数字核控制棒控制系统

摘要

一种数字棒控制系统，利用单独的电力模块使磁力提升器控制棒驱动棒驱动系统的各个线圈通电，以使得当控制棒驱动棒没有运动时，两个独立供电的抓具可同时支承该控制棒驱动棒，以避免落棒。该系统的基本构建块是两个或更多个选择柜，这些选择柜从至少一个移动柜接收复用电力，并由单个逻辑柜控制。每个柜包括确认系统的可靠性的监视特征。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年7月29日提交的、标题为“DIGITAL ROD  CONTROL SYSTEM”的临时申请序号61/229,460的优先权。

技术领域

本发明总地涉及核反应堆控制系统，具体涉及用于控制核控制棒 移入和移出核反应堆的堆芯的系统。

背景技术

在用于发电的核反应堆(诸如压水堆)中，热量通过诸如浓缩铀 的核燃料的裂变而产生，并被传送到流过反应堆堆芯的冷却剂中。堆 芯包含彼此邻近地安装在燃料组件结构中的细长核燃料棒，冷却剂流 过并流出该燃料组件结构。燃料棒在共延的平行阵列中彼此间隔开。 在给定的燃料棒中的燃料原子的核衰变期间释放的中子和其它原子粒 子中的一些穿过燃料棒之间的空间，并撞击相邻燃料棒中的裂变材料， 从而有助于核反应和由堆芯产生的热量。

可移动控制棒散布在核堆芯各处，以使得能够通过吸收穿过燃料 棒之间的中子的一部分来控制总体裂变速率，所述中子的一部分否则 将有助于裂变反应。控制棒通常包括中子吸收材料的细长棒，并装入 并行运行的燃料组件中、燃料棒之间的纵向开口或导向套管中。将控 制棒进一步插入到堆芯中使得更多中子被吸收，而不会有助于相邻燃 料棒的裂变；缩回控制棒降低了中子吸收程度，并提高了核反应速率 和堆芯的电力输出。

控制棒在束组件中受到支承，所述束组件可移动，以相对于堆芯 推进或缩回一组控制棒。出于这个目的，提供控制棒驱动机构，这些 控制棒驱动机构通常作为位于核反应堆容器内、核堆芯上方的上部堆 内构件的一部分。反应堆容器通常被加压到高内压，控制棒驱动机构 容纳在压力壳体中，这些压力壳体是反应堆压力容器的管状延伸部分。 图1是现有技术的容纳反应堆压力容器12的核安全壳10的示意图， 反应堆压力容器12具有在压力容器12的下半部分内受到支承的核堆 芯14。控制棒组件16显示在堆芯14内，并支承一束控制棒18，驱动 棒20使这些控制棒18移入和移出燃料组件(未显示)。驱动棒20 由驱动棒壳体24可移动地支承，驱动棒壳体24向上延伸通过可移除 的反应堆外壳顶盖22。控制棒驱动机构(CRDM)被定位在反应堆顶 部上方、控制棒驱动棒壳体24周围，并在垂直方向上移动驱动棒，以 插入控制棒18或者从堆芯14内的燃料组件提取控制棒18。棒位指示 线圈26或其它指示机构被定位在壳体24周围，以跟踪驱动棒20的位 置，以及由此控制棒18相对于堆芯14的位置。棒位指示线圈26的输 出通过处理器被馈给安全壳10内的棒位指示器(RPI)电子柜28。棒 位指示电子柜28的输出然后在安全壳外部被馈给逻辑柜30和RPI处 理单元32。逻辑柜30与反应堆控制系统34通过接口连接，反应堆控 制系统34提供来自用户接口36的人工指令以及从站传感器(未显示) 智能产生的自动指令。逻辑柜30通过用户接口36和反应堆控制系统 34从操作者接收人工要求信号，或者从反应堆控制系统34接收自动 要求信号，并提供根据预定进度计划操作控制棒18所需的命令信号。 电力柜38提供操作CRDM的编程电流，所有这些都是以公知的方式。

