CN111312420A - 故障诊断方法及装置 - Google Patents

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CN111312420A CN202010137364.XA CN202010137364A CN111312420A CN 111312420 A CN111312420 A CN 111312420A CN 202010137364 A CN202010137364 A CN 202010137364A CN 111312420 A CN111312420 A CN 111312420A
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刘晓晶
杨婷
钱虹
许巍
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Abstract

本发明提供了一种故障诊断方法及装置，涉及核电站技术领域，该方法包括获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据；根据运行数据，确定故障征兆的置信度；根据故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，得到确定结果；根据确定结果，输出对应的故障诊断结论。本发明实施例通过预先建立故障诊断置信规则库，并计算与一回路管道安全壳内破裂故障相关的故障征兆的置信度，结合置信规则库中的相关诊断规则，可以自动实时诊断故障是否成立，减少人为因素的影响，降低故障误判率，并提供应急操作指导。

Description

故障诊断方法及装置
技术领域
本发明涉及核电站技术领域，尤其是涉及一种故障诊断方法及装置。
背景技术
由于核电站运行设备间存在较强耦合，且系统运行工况复杂多变，在故障诊断中普遍存在着故障知识库难以建立和完善，故障诊断准确率不高等难题，严重制约着故障诊断技术的发展和故障诊断系统的实际应用，而开展核电站典型故障的研究对推进核电站诊断技术有着重要意义。
目前，针对核电站典型故障建立的诊断系统在现场成功应用的较少，并且，当前对压水堆核电站一回路管道安全壳内破裂故障的诊断主要通过人工进行，由于人的主观因素，易造成误判，同时由于故障诊断多为事后诊断，也无法及时提供应急操作指导。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种故障诊断方法及装置，可以在核电站的运行过程中，实时自动诊断核电站一回路管道安全壳内破裂故障，减少人为主观因素的影响，降低故障误判率，并提供应急操作指导。
第一方面，本发明实施例提供了一种故障诊断方法，应用于压水堆核电站的控制器，该方法包括：获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据；根据该运行数据，确定该故障征兆的置信度；根据该故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，得到确定结果；其中，该故障诊断置信规则库预先根据故障类型与故障征兆的映射关系建立；根据该确定结果，输出对应的故障诊断结论。
结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据的步骤，包括：如果监测到该压水堆核电站的蒸汽发生器的水位低于预设的水位阈值，获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据。
结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述故障诊断置信规则库通过下述方式建立：根据该压水堆核电站的预设蒸汽发生器水位模型，建立压水堆核电站的故障模型；该蒸汽发生器水位模型在蒸汽发生器的水位低于预设的水位阈值时，触发报警；根据该故障模型，确定触发该蒸汽发生器水位模型报警的该压水堆核电站的故障类型，以及该故障类型对应的故障征兆；建立上述故障类型与故障征兆的映射关系；根据该映射关系，建立该压水堆核电站的故障诊断置信规则库。
结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该故障征兆集中的故障征兆包括：安全壳温度升高、安全壳地坑水水位升高、蒸汽流量与给水流量之比快速增加，以及主给水泵流量上升。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明还提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述故障诊断置信规则库包括一回路管道安全壳内破裂故障的诊断规则、置信度、语义化阈值和限值；其中，一回路管道安全壳内破裂故障的诊断规则包括：如果安全壳温度升高的置信度为0.9，并且安全壳地坑水水位升高的置信度为0.9，并且蒸汽流量与给水流量之比快速增加的置信度为0.8，并且主给水泵流量上升的置信度为0.8，那么一回路管道安全壳内破裂的置信度为0.9；一回路管道安全壳内破裂故障的语义化阈值和限值包括：安全壳温度升高：阈值：29.3445℃，高限值：38.4881℃；安全壳地坑水水位升高：阈值：0.2m，高限值：0.2432m；蒸汽流量与给水流量之比快速增加：阈值：0.998，高限值：1.006；主给水泵流量上升：阈值：794.802kg·s-1，高限值：822.043kg·s-1。
