测量参数集的确定方法及装置、验证方法及故障诊断方法

摘要

本发明公开用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法，包括：分别获取各Mi运行模式下的故障与测量参数的关联矩阵Di，关联矩阵Di为m行n列的矩阵；判断关联矩阵Di中的各个故障对应的行向量是否均不相同；在判断结果为是后，确定关联矩阵Di中的n列对应的n个测量参数为Mi运行模式下的目标测量参数子集Fi；对各Mi运行模式下的目标测量参数子集Fi求并集，得到用于核电厂故障诊断的目标测量参数集。进一步地，还提供相应的装置、验证方法、核电厂故障诊断的方法。使用该方法确定的测量参数集可为核电厂建立预测性维护体系提供定量化、完整性、可追溯性、可靠性等方面的高质量数据基础，从而提高核电厂的安全性和经济性。

说明书

技术领域

本发明属于核电设备检测技术领域，具体涉及一种用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法及装置、验证方法及核电厂故障诊断的方法。

背景技术

预测性维护是基于传感器集合(即测量参数集)对设备的状态监测，预测设备剩余使用寿命，进而决定维修的时机和对象。预测性维护能在设备发生显著的功能降级前，实现精准维修，从而节约维修成本、提高设备安全性。

在核电厂中，当前的维修策略以定期维护和纠正性维护为主，维修决策的智能化水平低，维修资源浪费严重，亟需建立预测性维护体系，以提高核电厂运营的安全性和经济性。而预测性维护需要完整、准确和可靠的传感器数据，核电厂中现有的传感器设置主要基于运行控制需求，未考虑故障监测和诊断需求。将传统的测量参数集(即传感器集合)的分析方法应用于核电厂存在以下技术问题：

其一，核电厂系统组成复杂、运行工况繁多，传统的测量参数分析方法大多为基于经验的定性分析方法，易出现错误或遗漏，且难以满足测量参数集设计对于定量化、完整性和可追溯性的要求。

其二，传统的测量参数分析方法无法满足核电厂核安全要求的特殊需求，如：对于核安全相关故障，需保证测量参数集所用的数据源的可靠性。

此外，由于核电厂设计成本高昂，为降低设计、实施的风险及成本，核电厂测量参数集应保证能够充分利用核电厂现有的参数基础，以降低对电厂现有设计的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法及装置、验证方法及核电厂故障诊断的方法，使用该方法确定的测量参数集可为核电厂建立先进的预测性维护体系提供定量化、完整性、可追溯性、可靠性等方面的高质量数据基础，从而提高核电厂的安全性和经济性。

第一方面，本发明实施例提供一种用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法，包括：分别获取各M

优选地，所述分别获取各M

优选地，所述分别获取各M

优选地，所述根据受影响程度，确定各故障与子系统状态的关联系数，得到关联矩阵A，包括：在模拟的故障发生后，分别计算各子系统的关键参数的变化区间，关键参数包括温度、和/或，压力、和/或，液位、和/或，流量；若关键参数的变化区间小于或等于第一阈值，确定故障与子系统状态的关联系数为S1；若关键参数的变化区间处于第一阈值与第二阈值之间，确定故障与子系统状态的关联系数为S2；若关键参数的变化区间大于或等于第二阈值，确定故障与子系统状态的关联系数为S3；将确定的各故障与子系统状态的关联系数作为关联矩阵A相应的元素，得到关联矩阵A。

优选地，所述在判断结果为是后，确定关联矩阵D

优选地，在所述判断关联矩阵D

优选地，对各M

第二方面，本发明实施例还提供一种用于核电厂故障诊断的测量参数集的验证方法，包括：根据第一方面所述的用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法得到的目标测量参数集在各M

优选地，根据第一方面所述的用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法得到的目标测量参数集在各M

第三方面，本发明实施例还提供一种核电厂故障诊断的方法，包括：通过传感器对第一方面所述的用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法得到的目标测量参数进行测量；在线监测所述传感器；根据所述传感器反馈的信号进行核电厂机组的故障诊断及剩余寿命预测。

第四方面，本发明实施例还提供一种用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定装置，包括获取模块、判断模块、确定模块和计算模块。获取模块，用于分别获取各M

本发明的用于核电厂故障诊断的测量数据集的确定方法及装置、验证方法及核电厂故障诊断的方法，通过分别获取各M

附图说明

图1：为本发明实施例1的一种用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法的流程图；

图2：为本发明实施例4的一种用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定装置的结构图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法，其中，测量参数集指测量参数所属的传感器的集合，用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法包括：

