分別與四個所述第一接口連接，且每組均由一個第一通道選擇卡600和一個所述第二通道選擇卡700構成，剩下的一個所述第二通道選擇卡700連接高速記錄卡400，且同時連接四個第一通道選擇卡600和其他的四個第二通道選擇卡700。

具體地，參見圖4，第二通道選擇器300包括兩個所述第二通道選擇卡700和第二接口，兩個所述第二通道選擇卡700均與高速記錄卡400連接，另外，兩個所述第二通道選擇卡700通過所述第二接口分別與核電廠數字控制系統500的兩個安全邏輯機櫃系統連接，兩個所述安全邏輯機櫃系統分別記為SLC-A和SLC-B。

需要說明的是，本實施例中採用AO通道選擇器作為第一通道選擇卡600，DO/pt100通道選擇器作為第二通道選擇卡700，其中所述AO通道選擇器的作用是完成AO信號的選擇，所述DO/pt100通道選擇器為復用選擇器完成DO和pt100的信號選擇，其可配置為32路DO信號的選擇，也可配置為4路PT100信號的選擇。第一通道選擇卡600(AO通道選擇器)和第二通道選擇卡700(DO/pt100通道選擇器)均具有32個通道可供選擇，可以實現模擬量或開關量通道100選4的功能，或者是N組30通道選1的功能。

具體地，人機互動設備800通過人機接口106與集成控制器100電連接，人機互動設備800具有設備配置及診斷人機界面、試驗流程及數據處理界面以及試驗配合界面。

試驗員通過所述設備配置及診斷人機界面可進行配置系統、設定默認定值、更改系統參數、診斷設備故障等操作。具體的如網絡配置，模擬量採集類型更改，量程更改，模擬量默認設定值更改，更改Level2-Level1系統調用點，通過報警診斷設備故障點(前提是所述的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統需提供網絡報警、電源故障報警或卡件輸入輸出開路報警等報警功能)等。

試驗員在所述試驗流程及數據處理界面中，可根據預定的試驗方案手動選擇或者自定義自動生成所需的自動化測試步驟及邏輯，並快速建立試驗所需的初始工況或瞬態工況(每一用戶測試工況的詳細要求在系統開發過程中由雙方共同商定，試驗項目可以自定義)，還可根據不同模擬量觸發引起的變化幅度更改所述模擬量變化採集的閾值，使得所述反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統自動完成試驗、採集試驗結果、形成圖表、計算響應時間、與期望值比對、給出試驗結論並保存結論等一系列試驗步驟，且同時為試驗員實時呈現試驗中所用到的模擬量仿真信號變化和開關量仿真信號。

試驗員利用所述試驗配合界面可實現單獨或分組模擬信號的功能，在所述試驗配合界面中試驗員能夠設置模擬量仿真信號的線性或非線性變化，另外，所述試驗配合界面具有一鍵設置穩定功率平臺的功能。

實施例二

本發明實施提供了一種反應堆保護系統通道響應時間智能化測試方法，適用於實施例一所示的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統，參見圖5，該方法包括：

S1、選定試驗項目：集成控制器100輸出通道選擇控制信號至第一通道選擇器200和第二通道選擇器300，第一通道選擇器200和第二通道選擇器300分別接收所述通道選擇控制信號，並接通相應的通道。

在本實施例中，反應堆保護響應時間測量試驗根據不同的仿真信號以及不同的保護觸發信號分為約100個項目，試驗員根據試驗需要，可以通過人機互動設備800手動選擇部分或全部項目。當試驗員選定試驗項目後，集成控制器100則輸出相應的通道選擇控制信號至第一通道選擇器200和第二通道選擇器300，所述第一通道選擇器200和第二通道選擇器300分別接收所述通道選擇控制信號，並接通相應的通道。

S2、觸發成組仿真信號：集成控制器100輸出成組仿真信號至核電廠數字控制系統500和第一通道選擇器200。

在本實施例中，集成控制器100的仿真信號輸出模塊101發出成組的模擬量仿真信號，所述成組的模擬量仿真信號分為兩路，一路通過發送至第一通道選擇器200，另一路發送至核電廠數字控制系統500的反應堆保護系統。

S3、保護輸入記錄樣本採集：第一通道選擇器200選擇一仿真信號作為保護輸入記錄樣本傳輸至高速記錄卡400。

在本實施例中，第一通道選擇器200接收所述成組的模擬量仿真信號，經多層選擇後輸出保護輸入記錄樣本，並將所述保護輸入記錄樣本發送至高速記錄卡400。

S4、保護輸出記錄樣本採集：所述反應堆保護系統被所述仿真信號觸發後產生保護輸出記錄樣本，經第二通道選擇器300傳輸給高速記錄卡400。

在本實施例中，核電廠數字控制系統500的反應堆保護系統接收到所述成組的模擬量仿真信號，並進行邏輯運算，當所述成組的模擬量仿真信號中的保護輸入記錄樣本到達預設閾值時，將觸發所述反應堆保護系統向所述安全邏輯機櫃系統發出所述保護輸出記錄樣本，所述保護輸出記錄樣本進而通過第二通道選擇器300預先接通的通路傳送至高速記錄卡400。

