CN107132837A - 一种核电站数字化反应堆保护系统的测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站数字化反应堆保护系统的测试方法，包括：随机选取核电站的一个运行工况及所述运行工况下的一个场景或事故；根据所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故生成第一测试用例，以使数字化反应堆保护系统触发保护动作；随机选择所述保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。本发明还公开了一种核电站数字化反应堆保护系统的测试系统。本发明通过构建较为真实的反应堆保护系统操作剖面，能够有效提高数字化反应堆保护系统的测试效率、测试的充分性和有效性。

Description

一种核电站数字化反应堆保护系统的测试方法及系统

技术领域

本发明涉及核电站技术领域，尤其涉及一种核电站数字化反应堆保护系统的测试方法及系统。

背景技术

反应堆保护系统是在核电站发生事故危及核安全屏障时触发必要的保护动作的安全关键仪控系统，其可靠性、安全性直接关系到核电站运行的安全性、可靠性及可用性。对于数字化反应堆保护系统，其核心的安全控制逻辑由软件实现，软件缺陷及软件失效将直接危及核电站的运行可靠及安全。因此，对于数字化反应堆保护系统的软件质量要求极为严苛。业界普遍认为软件验证与确认是确保数字化反应堆保护系统软件质量的重要技术手段，其中，验证为在系统生命周期内保证一个阶段能够满足前一阶段所提需求的过程，确认为保证集成后的计算机系统(硬件和软件)符合功能、特性和接口需求对其进行测试和评价的过程。软件验证与确认是通过审查、测试、分析和评估等技术和方法证明软件开发生命周期的各阶段软件产品及最终产品，以正确、一致和完整地实现了系统设计需求及用户需求。

对于系统集成阶段或最终产品验收阶段的软件验证与确认，一般采取测试技术验证系统功能和性能的正确性、准确性。由于反应堆保护系统在核电站正常运行工况下不触发动作，仅在事故工况下才会触发必要的保护动作，而在核电站运行寿期内电站发生事故的可能性极小，不可能在真实环境下实施测试。因此，目前较为常用的测试方法包括：(1)针对特定保护功能，测试其在假定输入参数情况下动作的正确性和准确性；(2)与核电站模拟仿真机对接，测试其在假定事故工况下动作的正确性和准确性。

这两种测试方法虽然在保证测试充分性的条件下可以有效地、尽可能多地发现软件缺陷，但由于在测试用例设计中未考虑较为真实的反应堆保护系统操作剖面，也即没有考虑到实际用户的使用方式、系统及软件的实际运行环境，因而难以发现与系统运行过程相关的缺陷，也无法准确评估和保证反应堆保护系统及其软件在核电站实际运行中的失效情况。另一方面，反应堆保护系统算法逻辑复杂，输入状态空间规模大，测试难以遍历所有可能的输入状态，传统的测试方法难以达到测试的充分性。因此如何平衡并保证测试的充分性、有效性和效率是有高安全性、高可靠性应用要求的软件测试中关注的重要问题。而如何将用户使用方式和反应堆保护系统的实际运行环境纳入到测试方案及测试用例的设计中，构建较为真实的反应堆保护系统操作剖面并实现对反应堆保护系统及软件高效和充分地测试是本领域技术人员亟需解决的问题之一。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种核电站数字化反应堆保护系统的测试方法及系统，通过构建较为真实的反应堆保护系统操作剖面，能够有效提高数字化反应堆保护系统的测试效率、测试的充分性和有效性。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种核电站数字化反应堆保护系统的测试方法，包括：

随机选取核电站的一个运行工况及所述运行工况下的一个场景或事故；

根据所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故生成第一测试用例，以使数字化反应堆保护系统触发保护动作；

随机选择所述保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。

进一步地，所述随机选取核电站的一个运行工况及所述运行工况下的一个场景或事故，具体包括：

获取核电站的各类运行工况和各类场景、事故的概率统计值；

根据各类运行工况的概率统计值，随机选取一个运行工况，并根据各类场景、事故的概率统计值，随机选取所选运行工况下的一个场景或事故。

进一步地，所述根据所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故生成第一测试用例，以使数字化反应堆保护系统触发保护动作，具体包括：

根据各类运行工况和各类事故所对应的工艺参数取值范围，计算所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故所对应的工艺参数，以生成所述第一测试用例；

