CN115424755A - 一种核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统及方法，该系统包括：数据接口和处理模块、核电厂状态智能诊断模块、严重事故管理导则智能辅助决策模块、严重事故管理导则数据库模块以及信息在线传递模块。本发明通过与核电厂的数据接口，实时监测电厂严重事故管理相关的设备状态和仪表参数，为管理人员提供实时、直观的状态显示。本发明采用数字化、智能化的核电厂状态诊断表自动诊断核电厂状态，并报警提示执行相应的严重事故管理子导则；根据采集的数据和判断准则自动判断严重事故管理相关设备的可用性，辅助严重事故管理人员做出评估决策。本发明可以将决策单线上发送应急总指挥审批并传递给主控室人员指导开展严重事故管理操作。
Description
技术领域
本发明属于核电厂设计技术，具体涉及一种核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统及方法。
背景技术
核电厂严重事故管理导则(SAMG)是有效发挥核电厂的设计性能、整合核电厂的各项资源，在严重事故工况下使核电厂重新回到可控稳定状态、降低或缓解事故后果的主要工具。SAMG的使用效果将直接影响核电厂严重事故管理的实际效果。
目前，在SAMG应用实践中发现，导则文件多，执行跳转频繁，国内外核电厂的严重事故管理导则多采用纸质版文件，翻阅效率低，定位内容困难。由于核电厂严重事故的复杂性和不确定性，核电厂状态参数变化快且信息量大，目前严重事故管理中多采用严重威胁状态树SCST和诊断流程图DFC来进行核电厂状态诊断，严重事故管理人员需要按顺序依次对核电厂各个状态参数作出判断，循环执行诊断流程，诊断不及时。核电厂严重事故管理需要用到的设备和仪表数量多，人员对核电厂设备可用性的评估和对策略实施的负面效应的评估都需要时间思考，需两人配合，一人执行导则，一人监测仪表，增加了严重事故管理人员的执行难度，也拖慢了严重事故管理的节奏。此外，加上严重事故管理人员在事故工况下的紧张情绪等不利因素，也会对严重事故管理导则的执行造成困难或使严重事故管理导则的执行产生偏差。
针对这一问题，国内外已有一些设计单位和电厂进行了开发SAMG相关软件的尝试，并将SAMG电子化应用于二代核电技术堆型方面取得了良好的实践成果，但在其智能化上还有很长的路要走。
美国早在上世纪九十年代就开始了智能化严重事故管理系统的研究，并开发出相应的软件，后来其他国家如日本和韩国也进行了类似尝试，当时各国对严重事故的重视程度不够，这些系统的应用并不广泛。西班牙TECNATOM核电安全技术服务公司也对二代核电技术的通用SAMG进行了电子化处理，但是尚缺少针对特定电厂进行适应性实践。福岛核事故后，严重事故的预防和缓解再次成为国内外关注的焦点，再加上全球制造业智能化的浪潮，国际上又兴起了SAMG智能辅助决策系统的研究。
因此，根据国内核电厂最新的设计特征，提出一种让核电厂严重事故管理人员可以更加方便、高效地开展严重事故管理的智能化工具是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统及方法，针对国内堆型的设计特征，充分利用核电厂DCS平台数据，采用数字化、智能化的手段进行核电厂严重事故的诊断和处理决策。
本发明的技术方案如下：一种核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，包括：
数据接口和处理模块，用于获取核电厂严重事故管理相关的设备状态信息数据及核电厂监测仪表数据，并对数据进行逻辑处理和展示；
核电厂状态智能诊断模块，用于根据经过逻辑处理的所述数据，通过能够反应核电厂严重事故状态的多种参数，采用核电厂状态诊断表对核电厂状态进行诊断，提示执行相应的严重事故管理子导则；
严重事故管理导则智能辅助决策模块，用于诊断相关设备的可用性，进行故障设备报警和执行策略确认；
严重事故管理导则数据库模块，用于存储严重事故管理导则的全部内容、严重事故相关设备、监测仪表的信息，用户角色的划分和权限管理信息；
信息在线传递模块，用于根据严重事故管理人员的评估决策生成决策单，线上发送应急总指挥审批决策单并线上传递给主控室人员指导开展严重事故管理操作。