用于定位控制棒组件16的一种类型的机构是磁力提升器式机构， 该磁力提升器式机构可操作为在离散的步骤中按递增距离将控制棒驱 动棒移入和移出堆芯。在一个实施例中，控制棒驱动机构具有三个电 磁线圈和电枢或柱塞，以协调的方式操作这些电磁线圈和电枢或柱塞 来提升和降低驱动棒轴20和与轴20耦连的控制棒束组件16。三个线 圈(CRDM)围绕压力壳体24安装在压力壳体24外部。三个线圈中 的两个操作这样的抓具，这些抓具在线圈使其通电时与驱动棒轴啮合， 这些抓具之一是轴向固定的，另一个是可轴向移动的。

驱动棒轴具有轴向间隔的周向凹槽，这些凹槽被抓具上的、围绕 驱动棒轴周向间隔的锁扣扣紧。第三线圈致动耦连在可移动抓具与固 定点之间的提升柱塞。如果控制棒机构失去电力，则两个抓具都松开， 控制棒在重力的作用下降落到它们的最大核通量抑制位置。只要控制 电源保持被启动，固定抓具和可移动抓具中的至少一个就始终抓握驱 动棒轴。

以定时的协调方式操作三个线圈来交替地抓握和移动驱动轴。夹 持动作和移动的顺序根据逐步移动是缩回还是推进而不同。固定抓具 和可移动抓具基本上交替地操作，但是在移动顺序期间，两个抓具在 从保持静止变为移动以用于推进或缩回期间都与驱动轴啮合。在可移 动抓具移动到新的啮合位置以放低(推进)驱动轴和控制棒的同时， 固定抓具可抓握驱动轴。可移动抓具在随着提升柱塞的控制而向上或 向下移动时与驱动轴啮合。在可移动抓具与驱动轴啮合之后，使固定 抓具松开，然后启动或制动柱塞，以影响一个方向或另一个方向上的 移动。通常，每个牵伸或步进移动将驱动棒轴移动5/8英寸(1.6cm)， 并且以每步大约0.8秒的方式走大约228步，以在控制棒束在燃料组 件的底部与顶部之间的整个位置跨度上移动该控制棒束。

更具体地讲，为了提升(缩回)控制棒，顺次实现以下步骤，并 以下述状态开始，即，固定抓具在驱动棒凹槽中啮合，可移动抓具和 柱塞都被制动：

1、可移动抓具被通电，并与驱动棒凹槽啮合；

2、固定抓具被断电，并放开驱动棒；

3、提升线圈通电，并以电磁方式将可移动抓具和驱动棒提升这 样的高度，该高度等于提升柱塞的跨度；

4、固定抓具被通电，重新与驱动棒啮合，并抓握驱动棒(即， 两个抓具都啮合)；

5、可移动抓具被断电，并放开驱动棒；和

6、提升线圈被断电，使可移动抓具降落回其起始位置，在大多 数情况下，在提升的驱动棒上降落一步。

类似地，为了降低(推进)控制棒，顺次实现以下步骤，再次以 下述状态开始，即，仅固定抓具通电：

1、提升线圈被通电，使可移动抓具沿着驱动棒向上移动一步；

2、可移动抓具线圈被通电，并且可移动抓具夹持驱动棒；

3、固定线圈被断电，松开驱动棒；

4、提升线圈被断电，使可移动抓具和驱动棒降落一步；

5、固定线圈被通电，并且固定抓具在比其先前的位置高一步的 位置处与驱动棒啮合；和

6、可移动线圈被断电，并且可移动抓具放开驱动棒。

一些特定的线圈机构和抓具机构是合理的。如在此以前所述的具 有固定抓具、可移动抓具和提升线圈的线圈提升机构的示例在例如美 国专利No.5,307,384、No.5,066,451和No.5,009,834中进行了公开。另 外，已利用了以类似方式工作的四线圈和五线圈线性驱动机构，例如 专利No.3,959,071中所述的驱动机构。