结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述故障征兆集中的故障征兆有多个，该根据该故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立的步骤，包括：如果该故障征兆集中的每一个故障征兆的置信度，均高于该故障征兆的预设置信度阈值，确定一回路管道安全壳内破裂故障成立；否则，确定一回路管道安全壳内破裂故障不成立。
结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述根据该运行数据，确定该故障征兆的置信度的步骤，包括：根据该运行数据，通过置信度函数计算该故障征兆的置信度；该置信度函数的计算公式为：
Figure BDA0002397201860000031
Figure BDA0002397201860000032
其中，N表示征兆正常的置信度；FL表示征兆异常低的置信度；FH表示征兆异常高的置信度；xi表示该故障征兆对应的评价参量的第i个征兆值；xLi表示正常值的低阈值；xHi表示正常值的高阈值；xmini表示征兆值的下限值；xmaxi表示征兆值的上限值。
结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明还提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述根据该运行数据，通过置信度函数计算该故障征兆的置信度的步骤，包括：按照该故障征兆的预设优先级顺序，从该故障征兆集中逐一选择目标故障征兆；根据该目标故障征兆的评价参量的运行数据，通过置信度函数计算该目标故障征兆的置信度；如果该目标故障征兆的置信度低于该目标故障征兆的预设置信度阈值，结束该按照该故障征兆的预设优先级顺序，从该故障征兆集中逐一选择目标故障征兆的步骤；如果该目标故障征兆的置信度高于该目标故障征兆的预设置信度阈值，将该目标故障征兆的下一个故障征兆确定为新的目标故障征兆，并继续执行上述根据该目标故障征兆的评价参量的运行数据，通过置信度函数计算该目标故障征兆的置信度的步骤，直至该目标故障征兆为故障征兆集中的最后一个故障征兆。
结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述根据确定结果，输出对应的故障诊断结论的步骤，包括：如果确定一回路管道安全壳内破裂故障成立，输出包括下述信息的故障诊断结论：一回路管道安全壳内破裂故障成立、一回路管道安全壳内破裂故障的置信度、引起一回路管道安全壳内破裂故障的原因，以及一回路管道安全壳内破裂故障的应急操作指导。
第二方面，本发明实施例还提供了一种故障诊断装置，应用于压水堆核电站的控制器，该装置包括：运行数据获取模块，用于获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据；故障征兆置信度确定模块，用于根据该运行数据，确定该故障征兆的置信度；一回路管道安全壳内破裂故障判断模块，用于根据该故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，得到确定结果；其中，该故障诊断置信规则库预先根据故障类型与故障征兆的映射关系建立；故障诊断结论输出模块，用于根据该确定结果，输出对应的故障诊断结论。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的一种故障诊断方法及装置，获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据；根据该运行数据，确定该故障征兆的置信度；根据该故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，得到确定结果；其中，该故障诊断置信规则库预先根据故障类型与故障征兆的映射关系建立；根据该确定结果，输出对应的故障诊断结论。该方式中，针对压水堆核电站的一回路管道安全壳内破裂故障，预先建立了故障诊断置信规则库，并且，通过实时监测与一回路管道安全壳内破裂故障相关的故障征兆对应的评价参量，以确定相关故障征兆的置信度，从而根据上述故障诊断置信规则库中的相关诊断规则，诊断一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，可以在核电站的运行过程中，实时自动诊断核电站一回路管道安全壳内破裂故障，减少人为主观因素的影响，降低故障误判率。