CN110322978B - 一种核电站安全参数显示方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种核电站安全参数显示方法以及系统，该显示方法包括：采集现场测量参数；根据现场测量参数计算获取多个安全参数，并计算每一安全参数的相对变化幅值；创建并显示第一级主画面，其包括正多边形状的稳定区域和外边界；以稳定区域的中心为原点建立极坐标系，确定稳定区域每个顶点的角坐标为每一安全参数的角坐标，并根据相对变化幅值计算每一安全参数的半径坐标；依次连接每一安全参数的坐标点构成动态多边形，并在动态多边形的每个顶点处显示安全参数的实际值。本发明提供的核电站安全参数显示系统以及方法能够直观展示各个安全参数的相对变化，同时能够有效融合现场测量参数提供更多的信息量，具有良好的技术效果。

Description

一种核电站安全参数显示方法以及系统

技术领域

本发明涉及核电安全参数技术领域，尤其涉及一种核电站安全参数显示方法以及系统。

背景技术

在已经发生的某核事故中，主控制操作人员在众多离散式分布仪表面前显得不知所措，繁杂的各种信息使他们无法对重要的信息及事故的源项做出快速、准确的判断，未能采取正确的程序去制止事态的发展，结果导致了核电站堆芯熔化的严重事故。后来，有协会在总结此次事故的教训之后，提出了在核电厂里使用安全参数显示系统的要求，提供一组关键性的安全参数,通过适当和集中的分布图形,能完整监视核电厂的安全状态。

为了使画面显示逻辑清晰和表达明确，现有核电厂安全参数显示系统一般按照对安全的重要性和不同的使用目的，将安全参数显示分为三级：第一级反映核电厂总体安全状态，第二级反映核电厂各重要安全方面的状态，第三级反映核电厂各系统的运行状态。第一级主画面如图1所示，现有技术选择了核功率、稳压器水位、冷却剂回路压力、安全壳压力、安全壳和二回路的放射性活度、冷却剂过冷度、蒸汽发生器平均水位、堆芯出口温度等八个关键参数作为一级画面的显示参数，并分别展示个主要参数的允许范围和实际范围。然而，该第一级主画面并不能直接展示当前实际值与允许变化范围之间的偏离程度，需要操纵员进行二次判断实际偏离情况；另外，现有技术方案仅展示现场的测量参数，未能有效融合关键参数提供更多的信息量，存在需要展示的参数较多而画面上展示空间有限的现实矛盾，亟需进行改善。

发明内容

本发明针对上述现有技术中的问题，提供了一种核电站安全参数显示方法以及系统，能够直观展示各个安全参数的相对变化，同时能够有效融合现场测量参数提供更多的信息量。

本发明用于解决以上技术问题的技术方案为：一方面，提供一种核电站安全参数显示方法，包括采集现场测量参数，还包括：

根据所述现场测量参数计算获取多个不同参数类型的安全参数，并根据所述参数类型计算每一所述安全参数的相对变化幅值；

创建并显示第一级主画面，所述第一级主画面包括正多边形状的稳定区域和由所述稳定区域的边界向外等比例扩大形成的外边界；

以所述稳定区域的中心为坐标原点建立极坐标系，所述稳定区域每个顶点的半径坐标为第一限定值，所述外边界每个顶点的半径坐标为第二限定值；

确定所述稳定区域每个顶点的角坐标分别为每一所述安全参数的角坐标，并根据所述相对变化幅值计算每一所述安全参数的半径坐标；

依次连接每一所述安全参数的坐标点构成动态多边形，并在所述动态多边形的每个顶点处显示其对应的所述安全参数的实际值。

优选地，所述多个安全参数包括第一类安全参数、第二类安全参数和第三类安全参数，所述第一类安全参数包括蒸汽发生器质量流量参数，所述第二类安全参数包括蒸汽发生器平均水位、稳压器水位和稳压器压力，所述第三类安全参数包括反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度。