无论什么机械布置被用于抓具和提升线圈/电枢布置，都需要离 散的时间间隔来完成每个顺序操作。为了快速地、可靠地、高效率地 移动控制棒，各个抓具和线圈必须准确地按照它们的时序工作。这要 求给予各个线圈的线圈通电电力信号被准确定时。

线圈通电的电力电平可简单地接通和关断，或者优选地，可在所 述顺序中的不同操作期间使线圈通电到不同的电平。逻辑控制器以协 调的方式在电平之间切换线圈信号。逻辑控制器如美国专利 No.5,999,583中更充分描述的那样产生切换电力调节电路接通和关断 或者在电流电平之间切换的时序信号。

目前的用于许多核电站的棒控制系统设计是在20世纪70年代开 发的。这些系统具有许多单一故障机构，这些单一故障机构中的任何 一个都可导致落棒。这些系统是在基于现代计算机的仪器和控制设备 之前设计的，没有利用基于现代计算机的仪器和控制设备的能力。此 外，这些系统的制造和维护成本高，需要克服这些限制和其它限制的 改进棒控制系统。优选的是，这样的棒控制系统的柔性将足以适于不 同的磁力提升器系统设计，而没有大量的重建工程。此外，这样的系 统应该能够被改装为适于现存的磁力提升器机构。

发明内容

这些目的和其它目的通过本发明的核控制棒控制系统来实现，本 发明的核控制棒控制系统控制多个驱动棒驱动系统的移动，每个驱动 棒驱动系统与控制棒组件相关联，所述驱动棒驱动系统中的至少一些 具有提升线圈、可移动抓具和固定抓具。本发明的核控制棒控制系统 包括移动单元，该移动单元用于控制所述多个控制棒组件驱动棒驱动 系统的提升线圈的复用电力。另外，本发明的核控制棒控制系统还包 括多个选择单元，这些选择单元分别用于从移动单元接收电力，并将 该电力从移动单元传送到相应控制棒驱动系统的相应提升线圈。这些 各个选择单元还通过相应的第一电力控制模块从电源接收电力，并选 择性地将该电力从所述相应的第一电力控制模块传送到相应控制棒驱 动系统的相应可移动抓具。各选择单元还分别通过相应的第二电力控 制模块从所述电源接收电力，并选择性地将该电力从所述相应的第二 电力控制模块传送到相应控制棒驱动系统的相应固定抓具。本发明还 包括逻辑单元，该逻辑单元用于协调所述多个控制棒组件驱动棒驱动 系统的提升线圈、可移动抓具和固定抓具的电力。

在一个实施例中，移动单元控制至少两个选择单元中的提升线 圈。期望的是，移动单元、每个选择单元和逻辑单元分别容纳在单独 的模块化柜中。按照惯例，控制棒组件成组布置，每组包括多个控制 棒组件，并且根据本发明的一个实施例，每个选择单元控制至少两组 控制棒组件。优选的是，所述两组控制棒组件分别由相应的选择单元 控制。期望的是，在正常的反应堆操作中，每组中的控制棒组件一起 移动，每组控制棒组件包括至少四个控制棒组件。此外，根据本发明， 在正常操作中，每组中的控制棒组件一起移动，并且给定组内的每个 控制棒驱动系统中的可移动抓具、所述给定组内的每个控制棒驱动系 统中的固定抓具和所述给定组内的每个控制棒导向系统中的提升线圈 分别被并行控制。在后一情况下，控制棒组件的每一个中的可移动抓 具和固定抓具由相应的电磁线圈启动，并且在一个实施例中，包括电 流调节控制器，该电流调节器控制器用于监视相应电磁抓具线圈和提 升线圈中的每一个中的电流，并基于所监视的电流来控制供给线圈的 电流。优选的是，电流调节控制器捕捉每个线圈的电流分布数据，并 分析该电流分布数据以适当地操作控制棒组件驱动棒驱动系统。期望 的是，如果相应的控制棒组件驱动棒驱动系统没有正确地工作，则电 流调节控制器使用电流分布数据的分析来使驱动棒运动停止。在这样 的系统中，电流调节器监视选自以下组的一些参数，所述组包括各个 线圈电流、线圈电压、电动发电机组电压、以及相应选择单元中的多 个印刷电路卡中的至少一些的插入/移除状态和每个印刷电路卡上的 多个连接器中的至少一些的状态。