将所述第一测试用例中的工艺参数输入至所述数字化反应堆保护系统，使所述数字化反应堆保护系统触发保护动作。

进一步地，在所述将所述第一测试用例中的工艺参数输入至所述数字化反应堆保护系统之前，还包括：

对所述第一测试用例中的工艺参数进行类型转换，以使转换后的工艺参数满足所述数字化反应堆保护系统的输入要求。

进一步地，所述随机选择所述保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止，具体包括：

判断所触发的保护动作是否与预期的目标保护动作一致；

若一致，则根据保护动作的失效概率统计值，随机选择所触发的保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使所述数字化反应堆保护系统再次触发保护动作；

若不一致，则直接生成第二测试用例使所述数字化反应堆保护系统再次触发保护动作；

根据所选的运行工况、所述运行工况下的场景或事故以及所触发的保护动作，实时统计场景或事故序列的测试覆盖信息，并判断当前的测试过程是否覆盖一条完整的场景或事故序列；

若是，则结束当前对于所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试；

若否，则再次继续生成测试用例使所述数字化反应堆保护系统触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。

进一步地，在所述生成第二测试用例之前，还包括：

将保护动作的驱动信号转换为生成测试用例所需的驱动信号。

进一步地，所述测试方法还包括：

在结束当前对于所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试后，根据统计的场景或事故序列的测试覆盖信息，判断本次测试覆盖率是否达到预设值；

若是，则结束测试；

若否，则继续随机选取运行工况和所述运行工况下的场景或事故进行测试。

进一步地，所述测试方法还包括：

记录各个测试用例及其对应的所述数字化反应堆保护系统的保护动作。

另一方面，本发明提供一种核电站数字化反应堆保护系统的测试系统，包括：

工况选取模块，用于随机选取核电站的一个运行工况及所述运行工况下的一个场景或事故；

生成模块，用于根据所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故生成第一测试用例，以使数字化反应堆保护系统触发保护动作；以及，

失效选择模块，用于随机选择所述保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。

进一步地，所述工况选取模块具体包括：

概率获取单元，用于获取核电站的各类运行工况和各类场景、事故的概率统计值；以及，

选取单元，用于根据各类运行工况的概率统计值，随机选取一个运行工况，并根据各类场景、事故的概率统计值，随机选取所选运行工况下的一个场景或事故。

进一步地，所述生成模块具体包括：

第一测试用例生成单元，用于根据各类运行工况和各类场景或事故所对应的工艺参数取值范围，计算所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故所对应的工艺参数，以生成所述第一测试用例；以及，

触发单元，用于将所述第一测试用例中的工艺参数输入至所述数字化反应堆保护系统，使所述数字化反应堆保护系统触发保护动作。

进一步地，所述生成模块还包括：

类型转换单元，用于对所述第一测试用例中的工艺参数进行类型转换，以使转换后的工艺参数满足所述数字化反应堆保护系统的输入要求。

进一步地，所述失效选择模块具体包括：

判断单元，用于判断所触发的保护动作是否与预期的目标保护动作一致；

选择单元，用于所述判断单元判定为是时，根据保护动作的失效概率统计值，随机选择所触发的保护动作有效或失效；

第二测试用例生成单元，用于所述判断单元判定为否时，或者在所述选择单元进行选择后，生成第二测试用例使所述数字化反应堆保护系统再次触发保护动作；

统计单元，用于根据所选的运行工况、所述运行工况下的场景或事故以及所触发的保护动作，实时统计场景或事故序列的测试覆盖信息，并判断当前的测试过程是否覆盖一条完整的场景或事故序列；

当前测试结束单元，用于在判定为是时，结束当前对于所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试；以及，

生成单元，用于在判定为否时，再次继续生成测试用例使所述数字化反应堆保护系统触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。

进一步地，所述失效选择模块还包括：

信号转换单元，用于将保护动作的驱动信号转换为生成测试用例所需的驱动信号。

进一步地，所述测试系统还包括：

覆盖率判断模块，用于在结束当前对于所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试后，根据统计的场景或事故序列的测试覆盖信息，判断本次测试覆盖率是否达到预设值；