优选地，所述根据所述参数类型计算每一所述安全参数的相对变化幅值，具体包括：

根据蒸汽发生器给水量和蒸汽质量流量的比值计算所述蒸汽发生器质量流量参数的相对变化幅值。

优选地，所述根据所述参数类型计算每一所述安全参数的相对变化幅值，具体包括：

根据所述蒸汽发生器平均水位、稳压器水位、稳压器压力、反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度与其对应的基准区间的偏差计算其相对变化幅值。

优选地，所述蒸汽发生器平均水位为多个窄量程水位测量仪表测量值的平均值；所述稳压器水位为多个水位测量仪表测量值的平均值；所述稳压器压力为多个压力测量仪表测量值的平均值。

优选地，还包括：根据每一所述安全参数落入所述第一级主画面的不同区域，所述动态多边形显示不同的预设颜色。

另一方面，还提供一种核电站安全参数显示系统，包括用于采集现场测量参数的数据采集系统，还包括：

计算机，连接所述数据采集系统，用于根据所述现场测量参数计算获取多个不同参数类型的安全参数，并根据所述参数类型计算每一所述安全参数的相对变化幅值；

显示终端，连接所述计算机，用于创建并显示第一级主画面，所述第一级主画面包括正多边形状的稳定区域和由所述稳定区域的边界向外等比例扩大形成的外边界；

所述计算机，还用于以所述稳定区域的中心为坐标原点建立极坐标系，所述稳定区域每个顶点的半径坐标为第一限定值，所述外边界每个顶点的半径坐标为第二限定值；

所述计算机，还用于根据所述稳定区域每个顶点的角坐标确定每一所述安全参数的角坐标，并根据每一所述相对变化幅值计算所述安全参数的半径坐标；

所述计算机，还用于依次连接每一所述安全参数的坐标点构成动态多边形，并在所述动态多边形的每个顶点处显示其对应的所述安全参数的实际值。

优选地，所述多个安全参数包括第一类安全参数、第二类安全参数和第三类安全参数，所述第一类安全参数包括蒸汽发生器质量流量参数，所述第二类安全参数包括蒸汽发生器平均水位、稳压器水位和稳压器压力，所述第三类安全参数包括反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度。

优选地，所述计算机还用于根据蒸汽发生器给水量和蒸汽质量流量的比值计算所述蒸汽发生器质量流量参数的相对变化幅值。

优选地，所述计算机还用于根据所述蒸汽发生器平均水位、稳压器水位、稳压器压力、反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度与其对应的基准区间的偏差计算其相对变化幅值。

实施本发明提供的一种核电站安全参数显示方法以及系统，具有以下有益效果：

(1)本发明在第一级主画面上设计稳定区域和外边界，为操作员提供视觉上的边界范围，不仅可以展示每个安全参数当前的实际值大小，还可以直接展示每个安全参数当前实际值的相对变化幅值，无需操作员进行二次判断实际偏离情况，画面展示更为清晰明确。

(2)本发明显示的安全参数不仅包括现场直接测量参数，还包括将多个现场测量参数的融合结果作为安全参数予以显示，为操作员提供更为丰富的信息量和更为直观的变化过程，同时有效缓解了展示空间有限，而需要显示的安全参数过多的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术中第一级主画面的示意图；

图2是本发明实施例提供的核电站安全参数显示方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的第一级主画面的示意图；

图4是本发明实施例提供的核电站安全参数显示系统的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的蒸汽发生器传热管破裂事故的模拟示意图；

图6是本发明实施例提供的图5中蒸汽发生器传热管破裂事故发生60s时的第一级主画面的示意图；

图7是本发明实施例提供的图5中蒸汽发生器传热管破裂事故发生120s时的第一级主画面的示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更加清楚地理解本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的描述。

