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摘 要：在压水反应堆电站会定期对热电阻进行校准以确定仪表的漂移和精度以便进行修正，在国内通常会拆下热电阻后在实验室里进行校准以判断其精度和性能是否满足核电厂的设计要求，而在国外一种名为交叉校验法的技术在核电厂中被广泛应用，并且这个方法已经得到了美国核管理委员会，英国核安装监察会和仪表工程师认可，交叉校验技术可使得校准工作的效率大大提高，并减少人员接触辐射的概率。
关键词：热电阻 交叉校验技术 核电厂
中图分类号：O213 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-040-02
1 概况
交叉校验是通过将随机热电阻在被检温度点的阻值均值与每个热电阻进行比的方法，来检测出其中异常的热电阻。交叉校验是一种在线的验证方法，是对于通过油槽，水槽，和一等铂电阻温度计等作为标准器来检定热电阻传统方法的一种补充，对于检测稳定工况下的热电阻是非常有效的。
在压水反应堆电站会定期对热电阻进行校准以确定仪表的漂移和精度以便进行校核，基于这样的原因交叉校验法在核电厂中得以广泛的应用，并且这个方法已经得到了美国核管理委员会，英国核安装监察会和仪表工程师的认可。
一种称为“约翰逊噪声”的技术被用于电厂热电阻的校验，并且在美国，澳大利亚和德国的核电厂被应用了30年，这项技术不仅可以被应用在校准热电阻，这项技术还可以应用于一些其他温度测量仪表。
约翰逊噪声温度计是基于约翰逊噪声技术制成一个可以输出电信号的设备，当热电阻测量温度时，约翰逊噪声温度计可以测量出热电阻随温度变化时的电信号。尽管这项技术看上去完美，但这项技术仍有一些需要进行一些改善以便可以用于日常的核电厂应用，在这样的背景下交叉校验法得以在约翰逊噪声技术上发展。
2 测试原理
交叉校验技术可用于验证测量相同的过程变量，此项技术基于记录同一测点仪表测量数据，平均值和计算每个仪表测量数值与均值的偏差，并找出其中可能超出精度仪表，此项技术应用在核电厂窄量程和宽量程热电阻，根据已有的测试经验，窄量程热电阻的正态分布较之宽量程热电阻更集中，宽量程热电阻较之热电偶更集中。在压水堆核电站窄量程热电阻有着很高的精度要求，因此通常会通过交叉校验的方法来校准热电阻，而在另一些核电站还会对宽量程和堆芯热电阻进行交叉校验。
任何一个窄量程温度计的示值与同一测点窄量程温度计的平均值差值不能超出允许偏差（例如：0.3℃），一旦超出将视为超差，会从平均值表中除去，不同的核电厂会有根据实际的精度需求而确定不同允许偏差。超差的热电阻将被替换，然后重新进行交叉校验。
3 校验的参考信号值
交叉校验是将数据采集，数据修正，数据比对分析，给出检定结论的一个过程。在这个过程中，需要将电厂工艺管道，多支被检热电阻在测温点阻值均值，数据采集修正比较系统作为交叉校验的参考信号值来校验被检热电阻。
4 交叉校验数据的来源
交叉校验的数据可以通过一个专用的数据采集系统或者从电厂电脑中进行检索，以下将简单介绍这两种方法。
4.1 数据采集系统
可以通过数据采集系统完成交叉校验的数据收集工作，热电阻测得的数据可以存入DCS，热电阻也可以与DCS分离后与交叉校验设备直接连接，数据采集系统操作流程如下：
（1）顺利排列热电阻，依次测量输出，并将测得的电阻值通过加年达方程转换为温度。
（2）重复步骤（1）四次。
（3）计算每个热电阻的四次测量平均值。
（4）计算步骤（3）算得的每个热电阻均值的平均值。
（5）将步骤（3）算得的每个热电阻测量均值减去步骤（4）算得的所有热电阻均值的平均值，并用 T。
（6）任何一个超出允许偏差的热电阻都将予以去除，并重复步骤（3）和步骤（4）。
（7）重复步骤（6），直到没有超差的热电阻出现。
4.2 电厂数据库