结束模块，用于在判定为是时，结束测试；以及，

测试模块，用于在判定为否时，继续随机选取运行工况和事故进行测试。

进一步地，所述测试系统还包括：

记录模块，用于记录各个测试用例及其对应的所述数字化反应堆保护系统的保护动作。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过随机选取核电站运行工况和该运行工况下的场景或事故，使数字化反应堆保护系统触发保护动作，进而随机选择该保护动作有效或失效，计算该运行工况和该运行工况下的场景或事故下的新工艺参数使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止，从而提供符合用户使用方式及刻画较为真实的反应堆保护系统运行操作剖面，排查出常规测试方法难以发现的与系统运行过程相关的缺陷，同时兼顾测试效率及测试的充分性和有效性，并为准确评估数字化反应堆保护系统的可靠性提供统计测试数据和依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的核电站数字化反应堆保护系统的测试方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一提供的核电站数字化反应堆保护系统的测试方法的具体流程示意图；

图3是本发明实施例二提供的核电站数字化反应堆保护系统的测试系统的结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的核电站数字化反应堆保护系统的测试系统的具体结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的数字化反应堆保护系统测试的不充分、不准确等技术问题，本发明旨在提供一种核电站数字化反应堆保护系统的测试方法，其核心思想是：通过随机选取核电站运行工况和该运行工况下的场景或事故，使数字化反应堆保护系统触发保护动作，进而随机选择该保护动作有效或失效，计算该运行工况和该运行工况下的场景或事故下的新工艺参数使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。本发明所提供的核电站数字化反应堆保护系统的测试方法能够构建较为真实的反应堆保护系统操作剖面，有效提高数字化反应堆保护系统的测试效率、测试的充分性和有效性。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种核电站数字化反应堆保护系统的测试方法，参见图1，该方法包括：

S101、随机选取核电站的一个运行工况及所述运行工况下的一个场景或事故；

S102、根据所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故生成第一测试用例，以使数字化反应堆保护系统触发保护动作；

S103、随机选择所述保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。

需要说明的是，根据核电站的各种运行工况和各种场景或事故，随机选取一个运行工况及该运行工况下的场景或事故，以随机生成测试用例触发数字化反应堆保护系统的保护动作，进而随机选择该保护动作有效或失效，以再随机生成测试用例触发数字化反应堆保护系统继续进行保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止，即当前的测试过程使可实施的保护动作有效，事故缓解，或使可实施的保护动作失效导致出现恶化或严重后果，如堆芯熔毁等。本实施例通过模拟产生假想的核电站运行场景特征，可以提供符合用户使用方式及刻画较为真实地反应堆保护系统运行操作剖面的测试方案，从而发现反应堆保护系统与其运行过程相关的缺陷，在保证测试充分性和测试效率的基础上，为准确评估数字化反应堆保护系统的可靠性提供数据和依据。

进一步地，所述随机选取核电站的一个运行工况及所述运行工况下的一个场景或事故，具体包括：

获取核电站的各类运行工况和各类场景、事故的概率统计值；

根据各类运行工况的概率统计值，随机选取一个运行工况，并根据各类场景、事故的概率统计值，随机选取所选运行工况下的一个场景或事故。

需要说明的是，利用核电站概率安全分析模型可获取核电站各类运行工况和始发事件的概率统计值。核电站一般具有四类工况，其发生概率为：I类工况，为正常运行工况，其必然发生；II类工况，为中等频率事故工况，其发生概率为1E-2～1E-4次/堆年；III类工况，为稀有事故工况，其发生概率为1E-2～1E-4次/堆年；IV类工况，为极限事故工况，其发生概率为1E-4～1E-6次/堆年。由于反应堆保护系统在事故工况(II、III和IV类工况)下的触发保护动作的正确性对核电站的运行安全直观重要，为此，可降低I类工况的发生频率，以提高测试覆盖事故工况的情况。

在获取核电站各类运行工况的概率统计值后，可根据该概率统计值随机选取一个运行工况，并判断所选的工况是否为事故工况，若所选的工况不为事故工况，即I类工况，则直接根据该工况选择场景生成测试用例，并输入到数字化反应堆保护系统，但由于I类工况为正常运行工况，则数字化反应堆保护系统不应触发保护动作；若所选的工况为事故工况，即II、III和IV类工况，则利用核电站概率安全分析模型获取各类事故(始发事件)的概率统计值，并根据该概率统计值随机选取所选工况下的一个事故，例如所选工况为极限事故工况时，可随机选取的事故为在极限事故工况下的LOCA事故、MSLB事故等。

