核测系统中间量程的量程切换逻辑优化及验证方法与流程

本发明涉及核电器件技术领域，尤其涉及一种核测系统中间量程的量程切换逻辑优化及验证方法。

背景技术：

核仪表系统(简称rpn系统)是用分布于反应堆压力容器外的一系列中子探测器来测量反应堆功率、功率变化率以及功率的径向和轴向分布的监测设备，是直接关系到反应堆安全的重要系统之一，一般由三个量程两两互有重叠(至少两个数量级)满足堆芯冗余监测要求。岭澳二期rpn系统中间量程通道用于实时监测机组从临界到10％fp过程中的反应堆功率。中间量程中子电流测量分成7个量级，采用分段传输原理，信号调制板卡将中间量程的电流信号分为模拟量信号和开关量信号两部分进行传输。其中，三位二进制的开关量信号表示不同的量级，模拟量信号为每个量级对应的0-10v电压值。

rpn中间量程在进行信号传输时，由于表征rpn中间量程信号的模拟量和开关量(量程编码/有效位)经过不同的数字处理板件，两类信号传输不能完全同步，从而模拟量信号与开关量信号变化不完全同步，最终使得dcs计算出的中间量程电流信号在中间量程切换点附近趋势不平滑，中间量程电流信号闪发尖峰扰动。

在机组大修期间通过现场模拟中间量程电流切换试验发现中间量程信号采集计算和量程切换主要存在下面几项问题。

(1)模拟量信号先于开关量信号切换

如图1所示，当反应堆功率下降期间，中间量程电流逐渐下降，在电流处理板accg4内部，当到达量程切换点时，

无效信号invalidy动作，量程编码进行改变，然后模拟电流值开始变化；但是由于模拟量信号响应时间较快，比开关量信号早一个扫描周期被dcs采集到，因此在此周期中出现：模拟量已变化，开关量未变化，因此出现电流扰动。

(2)模拟量信号后于开关量信号切换

如图2所示，在执行此改造工作过程中为了解决中间量程信号在机组满功率饱和状态下长期超压运行的问题，更换了新型号隔离模块phoenixui-dct，试验发现该隔离模块输出相应时间约为11ms(信号从10％变化到90％)，在闭锁信号解锁前模拟量不能完成变化过程，从而dcs末端的输出信号仍然存在大概率波动现象。

(3)开关量信号本身的传输不一致

岭澳二期txs采用有效位闭锁，在切换阶段变为无效状态，当变为有效状态后，量程已经切换完成，

进行正常的量程切换；根据现场的实测数据发现开关量由0变1的时间要大于1变0的时间，从而导致闭锁信号和量程编码之间的变化不完全一致，当变化不一致过程被rps采集到时，导致闭锁失败，引起电流扰动。

(4)atwt(kcp)侧没有闭锁逻辑，dcs闭锁逻辑采集问题

如图3所示，在机组大修期间通过现场模拟中间量程电流切换试验发现在kcs侧存在误发停堆风险：由于kcs处理周期为50ms，而rpn机柜触发的闭锁信号最短的仅为10.5ms，导致kcs无法确保每次量程切换均能采集到闭锁信号。

根据atwt的逻辑设计，在量程切换过程中，中间量程送kcp机柜的参与atwt保护的信号没有设计

闭锁功能，导致量程切换过程中，atwt侧电流信号有波动风险，影响对中间量程的状态监测。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种核测系统中间量程的量程切换逻辑优化及验证方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核测系统中间量程的量程切换逻辑优化及验证方法，

中间量程探测器测量逃逸出堆外的中子电流信号，经过电缆转接器件、信号电缆、和核岛贯穿件把所述中子电流信号传输至核仪表系统(rpn)机柜，所述中子电流信号在所述rpn机柜内经电流处理板件accg4的放大处理模块将探头输出的1e-11a～1e-3a电流转换为0-10v电压表征的模拟量信号和表征量程编码a1、a2、a3、以及奇偶校验位a4、有效位a5的开关量信号；

所述模拟量信号经电流处理板件accg4的滤波模块、模拟量转换模块、隔离模块送出，所述开关量信号经16itor光隔离模块、i.32stor继电器模送出；

在txs侧，增加对任意所述量程编码a1、a2、a3变化的判断，所述任意量程编码a1、a2、a3中的任一个变化均视为量程正在切换，则闭锁核电厂检测系统中间量程信号输出，延迟一个采集周期50ms；

