基于单探测器的核功率自动校正方法、系统及单节探测器与流程

1.本发明涉及核测量技术领域，更具体地说，它涉及基于单探测器的核功率自动校正方法、系统及单节探测器。


背景技术：

2.核动力装置堆外核仪表系统通过安装在反应堆压力容器外的一系列中子探测器来测量堆芯泄漏的中子注量率，实现对反应堆中子注量率及其变化率的连续监测。其中，核功率参数对反应堆的运行、功率控制和功率保护至关重要，为了保证核功率测量的准确性，需要根据热功率对核功率进行刻度。
3.目前，核动力装置运行时，部分会根据热功率和核功率测量的偏差结果采用手动方式对核功率进行刻度，使得核功率与热功率偏差满足系统设计要求。手动的方式是在现有功率电流系数的基础上依据功率分布情况选取不同的校正系数进行校正，能够随着工况变化而适应性的调整修正后的核功率，以提高输出的核功率的准确度，手动刻度的方法已经成熟，并在各种核动力装置应用广泛。随着反应堆运行，核功率会受到燃耗、中毒、温度和棒位等因素的影响，使得核功率测量结果偏离了热功率。目前，核动力装置采用定期进行手动刻度的方式，解决上述问题。但是，采用手动刻度的核功率的频次较高，并且手动较正具有一定的滞后性，设计上考虑了相对较多的核功率与热功率的偏差裕量，影响了保护和控制的性能。国内虽然有文献对核功率自动刻度的方法进行了研究，但缺少具体的实现方法，也未见具备工程应用的报道。
4.因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的核功率自动校正方法、系统及单节探测器是我们目前急需解决的问题。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供基于单探测器的核功率自动校正方法、系统及单节探测器，依据热功率与核功率的偏差值实时计算校正系数，实现校正后的核功率输出。该方法可以保证核动力装置的运行性能。在稳态工况时，核功率与热功率偏差的测量结果满足系统要求；在瞬态工况时，由于校正具有一定的延迟时间，使得瞬态核功率受校正影响小于0.1％；在突发异常时，校正方法对核功率变化率的影响低于0.1％，不会影响反应堆核功率保护功能的时间特性。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.第一方面，提供了基于单探测器的核功率自动校正方法，包括以下步骤：
8.确定核功率与热功率的偏差绝对值，且在偏差绝对值大于第一阈值时生成第一信号；
9.响应于第一信号后，分析单元时间内热功率的变化绝对值，且在变化绝对值小于第二阈值时生成校正信号；
10.响应于校正信号后依据偏差绝对值确定功率电流系数的校正系数；
11.依据校正系数对功率电流系数进行实时校正处理，并结合测量电流得到校正后的核功率。
12.进一步的，所述第一阈值依据核动力装置要求参数确定。
13.进一步的，所述第二阈值依据二回路稳态运行对应的热功率波动范围确定。
14.进一步的，所述校正系数的确定过程具体为：
15.确定热功率与核功率之间的偏差值；
16.依据校正延迟时间与设定目标值之比确定比例系数；
17.依据偏差值和比例系数的乘积确定功率电流系数的校正变化量，得到使功率电流系数以校正变化量完成校正的校正系数。
18.进一步的，所述校正系数的计算公式具体为：
19.δk＝1+(rp-p)
·
a/b
20.其中，δk表示校正系数；rp表示热功率；p表示核功率；a表示校正延迟时间；b表示设定目标值。
21.进一步的，所述设定目标值小于第一阈值。
22.进一步的，所述校正延迟时间依据核功率运行周期和核动力装置的稳态延迟时间确定。
23.进一步的，该方法还包括：
24.当完成一次对核功率的校正后生成循环控制信号；
25.响应于循环控制信号后将实时更新的偏差绝对值与第三阈值对比分析：
26.若实时更新的偏差绝对值大于或等于第三阈值，则继续对核功率进行校正；
27.若实时更新的偏差绝对值小于第三阈值，则结束校正；
28.其中，第三阈值小于第一阈值。
29.第二方面，提供了基于单探测器的核功率自动校正系统，包括：
30.偏差分析模块，用于确定核功率与热功率的偏差绝对值，且在偏差绝对值大于第一阈值时生成第一信号；
31.变化分析模块，用于响应于第一信号后，分析单元时间内热功率的变化绝对值，且在变化绝对值小于第二阈值时生成校正信号；
32.系数确定模块，用于响应于校正信号后依据偏差绝对值确定功率电流系数的校正系数；
33.校正处理模块，用于依据校正系数对功率电流系数进行实时校正处理，并结合测量电流得到校正后的核功率。
34.第三方面，提供了一种单节探测器，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的基于单探测器的核功率自动校正方法。
35.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
36.1、本发明提出的基于单探测器的核功率自动校正方法，一方面通过对热功率与核功率的偏差绝对值进行逻辑判断分析，能够有效降低核功率校正的频次；另一方面，依据热功率与核功率的偏差值实时计算校正系数，实现校正后的核功率输出，可以保证在核动力装置稳态时核功率与热功率偏差的测量结果满足系统要求，在突发异常时降低因校正方法
导致反应堆核功率保护功能失效的概率；同时，使用该自动校正方法后，操作人员可以节省手动校正的操作；
37.2、本发明在对偏差绝对值进行逻辑判断分析时，考虑了核动力装置要求参数和热功率测量精度，使得热功率校正程序启动更加稳定可靠；
38.3、本发明依据在确定校正系数的过程中还考虑了校正规定时间的影响，能够进一步确保在突发异常时不会因校正方法导致反应堆核功率保护功能失效；
39.4、本发明在完成一次核功率校正后，在实时更新的偏差绝对值大于或等于第三阈值时，能够循环的对核功率持续校正，避免了核功率校正反反复复启停，增强了核功率校正过程的稳定性。
附图说明
