一种核电站报警方法、饱和裕度的计算方法及系统与流程

本发明涉及核电站数字化控制系统，尤其涉及一种核电站报警方法、饱和裕度的计算方法及系统。

背景技术：

状态导向规程被广泛运用于各类型压水堆核电站。饱和裕度是状态导向规程的重要参考标准之一，其反映了一回路温度和压力的主要特性参数，堆芯饱和裕度低的报警真实反映堆芯饱和裕度的状态，若电站操作人员基于误触发的报警执行停堆、安全注射等操作，核动力厂的正常运行将被严重影响。

饱和裕度的状态数值由数字化控制系统经信号采集与逻辑运算得出，数字化控制系统软件与硬件的特性会对饱和裕度的稳定性产生影响。饱和裕度的计算基于堆芯温度的实测值，该数值由堆芯热电偶在反应堆堆芯采集后传递给数字化控制系统进行计算。当堆芯热电偶设备故障或检修时，由于缺少堆芯温度实测值的支持，饱和裕度的数值会发生波动并产生报警，进而影响操作人员对核电站状态的判断。

技术实现要素：

本发明针对上述技术问题，提出一种核电站报警方法、饱和裕度的计算方法及系统。

本发明所提出的技术方案如下：

本发明提出了一种饱和裕度的计算方法，通过采集得到的堆芯多个测量点的堆芯温度值，来计算堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值；然后判断所计算得到的堆芯温度变化速率值是否处于预设温度变化速率正常范围内，若否，则剔除与所计算得到的堆芯温度变化速率值对应的堆芯温度值，并采用经过剔除过程而剩下的堆芯温度值来参与饱和裕度的计算。

本发明上述的计算方法中，包括以下步骤：

步骤s1、采集堆芯多个测量点的堆芯温度值；并根据堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值，计算得到堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值；采集安全壳内大气绝对压力值以及反应堆冷却剂系统相对压力值；

步骤s2、根据所述堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值是否处于预设温度变化速率正常范围内，以及堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值是否处于预设温度正常范围内，来筛选得到可用且有效的堆芯温度测量值集合；然后，根据可用且有效的堆芯温度测量值集合确定其中可用且有效堆芯最高温度值；

步骤s3、基于所采集得到的安全壳内大气绝对压力值和反应堆冷却剂系统相对压力值以及所确定的可用且有效堆芯最高温度值，并根据饱和裕度的计算公式计算得到饱和裕度值。

本发明上述的计算方法中，步骤s1还包括计算堆芯多个测量点所采集的堆芯温度值的平均温度值；

在步骤s2中，不仅根据所述堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值是否处于预设温度变化速率正常范围内，以及堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值是否处于预设温度正常范围内，还根据所计算得到的平均温度值是否处于预设平均温度值正常范围内，以及堆芯每个测量点的堆芯温度值与平均温度值之差是否处于预设温差正常范围内，来筛选得到可用且有效的堆芯温度测量值集合。

本发明上述的计算方法中，当所述堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值处于预设温度变化速率正常范围之外，堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值处于预设温度正常范围之外，所计算得到的平均温度值处于预设平均温度值正常范围之外，堆芯每个测量点的堆芯温度值与平均温度值之差处于预设温差正常范围之外中任意一个条件发生时，与该发生的条件对应的堆芯温度值会排除于可用且有效的堆芯温度测量值集合之外。

本发明上述的计算方法中，饱和裕度的计算公式为：

δtsat＝f(prcp，pety，tric-max)；

其中，δtsat表示饱和裕度；

prcp表示反应堆冷却剂系统相对压力；

pety表示安全壳内大气绝对压力；

tric-max表示可用且有效的堆芯温度测量值集合中的可用且有效堆芯最高温度；

f表示反应堆冷却剂系统相对压力、安全壳内大气绝对压力以及可用且有效的堆芯温度测量值集合中的可用且有效堆芯最高温度与饱和裕度之间的对应关系。

本发明还提出了一种基于上述计算方法的报警方法，包括以下步骤：

当所计算得到的饱和裕度值不处于饱和裕度正常范围时，发出警报。

本发明还提出了一种饱和裕度的计算系统，包括：

处理模块，用于通过采集得到的堆芯多个测量点的堆芯温度值，来计算堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值；然后判断所计算得到的堆芯温度变化速率值是否处于预设温度变化速率正常范围内，若否，则剔除与所计算得到的堆芯温度变化速率值对应的堆芯温度值，并采用经过剔除过程而剩下的堆芯温度值来参与饱和裕度的计算。