在txp侧，增加量程变化闭锁电流信号输出的逻辑，同时增加所述有效位a5信号闭锁电流信号输出的延时逻辑。

优选地，在txs侧，若当核电厂检测系统中间量程的所述有效位a5检测到切换时，则不对所述量程编码a1、a2、a3进行变化的判断。

优选地，还包括对修改过的逻辑功能进行验证，通过在测量机柜前端注入一定量的试验信号，模拟探头侧电流处于量程切换点附近，采用循环注入阶梯变化的电流信号，使所述核电厂检测系统中间量程在量程之间频繁切换，同时在所述txs侧和所述txp侧监视输出信号波形是否过渡平滑，同时验证到量程切换时所述有效位a5信号对信号输出的闭锁功能。

优选地，所述隔离模块的完全响应时间在4～6ms，10～90％响应时间为0.1～2ms。

实施本发明具有以下有益效果：核电厂检测系统中间量程的量程切换逻辑优化后可有效降低中间量程信号在量程切换时的信号波动，甚至在核功率小于10％时，信号波动有导致反应堆跳堆的风险；

同时针对txp侧的逻辑优化，可降低信号波动导致txp侧的atwt保护逻辑触发而跳堆的风险；

针对该逻辑的改动，在前端通过采用注入量程切换点附近的阶梯变化信号，在txs和txp侧分别检测电流输出趋势，验证量程切换是否平滑。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是模拟量先于开关量变化示意图；

图2是模拟量后于开关量切换测量图；

图3是dcs侧信号输出闭锁逻辑图；

图4是本发明模拟量信号和开关量信号传输路径图；

图5是本发明核电厂检测系统中间量程的量程编码对照表；

图6是本发明在txs侧的逻辑优化方法示意图；

图7是本发明隔离模块相应速率的对比图；

图8是本发明逻辑验证方法的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

如图3所示，是本发明的核电厂检测系统中模拟量信号与开关量信号的传输示意图。

中间量程探测器测量逃逸出堆外的中子电流信号，经过电缆转接器件、信号电缆、和核岛贯穿件把中子电流信号传输至核仪表系统(rpn)机柜，中子电流信号在rpn机柜内经电流处理板件accg4的放大处理模块将探头输出的1e-11a～1e-3a电流转换为0-10v电压表征的模拟量信号和表征量程编码a1、a2、a3、以及奇偶校验位a4、有效位a5的开关量信号。

模拟量信号经电流处理板件accg4的滤波模块、模拟量转换模块、隔离模块送出，开关量信号经16itor光隔离模块、i.32stor继电器模送出，该rpn机柜将模拟量信号和开关量信号送往反应堆保护系统(rps)和未能紧急停堆的预计瞬态(atwt)参与相关控制和保护逻辑。

如图5所示，rpn机柜中间量程信号跨越9个数量级(量程范围：1e-11a至1e-3a)，为保证其信号的测量信号的线性化及精度，处理回路设置了7个自动切换量程，电流处理板件accg4的信号处理板根据电流信号大小自动变换量程，采用分段传输原理，将中间量程的电流信号分为a、b两部分进行传输，然后再根据如下公式组合计算出实际电流值：

i＝a*10^(b-11)

其中，i＝中间量程实际电流；a＝当前量中电流对应的电压信号(用0-10v表征)；b＝三位二进制量程编码。

同时，电流处理板件accg4设计有效位a5用于在中间量程在量程切换时闭锁电流输出，防止切换期间模拟量，开关量变化时间不一致导致的电流扰动。有效位a5的持续时间主要取决于电流处理板件accg4切换所需的时间，以使信号输出闭锁时间能完全覆盖量程切换时间，避免量程切换过程信号输出波动。

如图6所示，在本实例中，在txs侧，增加对任意量程编码a1、a2、a3变化的判断，任意量程码a1、a2、a3中的任一个变化均视为量程正在切换，则闭锁核电厂检测系统中间量程信号输出，延迟一个采集周期50ms，若当核电厂检测系统中间量程的有效位a5检测到切换时，则不对量程编码a1、a2、a3进行变化的判断。