在另一个实施例中，每个选择单元容纳在被隔开的单独的模块化 柜中，并且每组控制棒组件由单独的分隔部分控制。优选的是，移动 单元包括这样的装置，该装置用于与给定组内的另一个控制棒组件无 关地移动所述给定组内的每个控制棒组件，以使得控制棒组件可被分 别测试。期望的是，选择单元包括故障保护系统，该故障保护系统用 于监视从第二电力控制模块中的给定一个输出到与给定的驱动棒驱动 系统相关联的固定抓具的电力，并且还包括连接在第二电力控制模块 与固定抓具之间的保险总线(insurance bus)，当故障保护系统识别 到第二电力控制模块中的所述给定一个的输出故障时，该保险总线在 故障保护系统的控制下连接至另一个第二电力控制模块。在一个优选 实施例中，当与第二电力控制模块中的所述给定一个相关联的选择单 元退出服务以进行维护时，保险总线连接至另一个选择单元中的另一 个第二电力控制模块。

在又一个实施例中，当相应的提升线圈没有被通电时，选择单元 使同一控制棒组件中的相应的可移动抓具和固定抓具一起通电。优选 的是，选择单元分别包括基于微处理器的电子卡底盘，该电子卡底盘 提供每个选择单元内的控制和监视功能，并提供与逻辑单元以及其它 选择单元和移动单元的通信。

附图说明

当结合附图阅读优选实施例的以下描述时，可从以下描述获得对 本发明的进一步的理解，在附图中：

图1是核安全壳的示意图，该示意图显示支承控制棒驱动系统的 反应堆容器的轮廓，所述控制棒驱动系统用于将控制棒组件插入到反 应堆容器的堆芯中和从反应堆容器的堆芯提取控制棒组件；

图2是图1中所示的控制棒驱动轴驱动系统的放大示意图，该示 意图的一部分被切除以显示驱动系统的内部元件；

图3是本发明的用于控制图2所示的驱动棒驱动系统的控制系统 的示意性框图；

图4是移动柜和选择柜中的每一个中所用的电力控制模块的示意 性电路图；

图5是选择柜电路的示意性框图；

图6是移动柜电路的示意性框图；

图7是显示电流调节控制器如何监视成功的夹持操作的处理流程 图和图形表示；

图8是三线圈控制棒驱动棒驱动系统的示意性电路图，该示意性 电路图显示移动柜与选择柜的互连；

图9是三线圈电力柜电路系统的细节的示意性电路图；

图10是用于四线圈控制棒驱动棒磁力提升器驱动系统的驱动棒 控制系统电力柜架构的示意性电路图；

图11是用于五线圈控制棒驱动棒磁力提升器驱动系统的电力柜 架构的示意性电路图。

具体实施方式

如图1所示的控制棒18附接成束16，束16被称为控制棒组件， 每束由驱动棒20共同驱动，驱动棒20在反应堆堆芯14上方被设置在

提供给数字棒控制系统电力柜。数字棒控制系统电力柜将该三相电力 转换为循环CRDM所需的脉冲功率，并提供要求的棒运动。

图3描绘根据本发明的一个实施例的数字棒控制系统的架构。更 具体地讲，图3描绘用于利用三线圈控制棒驱动机构(CRDM)的西 屋核电站的数字棒控制系统的典型架构。根据图3所示的实施例，本 发明的数字棒控制系统包括一个逻辑柜52、一个移动柜54和两个选 择柜56。移动柜和选择柜可被单独称为“电力柜”或者被共同称为“电 力柜”。虽然图3所示的数字棒控制系统被示为具有特定数量的柜，但 是本领域技术人员应该显而易见的是，必要时可包括附加的柜。可包 括例如，但不限于，附加的选择柜和移动柜，以使站配置与每个控制 棒驱动机构的控制棒数量、控制棒分组和线圈数量匹配。

