一种控制棒位置精确定位方法

摘要

本发明公开了一种控制棒位置精确定位方法，在棒位测量柜内置控制棒位置精确定位计算模块，所述控制棒位置精确定位计算模块通过预先计算记录控制棒升降过程中的棒位信号基准信息，正常运行时将棒位信号与基准数据进行比对计算，以得到每个测量通道的控制棒的精确位置。本发明公开的控制棒位置精确定位方法，全行程定位精度可达到±2步，定位结果可以通讯方式直接传送到全厂数字化仪控系统DCS，在此基础上进行棒位失步监视可在控制棒失步达到5步前触发失步报警；出现失步报警后不需升降位置正常的棒束，直接升降失步棒束重新对齐不会引入大的反应性扰动，避免通过调节硼浓度来补偿失步校正期间的反应性变化。

权利要求

1.一种控制棒位置精确定位方法，其特征在于，在棒位测量柜内置控制棒位置精确定位计算模块，所述控制棒位置精确定位计算模块通过预先计算记录控制棒升降过程中的棒位信号基准信息，正常运行时将棒位信号与基准数据进行比对计算，以得到每个测量通道的控制棒的精确位置，包括以下步骤：步骤S1：核反应堆启动达到热停堆工况后，将所有控制棒提升插入操作一个行程，在此过程中捕捉各测量通道的控制棒动作情况，判断控制棒有动作时，计算并记录棒位特征信息；

步骤S2：升降步数达到一个完整升降行程后保存基准信号数组；

步骤S3：正常运行期间捕捉控制棒动作信号，判断控制棒有动作时计算棒位特征信号，将计算结果与基准信号数组进行比较分析；

步骤S4：由棒位处理柜或全厂数字化仪控系统对精确计算棒位进行比较分析，超过偏差阈值时输出失步报警；

步骤S5：出现失步报警时将失步棒束动作1‑2步，观察精确计算棒位变化情况，如异常则修理棒位测量系统，如正常则提升或插入失步棒束，直到其精确计算棒位与其他棒束一致；

步骤S1具体实施为以下步骤：

核反应堆启动达到热停堆工况后将所有控制棒提升插入操作一个行程，在此过程中捕捉各测量通道控制棒动作情况，判断控制棒有动作时：a)计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流、原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压；

b)计算辅助线圈电压与原边线圈电流比值，计算原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压与原边线圈电流之间的相位差；

步骤S3具体实施为以下步骤：

正常运行期间捕捉控制棒动作信号，判断控制棒有动作时：a)计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流、原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压；

b)计算辅助线圈电压与原边线圈电流比值，计算原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压与原边线圈电流之间的相位差；

c)根据匹配因数计算当前信号与“6‑225‑5步法”各步基准信号数组之间的偏差；

d)取误差最小的位置作为精确计算棒位；

步骤S3具体实施为以下步骤：

正常运行期间捕捉控制棒动作信号，判断控制棒有动作时：a)计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流Ip、原边线圈电压Up、辅助线圈电压Uaux、五组测量线圈电压Ua/Ub/Uc/Ud/Ue；

b)计算辅助线圈电压与原边线圈电流比值Uaux/Ip，计算五组测量线圈电压修正值Uax＝Ua/Ip、Ubx＝Ub/Ip、Ucx＝Uc/Ip、Udx＝Ud/Ip、Uex＝Ue/Ip；

c)计算原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压与原边线圈电流之间的相位差P.Up、P.Uaux、P.Ua、P.Ub、P.Uc、P.Ud、P.Ue；

d)根据匹配因数计算当前信号Uax、Ubx、Ucx、Udx、Uex、Ua、Ub、Uc、Ud、Ue、Ip、Up、Uaux/Ip、Uaux、P.Up、P.Uaux、P.Ua、P.Ub、P.Uc、P.Ud、P.Ue共21个特征值与各步基准值数组之间的偏差；

e)取误差最小的基准值数组下标，根据下标得到精确计算棒位，记为PosCalc；

上述步骤S3中的步骤d)的计算方法包含以下步骤，求得偏差数组en，其中n＝0.439：

1)置n＝0；

2)计算Uax、Ubx、Ucx、Udx、Uex、Ua、Ub、Uc、Ud、Ue、Ip、Up、Uaux/Ip、Uaux、P.Up、P.Uaux、P.Ua、P.Ub、P.Uc、P.Ud、P.Ue与基准数组Uaxn、Ubxn、Ucxn、Udxn、Uexn、……、P.Udn、P.Uen偏差绝对值，得到偏差向量：(|Uax‑Uaxn|,|Ubx‑Ubxn|,|Ucx‑Ucxn|,|Udx‑Udxn|,|Uex‑Uexn|……|P.Ud‑P.Udn|,|P.Ue‑P.Uen|)；

