一种基于电流变化判断控制棒驱动机构动作的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压水堆控制棒驱动机构动作判断方法，具体涉及一种在调试或运行过程中通过对采集的控制棒驱动机构(CRDM)线圈电流进行数据处理，确定控制棒驱动机构的各个动作时间，从而判断控制棒驱动机构是否正确动作的一种方法。
【背景技术】
[0002]控制棒是压水堆核电站快速有效控制反应堆反应性的手段，一方面在保护动作时，要保证CRDM失电时销爪释放控制棒依靠重力落入反应堆，快速控制反应性，保护反应堆；另一方面在正常工作时，要保证在正常时序过程中，销爪传递磁极正确动作，以避免棒位偏离引起不必要的降功率运行或停堆。为了保证CRDM的正确动作，压水堆核电站在调试或大修期间，需要检查CRDM的正确运行。
[0003]目前大多数在役在建压水堆核电站普遍采用在行程套管上安装震动传感器，同时采集CRDM线圈电流及震动传感器信号来通过震动信号与电流信号变化的对应时间，判断CRDM动作的正确性。
[0004]对大多数在役在建压水堆核电站，在热试及大修期间反复安装及拆卸震动传感器无疑增加了工作人员的工作量，增加了工作时间及额外的辐射剂量。而对于电厂日常运行及定期试验时，由于没有震动传感器，而棒位探测器的分辨率在约8步内无法分辨，从而导致控制棒潜在失步风险在试验及运行过程中无法监测。
[0005]当控制棒驱动机构(CRDM)的保持线圈与传递线圈通过经SCR整流后的直流电，线圈电流上升到一定值后，引起保持销爪与移动销爪的啮合，当线圈电流下降到一定值后，相应销爪依靠弹簧力保持在释放状态；当移动线圈通过经SCR整流后的直流电，线圈电流上升到一定值后，引起传递磁极的提升一步动作，当线圈电流下降到一定值后，传递磁极依靠重力向下移动一步动作。在CRDM运行过程中，对于保持线圈与传递线圈而言，销爪的动作会改变线圈中气隙的大小，从而改变线圈系统的电感变化，而瞬间的电感变化，在控制系统来不及补偿该线圈电流之前，会在线圈电流趋势图上形成很明显的电流波形变化，利用此电流变化，就可以判断销爪的啮合过程。
[0006]如果以震动传感器确定CRDM动作，需要人为判断震动或声音信号的性质。由于声音信号记录的是CRDM动作声音，但无法区分到底是由保持销爪、传递销爪还是由传递磁极引起，定性的判断是根据电流趋势图，人为推测的定性结果，且只能检测动作点，不能确定电流变化的开始与结束的时间点，需要结合电流趋势图来确定CRDM的动作时间。
[0007]类似的，对于提升线圈而言，当传递磁极提升一步后，销爪距离提升线圈的变化，引起了线圈附近的电感变化，在线圈电流趋势图上也会形成电流的细小变化，用于判断传递磁极的提升过程。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于电流变化判断控制棒驱动机构动作的方法，该方法能够自动判断控制棒驱动机构的动作是否正确，辨识控制棒动作故障及潜在的失步风险。
[0009]本发明的技术方案如下:一种基于电流变化判断控制棒驱动机构动作的方法，包括如下步骤:
[0010](I)采集控制棒驱动机构的保持线圈、传递线圈、提升线圈的电流信号；
[0011](2)将采集到的电流信号进行小波变换数据处理；
[0012](3)根据处理的结果确定每束控制棒的三个线圈的动作时刻，从而判断控制棒驱动机构的动作是否正确。
[0013]进一步，如上所述的基于电流变化判断控制棒驱动机构动作的方法，步骤(I)中采集的电流信号包括电流的幅值、频率及采样。
[0014]进一步，如上所述的基于电流变化判断控制棒驱动机构动作的方法，步骤(2)中采用正交二分小波基函数，根据实际电流的幅值、频率及采样，确定小波基函数的时域支集与频域支集，并在4阶尺度上对线圈信号进行正交分解；根据线圈电流信号在不同尺度上的分解处理结果，确定线圈电流的基波电流、信号幅度变化及其变化持续时间、信号奇异值点的位置。
