[发明专利]一种混合式核电站故障诊断方法

摘要

本发明公开了一种混合式核电站故障诊断方法，属于故障诊断技术领域。具体步骤如下：采集被诊断系统中的运行参数，并传递给建立的机理仿真模型；将实时数据与仿真模型计算得到的对应参数做残差；当计算出的残差超过限值时，判断故障类型的结果或结果集；将诊断结果加入到仿真模型中进行故障验证；选取部分测量得到的运行参数作为评估参量，确定用于故障程度评估的马氏距离函数的数据分析模型；计算马氏距离值，建立不同故障模式的评估曲线；利用被诊断系统在故障后的运行数据，计算实际故障数据的马氏距离函数距离值，并建立的不同故障程度下的评估曲线进行匹配分析，从而完成故障程度的定量评估。

主权项

1.一种混合式核电站故障诊断方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一从核电站运行数据库中单向地实时采集被诊断系统中的电动阀门、泵等设备的状态信息和自动控制信号、以及过程参数，所述过程参数包括压力、温度和流量参数；将状态信息和自动控制信号传递给建立的机理仿真模型作为计算输入边界条件，所述机理仿真模型是一种运行水力学以及传热学的关系式通过计算机数值计算模拟实际被诊断系统运行特性的分析模型；仿真模型计算出的对应参数与被诊断系统中有测点的实时数据进行对比，判断所有的对应参数误差是否小于2％；若参数相对误差大于2％，则调节机理仿真模型中不同物理节点之间的流量、压力和温度的计算关系式，直到对应参数的误差小于2％为止；同时，在被诊断系统正常运行过程中，持续采集上述运行数据，使机理仿真模型能够与被诊断系统同步运行；步骤二在核电站运行过程中，将采集到的实时数据与在线机理仿真模型计算得到的对应参数做残差，对所有残差数据设置阈值，所述阈值根据核电站的设定规则或操作人员的设定进行设置，并实时地监测所有残差数据的变化；当残差在允许范围内时，表明核电站正常运行，则持续进行监测；当有多个或大量数据的残差超过阈值，则发出警报，表明核电站运行过程出现了异常；步骤三当出现步骤二中所述的异常后，以所有异常节点为起点，利用多层流模型描述的因果关系沿因果链逆向传播的方向进行反向推理，确定下游功能状态与上游功能状态是否匹配；如果匹配，则以上游功能状态为节点重复进行逆向推理，直至找到导致当前异常功能状态的根节点为止；如果不能匹配，则说明上游节点不是下游状态的原因，因此更换新的节点进行推理，最终诊断得到故障类型结果或结果集；步骤四在得到故障类型结果或结果集时，立刻将机理仿真模型从在线实时运行切换至离线超实时运行；具体地，切断实时采集的状态数据和自动控制信号与机理仿真模型之间的连接，机理仿真模型通过缩短仿真计算的时间步长，以使仿真模型的计算速度成比例提高；在此基础上，将多层流模型诊断结果或结果集依次加入到离线仿真模型中，机理仿真模型在加载每种故障后，快速超实时计算出参数的变化趋势，并将计算得到的参数趋势与对应测量值的变化趋势进行对比分析，所有参数变化趋势均一致的加载项即为最终诊断得出的故障类型，也就是达到了对故障的正向验证；步骤五当经步骤三和步骤四诊断为通用故障时，直接显示到人机界面上；而当经步骤三和步骤四诊断为典型故障时，需要诊断典型故障的故障程度；在已经切换至离线超实时运行的仿真模型中分别加入当前故障类型的不同故障程度，超实时仿真模型逐一在故障发生前的初始条件下进行快速计算，最后将计算结果分别储存到仿真模型数据库中；所述的典型故障是指设计基准事故，包括主冷却剂系统管道破裂，控制棒失控提升、控制棒落棒事故；所述的通用故障是指泵和阀等设备由于故障或误动作导致其状态偏离相应工况设定值的现象，包括阀的误动作、未按规定条件开启、未按规定条件关闭；步骤六选取发生故障后近似于线性变化或近似于阶跃变化的可以测量得到的运行参数作为评估参量，即可以通过这些参数的变化斜率或变化幅度来进行有效的分析判断，而变化微小或变化无规律的参数没法进行判断；然后利用稳态下一段时间内的评估参数构成被诊断系统的稳态运行数据，首先计算得出协方差矩阵，并求出运行数据的平均值，从而确定马氏距离函数的数据分析模型；步骤七马氏距离函数从超实时仿真模型计算得出的参数数据库中读取数据，并计算所有超实时仿真数据的马氏距离值；然后通过多项式拟合方法，将时间作为自变量，不同故障程度下所计算出的马氏距离值作为因变量，分别建立不同故障程度的评估曲线；步骤八通过核电站仪表和控制系统的运行数据库读取被诊断系统在故障后的运行数据，经过马氏距离函数的数据分析模型计算出实际故障数据的马氏距离值，并将时间作为自变量，实际故障数据的马氏距离作为因变量，求得评估曲线，分别对步骤七中建立的不同故障程度下的评估曲线和实际数据的评估曲线进行数值积分，并相互比较，参数之间误差最小的即为最终评估得到的故障程度；最终将结果显示在人机界面上，让操作人员意识到故障的全部信息和严重程度。