在图3所示的实施例中，每个选择柜56为两个、四个控制棒组 件组(即，每组具有四个驱动棒)提供电力。然而，如此后将意识到 的，特定的选择柜布置可在保持在本发明的范围内的同时根据不同站 配置而改变。

在当前实施例中，数字棒控制系统使用并行线圈控制58来控制 与一个四驱动棒组相关联的四个CRDM线圈。该并行线圈控制由半 导体整流器(SCR)桥式电力电路提供，图4中显示了该SCR桥式电 力电路的框图。SCR桥式电力电路60包括半波SCR桥式整流器62、 用于电流监视的分流电阻器64和电流调节控制器(CRC)66。电流 调节控制器适于监视线圈内的电流，并调整SCR点弧角，以生成流过 CRDM线圈的期望电流。如图4所示，一种SCR桥式整流器62为所 有四个线圈(即，组内的四个控制棒驱动中的相应线圈)提供电力。 然而，为每个线圈提供单独的分流电阻器64，以使得电流调节控制器 66可独立地监视所有四个线圈电流。

用于每个棒组的每种线圈类型需要图4所示的一个SCR桥式电 力电路，即，一个SCR桥式电力电路60为棒组中的四个固定抓具提 供电流；一个SCR桥式电力电路60为棒组中的四个可移动抓具提供 电流；并且一个SCR桥式电力电路60为棒组中的四个提升线圈提供 电流。

图4中更详细地显示的各个电力控制模块60内的电流调节控制 器66中的微控制器捕捉每个线圈的电流分布数据，诸如图7所示的电 流分布数据。CRC 66分析电流分布数据用于适当地操作CRDM。更 具体地讲，CRC对于每个线圈中的电流监视电流82中的小幅度下跌 (dip)，所述小幅度下跌指示成功的夹持操作。如果CRDM不正确 地工作，则CRC使用该分析结果来中断棒运动。这防止可能的落棒。 CRC通过高速网络将电流分布信息发送到应用服务器。应用服务器向 操作者显示电流分布图录信息以供分析，并将该数据存档以供将来参 考。

图5是根据本发明的一个实施例的图1所示的利用三线圈CRDM 的数字棒控制系统的选择柜56的框图。更具体地讲，图5示出可应用 于西屋核电站设计的选择柜的典型架构。如图5所示，选择柜包括用 于固定抓具(SG)和可移动抓具(MG)CRDM线圈的SCR桥式电 力控制模块60和控制器电子器件72。固定抓具44和可移动抓具42 分别用于棒运动和当没有棒运动正在进行时在适当的位置上抓握棒。 每个选择柜56包括前半部和后半部，所述前半部和后半部彼此分隔， 以使得两组抓握线圈可由一个选择柜控制(一组由柜的前半部控制， 一组由柜的后半部控制)。图5示出一种这样的柜的对半分隔，但是 应该意识到，柜的两半包含用于不同组的相同部件。在当前实施例中， 选择柜的每半包括两个SCR桥式电力电路60、复用SCR 68、保险总 线电路70和基于微处理器的电子卡片底盘72。

SCR桥式电力电路60分别为SG线圈46和MG线圈48提供线 圈电力。本发明的数字棒控制系统支持双重抓握特征，该双重抓握特 征通过与棒组相关联的SG和MG提供在适当的位置上抓握棒。由于 存在通常用于在适当位置上抓握棒的两个抓具，所以双重抓握特征防 止当棒没有移动时许多类型的单一故障而导致落棒。双重抓握特征的 应用由系统软件控制。当没有棒运动正在进行时使MG线圈通电来提 供双重抓握特征。