进一步地，所述根据所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故生成第一测试用例，以使数字化反应堆保护系统触发保护动作，具体包括：

根据各类运行工况和各类场景或事故所对应的工艺参数取值范围，计算所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故所对应的工艺参数，以生成所述第一测试用例；

将所述第一测试用例中的工艺参数输入至所述数字化反应堆保护系统，使所述数字化反应堆保护系统触发保护动作。

进一步地，在所述将所述第一测试用例中的工艺参数输入至所述数字化反应堆保护系统之前，还包括：

对所述第一测试用例中的工艺参数进行类型转换，以使转换后的工艺参数满足所述数字化反应堆保护系统的输入要求。

需要说明的是，核电站每类工况及特定场景或事故均有对应的典型工艺参数取值范围，根据选定的核电站运行工况和所述运行工况下的场景或事故，可以通过工艺系统模型计算对应的工艺参数。为提高测试效率，事故工况下将计算的工艺参数形成一条可触发保护动作的测试用例。数字化反应堆保护系统根据测试用例提供的工艺参数计算所触发的保护动作。

由于数字化反应堆保护系统接收的是工业标准的变送器信号，一般为标准电压或电流信号，如4～20mA的电流信号，而工艺系统模型计算的工艺参数是物理信号，如压力、温度等。因此，还需将测试用例中包含工艺参数的信息进行信号类型转换(即物理信号转换为电信号)后再注入被测的数字化反应堆保护系统中。

进一步地，所述随机选择所述保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止，具体包括：

判断所触发的保护动作是否与预期的目标保护动作一致；

若一致，则根据保护动作的失效概率统计值，随机选择所触发的保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使所述数字化反应堆保护系统再次触发保护动作；

若不一致，则生成第二测试用例使所述数字化反应堆保护系统再次触发保护动作；

根据所选的运行工况、所述运行工况下的场景或事故以及所触发的保护动作，实时统计场景或事故序列的测试覆盖信息，并判断当前的测试过程是否覆盖一条完整的场景或事故序列；

若是，则结束当前对于所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试；

若否，则根据再次触发的保护动作继续生成测试用例使所述数字化反应堆保护系统触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。

进一步地，在所述生成第二测试用例之前，还包括：

将保护动作的驱动信号转换为生成测试用例所需的驱动信号。

需要说明的是，在数字化反应堆保护系统触发保护动作后，还需对该保护动作进行检测，若该保护动作与预期的目标保护动作不一致，则将所触发的保护动作的驱动信号转换为工艺系统模型所需的驱动信号，以注入工艺系统模型。若该保护动作与预期的目标保护动作一致，则表明数字化反应堆保护系统逻辑正确，即数字化反应堆保护系统响应正确，进而考虑到实际的反应堆保护系统存在失效的情况，因此利用核电站概率安全分析模型获取保护动作失效概率统计值，以根据该失效概率统计值随机选择所触发的保护动作有效或失效，并将选择后的保护动作的驱动信号转换为工艺系统模型所需的驱动信号，以注入工艺系统模型。

工艺系统模型根据接收到的保护动作，计算新的工艺参数，并形成一条新的测试用例，即第二测试用例再次注入到数字化反应堆保护系统，数字化反应堆保护系统根据第二测试用例中的工艺参数再次触发保护动作。另外，在测试过程中，实时记录各个测试用例及其对应的所述数字化反应堆保护系统的保护动作，为后续评估数字化反应堆保护系统的可靠性提供统计测试数据。实时记录随机选取的运行工况、所述运行工况下的场景或事故及所触发的保护动作，并统计场景或事故序列覆盖信息。进而，利用核电站概率安全分析模型，判断当前的测试过程是否已覆盖一条完整的场景或事故序列，即是否可实施的保护动作有效，事故缓解或可实施的保护动作失效导致出现恶化或严重后果(堆芯熔毁)。若当前的测试过程已覆盖一条完整的场景或事故序列，则结束当前对所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试；若当前的测试过程未覆盖一条完整的场景或事故序列，则继续根据实时触发的保护动作生成测试用例，以使数字化反应堆保护系统触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列。

进一步地，所述测试方法还包括：

在结束当前对于所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试后，根据统计的场景或事故序列的测试覆盖信息，判断本次测试覆盖率是否达到预设值；