此外，当确定一回路管道安全壳内破裂故障成立时，还可以提供应急操作指导。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种故障诊断方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种故障诊断方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种一回路管道安全壳内破裂故障的诊断系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种故障诊断装置的结构示意图。
图标：
41-运行数据获取模块；42-故障征兆置信度确定模块；43-一回路管道安全壳内破裂故障判断模块；44-故障诊断结论输出模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
考虑到当前对压水堆核电站一回路管道安全壳内破裂故障的诊断主要通过人工进行，易造成误判，且无法及时提供应急操作指导的问题，本发明提供了一种故障诊断方法及装置，该技术可以应用于需要对一回路管道安全壳内破裂故障进行诊断的各种应用场景中。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种故障诊断方法进行详细介绍。
参见图1，所示为本发明实施例提供的一种故障诊断方法的流程示意图，其中，该方法应用于压水堆核电站的控制器，由图1可见，该方法包括以下步骤：
步骤S102：获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据。
在压水堆核电站中，反应堆堆芯因核燃料裂变产生巨大的热能，由主泵泵入堆芯的水被加热成高温高压水，高温高压水流经蒸汽发生器内的传热U型管，通过管壁将热能传递给U型管外的二回路冷却水，释放热量后又被主泵送回堆芯重新加热再进入蒸汽发生器，水这样不断地在密闭的回路内循环，被称为一回路。
其中，一回路管道安全壳内破裂故障是压水堆核电站的典型故障之一。针对一回路管道安全壳内破裂故障，在其中一种可能的实施方式中，可以利用核电仿真机获取多个相关参数的测量数据，并结合领域专家经验，获得该故障的故障征兆。在本实施例中，预先针对该一回路管道安全壳内破裂故障设置了其故障征兆集，该故障征兆集包含了一回路管道安全壳内破裂故障发生时会相应发生的故障征兆。这里，故障征兆集中的故障征兆可以是一个或多个，可以结合实际生产环境的需求进行灵活设置，在此不作限制。
对于上述每一个故障征兆，都对应有评价参量，以衡量该故障征兆是否发生。例如，以安全壳温度升高这一故障征兆为例，对应的评价参量为安全壳的温度值。在实际操作中，通过获取安全壳的温度值，即可判断是否发生安全壳温度升高这一故障征兆。同理，根据各个故障征兆对应的评价参量的运行数据，可以相应判断各个故障征兆是否发生。
步骤S104：根据该运行数据，确定该故障征兆的置信度。
在本实施例中，通过计算故障征兆的置信度以判断该故障征兆是否发生。
在其中一种可能的实施方式中，可以根据故障征兆的运行数据，通过置信度函数计算该故障征兆的置信度。这里，该置信度函数的计算公式为：
Figure BDA0002397201860000081
Figure BDA0002397201860000082
Figure BDA0002397201860000083
其中，N表示征兆正常的置信度；FL表示征兆异常低的置信度；FH表示征兆异常高的置信度；xi表示该故障征兆对应的评价参量的第i个征兆值；xLi表示正常值的低阈值；xHi表示正常值的高阈值；xmini表示征兆值的下限值；xmaxi表示征兆值的上限值。
在实际操作中，每个故障征兆对应的评价参量均设置有相应的阈值和限值，因而可以对应上述公式(1)-(3)，计算得到每个故障征兆的置信度。
例如，假设该故障征兆集中的故障征兆包括：安全壳温度升高、安全壳地坑水水位升高、蒸汽流量与给水流量之比快速增加，以及主给水泵流量上升。并且，上述四个故障征兆对应的评价参量分别为安全壳温度、安全壳地坑水水位、蒸汽流量与给水流量之比和主给水泵流量。基于上述四个评价参量的运行数据，以及评价参量的相应的阈值和限值，通过上述公式(1)-(3)即可得到上述四个故障征兆对应的置信度。
步骤S106：根据该故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，得到确定结果；其中，该故障诊断置信规则库预先根据故障类型与故障征兆的映射关系建立。
在其中一种可能的实施方式中，上述故障诊断置信规则库可以通过下述步骤21-24建立：
(21)根据该压水堆核电站的预设蒸汽发生器水位模型，建立压水堆核电站的故障模型；该蒸汽发生器水位模型在蒸汽发生器的水位低于预设的水位阈值时，触发报警。
