CN110085335B - 安全壳泄漏率在线监测信号处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种安全壳泄漏率在线监测信号处理方法，其包括：采集原始压缩空气流量信号；对采集到的信号进行滑动平均处理；每隔N秒对滑动平均处理之后的信号进行一次采集获得一组数据；对每次采集的一组数据按3倍标准偏差进行有效性判断，若存在一个数据超限，则将该组数据标记为无效，并取该组数据的平均值作为本次采集值进行存储；否则将该组数据标记为有效，并取该组数据的平均值作为本次采集值进行存储；每隔一段时间对该段时间内存储的数据进行有效性判断，若该段时间内连续出现至少两个无效数据，则该段时间内的数据被判定为无效，触发停止监控逻辑。该方法解决了系统频繁出现因SAR信号被误判为无效而停止监控的故障。

Description

安全壳泄漏率在线监测信号处理方法
技术领域
本发明是关于核电站监测领域，特别是关于一种安全壳泄漏率在线监测信号处理方法。
背景技术
在核电厂中，安全壳泄漏率在线监测系统是监测安全壳作为第三道屏障的密封性(泄漏率)，在机组正常运行期间，要求系统必须能够连续性稳定运行并准确计算出安全壳泄漏率值，否则会影响机组状态控制。《防城港核电厂1、2号机运行技术规范》中对安全壳泄漏率在每种运行模式下均有明确要求，若系统不可用或停止监控，则安全壳泄漏率存在失去监测的风险，进而影响机组稳定运行。
核电厂安全壳泄漏率在线监测系统本质是监测安全壳内的气体质量变化，SAR(压缩空气流量)信号作为核岛仪用压缩空气流量监测信号，对泄漏率的准确计算及系统的稳定运行有着至关重要的影响。
现有的安全壳泄露监测过程中，系统频发“因SAR信号被误判为无效而导致系统停止监控”的运行异常，此故障严重影响了系统运行的连续性及稳定性，并可能导致安全壳泄漏率失去监测，现已被列入核电站的长期技术问题，核电站予以了重点关注并希望得到根本性解决。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全壳泄漏率在线监测信号处理方法，其能够根本性解决系统频繁出现因SAR信号被误判为无效而停止监控的故障。
为实现上述目的，本发明提供了一种安全壳泄漏率在线监测信号处理方法，其包括步骤S1～步骤S5。在步骤S1中采集原始的压缩空气流量信号；在步骤S2中对采集到的压缩空气流量信号进行滑动平均处理；在步骤S3中每隔N秒对滑动平均处理之后的压缩空气流量信号进行一次采集从而获得一组数据，其中，N大于0且小于等于10；在步骤S4中对每次采集的一组数据按3倍标准偏差进行有效性判断，若该组数据存在一个数据超限，则将该组数据标记为无效数据，并取该组数据的平均值作为本次采集值进行存储；否则将该组数据标记为有效数据，并取该组数据的平均值作为本次采集值进行存储；在步骤S5中每隔一段时间对该段时间内存储的数据进行有效性判断，若该段时间内连续出现至少两个无效数据，则该段时间内的数据被判定为无效数据，系统触发停止监控逻辑，停止监测安全壳的泄漏率。
在一优选的实施方式中，采集原始的压缩空气流量信号包括：模拟信号板卡以200毫秒的周期采集原始的压缩空气流量信号。
在一优选的实施方式中，对采集到的压缩空气流量信号进行滑动平均处理包括：对当前时刻前一分钟时段的压缩空气流量信号进行滑动平均处理。
在一优选的实施方式中，每隔一段时间对该段时间内存储的数据进行有效性判断包括：每隔半小时对该段时间内存储的数据进行有效性判断。
在一优选的实施方式中，在采集原始的压缩空气流量信号之前还包括：安全壳泄漏率在线监测系统从分布式控制系统中引入原始的压缩空气流量信号。
在一优选的实施方式中，所述安全壳泄漏率在线监测信号处理方法还包括：在触发停止监控逻辑之后的系统停机阶段，继续上述步骤S1～步骤S5，并将该停机阶段存储的数据赋予停机标示。
在一优选的实施方式中，所述安全壳泄漏率在线监测信号处理方法还包括：在触发停止监控逻辑之后的系统停机阶段，每隔一段时间对该段时间内存储的数据进行有效性判断时，若该段时间内存储的数据被判断为有效时，则系统自动恢复至监控状态，重新监测安全壳的泄漏率。
在一优选的实施方式中，对每次采集值进行输出显示。
在一优选的实施方式中，每隔一段时间对该段时间内存储的数据进行有效性判断还包括：若该段时间内存储的数据被判断为有效，则将该段时间内存储的数据的平均值进行输出显示。
