用于核电站模拟量保护系统定期试验的方法与流程

文档序号:16637120发布日期:2019-01-16 07:07阅读:209来源:国知局
用于核电站模拟量保护系统定期试验的方法与流程

本发明涉及核电站保护系统技术领域,尤其涉及一种用于核电站模拟量保护系统定期试验的方法。



背景技术:

在gb/t13284核电厂安全系统设计准则5.7节中规定,在保证安全系统执行其安全功能能力的同时,应在功率运行期间提供对其设备进行试验和校准的能力,并且应尽可能接近实际地再现安全功能的特性。因此为了验证反应堆安全系统的可用性,必须定期对其功能进行试验,以确保及时发现系统内部潜在的故障。

为满足单一故障准则,sip(systeminstrumentprocess)设计为ip/iip/iiip/ivp四个独立的保护组,克服单一故障引起的误动或拒动,同时也是实现在线试验和维修的重要措施。但定期试验时,保护系统处于降级状态,是以牺牲部分冗余性为代价的,试验时间过长,势必威胁到机组的安全运行,增加机组运行风险。

在试验时有可能出现通道处理模块和阈值模块的偏差相互补偿的情况,单一的试验准则无法检测出全通道电压漂移问题,虽然试验合格,却掩盖了通道中模块可能存在的误差。



技术实现要素:

鉴于上述的分析,本发明旨在提供一种用于核电站模拟量保护系统定期试验的方法,用以解决现有技术中单一的试验准则无法检测出全通道电压漂移问题,虽然试验合格,却掩盖了通道中模块可能存在的误差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的:

一种用于核电站模拟量保护系统定期试验的方法,所述方法包括以下步骤:

步骤s1:将试验装置的输出口ao连接保护通道的试验信号注入口st,试验装置的一个输入口ai连接保护通道的信号采集口pt,试验装置的另一个输入口di连接保护通道阈值继电器xu的输出口;

步骤s2:试验装置发出do信号使信号继电器cc和输出继电器xx带电,切换保护通道至试验状态,保护通道不再接收来自现场的测量信号,同时切断送至反应堆保护系统rpr的信号;

步骤s3:在保护通道试验信号注入口st注入代表事故工况的信号,并通过保护通道的信号采集口pt实时回采信号,同时在阈值继电器xu的输出口监视阈值继电器xu的状态,记录阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1及动作时间t1;

步骤s4:根据阈值继电器xu发生翻转时的动作电压、动作时间及回采信号,判断保护通道是否正常。

本发明有益效果如下:本实施例提供的用于核电站模拟量保护系统定期试验的方法,通过实时回采注入信号,并对阈值继电器xu发生翻转时的动作电压、动作时间进行分析,能够判断保护通道是否正常,该方法能够有效检测出全通道电压漂移问题,解决了通道中模块可能存在的误差的问题。

在上述方案的基础上,本发明还做了如下改进:

进一步,

在保护通道试验信号注入口st注入代表事故工况的信号时,首先注入静态信号,此时f(t)=ini;当保护通道稳定后,输入斜坡信号,此时f(t)=slope×t+ini;

其中,slope表示注入信号斜率,ini表示注入信号初始值,所述注入信号初始值依据核电站正常工况参数值确定。

采用上述进一步方案的有益效果是:保护通道的稳定时间由该通道的复杂程度确定,如果该通道不含有处理运算模块,该时间设置为5s;在复杂通道,依据动态模块的特性,设置为数十秒;如超温保护通道设置为32s,超功保护通道设置为88s。

进一步,判断保护通道是否正常,具体包括以下步骤:

计算阈值继电器动作电压范围、阈值继电器动作时间范围;

判断阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1是否在阈值继电器动作时间范围内;

判断阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1是否在阈值继电器动作电压范围内;

判断回采信号与注入信号的偏差是否超过额定偏差;

若同时满足阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1在阈值继电器动作电压范围内、阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1在阈值继电器动作时间范围内,且回采信号与注入信号的偏差不超过额定偏差,那么试验成功,保护通道可用;否则,试验失败,保护通道不可用。