进一步，如上所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，其中，数据接口和处理模块获取的数据包括实时采集核电厂的真实数据，或者导入核电厂仿真机的模拟数据，或者手动输入的数据。
进一步，如上所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，其中，所述的能够反应核电厂严重事故状态的多种参数包括：一回路压力、反应堆压力容器保温层水位、蒸汽发生器水位、堆芯出口温度、热段水位、场区裂变产物、安全壳压力、安全壳氢气浓度。
进一步，如上所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，其中，所述核电厂状态诊断表实时显示核电厂状态参数值，并自动与参数整定值进行对比，通过声音和/或颜色报警，提示执行相应的严重事故管理子导则。
更进一步，可以通过不同颜色的高亮显示代表不同子导则的执行优先级，子导则的执行优先级依次为SCG-1、SCG-2、SCG-3、SCG-4、SAG-1、SAG-2、SAG-3、SAG-4、SAG-5、SAG-6、SAG-7。
进一步，如上所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，其中，所述严重事故管理导则智能辅助决策模块包括设备可用性智能诊断表、系统流程图画面、参数列表；
利用设备可用性智能诊断表根据逻辑处理后的所述数据和相应的逻辑判断准则自动诊断相关设备的可用性；
利用系统流程图画面展示严重事故管理相关设备的状态和监测仪表的数值，可以进行故障设备报警和确认策略正确实施；
利用参数列表，快速获得监测仪表的参数值，从而确认执行不同策略的限制条件和策略执行后效果的评估。
进一步，如上所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，其中，严重事故管理导则数据库模块中所述的用户角色包括管理员、技术支持中心TSC人员、主控室人员、学员；根据角色的不同，在系统中分配的权限不同。
采用上述核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统的决策方法，包括，
获取核电厂严重事故管理相关的设备状态信息数据及核电厂监测仪表数据，并对数据进行逻辑处理和展示；
根据经过逻辑处理的所述数据，通过能够反应核电厂严重事故状态的多种参数，采用核电厂状态诊断表对核电厂状态进行诊断，提示执行相应的严重事故管理子导则；
根据经过逻辑处理的所述数据，诊断相关设备的可用性，进行故障设备报警和执行策略确认；
根据严重事故管理人员的评估决策生成决策单，线上发送应急总指挥审批决策单并线上传递给主控室人员指导开展严重事故管理操作。
进一步，如上所述的决策方法，其中，
利用设备可用性智能诊断表根据逻辑处理后的所述数据和相应的逻辑判断准则自动诊断相关设备的可用性；
利用系统流程图画面展示严重事故管理相关设备的状态和监测仪表的数值，并进行故障设备报警和确认策略正确实施；
利用参数列表，快速获得监测仪表的参数值，从而确认执行不同策略的限制条件和策略执行后效果的评估。
本发明的有益效果如下：
1)本发明整合了国内核电厂最新的设计特征，采用核电厂状态诊断表PDT实时、智能诊断核电厂状态，并提示跳转到相应的严重事故管理子导则，为核电厂严重事故管理提供快速、直观的支持；
2)本发明利用核电厂数据信息，实时监测参数仪表和设备状态，根据采集的数据自动判断严重事故管理相关设备的可用性；
3)本发明可以大大降低核电厂严重事故管理人员的工作压力，有效提高严重事故管理人员处理严重事故的效率，从而提高核电厂应对严重事故的能力；
4)本发明设计理念具有通用性，可以应用于在运机组和后续新建机组。
附图说明
图1为本发明核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统的组成示意图；
图2为本发明实施例中核电厂状态诊断表示意图；
图3为本发明实施例中设备可用性智能诊断表示意图；
图4为本发明实施例中严重事故管理导则执行界面示意图；
图5为本发明实施例中系统流程画面示意图；