本发明上述的计算系统中，还包括：

采集和初步计算模块，用于采集堆芯多个测量点的堆芯温度值，并根据堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值，计算得到堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值；采集安全壳内大气绝对压力值以及反应堆冷却剂系统相对压力值；

处理模块，还用于根据所述堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值是否处于预设温度变化速率正常范围内，以及堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值是否处于预设温度正常范围内，来筛选得到可用且有效的堆芯温度测量值集合；然后，根据可用且有效的堆芯温度测量值集合确定其中可用且有效堆芯最高温度值；

处理模块，还用于基于所采集得到的安全壳内大气绝对压力值和反应堆冷却剂系统相对压力值以及所确定的可用且有效堆芯最高温度值，并根据饱和裕度的计算公式计算得到饱和裕度值。

本发明上述的计算系统中，采集和初步计算模块还用于计算堆芯多个测量点所采集的堆芯温度值的平均温度值；

处理模块，用于不仅根据所述堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值是否处于预设温度变化速率正常范围内，以及堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值是否处于预设温度正常范围内，还根据所计算得到的平均温度值是否处于预设平均温度值正常范围内，以及堆芯每个测量点的堆芯温度值与平均温度值之差是否处于预设温差正常范围内，来筛选得到可用且有效的堆芯温度测量值集合。

本发明还提出了一种报警系统，包括如上所述的计算系统；还包括：

报警模块，用于当所计算得到的饱和裕度值不处于饱和裕度正常范围时，发出警报。

本发明的核电站报警方法、饱和裕度的计算方法及系统对堆芯温度进行可用性和有效性的验证，尤其是分别计算单一堆芯温度变化率，当任意一单一堆芯温度变化率不正常时，则屏蔽该数据。通过这种方式，避免因堆芯热电偶设备故障或检修而导致饱和裕度的数值发生波动。本发明的核电站报警方法、饱和裕度的计算方法及系统设计巧妙，实用性强。

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示出了在不采用本发明的饱和裕度的计算方法的情况下堆芯某一测量点的堆芯温度值的变化示意图；

图2示出了预设温度变化速率正常范围的图示的一种使用状态示意图；

图3示出了预设温度变化速率正常范围的图示的另一种使用状态示意图；

图4示出了图2和图3所示的预设温度变化速率正常范围的图示的具体使用状态参考图；

图5示出了本发明优选实施例的饱和裕度的计算方法的步骤示意图；

图6示出了本发明优选实施例的饱和裕度的计算系统及报警系统的功能模块方框图。

具体实施方式

本发明所要解决的技术问题是：当堆芯热电偶设备故障或检修时，由于缺少堆芯温度实测值的支持，饱和裕度的数值会发生波动并产生报警，进而影响操作人员对核电站状态的判断。本发明就该技术问题而提出的技术思路是：对堆芯温度进行可用性和有效性的验证，尤其是分别计算单一堆芯温度变化率，当任意一单一堆芯温度变化率不正常时，则屏蔽该数据。通过这种方式，避免因堆芯热电偶设备故障或检修而导致饱和裕度的数值发生波动。