具体的，由于txs侧采集周期是50ms，rpn机柜侧采集周期为10ms，存在txs侧无法采集到有效位a5的情况，因此，在t2至t3的采样时刻区间，通过增加检测量程编码a1、a2、a3和有效位a5变化的判断逻辑，来解决量程切换过程中有效位a5没采集到而导致的模拟量扰动问题，主要逻辑内容为：通过增加任意量程编码a1、a2、a3变化判断，只要检测到量程编码a1、a2、a3中的任一个在变化，均视为中间量程正在切换，此时闭锁rpn中间量程信号输出，延迟一个采集周期50ms。

此外当中间量程原有闭锁逻辑有效位a5检测到切换时，闭锁新增逻辑，也即量程编码a1、a2、a3，实现仅在有效位a5未检测到时执行该新增加逻辑，也即量程编码a1、a2、a3。

可以理解的，模拟量先变化，到一定值后，量程编码a1、a2、a3、以及有效位a5电平开始变化(它们变化期间设计的此时要闭锁输出的)，旧的逻辑是只检测有效位a5这个量有没有变化，有效位a5为低电平时，就闭锁输出，但是这个方法有缺陷，50ms的检测周期不一定能检测到只持续10ms左右的有效位a5低电平，所以增加新逻辑，也即量程编码a1、a2、a3，只要当量程编码a1、a2、a3、以及有效位a5任何一个被检测到变化都触发闭锁输出的逻辑，这样检测不到信号变化的概率就大大降低了。

在本实施例中，在txp侧，增加量程变化闭锁电流信号输出的逻辑，同时增加有效位a5信号闭锁电流信号输出的延时逻辑。

具体的，参照rps侧逻辑组态方式，结合txp侧处理信号的特点，原txp侧并未设计有效位a5这个闭锁信号，因此，一直存在信号大幅度波动问题，新逻辑中增加类似txs侧的闭锁信号，同时采取了和txs侧略不同的方式，当有效位a5闭锁信号电平为低时，延时50ms，才恢复成高电平，这样能确保检测到有效位a5的存在，也即通过增加了量程变化闭锁电流信号输出的逻辑，同时增加有效位a5信号闭锁电流信号输出的延时逻辑以避免一个采样周期采集不到有效位a5信号的状况。该txp侧和txs侧有效位a5均来自前端电流处理板件accg4输出的有效位a5。

如图7所示，本实施例采用的隔离模块的完全响应时间在4～6ms，10～90％响应时间为0.1～2ms，经重新选型phoenix公司macxmcrui-ui-sp隔离模块，通过对几种型号模拟量隔离模块数据进行测试，macxmcrui-ui-sp模块完全响应时间在4～6ms之间，10～90％响应时间约为0.1～2m，大约为2ms，可以满足现场设备相应要求，可以理解的，也可以采用其他型号规格的隔离模块，只要满足相关要求即可，这里不做具体限定。

如图8所示，本发明还包括对修改过的逻辑功能进行验证，通过在测量机柜前端注入一定量的试验信号，模拟探头侧电流处于量程切换点附近，采用循环注入阶梯变化的电流信号，使核电厂检测系统中间量程在量程之间频繁切换，同时在txs侧和txp侧监视输出信号波形是否过渡平滑，同时验证到量程切换时有效位a5信号对信号输出的闭锁功能。

核电厂检测系统中间量程的量程切换逻辑优化后可有效降低中间量程信号在量程切换时的信号波动，甚至在核功率小于10％时，信号波动有导致反应堆跳堆的风险。

同时针对txp侧的逻辑优化，可降低信号波动导致txp侧的atwt保护逻辑触发而跳堆的风险。

针对该逻辑的改动，在前端通过采用注入量程切换点附近的阶梯变化信号，在txs和txp侧分别检测电流输出趋势，验证量程切换是否平滑。

核测系统中间量程的量程切换逻辑优化及验证方法适用于当前中广核集团所有机组的商运机组的逻辑算法，rpn柜中间量程实施逻辑改进后，可以大大提升设备运行的稳定性，降低rpn柜中间量程的量程切换时信号闪发甚至导致机组跳堆的风险，提高设备可靠性。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。