采用上述进一步方案的有益效果是:为了能够有效检查测出全通道电压漂移问题,解决通道中模块可能存在的误差的问题,制定了三个判断准则:电压准则、时间准则、信号自检准则,当试验结果同时满足这三个判断准则时,保护通道可用,不存在全通道电压漂移、通道中模块间偏差相互补偿的问题,否则保护通道不可用。

进一步,所述判断阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1是否在阈值继电器动作时间范围内,包括如下步骤:

步骤s41:判断阈值继电器xu的翻转动作为上升动作还是下降动作,上升动作,进入步骤s42;下降动作,进入步骤s43;

步骤s42,若tup_min≤t1≤tup_max,阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1在阈值继电器动作时间范围内,否则阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1不在阈值继电器动作时间范围内;

其中,

tup_max=tup++trelay(2)

tup_min=tup-+trelay+tsamp(3)

tup+、tup-分别表示阈值继电器xu的翻转动作为上升动作时,阈值继电器的动作时间最大、最小值,tsamp为试验装置采样率,trelay为阈值继电器响应时间;

其中,

vb为阈值继电器动作电压理论值,为全通道允许误差;

全通道允许误差:

其中,ed为保护通道漂移误差,er为试验装置通道漂移误差;

步骤s43:若tdown_min≤t1≤tdown_max,阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1在阈值继电器动作时间范围内,否则阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1不在阈值继电器动作时间范围内;

其中,

tdown_max=tdown++trelay(7)

tdown_min=tdown-+trelay+tsamp(8)

tdown+、tdown-分别表示阈值继电器xu的翻转动作为下降动作时,阈值继电器的动作时间最大、最小值;

其中,

采用上述进一步方案的有益效果是:通过给出动作时间判断准则的计算公式,便于本领域的技术人员根据本申请所提供的计算方法作出判断,计算过程清晰,容易实现。

进一步,所述阈值继电器动作电压理论值的确定方式为:

当阈值继电器仅有一个输入信号,且该信号为线性信号时,阈值继电器动作电压理论值:

当阈值继电器仅有一个输入信号,且该信号为流量信号时,阈值继电器动作电压理论值:

当阈值继电器有两个输入信号时,阈值继电器动作电压理论值:

其中,pc表示输入信号物理量的设定值,pb表示输入信号物理量程下限,ph表示输入信号物理量程上限。

采用上述进一步方案的有益效果是:针对不同的输入信号,阈值继电器动作电压的理论值不同,通过给出不同输入信号下的阈值继电器动作电压,便于本领域的技术人员根据实际情况选择相应的计算公式,得到更为准确的判断结果。

进一步,所述判断阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1是否在阈值继电器动作电压范围内,包括如下步骤:

步骤s44:判断阈值继电器xu的翻转动作为上升动作还是下降动作,上升动作,进入步骤s45;下降动作,进入步骤s46;

步骤s45:若vup_min≤v1≤vup_max,阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1在阈值继电器动作电压范围内,否则阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1不在阈值继电器动作时间范围内;

其中,

vup_max=vb+εxu+dup(v/t)×(trelay+tsamp)(15)

vup_min=vb-εxu+dup(v/t)×trelay(16)

其中,vb阈值继电器动作电压理论值,εxu为阈值继电器动作允许误差,

ed_xu为阈值继电器漂移误差,er为试验装置通道漂移误差,dup(v/t)为阈值继电器翻转动作为上升动作时输入电压的变化率;

步骤s46:若vdown_min≤v1≤vdown_max,阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1在阈值继电器动作电压范围内,否则阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1不在阈值继电器动作时间范围内;

其中,

vdown_max=vb+εxu-ddown(v/t)×trelay(18)

vdown_min=vb-εxu-ddown(v/t)×(trelay+tsamp)(19)

ddown(v/t)为阈值继电器翻转动作为下降动作时输入电压的变化率。

采用上述进一步方案的有益效果是:通过给出动作电压判断准则的计算公式,便于本领域的技术人员根据本申请所提供的计算方法作出判断,计算过程清晰,容易实现。

进一步,利用阈值继电器的动作时间最大、最小值计算得到阈值继电器翻转动作为上升动作时输入电压的变化率dup(v/t):

tup+、tup-分别表示阈值继电器xu的翻转动作为上升动作时,阈值继电器的动作时间最大、最小值;