核电厂有专有的数据库，比如AP1000电厂的DDS系统，热电阻的输出可以通过电厂数据库获取。实时采集的热电阻输出将传送到DCS用于画面显示，给予运行人员掌握实时电厂状态，历史热电阻数据将存入核电厂历史数据库中。这些实时的数据可以通过DCS自带的功能模块实现平均值计算和比较功能，并以图表的形式给予展现。
4.3 交叉校验数据的分析
无论是通过电厂数据库还是数据采集系统都可以完成交叉校验的初步分析，要进一步获得更准备的结论则需要对发生温度突变的原始数据进行修正，这个过程我们称为动荡校正或不稳定性校正。在原始数据中会包含有任何一些具有典型特点的温度值，如一回路中冷腿和热腿温度的差值，此时需要进行不一致性修正。
我们首先需要分析不稳定和不一致性修正，然后再对交叉校验的数据进行分析，一旦修正值被确定，交叉校验的不确定度也可同样被确定了。
4.4 修正交叉校验数据
核电厂的交叉校验是基于等温情况的一种假设，平均温度需要真实反映工艺情况，而很多因素又都会影响假设的准确性，这些因素包括：
（1）错误地使用阻值——温度对照表。
（2）在交叉校准过程中发生系统偏移，如果所有的热电阻由于共同原因向同一方向发生偏移，例如共模漂移。
（3）在交叉校准过程中温度发生波动和偏移。
（4）在热电阻间发生不均匀温场的情况，由于交叉校准的热电阻都需要在同个温场下进行，如温场的温度梯度不均将会导致交叉校验的错误或失败。
为避免交叉校验的前两个可能发生的因素，可以在实验室中完成被检热电阻的交叉校验试验，但仍需要对超出偏差的热电阻予以去除，并加入新校准好的热电阻然后重复先前的过程，直到没有新的超差热电阻的出现。 对于避免交叉校验的后两个可能发生的因素，将在后两个章节介绍修正温度不稳定和温度不一致的方法。
4.5 不稳定性修正
在交叉校验过程中温度发生偏移时，发生这种情况通常由于核电厂没有将过程状态控制得很好所造成的。在已获得一些核电厂必须数据的前提下，我们可以通过一种方法来对这种偏移进行修正。如果温度变化很缓慢，当所需数据获得后，斜坡数据采集能被用来进行自动补偿。如果温度维持在一个恒定的状况稳态数据采集可以被使用。如果核电厂温度不时变化，则需要通过具体的分析进行补偿。
非稳态数据采集可以通过在交叉校验过程中的倒序采集数据的方式予以自动补偿，比如被检对象是热电阻No.1到热电阻No.5，我们可以通过进行重复的四次，从热电阻No.1到热电阻No.5，再从热电阻No.5到热电阻No.1的校验的方法有效地自动修正短时间变化的温度。
稳态数据采集情况下，对于恒温的补偿并非是最重要的，但对于短时的波动补偿则必须予以考虑。热电阻数据采样时通常会得到图1（a）的一组原始数据，通过四次的数据采集计算出的平均值线，再将原始数据减去平均值线值得到偏差值，如图1（b），将得到的偏差再在原始数据中减去，我们就可以得到的一组去除了温度波动的数据，如图1（c）。
4.6 不一致性修正
不一致性修正为了解决存在于类似于热腿和冷腿热电阻测温的不一致性，这种不一致性是由于反应堆冷却剂带走热量或蒸汽发生器热量导出所造成的。表1是一组完成不一致性修正后的数据，在例如冷热腿热电阻或有温度不一致的情况都需要进行不一致性修正。
4.7 交叉校验结论
在不稳定性和不一致性都被修正后，需要进行重新的分析得到最终正确的数据。对原始数据的修正后通常会得到不同的交叉校验结果，这种结果的差异取决于影响的程度。图2是在修正前后的情况，在修正前所有仪表都存在正偏差，而修正后我们看到不一样的结果。
5 结束语
热电阻交叉校验法为核电厂在线校验热电阻提供了可能，并且通过对不一致性和不稳定性的修正使得校验数据更为接近真实和准确。交叉校验技术与传统热电阻校验方法相比有着标准器投入少，在线检测不影响电厂正常运行等优点，是一种新的替代校准的方法，在国内有良好的应用前景和推广价值。
参考文献：
[1] H.M.Hashemian.Maintenance of Process Instrumentation in Nuclear Power Plants[M].2006.
