CN109270920A - 核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电站控制的技术领域，为了解决现有技术中缺少能够针对核电站非安全级数字化仪控设备进行自诊断评价的技术方案，本发明提供一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价方法及装置，所述方法包括：步骤一、接收核电站非安全级数字化仪控设备每种元器件中采用了自诊断方法的失效模式对应的频数比ɑ_ij，以及所述核电站非安全级数字化仪控设备中的单个元器件的失效率λ_i；步骤二、按照第一预定函数，计算所述核电站非安全级数字化仪控设备相应诊断覆盖率参数DC_非安；步骤三、基于所述诊断覆盖率参数DC_非安，确认所述核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力。因此，能够评估核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力。

Description

核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价方法及装置

技术领域

本发明涉及核电站控制的技术领域，尤其涉及核电站非安全级数字化仪控设备的技术领域，更具体地，涉及一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价方法及装置。

背景技术

核电站数字化仪控设备的主要特点之一为其自诊断能力，如何评价其自诊断能力的好坏需要进行自诊断能力的评估。但是发明名人发现：目前关于诊断能力的标准IEC61508中，提出的诊断覆盖率及安全失效分数计算方法仅适合于执行安全功能的相关系统或子系统等的自诊断能力的评估，其计算必须对各种失效模式进行详细分析，区分失效模式最终是造成系统的危险失效还是安全失效，其计算涉及的参数仅包括与危险失效相关的失效率，不考虑其他方面。对于核电站非安全级数字化仪控设备而言，设备不执行安全功能，因此无法采用标准IEC 61508中提出的诊断覆盖率计算方法来评估设备的自诊断能力。

因此，本领域技术人员迫切期望，能够开发一种针对核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力进行评估的方法，用以评估核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力。

而且从设备供应商的角度来说，核电站非安全级数字化仪控设备除了必须保证其功能正常运行之外，还应保证其发生故障后能够快速恢复，维修性是评价设备是否能够快速恢复的指标之一；对于核电站非安全级数字化仪控设备而言，也迫切希望开发一种自诊断能力评估方法能够辅助评估其维修性好坏，并可为确定设备发生故障后采取立即维修还是延时维修提供依据。

发明内容

为了解决现有技术中缺少能够针对核电站非安全级数字化仪控设备进行自诊断评价的技术方案，本发明提供一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价方法及装置，能够用于评估核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括：

本发明一方面提供一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价方法，其特征在于，包括：

步骤一、接收核电站非安全级数字化仪控设备每种元器件中采用了自诊断方法的失效模式对应的频数比ɑ_ij，以及所述核电站非安全级数字化仪控设备中的单个元器件的失效率λ_i；

步骤二、基于所述频数比ɑ_ij和所述失效率λ_i，按照第一预定函数，计算所述核电站非安全级数字化仪控设备相应诊断覆盖率参数DC_非安；所述第一预定函数为：

其中，n为所述核电站非安全级数字化仪控设备中用于参与诊断覆盖率计算的元器件个数，m为所述核电站非安全级数字化仪控设备中用于参与诊断覆盖率计算的元器件对应的失效模式的个数；

步骤三、基于所述诊断覆盖率参数DC_非安，确认所述核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力。

本发明实施例优选的实施方式中，当所述方法应用于所有的失效模式时，所述m为所述核电站非安全级数字化仪控设备中每个元器件对应所有失效模式的个数。

本发明实施例优选的实施方式中，当所述方法应用于某个失效模式时，所述m为1；当所述方法中应用于M个失效模式组合时，所述m＝M。

本发明实施例优选的实施方式中，所述方法还包括：

接收所述核电站非安全级数字化仪控设备中采用了自诊断方法的影响重要功能的失效模式对应的失效率λ_{重要功能d}，以及核电站非安全级数字化仪控设备中影响设备重要功能的失效模式的失效率λ_重要功能；

