专利名称：核电站通用模拟量板件检测系统和方法
技术领域：
本发明属于电力设备在线数字化状态检测与监控技术，同时也属于百万千瓦级核电站关键技术领域，尤其涉及核电站通用模拟量板件检测系统和方法。
背景技术：
核电站是利用核裂变或核聚变反应所释放的能量产生电能的发电厂。为了保护核电站工作人员和核电站周围居民的健康，核电站的设计、建造和运行均采用纵深防御的原贝U，从设备、措施上提供多重保护，以确�：说缯径苑从Χ训氖涑龉β式杏行У目刂疲夷芄辉诔鱿指髦肿匀辉趾Γ绲卣�、海嘯、洪水等，或人为产生的火灾、爆炸等，也能确保对反应堆燃料组件进行充分的冷却，进而保证放射性物质不发生向环境的排放。电力设备状态检测与监控技术是核电站的关键技术，在核电站中，通过开发老化测试方法、维修测试方法来建立核电站控制设备检测的技术平台，包括建立核电站板件的老化、维修测试平台，以便将状态检测与监控技术应用于核电站仪控系统中电路板件的老化测试、维修测试领域，从而实现核电站控制设备/板件的老化诊断/测试管理，提高核电站运行设备和备件的可靠性检测维修水平，提升机组的安全运行。核电站的控制系统、保护系统需要大量使用1-5V或4_20mA输出的模拟量信号处理板件。而模拟量板件的电解电容、光藕等老化元器件较多，随着运行时间的增长，各个元器件将出现不同程度的老化，若不及时对出现老化问题的模拟量信号处理板件进行处理，则容易导致部分元器件运行一段时间发生故障，影响机组安全稳定运行。现有的元器件老化检测系统通过检查元器件外观或校验检查来检测元器件的老化情况，由于现有的检测系统无法对元器件进行长时间拷机验证，因此检测准确率低，难以准确检测出被测元器件的老化程度。
发明内容
本发明实施例提供了一种核电站通用模拟量板件检测系统，旨在解决现有的检测系统在检测元器件的老化问题时，准确率低的问题。本发明实施例是这样实现的，一种核电站通用模拟量板件检测系统，所述系统包括拷机机柜、上位机、面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统、板件以及板件供电电源；所述拷机机柜用于安装所述上位机、面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统、板件以及板件供电电源；所述上位机用于发出控制指令至所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统，存储并处理所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统反馈的测试数据；所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统用于根据预定义的时间轴输出电流、电压激励信号至所述板件，并实时采集所述板件的测试数据以及输出所述测试数据至所述上位机。本发明实施例的另一目的在于提供核电站通用模拟量板件检测方法，所述方法包括下述步骤:上位机发出控制指令至面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统；所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统根据预定义的时间轴输出电流、电压激励信号至板件，并实时采集所述板件的测试数据以及输出所述测试数据至所述上位机；所述上位机存储并处理所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统反馈的测试数据。在本发明实施例中，在核电站通用模拟量板件检测系统的拷机机柜内安装上位机、PXI测试系统、板件以及板件供电电源,该上位机触发PXI测试系统对板件进行测试,并处理PXI测试系统反馈的测试数据。由于本发明提供的核电站通用模拟量板件检测系统能够实现长时间的拷机和长时间的数据存储，因此能够提前发现板件早期的质量缺陷，提高了板件检测的准确率，从而提高了老化处理更换后的板件的可靠性。