步骤101，分别获取各M

本实施例中，运行模式包括功率运行、热停堆、冷停堆、换料停堆、维修停堆。例如，用M

具体地，分别获取各M

步骤S11，获取故障与子系统状态的关联矩阵A，其中，关联矩阵A为m行p列的矩阵，m行对应m个故障，p列对应p个子系统状态，p为正整数。

本实施例中，通过对核电厂系统设计手册、报警规程、故障运行规程进行梳理，分析得到给定核电工艺系统的子系统状态清单、常见故障清单及现有测点清单，并进行编号，进一步得到子系统状态向量

表1常见故障清单

表2子系统状态清单

表3测量参数清单

采用核电厂全范围模拟机识别子系统状态向量

其中，根据受影响程度，确定各故障与子系统状态的关联系数，得到关联矩阵A，包括：在模拟的故障发生后，分别计算各子系统的关键参数的变化区间，关键参数包括温度、和/或，压力、和/或，液位、和/或，流量；若关键参数的变化区间小于或等于第一阈值，确定故障与系统状态的关联系数为S1；若关键参数的变化区间处于第一阈值与第二阈值之间，确定故障与系统状态的关联系数为S2；若关键参数的变化区间大于或等于第二阈值，确定故障与系统状态的关联系数为S3；将确定的各故障与子系统状态的关联系数作为关联矩阵A相应的元素，得到关联矩阵A。

例如，子系统的关键参数P的取值为max[Δ温度，Δ压力，Δ液位，Δ流量]。当P≤x时，关联系数为0；当P∈(x，y)时，关联系数为0.5；当P≥y时，关联系数为1。得到的关联矩阵A如表4所示，

表4关联矩阵A

步骤S12，获取子系统状态与测量参数的关联矩阵B，关联矩阵B为p行n列的矩阵，p行对应p个子系统状态，n列对应n个测量参数。

本实施例中，若在子系统状态下，测量参数必然存在，则确定子系统状态与测量参数的关联系数为1，若否，则确定子系统状态与某测量参数的关联系数为0；将确定的各子系统状态与测量参数的关联系数作为关联矩阵B相应的元素，得到子系统状态与测量参数的关联矩阵B。

例如，根据核电厂的系统设计，若在某子系统状态下，必然存在测量参数所属的传感器执行测量功能，则子系统状态与测量参数的关联系数为1，否则，子系统状态与测量参数的关联系数为0。得到的关联矩阵B如表5所示，

表5关联矩阵B

步骤S13，根据关联矩阵A与关联矩阵B的乘积得到无运行模式影响下的故障与测量参数的关联矩阵E，关联矩阵E为m行n列的矩阵，m行对应m个故障，n列对应n个测量参数。

本实施例中，通过将矩阵A与矩阵B相乘运算得到不考虑机组运行模式影响的故障与测量参数的关联矩阵E，如表6所示。运行模式如步骤101所述。

表6关联矩阵E

步骤S14，获取各M

本实施例中，根据机组在各M

例如，在核电厂的运行技术规格书中，规定了给定运行模式下，各个故障发生后，机组在多长时间内进行退防。基于运行技术规格书退防时间的长短，将给定运行模式下各个故障的影响程度划分为4个等级，4个等级对应的影响系数分别为m1、m2、m3和m4。将m1、m2、m3和m4分别取值为0，0.3，0.7，1，得到关联矩阵C如表7所示，

表7关联矩阵C

步骤S15，根据关联矩阵E和关联矩阵C分别得到各M

本实施例中，关联矩阵C的列向量为在给定M

表8关联矩阵D

步骤102，判断关联矩阵D

本实施例中，D

步骤103，在判断结果为是后，确定关联矩阵D

具体地，步骤103包括：在判断结果为是后，确定关联矩阵D

其中，对第一目标测量参数子集进行数据集优化，具体包括：拟删除第一目标测量参数子集中任意一个测量参数；进一步判断拟删除所述测量参数后相应的关联矩阵D

例如，本实施例中确定关联矩阵D

步骤104，对各M

本实施例中，例如M

可选地，在步骤102(即判断关联矩阵D

其中，对关联矩阵D

本实施例中，针对暂时不满足可诊断性的测量参数集方案进行试探性的新增测量参数的探索，以达到测量参数集满足可诊断所有故障的目的，但是有可能过程中加的点是无效的，所以需要再逐个删除新增测点，保证得到的目标测量参数集不存在可诊断的子集，减少项目实施成本，达到优化的目的。