采用上述进一步方案的有益效果是:通过给出阈值继电器翻转动作为上升动作时输入电压的变化率dup(v/t),便于本领域的技术人员根据本申请所提供的计算方法作出判断,计算过程清晰,容易实现。

进一步,利用阈值继电器的动作时间最大、最小值计算得到阈值继电器翻转动作为下降动作时输入电压的变化率ddown(v/t):

tdown+、tdown-分别表示阈值继电器xu的翻转动作为下降动作时,阈值继电器的动作时间最大、最小值。

采用上述进一步方案的有益效果是:通过给出阈值继电器翻转动作为下降动作时输入电压的变化率ddown(v/t)的计算公式,便于本领域的技术人员根据本申请所提供的计算方法作出判断,计算过程清晰,容易实现。

进一步,在所述保护通道包括信号继电器cc、rs、处理运算模块、阈值继电器xu、输出继电器xx,试验信号注入口st与信号继电器cc的t端连接,保护通道的信号采集口pt与rs的输出口连接。

进一步,所述试验装置的输出口ao用于输出模拟量信号,所述试验装置的输入口ai用于输入模拟量信号;所述试验装置的另一输出口do用于输出开关量信号,所述试验装置的另一输入口用于输入开关量信号。

采用上述进一步方案的有益效果是:通过给出典型的保护通道和试验装置连接关系及试验端口,便于本领域的技术人员实施本申请的技术方案,得到相应的技术效果。

本发明中,上述各技术方案之间还可以相互组合,以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分优点可从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本发明的限制,在整个附图中,相同的参考符号表示相同的部件。

图1为一种用于核电站模拟量保护系统定期试验的方法流程图;

图2为本申请的试验原理图;

图3为典型通道模拟图;

图4为稳压器压力高三值保护试验示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例,其中,附图构成本申请一部分,并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理,并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例,公开了一种用于核电站模拟量保护系统定期试验的方法,如图1所示,该方法包括以下步骤:

步骤s1:将试验装置的输出口ao连接保护通道的试验信号注入口st,试验装置的一个输入口ai连接保护通道的信号采集口pt,试验装置的另一个输入口di连接保护通道阈值继电器xu的输出口;

步骤s2:试验装置发出do信号使信号继电器cc和输出继电器xx带电,切换保护通道至试验状态,保护通道不再接收来自现场的测量信号,同时切断送至反应堆保护系统rpr的信号;

步骤s3:在保护通道试验信号注入口st注入代表事故工况的信号,并通过保护通道的信号采集口pt实时回采信号,同时在阈值继电器xu的输出口监视阈值继电器xu的状态,记录阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1及动作时间t1;

步骤s4:根据阈值继电器xu发生翻转时的动作电压、动作时间及回采信号,判断保护通道是否正常。

与现有技术相比,本实施例提供的用于核电站模拟量保护系统定期试验的方法,通过实时回采注入信号,并对阈值继电器xu发生翻转时的动作电压、动作时间进行分析,能够判断保护通道是否正常,该方法能够有效检测出全通道电压漂移问题,解决了通道中模块可能存在的误差的问题。

在本实施例提供的保护通道中,信号继电器cc、rs、处理运算模块、阈值继电器xu、输出继电器xx依次连接,试验信号注入口st与信号继电器cc的t端(test端)连接,保护通道的信号采集口pt与rs的输出口连接。

本实施例提供的试验装置的输出口ao用于输出模拟量信号,所述试验装置的输入口ai用于输入模拟量信号;所述试验装置的另一输出口do用于输出开关量信号,所述试验装置的另一输入口用于输入开关量信号。

保护通道和试验装置的连接关系如图2所示。

优选地,在保护通道试验信号注入口st注入代表事故工况的信号时,首先注入静态信号,此时f(t)=ini;当保护通道稳定后,输入斜坡信号,此时f(t)=slope×t+ini;

其中,slope表示注入信号斜率,ini表示注入信号初始值,所述注入信号初始值依据核电站正常工况参数值确定。

保护通道的稳定时间由该通道的复杂程度确定,如果该通道不含有处理运算模块,该时间设置为5s;在复杂通道,依据动态模块的特性,设置为数十秒;如超温保护通道设置为32s,超功保护通道设置为88s.