结合图2和图3所示，本发明实施例提供的核电站安全参数显示方法，包括通过多个现场传感器采集现场测量参数，还包括：

S1、根据所述现场测量参数计算获取多个不同参数类型的安全参数，并根据所述参数类型计算每一所述安全参数的相对变化幅值；

S2、创建并显示第一级主画面10，第一级主画面10包括正多边形状的稳定区域11和由稳定区域11的边界向外等比例扩大形成的外边界12；

S3、以稳定区域11的中心为坐标原点建立极坐标系，稳定区域11每个顶点的半径坐标为第一限定值，外边界12每个顶点的半径坐标为第二限定值；

S4、确定稳定区域11每个顶点的角坐标分别为每一所述安全参数的角坐标，并根据每一所述相对变化幅值与所述第一限定值和第二限定值的差值计算所述安全参数的半径坐标；

S5、依次连接每一所述安全参数的坐标点构成动态多边形13(详见图6)，并在动态多边形13的每个顶点处显示其对应的所述安全参数的实际值。

具体地，所述多个不同参数类型的安全参数包括第一类安全参数、第二类安全参数和第三类安全参数，所述第一类安全参数包括蒸汽发生器质量流量参数，所述第二类安全参数包括蒸汽发生器平均水位、稳压器水位和稳压器压力，所述第三类安全参数包括反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度。

本实施例中，稳定区域11和外边界12均为正八边形，第一限定值的大小为100％，第二限定值的大小为125％，以便允许操作员在视觉上感知参数的微小变化。

具体的，步骤S4所述的确定稳定区域11每个顶点的角坐标分别为每一所述安全参数的角坐标，具体包括：确定稳定区域11八个顶点的角坐标分别为蒸汽发生器质量流量参数、蒸汽发生器平均水位、稳压器水位、稳压器压力、反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度的角坐标。

进一步地，步骤S1所述的根据所述参数类型计算每一所述安全参数的相对变化幅值，具体包括：根据蒸汽发生器给水量和蒸汽质量流量的比值计算所述蒸汽发生器质量流量参数的相对变化幅值。

本实施例用蒸汽发生器质量流量参数取代现有技术中冷段和热段的冷却剂温度，有效的融合了两个现场测量参数，能够提供更多的信息量。

具体的，蒸汽发生器质量流量参数是给水量和蒸汽质量流量之间的比值，如果两者相等，则相对变化幅值等于100％，蒸汽发生器质量流量参数的坐标点显示在稳定区域11的边界线上；如果蒸汽发生器平均水位降低，给水量小于蒸汽消耗量，则相对变化幅值小于100％，蒸汽发生器质量流量参数的坐标点显示在稳定区域11内；如果蒸汽发生器平均水位升高，给水量多于蒸汽消耗量，则相对变化幅值大于100％，蒸汽发生器质量流量参数的坐标点显示在稳定区域11外，当相对变化幅值大于125％时，则显示在外边界12外。

进一步地，步骤S1所述的根据所述参数类型计算每一所述安全参数的相对变化幅值，具体还包括：

根据所述蒸汽发生器平均水位、稳压器水位、稳压器压力、反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度与其对应的基准区间的偏差值计算其相对变化幅值。

具体的，当第二类安全参数和第三类安全参数的实际值处于其对应基准区间时，其相对变化幅值等于100％，该安全参数的坐标点显示在稳定区域11的边界线上；当这两类安全参数的实际值小于其对应的基准区间时，相对变化幅值小于100％，其坐标点显示在稳定区域11内；当这两类安全参数的实际值大于其对应的基准区间时，其坐标点显示在稳定区域11外；当这两类安全参数的实际值大于其对应的基准区间的幅值超过125％时，则显示在外边界12外。

本实施例中，蒸汽发生器平均水位为四个蒸汽发生器窄量程水位测量仪表测量值的平均值；稳压器水位为三个水位测量仪表测量值的平均值；稳压器压力为五个压力测量仪表测量值的平均值，提高信号的可靠性。

反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度采用现场传感器直接测量的参数。

需要说明的是，因每个安全参数的变化范围、变化大小等各不相同，本实施例即计算各个安全参数相对其基准状态的相对变化幅值，不需要体现绝对值变化大小，无需做归一化处理，从而能够提高计算速度，更迅速地提醒操作员参数的变化情况。