3)将偏差向量与匹配因数向量进行点积运算，求取偏差en，匹配因数向量取为(1,1,1,

1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)，则对应偏差计算方式为：偏差en＝|Uax‑Uaxn|+|Ubx‑Ubxn|+|Ucx‑Ucxn|+|Udx‑Udxn|+|Uex‑Uexn|；

4)置n＝n+1；

5)如n<440则继续2)、3)、4)步；

上述步骤S3的步骤e)的计算方法如下：

1)求取数组en(n＝0..439)中的最小值，设其下标为m；

2)如m<220则PosCalc＝6+m；

如m≥220则PosCalc＝444‑m。

2.根据权利要求1所述的控制棒位置精确定位方法，其特征在于：步骤S1具体实施为以下步骤：

核反应堆启动达到热停堆工况后，通过按钮操作将所有测量通道转入自整定运行模式，在自整定运行模式下，对各子组控制棒进行提升插入操作，每个子组4束控制棒同时动作，从5步开始提升到堆顶，然后插入回到5步，在此过程中自动捕捉各测量通道控制棒动作情况，判断控制棒有动作时：a)计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流Ip、原边线圈电压Up、辅助线圈电压Uaux、五组测量线圈电压Ua/Ub/Uc/Ud/Ue；

b)计算辅助线圈电压与原边线圈电流比值Uaux/Ip，计算五组测量线圈电压修正值Uax＝Ua/Ip、Ubx＝Ub/Ip、Ucx＝Uc/Ip、Udx＝Ud/Ip、Uex＝Ue/Ip；

c)计算原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压与原边线圈电流之间的相位差P.Up、P.Uaux、P.Ua、P.Ub、P.Uc、P.Ud、P.Ue。

3.根据权利要求1所述的控制棒位置精确定位方法，其特征在于：步骤S4具体实施为：各棒束精确计算棒位PosCalc以通讯方式传送到棒位处理柜或全厂数字化仪控系统中，进行比较分析，超过偏差阈值时输出失步报警。

4.根据权利要求3所述的控制棒位置精确定位方法，其特征在于：步骤S5具体实施为：出现失步报警时将失步棒束动作1‑2步，观察精确计算棒位PosCalc变化情况，如异常则修理棒位测量系统，如正常则提升或插入失步棒束，直到其精确计算棒位与其他棒束一致。

5.根据权利要求4所述的控制棒位置精确定位方法，其特征在于：上述步骤S4的比较分析方法如下：

1)对所有棒组Sa、A、B、C、D，求取组内所有棒束计算棒位PosCalc最大值Max、最小值Min；

2)如Max‑Min>4则触发报警。

6.根据权利要求5所述的控制棒位置精确定位方法，其特征在于：上述步骤S5的失步恢复步骤如下：

1)将方式选择开关置于“失步校正1”；

2)将棒组选择开关置于失步偏差棒组；

3)将失步校正计算器置零；

4)禁止棒组中无故障棒束移动；

5)将“失步校正有效开关”打在有效位置；

6)监视故障棒束精确计算棒位PosCalc，下插或提升故障棒束1‑2步，确认每动一步PosCalc出现相应变化；

7)如PosCalc未出现相应变化则通知修理棒位测量系统；

8)如正常则提升或插入故障棒束，直到其精确计算棒位PosCalc与棒组内其他棒束精确计算棒位一致；

9)将方式选择开关置于“手动”或“自动”，结束校正工作。

说明书

一种控制棒位置精确定位方法

技术领域

[0001] 本发明属于核电站控制棒位置测量技术领域，具体涉及一种控制棒位置精确定位方法。

背景技术

[0002] 压水堆核电厂快速调节反应堆功率主要通过控制棒束的提升、下插来实现。棒束的提升、下插等控制操作由棒控系统指挥完成。

[0003] 然而，现有的棒控系统，其自身并未包含用于验证棒束控制命令是否已经正确执行的反馈机构。因此，需要设置棒位测量系统，通过棒位测量系统获得棒束实际位置、监视棒控系统的运行状况、完成控制棒束精确定位。

[0004] 参考附图1，以秦山第二核电厂为例，现有棒位测量系统核心设备包括33个棒位探测器，2个测量柜，1个处理柜和1个棒位显示屏(内含33个棒位显示模块)。棒位探测器位于安全壳内的反应堆顶部控制棒驱动机构之上，测量柜、分线柜位于电气厂房15.5m L609/649房间内，处理柜位于连接厂房0m W228/268房间内，棒位显示屏位于主控室。测量柜用于提供探测器原边线圈激磁电源，并对测量线圈感应电压信号进行整形，得到棒位格雷码信号，一方面送处理柜进行比较、处理，另一方面译成二进制码，经光电隔离后送主控室显示。

[0005] 现有的棒束控制组件及其驱动轴位于核应堆高温高压环境中，对其位置的测量普遍利用电磁感应原理，通过棒位探测器进行。现有的棒位探测器主要包括原边线圈、测量线圈、辅助线圈、线圈骨架、密封壳及外套管。

