[发明专利]一种实时在线的核反应堆故障诊断与监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及核反应堆系统可靠性与概率安全分析领域的一种实时在线的核反应堆故障诊断与监测系统。该系统将基于故障树的故障诊断方法与知风险决策领域的风险监测器技术相结合，拓展了故障诊断工作的应用领域，同时也提高了核电厂风险监测器系统的实时性。

背景技术

概率安全评价技术是20世纪70年代发展起来的一种安全评价分析方法，其将故障树分析技术、事件树分析技术和可靠性分析理论相结合，通过其能够找出系统设计中的薄弱环节，并能对系统安全水平进行定性分析和定量计算，因此自其提出以来获得广泛认可和应用。发展到今天，故障树分析方法已经是可靠性分析和风险评估领域最常用的方法之一，它是美国Bell电报公司的电话实验室进行火箭发射系统的安全评估时提出的，随后波音公司分别发展了定性和定量的故障树分析方法。传统的故障树，主要分析系统故障产生的原因，计算各底事件导致顶事件发生的概率。安全性、可靠性工作中的故障树在建造时，由顶事件开始，再自上向下逐级用“与门”、“或门”或其他逻辑符号连接导致系统故障的中间事件，最后一级是不能或毋需进一步分解的基本事件，表示导致顶事件发生的基本原因。故障树可以清晰地表达所分析系统中的故障和导致其发生的诸因素之间的逻辑关系，便于人们在系统发生故障时自顶事件入手逐层排查。

知风险决策技术是近年来出现的一种风险管理理念，综合了确定论和概率论的安全分析方法，能够在不降低核电厂安全性前提下较大幅度提高其经济性，因此自该技术提出以来获得广泛关注与应用。风险监测器是知风险决策技术的一种重要工具和表现形式。核电厂风险监测器的计算模型可以分为两类：基准风险模型和实时风险模型。当需要对核电厂技术规范进行分析评价和进行核电厂风险管理等应用工作时，由于要求模型能够反映电厂即时状态变化，因此基准风险模型不再适合，从而需要建立实时风险模型。一般要求实时风险模型能够根据电厂的即时状态，实时评价电厂的风险水平以辅助运行人员、计划人员、维修人员以及其他人员进行决策。

设备故障诊断技术(包括状态监测)是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。通俗的讲，它是一种给设备“看病”的技术。这里所说的“设备”是广泛意义上的设备。不仅包括各类运转的机器，还包括管道、阀门等静态设备。核电厂包含有许多的系统，系统中包含各种设备，包括仪表、电机、泵、阀门等，在高温高压这样的复杂运行条件下，设备难以避免发生故障。故障发生后，系统的结构和功能特点会发生变化，风险监测器的实时风险模型应当能够反映出这些变化。

发明内容

本发明的技术解决问题在于：克服现有技术的不足，提供一种实时在线的核反应堆故障诊断与监测系统，在核反应堆发生的故障的时候快速给出计算得出当前的风险水平，提高故障诊断结果的有效性和可用性，提高人员响应速度，有助于快速缓解故障，提高核反应堆控制的自动化水平。

本发明的技术方案如下：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。