基于第二预定函数，输出影响设备重要功能的失效模式中采用了自诊断方法的占比DC_重要功能；其中，所述第二预定函数为：

DC_重要功能＝∑λ_{重要功能d}/∑λ_重要功能。

本发明另一方面还提供一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价装置，其特征在于，包括：

第一参数接收模块，用于接收核电站非安全级数字化仪控设备每种元器件中采用了自诊断方法的失效模式对应的频数比ɑ_ij，以及所述核电站非安全级数字化仪控设备中的单个元器件的失效率λ_i；

诊断覆盖率计算模块，用于基于所述频数比ɑ_ij和所述失效率λ_i，按照第一预定函数，计算所述核电站非安全级数字化仪控设备相应诊断覆盖率参数DC_非安；所述第一预定函数为：

其中，n为所述核电站非安全级数字化仪控设备中用于参与诊断覆盖率计算的元器件个数，m为所述核电站非安全级数字化仪控设备中用于参与诊断覆盖率计算的元器件对应的失效模式的个数；

自诊断能力确认模块，用于基于所述诊断覆盖率参数DC_非安，确认所述核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力。

本发明实施例优选的实施方式中，当所述装置应用于所有的失效模式时，所述诊断覆盖率计算模块，将所述m设置为所述核电站非安全级数字化仪控设备中每个元器件对应所有失效模式的个数。

本发明实施例优选的实施方式中，当所述装置应用于某个失效模式时，所述诊断覆盖率计算模块，将所述m设置为1；当所述装置应用于M个失效模式组合时，所述诊断覆盖率计算模块，将所述m设置为M。

本发明实施例优选的实施方式中，所述装置还包括：

第二参数接收模块，接收所述核电站非安全级数字化仪控设备中采用了自诊断方法的影响重要功能的失效模式对应的失效率λ_{重要功能d}，以及核电站非安全级数字化仪控设备中影响设备重要功能的失效模式的失效率λ_重要功能；

失效模式采用率计算模块，用于基于第二预定函数，输出影响设备重要功能的失效模式中采用了自诊断方法的占比DC_重要功能；其中，所述第二预定函数为：

DC_重要功能＝∑λ_{重要功能d}/∑λ_重要功能。

本发明第三方面还提供一种自诊断能力评价用控制装置，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如上述任意一项所述的方法。

本发明第四方面还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如上述任意一项所述的方法。

采用本发明实施例提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果中的一种：

1、提供一种对核电站非安全级数字化仪控设备进行自诊断能力评估的技术方案，能够评估核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力；解决现有技术缺少对此类设备进行自诊断能力评估的技术问题。

2、通过上述自诊断能力评估技术方案，能够为确定核电站非安全级数字化仪控设备发生故障时采用立即维修还是延时维修提供依据，并辅助评价设备的维修性好坏；例如，自诊断能力越强，需要的维修时间越短，所体现的设备维修性越好。

3、通过本上述自诊断能力评估技术方案，不仅能够对所有可诊断失效率进行评估，还能够针对核电站非安全级数字化仪控设备的任意失效模式或其组合评估其自诊断能力，其中针对设备重要功能的可诊断能力的评估结果可用于指导对影响核电站数字化仪控设备功能的失效模式展开有针对性的设计，避免对其他失效模式进行过多的自诊断设计，防止过设计的情况出现。

4、还能够通过对DC_重要功能的计算，区分影响设备重要功能的失效模式中没有采用自诊断方法的部分，在设计中，针对这些失效模式，开展相应的自诊断设计，以尽量提高有自诊断设计的失效模式在影响设备重要功能的失效模式中的占比。

发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例提供一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价方法的流程图。

图2为本发明实施例提供另一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价方法的流程图。

图3为本发明实施例提供一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价装置的结构框图。

图4为本发明实施例提供另一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价装置的结构框图。

图5为本发明实施例提供一种自诊断能力评价用控制装置的结构框图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：

实施例

诊断覆盖率及安全失效分数可作为评估系统、子系统、设备安全完整性等级的参数之一，对核电站控制技术领域而言，计算这些参数显得相当重要。例如，标准IEC 61508针对安全功能的E/E/PE安全相关系统提出诊断覆盖率、安全失效分数等概念，通过对失效模式进行分析，区分失效模式会导致系统发生危险失效还是安全失效的，并判断导致危险失效的失效模式中可被诊断的部分，评估系统、子系统、设备的诊断覆盖率及安全失效分数。具体地：