[0006] 以秦山第二核电厂为例，棒位探测器全长为4006mm，内径154mm，外径300mm。原边线圈为一长螺线管，约2000匝，线径1.97mm，沿整个行程绕制。测量线圈和辅助线圈都是副边线圈，每个1700匝，宽2cm，线径0.23mm，与原边线圈共轴。原边线圈用于产生交变磁场，测量线圈用于形成棒位编码，辅助线圈用于原边电流调节。

[0007] 驱动轴由磁性材料制造，而探测器密封壳、骨架、外套管以及探测器内的其它介质磁导率很低，这样测量线圈中有无驱动轴穿过感应出的电压相差很大，通过监测某一位置的测量线圈感应电压即可获知驱动轴顶端在其上面还是在其下面。只要设置足够数量的测量线圈，监测各线圈的感应电压信号，就可以大致确定驱动轴——控制棒的位置。

[0008] 为了大致确定控制棒的位置，必须设置足够数量的测量线圈。测量线圈的个数和间距要根据驱动轴行程的长度和希望达到的分辨率来确定。为了减少探测器与信号处理通道之间接线的数量，减少信号处理设备的数量，还必须对测量线圈进行分组。

[0009] 以秦山第二核电厂为例，控制棒驱动轴每个机械步长度为15.875mm，全行程为228步。探测器分辨率为8步(127mm)，测量线圈31个，分成A、B、C、D、E五个组，整个测量行程为256机械步。测量线圈分组方式如下。

[0010] 首先，如果在探测器测量行程的1/2高度处绕一测量线圈C1，通过监测其感应电压(有效值，以下同)V1，就可以得知棒位是在[0，128)区间还是[128，256)区间。

[0011] 进一步，如果在1/4和3/4高度处绕制线圈C21、C22，通过监测C21的感应电压V21，就可以得知棒位是在[0，64)区间还是[64，128)区间；通过监测C22的感应电压V22，就可以得知棒位是在[128，192)区间还是[192，256)区间。

[0012] 实际上，这三个线圈已经将整个测量行程分成长度相等的四个区间，通过监测这三个线圈的感应电压就可以得知棒位是在哪个区间；可以将感应电压高低和对应的棒位列成下表。

[0013]

[0014] 如果将C21、C22反向串联成一组(称为C2)，因为V21、V22始终同相，所以C2输出电压V2＝|V21－V22|，感应电压高低和对应的棒位如下表所示。

[0015]

[0016] 同样地，在1/8、3/8、5/8、7/8高度处再绕制C31、C32、C33、C34四个线圈，并将其依次正反串联成C3组，就可以将整个测量行程分成长度相等的8个区间，通过监测V1、V2、V3(＝|V31－V32+V33－V34|)三个电压，即可确定棒束位于哪个区间，测量分辨率达到32步。

[0017] 再在1/16、3/16、5/16、7/16、9/16、11/16、13/16、15/16高度处绕制C41、C42、…、C48八个线圈，并将其依次正反串联成C4组，就可以将整个测量行程分成长度相等的16个区间，通过监测V1、V2、V3、V4(＝|V41－V42+V43…－V48|)四个电压，即可确定棒束位于哪个区间，测量分辨率达到16步。

[0018] 再在1/32、3/32、5/32、…、31/32高度处绕制C51、C52、…、C516十六个线圈，并将其依次正反串联成C5组，就可以将整个测量行程分成长度相等的32个区间，通过监测V1、V2、V3、V4、V5(＝|V51－V52+V53…－V516|)五个电压，即可确定棒束位于哪个区间，测量分辨率达到8步。

[0019] 通常将C1、C2、C3、C4、C5组分别称为E、D、C、B、A组，将线圈按照位置从低到高编号，则各组线圈编号为：

[0020] E组(第一组)线圈16

[0021] D组(第二组)线圈8 24

[0022] C组(第三组)线圈4 12 20 28

[0023] B组(第四组)线圈2 6 10 14 18 22 26 30

[0024] A组(第五组)线圈1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

[0025] 探测器结构及线圈编号参见附图2。

[0026] 棒位探测器各组测量线圈感应电压信号随控制棒升降行程发生变化，一般棒位测量方法是在棒位测量柜中通过对测量线圈感应电压进行处理，将处理后的电压与一个整形阈值电压进行比较，从而形成开关量的棒位码位，参见附图3。整形阈值电压不同得到的棒位测量结果发生变化，参见附图4。

[0027] 这样通过阈值整定，将控制棒位置转化为5位格雷码，共32个编码值，每个编码值对应一个长度为8个机械步的位置区间，理论上的棒位测量误差为±4步，实际上因信号处理、阈值整定存在一定误差，实际棒位测量精度为±6‑±8步。

