采用NI工具进行核电站的先期研究

Author(s):
John Hopson, P.E. - Oregon State University

Industry:
Energy/Power

Products:
Data Acquisition, LabVIEW, Datalogging and Supervisory Control, DIAdem

The Challenge:
验证下一代核反应堆。

The Solution:
安装使用LabVIEW数据记录与监控（DSC）模块的数据采集（DAQ）系统， 对AP1000下一代核反应堆进行测试。

为下一代核反应堆采用NI数据采集硬件以及LabVIEW DSC模块

受核能源2010计划的驱动，下一代核反应堆已经进入了最终验证的阶段。其中的一种称为AP1000的设计，目前正在俄勒冈州立大学先进热液压研究实验室（ATHRL）进行测试。为了协助研究，我们最近安装了一台基于NI数据采集硬件以及LabVIEW DSC模块的数据采集系统。

在1991年，我们通过开发600 MWe级核电站的比例缩小模型，开始研究下一代核反应堆。我们开发这个比例缩小模型，用于在正常到异常的工作状况以及出现事故的情况下，测试被动安全系统。在1994年，我们完成了测试，并且这个设计在2000年初获得了授权。由于基本负载发电存在更高需求，能源部与美国核管理委员会提供资金，用于升级设施，并且开始测试Westinghouse电气公司的新型设计——AP1000。这种新型的核电站将能够产生1,000 MWe电力。

我们的先进热液压研究实验室设备为AP1000建造了一个更大的核心，其中使用了电气加热器导管用于模拟核燃料，以及一个新型数据采集系统。我们选择了N的I产品，因为他们提供了最优秀的整合解决方案。Industrial公司（位于俄勒冈州图拉丁）是设备的原始承包商，他们在2003年初安装了新型系统。

这个控制系统包了很多的Fischer Porter过程控制器、一个欧姆龙PLC以及一个Wonderware InTouch应用程序，用于记录事件序列（SOE）数据。我们决定仅仅将模拟仪器挂接到NI硬件上，而仍旧将现场的数字设备与原有控制器连接。这样就可以避免由于核能设备应用的质量验证要求带来的对现有系统进行重新验证的需要。

使用客户端查询工具，用户们可以方便地从数据采集产品以及控制系统中访问数据。利用Microsoft SQL Server 2000的连接服务器，Citadel数据库提供了关键信息和基准测试数据，并保存了SOE数据。

基于客户端方案的优点：

基于客户端方案具有以下优点：

•灵活的数据挖掘——用户现在可以创建复杂的查询对数据进行高效的挖掘，例如基于上升/下降状态的过程变量趋势分析。当然，用户还可以基于过程的瞬态特性查询数字事件。

•多种获取格式——AP1000数据获取需求是多种多样的。教职员工、学生、测试赞助商以及分析师都需要数据，并且各有各的数据获取需求。使用客户端查询工具，每一个用户都可以选择需要的格式。用户可以将文本文件载入到NI DIAdem中，供强大的趋势分析/报告功能使用。用户可以直接将数据发送到Microsoft Excel中，从而能够构利用现有的宏；或是将数据导出为与平台无关的二进制文件，这样NRC就可以利用UNIX环境下的核心计算机代码。

•可扩展并且安全——通过使用Windows身份验证，只有包含在适当域中用户组的用户可以访问数据。这就确保了数据的完整性，限制测试仅用于系统验证中。当新生参与到项目中，或是老生毕业离开项目的时候，都可以更加方便地管理安全设置。

使用NI数据采集系统减少验证时间

使用新型NI数据采集系统，我们只需要使用过去系统几分之一的时间，就可以扫描、记录以及验证测试数据，同时满足严格的核能安全测试标准。更高的存储速率可以帮助工程师们查看到更快的瞬态响应，例如压力变化等。在一个标准的15小时测试中，可以创建包含超过3,300万个数据点的数据文件。DIAdem可以高效地处理大型数据集，我们不必再将数据剪切粘贴到Microsoft Excel中。

比例缩小模型已经成为一种行业标准以及为下一代核反应器授权的关键部分。用户可以观察只有使用复杂的计算机代码才能观察到的事件和异常现象，并且采用一种完全安全、受控的方式。使用基于客户端方案将现有技术与传统系统整合在一起，我们不会因为生成数据而浪费时间。Citadel数据库本质上是测试反应堆的一种记录仪，为AP1000的最终授权提供关键信息以及基准测试数据。

配置Citadel连接服务器

实现Citadel连接服务器是系统集成者和开发者共享历史过程数据的简单手段。它还提供了与其他支持ANSI-92结构化查询语言（SQL）的程序以及商业信息系统的无缝集成。用户仅需一个网络连接就可以查询数据库。

假设用户已经安装了Microsoft SQL Server 2000 SP3以及NI logos 4.4，他们就可以按照下面的步骤配置Citadel连接服务器：

1、从开始菜单中，打开管理工具，并且双击数据源（ODBC）图标。

2、选择系统DSN页。“Citadel 4”应该在系统数据源列表中。

3、点击配置，打开NI Citadel ODBC配置对话框。

4、在Citadel数据目录中输入数据库路径。

5、点击确定保存并关闭对话框。

6、从开始菜单中，启动Microsoft SQL Server企业版管理器。

7、连接到需要的SQL Server实例。

8、打开安全文件夹。

9、右键点击连接服务器，并选择新建连接服务器。

10、输入名称CITADEL。

11、点击其他数据源，从下拉列表中，选择Microsoft OLE DB Provider for ODBC Drivers。

12、输入产品名称以及数据源名称，使之与步骤4中的Citadel ODBC设置对应。

13、点击确定保存并关闭对话框。

14、如果您展开CITADEL连接服务器文件夹，并且点击数据表，您就可以看到变量记录与数据点表。

15、关闭企业版管理器。您就完成了所有设置。

16、要测试连接服务器，启动Microsoft查询分析器。运行与下面相似的SQL脚本，返回一些您知道已经存在数据的标签以及时间期间。

SELECT * FROM openquery(CITADEL,
'SELECT Localtime, "\\apex02\ap1000\LDP-127"
FROM Traces where Localtime > "05/01/2003 17:00:00"
AND Localtime < "05/01/2003 18:00:00"
AND Interval = "00:00:01"')

返回结果为：

"Localtime" "\\apex02\ap1000\LDP-127"
------------------------ ----------------------------------
2003-05-01 17:00:01 38.478760855926841
2003-05-01 17:00:02 38.520210874330355
2003-05-01 17:00:03 39.418146501814782
2003-05-01 17:00:04 39.741096501814781
2003-05-01 17:00:05 40.043466393138246
.

 (1682 row(s) affected)

俄勒冈州立大学研究与NI技术团队一起建立了一个高效并经过验证的数据采集、存储和获取系统。我们工作的结果最近帮助Westinghouse公司在记录时间内发布了一个安全评估报告草案（DSER）。最终的设计验证计划在2005年实施。

要获取更多信息，请联系：
John Hopson
俄勒冈州立大学先进热液压研究实验室
电话：（541）737-3064
电子邮箱：jahopson@ne.orst.edu

Browse All Case Studies »