一種基于電流變化判斷控制棒驅(qū)動機構(gòu)動作的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓水堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)動作判斷方法，具體涉及一種在調(diào)試或運行過程中通過對采集的控制棒驅(qū)動機構(gòu)(CRDM)線圈電流進行數(shù)據(jù)處理，確定控制棒驅(qū)動機構(gòu)的各個動作時間，從而判斷控制棒驅(qū)動機構(gòu)是否正確動作的一種方法。
【背景技術(shù)】
[0002]控制棒是壓水堆核電站快速有效控制反應(yīng)堆反應(yīng)性的手段，一方面在保護動作時，要保證CRDM失電時銷爪釋放控制棒依靠重力落入反應(yīng)堆，快速控制反應(yīng)性，保護反應(yīng)堆；另一方面在正常工作時，要保證在正常時序過程中，銷爪傳遞磁極正確動作，以避免棒位偏離引起不必要的降功率運行或停堆。為了保證CRDM的正確動作，壓水堆核電站在調(diào)試或大修期間，需要檢查CRDM的正確運行。
[0003]目前大多數(shù)在役在建壓水堆核電站普遍采用在行程套管上安裝震動傳感器，同時采集CRDM線圈電流及震動傳感器信號來通過震動信號與電流信號變化的對應(yīng)時間，判斷CRDM動作的正確性。
[0004]對大多數(shù)在役在建壓水堆核電站，在熱試及大修期間反復(fù)安裝及拆卸震動傳感器無疑增加了工作人員的工作量，增加了工作時間及額外的輻射劑量。而對于電廠日常運行及定期試驗時，由于沒有震動傳感器，而棒位探測器的分辨率在約8步內(nèi)無法分辨，從而導(dǎo)致控制棒潛在失步風(fēng)險在試驗及運行過程中無法監(jiān)測。
[0005]當控制棒驅(qū)動機構(gòu)(CRDM)的保持線圈與傳遞線圈通過經(jīng)SCR整流后的直流電，線圈電流上升到一定值后，引起保持銷爪與移動銷爪的嚙合，當線圈電流下降到一定值后，相應(yīng)銷爪依靠彈簧力保持在釋放狀態(tài)；當移動線圈通過經(jīng)SCR整流后的直流電，線圈電流上升到一定值后，引起傳遞磁極的提升一步動作，當線圈電流下降到一定值后，傳遞磁極依靠重力向下移動一步動作。在CRDM運行過程中，對于保持線圈與傳遞線圈而言，銷爪的動作會改變線圈中氣隙的大小，從而改變線圈系統(tǒng)的電感變化，而瞬間的電感變化，在控制系統(tǒng)來不及補償該線圈電流之前，會在線圈電流趨勢圖上形成很明顯的電流波形變化，利用此電流變化，就可以判斷銷爪的嚙合過程。
[0006]如果以震動傳感器確定CRDM動作，需要人為判斷震動或聲音信號的性質(zhì)。由于聲音信號記錄的是CRDM動作聲音，但無法區(qū)分到底是由保持銷爪、傳遞銷爪還是由傳遞磁極引起，定性的判斷是根據(jù)電流趨勢圖，人為推測的定性結(jié)果，且只能檢測動作點，不能確定電流變化的開始與結(jié)束的時間點，需要結(jié)合電流趨勢圖來確定CRDM的動作時間。
[0007]類似的，對于提升線圈而言，當傳遞磁極提升一步后，銷爪距離提升線圈的變化，引起了線圈附近的電感變化，在線圈電流趨勢圖上也會形成電流的細小變化，用于判斷傳遞磁極的提升過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于電流變化判斷控制棒驅(qū)動機構(gòu)動作的方法，該方法能夠自動判斷控制棒驅(qū)動機構(gòu)的動作是否正確，辨識控制棒動作故障及潛在的失步風(fēng)險。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種基于電流變化判斷控制棒驅(qū)動機構(gòu)動作的方法，包括如下步驟:
[0010](I)采集控制棒驅(qū)動機構(gòu)的保持線圈、傳遞線圈、提升線圈的電流信號；
[0011](2)將采集到的電流信號進行小波變換數(shù)據(jù)處理；
[0012](3)根據(jù)處理的結(jié)果確定每束控制棒的三個線圈的動作時刻，從而判斷控制棒驅(qū)動機構(gòu)的動作是否正確。
[0013]進一步，如上所述的基于電流變化判斷控制棒驅(qū)動機構(gòu)動作的方法，步驟(I)中采集的電流信號包括電流的幅值、頻率及采樣。
[0014]進一步，如上所述的基于電流變化判斷控制棒驅(qū)動機構(gòu)動作的方法，步驟(2)中采用正交二分小波基函數(shù)，根據(jù)實際電流的幅值、頻率及采樣，確定小波基函數(shù)的時域支集與頻域支集，并在4階尺度上對線圈信號進行正交分解；根據(jù)線圈電流信號在不同尺度上的分解處理結(jié)果，確定線圈電流的基波電流、信號幅度變化及其變化持續(xù)時間、信號奇異值點的位置。