以MU310堆芯900MW核电机组的一回路管道安全壳内破裂故障诊断为例，首先通过对蒸汽发生器水位进行机理分析，建立蒸汽发生器水位模型，该蒸汽发生器水位模型在蒸汽发生器的水位低于预设的水位阈值时，触发报警。例如，可以设置蒸汽发生器水位低限报警值为-0.38m。
通过上述蒸汽发生器水位模型，当蒸汽发生器水位发生增量变化时，相应蒸汽压力、蒸汽流量、给水流量等相关参数也会发生增量变化。因而，可以建立该蒸汽发生器水位模型如下：
HSG＝f(PSG,Wst,Wfw)
其中，HSG表示蒸汽发生器水位；PSG表示蒸汽压力；WST表示蒸汽流量，WFW表示给水流量。
基于上述蒸汽发生器水位模型，在核电仿真实验时，可以选定相关参数(例如蒸汽压力、蒸汽流量、给水流量等)作为观察对象，以判断蒸汽发生器水位的变化。
同理，基于上述蒸汽发生器水位模型，可以建立压水堆核电站的故障模型。其中，根据核电领域专家经验，一回路管道安全壳内破裂故障的主要征兆有蒸汽发生器水位降低、安全壳温度升高、安全壳内地坑水水位升高等。在无人为干预的情况下，上述几个征兆均会引起蒸汽发生器水位低报警。
(22)根据该故障模型，确定触发该蒸汽发生器水位模型报警的该压水堆核电站的故障类型，以及该故障类型对应的故障征兆。
例如，可以通过核电仿真的方式，基于上述故障模型，获得触发蒸汽发生器水位低报警的故障类型，以及故障类型所对应的故障征兆。这里，故障类型可以是一回路管道安全壳内破裂故障，也可以是核电站的其他故障。在本实施例中，该故障类型至少包括一回路管道安全壳内破裂故障。
(23)建立上述故障类型与故障征兆的映射关系。
这里，建立各个故障类型与其对应的故障征兆的一一映射关系。这样，根据故障征兆可以反推核电站可能存在的故障类型。
(24)根据该映射关系，建立该压水堆核电站的故障诊断置信规则库。
在至少一种可能的实施方式中，该故障诊断置信规则库包括一回路管道安全壳内破裂故障的诊断规则、置信度、语义化阈值和限值。
其中，一回路管道安全壳内破裂故障的诊断规则包括：如果安全壳温度升高的置信度为0.9，并且安全壳地坑水水位升高的置信度为0.9，并且蒸汽流量与给水流量之比快速增加的置信度为0.8，并且主给水泵流量上升的置信度为0.8，那么一回路管道安全壳内破裂的置信度为0.9。
并且，一回路管道安全壳内破裂故障的语义化阈值和限值包括：
安全壳温度升高：阈值：29.3445℃，高限值：38.4881℃；
安全壳地坑水水位升高：阈值：0.2m，高限值：0.2432m；
蒸汽流量与给水流量之比快速增加：阈值：0.998，高限值：1.006；
主给水泵流量上升：阈值：794.802kg·s-1，高限值：822.043kg·s-1。
在建立故障诊断置信规则库之后，根据一回路管道安全壳内破裂故障的各个故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在该故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，可以确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立。
在其中一种可能的实施方式中，上述故障征兆集中的故障征兆有多个，并且如果该故障征兆集中的每一个故障征兆的置信度，均高于该故障征兆的预设置信度阈值，则确定一回路管道安全壳内破裂故障成立；否则，确定一回路管道安全壳内破裂故障不成立。
步骤S108：根据该确定结果，输出对应的故障诊断结论。
在至少一种可能的实施方式中，如果确定一回路管道安全壳内破裂故障成立，输出包括下述信息的故障诊断结论：一回路管道安全壳内破裂故障成立、一回路管道安全壳内破裂故障的置信度、引起一回路管道安全壳内破裂故障的原因，以及一回路管道安全壳内破裂故障的应急操作指导。这样，通过该故障诊断结论，可以清楚获得一回路管道安全壳内破裂故障成立的原因，并得到相应的应急操作指导，从而可以快速地进行故障处理，缓解进一步地安全隐患问题。
此外，如果确定一回路管道安全壳内破裂故障不成立，例如，在该故障对应的故障征兆中，不是所有的故障征兆的置信度均高于其预设的置信度阈值，那么，就会确定一回路管道安全壳内破裂故障不成立，此时，可以输出计算得到的故障征兆的置信度，存储为历史数据，或者进行其他可能的故障类型诊断。
本发明实施例提供的故障诊断方法，获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据；根据该运行数据，确定该故障征兆的置信度；根据该故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，得到确定结果；其中，该故障诊断置信规则库预先根据故障类型与故障征兆的映射关系建立；根据该确定结果，输出对应的故障诊断结论。该方式中，针对压水堆核电站的一回路管道安全壳内破裂故障，预先建立了故障诊断置信规则库，并且，通过实时监测与一回路管道安全壳内破裂故障相关的故障征兆对应的评价参量，以确定相关故障征兆的置信度，从而根据上述故障诊断置信规则库中的相关诊断规则，诊断一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，可以在核电站的运行过程中，实时自动诊断核电站一回路管道安全壳内破裂故障，减少人为主观因素的影响，降低故障误判率。此外，当确定一回路管道安全壳内破裂故障成立时，还可以提供应急操作指导。
