核电站安全壳泄漏率测量网络精度测量系统

技术领域

本发明涉及核电厂领域，尤其涉及一种核电站安全壳泄漏率测量网络精度测量系统。

背景技术

安全壳：即反应堆厂房，是一个带有准球形穹顶的圆柱形预应力钢筋混凝土结构，用来阻挡来自燃料的裂变产物及一回路放射性物质进入环境的最后一道屏障。当反应堆发生失水事故(LOCA：Loss of Coolant Accident)时，释放出来的大量放射性和高温高压汽水混合物可被包容和隔离，以防止对核电站周围居民产生危害。

安全壳作为核电机组的第三道安全屏障，扮演着限制放射性物质从反应堆扩散至大气的重要角色，其建造质量将直接影响到安全壳本体的功能完整性。因此，在机组投运前需进行安全壳打压试验(CTT)，以验证安全壳的强度及密封性。

安全壳打压试验的核心之一即是泄漏率试验，其涉及到试验期间温度、湿度和压力数据的连续采集和拟合计算，属于高精度计算范畴，由于其特殊性，必须采用专门的技术规范和算法进行处理，开发专门的数据采集与处理软件方能满足要求。

安全壳泄漏率测量网络用于安全壳内气体参数测量信号的传递，由下列部分构成：温度传感器；湿度传感器；压力传感器；集线箱；传感器安装箱盒；信号电缆；电气贯穿件；专用集线机柜。其中温度传感器70个，湿度传感器为15个，传感器均为四线制。集线箱10个，最终通过两个电气贯穿件将信号传输到值班室。

现技术方案测量网络精度验证方法为：

温度和湿度传感器(一般为85个)分别多次汇总至集线箱，并途径贯穿件等多连接，验证前首先需要验证其接线是否正确，即进行对线。对线时采用声动力电话，一端接在现场传感器箱盒处，另一端连接至测量值班室，每个传感器逐根线缆进行逐一对线，以验证其连接正确性。满足连线正确后，对每个传感器线路进行绝缘测量，具体仍为在值班室使用兆欧表分别测量每个传感器线线之间和线地之间的绝缘，其中线线之间绝缘大于20MΩ，线地之间绝缘须大于1MΩ方可认为满足标准。

现技术方案存在以下问题：

测量繁琐：单个传感器含屏蔽线共5根接线端，使用此方法需要执行对线近500次，测量绝缘时需要分别测量线线间和线地间，单个传感器测量绝缘次数为10次，即单次绝缘次数共需要测量850次。

测量绝缘完成后，仅表示其绝缘合格，并不意味着其稳定性和精度满足要求。如部分传感器线缆转接处存在虚接时，其绝缘一定合格，一致性检查时也可能合格，但泄漏率试验时长达十天近万次的采集数据将出现较大偏差，即其稳定性并不满足实际测量要求。

测量成本高：需要执行近且部分传感器位置位于稳压器、主泵及SG上方，落差高达数10m，位置不可接近。故需要搭设脚手架，测量成本高；

测量风险高：搭设脚手架过程存在较大的引入异物至一回路的风险；

测量辐射大：核电站主泵、压力容器及蒸汽发生器为高辐射环境，而繁琐的测量步骤存在人员高辐射风险。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在问题和不足，提供一种核电站安全壳泄漏率测量系统，能够提高网络精度测量的智能化和自动化水平。

本发明实施例提供了一种核电站安全壳泄漏率测量网络精度测量系统，包括：

VXI主机、万用表、温湿度传感器至VXI主机敷设的网络路径，以及数据采集计算机；其中，所述VXI主机包括壳体以及容置于所述壳体的VXI控制器、多路转换器；所述VXI控制器的一端与所述数据采集计算机连接，所述VXI控制器的另一端连接至多路转换器，所述多路转换器连接至所述万用表；其中：

所述多路转换器，用于连接至待测量设备，所述待测量设备包括多个测量目标，每个测量目标对应一个测量通道；

所述数据采集计算机，用于向所述VXI控制器发送测量指令；

所述VXI控制器，用于根据所述测量指令控制所述多路转换器打开预定的测量通道，并根据测量指令控制通道通断对单个温湿度传感器的某两个通道切换测量电压、电流或电阻的测量方式；