若是，则结束测试；

若否，则继续随机选取运行工况和事故进行测试。

需要说明的是，在当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列时，结束当前对于所选运行工况和事故的测试，并判断是否达到测试结束条件，例如是否达到预设的测试覆盖率要求，可以预先设置所有的保护功能均被至少执行过一次或极限事故序列的覆盖率达到80％以上作为测试结束条件等。若达到测试结束条件，则结束全部测试，若未达到测试结束条件，则继续随机选取一个运行工况和所述运行工况下的场景或事故，以启动新一轮的测试。

参见图2，是本发明实施例提供的核电站数字化反应堆保护系统的测试方法的具体流程示意图，该测试方法包括：

S1、随机选取运行工况。利用核电站概率安全分析模型获取核电站的四类工况及其发生概率，以随机选取一个运行工况。

S2、是否为事故工况，若是，则执行步骤S3，若否，则执行步骤S4。其中，核电站的运行工况分为正常运行工况和事故工况。

S3、随机选取该运行工况的某个场景或始发事件。若运行工况为事故工况，则利用核电站概率安全分析模型获取各类始发事件的发生概率，以随机选取一个始发事件，即一个事故；若运行工况为正常运行工况，则无需再选取事故，而随机选取一个场景。

S4、工艺参数设定及计算。若运行工况为事故工况，则利用工艺系统模型根据所选的运行工况和事故计算工艺参数；若运行工况为正常运行工况，则利用工艺系统模型直接根据选取的一个正常运行工况场景计算工艺参数。为了提高测试效率，可根据计算出的工艺参数形成一条可触发保护动作的测试用例。

S5、工艺参数信号转换。将工艺参数的信息转换为数字化反应堆保护系统能够接收的信号。

S6、保护逻辑计算确定触发的保护动作。若运行工况为事故工况，则数字化反应堆保护系统根据工艺参数计算触发的保护动作；若运行工况为正常运行工况，则数字化反应堆保护系统不应动作。

S7、是否与预期动作一致，若是，则执行步骤S8，若否，则执行步骤S9。判断数字化反应堆保护系统所计算的结果，即所触发的保护动作是否与预期的目标保护动作一致。若一致，则表明数字化反应堆保护系统逻辑正确。

S8、保护动作失效随机选择。考虑到实际的反应堆保护系统存在失效的情况，在数字化反应堆保护系统响应正确的条件下，利用核电站概率安全分析模型获取保护动作失效概率统计值，随机选择所触发的保护动作失效或有效。

S9、保护动作信号转换，并返回步骤S4。将保护动作驱动信号转换为工艺系统模型所需的驱动信号。

S10、测试结果记录。在步骤S6触发保护动作的同时，实时记录每条测试用例及其对应的反应堆保护系统动作，为后续评估数字化反应堆保护系统的可靠性提供统计测试数据。

S11、场景或事故序列覆盖信息统计。在步骤S1至步骤S9的过程中，实时记录随机选定的运行工况、所述运行工况下的场景或事故及所触发的保护动作，以统计场景或事故序列的测试覆盖信息。

S12、是否覆盖完整场景或事故序列，若是，则执行步骤S13，若否，则返回步骤S4。利用核电站概率安全分析模型，判断当前的测试过程是否覆盖一条完整的场景或事故序列。若是，则结束当前的测试过程，若否，则返回步骤S4继续当前的测试过程。

S13、是否达到测试结束条件，若是，则结束测试，若否，则返回步骤S1。当前测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列后，判断整体测试是否达到测试结束条件，如是否达到预设的测试覆盖率要求等，若达到，则结束整体测试，若未达到，则返回步骤S1启动新一轮的运行工况选择测试。

本发明实施例通过随机选取核电站运行工况和所述运行工况下的场景或事故，使数字化反应堆保护系统触发保护动作，进而随机选择该保护动作有效或失效，使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止，从而提供符合用户使用方式及刻画较为真实的反应堆保护系统运行操作剖面，排查出常规测试方法难以发现的与系统运行过程相关的缺陷，同时兼顾测试效率及测试的充分性和有效性，并为准确评估数字化反应堆保护系统的可靠性提供统计测试数据和依据。