图1是本发明第一实施例提供的核电站通用模拟量板件检测系统的结构；图2是本发明第二实施例提供的核电站通用模拟量板件检测系统的结构示意图；图3是本发明第二实施例提供的板件在拷机机柜的位置的示意图；图4是本发明第三实施例提供的核电站通用模拟量板件检测系统检测模拟量板件的电路连接图；图5是本发明第四实施例提供的核电站通用模拟量板件检测流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例通过上位机发送控制指令至PXI测试系统，以使该PXI测试系统对相应的板件进行测试以及判断被测板件是否符合要求。本发明实施例提供了一种:核电站通用模拟量板件检测系统和方法。所述系统包括:拷机机柜、上位机、面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统、板件以及板件供电电源；所述拷机机柜用于安装所述上位机、面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统、板件以及板件供电电源；所述上位机用于发出控制指令至所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统，存储并处理所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统反馈的测试数据；所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统用于根据预定义的时间轴输出电流、电压激励信号至所述板件，并实时采集所述板件的测试数据以及输出所述测试数据至所述上位机。所述方法包括:上位机发出控制指令至面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统；所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统根据预定义的时间轴输出电流、电压激励信号至板件，并实时采集所述板件的测试数据以及输出所述测试数据至所述上位机；所述上位机存储并处理所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统反馈的测试数据。在本发明实施例中，在核电站通用模拟量板件检测系统的拷机机柜内安装上位机、PXI测试系统、板件以及板件供电电源,该上位机触发PXI测试系统对板件进行测试,并处理PXI测试系统反馈的测试数据。由于本发明提供的核电站通用模拟量板件检测系统能够实现长时间的拷机和长时间的数据存储，因此能够提前发现板件早期的质量缺陷，提高了板件检测的准确率，从而提高了老化处理更换后的板件的可靠性。为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。实施例一:图1示出了本发明第一实施例提供的核电站通用模拟量板件检测系统的结构，详述如下:该核电站通用模拟量板件检测系统包括拷机机柜101、上位机102、面向仪器系统的 PCI 扩展(PCI extensions for Instrumentation, PXI)测试系统 103、板件 104 以及板件供电电源105。该拷机机柜101用于安装上位机102、PXI测试系统103、板件104以及板件供电电源105。本实施例中，PXI测试系统103经隔离器108、背板适配器110输出预定义的电流值或电压值至板件104，以便获取与输入电流值或电压值对应的测试数据。本实施例中，拷机机柜101具有多个隔层，每个隔层之间具有一定的间隔，比如每个隔层之间保持IU的距离，以便设备在运行中能够充分散热，确保设备能够长期运行，当然，每个隔层之间的距离也可以为其他值，此处不作限定。在拷机机柜101的各个隔层中分别安装上位机102、PXI测试系统103、板件104以及板件供电电源105。进一步地，该核电站通用模拟量板件检测系统的拷机机柜101安装至少一个板件机笼106,该板件机笼106用于插接被测板件(板件104)。本实施例中，在拷机机柜101的隔层上安装至少一个板件机笼106，板件机笼106根据板件104的型号进行设计，每个板件机笼106可以插接至少一个被测板件，安装的板件机笼106越多，能够测试的板件也越多。进一步地，可在不同的板件机笼106上预留数量不同的通用插槽，该通用插槽的导轨深度可以相同，也可以不同，以应对测试板件过程中需要增加新的被测板件的情况。当然，也可以在不同的板件机笼106上预留数量相同的通用插槽，此处不作限定。比如在一个隔层的板件机笼106预留四块导轨深度为222mm的通用插槽，而在另一个隔层的板件机笼106上预留四块导轨深度为125mm的通用插槽，在插接其他被测板件时，采用硬跳线的方式测试新增加的被测板件。上位机102用于发出控制指令至PXI测试系统103，存储并处理PXI测试系统103反馈的测试数据。本实施例中，上位机102由工控机、处理器、内存、硬盘等组成，该上位机102的处理能力与处理器、内存、硬盘等的配置有关，配置高的上位机102具备长期处理大数据量的能力。比如采用行业外设组件互连标准(Peripheral Component Interconnection,PCI)工控机、Intel Core Duo双核处理器、2G内存、2T SATA硬盘组成本实施例所需的上位机102。