[0028] 参见图5(以秦山第二核电厂为例)，为保证反应堆功率分布均匀，控制棒在堆芯对称布置，每个子组4个控制棒(除中心棒束外)分别位于4个象限，4个控制棒总是同时升降，为防止因控制棒驱动机构故障或其他原因导致同一子组的4个棒束位置不一致，应对其实际位置偏差进行监视，在偏差超过1个测量位置时触发棒棒失步报警，提示操纵员重新对齐棒位。

[0029] 因棒位测量精度不高，造成以下两方面影响：

[0030] 一是控制棒定位精度不能保障：如果棒位测量精度±6步，即使两个控制棒测量位置相同，其实际棒位也可能已相差12步；实际上因升降过程中控制棒之间不可能完全同步，控制棒之间相差1个测量区间不能判为失步，只有在测量区间相差2个及以上时才能触发报警，这时实际棒位可能已经相差20步(考虑棒1在第n个区间底部，其实际位置可能为8n‑6，棒2在第n+1区间顶部，其实际位置可能为8(n+1)+6，二者相差20步)；

[0031] 二是发现失步后调整对齐操作复杂：失步以后因实际棒位偏差不能确定，需要将所有棒束插入到下一个指标灯刚亮再重新提升，其间引入的负反应性需采用调硼等操作进行补偿，参见图6。

发明内容

[0032] 本发明针对现有技术的状况，克服以上缺陷，提供一种控制棒位置精确定位方法。

[0033] 本发明专利申请公开的控制棒位置精确定位方法，其主要目的在于，全行程定位精度可达到±2步，定位结果可以通讯方式直接传送到全厂数字化仪控系统DCS，在此基础上进行棒位失步监视可在控制棒失步达到5步前触发失步报警；出现失步报警后不需升降位置正常的棒束，直接升降失步棒束重新对齐不会引入大的反应性扰动，避免通过调节硼浓度来补偿失步校正期间的反应性变化。

[0034] 本发明专利申请公开的控制棒位置精确定位方法，其另一目的在于，在实现棒位测量信号处理方式全部数字化的同时，从棒位测量信号获取控制棒精确位置，提高棒位监视精度，简化失步对齐操作。

[0035] 本发明专利申请公开的控制棒位置精确定位方法，其另一目的在于，通过预先计算记录控制棒升降过程中的棒位信号基准信息，正常运行时将棒位信号与基准数据进行比对计算得到精确控制棒位置。

[0036] 本发明专利申请公开的控制棒位置精确定位方法，其另一目的在于，在棒位测量柜中设置控制棒位置精确定位计算模块，所述控制棒位置精确定位计算模块具有控制棒位置精确定位计算功能。

[0037] 本发明专利申请公开的控制棒位置精确定位方法，在棒位测量柜内置控制棒位置精确定位计算模块，所述控制棒位置精确定位计算模块通过预先计算记录控制棒升降过程中的棒位信号基准信息，正常运行时将棒位信号与基准数据进行比对计算，以得到每个测量通道的控制棒的精确位置，包括以下步骤：

[0038] 步骤S1：核反应堆启动达到热停堆工况后，将所有控制棒提升插入操作一个行程，在此过程中捕捉各测量通道的控制棒动作情况，判断控制棒有动作时，计算并记录棒位特征信息；

[0039] 步骤S2：升降步数达到一个完整升降行程后保存基准信号数组；

[0040] 步骤S3：正常运行期间捕捉控制棒动作信号，判断控制棒有动作时计算棒位特征信号，将计算结果与基准信号数组进行比较分析；

[0041] 步骤S4：由棒位处理柜或全厂数字化仪控系统对精确计算棒位进行比较分析，超过偏差阈值时输出失步报警；

[0042] 步骤S5：出现失步报警时将失步棒束动作1‑2步，观察精确计算棒位变化情况，如异常则修理棒位测量系统，如正常则提升或插入失步棒束，直到其精确计算棒位与其他棒束一致。

[0043] 根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案：

[0044] 步骤S1具体实施为以下步骤：

[0045] 核反应堆启动达到热停堆工况后将所有控制棒提升插入操作一个行程，在此过程中捕捉各测量通道控制棒动作情况，判断控制棒有动作时：

[0046] a)计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流、原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压；

[0047] b)计算辅助线圈电压与原边线圈电流比值，计算原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压与原边线圈电流之间的相位差；

[0048] 步骤S3具体实施为以下步骤：

[0049] 正常运行期间捕捉控制棒动作信号，判断控制棒有动作时：

[0050] a)计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流、原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压；

[0051] b)计算辅助线圈电压与原边线圈电流比值，计算原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压与原边线圈电流之间的相位差；