图6为本发明实施例中设备总览画面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，如图1所示，包括数据接口和处理模块、核电厂状态智能诊断模块、严重事故管理导则智能辅助决策模块、严重事故管理导则数据库模块以及信息在线传递模块。
所述数据接口和处理模块的数据来源可以实时采集核电厂的真实数据，可以导入核电厂仿真机的模拟数据，也可以手动输入数据；数据类型包括核电厂严重事故管理相关的设备状态信息、核电厂监测仪表数值；根据不同数据的特点，经过必要的逻辑处理，如下表所示的取值逻辑，通过系统界面直观展示核电厂状态。
| 监测参数 | 取值逻辑 |
| 一回路压力 | y＝INTER-VALIDATION x<sub>i</sub> |
| 反应堆压力容器保温层水位 | y＝x |
| 蒸汽发生器水位 | y＝x |
| 堆芯出口温度 | y＝MAX x<sub>i</sub> |
| 热段水位 | y＝MIN x<sub>i</sub> |
| 场区裂变产物 | y＝SECOND MAX x<sub>i</sub> |
| 安全壳压力 | y＝INTER-VALIDATION x<sub>i</sub> |
| 安全壳氢气浓度 | y＝MAX x<sub>i</sub> |
其中，xi为多个监测仪表的测量值；INTER-VALIDATION函数为多个仪表剔除坏点之后的有效值取平均值。
所述核电厂状态智能诊断模块基于经过数据接口和处理模块逻辑处理后的数据，通过能够反应核电厂严重事故状态的多种参数，采用核电厂状态诊断表(PDT)智能诊断核电厂状态，并发出声音和颜色报警，提示执行相应的严重事故管理子导则。其中，反应核电厂严重事故状态的参数包括一回路压力、反应堆压力容器保温层水位、蒸汽发生器水位、堆芯出口温度、热段水位、场区裂变产物、安全壳压力、安全壳氢气浓度等参数。
核电厂状态诊断表实时显示核电厂状态参数值，并自动与参数整定值进行对比，提示执行导则，如图2所示，核电厂状态诊断表采用了更加直观的方式展示相关信息。PDT表中某参数测量值超过整定值后，相应的执行导则会高亮显示，例如，SAG导则为黄色高亮显示，SCG导则为红色高亮显示，表示SCG导则的执行优先级高于SAG导则。当多个导则同时高亮显示时，执行导则的优先级为SCG-1、SCG-2、SCG-3、SCG-4、SAG-1、SAG-2、SAG-3、SAG-4、SAG-5、SAG-6、SAG-7。
所述严重事故管理导则智能辅助决策模块包括设备可用性智能诊断表、系统流程图画面、参数列表。
本模块基于经过逻辑处理后的数据和相应的逻辑判断准则，通过设备可用性智能诊断表自动诊断相关设备的可用性，如图3所示。
本模块利用系统流程图画面分系统展示严重事故管理相关设备的状态和监测仪表的数值，可以进行故障设备报警和确认策略正确实施。
本模块利用参数列表，快速获得监测仪表的参数值，从而确认执行不同策略的限制条件和策略执行后效果的评估。
所述严重事故管理导则数据库模块包括严重事故管理导则的全部内容、严重事故相关设备、监测仪表的信息，用户角色的划分和权限管理等信息。用户角色包括管理员、技术支持中心TSC人员、主控室人员、学员。根据角色的不同，在系统中分配的权限不同。
所述信息在线传递模块根据严重事故管理人员的评估决策自动生成决策单，并线上发送应急总指挥审批决策单和线上传递给主控室人员指导开展严重事故管理管理操作。
实施例
本实施例提供了一种基于国内先进核电机组的严重事故管理导则智能辅助决策系统。本实施例中，所述数据接口和处理模块的数据来源可以实时采集核电厂的真实数据，可以导入核电厂仿真机的模拟数据，也可以手动输入数据；数据类型包括核电厂严重事故管理相关的设备状态信息、核电厂监测仪表数值；根据不同数据的特点，经过必要的逻辑处理，通过系统界面直观展示核电厂状态。
对于某一参数，核电厂DCS系统有数个监测仪表同时进行测量，通过对应的取值逻辑，根据DCS系统的测量值确定显示值。该步骤在核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统的后台自动处理。取值逻辑举例如下：
| 监测参数 | 取值逻辑 |
| 一回路压力 | y＝INTER-VALIDATION x<sub>i</sub> |
| 反应堆压力容器保温层水位 | y＝x |
| 蒸汽发生器水位 | y＝x |