在图1所示故障诊断方法的基础上，本发明实施例还提供了另一种故障诊断方法，该方法应用于压水堆核电站的控制器，该方法重点描述了上述根据所述运行数据，确定所述故障征兆的置信度的具体实现过程。参见图2，所示为该故障诊断方法的流程示意图，由图2可见，该方法包括以下步骤：
步骤S202：获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据。
在其中一种可能的实施方式中，可以实时监测压水堆核电站的蒸汽发生器的水位是否发生异常，并且，如果监测到该压水堆核电站的蒸汽发生器的水位低于预设的水位阈值，则触发对一回路管道安全壳内破裂故障的诊断，也即触发获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据。
步骤S204：按照该故障征兆的预设优先级顺序，从该故障征兆集中逐一选择目标故障征兆。
在本实施例中，假设一回路管道安全壳内破裂故障的故障征兆集中包括以下四个故障征兆：安全壳地坑水水位升高、安全壳温度升高、蒸汽流量与给水流量之比快速增加，以及主给水泵流量上升，并且，预先设置的优先级顺序分别为：安全壳温度升高、安全壳地坑水水位升高、蒸汽流量与给水流量之比快速增加和主给水泵流量上升。这样，按照优先级顺序，首先将安全壳温度升高确定为目标故障征兆，先计算安全壳温度升高的置信度。
步骤S206：根据该目标故障征兆的评价参量的运行数据，通过置信度函数计算该目标故障征兆的置信度。
这里，可以根据上述公式(1)-(3)计算目标故障征兆的置信度，在此不再赘述。
步骤S208：判断该目标故障征兆的置信度是否高于该目标故障征兆的预设置信度阈值；如果是，执行步骤S210；否则，执行步骤S214。
如果该目标故障征兆的置信度高于该目标故障征兆的预设置信度阈值，那么判断该目标故障征兆是否为故障征兆集中的最后一个故障征兆；如果该目标故障征兆的置信度低于该目标故障征兆的预设置信度阈值，则根据该故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立。
例如，假设目标故障征兆为安全壳温度升高，计算得到安全壳温度升高的置信度为0.95，其中，预设其置信度阈值为0.9，那么，安全壳温度升高的置信度高于其置信度阈值，此时，判断该故障征兆是否为故障征兆集中的最后一个故障征兆。并且，如果计算得到安全壳温度升高的置信度为0.85，那么安全壳温度升高的置信度低于其置信度阈值，此时不再进行其他故障征兆的置信度计算，而是直接进入步骤S214，以确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立。
步骤S210：判断该目标故障征兆是否为故障征兆集中的最后一个故障征兆；如果是，执行步骤S214；否则，执行步骤S212。
如果目标故障征兆为故障征兆集中的最后一个故障征兆，说明故障征兆集中的所有故障征兆的置信度均已经计算得到，此时，进入确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立的步骤。并且，如果目标故障征兆不是故障征兆集中的最后一个故障征兆，则将该目标故障征兆的下一个故障征兆确定为新的目标故障征兆；并且继续执行上述根据该目标故障征兆的评价参量的运行数据，通过置信度函数计算该目标故障征兆的置信度的步骤。
步骤S212：将该目标故障征兆的下一个故障征兆确定为新的目标故障征兆；并且继续执行上述根据该目标故障征兆的评价参量的运行数据，通过置信度函数计算该目标故障征兆的置信度的步骤。
这里，实现按照故障征兆的优先级顺序，逐一计算各个故障征兆的置信度。
步骤S214：根据该故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，得到确定结果；其中，该故障诊断置信规则库预先根据故障类型与故障征兆的映射关系建立。
以上述一回路管道安全壳内破裂故障的故障征兆集为例，当下述故障征兆：安全壳温度升高、安全壳地坑水水位升高、蒸汽流量与给水流量之比快速增加和主给水泵流量上升，计算得到的置信度均高于各自的预设置信度阈值时，确定一回路管道安全壳内破裂故障成立，也即确定结果为：故障成立；否则，确定一回路管道安全壳内破裂故障不成立。
步骤S216：根据该确定结果，输出对应的故障诊断结论。
这样，即实现了对一回路管道安全壳内破裂故障的自动实时诊断。