本实施例中，当用户触发测试开始指令后，该上位机102发出控制指令至PXI测试系统103，以便该PXI测试系统103根据接收的控制指令对相应的板件104进行测试。在PXI测试系统103获取测试数据后，该上位机102实时接收并存储PXI测试系统103反馈的测试数据，再将接收的测试数据与已存储在该上位机102上的合格数据比较，获取并存储板件104的检测结果。进一步地，在上位机102接收到用户发出的数据处理指令后，该上位机102根据该数据处理指令对接收的测试数据进行相应的处理。比如判断接收的测试数据是否为合格的数据，进而判断板件104是否为合格的板件。若某个被测试的板件在测试过程中出现故障，则以故障发生的时间为节点，记录故障发生前后各5min的数据流，以便对故障进行定点排查和节约硬盘空间。进一步地，对每次测试板件的测试数据以批次进行存储，以利于系统长时间保持稳定和可靠，比如，对每张板件的测试数据存储量为IOmin的数据流，则板件在正常运行状态下，后IOmin的数据流覆盖前IOmin的数据流，若板件出现故障，则以故障发生的时间为节点，记录故障发生前后各5min的数据流。本实施例中，PXI测试系统103的硬件均支持Real Time系统和7天24小时的工作模式，能够有效保障系统进行长时间的信号采集。进一步地，该核电站通用模拟量板件检测系统还包括:人机交互界面107。该人机交互界面107，用于根据接收的用户指令显示测试数据和检测结果。在本实施例中，用户可以在人机交互界面107发出测试开始指令、数据处理指令，并在板件104开始测试后从人机交互界面107获取测试数据或测试结果，比如在测试开始时，用户从人机交互界面107获取测试数据，测试结束后，获取测试结果数据，当然也可以在测试结束后获取回放的测试数据、测试结果，此处不作限定。同时，用户可从人机交互界面107的提示信息中获取相应的信息，比如，从人机交互界面107弹出的密码错误的提示框、板件104插错插槽的提示框、故障板件的显示以及报警等提示框等获取相应的信息。其中，测试结果可通过显示不同颜色的信号灯进行区分，比如以绿灯显示测试结果符合要求，以红灯显示测试结果不符合要求。进一步地，用户在发出测试开始指令之前，可在人机交互界面107中进行整定值设置、测试数据合格范围设置等。用户通过点击整定值设置按键，对被测试板件104的整定值进行设置，比如设置输入的测试电压值、测试电流值等；通过点击合格范围设置按键，对被测试板件104的测试数据的合格范围进行设置。当然，为了保护整个核电站的安全运行，可要求用户输入正确的密码才能激活整定值设置以及测试数据合格范围设置的功能。PXI测试系统103用于输出预定义的电流值或电压值至板件104，并实时采集板件104的测试数据以及输出测试数据至上位机102。本实施例中，PXI测试系统103采用美国国家仪器(Nation Instrument,NI)公司的PXI测试系统。该PXI测试系统103的采集卡对板件104的输出信号进行实时采集，测试数据的采样周期可设为但不限于20ms，并在采集卡内将采集的输出信号转换为PXI测试系统103的PXI控制器可识别的数字信号，再将该数字信号存储到内存。其中，该PXI测试系统103的采集卡包括电压采集卡和电流采集卡，该电压采集卡在采集各路电压时是相互隔离，互不干扰的，同理，电流采集卡在采集各路电流时也是相互隔离，互不干扰的，从而有利于保证检查结果的准确性。本实施例的电压采集卡可选用PX1-6255型号，电流采集卡可选用PX1-6239型号。
进一步地，PXI测试系统103的测试程序在软件开发平台LabView开发，并采用主从结构�？榛杓埔约岸嘞叱躺杓�。本实施例中，PXI测试系统103包括下位机、PXI测试系统的模拟输入端以及PXI测试系统的模拟输出端，PXI测试系统103的软件平台由实时操作系统Real-Time和软件开发平台LabView组成。在该软件平台中，PXI测试系统103具有备份功能，若系统运行期间出现崩溃，则用户可采用镜像一键还原恢复到自定义的还原点，且还原时间小于30分钟。此外，LabView RT代码的运行由RT系统控制器控制，当上位机102崩溃时，控制回路应用程序继续工作，并把测试信号暂存到下位机硬盘，在上位机102恢复正�：笤俅衔换�102，使测试能够不间断进行，保证了数据的完整性。本实施例中，核电站通用模拟量板件检测系统的测试程序采用主从结构�？榛杓埔约岸嘞叱躺杓疲捎诓捎枚嘞叱躺杓疲蚩商岣逤PU的利用率和系统的可靠性，并且在存在多处理器时能够极大地提高硬件性能；而由于测试程序采用主从结构�？