[0052] c)根据匹配因数计算当前信号与“6‑225‑5步法”各步基准信号数组之间的偏差；

[0053] d)取误差最小的位置作为精确计算棒位。

[0054] 根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案：

[0055] 步骤S1具体实施为以下步骤：

[0056] 核反应堆启动达到热停堆工况后，通过按钮操作将所有测量通道转入自整定运行模式，在自整定运行模式下，对各子组控制棒进行提升插入操作，每个子组4束控制棒同时动作，从5步开始提升到堆顶，然后插入回到5步，在此过程中自动捕捉各测量通道控制棒动作情况，判断控制棒有动作时：

[0057] a)计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流Ip、原边线圈电压Up、辅助线圈电压Uaux、五组测量线圈电压Ua/Ub/Uc/Ud/Ue；

[0058] b)计算辅助线圈电压与原边线圈电流比值Uaux/Ip，计算五组测量线圈电压修正值Uax＝Ua/Ip、Ubx＝Ub/Ip、Ucx＝Uc/Ip、Udx＝Ud/Ip、Uex＝Ue/Ip；

[0059] c)计算原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压与原边线圈电流之间的相位差P.Up、P.Uaux、P.Ua、P.Ub、P.Uc、P.Ud、P.Ue。

[0060] 根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案：

[0061] 步骤S3具体实施为以下步骤：

[0062] 正常运行期间捕捉控制棒动作信号，判断控制棒有动作时：

[0063] a)计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流Ip、原边线圈电压Up、辅助线圈电压Uaux、五组测量线圈电压Ua/Ub/Uc/Ud/Ue；

[0064] b)计算辅助线圈电压与原边线圈电流比值Uaux/Ip，计算五组测量线圈电压修正值Uax＝Ua/Ip、Ubx＝Ub/Ip、Ucx＝Uc/Ip、Udx＝Ud/Ip、Uex＝Ue/Ip；

[0065] c)计算原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压与原边线圈电流之间的相位差P.Up、P.Uaux、P.Ua、P.Ub、P.Uc、P.Ud、P.Ue；

[0066] d)根据匹配因数计算当前信号Uax、Ubx、Ucx、Udx、Uex、Ua、Ub、Uc、Ud、Ue、Ip、Up、Uaux/Ip、Uaux、P.Up、P.Uaux、P.Ua、P.Ub、P.Uc、P.Ud、P.Ue共21个特征值与各步基准值数组之间的偏差；

[0067] e)取误差最小的基准值数组下标，根据下标得到精确计算棒位，记为PosCalc。

[0068] 根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案：

[0069] 步骤S4具体实施为：各棒束精确计算棒位PosCalc以通讯方式传送到棒位处理柜或全厂数字化仪控系统中，进行比较分析，超过偏差阈值时输出失步报警。

[0070] 根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案：

[0071] 步骤S5具体实施为：出现失步报警时将失步棒束动作1‑2步，观察精确计算棒位PosCalc变化情况，如异常则修理棒位测量系统，如正常则提升或插入失步棒束，直到其精确计算棒位与其他棒束一致。

[0072] 根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案：

[0073] 上述步骤S3中的步骤d)的计算方法包含以下步骤，求得偏差数组en，其中n＝0.439：

[0074] 1)置n＝0；

[0075] 2)计算Uax、Ubx、Ucx、Udx、Uex、Ua、Ub、Uc、Ud、Ue、Ip、Up、Uaux/Ip、Uaux、P.Up、P.Uaux、P.Ua、P.Ub、P.Uc、P.Ud、P.Ue与基准数组Uaxn、Ubxn、Ucxn、Udxn、Uexn、……、P.Udn、P.Uen偏差绝对值，得到偏差向量：

[0076] (|Uax‑Uaxn|,|Ubx‑Ubxn|,|Ucx‑Ucxn|,|Udx‑Udxn|,|Uex‑Uexn|

[0077] ……|P.Ud‑P.Udn|,|P.Ue‑P.Uen|)；

[0078] 3)将偏差向量与匹配因数向量进行点积运算，求取偏差en，如匹配因数向量取为(1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)，则对应偏差计算方式为：