为了更清楚理解上述故障诊断方法，本实施例还介绍了一种一回路管道安全壳内破裂故障的诊断系统。如图3所示，为一种一回路管道安全壳内破裂故障的诊断系统的结构示意图，其中，该诊断系统以Windows 7操作系统为平台，利用Visual C++为程序开发语言，以工业自动化通用组态软件NetControl的数据库为实时数据库，并进行数据采集、征兆特征值的获取、以及与运行相适应的置信度计算。并且，利用NetControl组态软件进行人机交互界面的开发。此外，采用常用的关系型数据库(Access数据库)作为系统的存储仓库(包括诊断状态、规则知识、阈值和限值等数据)。
在实际操作中，上述诊断系统基于核电仿真机运行数据进行故障诊断，其模拟了实际应用中核电站的运行情况。其中，该系统通过OPC-Server与核电仿真机进行通信连接，并通过NetControl监控平台为实时数据库，可以提供故障诊断的状态和相关故障征兆的运行数据。在其中一种可能的实施方式中，该诊断系统可以包括以下模块：征兆证据提取模块、置信规则库、故障诊断模块、人机界面等。
在其中一种可能的实施方式中，上述诊断系统人机交互界面可以分二层界面设计，其中，第一层界面为核电站系统总貌画面，以报警窗口红色并闪烁的形式显示系统处于故障状态。第二层界面为被诊断出的一回路管道安全壳内破裂故障的置信度、故障原因以及故障的应急操作指导，其中，该第二层界面可以通过在第一层界面报警窗口点击的方式予以显示。
本实施例提供的故障诊断方法，将领域专家经验、故障模型以及核电仿真机测试数据挖掘整合起来，构成知识系统，该方法可以对核电站进行一回路管道安全壳内破裂故障的实时诊断，有效缩短了故障发生后的维修时间，减少了运维成本，提高了故障诊断的准确率。
对应于前述实施例中的故障诊断方法，本发明实施例还提供了一种故障诊断装置，应用于压水堆核电站的控制器，参见图4，所示为一种故障诊断装置的结构示意图，由图4可见，该装置包括依次连接的运行数据获取模块41、故障征兆置信度确定模块42、一回路管道安全壳内破裂故障判断模块43和故障诊断结论输出模块44，其中，各个模块的功能如下：
运行数据获取模块41，用于获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据；
故障征兆置信度确定模块42，用于根据该运行数据，确定该故障征兆的置信度；
一回路管道安全壳内破裂故障判断模块43，用于根据该故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，得到确定结果；其中，该故障诊断置信规则库预先根据故障类型与故障征兆的映射关系建立；
故障诊断结论输出模块44，用于根据该确定结果，输出对应的故障诊断结论。
本发明实施例提供的一种故障诊断装置，获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据；根据该运行数据，确定该故障征兆的置信度；根据该故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，得到确定结果；其中，该故障诊断置信规则库预先根据故障类型与故障征兆的映射关系建立；根据该确定结果，输出对应的故障诊断结论。该装置中，针对压水堆核电站的一回路管道安全壳内破裂故障，预先建立了故障诊断置信规则库，并且，通过实时监测与一回路管道安全壳内破裂故障相关的故障征兆对应的评价参量，以确定相关故障征兆的置信度，从而根据上述故障诊断置信规则库中的相关诊断规则，诊断一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，可以在核电站的运行过程中，实时自动诊断核电站一回路管道安全壳内破裂故障，减少人为主观因素的影响，降低故障误判率。此外，当确定一回路管道安全壳内破裂故障成立时，还可以提供应急操作指导。
在其中一种可能的实施方式中，上述运行数据获取模块41还用于：如果监测到该压水堆核电站的蒸汽发生器的水位低于预设的水位阈值，获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据。
在另一种可能的实施方式中，上述故障诊断置信规则库通过下述方式建立：根据该压水堆核电站的预设蒸汽发生器水位模型，建立压水堆核电站的故障模型；该蒸汽发生器水位模型在蒸汽发生器的水位低于预设的水位阈值时，触发报警；根据该故障模型，确定触发该蒸汽发生器水位模型报警的该压水堆核电站的故障类型，以及该故障类型对应的故障征兆；建立上述故障类型与故障征兆的映射关系；根据该映射关系，建立该压水堆核电站的故障诊断置信规则库。
在另一种可能的实施方式中，上述故障征兆集中的故障征兆包括：安全壳温度升高、安全壳地坑水水位升高、蒸汽流量与给水流量之比快速增加，以及主给水泵流量上升。