进一步地，该核电站安全参数显示方法还包括：

步骤S6、根据每一所述安全参数的坐标点落入第一级主画面的不同区域，动态多边形13显示不同的预设颜色。

具体的，当每一所述安全参数的相对变化幅值位于其对应的基准区间内时，动态多边形13显示绿色，代表稳定状态，表明安全功能正常；当部分安全参数的相对变化幅值位于100±25％时，动态多边形13显示黄色，代表重要安全功能已偏离正常范围，需要操作员注意；当部分安全参数的相对变化幅值大于125％时，动态多边形13显示橙色，代表严重偏离正常范围，需要操作员尽快采取应急措施；当全部安全参数的相对变化幅值大于125％时，动态多边形13显示红色，代表紧急状态，需要操作员立即采取应急措施，从而为操作员提供更直观的直觉展示。

图4为本发明实施例提供的核电站安全参数显示系统的结构示意图，结合图4所示，该核电站安全参数显示系统包括数据采集系统20、计算机30和显示终端40，数据采集系统20设置在安全壳内，计算机30和显示终端40设置在安全壳外，数据采集系统20包括多个现场传感器21和就地处理单元22，现场传感器21用于采集现场测量参数，就地处理单元22用于处理所述现场测量参数后发送至计算机30；

计算机30通过贯穿件连接就地处理单元22，用于根据所述现场测量参数计算获取多个不同参数类型的安全参数，并根据所述参数类型计算每一所述安全参数的相对变化幅值；

显示终端40连接计算机30，用于创建并显示第一级主画面10，第一级主画面10包括正多边形状的稳定区域11和由稳定区域11的边界向外等比例扩大形成的外边界12；

计算机30还用于以稳定区域11的中心为坐标原点建立极坐标系，稳定区域11每个顶点的半径坐标为第一限定值，外边界12每个顶点的半径坐标为第二限定值；

计算机30还用于根据稳定区域11每个顶点的角坐标确定每一所述安全参数的角坐标，并根据每一所述相对变化幅值计算所述安全参数的半径坐标；

计算机30还用于依次连接每一所述安全参数的坐标点构成动态多边形13，并在动态多边形13的每个顶点处显示其对应的所述安全参数的实际值。

需要说明的是，上述显示系统中各个模块的功能和作用的实现过程可参考上述显示方法中对应步骤的实现过程，在此不再一一赘述。

进一步地，计算机30还用于根据蒸汽发生器给水量和蒸汽质量流量的比值计算所述蒸汽发生器质量流量参数的相对变化幅值。

计算机30还用于根据所述蒸汽发生器平均水位、稳压器水位、稳压器压力、反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度与其对应的基准区间的偏差计算其相对变化幅值。

下面以蒸汽发生器传热管破裂事故为例对上述显示方法以及系统予以说明，具体的，图5为蒸汽发生器传热管破裂的模拟示意图，假设蒸汽发生器在55秒处具有预设的管破裂，主要参数的演变如图5所示，由于较低的稳压水平，紧急停堆在t＝124s时自动发生，导致蒸汽发生器供水和蒸汽生产停止并将其质量平衡归零，图6示出了蒸汽发生器传热管破裂发生60s时安全参数显示系统第一级主画面的示意图，图7示出了蒸汽发生器传热管破裂发生120s时安全参数显示系统的第一级主画面的示意图，两者直观地展示了安全参数当前实际值与其对应的基准区间之间的偏离程度，无需操作员进行二次判断实际偏离情况。

综上所述，本发明提供的一种核电站安全参数显示方法以及系统，通过设计稳定区域和外边界为操作员提供视觉上的边界范围，不仅可以展示每个安全参数当前的实际值大小，还可以直接展示每个安全参数当前实际值的相对变化幅值，无需操作员进行二次判断实际偏离情况，画面展示更为清晰明确；同时，各个安全参数的坐标点组成的动态多边形能够因所处状态发生颜色变化，能够为操作员提供更直观的视觉展示；另一方面，本发明根据现场测量参数的融合计算结果作为安全参数予以显示，不仅提高了信号的可靠性，还能够为操作员提供更丰富的信息量，让操作员更为直观的了解变化过程，同时有效缓解了展示空间有限，而需要显示的安全参数过多的问题。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种核电站安全参数显示方法，包括采集现场测量参数，其特征在于，还包括：

