...老化房监测测量系统需要满足如下的要求:能够对试验电压、电流信...
周磊 许进 陈子鸣 周忠政
【摘 要】落棒试验是通过释放两束选定的控制棒，触发RPN系统的3个及以上通道的功率量程负通量变化快信号，并触发机组自动停堆。如果试验过程顺利，则可以证明机组保护系统响应的准确性与可靠性。试验结果处理中，如何将不同系统来源的不同类型信号按照相同的时间拟合到一起，找到将两个系统来源的信号关联到一起的公共变量成为试验处理的关键。
【关键词】落棒试验功率量程负通量变化快信号
【Abstract】Rod drop test trigger the reactor automatically to trip by releasing two beams of selected control rod and triggering no less than three power range negative high neutron flux rate signals in RPN system. If the test went smoothly， it can prove that reactor protection system response accuracy and reliability. Processing test results， how to fit different types of signal of different systems together and how to find the public variables that associate signal source of two systems together become a key of test process.
【Key words】Rod drop test power range negative high neutron flux rate signal
1 试验背景
1.1 控制棒
作为控制反应堆堆芯反应性的重要手段，因为机械及电气故障等原因可能会突然落入堆底。而控制棒突然落入堆底，会给反应堆带来两类效应。（1）是堆芯功率的分布发生很大的畸变，堆芯的径向及轴向功率峰因子急剧增加，很有可能会超过安全限值。（2）是若发生落棒事故，而反应堆停堆棒组没有及时下落，提供足够的负反应性，由于功率亏损会引入足够多的正反应性，反应堆会在某一个较低的功率水平重新达到临界，并逐步稳定在一个新的功率水平。由于在此功率水平，功率分布的径向不均匀性较大，若果在这种较高功率水平下运行，很有可能会发生燃料元件烧毁事故。
落棒试验可以检验反应堆保护系统响应的准确性和可靠性，验证落棒事故分析假设条件的保守性，对于反应堆的安全非常重要。
1.2 试验信号
落棒试验所需试验信号包括KIC（电厂计算机信息和控制系统）系统上4路功率量程通道的功率量程中子通量负变化率高、停堆断路器信号、P4这几路数字信号以及高速记录仪上选定的两组落棒棒组以及选定的一束停堆棒组下落速度的模拟信号。
4路功率量程通道的功率量程中子通量负变化率高、停堆断路器信号、P4这几路数字信号是由RPR保护系统产生然后送往KIC系统。
选定的两组落棒棒组以及选定的一束停堆棒组下落速度的模拟信号是由连接到选定棒束的感应线圈因棒束移动产生的感应电流信号传送到高速记录仪上并被记录。
落棒试验需要验证两束选定控制棒的下落会引起至少3路功率量程负变化率高信号。而保护逻辑设定是只需要2路负变化率高信号出现就会在极端的时间内触发停堆，使所有控制棒下落。试验的难点在于找出功率量程负变化率高信号的出现时间与停堆信号出现的时间。
1.3 试验遇到的困难
落棒试验中，需要处理的信号一部分连接到现场安置的高速记录仪上，一部分通过KIC（电厂计算机信息和控制系统）采集。如何将高速记录以上的信号时间与KIC系统上的信号时间进行同步是试验的一个重点。
2 信号分析
2.1 保护系统简介
RPR体统是一个逻辑保护系统，根据核电厂一些物理参数的变化，通过对停堆断路器和安全驱动器的逻辑控制，确保反应堆的安全。
RPR上端连接所有的保护仪表组。它们检测选定的物理参数，当这些参数的变化达到或超过安全分析确定的保护动作整定值时，给出保护动作的初始启动信号。其中，RPR连接了四个保护核仪表组（比如RPN系统的四路功率量程信号），RPR包含了4路保护组，即A、B两个系列，目的是冗余。
停堆通道的响应时间是指从紧急停堆工况的发生到全部控制棒组件插入堆芯，引入最大负反应性使反应堆停闭所经历的时间。通道响应时间分为以下几部分：T=T1+T2+T3+T4+T5+T6
T1=传感器响应时间，T2=信号处理部分的响应时间，即从传感器的输出端到停堆断路器的输入端（失压线圈失电）的响应时间，T3=停堆断路器打开的时间，即从失压线圈失电到保持勾爪线圈失电之间的时间，T4=保持勾爪的释放时间，即从保持勾爪线圈失电到控制棒组件开始插入堆芯之间的时间，T5=控制棒组件从开始下落到它们进入阻尼器的下落时间，T6=全长控制棒组件从进入阻尼器到它们完全插入之间的时间。