优选地,判断保护通道是否正常,具体包括以下步骤:

计算计算阈值继电器动作电压范围、阈值继电器动作时间范围;

判断阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1是否在阈值继电器动作时间范围内;

判断阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1是否在阈值继电器动作电压范围内;

判断回采信号与注入信号的偏差是否超过额定偏差;

若同时满足阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1在阈值继电器动作电压范围内、阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1在阈值继电器动作时间范围内,且回采信号与注入信号的偏差不超过额定偏差,那么试验成功,保护通道可用;否则,试验失败,保护通道不可用。

其中,阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1从输入斜坡信号算起。

为了能够有效检查测出全通道电压漂移问题,解决通道中模块可能存在的误差的问题,制定了三个判断准则:电压准则、时间准则、信号自检准则,当试验结果同时满足这三个判断准则时,保护通道可用,不存在全通道电压漂移、通道中模块间偏差相互补偿的问题,否则保护通道不可用。

图3为典型通道模拟图。

优选地,所述判断阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1是否在阈值继电器动作时间范围内,包括如下步骤:

步骤s41:判断阈值继电器xu的翻转动作为上升动作还是下降动作,上升动作,进入步骤s42;下降动作,进入步骤s43;

步骤s42,若tup_min≤t1≤tup_max,阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1在阈值继电器动作时间范围内,否则阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1不在阈值继电器动作时间范围内;

其中,

tup_max=tup++trelay(2)

tup_min=tup-+trelay+tsamp(3)

tup+、tup-分别表示阈值继电器xu的翻转动作为上升动作时,阈值继电器的动作时间最大、最小值,tsamp为试验装置采样率,trelay为阈值继电器响应时间;

其中,

vb为阈值继电器动作电压理论值,为全通道允许误差;

全通道允许误差:

其中,ed为保护通道漂移误差,er为试验装置通道漂移误差;

步骤s43:若tdown_min≤t1≤tdown_max,阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1在阈值继电器动作时间范围内,否则阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1不在阈值继电器动作时间范围内;

其中,

tdown_max=tdown++trelay(7)

tdown_min=tdown-+trelay+tsamp(8)

tdown+、tdown-分别表示阈值继电器xu的翻转动作为下降动作时,阈值继电器的动作时间最大、最小值;

其中,

通过给出动作时间判断准则的计算公式,便于本领域的技术人员根据本申请所提供的计算方法作出判断,计算过程清晰,容易实现。

优选地,所述阈值继电器动作电压理论值的确定方式为:

当阈值继电器仅有一个输入信号,且该信号为线性信号时,阈值继电器动作电压理论值:

当阈值继电器仅有一个输入信号,且该信号为流量信号时,阈值继电器动作电压理论值:

当阈值继电器有两个输入信号时,阈值继电器动作电压理论值:

其中,pc表示输入信号物理量的设定值,pb表示输入信号物理量程下限,ph表示输入信号物理量程上限。

针对不同的输入信号,阈值继电器动作电压的理论值不同,通过给出不同输入信号下的阈值继电器动作电压,便于本领域的技术人员根据实际情况选择相应的计算公式,得到更为准确的判断结果。

优选地,所述判断阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1是否在阈值继电器动作电压范围内,包括如下步骤:

步骤s44:判断阈值继电器xu的翻转动作为上升动作还是下降动作,上升动作,进入步骤s45;下降动作,进入步骤s46;

步骤s45:若vup_min≤v1≤vup_max,阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1在阈值继电器动作电压范围内,否则阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1不在阈值继电器动作时间范围内;

其中,

vup_max=vb+εxu+dup(v/t)×(trelay+tsamp)(15)

vup_min=vb-εxu+dup(v/t)×trelay(16)

其中,vb阈值继电器动作电压理论值,εxu为阈值继电器动作允许误差,

ed_xu为阈值继电器漂移误差,er为试验装置通道漂移误差,dup(v/t)为阈值继电器翻转动作为上升动作时输入电压的变化率;

步骤s46:若vdown_min≤v1≤vdown_max,阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1在阈值继电器动作电压范围内,否则阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1不在阈值继电器动作时间范围内;