根据所述现场测量参数计算获取多个不同参数类型的安全参数，并根据所述参数类型计算每一所述安全参数的相对变化幅值；

创建并显示第一级主画面，所述第一级主画面包括正多边形状的稳定区域和由所述稳定区域的边界向外等比例扩大形成的外边界；

以所述稳定区域的中心为坐标原点建立极坐标系，所述稳定区域每个顶点的半径坐标为第一限定值，所述外边界每个顶点的半径坐标为第二限定值；

确定所述稳定区域每个顶点的角坐标分别为每一所述安全参数的角坐标，并根据所述相对变化幅值计算每一所述安全参数的半径坐标；

依次连接每一所述安全参数的坐标点构成动态多边形，并在所述动态多边形的每个顶点处显示其对应的所述安全参数的实际值；

多个所述安全参数包括第一类安全参数、第二类安全参数和第三类安全参数，所述第一类安全参数包括蒸汽发生器质量流量参数，所述第二类安全参数包括蒸汽发生器平均水位、稳压器水位和稳压器压力，所述第三类安全参数包括反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度；

所述蒸汽发生器质量流量参数是根据蒸汽发生器给水量和蒸汽质量流量的比值计算所述蒸汽发生器质量流量参数的相对变化幅值。

2.根据权利要求1所述的核电站安全参数显示方法，其特征在于，所述根据所述参数类型计算每一所述安全参数的相对变化幅值，具体还包括：

根据所述蒸汽发生器平均水位、稳压器水位、稳压器压力、反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度与其对应的基准区间的偏差计算其相对变化幅值。

3.根据权利要求2所述的核电站安全参数显示方法，其特征在于，所述蒸汽发生器平均水位为多个窄量程水位测量仪表测量值的平均值；所述稳压器水位为多个水位测量仪表测量值的平均值；所述稳压器压力为多个压力测量仪表测量值的平均值。

4.根据权利要求1所述的核电站安全参数显示方法，其特征在于，还包括：根据每一所述安全参数落入所述第一级主画面的不同区域，所述动态多边形显示不同的预设颜色。

5.一种核电站安全参数显示系统，应用如权利要求1所述的显示方法，包括用于采集现场测量参数的数据采集系统，其特征在于，还包括：

计算机，连接所述数据采集系统，用于根据所述现场测量参数计算获取多个不同参数类型的安全参数，并根据所述参数类型计算每一所述安全参数的相对变化幅值；

显示终端，连接所述计算机，用于创建并显示第一级主画面，所述第一级主画面包括正多边形状的稳定区域和由所述稳定区域的边界向外等比例扩大形成的外边界；

所述计算机，还用于以所述稳定区域的中心为坐标原点建立极坐标系，所述稳定区域每个顶点的半径坐标为第一限定值，所述外边界每个顶点的半径坐标为第二限定值；

所述计算机，还用于根据所述稳定区域每个顶点的角坐标确定每一所述安全参数的角坐标，并根据每一所述相对变化幅值计算所述安全参数的半径坐标；

所述计算机，还用于依次连接每一所述安全参数的坐标点构成动态多边形，并在所述动态多边形的每个顶点处显示其对应的所述安全参数的实际值；

多个所述安全参数包括第一类安全参数、第二类安全参数和第三类安全参数，所述第一类安全参数包括蒸汽发生器质量流量参数，所述第二类安全参数包括蒸汽发生器平均水位、稳压器水位和稳压器压力，所述第三类安全参数包括反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度；

所述计算机还用于根据蒸汽发生器给水量和蒸汽质量流量的比值计算所述蒸汽发生器质量流量参数的相对变化幅值。

6.根据权利要求5所述的核电站安全参数显示系统，其特征在于，所述计算机还用于根据所述蒸汽发生器平均水位、稳压器水位、稳压器压力、反应堆功率、安全壳二回路放射性、安全壳压力和堆芯出口温度与其对应的基准区间的偏差计算其相对变化幅值。

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