所述万用表，用于根据数据采集计算机命令，对打开的测量通道的测量目标进行测量，并可根据数据采集计算机命令即时切换测量方法及种类，其中测量温度传感器时使用电阻测量方式，测量湿度传感器时使用电压测量方式，以获得测量结果，并将所述测量结果通过所述VXI主机发送给所述数据采集计算机；

所述数据采集计算机，用于在接收到所述测量结果后，发送切换测量通道的指令至所述VXI控制器，控制器关闭本通道，打开下一通道，直至遍历所有测量通道，同时根据具体通道指令测量某一特定测量通道，同时根据待测传感器箱盒种类发送指令至万用表对测量方式切换以自动获得不同传感器箱盒的测量结果。

优选地，所述测量目标为温湿度传感器至VXI主机敷设的网络路径，所述温湿度传感器通过该敷设的网络路径将现场信号连接总线连接至所述多路转换器。

优选地，所述待测量设备为传感器箱盒，所述传感器箱盒上设置有多个阻值不同的标准电阻作为测量目标，根据待测箱盒上已设置完成的具体电阻值与VXI主机测量得到的值相匹配，用于判断测量网络敷设路径连接的正确性。

优选地，所述传感器箱盒具有多个测量通道，每个测量通道放置有一个阻值不同的标准电阻，所述标准电阻为四线制标准电阻，所有标准阻值的阻值处于预定的区间内。在测量阻值满足测量要求后，拆除标准电阻，通过控制与传感器箱盒连接的VXI控制器不同通道的通断切换，实现对某个特定传感器的任意两个通道进行绝缘测量。

优选地，所述数据采集计算机还用于：

获取当前测量通道的测量阻值以及当前测量通道的标准阻值；

当确定所述测量阻值与标准阻值不接近时，判断所述测量阻值是否位于所述预定的区间内；

若是，则判断为不同传感器箱盒之间端接错误；

若否，则判断传感器线缆出现虚接，产生三线制端接或者两线制端接。

优选地，所述数据采集计算机还用于：

对每个测量通道上的标准电阻依次采集多次测量阻值；

根据采集的多次测量阻值进行线性拟合计算判断是否满足测量精度要求。

优选地，所述测量精度要求包括：

每个测量通道的循环测量中针对该测量通道的标准电阻的最大测量电阻和最小测量电阻之差小于第一预定数值；

每个测量通道的循环测量的样本估算标准偏差小于第二预定数值。

优选地，所述预定的区间为100-200欧姆，所述第一预定数值为0.01欧姆，所述第二预定数值为0.004欧姆。

优选地，所述VXI控制模块为基于消息的VIX控制器，其可作为VME总线或GPIB—VXI总线接口设备，与基于消息的VXI模块进行通讯。

优选地，所述多路转换器为基于寄存器的VXI模块，并带温度补偿功能，利用自行编写程序对其本身进行自校准，以提高其测量的稳定性和精度；其动态配置有64通道，并标配一块端接模块，用于连接现场信号连接总线；所述多路转换器根据使用方式的不同，被设置为开关模式和扫描模式。

本实施例的核电站安全壳泄漏率测量系统，通过VXI主机、万用表以及数据采集计算机三者的配合，不同线芯之间及不同传感器之间的测量通道测量均依靠软件向万用表及多路转换器自动切换和测量完成，无须人工干预，提高了网络精度测量的智能化和自动化水平。解决了传统技术方案中测量步骤繁琐的问题。与现有技术相比，本实施例具有如下优点：

1)解决了传统技术方案中多个传感器箱盒及传感器箱盒多个线芯绝缘测量步骤繁琐的问题；

2)解决了传统技术方案长距离无法通讯的不同厂房间就地箱盒与集线柜线缆一致性检查步骤繁琐且人员高空坠落风险及辐射高风险；

3)解决了传统技术方案线芯虚接无法识别的问题；

4)本发明引入了连续多通道循环多测量及其最大偏差和标准偏差计算方法和验收标准，确保测量网络精度及稳定性满足需求。

5)解决了传统方案VXI模块及万用表组成的系统无法自校准，其自身误差带来的较大的测量误差的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的核电站安全壳泄漏率测量网络精度测量系统的一种测量示意图。

图2是本发明实施例提供的核电站安全壳泄漏率测量网络精度测量系统的另一种测量示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1及图2，本发明实施例提供了一种核电站安全壳泄漏率测量网络精度测量系统，包括：