在另一种可能的实施方式中，上述故障诊断置信规则库包括一回路管道安全壳内破裂故障的诊断规则、置信度、语义化阈值和限值；其中，一回路管道安全壳内破裂故障的诊断规则包括：如果安全壳温度升高的置信度为0.9，并且安全壳地坑水水位升高的置信度为0.9，并且蒸汽流量与给水流量之比快速增加的置信度为0.8，并且主给水泵流量上升的置信度为0.8，那么一回路管道安全壳内破裂的置信度为0.9；一回路管道安全壳内破裂故障的语义化阈值和限值包括：安全壳温度升高：阈值：29.3445℃，高限值：38.4881℃；安全壳地坑水水位升高：阈值：0.2m，高限值：0.2432m；蒸汽流量与给水流量之比快速增加：阈值：0.998，高限值：1.006；主给水泵流量上升：阈值：794.802kg·s-1，高限值：822.043kg·s-1。
在另一种可能的实施方式中，上述故障征兆集中的故障征兆有多个，上述一回路管道安全壳内破裂故障判断模块43还用于：如果该故障征兆集中的每一个故障征兆的置信度，均高于该故障征兆的预设置信度阈值，确定一回路管道安全壳内破裂故障成立；否则，确定一回路管道安全壳内破裂故障不成立。
在另一种可能的实施方式中，上述故障征兆置信度确定模块42还用于：根据该运行数据，通过置信度函数计算该故障征兆的置信度；该置信度函数的计算公式为：
Figure BDA0002397201860000171
Figure BDA0002397201860000181
其中，N表示征兆正常的置信度；FL表示征兆异常低的置信度；FH表示征兆异常高的置信度；xi表示该故障征兆对应的评价参量的第i个征兆值；xLi表示正常值的低阈值；xHi表示正常值的高阈值；xmini表示征兆值的下限值；xmaxi表示征兆值的上限值。
在另一种可能的实施方式中，上述故障征兆置信度确定模块42还用于：按照该故障征兆的预设优先级顺序，从该故障征兆集中逐一选择目标故障征兆；根据该目标故障征兆的评价参量的运行数据，通过置信度函数计算该目标故障征兆的置信度；如果该目标故障征兆的置信度低于该目标故障征兆的预设置信度阈值，结束该按照该故障征兆的预设优先级顺序，从该故障征兆集中逐一选择目标故障征兆的步骤；如果该目标故障征兆的置信度高于该目标故障征兆的预设置信度阈值，将该目标故障征兆的下一个故障征兆确定为新的目标故障征兆，并继续执行上述根据该目标故障征兆的评价参量的运行数据，通过置信度函数计算该目标故障征兆的置信度的步骤，直至该目标故障征兆为故障征兆集中的最后一个故障征兆。
在另一种可能的实施方式中，上述故障诊断结论输出模块44还用于：如果确定一回路管道安全壳内破裂故障成立，输出包括下述信息的故障诊断结论：一回路管道安全壳内破裂故障成立、一回路管道安全壳内破裂故障的置信度、引起一回路管道安全壳内破裂故障的原因，以及一回路管道安全壳内破裂故障的应急操作指导。
本发明实施例提供的故障诊断装置，其实现原理及产生的技术效果和前述故障诊断方法实施例相同，为简要描述，故障诊断装置的实施例部分未提及之处，可参考前述故障诊断方法实施例中相应内容。
本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质存储有机器可执行指令，该机器可执行指令在被处理器调用和执行时，该机器可执行指令促使处理器实现上述故障诊断方法，具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的故障诊断方法和故障诊断装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的故障诊断方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种故障诊断方法，其特征在于，应用于压水堆核电站的控制器，所述方法包括：
获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据；
根据所述运行数据，确定所述故障征兆的置信度；
根据所述故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，得到确定结果；其中，所述故障诊断置信规则库预先根据故障类型与故障征兆的映射关系建立；
根据所述确定结果，输出对应的故障诊断结论。
2.根据权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，所述获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据的步骤，包括：
如果监测到所述压水堆核电站的蒸汽发生器的水位低于预设的水位阈值，获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据。
3.根据权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，所述故障诊断置信规则库通过下述方式建立：
根据所述压水堆核电站的预设蒸汽发生器水位模型，建立所述压水堆核电站的故障模型；所述蒸汽发生器水位模型在蒸汽发生器的水位低于预设的水位阈值时，触发报警；