2.2 KIC系统记录数据规则
KIC系统（电厂计算机信息和控制系统）构成了电厂的操作和管理信息层（2层），其终端是实现电厂监管的主要人机接口。KIC系统中的组成部分两个前段处理服务器与一层、二层网络相连，保证自动化级（一层）和显示操作级（二层）的网络通讯，实现对自动化系统全部过程数据的接收，并通过二层网络将这些数据传送到两个主服务器进行处理。
由于KIC系统记录的数据以一定频率向自动化级（一层）掃描取数据，一层记录的数据是以一定的频率向最原始的探测器处取数据。KIC系统取样频率形成的取样时间间隔为△T（KIC），自动化级数据取样频率形成的取样时间间隔为△T（自动化级）。△T（KIC）与△T（自动化级）是能够在KIC系统中进行设置，其最小值为100ms。endprint
图1 自动化层与KIC系统记录数据的简单模拟
如上图所示，是对自动化级记录的数据和KIC系统记录的数据的一个简单图例描述。对连续的模拟量，自动化层记录的数据按照其时间间隔△T（自动化级）进行记录，KIC系统记录的数据按照其时间间隔△T（KIC）向自动化层储存的数据进行采集并储存。模拟信号的实际发生时刻与KIC系统记录的信号发生时刻的最大系统误差为△T（系统误差），且△T（系统误差）≤min（△T（自动化级），△T（KIC））。故KIC上的显示时刻=事件实际发生时刻+由于扫描周期引入的系统误差△T（系统误差）+不确定性的延迟时间△T（不确定）。
3 试验结果分析与处理
3.1 落棒试验中4个功率量程输出值
从表1及图2可得，1#与3#功率量程探头的测量值在相同的时间段内有相同的变化量，并且有相同的变化趋势。且分别记录下两个数据大小非常接近的数据46.7%FP与10%FP。
从图2可看出，由于RPN001#，RPN003#探头与下落棒束M12，D12的是空间对称，且在高速记录仪记录的控制棒M12与D12的下落时间是同步的，所以RPN001#，RPN003#功率量程探头的计数的变化理论上是同步的。根据KIC系统记录的功率量程数据时刻的误差在1000ms以内，1#与3#功率量程数据的变化与理论推导是相吻合的。
通过数据可以发现2#与4#功率量程数值在KIC上记录的时刻与数值大小同步性很好。此处记录的数据与理论推导相吻合。
2#4#与1#3#功率量程探头数据变化的先后关系上，显示且1#3#变化在先。但是根据多个机组实际的测量值以及本次实验触发的功率量程负变化率高信号的前后关系，2#4#功率量程探头变化时刻应更早。考虑到最大1000ms的△T（系统误差），KIC记录的数据仍然很好的与理论吻合。
3.2 落棒试验中定值比较器输出的数字开关信号
如图4，134-137KS信号均为4路功率量程探头模拟信号输入XU定值信号比较器之后输出的数字开关量（0与1）信号。保护的逻辑是当有2个或以上数量的功率量程负变化率高信号出现就会触发停堆。
3.3 停堆短路器打开信号
表中数据表明1路和3路的停堆短路器打开信号在KIC上的显示时间同为49480ms.表明在这几种信号实际发生的时间+系统的不确定延迟结果都在同一个扫描时间段内被储存，所以记录时间显示为一样。2路和4路的停堆短路器打开信号在KIC上的显示时间同为49569ms。
根据RPR保護系统逻辑，RPN系统中4个功率量程探测器负变化率高信号触发停堆信号。
对于此，在《RPR保护通道响应时间测量》试验报告中，对于功率量程负的中子注量率变化高信号的T2时间测量结果为：67～94ms（试验原理是在定值比较器XU前输入变化的模拟信号，并且测量停堆断路器产生释放信号的时间）；而KIC系统上采集的RPR134/135/136/137KS这类信号是从核仪表组的定值比较器XU后端传输到KIC系统上的0/1数字量，其与停堆短路器打开信号的时间差应该略小于T2时间（67～94ms）。
.5 高速记录仪记录信号
3.6 信号时间同步分析
3.6.1 用KIC系统中停堆断路器打开时刻与高速记录仪中停堆棒组下落时刻进行同步处理
停堆断路器实际打开时刻判断为9269ms+0ms～9269+94ms
停堆棒落棒时刻判断为9269ms+130ms～9269+94+130ms
则最后结果：t2=t4=606～700ms，t1=t3=1118～1212ms，t落棒=830ms
3.6.2 用 KIC系统中P4信号与高速记录仪中记录的P4信号进行同步处理
P4信号发生时刻为；9704ms～9704+80ms
最后结果为：t2=t4=515～595ms，t1=t3=1027～1107ms，t落棒=830ms
表6 高速记录仪记录数据信息
4 结论
对于落棒试验数据结果的时间同步处理，可以将高速记录仪与KIC系统上的停堆断路器打开信号或者P4信号进行同步。用两种方式进行信号间的同步处理，其结果均满足试验验收准则。
[责任编辑：朱丽娜]endprint