与现有技术相比，根据本发明的安全壳泄漏率在线监测信号处理方法对SAR信号的预处理及有效性判断更具科学性、合理性及适用性，信号有效性判断时，数据采集周期不超过10s，采用3倍标准偏差判断方法，不再进行循环剔值，此优化大大缩短了有效性判断周期，且更符合信号有效性判断的机理，同时可规避原设计中存在的对信号的过度剔除及误判的可能，更能与现场实际工况相匹配、相兼容，消除了系统设计缺陷，根本性解决了系统运行故障，为安全壳泄漏率在线监测系统的连续稳定运行提供了有力保障。同时关于系统停机控制的方案能大大提高系统的数据计算及存储能力，使系统更具人性化，更利于工程师在系统异常工况下进行人工介入及计算分析。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的安全壳泄漏率在线监测信号处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
为了解决现有的安全壳泄露监测过程中，系统频发“因SAR信号被误判为无效而导致系统停止监控”的运行异常，发明人对此故障进行分析排查如下：首先对于SAR信号本身，针对流量计、上游空压机系统及管网、下游设备等三个层面可能存在的原因进行了现场排查及优化尝试，包括将流量计由转子型换代为质量式、对空压机系统进行加载方式及定值优化、对下游设备进行试验检查及维修，但现场排查中可疑因素均无明显异常显现，同时优化尝试后SAR信号状态并无实质改变。
基于上述排查，发明人判断当前SAR信号趋势是SAR供气系统实际工况的体现，能够反映核岛仪用压缩空气的真实需求，也就是说SAR信号被系统判断无效并不是SAR信号本身存在某种异常。在排除SAR信号本身的异常可能后，发明人判断现有系统中对SAR信号的处理存在某种不合理或与现场真实工况不匹配的设计处理，然后对SAR信号的处理方式进行了分析：目前的信号处理方式是单个信号采集周期为2s，信号为实时值显示，每半小时对901个SAR信号进行坏值剔除、有效性判断和平均值计算，在半小时的SAR信号经坏值剔除后，若最终的样本数据低于设计阈值450个，则系统判定SAR信号无效，进而触发系统停止监控逻辑，使监控停止。
该信号处理方式以半小时为信号有效性判断及剔除周期，单个周期内有901个数据，然后采用3倍标准偏差判断方法，并按照循环剔值方式，对信号进行筛选。此方法存在对信号的过度剔除及误判的可能，进而导致数据样本失真。循环剔值即为第1次、第2次……第N次一直按照3倍标准偏差法进行周期信号有效性判断，直到所有数据全部在3倍标准偏差范围以内为止，这样即使对离散度很小或标准偏差很小的样本数据，系统还是会进行坏值剔除，不仅偏离了数据有效性判断的目的，更会因过度剔除数据而使样本失真，进而影响信号的准确计算。通过上述分析，发明人确认系统中出现的“SAR信号无效导致系统停止监控”故障的根本原因为：系统中SAR信号处理设计与SAR供气系统实际运行工况存在不匹配、不兼容情况，会过渡化剔除有效数据，可能误判信号无效进而导致系统停机。
结合上述思考，本发明提供了一种新的安全壳泄漏率在线监测信号处理方法，对目前系统SAR信号处理进了优化以及对系统停止监控逻辑控制进行了优化，具体涉及信号采集处理、信号有效性判断、信号坏值剔除、系统停机逻辑及系统停机后的数据处理模式的优化及改进，克服了因SAR信号被误判为无效而导致系统停止监控的问题。
图1是根据本发明一实施方式的安全壳泄漏率在线监测信号处理方法。该方法包括步骤S1～步骤S7。
在步骤S1中，安全壳泄漏率在线监测系统从DCS(分布式控制系统)中引入SAR核岛仪用压缩空气流量信号。
在步骤S2中，模拟信号(AI)板卡以200ms的周期进行原始信号进行采集。
在步骤S3中，对采集的原始信号进行滑动平均处理，即将当前一分钟时段的300个数据算术平均后作为当前时刻值，并按此滚动处理。该步骤通过对信号滑动平均处理可更好地消除信号本身的随机波动、信号的采集误差及信号的传输误差，可以保证信号采集的真实客观。
在步骤S4中，对已滑动平均处理后的信号，每2s时刻采集1组数据，其中，1组包括10个数据。
在步骤S5中，对每2s采集的1组10个数据按3倍标准偏差(3σ)进行一次有效性判断，若存在一个数据超限，则判定该2s信号无效，并将该组数据的平均值作为本次采集值，否则将该2s信号判定为有效，并将该组数据的平均值作为本次采集值。优选地，本实施方式中还将采集值进行输出显示，便于工作人员监控。本步骤中采用3倍标准偏差判断方法，不再进行循环剔值，此优化大大缩短了有效性判断周期，更符合信号有效性判断的机理，同时可规避原设计中存在的对信号的过度剔除及误判的可能，更能与现场实际工况相匹配、相兼容。
在步骤S6中，每隔半个小时将存储半小时内每2s采集的信号数值(901个)进行半小时信号有效性判断，若半小时内存在连续两组2s信号无效，则判定该半小时信号无效。优选地，本实施方式中取901个每2s信号的算术平均值作为半小时信号值进行输出显示，便于工作人员监控。
在步骤S7中，若某个半小时信号被判定无效，则系统触发停止监控逻辑。