[0015]進一步，如上所述的基于電流變化判斷控制棒驅(qū)動機構(gòu)動作的方法，步驟(3)中根據(jù)信號奇異值點的位置確定電源切換時間、銷爪狀態(tài)改變時間、磁軛位置改變時間，從而根據(jù)每束控制棒的三個線圈電流，確定了控制棒驅(qū)動機構(gòu)控制時間與動作時間，并根據(jù)系統(tǒng)制定的控制棒動作時間要求，判斷控制棒驅(qū)動機構(gòu)的動作是否正確。
[0016]更進一步，步驟(3)中，通過奇異值點及保持線圈電流趨勢圖確定保持銷爪的嚙合時間點；通過奇異值點及傳遞線圈電流趨勢圖確定移動銷爪的嚙合時間點；通過奇異值點及提升線圈電流趨勢圖確定傳遞磁極的提升時間點；通過相鄰周期奇異值點及保持線圈電流趨勢圖判斷保持銷爪是否正確釋放；通過相鄰周期奇異值點及傳遞線圈電流趨勢圖判斷移動銷爪是否正確釋放；通過相鄰周期奇異值點及提升線圈電流趨勢圖判斷傳遞磁極是否正確釋放；通過各線圈電流趨勢圖和奇異值點，確定加能動作的時間。
[0017]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明的實施，將完全取代現(xiàn)有技術(shù)的震動傳感器，從而減少工作人員拆裝震動傳感器帶來的工作量，節(jié)省試驗設(shè)備，減少工作人員輻射劑量；同時通過本發(fā)明的實施實現(xiàn)了現(xiàn)有震動傳感器無法實現(xiàn)的對控制棒日常運行狀態(tài)的監(jiān)測功能，以辨識控制棒動作故障及潛在的失步風(fēng)險。小波變換分解結(jié)果給出了奇異點電流變化的幅值、持續(xù)時間以及基波電流，因此同時也為故障分析提供輔助手段。本發(fā)明在現(xiàn)有電廠設(shè)計基礎(chǔ)上，不改變現(xiàn)有電廠任何硬件設(shè)施，不影響電廠設(shè)備、系統(tǒng)的運行，可在線分析也可離線分析。
【附圖說明】
[0018]圖1為單相投切電容器仿真電路示意圖；
[0019]圖2為暫態(tài)信號正交二分小波基的分析結(jié)果示意圖；
[0020]圖3為CRDM動作電流趨勢圖；
[0021]圖4為小波變換奇異值檢測效果圖；
[0022]圖5為我國一在役核電機組的電流趨勢圖；
[0023]圖6為我國另一在役核電機組的電流趨勢圖；
[0024]圖7為非能動壓水堆電站電流趨勢圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0026]本發(fā)明所提供的基于電流變化判斷控制棒驅(qū)動機構(gòu)(CRDM)動作的方法，通過現(xiàn)有設(shè)備采集保持線圈、傳遞線圈、提升線圈的電流信號，將采集的線圈電流信號送小波變換功能處理模塊進行處理，通過處理確定每束控制棒三個線圈的動作時刻，從而判斷CRDM動作是否正確。本發(fā)明選擇最簡單常用的正交二分小波基函數(shù)，根據(jù)實際電流的幅值、頻率及采樣，確定小波基函數(shù)的時域支集與頻域支集，并在4階尺度上對線圈信號進行正交分解，目前工程應(yīng)用上，小波變換有相應(yīng)的標準模塊，在基函數(shù)的選擇及階次確定的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以自行實現(xiàn)該方案；根據(jù)線圈電流信號在不同尺度上的分解處理結(jié)果，確定線圈電流的基波電流、信號幅度變化及其變化持續(xù)時間、信號奇異值點的位置，其中，基波電流用于確定正常的線圈電流是否在技術(shù)要求范圍，信號幅度變化及其變化持續(xù)時間用于確定暫態(tài)過程是否在要求范圍內(nèi)，這是系統(tǒng)故障分析的依據(jù)之一；奇異值點位置確定了電源切換時間、銷爪狀態(tài)改變時間、磁軛位置改變時間，從而根據(jù)每束控制棒的三個線圈電流，確定了 CRDM控制時間與動作時間，并根據(jù)系統(tǒng)制定的控制棒動作時間要求，判斷CRDM動作是否正確。小波變換功能處理模塊是可移動的計算機軟硬件模塊，其并行處理能力，具有同時處理8束控制棒的24個線圈電流信號的能力，滿足電廠的實際運行要求。
[0027]在控制棒動作過程中，由于CRDM的動作，導(dǎo)致線圈電流瞬間的波動，另外當電源機柜接受上游控制信號，而電流按控制要求變化可控硅控制角變化時，導(dǎo)致電流的變化點，這些都是奇異值點，直觀上可以理解為電流信號擾動或變化的點；奇異值點是對線圈電流信號進行小波變化分析的基礎(chǔ)上確定的；在數(shù)學(xué)分析上，根據(jù)分析結(jié)果進行數(shù)學(xué)處理確定，但小波變換處理后的奇異值點，在圖形上是可以進行直觀觀