1、标准IEC 61508中的诊断覆盖率计算

断覆盖率通过对危险失效的可诊断性进行分析，评估引起系统、子系统、设备的危险失效中可检测失效率的占比。该参数可用于PFD的计算，作为评估系统、子系统、设备安全完整性等级的参数之一。

其计算公式为：

DC＝∑λ_Dd/∑λ_D (公式1)

使用该计算公式时需先对失效模式进行详细分析，仅选取危险失效相关的参数进行计算。其中，λ_Dd为可诊断危险失效的失效率，λ_D为危险失效的失效率。

2、标准IEC 61508中的安全失效分数

安全失效分数通过评估导致安全失效的失效率和可检测到的危险失效的失效率在总失效率中的占比，来评估系统、子系统、设备的安全完整性等级。该参数是分析评估安全完整性等级的参数之一，与硬件故障裕度共同确定系统、子系统、设备的安全完整性等级。

其计算公式为：

SFF＝(∑λ_S+∑λ_Dd)/(∑λ_S+∑λ_D) (公式2)

其中,λ_S为安全失效的失效率。

本实施例在上述标准的基础上，提出一种针对核电站非安全级数字化仪控设备(下文也简称，核电站非安全级仪控设备)自诊断能力评价的技术方案，用于评估核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力，指导核电站非安全级数字化仪控设备制定维修时机相关的维修策略，并辅助评价核电站非安全级数字化仪控设备的维修性。

本实施例下文提及的失效率、失效模式等概念可以参照标准中相关的定义来执行，也可以按照自定义的方式进行。

具体地，如图1所示，本实施例提供一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价方法，该方法包括：

S110、接收核电站非安全级数字化仪控设备每种元器件中采用了自诊断方法的失效模式对应的频数比ɑ_ij，以及核电站非安全级数字化仪控设备中的单个元器件的失效率λ_i；具体需要：1、识别核电站非安全级数字化仪控设备中包含的所有元器件，2、识别各元器件的所有失效模式以及失效模式的频数比ɑ_ij，3、收集各元器件的失效率λ_i。其中，失效率λ为核电站非安全级数字化仪控设备中的单个元器件的失效率，其来源于元器件的用户手册中给定的失效率或者按照标准给出的方法预计得到的失效率或者通过试验方法计算出的失效率。

S120、基于频数比ɑ_ij和失效率λ_i，按照第一预定函数，计算核电站非安全级数字化仪控设备相应诊断覆盖率参数DC_非安；第一预定函数为：

其中，n为核电站非安全级数字化仪控设备中用于参与诊断覆盖率计算的元器件个数，m为核电站非安全级数字化仪控设备中用于参与诊断覆盖率计算的元器件对应的失效模式的个数；具体包括：

1、对元器件的所有失效模式进行分析，判断哪些失效模式采取了自诊断方法；

2、计算每种采用了自诊断方法的失效模式的失效率，为元器件失效率与该失效模式的频数比的乘积；

3、计算所有采用了自诊断方法的失效模式的失效率之和；

4、计算所有元器件的失效率之和；

5、采用了诊断方法的失效模式的失效率之和与所有元器件的失效率之和的比值。

S130、基于诊断覆盖率参数DC_非安，确认核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力。

本实施例优选的实施方式中，当上述方法应用于所有的失效模式时，m为核电站非安全级数字化仪控设备中每个元器件对应所有失效模式的个数。

本实施例优选的实施方式中，针对该评估方法还可进行一定调整，利用调整后的评估方法可对核电站非安全级数字化仪控设备的任意失效模式或其组合进行其自诊断能力的评估。例如，当上述方法应用于某个失效模式时，m为1；当方法中应用于M个失效模式组合时，m＝M。即此时评估自诊断能力，为所有采用了诊断方法的失效模式的失效率之和与所有元器件的失效率之和的比值。当然还可以针对不同的元器件，采用不同的m值，本实施例不对其做具体的限制，这些不同的实施方式都属于本实施例的保护范围。