[0015]进一步，如上所述的基于电流变化判断控制棒驱动机构动作的方法，步骤(3)中根据信号奇异值点的位置确定电源切换时间、销爪状态改变时间、磁轭位置改变时间，从而根据每束控制棒的三个线圈电流，确定了控制棒驱动机构控制时间与动作时间，并根据系统制定的控制棒动作时间要求，判断控制棒驱动机构的动作是否正确。
[0016]更进一步，步骤(3)中，通过奇异值点及保持线圈电流趋势图确定保持销爪的啮合时间点；通过奇异值点及传递线圈电流趋势图确定移动销爪的啮合时间点；通过奇异值点及提升线圈电流趋势图确定传递磁极的提升时间点；通过相邻周期奇异值点及保持线圈电流趋势图判断保持销爪是否正确释放；通过相邻周期奇异值点及传递线圈电流趋势图判断移动销爪是否正确释放；通过相邻周期奇异值点及提升线圈电流趋势图判断传递磁极是否正确释放；通过各线圈电流趋势图和奇异值点，确定加能动作的时间。
[0017]本发明的有益效果如下:本发明的实施，将完全取代现有技术的震动传感器，从而减少工作人员拆装震动传感器带来的工作量，节省试验设备，减少工作人员辐射剂量；同时通过本发明的实施实现了现有震动传感器无法实现的对控制棒日常运行状态的监测功能，以辨识控制棒动作故障及潜在的失步风险。小波变换分解结果给出了奇异点电流变化的幅值、持续时间以及基波电流，因此同时也为故障分析提供辅助手段。本发明在现有电厂设计基础上，不改变现有电厂任何硬件设施，不影响电厂设备、系统的运行，可在线分析也可离线分析。
【附图说明】
[0018]图1为单相投切电容器仿真电路示意图；
[0019]图2为暂态信号正交二分小波基的分析结果示意图；
[0020]图3为CRDM动作电流趋势图；
[0021]图4为小波变换奇异值检测效果图；
[0022]图5为我国一在役核电机组的电流趋势图；
[0023]图6为我国另一在役核电机组的电流趋势图；
[0024]图7为非能动压水堆电站电流趋势图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0026]本发明所提供的基于电流变化判断控制棒驱动机构(CRDM)动作的方法，通过现有设备采集保持线圈、传递线圈、提升线圈的电流信号，将采集的线圈电流信号送小波变换功能处理模块进行处理，通过处理确定每束控制棒三个线圈的动作时刻，从而判断CRDM动作是否正确。本发明选择最简单常用的正交二分小波基函数，根据实际电流的幅值、频率及采样，确定小波基函数的时域支集与频域支集，并在4阶尺度上对线圈信号进行正交分解，目前工程应用上，小波变换有相应的标准模块，在基函数的选择及阶次确定的基础上，本领域的技术人员可以自行实现该方案；根据线圈电流信号在不同尺度上的分解处理结果，确定线圈电流的基波电流、信号幅度变化及其变化持续时间、信号奇异值点的位置，其中，基波电流用于确定正常的线圈电流是否在技术要求范围，信号幅度变化及其变化持续时间用于确定暂态过程是否在要求范围内，这是系统故障分析的依据之一；奇异值点位置确定了电源切换时间、销爪状态改变时间、磁轭位置改变时间，从而根据每束控制棒的三个线圈电流，确定了 CRDM控制时间与动作时间，并根据系统制定的控制棒动作时间要求，判断CRDM动作是否正确。小波变换功能处理模块是可移动的计算机软硬件模块，其并行处理能力，具有同时处理8束控制棒的24个线圈电流信号的能力，满足电厂的实际运行要求。
[0027]在控制棒动作过程中，由于CRDM的动作，导致线圈电流瞬间的波动，另外当电源机柜接受上游控制信号，而电流按控制要求变化可控硅控制角变化时，导致电流的变化点，这些都是奇异值点，直观上可以理解为电流信号扰动或变化的点；奇异值点是对线圈电流信号进行小波变化分析的基础上确定的；在数学分析上，根据分析结果进行数学处理确定，但小波变换处理后的奇异值点，在图形上是可以进行直观观