VXI主机100、万用表200、温湿度传感器至VXI主机敷设的网络路径以及数据采集计算机300。其中，所述VXI主机100包括壳体110以及容置于所述壳体110的VXI控制器120、多路转换器130；所述VXI控制器120的一端与所述数据采集计算机300连接，所述VXI控制器120的另一端连接至多路转换器130，所述多路转换器130连接至所述万用表200；其中：

所述多路转换器130，用于连接至待测量设备，所述待测量设备包括多个测量目标，每个测量目标对应一个测量通道。

在本实施例中，所述VXI主机100为C型，其具有6槽，主要作用是为VXI控制器120、万用表200和多路转换器130提供总线连接的支持。

其中，所述多路转换器130为基于寄存器的VXI模块，带有温度补偿功能，可编写程序对其自身进行自校准，并可以动态配置为64通道，并可以应用于2线、3线和4线制电阻的测量，其标配一块端接模块，用于连接现场信号总线。

在本实施例中，所述多路转换器130根据使用方式的不同，其可以被设置为开关模式或扫描模式。其中，在本实施例中，所述多路转换器130被设置为扫描模式。

在本实施例中，所述待测量设备依据测量的先后顺序包括传感器以及标准电阻。

所述数据采集计算机300，用于向所述VXI控制器120发送测量指令。

在本实施例中，所述数据采集计算机300作为上位机，其安装有相应的上位机软件来实现对VXI主机100的控制以实现整个测试过程以及对测量结果的记录存储和分析。

所述VXI控制器120，用于根据所述测量指令控制所述多路转换器130打开预定的测量通道。

在本实施例中，所述VXI控制模块120为C型，其为基于消息的VIX控制器，可作为VME总线或GPIB(IEEE-488)—VXI总线接口设备，与基于消息的VXI模块进行通讯，其内置flash存储器用于存储各仪器设备的驱动，因此可以运用SCPI语言控制基于寄存器设备，它可以在内部转换SCPI指令，可以使这些设备更容易与基于消息的仪器进行数据交互。

所述万用表200，用于对打开的测量通道的测量目标进行测量，以获得测量结果，并将所述测量结果通过所述VXI主机100发送给所述数据采集计算机300。

所述数据采集计算机300，用于在接收到所述测量结果后，发送切换测量通道的指令至所述VXI控制器120，直至遍历所有测量通道。

在本实施例中，整个测量的过程依次包括绝缘测量、就地远端一致性校核以及精度验证三个步骤，以下分别进行详细的说明。

1、绝缘测量

如图1所示，在本实施例中，当要进行绝缘测量时，通过温湿度传感器至VXI主机敷设的网络路径将现场信号连接总线连接至所述多路转换器130。

此时，数据采集计算机300上的上位机软件向多路转换器130及万用表200发送打开某一测量通道的指令，在测量通道打开后，所述万用表200通过控制通道通断对单个温湿度传感器的任意两个通道切换测量方式为电阻测量方式对该测量通道的绝缘进行测量以获得测量结果，测量结束后关闭此测量通道，然后一次测量该传感器箱盒的下一个两通道，直至该传感器内所有通道间两两间绝缘测量完毕。具体的，如传感器箱盒1的1号线芯为屏蔽线，2、3、4、5线芯为传感器测量线芯，首先控制万用表200分别测量1号线芯与2、3、4、5号线芯之间的绝缘，即线地之间的绝缘。其次控制万用表200测量线线之间的绝缘，即控制万用表分别测量线芯2和3之间、2和4之间、2和5之间、3和4之间、3和5之间及4和5之间的测量。完成单个传感器箱盒的线地之间和线线之间的绝缘测量后，多路转换器130切换至下一测量通道继续下一个传感器箱盒的线线之间和线地之间的绝缘测量，直至完成所有测量通道的测量即完成其绝缘测量，并将绝缘测量的测量结果保存至数据库中。

2、就地远端一致性校核

在本实施例中，在完成绝缘测量后，将不同阻值的标准电阻分别安装至的传感器箱盒400的预定位置上，如将100欧姆电阻安装在EPP001YT上，101欧姆电阻安装在EPP002YT上，直至全部传感器箱盒400上均已安装上对应的阻值的标准电阻。其中，标准电阻采用四线制标准电阻，精度等级A级，温漂系数1PPM。阻值分别从100欧姆为起始，单个以1欧姆递增，考虑到冗余备用，阻值上限为200欧姆，共计100个。