| 堆芯出口温度 | y＝MAX x<sub>i</sub> |
| 热段水位 | y＝MIN x<sub>i</sub> |
| 场区裂变产物 | y＝SECOND MAX x<sub>i</sub> |
| 安全壳压力 | y＝INTER-VALIDATION x<sub>i</sub> |
| 安全壳氢气浓度 | y＝MAX x<sub>i</sub> |
其中，xi为多个监测仪表的测量值；INTER-VALIDATION函数为多个仪表剔除坏点之后的有效值取平均值。
核电厂状态的直观展示有多种形式：数值显示和趋势图显示、参数列表显示、系统流程图画面显示、总览画面显示。
本实施例中，所述核电厂状态智能诊断模块基于经过逻辑处理后的数据，通过能够反应核电厂严重事故状态的多种参数，采用核电厂状态诊断表(PDT)智能诊断核电厂状态，并发出声音和颜色报警，提示执行相应的严重事故管理子导则。
如图2所示，基于严重事故管理导则智能辅助决策系统的数字化特点，提出了一体化智能解决方案核电厂状态诊断表PDT，实现电厂状态的智能诊断。根据目前的严重事故管理导则体系，PDT表分为SCG、SAG、SAEG三个层次。当某个参数值超出了整定值，系统自动提示需要执行的子导则，并根据优先级分别以红色和黄色报警提示，点击进入对应子导则。当正在执行某个子导则时，又有其他状态参数超过整定值，页面顶部的状态报警也会以红色和黄色报警提示，由TSC人员根据优先级决定是否挂起正在执行的子导则，执行其他导则。当没有任何报警提示时，执行SAEG-1长期监督导则。当页面下部的参数趋势图中测量值都稳定在黄线以下，则执行SAEG-2终止导则。
本实施例中，所述严重事故管理导则智能辅助决策模块包括参数列表、设备可用性智能诊断表、系统流程图画面。
如图3所示，本模块基于经过逻辑处理后的数据和相应的逻辑判断准则自动诊断相关设备的可用性。通过数据接口传递的数据，根据诊断表左侧判断准则，自动判断单一设备的可用性为是或否。纵向一列的所有设备组合形成一个完整的执行策略。当纵向一列的所有设备可用性判断为“是”时，则该策略为可用，相应信息会传递到后续执行步骤。当纵向一列至少有一个设备可用性判断为“否”时，则该策略为不可用，该策略的相关信息在后续执行步骤中会自动屏蔽执行。以上判断过程由系统后台逻辑自动处理，无需人工逐个设备进行确认。
如图4所示，本模块利用界面右侧的参数列表，快速获得监测仪表的参数值，从而确认执行不同策略的限制条件和策略执行后效果的评估。
如果存在设备不可用，可以链接到系统流程图画面，如图5所示，本模块利用系统流程图画面分系统展示严重事故管理相关设备的状态和监测仪表的数值，根据报警提示，定位故障设备，指导现场操纵员进行故障定位和设备修复。此外，还可以通过系统流程图画面确认策略正确实施。
本实施例中，所述严重事故管理导则数据库模块包括严重事故管理导则的全部内容、严重事故相关设备、监测仪表的信息，用户角色的划分和权限管理等信息。
严重事故管理导则的具体内容如图4中部所示。严重事故相关设备、监测仪表的信息在总览画面显示。用户角色的划分和权限分配举例如下：
| 权限范围 | 管理员 | TSC用户 | 主控室操纵员 | 学员 |
| SACRG | √ | √ | √ | |
| SAG | √ | √ | ||
| SCG | √ | √ | ||
| SAGE | √ | √ | ||
| CA | √ | √ | ||
| 乏池导则 | √ | √ | ||
| 设备和电厂状态 | √ | √ | √ | |
| 用户管理 | √ | |||
| MT | √ | √ | ||
| OP | √ | √ | ||
| ME | √ | √ |
为了便于开展SAMG演习和培训，管理员可以在设备总览画面(如图6所示)和参数总览画面分别设置设备状态和参数值，为严重事故管理人员和学员提供操作情景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，其特征在于，包括：
数据接口和处理模块，用于获取核电厂严重事故管理相关的设备状态信息数据及核电厂监测仪表数据，并对数据进行逻辑处理和展示；
核电厂状态智能诊断模块，用于根据经过逻辑处理的所述数据，通过能够反应核电厂严重事故状态的多种参数，采用核电厂状态诊断表对核电厂状态进行诊断，提示执行相应的严重事故管理子导则；