[0079] 偏差en＝|Uax‑Uaxn|+|Ubx‑Ubxn|+|Ucx‑Ucxn|+|Udx‑Udxn|+|Uex‑Uexn|；

[0080] 4)置n＝n+1；

[0081] 5)如n<440则继续2)、3)、4)步。

[0082] 根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案：

[0083] 上述步骤S3的步骤e)的计算方法如下：

[0084] 1)求取数组en(n＝0..439)中的最小值，设其下标为m；

[0085] 2)如m<220则PosCalc＝6+m；

[0086] 如m≥220则PosCalc＝444‑m。

[0087] 根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案：

[0088] 上述步骤S4的比较分析方法如下：

[0089] 1)对所有棒组Sa、A、B、C、D，求取组内所有棒束计算棒位PosCalc最大值Max、最小值Min；

[0090] 2)如Max‑Min>4则触发报警。

[0091] 根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案：

[0092] 上述步骤S5的失步恢复步骤如下：

[0093] 1)将方式选择开关置于“失步校正1”；

[0094] 2)将棒组选择开关置于失步偏差棒组(Sa、A、B、C、D之一)；

[0095] 3)将失步校正计算器置零；

[0096] 4)禁止棒组中无故障棒束移动；

[0097] 5)将“失步校正有效开关”打在有效位置；

[0098] 6)监视故障棒束精确计算棒位PosCalc，下插(如PosCalc≥7)或提升故障棒束1‑2步，确认每动一步PosCalc出现相应变化；

[0099] 7)如PosCalc未出现相应变化则通知修理棒位测量系统；

[0100] 8)如正常则提升或插入故障棒束，直到其精确计算棒位PosCalc与棒组内其他棒束精确计算棒位一致；

[0101] 9)将方式选择开关置于“手动”或“自动”，结束校正工作。

[0102] 本发明公开的控制棒位置精确定位方法，其有益效果在于，全行程定位精度可达到±2步，定位结果可以通讯方式直接传送到全厂数字化仪控系统DCS，在此基础上进行棒位失步监视可在控制棒失步达到5步前触发失步报警；出现失步报警后不需升降位置正常的棒束，直接升降失步棒束重新对齐不会引入大的反应性扰动，避免通过调节硼浓度来补偿失步校正期间的反应性变化。

附图说明

[0103] 图1是棒位测量系统的系统框图。

[0104] 图2是棒位探测器线圈布置及连接方式示意图。

[0105] 图3是棒位探测器测量信号整形处理过程的示意图。

[0106] 图4是整定阈值电压变化导致测量界点偏移的示意图。

[0107] 图5是秦山第二核电厂控制棒束在堆芯中的布置图。

[0108] 其中，控制棒束共33个，分为九个子组；A1、A2、B1、B2、C1、C2、D为功率调节棒组，SA1、SA2为停堆棒组；C2只有一束棒，其余各子组都有4束棒。

[0109] 图6是失步棒束校正方式示例示意图。

[0110] 图7是本发明优选实施例的控制棒位置精确定位方法使用流程图。

[0111] 图8是本发明优选实施例的精确棒位计算流程图。

[0112] 其中，采用以上失步对齐操作方式基本可避免通过调节硼浓度来补偿失步校正期间的反应性变化，但仍要注意特殊情况下可能需采用改变硼浓度或适当改变汽机负荷来维持一回路平均温度与参考平均温度一致。

[0113] 图9是本发明优选实施例的失步棒束校正流程图。

[0114] 图10是本发明优选实施例的控制棒位置精确定位波形匹配示例示意图。

[0115] 图11是本发明优选实施例的控制棒位置精确定位数据匹配示例示意图。

具体实施方式

[0116] 本发明公开了一种控制棒位置精确定位方法，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。

[0117] 值得一提的是，图1示出了棒位测量系统的系统框图；图2示出了棒位探测器线圈布置及连接方式；图3示出了棒位探测器测量信号整形处理过程；图4示出了整定阈值电压变化导致测量界点偏移；图5示出了秦山第二核电厂控制棒束在堆芯中的布置图；图6示出了失步棒束校正方式示例；图7示出了本发明优选实施例的控制棒位置精确定位方法使用流程；图8示出了本发明优选实施例的精确棒位计算流程；图9示出了本发明优选实施例的失步棒束校正流程；图10示出了本发明优选实施例的控制棒位置精确定位波形匹配示例；图11示出了本发明优选实施例的控制棒位置精确定位数据匹配示例。

[0118] 值得一提的是，附图的图5中，控制棒束共33个，分为九个子组；A1、A2、B1、B2、C1、C2、D为功率调节棒组，SA1、SA2为停堆棒组；C2只有一束棒，其余各子组都有4束棒。

[0119] 值得一提的是，附图的图6中，注1：提升落棒时要注意采用硼浓度或适当改变汽机负荷来维持一回路平均维度与参考平均温度一致。

[0120] 值得一提的是，附图的图9中，注：采用以上失步对齐操作方式基本可避免通过调节硼浓度来补偿失步校正期间的反应性变化，但仍要注意特殊情况下可能需采用改变硼浓度或适当改变汽机负荷来维持一回路平均温度与参考平均温度一致。

[0121] 值得一提的是，本发明各个实施例中可能涉及的“6‑225‑5步法”，我们定义，秦山第二核电厂一个完整升降行程后将数据整理形成440组基准数据，数组元素0‑439分别对应6‑225‑5步。

[0122] 优选实施例。

[0123] 参见附图的图1，棒位测量系统100包括棒位测量柜20，棒位测量柜20可向棒位探测器10提供激励电源。

[0124] 值得一提的是，本发明不再使用传统上的阈值整定方式而得到控制棒测量位置的放在，而是在所述棒位测量柜20内置控制棒位置精确定位计算模块21，所述控制棒位置精确定位计算模块21具有(集成)控制棒位置精确定位功能。