其中,

vdown_max=vb+εxu-ddown(v/t)×trelay(18)

vdown_min=vb-εxu-ddown(v/t)×(trelay+tsamp)(19)

ddown(v/t)为阈值继电器翻转动作为下降动作时输入电压的变化率。

通过给出动作电压判断准则的计算公式,便于本领域的技术人员根据本申请所提供的计算方法作出判断,计算过程清晰,容易实现。

优选地,利用阈值继电器的动作时间最大、最小值计算得到阈值继电器翻转动作为上升动作时输入电压的变化率dup(v/t):

tup+、tup-分别表示阈值继电器xu的翻转动作为上升动作时,阈值继电器的动作时间最大、最小值;

优选地,利用阈值继电器的动作时间最大、最小值计算得到阈值继电器翻转动作为下降动作时输入电压的变化率ddown(v/t):

tdown+、tdown-分别表示阈值继电器xu的翻转动作为下降动作时,阈值继电器的动作时间最大、最小值。

通过给出阈值继电器翻转动作为上升动作时输入电压的变化率dup(v/t)、阈值继电器翻转动作为下降动作时输入电压的变化率ddown(v/t)的计算公式,便于本领域的技术人员根据本申请所提供的计算方法作出判断,计算过程清晰,容易实现。

在另一实施例中,以稳压器压力高三值(164.5bar)通道保护试验为例,对本申请所述的方法进行了详细说明。

图4为稳压器压力高三值保护试验示意图,

其中,005mp表示压力变送器,变送器测量量程110bar~180bar;

420cc表示手/自动试验开关;

rs表示电流/电压转换卡,250ω高精密电阻4~20ma/1~5v;

424xu1表示阈值继电器,用于表示稳压器压力高3值(164.5bar)阈值模块产生紧急停堆保护动作,且本申请中的阈值继电器的翻转动作为上升动作;

421xx表示输出继电器。

表1为稳压器压力高三值保护试验中用到的部分参数及相应的值。

表1稳压器压力高三值保护试验符号表

在本实施例中,在本次试验中,稳压器压力三高值(164.5bar)保护通道试验中,在保护通道试验信号注入口st注入代表事故工况的信号时,首先注入静态信号,信号初始值为2.5v,时间长度为5s;当保护通道稳定后,输入斜坡信号,信号斜率为67.117mv/s,时间长度为25s。

判断保护通道是否正常,具体包括以下步骤:

计算阈值继电器动作电压范围、阈值继电器动作时间范围:

当阈值继电器仅有一个输入信号,且该信号为线性信号,阈值继电器动作电压理论值:

全通道允许误差:

阈值继电器的翻转动作为上升动作,所以阈值继电器的动作时间最大、最小值分别为:

阈值继电器的动作时间上限、下限分别为:

tup_max=tup++trelay=24.326s

tup_min=tup-+trelay+tsamp=23.830s

其中,tsamp为试验装置采样率,取值0.005,trelay为阈值继电器响应时间,取值0.02775;

阈值继电器翻转动作为上升动作时输入电压的变化率dup(v/t):

阈值继电器动作允许误差:

εxu=0.16306v

其中,ed_xu为阈值继电器漂移误差取值0.3%。

阈值继电器的动作电压上限、下限分别为:

vup_max=vb+εxu+dup(v/t)×(trelay+tsamp)=4.133v

vup_min=vb-εxu+dup(v/t)×trelay=4.099v

判断阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1是否在阈值继电器动作时间范围内;

判断阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1是否在阈值继电器动作电压范围内;

判断423pt回采信号与注入信号的偏差是否在20mv内;

若同时满足阈值继电器xu发生翻转时的动作电压值v1在阈值继电器动作电压范围内、阈值继电器xu发生翻转时的动作时间值t1在阈值继电器动作时间范围内,且回采信号与注入信号的偏差不超过额定偏差,那么试验成功,保护通道可用;否则,试验失败,保护通道不可用。

以上试验表明,采用物理斜坡试验法进行稳压器压力高三值保护通道试验,30s即可完成整个通道试验工作;通过监测xu动作电压可反映xu模块工作是否正常;通过监测xu动作时间即通道的响应时间,反映通道的整体性能;通过对423pt进行实时采集同注入信号进行比较,判断信号注入品质。

本领域技术人员可以理解,实现上述实施例方法的全部或部分流程,可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中,所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但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。

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