榛杓疲沟米映绦蛑挥性诘饔檬辈偶釉啬诖妫虼擞行У慕谠剂四诖娴氖褂茫跎僬霾馐猿绦虻脑诵兄芷冢蹦芄患跎俣杂布牟槐匾饔茫佣映び布氖褂檬倜�。板件104为被测试的板件，该板件104的型号可为但不限于以下的至少一种型号:B5018A、B5003A、B5013A、B5034A、C26026A、C26125A、B5012A、B5000A、B5001A、B5022A、B5027A、B5019A、B5025A、M41MK2 33142、M66MK20-100/150°C> PM56、PB3 3311、PB3.139、PB11311、SC4372-NR-FC、SC4326-NR-FC、Z6D202 PM1752、PM1752 Z6D101、Isolation Card、TIA42603 N/S228 9883,EIS0-1A BOARD,EISO-2 BOARD,EISO-3 BOARD。板件供电电源105对被测试的板件供电，供电电源的交流输入为220V/110V，本实施例的板件供电电源105可使用HWS300 24V AC-DC电源。进一步地，当核电站通用模拟量板件检测系统I检测多层板件时，板件供电电源105对板件进行分层供电，以便更好地适应不同层的板件的自身需求。进一步地，为了保护设备、用户以及数据不受瞬态电压的危机，改善噪声抑制能力，消除接地环路，提高共模电压抑制，该核电站通用模拟量板件检测系统I还包括:隔离器108，用于对PXI测试系统的模拟输入端以及PXI测试系统的模拟输出端进行电气隔离。本发明实施例中，隔离器108可采用但不限于型号为PH2021和PH1022的板件。进一步地，为了保护仪器设备，避免设备的寿命因电力中断或电力不稳而出现减短的情况，该核电站通用模拟量板件检测系统I还包括:不间断电源109 (Uninterruptible Power Supply, UPS)。本实施例中，在核电站通用模拟量板件检测系统中使用UPS109与板件供电电源105连接，能够有效防止电源的高突波对设备的损害。该UPS109可使用但不限于山特C3KR，输入参数为 115-300V，40-60Hz，输出参数为 220(1±2% )V，50(1±0.2% )Hz。进一步地，该核电站通用模拟量板件检测系统还包括:背板适配器110。该背板适配器110根据被测板件设计，且与板件104、板件供电电源105、板件机笼106以及隔离器108连接。在本实施例中，在板件机笼106后面提供专为核电站各种类型的板件设计的背板适配器110，同一类型的背板适配器110具有通用性，方便整个系统的互换。
进一步地，该核电站通用模拟量板件检测系统还包括:打印机111。该打印机111用于打印上位机102存储的测试数据和测试结果。本实施例中，打印上位机102存储的测试数据和测试结果，在打印的报表中，还包括板件104的超差信息，比如超差次数、最大超差、最小超差等信息。通过打印获取的测试数据和测试结果，使测试员更直观地获取板件104的运行状态。在本发明第一实施例中，在拷机机柜101内安装上位机102、PXI测试系统103、板件104以及板件供电电源105，该上位机102触发PXI测试系统103对板件104进行测试，并处理PXI测试系统103反馈的测试数据。由于本发明提供的核电站通用模拟量板件检测系统能够实现长时间的拷机和长时间的数据存储，因此能够提前发现板件早期的质量缺陷，提高了板件检测的准确率，从而提高了老化处理更换后的板件的可靠性。实施例二:为了更清楚地描述描述本发明实施例提供的核电站通用模拟量板件检测系统的结构，本实施例以一个具体应用例进行说明:如图2所示，在图2的拷机机柜采用标准威图机柜，该拷机机柜内安装了 PXI测试系统、工控机、板件机笼、板件供电电源以及UPS五部分，图2中的字母A、B、C、D、E、F、G、H、
1、J分别为拷机机柜的隔层号。在C层预留四块导轨深度为222_的通用插槽，D层预留四块导轨深度为125_的通用插槽。采用硬跳线方式，可插接其他模拟板件，其中，可测试的板件型号具体如表I至表5所不:表1:
权利要求