[0125] 具体地，所述控制棒位置精确定位方法，在棒位测量柜20内置控制棒位置精确定位计算模块21，所述控制棒位置精确定位计算模块21通过预先计算记录控制棒升降过程中的棒位信号基准信息，正常运行时将棒位信号与基准数据进行比对计算，以得到每个测量通道的控制棒的精确位置，所述控制棒位置精确定位方法包括以下步骤(参见附图的图7)：

[0126] 步骤S1：核反应堆启动达到热停堆工况后，将所有控制棒提升插入操作一个行程，在此过程中捕捉各测量通道的控制棒动作情况，判断控制棒有动作时，计算并记录棒位特征信息；

[0127] 步骤S2：升降步数达到一个完整升降行程后保存基准信号数组；

[0128] 步骤S3：正常运行期间捕捉控制棒动作信号，判断控制棒有动作时计算棒位特征信号，将计算结果与基准信号数组进行比较分析；

[0129] 步骤S4：由棒位处理柜30或全厂数字化仪控系统50对精确计算棒位进行比较分析，超过偏差阈值时输出失步报警；

[0130] 步骤S5：出现失步报警时将失步棒束动作1‑2步，观察精确计算棒位变化情况，如异常则修理棒位测量系统100，如正常则提升或插入失步棒束，直到其精确计算棒位与其他棒束一致。

[0131] 值得一提的是，本发明专利申请公开的控制棒位置精确定位方法，全行程定位精度可达到±2步，定位结果可以通讯方式直接传送到全厂数字化仪控系统DCS，在此基础上进行棒位失步监视可在控制棒失步达到5步前触发失步报警；出现失步报警后不需升降位置正常的棒束，直接升降失步棒束重新对齐不会引入大的反应性扰动，避免通过调节硼浓度来补偿失步校正期间的反应性变化。

[0132] 以下是优选实施例的第一实施方式。

[0133] 进一步地，步骤S1具体实施为以下步骤：

[0134] 核反应堆启动达到热停堆工况后将所有控制棒提升插入操作一个行程，在此过程中捕捉各测量通道控制棒动作情况，判断控制棒有动作时：

[0135] a)计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流、原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压；

[0136] b)计算辅助线圈电压与原边线圈电流比值，计算原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压与原边线圈电流之间的相位差。

[0137] 进一步地，步骤S3具体实施为以下步骤：

[0138] 正常运行期间捕捉控制棒动作信号，判断控制棒有动作时：

[0139] a)计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流、原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压；

[0140] b)计算辅助线圈电压与原边线圈电流比值，计算原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压与原边线圈电流之间的相位差；

[0141] c)根据匹配因数计算当前信号与“6‑225‑5步法”各步基准信号数组之间的偏差；

[0142] d)取误差最小的位置作为精确计算棒位。

[0143] 进一步地，步骤S5中，出现失步报警时优选将失步棒束下插2步。

[0144] 以下是优选实施例的第二实施方式。

[0145] 进一步地，步骤S1具体实施为以下步骤：

[0146] 核反应堆启动达到热停堆工况后，通过按钮操作将所有测量通道转入自整定运行模式，在自整定运行模式下，对各子组控制棒进行提升插入操作，每个子组4束控制棒同时动作，从5步开始提升到堆顶(一般为225步)，然后插入回到5步，在此过程中自动捕捉各测量通道控制棒动作情况，判断控制棒有动作时：

[0147] a)计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流Ip、原边线圈电压Up、辅助线圈电压Uaux、五组测量线圈电压Ua/Ub/Uc/Ud/Ue；

[0148] b)计算辅助线圈电压与原边线圈电流比值Uaux/Ip，计算五组测量线圈电压修正值Uax＝Ua/Ip、Ubx＝Ub/Ip、Ucx＝Uc/Ip、Udx＝Ud/Ip、Uex＝Ue/Ip；

[0149] c)计算原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压与原边线圈电流之间的相位差P.Up、P.Uaux、P.Ua、P.Ub、P.Uc、P.Ud、P.Ue。

[0150] 进一步地，步骤S2具体实施为：升降步数达到一个完整升降行程后保存基准信号数组(秦山第二核电厂一个完整升降行程后将数据整理形成440组基准数据，数组元素0‑439分别对应6‑225‑5步)；

[0151] 进一步地，步骤S3具体实施为以下步骤：

[0152] 正常运行期间捕捉控制棒动作信号，判断控制棒有动作时：

[0153] a)计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流Ip、原边线圈电压Up、辅助线圈电压Uaux、五组测量线圈电压Ua/Ub/Uc/Ud/Ue；

[0154] b)计算辅助线圈电压与原边线圈电流比值Uaux/Ip，计算五组测量线圈电压修正值Uax＝Ua/Ip、Ubx＝Ub/Ip、Ucx＝Uc/Ip、Udx＝Ud/Ip、Uex＝Ue/Ip；