接通复用SCR 68，以使得来自移动柜54的电力可在棒运动期间 流过CRDM提升线圈50。复用SCR使得可在多个选择柜56中使用 来自一个移动柜的提升线圈电力。

在与固定抓具46相关联的SCR桥式电力控制电路60发生故障 的情况下，保险总线70将抓握电力供给SG 46。保险总线70经由二 极管74和SCR 76从其它固定SCR桥(诸如柜的另一侧的SCR桥) 接收电力。如果在单个固定桥式电路60中发生故障，则接通与发生故 障的固定电力桥式电路60相关联的保险总线SCR 76，以便从保险总 线为SG线圈提供电力，所述保险总线有效地提供来自另一个固定桥 式电路的电力。该保险总线电路还充当维护保持电路，如果需要在该 柜内进行维护，则所述维护保持电路使得SG可保持锁定。另外，保 险总线在四线圈磁力提升器控制棒驱动系统的单棒运动期间被用于使 组中不移动的棒的上部抓具线圈保持通电。基于微处理器的电子卡底 盘72提供柜内的控制和监视功能，并提供与逻辑柜52及其它电力柜 54和56的通信。在这方面，基于微处理器的电子卡底盘监视电力控 制模块60，并且当识别到故障时，接通保险总线SCR 76。

图6是图3所示的数字棒控制系统的移动柜54的一半的框图。 移动柜54为仅在棒运动期间使用的CRDM提升线圈提供电力。来自 移动柜的电力可用于支持多个棒组的棒运动。然而，每个移动柜SCR 桥60可一次将电力仅提供给一组CRDM提升线圈。由于所有的站配 置都包括由两组或更多组构成的控制组和棒组的重叠运动，所以需要 多个移动柜。由一个SCR桥式电力电路60提供并行线圈控制，所述 并行线圈控制用以控制与一个棒组相关联的四个CRDM提升线圈。 如选择柜的情况那样，每个移动柜具有前半部和后半部，以使得四个 CRDM提升线圈的两个线圈组可由一个移动柜控制。如图6所示，移 动柜包括用于提升线圈的SCR桥和控制电子器件。在这方面，移动柜 的每半包括SCR桥式电力电路60、基于微处理器的电子卡底盘78和 提升断开SCR 80。SCR桥式电力电路60适于为提升线圈提供线圈电 力。分别地，一个桥位于柜前半部，一个桥位于柜后半部，以为每组 的提升线圈提供电力。

提升断开SCR 80置于电动发电机组的中性返回点(neutral returns)与各个提升线圈的返回点之间，以支持单棒运动。通过使用 并行线圈控制，组内的所有四个棒并行工作。提升断开SCR 80在需 要单棒操作时通过断开用于组中的除了将移动的棒之外的所有棒的提 升线圈来允许单棒操作。基于微处理器的电子卡底盘78提供柜54内 的控制和监视功能，并提供与逻辑柜52及其它电力柜54和56的通信。

图8描绘用于三线圈控制棒驱动机构磁力提升器系统的电力柜架 构。显示了一个移动柜54(前半部84和后半部86)。显示了一个选 择柜56(前半部88和后半部90)。移动柜和选择柜的前半部和后半 部是相同的。移动柜54的每个部分(前半部84和后半部86)包含用 于一组四个提升线圈50的控制电子器件。另外，选择柜56的每个部 分(前半部88和后半部90)包含用于一组四个固定抓具线圈46和一 组四个可移动抓具线圈48的控制电子器件。为了移动一组四个棒，移 动柜54用于通过提升线圈SCR桥92提供提升线圈电力，选择柜56 用于分别通过固定抓具SCR桥94和可移动抓具SCR桥96提供固定 抓具电力和可移动抓具电力。选择柜56中的复用SCR 98接通，以使 得来自移动柜的电力可流到用于所选棒组的提升线圈50。提升线圈控 制电力通过阻流二极管100提供，阻流二极管100是防止在单棒运动 期间无用电流流过其它棒组中的提升线圈所需的。每个电流路径设有 保护电路系统的一个或多个熔断器102，并且提升线圈50返回电力流 过提升断开SCR 80，提升断开SCR 80提供对单棒运动的支持。保险 总线70在每个选择柜的前半部与后半部之间运行。优选的是，保险总 线70不在选择柜之间运行，以使得可同时在多个选择柜中启动保险总 线，而没有使保险总线电路系统超负荷的风险。然而，通过适当的电 路系统预防措施，保险总线可在选择柜之间运行。