40.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
41.图1是本发明实施例中的流程图；
42.图2是本发明实施例中初始时刻核功率小于热功率时自动校正效果图；
43.图3是本发明实施例中初始时刻核功率大于热功率时自动校正效果图；
44.图4是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
45.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
46.实施例1：基于单探测器的核功率自动校正方法，如图1所示，包括以下步骤：
47.s1：确定核功率与热功率的偏差绝对值，且在偏差绝对值大于第一阈值时生成第一信号；
48.s2：响应于第一信号后，分析单元时间内热功率的变化绝对值，且在变化绝对值小于第二阈值时生成校正信号；
49.s3：响应于校正信号后依据偏差绝对值确定功率电流系数的校正系数；
50.s4：依据校正系数对功率电流系数进行实时校正处理，并结合测量电流得到校正后的核功率。
51.需要说明的是，校正后的核功率为校正后的功率电流系数与测量电流的乘积。
52.具体的，首先计算当前核功率与热功率的偏差并取绝对值，得到偏差绝对值dp。如果偏差绝对值dp小于等于第一阈值δp，则不校正直接结束。如果偏差绝对值dp大于第一阈值δp，则判断1s内热功率的变化值的绝对值，得到变化绝对值drp；如果变化绝对值drp大于等于第二阈值δrp，则不校正直接结束；如果变化绝对值drp小于第二阈值δrp，则启动核功率校正。将校正后的核功率输出系数存储，作为下一次核功率校正时的输入。当启动校正后，循环判断核功率与热功率的偏差绝对值dp，当偏差绝对值dp小于第三阈值时，终止校正流程，第三阈值可取值为δp/2。图1中flag为校正状态位，flag为0表示未校正，flag为1时表示校正。
53.在本实施例中，第一阈值与核动力装置要求参数相关。例如，如果系统要求两者偏差不超过2％fp时，fp表示满功率，δp设定值为0.02。
54.此外，第二阈值依据二回路稳态运行对应的热功率波动范围确定。例如，假设二回路稳态运行是其热功率波动不超过0.2％fp时，δrp可设定为0.004。
55.作为一种可选的实施方式，校正系数的确定过程具体为：确定热功率与核功率之间的偏差值；依据校正延迟时间与设定目标值之比确定比例系数；依据偏差值和比例系数的乘积确定功率电流系数的校正变化量，得到使功率电流系数以校正变化量完成校正的校正系数。
56.作为另一种可选的实施方式，可以依据设定系数与偏差值的乘积直接计算得到校正变化量。
57.若校正过程为以乘积方式进行等比例校正，则校正系数的计算公式具体为：
58.δk＝1+(rp-p)
·
a/b
59.其中，δk表示校正系数；rp表示热功率；p表示核功率；a表示校正延迟时间；b表示设定目标值。
60.若校正过程为以叠加方式进行校正，则可以在功率电流系数的基础上直接加或减校正变化量。
61.在本实施例中，设定目标值小于第一阈值，例如，取值为δp/2。
62.此外，校正延迟时间依据核功率运行周期和核动力装置的稳态延迟时间确定。例如，假设核功率运行周期为20ms，核动力装置稳态延迟时间约为1min，延迟时间可以设定为20ms/60s/10，10为10个指数衰减时间周期。
63.为了避免了核功率校正反反复复启停，增强了核功率校正过程的稳定性，本发明中的核功率自动校正方法还包括：当完成一次对核功率的校正后生成循环控制信号；响应于循环控制信号后将实时更新的偏差绝对值与第三阈值对比分析：若实时更新的偏差绝对值大于或等于第三阈值，则继续对核功率进行校正；若实时更新的偏差绝对值小于第三阈值，则结束校正；其中，第三阈值小于第一阈值。
64.以典型核功率校正流程为例，进一步阐述本发明中的核功率自动校正方法在工程中的应用。
65.将数字处理方法装载到仪表的处理器中。δp设定值为0.02，δrp设定值为0.004，延迟时间设定为1.667e-5(运行周期为20ms，稳态时间为120s)。如图2与图3所示，使用核功率自动校正方法对核功率进行处理，处理结果表明本发明中的自动校正方法能够实现核功率与热功率的自动校正。
66.实施例2：基于单探测器的核功率自动校正系统，该系统用于实现实施例1中所记载的核功率自动校正方法，如图4所示，包括偏差分析模块、变化分析模块、系数确定模块和校正处理模块。
67.其中，偏差分析模块，用于确定核功率与热功率的偏差绝对值，且在偏差绝对值大于第一阈值时生成第一信号；变化分析模块，用于响应于第一信号后，分析单元时间内热功率的变化绝对值，且在变化绝对值小于第二阈值时生成校正信号；系数确定模块，用于响应于校正信号后依据偏差绝对值确定功率电流系数的校正系数；校正处理模块，用于依据校正系数对功率电流系数进行实时校正处理，并结合测量电流得到校正后的核功率。
68.工作原理：本发明一方面通过对热功率与核功率的偏差绝对值进行逻辑判断分析，能够有效降低核功率校正的频次；另一方面，依据热功率与核功率的偏差值实时计算校正系数，实现校正后的核功率输出，可以保证在核动力装置稳态时核功率与热功率偏差的测量结果满足系统要求，在突发异常时降低因校正方法导致反应堆核功率保护功能失效的概率；同时，使用该自动校正方法后，操作人员可以节省手动校正的操作。
69.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
70.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
71.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
72.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
73.以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。