为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

在本发明中，饱和裕度的计算会经过基础信号采集、信号可用性识别、信号有效性判断、信号筛选及计算等步骤。具体地，本发明提出了一种饱和裕度的计算方法，通过采集得到的堆芯多个测量点的堆芯温度值，来计算堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值；然后判断所计算得到的堆芯温度变化速率值是否处于预设温度变化速率正常范围内，若否，则剔除与所计算得到的堆芯温度变化速率值对应的堆芯温度值，并采用经过剔除过程而剩下的堆芯温度值来参与饱和裕度的计算。在这里，在当不采用本发明的饱和裕度的计算方法的情况下，如图1所示，当某一堆芯的测量点备受人为干预而连接中断，或连接异常中断时，饱和裕度的计算方法中所采集的有关堆芯温度值的基础数据将会比正常状态下少。此时，用于处理基础数据的仪控系统设备，以其保守硬件特性，会采用特定的缺省值代替缺失的基础数据，并以特定的缺省值参与后续饱和裕度的计算。如图1，以曲线tc代表堆芯某一测量点的堆芯温度值的变化；t1时刻以前，堆芯温度值为实际测量值且在正常范围以内(0-1200℃)；t1时刻，测量曲线tc的测量设备连接中断；t1至t2的时间范围内，仪控系统使用预设的缺省值代替实测值参与后续饱和裕度的计算。该缺省值在时间维度的变化由仪控系统的硬件特性确定，该缺省值将由最后一个周期的实测值开始快速上升至1300℃，并保持稳定。待测量设备恢复连接后，该数值亦将由1300℃快速下降至实测值。当仪控系统使用缺省值计算饱和裕度时，参与计算的缺省值由于不断增加，将在到达某一值(如图1中所示的c值)时才被识别为无效测量值。但在此之前，如当缺省值位于b值与c值之间时，该缺省值会被判别为可用的且有效值，从而被代入饱和裕度的计算过程中；而这很有可能导致饱和裕度达到预设报警阈值，进而错误地触发报警，引起操作人员关注。

具体地，该饱和裕度的计算方法，包括以下步骤：

步骤s1、采集堆芯多个测量点的堆芯温度值，并根据堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值，计算得到堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值；采集安全壳内大气绝对压力值以及反应堆冷却剂系统相对压力值；

步骤s2、根据所述堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值是否处于预设温度变化速率正常范围内，以及堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值是否处于预设温度正常范围内，来筛选得到可用且有效的堆芯温度测量值集合；然后，根据可用且有效的堆芯温度测量值集合确定其中可用且有效堆芯最高温度值；

步骤s3、基于所采集得到的安全壳内大气绝对压力值和反应堆冷却剂系统相对压力值以及所确定的可用且有效堆芯最高温度值，并根据饱和裕度的计算公式计算得到饱和裕度值。

如图2和图3所示，预设温度变化速率正常范围如同一个允许区域100，当计算得到的堆芯温度变化速率值处于允许区域100内时，则表示与该堆芯温度变化速率值对应的堆芯温度值通过了其堆芯温度变化速率值的可用性判断，该堆芯温度值可以参与后续的判断和计算。若计算得到的堆芯温度变化速率值处于允许区域100之外时，后续的判断和计算将会将与该堆芯温度变化速率值对应的堆芯温度值屏蔽掉。

结合图1-图3，可以得到图4，通过预设的预设温度变化速率正常范围对堆芯温度变化速率值的限制，t1时刻到t3时刻所采集的堆芯温度值都会被屏蔽。

进一步地，步骤s1还包括计算堆芯多个测量点所采集的堆芯温度值的平均温度值；在此基础上，在步骤s2中，不仅根据所述堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值是否处于预设温度变化速率正常范围内，以及堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值是否处于预设温度正常范围内，还根据所计算得到的平均温度值是否处于预设平均温度值正常范围内，以及堆芯每个测量点的堆芯温度值与平均温度值之差是否处于预设温差正常范围内，来筛选得到可用且有效的堆芯温度测量值集合。在本实施例中，当所述堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值处于预设温度变化速率正常范围之外，堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值处于预设温度正常范围之外，所计算得到的平均温度值处于预设平均温度值正常范围之外，堆芯每个测量点的堆芯温度值与平均温度值之差处于预设温差正常范围之外中任意一个条件发生时，与该发生的条件对应的堆芯温度值会排除于可用且有效的堆芯温度测量值集合之外。在这里，预设温度变化速率正常范围、预设温度正常范围、预设平均温度值正常范围、预设温差正常范围分别可为连续区间或不连续区间。本实施例的饱和裕度的计算方法如图5所示。