S5、記錄並傳輸變化時差數據：高速記錄卡400自動記錄所述保護輸入記錄樣本和保護輸出記錄樣本的變化時差數據，並將所述變化時差數據傳輸給集成控制器100進行處理。

在本實施例中，參見圖6，所述變化時差曲線包括：保護輸入記錄樣本的電壓值隨時間的變化曲線；以及保護輸出記錄樣本的電壓值隨時間的變化曲線。圖中，橫坐標表示時間；縱坐標表示電壓；t1為所述保護輸入記錄樣本達到閾值的時間；t2為所述安全邏輯機櫃系統發出保護輸出記錄樣本的時間。

S6、計算反應堆保護通道響應時間：集成控制器100根據所述變化時差曲線分析計算得出反應堆保護通道響應時間。

在本實施例中，集成控制器100根據t1和t2對應的時間值，做差即可得到相應的反應堆保護通道響應時間(t2-t1)。

具體地，所述反應堆保護系統通道響應時間智能化測試方法還包括：

步驟SA，仿真初始條件。

在本實施例中，試驗員對核電廠數字控制系統500進行調整，穩定功率平臺，為後續試驗做好準備。

步驟SB，確認無保護信號觸發。

在本實施例中，為了確保試驗結果的可靠性，試驗前，必須先確認沒有保護信號被觸發，建立非跳堆跳機運行環境。

步驟SC，設置隔離條件。

在本實施例中，由於部分項目之間或同一項目內部不同步驟之間具有關聯的邏輯關係，執行下一個項目之前，需要隔離上一個項目相關邏輯以免幹擾試驗測量結果。在執行下一個項目之前，人機互動設備800自動暫停試驗並彈出提示窗口提醒試驗員手動執行必要的隔離。

步驟SD，仿真試驗項目前提條件。

在本實施例中，試驗員根據選定的試驗項目所需的前提條件，通過人機互動設備800更改網絡配置，更改模擬量採集類型，更改量程，更改模擬量默認設定值，根據不同模擬量觸發引起的變化幅度更改所述模擬量變化採集的閾值以達到試驗所需的前提條件(部分項目需要功率工況以外的特殊前提，需要在項目執行過程中根據需要設置)。

步驟SE、取消隔離設置。

在本實施例中，完成一個項目的試驗後，人機互動設備800彈出提示窗口提示試驗員取消試驗前設置的隔離條件。

步驟SF、恢復試驗項目相關數據至初始條件，以穩定功率平臺。

步驟SG、根據執行每一個項目得出的試驗結果得出綜合性結論。

在本實施例中，將算出每一個項目對應的所述保護通道響應時間與標準時間要求比對，得到所述保護通道響應時間是否滿足要求的結論。

需要說明的是，上述步驟SA和步驟SB在步驟S1之前一次完成，步驟SC、和步驟SD按先後順序依次地在步驟S1和步驟S2之間完成，步驟SE、步驟SF和步驟SG則在步驟S6之後依次進行。另外在開始試驗之前還有以下準備工作：首先將集成控制器100的仿真信號輸出模塊101與核電廠數字控制系統500的反應堆保護系統連接，將第二通道選擇器300與核電廠數字控制系統500的安全邏輯機櫃系統連接，將人機互動設備800與集成控制器100連接。

綜上所述，實施本發明提供的反應堆保護系統通道響應時間智能化測試系統及方法具有以下有益效果：

1、將集成控制器100、第一通道選擇器200、第二通道選擇器300和高速記錄卡400合理的組合運用，實現了試驗過程的自動化和數據處理的自動化，試驗過程自動化包括自動試驗流、試驗先決條件提醒、試驗過程提醒、自動觸發保護、自動採集試驗數據等，有效地解決了現有技術中手動試驗工期長的問題。數據處理的自動化包括自動數據運算、自動標準比對、自動試驗結果生成等，由此提高了數據處理環節的可靠性和準確性。

2、本發明中利用集成控制器100自動作業代替人工作業，從而降低試驗過程中的誤操作的風險、試驗的人力成本，同時提高了試驗過程中試驗員的安全係數。

3、本發明中利用通道選擇器進行自動的通路選擇，減少了試驗中臨時電纜的應用數量，從而節約了試驗過程中的物資消耗。

4、智能化自動作業的高效率使得在役機組大修期間完成全部保護響應時間測試成為可能，能夠準確判斷保護系統的可用性。

上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬於本發明的保護範圍之內。