核电厂仪控板件故障的检测及其诊断

核电厂仪控板件故障的检测及其诊断
摘要：核电厂有着大量的技术设备，各种仪控板件在系统运行中发挥着各自的
作用。

一旦某个板件出现问题，则有可能酿成严重的后果，不利于核电站安全性、经济性以及稳定性运行。

如何在各种仪控板件出现问题之前，及时可靠的找出故
障位置并进行排除，也是核电厂运行需要考量的重要内容。

纵观仪控板件的故障
特点，大致可以划分为三个时期，分别为初级失效时期、偶然失效时期以及老化
失效时期。

相较于偶然失效时期，另外两者可而过导致的故障概率更大，造成的
影响范围也更广。

加强仪控板件的故障检测与终端，可以大大降低故障发生，尽
可能的降低损失影响。

故本文就该方面展开讨论，以期对相关单位等有所帮助。

关键词：核电厂；仪控板件；故障检测；
引言
仪控模块主要负责核电厂运行前进的数据采集以及分析等多方面工作，为整
个核电厂可靠运行的重要组成[1]。

往往要求出现设计之外的突发状况时，依旧需
要保证设备各方面的可靠运行，故而确保整个电源系统的稳定供电十分关键[2]。

而核电厂中各个仪控电源设备品类繁多，且体量庞大，在设备大修以及日常维护
期间均需要对各种电源模块进行排查以及检测，工作量庞大且存在人为因素导致
不可控问题等[3]。

1. 仪控板件可靠性评估流程
实际仪控板件的组成尤为复杂，其承担着多种功能需要。

此次以其中较为常
见的电源模块为例，对其功能可靠性分析流程进行探究，明确科学合理的功能评
估流程：第一，对各个板件依据不同的功用等划分成多个独立的模块组成，并对
各个功能模块进行编号标记；第二，就各个单元的电路图以及元件组成等进行明确，包括各个元件的类型、质量情况以及封装样式等等信息；第三，结合清单有
关数据内容，完善相关手册，并对各个元件的对应的阐述进行检测，分析得到各
个元器件的应用失效率情况；第四，对模块中的各个元器件的失效率进行重叠，
进而得到该模块的总的功能失效率情况；第五，就板件中的各个单元失效综合进
行分析，得出其中的失效率情况；最后，综合板件的总失效率情况，结合指数失
效模型得到其余可靠性参数，最终完成对整个的板件的可靠性情况评估[4]。

2. 在线测试应用及其研发
以Agilent I3070型号设备为例，该设备为专业的在线测试平台。

其利用特制
的测试夹具，从而将激励信号等导入待测板件内，并对板件的各个信号的反应情
况进行捕捉。

其大致功能应用包含下述几个方面：
首先，在线测试应用，包括短路、断路以及元器件老化、运行故障等均是常
见的仪控板件问题形式。

故而相关设备均需要可靠的完成这一系列功能的检测。

针对短路以及断路问题，需要对各个不同的节点进行分析，包括短路检测以及开
路检测等，对各个继电器位置以及开关节点的工作可靠性进行排查；模拟在线检
测问题，对包括电阻、二极管以及线圈等远期的电气特性进行排查，利用测试以
及标准数据对比的方式，掌握各个元器件的运行性能情况；数字在线检测技术，
其主要复杂对集成电路等的应用功能检测，于各个元器件的输入位置增加数字信号，并在输出位置对各个集成模块的反馈情况进行采集对比，进而了解各个集成
电路的运行情况。

其次，数据分析应用。

实时监测技术是目前应用较为有效且便利的技术方案
之一，但整个监测的实现，同时也需要大量数据分析应用的支持。

数据分析的目
的旨在就测试数据内了解各个板件的潜在问题，对异常情况进行分析并超出确切
的故障点位。

首先，基于在线测试系统对各个测试数据进行采集，随后就测试期
间潜在的干扰问题进行分析，并对故障异常因素进行屏蔽，例如可以使用格拉布
斯准则；综合修正支护的测试结果分析有关参量，并综合参量的统计方式综合板
件的有关校验以及知识，了解其是否存在问题以及性能下降等隐患。