可选地，步骤104具体包括：对各M

本实施例中，对关键测量参数进行冗余设置，指根据危害性分析的结果，对重要的参数测点设置冗余的传感器，以保证数据采集的可靠性。冗余设置通常增加一个冗余传感器即可。对于核电厂来说，危害性分析需关注“是否造成紧急停堆”、“是否影响堆芯冷却”和“是否造成放射性超限”三项影响核安全的关键因素，具体分析过程如表9所示：

表9

例如，针对第二目标测量参数集{y

本实施例的用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法中，由于关联矩阵D

实施例2：

本实施例提供一种用于核电厂故障诊断的测量参数集的验证方法，包括：

步骤201，根据实施例1所述的用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法得到的目标测量参数集在各M

步骤202，判断所有的模拟结果是否呈现出不同的变化曲线。

步骤203，在判断结果为模拟结果呈现出不同的变化曲线时，确定目标测量参数集可用于核电厂故障诊断。

可选地，步骤201具体包括：采用核电厂全范围模拟机模拟实施例1所述的用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法得到的目标测量参数集在各M

本实施例中，在核电厂全范围模拟机上，配置待验证确认的目标测量参数集方案，选取核电厂不同的运行模式，以此插入所有故障模式，记录目标测量参数集中各参数的变化情况。验证过程中，根据核安全要求，对核安全相关和非核安全相关的故障区别验证：(1)对于非核安全相关故障，目标测量参数集方案能够保证所有故障均可有效诊断即为验证通过；(2)对于核安全相关故障，要将冗余设置的测点全部屏蔽一列后，再进行可诊断性测试，确保该方案对故障监测的功能能够满足单一故障准则。本实施例通过插入不同故障后，目标测量参数集

实施例3：

本实施例提供一种核电厂故障诊断的方法，包括：

步骤301，通过传感器对权利要求实施例1所述的用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定方法得到的目标测量参数进行测量。

步骤302，在线监测所述传感器。

步骤303，根据所述传感器反馈的信号进行核电厂机组的故障诊断及剩余寿命预测。

实施例4：

如图2所示，本实施例提供一种用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定装置，包括获取模块41、判断模块42、确定模块43和计算模块44。

获取模块41，用于分别获取各M

判断模块42，与获取模块41连接，用于判断关联矩阵D

确定模块43，与判断模块42连接，用于在判断结果为是后，确定关联矩阵D

计算模块44，与确定模块43连接，用于对各M

可选地，获取模块包括第一获取单元、第二获取单元和第三获取单元。

第一获取单元，用于获取故障与子系统状态的关联矩阵A，其中，关联矩阵A为m行p列的矩阵，P列对应P个子系统状态。

第二获取单元，用于获取子系统状态与测量参数的关联矩阵B，关联矩阵B为p行n列的矩阵。

第三获取单元，与第一获取单元和第二获取单元连接，用于根据关联矩阵A与关联矩阵B的乘积得到无运行模式影响下的故障与测量参数的关联矩阵E，关联矩阵E为m行n列的矩阵。第三获取单元，还用于获取各M

可选地，第一获取单元，还用于采用核电厂全范围模拟机识别子系统状态向量

第二获取单元，还用于判断若在子系统状态下，测量参数必然存在，则确定子系统状态与测量参数的关联系数为1，若否，则确定子系统状态与测量参数的关联系数为0；将确定的各子系统状态与测量参数的关联系数作为关联矩阵B相应的元素，得到子系统状态与测量参数的关联矩阵B。

第三获取单元，还用于根据机组在各M

可选地，确定模块包括确定单元和第一优化单元。

确定单元，用于在判断结果为是后，确定关联矩阵D

第一优化单元，与确定单元连接，用于对第一目标测量参数子集进行数据集优化，以从第一目标测量参数子集中得到M

可选地，第一优化单元，用于拟删除第一目标测量参数子集中任意一个测量参数；进一步判断拟删除测量参数后相应的关联矩阵D

可选地，用于核电厂故障诊断的测量参数集的确定装置还包括优化模块。优化模块，与判断模块连接，用于在判断结果为否后，对关联矩阵D

优化模块包括第二优化单元，第二优化单元，用于以每次增加1个新的测量参数的方式增加j个新的测量参数，j＝1，2，...，M，并相应获取M

可选地，计算模块包括冗余设置单元，冗余设置单元与确定模块和优化模块连接，用于对目标测量参数集中的关键测量参数进行冗余设置。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。