[0155] c)计算原边线圈电压、辅助线圈电压、五组测量线圈电压与原边线圈电流之间的相位差P.Up、P.Uaux、P.Ua、P.Ub、P.Uc、P.Ud、P.Ue；

[0156] d)根据匹配因数计算当前信号Uax、Ubx、Ucx、Udx、Uex、Ua、Ub、Uc、Ud、Ue、Ip、Up、Uaux/Ip、Uaux、P.Up、P.Uaux、P.Ua、P.Ub、P.Uc、P.Ud、P.Ue共21个特征值与各步基准值数组之间的偏差；

[0157] e)取误差最小的基准值数组下标，根据下标得到精确计算棒位，记为PosCalc。

[0158] 进一步地，步骤S4具体实施为：各棒束精确计算棒位PosCalc以通讯方式传送到棒位处理柜30或全厂数字化仪控系统50中，进行比较分析，超过偏差阈值时输出失步报警。

[0159] 进一步地，步骤S5具体实施为：出现失步报警时将失步棒束动作1‑2步，观察精确计算棒位PosCalc变化情况，如异常则修理棒位测量系统100，如正常则提升或插入失步棒束，直到其精确计算棒位与其他棒束一致。

[0160] 值得一提的是，步骤S1中，各步基准值记录计算只需在调试或大修热态时进行一次，除非棒位探测器10更换。

[0161] 进一步地，参见附图的图8，以秦山第二核电厂为例，上述步骤S3中的步骤d)的计算方法包含以下步骤，求得偏差数组en，其中n＝0.439：

[0162] 5)置n＝0；

[0163] 6)计算Uax、Ubx、Ucx、Udx、Uex、Ua、Ub、Uc、Ud、Ue、Ip、Up、Uaux/Ip、Uaux、P.Up、P.Uaux、P.Ua、P.Ub、P.Uc、P.Ud、P.Ue与基准数组Uaxn、Ubxn、Ucxn、Udxn、Uexn、……、P.Udn、P.Uen偏差绝对值，得到偏差向量：

[0164] (|Uax‑Uaxn|,|Ubx‑Ubxn|,|Ucx‑Ucxn|,|Udx‑Udxn|,|Uex‑Uexn|……|P.Ud‑P.Udn|,|P.Ue‑P.Uen|)；

[0165] 7)将偏差向量与匹配因数向量进行点积运算，求取偏差en，如匹配因数向量取为(1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)，则对应偏差计算方式为：

[0166] 偏差en＝|Uax‑Uaxn|+|Ubx‑Ubxn|+|Ucx‑Ucxn|+|Udx‑Udxn|+|Uex‑Uexn|；

[0167] 8)置n＝n+1；

[0168] 9)如n<440则继续2)、3)、4)步。

[0169] 进一步地，以秦山第二核电厂为例，上述步骤S3的步骤e)的计算方法如下：

[0170] 3)求取数组en(n＝0..439)中的最小值，设其下标为m；

[0171] 4)如m<220则PosCalc＝6+m；

[0172] 5)如m≥220则PosCalc＝444‑m。

[0173] 进一步地，以秦山第二核电厂为例，上述步骤S4的比较分析方法如下：

[0174] 2)对所有棒组Sa、A、B、C、D，求取组内所有棒束计算棒位PosCalc最大值Max、最小值Min；

[0175] 3)如Max‑Min>4则触发报警。

[0176] 进一步地，参见附图的图9，以秦山第二核电厂为例，上述步骤S5的失步恢复步骤如下：

[0177] 9)将方式选择开关置于“失步校正1”；

[0178] 10)将棒组选择开关置于失步偏差棒组(Sa、A、B、C、D之一)；

[0179] 11)将失步校正计算器置零；

[0180] 12)禁止棒组中无故障棒束移动；

[0181] 13)将“失步校正有效开关”打在有效位置；

[0182] 14)监视故障棒束精确计算棒位PosCalc，下插(如PosCalc≥7)或提升故障棒束1‑2步，确认每动一步PosCalc出现相应变化；

[0183] 15)如PosCalc未出现相应变化则通知修理棒位测量系统；

[0184] 16)如正常则提升或插入故障棒束，直到其精确计算棒位PosCalc与棒组内其他棒束精确计算棒位一致；

[0185] 17)将方式选择开关置于“手动”或“自动”，结束校正工作。

[0186] 注：采用以上失步对齐操作方式基本可避免通过调节硼浓度来补偿失步校正期间的反应性变化，但仍要注意特殊情况下可能需采用改变硼浓度或适当改变汽机负荷来维持一回路平均温度与参考平均温度一致。

[0187] 根据上述优选实施例的各个实施方式，控制棒位置精确定位波形匹配示例见附图的图10；控制棒位置精确定位数据匹配示例见附图的图11。

[0188] 值得一提的是，本发明专利申请涉及的选择开关的具体选型等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。

[0189] 对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。