如若数据分
析反馈板件确实存在缺陷，则需要对各项数据结合经验进行再次的深入研究，尽
可能的找出板件存在的故障隐患以及解决措施，最后完成最终的设备检修和维护
等工作。

3. 直流接地故障的检测分析
对于核电厂而言，往往不允许出现直流系统中存在某一点位长期接地情况运行，而该问题往往无法被及时的发现，相关检测存在一定的难度。

3.1便携式直流接地检测
实际该检测技术为常规的绝缘监测盘的后备，可以直接查明具体的出现接地
问题的点位，避免拉闸或者摇绝缘等方式来排查。

为相关检修人员提供更为便捷
以及快速的故障点位查找方案，利于更早的发现问题，规避多种潜在问题的发生，大大提升系统的安全运行性能。

该设备的主要工作机理为，于接地母线以及接地
分支线中和大地彼此叠加一超低频的信号，检测电流顺着接地点的方向运动，采
用与手持便携式探测设备相连接的钳子，沿着电流的运动方向进行排查，一旦电
流存在突然消失情况，则该位置为主要接地点位。

3.2拉闸定位诊断
对于绝大多数的电力企业而言，定位直流系统故障位置检测技术包含多种方案，这之中包括直流出现开关、电源模块等的逐个断电以及通电，确定各个支路
和总的系统电阻之间的联系，随后达到最终故障点的具体信息。

但是，就核电厂
而言，多个设备组件运行均关系到核安全有关问题，依据有关规范要求往往不允
许随意对有关设备进行推出操作，否则极有可能导致整个系统运行稳定性受损，
进而导致一系列不可控因素发生。

直流系统作为整个仪控系统的控制核心，务必
确保其实时保持可靠的供电运行状态，因此常规的拉闸定位技术并不适用于核电
厂环境。

3.3在线直流接地检测
如若将用于显示以及监测一套直流系统总体绝缘性能的绝缘监测盘逐级“下放”，即在各个出现开关、分支电路以及供电板卡或者其它负载上搭载电流传感器，并配以对应的总线电路，则同样能够起到识别接地故障具体位置的效果。

而这样
的操作方式会进一步需要在各个终端负载中搭载电流感应模块，并配备对应的线路，从而直观的反馈出各个接地位置的故障信息。

另外，该方式也需要额外的增
加投入，且需要大量的负载的调试工作配合，不利于核能建设的经济性原则。

4. 结束语
核电站技术含量较高，设备组成复杂。

仪控板件是整个核电站控制系统主要
构成，确保其健康、稳定运行对于整个核电站意义重大。

因此对相关板卡进行必
要的故障诊断以及分析尤为重要。

但也需要注意，有关故障的诊断分析也应当充
分结合核电站的特点以及要求进行。

与传统的发电站技术相比，核电站组成更为
复杂，对于安全性方面的要求也更高。

因此板卡的检修过程中，应当考量更多的
内容，尽可能的选择科学适宜的技术方案，确保整个设备的稳定安全运行。

对于
检修人员而言，应当不断提升自我业务综合素养，深入认识核电站的有关运行特
性要求，避免检修过程中误操作等情况发生，为核电厂事业的健康、可持续发展
贡献自己的一份力量。

参考文献
[1]李蕊, 关济实, 李兴林. 基于I3070的核电站板件测试方法研究[J]. 仪器仪表用户, 2012(01):70-72.
[2]李蕊, 关济实, 李兴林. 基于I3070的核电站板件测试方法研究[J]. 仪器仪表用户, 2012, 019(001):70-72.
[3]秦凤, 王苗苗, 聂卫,等. 核电厂仪控卡件PSPICE仿真及故障诊断研究[J]. 设备管理与维修, 2019(16):15-16.
[4]李悠然, 刘爱国, 孙伟,等. 适用于核电厂DCS故障诊断专家系统的结构研究[J]. 原子能科学技术, 2014(01):25-25.。