实施例二

本发明实施例提供了一种核电站数字化反应堆保护系统的测试系统，能够实现上述核电站数字化反应堆保护系统的测试方法的所有流程，参见图3，该测试系统包括：

工况选取模块101，用于随机选取核电站的一个运行工况及所述运行工况下的一个场景或事故；

生成模块102，用于根据所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故生成第一测试用例，以使数字化反应堆保护系统触发保护动作；以及，

失效选择模块103，用于随机选择所述保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。

进一步地，所述工况选取模块具体包括：

概率获取单元，用于获取核电站的各类运行工况和各类场景、事故的概率统计值；以及，

选取单元，用于根据各类运行工况的概率统计值，随机选取一个运行工况，并根据各类场景、事故的概率统计值，随机选取所选运行工况下的一个场景或事故。

进一步地，所述生成模块具体包括：

第一测试用例生成单元，用于根据各类运行工况和各类事故所对应的工艺参数取值范围，计算所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故所对应的工艺参数，以生成所述第一测试用例；以及，

触发单元，用于将所述第一测试用例中的工艺参数输入至所述数字化反应堆保护系统，使所述数字化反应堆保护系统触发保护动作。

进一步地，所述生成模块还包括：

类型转换单元，用于对所述第一测试用例中的工艺参数进行类型转换，以使转换后的工艺参数满足所述数字化反应堆保护系统的输入要求。

进一步地，所述失效选择模块具体包括：

判断单元，用于判断所触发的保护动作是否与预期的目标保护动作一致；

选择单元，用于所述判断单元判定为是时，根据保护动作的失效概率统计值，随机选择所触发的保护动作有效或失效；

第二测试用例生成单元，用于在所述判断单元判定为否时，或者在所述选择单元进行选择后，生成第二测试用例使所述数字化反应堆保护系统再次触发保护动作；

统计单元，用于根据所选的运行工况、所述运行工况下的场景或事故以及所触发的保护动作，实时统计场景或事故序列的测试覆盖信息，并判断当前的测试过程是否覆盖一条完整的场景或事故序列；

当前测试结束单元，用于在判定为是时，结束当前对于所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试；以及，

生成单元，用于在判定为否时，根据再次触发的保护动作继续生成测试用例使所述数字化反应堆保护系统触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。

进一步地，所述失效选择模块还包括：

信号转换单元，用于将保护动作的驱动信号转换为生成测试用例所需的驱动信号。

进一步地，所述测试系统还包括：

覆盖率判断模块，用于在结束当前对于所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试后，根据统计的场景或事故序列的测试覆盖信息，判断本次测试覆盖率是否达到预设值；

结束模块，用于在判定为是时，结束测试；以及，

测试模块，用于在判定为否时，继续随机选取运行工况和所述运行工况下的场景或事故进行测试。

进一步地，所述测试系统还包括：

记录模块，用于记录各个测试用例及其对应的所述数字化反应堆保护系统的保护动作。

参见图4，是本发明实施例提供的核电站数字化反应堆保护系统的测试系统的具体结构示意图，该测试系统包括运行工况/事故选择模块1、核电站工艺系统模拟模块2、工艺参数信号转换模块3、保护动作信号转换模块4、保护动作失效选择模块5和测试记录及覆盖率统计分析模块6。

所述运行工况/事故选择模块1配置用于针对被测的数字化反应堆保护系统的运行工况及所述运行工况下的场景或事故选择，利用核电站概率安全分析模型7给出的核电站各类运行工况及事故的概率统计值，通过随机方法产生。

所述核电站工艺系统模拟模块2配置用于计算反应堆保护逻辑所需的工艺参数。该工艺参数范围由所述运行工况/事故选择模块1选定的运行工况及具体事故确定。根据核电站工艺系统模拟模块2计算的工艺参数可以准确刻画实际核电站的运行特性。

所述工艺参数信号转换模块3配置用于数字化反应堆保护系统8所必须的输入信号及信号类型和特性，如将物理信号转换为数字化反应堆保护系统8可以接收的标准电信号。

所述保护动作信号转换模块4配置用于核电站工艺系统模拟模块2计算所必须的输入信号及信号类型和特性，将数字化反应堆保护系统8输出的电信号保护动作转换为核电站工艺系统模拟模块2使用的物理信号。