严重事故管理导则智能辅助决策模块，用于诊断相关设备的可用性，进行故障设备报警和执行策略确认；
严重事故管理导则数据库模块，用于存储严重事故管理导则的全部内容、严重事故相关设备、监测仪表的信息，用户角色的划分和权限管理信息；
信息在线传递模块，用于根据严重事故管理人员的评估决策生成决策单，线上发送应急总指挥审批决策单并线上传递给主控室人员指导开展严重事故管理操作。
2.如权利要求1所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，其特征在于，数据接口和处理模块获取的数据包括实时采集核电厂的真实数据，或者导入核电厂仿真机的模拟数据，或者手动输入的数据。
3.如权利要求1所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，其特征在于，所述的能够反应核电厂严重事故状态的多种参数包括：一回路压力、反应堆压力容器保温层水位、蒸汽发生器水位、堆芯出口温度、热段水位、场区裂变产物、安全壳压力、安全壳氢气浓度。
4.如权利要求1所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，其特征在于，所述核电厂状态诊断表实时显示核电厂状态参数值，并自动与参数整定值进行对比，通过声音和/或颜色报警，提示执行相应的严重事故管理子导则。
5.如权利要求4所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，其特征在于，可以通过不同颜色的高亮显示代表不同子导则的执行优先级，子导则的执行优先级依次为SCG-1、SCG-2、SCG-3、SCG-4、SAG-1、SAG-2、SAG-3、SAG-4、SAG-5、SAG-6、SAG-7。
6.如权利要求1所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，其特征在于，所述严重事故管理导则智能辅助决策模块包括设备可用性智能诊断表、系统流程图画面、参数列表；
利用设备可用性智能诊断表根据逻辑处理后的所述数据和相应的逻辑判断准则自动诊断相关设备的可用性；
利用系统流程图画面展示严重事故管理相关设备的状态和监测仪表的数值，可以进行故障设备报警和确认策略正确实施；
利用参数列表，快速获得监测仪表的参数值，从而确认执行不同策略的限制条件和策略执行后效果的评估。
7.如权利要求1所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统，其特征在于，严重事故管理导则数据库模块中所述的用户角色包括管理员、技术支持中心TSC人员、主控室人员、学员；根据角色的不同，在系统中分配的权限不同。
8.一种采用权利要求1-7中任意一项所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策系统的决策方法，其特征在于，包括，
获取核电厂严重事故管理相关的设备状态信息数据及核电厂监测仪表数据，并对数据进行逻辑处理和展示；
根据经过逻辑处理的所述数据，通过能够反应核电厂严重事故状态的多种参数，采用核电厂状态诊断表对核电厂状态进行诊断，提示执行相应的严重事故管理子导则；
根据经过逻辑处理的所述数据，诊断相关设备的可用性，进行故障设备报警和执行策略确认；
根据严重事故管理人员的评估决策生成决策单，线上发送应急总指挥审批决策单并线上传递给主控室人员指导开展严重事故管理操作。
9.如权利要求8所述的核电厂严重事故管理导则智能辅助决策方法，其特征在于，
利用设备可用性智能诊断表根据逻辑处理后的所述数据和相应的逻辑判断准则自动诊断相关设备的可用性；
利用系统流程图画面展示严重事故管理相关设备的状态和监测仪表的数值，并进行故障设备报警和确认策略正确实施；
利用参数列表，快速获得监测仪表的参数值，从而确认执行不同策略的限制条件和策略执行后效果的评估。
Priority Applications (1)
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2022
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