然后数据采集计算机300通过多路转换器130和万用表200对其每个测量通道进行自动切换测量以获得各个测量通道的标准电阻的测量阻值，若测量阻值与实际安装在此传感器箱盒400上的标准阻值不一致，则根据以下两种原因进行判断：

(1)、测量阻值与标准阻值不同，但测量阻值的阻值范围均在100～200欧姆之间，则可能是不同传感器箱盒之间交叉端接错误。此种情况下至少两个以上箱盒端接错误，即通过采集计算机测量得到的阻值判断交叉端接错误情况，若就地箱盒端接无问题，则检查电气贯穿件内线芯端接情况，并进行重新端接。端接后再次测量进行验证。

(2)、测量阻值与标准阻值不同，但明显不是端接错误(如电阻阻值不在100～200欧姆之间，或者100～200之间的阻值出现两次以上)，此种情况即传感器箱盒内的线缆出现虚接，产生三线制端接或者两线制。此种情况下通过检查该偏差阻值所在的箱盒内、其通过的集线箱及电气贯穿件内的端接情况，并重新按照规定力矩端接。端接完成后再次测量验证。

3、精度验证

在完成就地远端一致性校核后，数据采集计算机300对每个测量通道上依次采集测量阻值不低于50次，并根据测量阻值的分布来判断其是否满足精度要求，其中精度要求包括：

1.每个测量通道的循环测量中针对该测量通道的标准电阻的最大测量值和最小测量值之差小于0.01欧姆，即连续50次测量中的最大测量值减去最小值小于0.01欧姆为合格；

2.每个测量通道的循环测量的样本估算标准偏差小于0.004欧姆，即对单一通道连续50次测量值的标准偏差小于0.004欧姆为合格。

最大偏差和标准偏差均合格表明该传感器测量通道精度合格，对于不合格的传感器通道，采用对箱盒内部除湿、电缆检查等方式处理，处理后再次进行精度测量，所有传感器测量通道精度均合格后方为泄漏率测量网络精度合格。

综上所述，本实施例的核电站安全壳泄漏率测量系统，通过VXI主机100、万用表200以及数据采集计算机300、不同阻值的标准电阻四者的配合，通过VXI控制器120根据指令切换不同通道及万用表切换不同的测量方式，实现不同线芯之间及不同传感器之间的测量通道测量均依靠软件向万用表200及多路转换器130自动切换和测量完成，无须人工干预，避免了数千次的人工绝缘测量，提高了网络精度测量的智能化和自动化水平。同时利用不同阻值的电阻实现就地箱盒至集线柜的测量网络的一致性检查，避免了人工通过声动力电话单个线芯逐个测量共500次的端接正确性检查，也避免了试验人员在役期间的高空作业和辐照风险，解决了传统技术方案中测量步骤繁琐的问题。

通过VXI主机100、万用表200以及数据采集计算机300、不同阻值的标准电阻四者的配合，通过不同通道连续超过50次以上的不间断测量，可解决原试验方案稳定性和精度无法验证的问题，通过连续测量的最大偏差和标准偏差，在解决原试验方案稳定性和精度无法验证的问题的基础上，也可发现传感器箱盒线芯虚接的问题，即原试验方案无法识别该问题，从而提高测量的稳定性。

通过与现有技术相比，本实施例具有如下优点：

1)解决了传统技术方案中多个传感器箱盒及传感器箱盒多个线芯绝缘测量步骤繁琐的问题；

2)解决了传统技术方案就地箱盒与集线柜线缆一致性检查步骤繁琐且人员高空坠落风险及辐射高风险；

3)解决了传统技术方案传感器各个端接处线芯虚接无法识别的问题；

4)本发明引入了连续多通道循环多测量及其最大偏差和标准偏差计算方法和验收标准，确保网络精度满足需求。

5)解决了传统方案VXI模块及万用表组成的系统无法自校准，其自身误差带来的较大的测量误差的问题。

示例性地，本发明实施例的各个过程可通过处理器执行可执行代码来实现，所述的可执行代码可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现平台的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统；存储数据区可存储根据使用所创建的数据(比如音频数据、文字消息数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card,SMC)、安全数字(Secure Digital,SD)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其中，所述实现的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

需说明的是，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。