如图2所示，本实施例在图1对应实施方式的基础上，还可以进一步针对影响设备重要功能的失效模式进行自诊断能力的进行评估；具体地，本实施例提供的上述方法还包括：

S140、接收核电站非安全级数字化仪控设备中采用了自诊断方法的影响重要功能的失效模式对应的失效率λ_{重要功能d}，以及核电站非安全级数字化仪控设备中影响设备重要功能的失效模式的失效率λ_重要功能；

S150、基于第二预定函数，输出影响设备重要功能的失效模式中采用了自诊断方法的占比DC_重要功能；其中，第二预定函数为：

DC_重要功能＝∑λ_{重要功能d}/∑λ_重要功能。 (公式4)

通过对DC_重要功能的计算，评估影响设备重要功能的失效模式中采用了自诊断方法的占比情况。在设计过程中，通过DC_重要功能的计算过程，区分影响设备重要功能的失效模式中没有采用自诊断方法的部分，在设计中，针对这些失效模式，开展相应的自诊断设计，以尽量提高有自诊断设计的失效模式在影响设备重要功能的失效模式中的占比。

如图3所示，本实施例还提供一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价装置100，该装置100包括：

第一参数接收模块100，用于接收核电站非安全级数字化仪控设备每种元器件中采用了自诊断方法的失效模式对应的频数比ɑ_ij，以及核电站非安全级数字化仪控设备中的单个元器件的失效率λ_i；

诊断覆盖率计算模块110，用于基于频数比ɑ_ij和失效率λ_i，按照第一预定函数，计算核电站非安全级数字化仪控设备相应诊断覆盖率参数DC_非安；第一预定函数为：

其中，n为核电站非安全级数字化仪控设备中用于参与诊断覆盖率计算的元器件个数，m为核电站非安全级数字化仪控设备中用于参与诊断覆盖率计算的元器件对应的失效模式的个数；

自诊断能力确认模块130，用于基于诊断覆盖率参数DC_非安，确认核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力。

其中本实施例提供的核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价装置100在实施自诊断能力评价过程中，可以采用和图1中提及方法相同的过程，并能实现相同效果，在此不再赘述。

本实施例优选的实施方式中，当上述装置100应用于所有的失效模式时，诊断覆盖率计算模块，将m设置为核电站非安全级数字化仪控设备中每个元器件对应所有失效模式的个数。

本实施例优选的实施方式中，当上述装置100应用于某个失效模式时，诊断覆盖率计算模块，将m设置为1；当装置应用于M个失效模式组合时，诊断覆盖率计算模块，将m设置为M。

如图4所示，本实施例优选的实施方式中，上述装置100还包括：

第二参数接收模块140，接收核电站非安全级数字化仪控设备中采用了自诊断方法的影响重要功能的失效模式对应的失效率λ_{重要功能d}，以及核电站非安全级数字化仪控设备中影响设备重要功能的失效模式的失效率λ_重要功能；

失效模式采用率计算模块150，用于基于第二预定函数，输出影响设备重要功能的失效模式中采用了自诊断方法的占比DC_重要功能；其中，第二预定函数为：

DC_重要功能＝∑λ_{重要功能d}/∑λ_重要功能。 (公式4)

如图5所示，本实施例还提供一种自诊断能力评价用控制装置，该装置包括：

存储器210，处理器220；以及计算机程序；

其中，计算机程序存储在存储器210中，并被配置为由处理器220执行以实现如上述任意一项的方法。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行以实现如上述任意一项的方法。

采用本发明实施例提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果中的一种：

1、提供一种对核电站非安全级数字化仪控设备进行自诊断能力评估的技术方案，能够评估核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力；解决现有技术缺少对此类设备进行自诊断能力评估的技术问题。

2、通过上述自诊断能力评估技术方案，能够为确定核电站非安全级数字化仪控设备发生故障时采用立即维修还是延时维修提供依据，并辅助评价设备的维修性好坏；例如，自诊断能力越强，需要的维修时间越短，所体现的设备维修性越好。