图9描绘与用于西屋设计的典型的一组三棒组相关联的所有电力 柜的电力电路图。未显示选择柜和移动柜分配，因为这将不必要地使 该图复杂化。棒组被分配给电力柜组，以使得组中不超过一个棒组将 总是同时移动。显示了用于典型的西屋三环路核电站的棒组。从图9 可更好地意识到，阻流二极管100防止在单棒运动期间无用电流流过 其它棒组中的提升线圈。

图10描绘本发明的另一个实施例的用于四线圈控制棒驱动棒驱 动系统设计的电力柜架构。显示了一个移动柜54(前半部84和后半 部86)。这里还显示了一个选择柜56(前半部88和后半部90)。选 择柜56的前半部88和后半部90是相同的。选择柜的后半部90包含 与柜的前半部88相同的电路系统，并提供对于另一组四个棒的控制。 移动柜54分为前半部84和后半部86。前半部84包含用于一组四个 下部提升线圈106的控制电子器件。后半部86包含用于一组四个上部 提升线圈104的控制电子器件。为了移动一组四个棒，移动柜用于提 供下部提升线圈和上部提升线圈电力，并且选择柜用于提供上部抓具 和下部抓具电力。选择柜56中的复用SCR 98接通，以使得来自移动 柜的电力可流过用于所选棒组的下部提升线圈106和上部提升线圈 104。如前所述，上部提升线圈104和下部提升线圈106控制电力通过 阻流二极管100提供，以防止在单棒运动期间无用电流流过其它棒组 中的提升线圈。类似地，上部提升线圈104和下部提升线圈106返回 电力流过支持单棒运动的提升断开SCR 80。如前所述，保险总线70 在每个选择柜56的前半部与后半部之间运行。在四线圈设计中，保险 总线70以单个线圈100为基础实现，而不是如三线圈设计中那样一个 总线用于所有上部抓具线圈。这是支持单棒运动所需的。在四线圈设 计中，两个抓具都能够移动。如果如三线圈设计中那样实现单棒运动， 则两个抓具将最终抓握棒，对于不移动的棒没有提升线圈电力。由于 两个抓具与驱动轴中的凹口对齐，所以这将导致棒的缓慢齿合插入。 为了在适当的位置上抓握棒，将致动不移动的棒的保险总线。这将使 组中不移动的棒的上部抓具110持续保持通电。另外，阻流二极管114 与上部抓具线圈110串联设置。这些二极管防止在单棒运动期间保险 总线电流流过实际上正被循环接通/关断的上部抓具线圈。

图11描绘用于五线圈磁力提升器设计的电力柜架构。在图11的 左上角中显示了用于将电力供给提升线圈116和负荷转移线圈118的 移动柜54(前半部84和后半部86)。在右下角中显示了用于为下拉 线圈120提供电力的第二移动柜54(前半部84和后半部86)。在图 11的右上侧显示了一个选择柜56(前半部88和后半部90)。选择柜 56的前半部88和后半部90相同。选择柜的后半部包含与柜的前半部 相同的电路系统，并提供对于另一组四个棒的控制。