[2] JJG 229-2010 工业铂、铜热电阻检定规程[S].
关键词：热电阻 交叉校验技术 核电厂
中图分类号：O213 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-040-02
1 概况
交叉校验是通过将随机热电阻在被检温度点的阻值均值与每个热电阻进行比的方法，来检测出其中异常的热电阻。交叉校验是一种在线的验证方法，是对于通过油槽，水槽，和一等铂电阻温度计等作为标准器来检定热电阻传统方法的一种补充，对于检测稳定工况下的热电阻是非常有效的。
在压水反应堆电站会定期对热电阻进行校准以确定仪表的漂移和精度以便进行校核，基于这样的原因交叉校验法在核电厂中得以广泛的应用，并且这个方法已经得到了美国核管理委员会，英国核安装监察会和仪表工程师的认可。
一种称为“约翰逊噪声”的技术被用于电厂热电阻的校验，并且在美国，澳大利亚和德国的核电厂被应用了30年，这项技术不仅可以被应用在校准热电阻，这项技术还可以应用于一些其他温度测量仪表。
约翰逊噪声温度计是基于约翰逊噪声技术制成一个可以输出电信号的设备，当热电阻测量温度时，约翰逊噪声温度计可以测量出热电阻随温度变化时的电信号。尽管这项技术看上去完美，但这项技术仍有一些需要进行一些改善以便可以用于日常的核电厂应用，在这样的背景下交叉校验法得以在约翰逊噪声技术上发展。
2 测试原理
交叉校验技术可用于验证测量相同的过程变量，此项技术基于记录同一测点仪表测量数据，平均值和计算每个仪表测量数值与均值的偏差，并找出其中可能超出精度仪表，此项技术应用在核电厂窄量程和宽量程热电阻，根据已有的测试经验，窄量程热电阻的正态分布较之宽量程热电阻更集中，宽量程热电阻较之热电偶更集中。在压水堆核电站窄量程热电阻有着很高的精度要求，因此通常会通过交叉校验的方法来校准热电阻，而在另一些核电站还会对宽量程和堆芯热电阻进行交叉校验。
任何一个窄量程温度计的示值与同一测点窄量程温度计的平均值差值不能超出允许偏差（例如：0.3℃），一旦超出将视为超差，会从平均值表中除去，不同的核电厂会有根据实际的精度需求而确定不同允许偏差。超差的热电阻将被替换，然后重新进行交叉校验。
3 校验的参考信号值
交叉校验是将数据采集，数据修正，数据比对分析，给出检定结论的一个过程。在这个过程中，需要将电厂工艺管道，多支被检热电阻在测温点阻值均值，数据采集修正比较系统作为交叉校验的参考信号值来校验被检热电阻。
4 交叉校验数据的来源
交叉校验的数据可以通过一个专用的数据采集系统或者从电厂电脑中进行检索，以下将简单介绍这两种方法。
4.1 数据采集系统
可以通过数据采集系统完成交叉校验的数据收集工作，热电阻测得的数据可以存入DCS，热电阻也可以与DCS分离后与交叉校验设备直接连接，数据采集系统操作流程如下：
（1）顺利排列热电阻，依次测量输出，并将测得的电阻值通过加年达方程转换为温度。
（2）重复步骤（1）四次。
（3）计算每个热电阻的四次测量平均值。
（4）计算步骤（3）算得的每个热电阻均值的平均值。
（5）将步骤（3）算得的每个热电阻测量均值减去步骤（4）算得的所有热电阻均值的平均值，并用 T。
（6）任何一个超出允许偏差的热电阻都将予以去除，并重复步骤（3）和步骤（4）。
（7）重复步骤（6），直到没有超差的热电阻出现。
4.2 电厂数据库
核电厂有专有的数据库，比如AP1000电厂的DDS系统，热电阻的输出可以通过电厂数据库获取。实时采集的热电阻输出将传送到DCS用于画面显示，给予运行人员掌握实时电厂状态，历史热电阻数据将存入核电厂历史数据库中。这些实时的数据可以通过DCS自带的功能模块实现平均值计算和比较功能，并以图表的形式给予展现。
4.3 交叉校验数据的分析