3、通过本上述自诊断能力评估技术方案，不仅能够对所有可诊断失效率进行评估，还能够针对核电站非安全级数字化仪控设备的任意失效模式或其组合评估其自诊断能力，其中针对设备重要功能的可诊断能力的评估结果可用于指导对影响核电站数字化仪控设备功能的失效模式展开有针对性的设计，避免对其他失效模式进行过多的自诊断设计，防止过设计的情况出现。

4、还能够通过对DC_重要功能的计算，区分影响设备重要功能的失效模式中没有采用自诊断方法的部分，在设计中，针对这些失效模式，开展相应的自诊断设计，以尽量提高有自诊断设计的失效模式在影响设备重要功能的失效模式中的占比。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价方法，其特征在于，包括：

步骤一、接收核电站非安全级数字化仪控设备每种元器件中采用了自诊断方法的失效模式对应的频数比ɑ_ij，以及所述核电站非安全级数字化仪控设备中的单个元器件的失效率λ_i；

步骤二、基于所述频数比ɑ_ij和所述失效率λ_i，按照第一预定函数，计算所述核电站非安全级数字化仪控设备相应诊断覆盖率参数DC_非安；所述第一预定函数为：

其中，n为所述核电站非安全级数字化仪控设备中用于参与诊断覆盖率计算的元器件个数，m为所述核电站非安全级数字化仪控设备中用于参与诊断覆盖率计算的元器件对应的失效模式的个数；

步骤三、基于所述诊断覆盖率参数DC_非安，确认所述核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述方法应用于所有的失效模式时，所述m为所述核电站非安全级数字化仪控设备中每个元器件对应所有失效模式的个数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述方法应用于某个失效模式时，所述m为1；当所述方法中应用于M个失效模式组合时，所述m＝M。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

接收所述核电站非安全级数字化仪控设备中采用了自诊断方法的影响重要功能的失效模式对应的失效率λ_{重要功能d}，以及核电站非安全级数字化仪控设备中影响设备重要功能的失效模式的失效率λ_重要功能；

基于第二预定函数，输出影响设备重要功能的失效模式中采用了自诊断方法的占比DC_重要功能；其中，所述第二预定函数为：

DC_重要功能＝∑λ_{重要功能d}/∑λ_重要功能。

5.一种核电站非安全级仪控设备的自诊断能力评价装置，其特征在于，包括：

第一参数接收模块，用于接收核电站非安全级数字化仪控设备每种元器件中采用了自诊断方法的失效模式对应的频数比ɑ_ij，以及所述核电站非安全级数字化仪控设备中的单个元器件的失效率λ_i；

诊断覆盖率计算模块，用于基于所述频数比ɑ_ij和所述失效率λ_i，按照第一预定函数，计算所述核电站非安全级数字化仪控设备相应诊断覆盖率参数DC_非安；所述第一预定函数为：

其中，n为所述核电站非安全级数字化仪控设备中用于参与诊断覆盖率计算的元器件个数，m为所述核电站非安全级数字化仪控设备中用于参与诊断覆盖率计算的元器件对应的失效模式的个数；

自诊断能力确认模块，用于基于所述诊断覆盖率参数DC_非安，确认所述核电站非安全级数字化仪控设备的自诊断能力。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述装置应用于所有的失效模式时，所述诊断覆盖率计算模块，将所述m设置为所述核电站非安全级数字化仪控设备中每个元器件对应所有失效模式的个数。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述装置应用于某个失效模式时，所述诊断覆盖率计算模块，将所述m设置为1；当所述装置应用于M个失效模式组合时，所述诊断覆盖率计算模块，将所述m设置为M。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

第二参数接收模块，接收所述核电站非安全级数字化仪控设备中采用了自诊断方法的影响重要功能的失效模式对应的失效率λ_{重要功能d}，以及核电站非安全级数字化仪控设备中影响设备重要功能的失效模式的失效率λ_重要功能；

失效模式采用率计算模块，用于基于第二预定函数，输出影响设备重要功能的失效模式中采用了自诊断方法的占比DC_重要功能；其中，所述第二预定函数为：

DC_重要功能＝∑λ_{重要功能d}/∑λ_重要功能。

9.一种自诊断能力评价用控制装置，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-4任意一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-4任意一项所述的方法。