根据所述故障模型，确定触发所述蒸汽发生器水位模型报警的所述压水堆核电站的故障类型，以及所述故障类型对应的故障征兆；
建立所述故障类型与所述故障征兆的映射关系；
根据所述映射关系，建立所述压水堆核电站的故障诊断置信规则库。
4.根据权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，所述故障征兆集中的故障征兆包括：安全壳温度升高、安全壳地坑水水位升高、蒸汽流量与给水流量之比快速增加，以及主给水泵流量上升。
5.根据权利要求4所述的故障诊断方法，其特征在于，所述故障诊断置信规则库包括一回路管道安全壳内破裂故障的诊断规则、置信度、语义化阈值和限值；
其中，一回路管道安全壳内破裂故障的诊断规则包括：如果安全壳温度升高的置信度为0.9，并且安全壳地坑水水位升高的置信度为0.9，并且蒸汽流量与给水流量之比快速增加的置信度为0.8，并且主给水泵流量上升的置信度为0.8，那么一回路管道安全壳内破裂的置信度为0.9；
一回路管道安全壳内破裂故障的语义化阈值和限值包括：
安全壳温度升高：阈值：29.3445℃，高限值：38.4881℃；
安全壳地坑水水位升高：阈值：0.2m，高限值：0.2432m；
蒸汽流量与给水流量之比快速增加：阈值：0.998，高限值：1.006；
主给水泵流量上升：阈值：794.802kg·s-1，高限值：822.043kg·s-1。
6.根据权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，所述故障征兆集中的故障征兆有多个，所述根据所述故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立的步骤，包括：
如果所述故障征兆集中的每一个所述故障征兆的置信度，均高于所述故障征兆的预设置信度阈值，确定一回路管道安全壳内破裂故障成立；
否则，确定一回路管道安全壳内破裂故障不成立。
7.根据权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，所述根据所述运行数据，确定所述故障征兆的置信度的步骤，包括：
根据所述运行数据，通过置信度函数计算所述故障征兆的置信度；
所述置信度函数的计算公式为：
Figure FDA0002397201850000031
Figure FDA0002397201850000032
Figure FDA0002397201850000033
其中，N表示征兆正常的置信度；FL表示征兆异常低的置信度；FH表示征兆异常高的置信度；xi表示所述故障征兆对应的评价参量的第i个征兆值；xLi表示正常值的低阈值；xHi表示正常值的高阈值；xmini表示征兆值的下限值；xmaxi表示征兆值的上限值。
8.根据权利要求7所述的故障诊断方法，其特征在于，所述根据所述运行数据，通过置信度函数计算所述故障征兆的置信度的步骤，包括：
按照所述故障征兆的预设优先级顺序，从所述故障征兆集中逐一选择目标故障征兆；
根据所述目标故障征兆的评价参量的运行数据，通过置信度函数计算所述目标故障征兆的置信度；
如果所述目标故障征兆的置信度低于所述目标故障征兆的预设置信度阈值，结束所述按照所述故障征兆的预设优先级顺序，从所述故障征兆集中逐一选择目标故障征兆的步骤；
如果所述目标故障征兆的置信度高于所述目标故障征兆的预设置信度阈值，将所述目标故障征兆的下一个故障征兆确定为新的目标故障征兆，并继续执行上述根据所述目标故障征兆的评价参量的运行数据，通过置信度函数计算所述目标故障征兆的置信度的步骤，直至所述目标故障征兆为所述故障征兆集中的最后一个故障征兆。
9.根据权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，所述根据所述确定结果，输出对应的故障诊断结论的步骤，包括：
如果确定一回路管道安全壳内破裂故障成立，输出包括下述信息的故障诊断结论：一回路管道安全壳内破裂故障成立、一回路管道安全壳内破裂故障的置信度、引起一回路管道安全壳内破裂故障的原因，以及一回路管道安全壳内破裂故障的应急操作指导。
10.一种故障诊断装置，其特征在于，应用于压水堆核电站的控制器，所述装置包括：
运行数据获取模块，用于获取一回路管道安全壳内破裂故障的预设故障征兆集中，各个故障征兆对应的评价参量的运行数据；
故障征兆置信度确定模块，用于根据所述运行数据，确定所述故障征兆的置信度；
一回路管道安全壳内破裂故障判断模块，用于根据所述故障征兆的置信度，以及一回路管道安全壳内破裂故障在预设故障诊断置信规则库中对应的诊断规则，确定一回路管道安全壳内破裂故障是否成立，得到确定结果；其中，所述故障诊断置信规则库预先根据故障类型与故障征兆的映射关系建立；
故障诊断结论输出模块，用于根据所述确定结果，输出对应的故障诊断结论。
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