控制五线圈磁力提升器布置中的一个棒组需要两个移动柜54。每 个移动柜54分为前半部84和后半部86。图11的左上部分中的第一 移动柜54控制负荷转移线圈118和提升线圈116。该第一移动柜54 的前半部包括用于一组四个负荷转移线圈118的控制电子器件。后半 部86包括用于一组四个提升线圈116的控制电子器件。该图的右下部 分中的第二移动柜54控制下拉线圈120。每个棒组仅需要该后一移动 柜的一半(前半部84或后半部86)。因此，为了移动一组四个棒， 移动柜用于提供负荷转移线圈和提升线圈电力；另一个移动柜的一半 用于提供下拉线圈电力；选择柜用于提供上部抓具线圈电力和下部抓 具线圈电力。选择柜中的复用SCR 98接通，以使得来自移动柜的电 力可流到用于所选棒组的负荷转移线圈、下拉线圈和提升线圈。如前 述磁力提升器布置中的情况那样，在这种情况下，通过阻流二极管100 提供负荷转移线圈、下拉线圈和提升线圈控制电力，以防止在单棒运 动期间无用电流流过其它棒组中的提升线圈、下拉线圈和负荷转移线 圈。负荷转移线圈、下拉线圈和提升线圈的返回电力流过相应的断开 SCR 80，以支持单棒运动。保险总线70在每个选择柜56的前半部与 后半部之间运行。保险总线如三线圈设计的情况那样在用于选择柜中 的所有上部抓具线圈110的一个总线上实现，并且在SCR桥式电力电 路60中发生故障的情况下，保险总线电路将抓握电力供给上部抓具线 圈。保险总线优选地经由二极管74从选择柜上部抓具SCR桥的相对 侧接收电力。如果在单个上部抓具桥式电路中发生故障，则接通保险 总线SCR，以从保险总线为上部抓具线圈提供电力，所述保险总线有 效地提供来自另一个上部抓具桥式电路的电力。该保险总线电路还充 当维护保持电路，如果在该柜内需要进行维护，则该维护保持电路使 得上部抓具可保持锁定。对于单棒运动，不致动保险总线，并且两个 抓具交替地抓握棒，对于不移动的棒没有负荷转移线圈、下拉线圈或 提升线圈电力。

如前参照图4所述的作为相应的电力控制模块60的一部分的电 流调节控制器66还监视电力柜操作的方面，并使得数据链接服务器可 通过高速网络获得信息。所监视的信息包括，但不限于，各个线圈电 流、线圈电压、电动发电机组电压、系统中的所有印刷电路卡的插入/ 移除和每个印刷电路卡上的每个连接器的插入/移除状态。使得所监视 的电力柜状态信息可远程用于操作者信息。

根据本发明，通过为不同的抓具提供独立的电力控制单元，即， 电力模块60，可实现避免落棒的双重抓具抓握特征。如果为一个抓具 提供电流的电路发生故障，则所述系统通过监视线圈电流和电流调节 控制器66状态来检测故障，并自动地啮合与相应的驱动棒相关联的另 一个抓具，以进一步保护由于电路元件故障而导致落棒。另外，如果 固定抓具的微处理器控制电路发生故障，则保险总线提供故障检测和 措施。如图5所示，微处理器底盘72中的故障检测逻辑监视电力控制 模块输出，并且如果检测到故障，则致动保险总线SCR 76。

本发明架构的数字棒控制系统是模块化的，以使得通过微小的改 变，数字棒控制系统就可用于不同的棒控制系统设计，例如，但不限 于，西屋三线圈设计、燃烧工程四线圈设计、燃烧工程五线圈设计等。 例如图8描绘了根据一个实施例的用于三线圈驱动机构操作的总体电 力柜构造。例如图10描绘了根据另一个实施例的用于四线圈驱动机构 操作的总体电力柜构造。从这两个示例可见，设计的模块化可适应多 种站配置。

尽管已详细描述了本发明的特定实施例，但是本领域技术人员将 意识到，可按照本公开内容的总体教导扩展这些细节的各种修改形式 和替换形式。因此，所公开的特定实施例的用意是仅仅作为举例说明， 而非限制本发明的范围，本发明的范围应当参照所附权利要求及其任 何和所有等同形式的整个范围。