在上述步骤S5和步骤S6中的信号有效性判断中，其判断周期分别设定为每2s、连续两个2s，此信号处理方式更符合信号有效性判断的初衷，即信号的有效性判断或坏值剔除应针对较短周期内信号的随机波动，在较长周期内的信号可能因为真实的工况变化产生波动，若在较长周期内对大样本信号进行有效性判断及坏值剔除，则存在误判信号的可能，亦能更好地与现场实际工况相匹配、相兼容。
优选地，本实施方式在停机阶段，底层数据采集、数据中间计算及存储均照常进行，但该阶段数据不会参与最终的泄漏率计算，同时会对该阶段的数据赋予相应的停机标示。若出现后续的半小时信号被判断有效的情况，则系统可自动恢复至监控状态。
本实施方式中系统停机控制及自动恢复监控设计提高了系统的数据采集、计算及存储能力，完善了系统的抗干扰性，使系统的人机接口更具人性化，更利于工程师在系统异常工况下进行人工介入及计算分析。在现有技术中，SAR信号在经半小时有效性判断及坏值剔除后，若有效数据个数低于450的设计阈值，则会触发系统停止监控；同时在系统停止监控后，所有的底层信号采集、中间数据计算及存储均会停止，此种设计极不利于在系统出现停止监控故障后，工程师介入对安全壳泄漏率数据的手动计算及分析。通过本实施方式的优化，SAR信号若出现连续两个判断周期(4s内)内均为无效，则触发系统停止监控，在系统停止监控后，底层信号采集、中间数据计算及存储均能正常进行，但此阶段数据不参与最终计算，在输出时也予以特殊的停机标示。同时，若当天系统有效监控的时间超过6小时，则最终的泄漏率数据亦能正常生成及输出，此时系统即使出现停止监控的故障，也不会影响对安全壳泄漏率的有效监测，同时在信号恢复正常后，系统可自动恢复至监控状态。
为了验证本实施方式的效果，本实施方式在安全壳泄漏率在线系统上进行了应用，经一年多的实际运行验证，实施效果满足预期，改进方案行之有效，完全解决了历史运行中频发的系统停止监控问题，保证了系统的稳定运行，同时还完善了系统的数据计算及存储能力，使系统设计更完善且更具人性化。
综上所述，本实施方式的安全壳泄漏率在线监测信号处理方法对SAR信号的预处理及有效性判断更具科学性、合理性及适用性，消除了系统设计缺陷，根本性解决了系统运行故障，为安全壳泄漏率在线监测系统的连续稳定运行提供了有力保障。同时关于系统停机控制的新方案能大大提高系统的数据计算及存储能力，使系统更具人性化，更利于工程师在系统异常工况下进行人工介入及计算分析。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种安全壳泄漏率在线监测信号处理方法，其特征在于，包括：
步骤S1，采集原始的压缩空气流量信号；
步骤S2，对采集到的压缩空气流量信号进行滑动平均处理；其包括：对当前一分钟时段的流量信号中的300个数据进行算术平均，并按此滚动处理；
步骤S3，每隔N秒对滑动平均处理之后的压缩空气流量信号进行一次采集从而获得一组数据，其中，N大于0且小于等于10；
步骤S4，对每次采集的一组数据按3倍标准偏差进行有效性判断，其包括：每隔半小时对该段时间内存储的数据进行有效性判断；若该组数据存在一个数据超限，则将该组数据标记为无效数据，并取该组数据的平均值作为本次采集值进行存储；否则将该组数据标记为有效数据，并取该组数据的平均值作为本次采集值进行存储；以及
步骤S5，每隔一段时间对该段时间内存储的数据进行有效性判断，若该段时间内连续出现至少两个无效数据，则该段时间内的数据被判定为无效数据，系统触发停止监控逻辑，停止监测安全壳的泄漏率；
其中，在触发停止监控逻辑之后的系统停机阶段，继续上述步骤S1~步骤S5，并将该停机阶段存储的数据赋予停机标示。
2.如权利要求1所述的安全壳泄漏率在线监测信号处理方法，其特征在于，采集原始的压缩空气流量信号包括：
模拟信号板卡以200毫秒的周期采集原始的压缩空气流量信号。
3.如权利要求1所述的安全壳泄漏率在线监测信号处理方法，其特征在于，在采集原始的压缩空气流量信号之前还包括：
安全壳泄漏率在线监测系统从分布式控制系统中引入原始的压缩空气流量信号。
4.如权利要求1所述的安全壳泄漏率在线监测信号处理方法，其特征在于，所述安全壳泄漏率在线监测信号处理方法还包括：
在触发停止监控逻辑之后的系统停机阶段，每隔一段时间对该段时间内存储的数据进行有效性判断时，若该段时间内存储的数据被判断为有效时，则系统自动恢复至监控状态，重新监测安全壳的泄漏率。
5.如权利要求1所述的安全壳泄漏率在线监测信号处理方法，其特征在于，对每次采集值进行输出显示。
6.如权利要求1所述的安全壳泄漏率在线监测信号处理方法，其特征在于，每隔一段时间对该段时间内存储的数据进行有效性判断还包括：
若该段时间内存储的数据被判断为有效，则将该段时间内存储的数据的平均值进行输出显示。
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