所述保护动作失效选择模块5配置用于形成事故序列不同分支的随机统计测试用例，可以刻画实际保护动作的随机失效，并通过驱动核电站工艺系统模拟模块2，模拟保护动作对核电站运行安全的影响。

所述测试记录及覆盖率统计分析模块6配置用于记录测试过程和测试结果。主要实现3项功能：

1)记录每一条统计测试用例的输入条件和输出结果；

2)记录统计测试对于核电站运行工况、场景或事故序列及保护工作的覆盖情况；

3)根据预设的测试结束条件，如覆盖统计信息，确定测试是否终止。

本发明实施例通过随机选取核电站运行工况和所述运行工况下的场景或事故，使数字化反应堆保护系统触发保护动作，进而随机选择该保护动作有效或失效，计算新的工艺参数使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止，从而提供符合用户使用方式及刻画较为真实的反应堆保护系统运行操作剖面，排查出常规测试方法难以发现的与系统运行过程相关的缺陷，同时兼顾了测试效率及测试的充分性和有效性，并为准确评估数字化反应堆保护系统的可靠性提供统计测试数据和依据。

综上所述，本发明提出了一种核电站数字化反应堆保护系统的测试方法及系统，其具有较好的实用效果：利用核电站概率安全分析模型给出的核电站各类运行工况概率统计值，随机选择一个核电站运行工况及某一个场景或事故；根据选定的核电站运行工况和所述运行工况下的场景或事故，利用核电站工艺系统模拟模块计算工艺参数，形成一条测试用例；包含工艺参数信息的测试用例经信号转换注入被测的数字化反应堆保护系统；数字化反应堆保护系统根据测试用例提供地工艺系统参数计算触发的保护动作，并将保护动作经信号转换输出；利用核电站概率安全分析模型使用的保护动作失效概率统计值，随机选择被触发的保护动作失效或有效，并注入核电站工艺系统模拟模块；核电站工艺系统模拟模块根据接收到的触发保护动作，计算新的工艺参数并形成一条新的测试用例再次注入被测的反应堆保护系统；利用测试记录及覆盖率统计分析模块，记录测试结果，记录测试所覆盖的核电站运行工况、场景或事故序列及保护动作覆盖情况，在某个场景或事故序列所对应的全部保护措施完成后，启动新一轮的运行工况和所述运行工况下的场景或事故选择，或在达到预设的测试覆盖率要求后结束测试，通过模拟产生假想的核电站运行场景特征，可以提供符合用户使用方式及刻画较为真实地反应堆保护系统运行操作剖面的测试方案，从而发现反应堆保护系统与其运行过程相关的缺陷，在保证测试充分性和测试效率的基础上，为准确评估数字化反应堆保护系统的可靠性提供统计测试数据和依据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种核电站数字化反应堆保护系统的测试方法，其特征在于，包括：

随机选取核电站的一个运行工况及所述运行工况下的一个场景或事故；

根据所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故生成第一测试用例，以使数字化反应堆保护系统触发保护动作；

随机选择所述保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。

2.如权利要求1所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试方法，其特征在于，所述随机选取核电站的一个运行工况及所述运行工况下的一个场景或事故，具体包括：

获取核电站的各类运行工况和各类事故的概率统计值；

根据各类运行工况的概率统计值，随机选取一个运行工况，并根据各类场景、事故的概率统计值，随机选取所选运行工况下的一个场景或事故。

3.如权利要求1所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试方法，其特征在于，所述根据所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故生成第一测试用例，以使数字化反应堆保护系统触发保护动作，具体包括：

根据各类运行工况和各类场景、事故所对应的工艺参数取值范围，计算所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故所对应的工艺参数，以生成所述第一测试用例；

将所述第一测试用例中的工艺参数输入至所述数字化反应堆保护系统，使所述数字化反应堆保护系统触发保护动作。

4.如权利要求3所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试方法，其特征在于，在所述将所述第一测试用例中的工艺参数输入至所述数字化反应堆保护系统之前，还包括：

对所述第一测试用例中的工艺参数进行类型转换，以使转换后的工艺参数满足所述数字化反应堆保护系统的输入要求。

5.如权利要求1所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试方法，其特征在于，所述随机选择所述保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止，具体包括：

判断所触发的保护动作是否与预期的目标保护动作一致；

若一致，则根据保护动作的失效概率统计值，随机选择所触发的保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使所述数字化反应堆保护系统再次触发保护动作；

