[发明专利]一种实时在线的核反应堆故障诊断与监测系统

权利要求书

1.一种实时在线的核反应堆故障诊断与监测系统，其特征在于包括：信号采集模块、故障诊断模块、可靠性数据处理模块、最小割集生成模块、风险监测模块和操纵员支持模块；其中：

信号采集模块，用于实时采集核电设备的重要工况信号和运行数据，包括压力、温度、流量和水位信号，存储到运行数据库；

故障诊断模块，用于处理、分析信号采集模块所采集到的压力、温度、流量和水位信号，获取核电设备当前的运行状态及发展变化趋势的信息，并进一步分析诊断核电设备运行异常的原因与故障部位，根据输出的结果对风险模型进行实时更改，形成当前状态的实时风险模型，并输入给最小割集生成模块；

可靠性数据处理模块，用于处理核电设备的部件数据，得出部件的不可用度和失效概率信息，与最小割集生成模块共同确定核反应堆的实时风险水平，为风险监测模块提供输入；

最小割集生成模块，用于分析核反应堆当前状态的实时概率安全分析模型，进行动态事故序列及后果分析，获取导致最不希望发生事故的部件组合，此模块与可靠性数据处理模块共同确定核反应堆的实时风险水平，为风险监测模块提供输入；

风险监测模块，用于分析核反应堆的实时风险水平，根据此风险水平给出具体的操作建议，输出的操作建议通过操纵员支持模块评估后直接或者优化后输入到核反应堆控制系统，对核反应堆系统进行操纵，可靠性数据处理模块和最小割集生成模块为此模块提供输入，此模块的输出提供给操纵员支持模块；

操纵员支持模块，用于评估风险监测模块给出的操作建议，并采取动作对核反应堆控制系统进行操作。

2.根据权利要求1所述的实时在线的核反应堆故障诊断与监测系统，其特征在于：所述故障诊断模块具体实现如下：

获取核电设备当前的运行状态及发展变化趋势的信息，并进一步分析诊断核电设备运行异常的原因与故障部位，根据输出的结果对实时风险模型进行实时更改，形成当前状态的实时风险模型；

(1)建立系统多层流模型中各个功能状态的因果子树模型，以多层流模型的功能状态为因果子树的顶事件，与该功能状态直接相连的功能状态及该功能状态本身的基本故障构成该因果子树的底事件；

(2)组合因果子树模型，生成因果树模型，在组合各因果子树模型的时候，展开各相关因果子树，并断开逻辑环路，在从顶事件展开至底事件的过程中，如存在重复事件，截断该支的树形结构，从而使得底事件到顶事件的逻辑链中，不存在重复事件；

(3)根据采集到的压力、温度、流量和水位信号，获取核电设备当前的运行状态及发展变化趋势的信息，得到系统征兆，以“与”门组合各因果树模型，形成以系统监测到的征兆为顶事件的证据模型；

(4)采用Fussell算法计算证据模型的最小诊断集，并计算各个最小诊断集的重要度，并排序，采用概率论知识计算获得在证据发生条件下各个最小割集发生的概率，并进一步分析诊断核电设备运行异常的原因与故障部位；

(5)根据上述结果对风险模型进行实时更改，形成当前状态的实时风险模型。

3.根据权利要求1所述的实时在线的核反应堆故障诊断与监测系统，其特征在于：所述可靠性数据处理模块具体实现如下：

(1)处理核电设备的部件数据，对实时在线采集到的核电设备运行数据，包括设备的基本信息、设备的维修、试验、失效以及变更改造等历史数据，采用最大似然法估计和置信区间的经典统计方法、贝叶斯数据融合方法对数据进行处理，获取设备的失效概率、分布区间以及失效分布参数；

(2)根据不同的失效模型采用相应不可用度计算公式，计算设备的不可用度。

4.根据权利要求1所述的实时在线的核反应堆故障诊断与监测系统，其特征在于：所述最小割集生成模块具体实现如下：

(1)导入风险模型中的故障树结构，通过分页存储的方式加以存储，将故障树结构中重复出现的相同结构存储在一个页中，凡是引用这些重复结构的地方直接引用该页信息即可；

(2)对导入的故障树结构进行化简，首先对最大的页进行化简，当子化简过程中遇到其他页时，将该页视为一个基本事件，化简完毕后再对该页中其他页进行化简，依次类推；

(3)将化简后的故障树转换为零压缩二元决策图，从故障树的最底层节点开始转换，转换完毕后再转换上一层节点，依次转换直到顶节点为止；

(4)最后将零压缩二元决策图转换为最小割集，从零压缩二元决策图顶节点到叶子节点的所有路径中，所有出现在左支起点位置的节点组成一条最小割集。

5.根据权利要求1所述的实时在线的核反应堆故障诊断与监测系统，其特征在于：所述风险监测模块具体实现如下：

(1)将风险水平分为5个等级：小于10^-8为很低，大于等于10^-8且小于10^-7为低，大于等于10^-7且小于10^-6为中，大于等于10^-6且小于10^-5为高，大于等于10^-5为很高，对该实时风险水平进行分析确定其风险等级；

(2)根据不同的风险等级给出不同级别的应对措施和操作建议；

(3)将构成该风险水平的最小割集按照其重要度进行排序，重要度高的割集需要重点关注，使用相应级别的应对措施加以处理。