进一步地，饱和裕度的计算公式为：

δtsat＝f(prcp，pety，tric-max)；

其中，δtsat表示饱和裕度；

prcp表示反应堆冷却剂系统相对压力；

pety表示安全壳内大气绝对压力；

tric-max表示可用且有效的堆芯温度测量值集合中的可用且有效堆芯最高温度；

f表示反应堆冷却剂系统相对压力、安全壳内大气绝对压力以及可用且有效的堆芯温度测量值集合中的可用且有效堆芯最高温度与饱和裕度之间的对应关系。

进一步地，在本实施例中，基于上述饱和裕度的计算方法，本发明还提出了一种报警方法，当所计算得到的饱和裕度值不处于饱和裕度正常范围时，发出警报。

与饱和裕度的计算方法以及报警方法对应地，本发明还提出了一种饱和裕度的计算系统以及报警系统。其中，如图6所示，饱和裕度的计算系统包括：

处理模块20，用于通过采集得到的堆芯多个测量点的堆芯温度值，来计算堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值；然后判断所计算得到的堆芯温度变化速率值是否处于预设温度变化速率正常范围内，若否，则剔除与所计算得到的堆芯温度变化速率值对应的堆芯温度值，并采用经过剔除过程而剩下的堆芯温度值来参与饱和裕度的计算。

具体地，该饱和裕度的计算系统，包括：

采集和初步计算模块10，用于采集堆芯多个测量点的堆芯温度值，并根据堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值，计算得到堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值；采集安全壳内大气绝对压力值以及反应堆冷却剂系统相对压力值；

处理模块20，用于根据所述堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值是否处于预设温度变化速率正常范围内，以及堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值是否处于预设温度正常范围内，来筛选得到可用且有效的堆芯温度测量值集合；然后，根据可用且有效的堆芯温度测量值集合确定其中可用且有效堆芯最高温度值；

处理模块20，还用于基于所采集得到的安全壳内大气绝对压力值和反应堆冷却剂系统相对压力值以及所确定的可用且有效堆芯最高温度值，并根据饱和裕度的计算公式计算得到饱和裕度值。

进一步地，采集和初步计算模块10还用于计算堆芯多个测量点所采集的堆芯温度值的平均温度值；

在此基础上，处理模块20，用于不仅根据所述堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值是否处于预设温度变化速率正常范围内，以及堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值是否处于预设温度正常范围内，还根据所计算得到的平均温度值是否处于预设平均温度值正常范围内，以及堆芯每个测量点的堆芯温度值与平均温度值之差是否处于预设温差正常范围内，来筛选得到可用且有效的堆芯温度测量值集合。在本实施例中，当所述堆芯每个测量点的堆芯温度变化速率值处于预设温度变化速率正常范围之外，堆芯每个测量点所采集的堆芯温度值处于预设温度正常范围之外，所计算得到的平均温度值处于预设平均温度值正常范围之外，堆芯每个测量点的堆芯温度值与平均温度值之差处于预设温差正常范围之外中任意一个条件发生时，与该发生的条件对应的堆芯温度值会排除于可用且有效的堆芯温度测量值集合之外。在这里，预设温度变化速率正常范围、预设温度正常范围、预设平均温度值正常范围、预设温差正常范围分别可为连续区间或不连续区间。

进一步地，饱和裕度的计算公式为：

δtsat＝f(prcp，pety，tric-max)；

其中，δtsat表示饱和裕度；

prcp表示反应堆冷却剂系统相对压力；

pety表示安全壳内大气绝对压力；

tric-max表示可用且有效的堆芯温度测量值集合中的可用且有效堆芯最高温度；

f表示反应堆冷却剂系统相对压力、安全壳内大气绝对压力以及可用且有效的堆芯温度测量值集合中的可用且有效堆芯最高温度与饱和裕度之间的对应关系。

进一步地，在本实施例中，基于上述饱和裕度的计算系统，本发明还提出了一种报警系统，包括：

报警模块30，用于当所计算得到的饱和裕度值不处于饱和裕度正常范围时，发出警报。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。