若不一致，则直接生成第二测试用例使所述数字化反应堆保护系统再次触发保护动作；

根据所选的运行工况、所述运行工况下的场景或事故以及所触发的保护动作，实时统计场景或事故序列的测试覆盖信息，并判断当前的测试过程是否覆盖一条完整的场景或事故序列；

若是，则结束当前对于所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试；

若否，则再次继续生成测试用例使所述数字化反应堆保护系统触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。

6.如权利要求5所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试方法，其特征在于，在所述生成第二测试用例之前，还包括：

将保护动作的驱动信号转换为生成测试用例所需的驱动信号。

7.如权利要求5所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括：

在结束当前对于所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试后，根据统计的场景或事故序列的测试覆盖信息，判断本次测试覆盖率是否达到预设值；

若是，则结束测试；

若否，则继续随机选取运行工况和所述运行工况下的场景或事故进行测试。

8.如权利要求1所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括：

记录各个测试用例及其对应的所述数字化反应堆保护系统的保护动作。

9.一种核电站数字化反应堆保护系统的测试系统，其特征在于，包括：

工况选取模块，用于随机选取核电站的一个运行工况及所述运行工况下的一个场景或事故；

生成模块，用于根据所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故生成第一测试用例，以使数字化反应堆保护系统触发保护动作；以及，

失效选择模块，用于随机选择所述保护动作有效或失效，以生成第二测试用例使数字化反应堆保护系统继续触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。

10.如权利要求9所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试系统，其特征在于，所述工况选取模块具体包括：

概率获取单元，用于获取核电站的各类运行工况和各类场景、事故的概率统计值；以及，

选取单元，用于根据各类运行工况的概率统计值，随机选取一个运行工况，并根据各类场景、事故的概率统计值，随机选取所选运行工况下的一个场景或事故。

11.如权利要求9所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试系统，其特征在于，所述生成模块具体包括：

第一测试用例生成单元，用于根据各类运行工况和各类场景或事故所对应的工艺参数取值范围，计算所选的运行工况和所述运行工况下的场景或事故所对应的工艺参数，以生成所述第一测试用例；以及，

触发单元，用于将所述第一测试用例中的工艺参数输入至所述数字化反应堆保护系统，使所述数字化反应堆保护系统触发保护动作。

12.如权利要求11所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试系统，其特征在于，所述生成模块还包括：

类型转换单元，用于对所述第一测试用例中的工艺参数进行类型转换，以使转换后的工艺参数满足所述数字化反应堆保护系统的输入要求。

13.如权利要求9所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试系统，其特征在于，所述失效选择模块具体包括：

判断单元，用于判断所触发的保护动作是否与预期的目标保护动作一致；

选择单元，用于在所述判断单元判定为是时，根据保护动作的失效概率统计值，随机选择所触发的保护动作有效或失效；

第二测试用例生成单元，用于在所述判断单元判定为否时，或者在所述选择单元进行选择后，生成第二测试用例使所述数字化反应堆保护系统再次触发保护动作；

统计单元，用于根据所选的运行工况、所述运行工况下的场景或事故以及所触发的保护动作，实时统计场景或事故序列的测试覆盖信息，并判断当前的测试过程是否覆盖一条完整的场景或事故序列；

当前测试结束单元，用于在判定为是时，结束当前对于所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试；以及，

生成单元，用于在判定为否时，再次继续生成测试用例使所述数字化反应堆保护系统触发保护动作，直到当前的测试过程覆盖一条完整的场景或事故序列为止。

14.如权利要求13所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试系统，其特征在于，所述失效选择模块还包括：

信号转换单元，用于将保护动作的驱动信号转换为生成测试用例所需的驱动信号。

15.如权利要求13所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括：

覆盖率判断模块，用于在结束当前对于所选运行工况和所述运行工况下的场景或事故的测试后，根据统计的场景或事故序列的测试覆盖信息，判断本次测试覆盖率是否达到预设值；

结束模块，用于在判定为是时，结束测试；以及，

测试模块，用于在判定为否时，继续随机选取运行工况和所述运行工况下的场景或事故进行测试。

16.如权利要求9所述的核电站数字化反应堆保护系统的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括：

记录模块，用于记录各个测试用例及其对应的所述数字化反应堆保护系统的保护动作。