无论是通过电厂数据库还是数据采集系统都可以完成交叉校验的初步分析，要进一步获得更准备的结论则需要对发生温度突变的原始数据进行修正，这个过程我们称为动荡校正或不稳定性校正。在原始数据中会包含有任何一些具有典型特点的温度值，如一回路中冷腿和热腿温度的差值，此时需要进行不一致性修正。
我们首先需要分析不稳定和不一致性修正，然后再对交叉校验的数据进行分析，一旦修正值被确定，交叉校验的不确定度也可同样被确定了。
4.4 修正交叉校验数据
核电厂的交叉校验是基于等温情况的一种假设，平均温度需要真实反映工艺情况，而很多因素又都会影响假设的准确性，这些因素包括：
（1）错误地使用阻值——温度对照表。
（2）在交叉校准过程中发生系统偏移，如果所有的热电阻由于共同原因向同一方向发生偏移，例如共模漂移。
（3）在交叉校准过程中温度发生波动和偏移。
（4）在热电阻间发生不均匀温场的情况，由于交叉校准的热电阻都需要在同个温场下进行，如温场的温度梯度不均将会导致交叉校验的错误或失败。
为避免交叉校验的前两个可能发生的因素，可以在实验室中完成被检热电阻的交叉校验试验，但仍需要对超出偏差的热电阻予以去除，并加入新校准好的热电阻然后重复先前的过程，直到没有新的超差热电阻的出现。 对于避免交叉校验的后两个可能发生的因素，将在后两个章节介绍修正温度不稳定和温度不一致的方法。
4.5 不稳定性修正
在交叉校验过程中温度发生偏移时，发生这种情况通常由于核电厂没有将过程状态控制得很好所造成的。在已获得一些核电厂必须数据的前提下，我们可以通过一种方法来对这种偏移进行修正。如果温度变化很缓慢，当所需数据获得后，斜坡数据采集能被用来进行自动补偿。如果温度维持在一个恒定的状况稳态数据采集可以被使用。如果核电厂温度不时变化，则需要通过具体的分析进行补偿。
非稳态数据采集可以通过在交叉校验过程中的倒序采集数据的方式予以自动补偿，比如被检对象是热电阻No.1到热电阻No.5，我们可以通过进行重复的四次，从热电阻No.1到热电阻No.5，再从热电阻No.5到热电阻No.1的校验的方法有效地自动修正短时间变化的温度。
稳态数据采集情况下，对于恒温的补偿并非是最重要的，但对于短时的波动补偿则必须予以考虑。热电阻数据采样时通常会得到图1（a）的一组原始数据，通过四次的数据采集计算出的平均值线，再将原始数据减去平均值线值得到偏差值，如图1（b），将得到的偏差再在原始数据中减去，我们就可以得到的一组去除了温度波动的数据，如图1（c）。
4.6 不一致性修正
不一致性修正为了解决存在于类似于热腿和冷腿热电阻测温的不一致性，这种不一致性是由于反应堆冷却剂带走热量或蒸汽发生器热量导出所造成的。表1是一组完成不一致性修正后的数据，在例如冷热腿热电阻或有温度不一致的情况都需要进行不一致性修正。
4.7 交叉校验结论
在不稳定性和不一致性都被修正后，需要进行重新的分析得到最终正确的数据。对原始数据的修正后通常会得到不同的交叉校验结果，这种结果的差异取决于影响的程度。图2是在修正前后的情况，在修正前所有仪表都存在正偏差，而修正后我们看到不一样的结果。
5 结束语
热电阻交叉校验法为核电厂在线校验热电阻提供了可能，并且通过对不一致性和不稳定性的修正使得校验数据更为接近真实和准确。交叉校验技术与传统热电阻校验方法相比有着标准器投入少，在线检测不影响电厂正常运行等优点，是一种新的替代校准的方法，在国内有良好的应用前景和推广价值。
参考文献：
[1] H.M.Hashemian.Maintenance of Process Instrumentation in Nuclear Power Plants[M].2006.
[2] JJG 229-2010 工业铂、铜热电阻检定规程[S].