1.核电站通用模拟量板件检测系统，其特征在于，所述系统包括拷机机柜、上位机、面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统、板件以及板件供电电源； 所述拷机机柜用于安装所述上位机、面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统、板件以及板件供电电源； 所述上位机用于发出控制指令至所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统，存储并处理所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统反馈的测试数据； 所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统用于根据预定义的时间轴输出电流、电压激励信号至所述板件，并实时采集所述板件的测试数据以及输出所述测试数据至所述上位机。
2.如权利要求1所述的核电站通用模拟量板件检测系统，其特征在于， 所述拷机机柜安装至少一个板件机笼，所述板件机笼用于插接所述板件。
3.如权利要求1所述的核电站通用模拟量板件检测系统，其特征在于，所述系统还包括: 人机交互界面，用于根据接收的用户指令显示测试数据和检测结果。
4.如权利要求1所述的核电站通用模拟量板件检测系统，其特征在于，所述系统还包括: 隔离器，用于对PXI测试系统的模拟输入端以及PXI测试系统的模拟输出端进行电气隔离。
5.如权利要求1所述的核电站通用模拟量板件检测系统，其特征在于，所述系统还包括: 不间断电源UPS。
6.如权利要求2所述的核电站通用模拟量板件检测系统，其特征在于，所述系统还包括: 根据所述板件设计的背板适配器。
7.如权利要求1所述的核电站通用模拟量板件检测系统，其特征在于， 所述PXI测试系统的测试程序在软件开发平台LabView开发，并采用主从结构模块化设计以及多线程设计。
8.如权利要求1所述的核电站通用模拟量板件检测系统，其特征在于，所述系统还包括: 用于打印所述上位机存储的测试数据和测试结果的打印机。
9.采用如权利要求1所述的核电站通用模拟量板件检测系统的核电站通用模拟量板件检测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: 上位机发出控制指令至面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统；所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统根据预定义的时间轴输出电流、电压激励信号至所述板件，并实时采集所述板件的测试数据以及输出所述测试数据至所述上位机；所述上位机存储并处理所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统反馈的测试数据。
10.如权利要求9所述的核电站通用模拟量板件检测方法，其特征在于，在上位机存储并处理所述面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统反馈的测试数据的步骤之后，进一步包括下述步骤:人机交互界面根据接收的用户指令显示测试数据和检测结果。
11.如权利要求9所述的核电站通用模拟量板件检测方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤: 对PXI测试系统的模拟输入端以及PXI测试系统的模拟输出端进行电气隔离。
12.如权利要求9或11所述的核电站通用模拟量板件检测方法，其特征在于， 所述PXI测试系统的测试程序在软件开发平台LabView开发，并采用主从结构�？榛杓埔约岸嘞叱� 设计。
全文摘要
本发明适用于电力设备在线数字化状态检测与监控技术，同时也属于百万千瓦级核电站关键技术领域，提供了一种核电站通用模拟量板件检测系统和方法，所述系统包括拷机机柜、上位机、面向仪器系统的PCI扩展PXI测试系统、板件以及板件供电电源；拷机机柜用于安装上位机、PXI测试系统、板件以及板件供电电源；上位机用于发出控制指令至PXI测试系统，并处理PXI测试系统反馈的测试数据；PXI测试系统用于控制板件供电电源根据预定义的时间轴输出电流、电压激励信号至所述板件，并实时采集所述板件的测试数据以及输出所述测试数据至所述上位机。本发明实施例能够提前发现板件早期的质量缺陷，提高了板件检测的准确率。
文档编号G01R31/00GK103163397SQ20111041717
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者付敬强, 犹代伦, 马蜀, 李勇, 丁俊超, 蔡达水, 张志飞, 王国云, 孙志峰, 刘新东, 汪世清, 崔国华 申请人:中国广东核电集团有限公司, 大亚湾核电运营管理有限责任公司
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