CN115982622B - 核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别方法、装置及系统,方法包括获取核反应堆运行时关键位置的运行数据;进行瞬态识别;分别提取瞬态开始和结束时的功率值,进行第一次瞬态分类;分别提取瞬态数据中的温度、压力和流量值,并依次计算其与第一次瞬态分类后对应的参考瞬态数据库中的参考瞬态的相似度;对相似度进行排序,并将相似度与阈值相比,如果最大相似度大于阈值,则选取最大相似度值对应的运行瞬态归类为参考瞬态;如果最大相似度小于阈值,则将该运行瞬态标记为未知瞬态。本发明采用两级检测识别方式,能够快速并准确的将冷却剂系统发生的运行瞬态进行识别并归类,同时统计各类瞬态发生的次数。
Description
技术领域
本发明属于核反应堆/核电厂运行状态监测技术领域,具体涉及一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别方法、装置及系统。
背景技术
在核反应堆/核电厂冷却剂系统运行过程中,系统参数(如温度、压力、流量等)维持稳定状态时称为稳态,当由于某些原因出现系统参数波动的情况时,称为瞬态。由于冷却剂系统为核安全的重要屏障,瞬态的出现可能会加速冷却剂系统设备及管道的材料性能劣化,因此对核反应堆/核电厂冷却剂系统运行瞬态的快速识别及分类十分重要。
在设计阶段会根据相应规程依据理论模型进行设计瞬态的分析计算。由于运行过程可能出现的波动状态多种多样,无法在设计瞬态中全部考虑,因此设计瞬态中对多样性的运行状态进行了保守性的假设,其分析结果通常具有一定的保守性假设。这些原因导致运行瞬态与设计瞬态存在一定的差异,无法通过简单的方法进行比较与分类。
由于核电厂在运行过程中会产生大量的数据(例如不同位置的监测温度、压力等),这些数据通过DCS系统采集并用于控制和监测。一方面这些数据是瞬态识别及分类的来源,另一方面由于数据量过于庞大,无法通过人工方式进行全面分析。操作人员在瞬态识别及分类时通常关注几个关键信号的变化(例如功率、环路温度等),这种以偏概全的识别及分类方法可能会导致一些瞬态识别的遗漏,同时也可能导致瞬态分类的错误。
发明内容
为了解决现有核反应堆冷却剂系统运行瞬态识别精度较差、效率较低的问题,本发明提供了核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别方法、装置及系统。本发明采用两级检测识别方式,能够快速并准确的将冷却剂系统发生的运行瞬态进行识别并归类,同时统计各类瞬态发生的次数。
本发明通过下述技术方案实现:
一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别方法,包括:
获取核反应堆运行时关键位置的运行数据;
基于所述运行数据,进行瞬态识别,并分别记录瞬态开始和结束的时间;
分别提取瞬态开始和结束时的功率值,并将所述功率值与参考瞬态数据库中的参考瞬态进行对比分析,进行第一次瞬态分类;
分别提取瞬态数据中的温度、压力和流量值,并依次计算温度、压力或流量值与第一次瞬态分类后对应的参考瞬态数据库中的参考瞬态的相似度;所述参考瞬态数据库中的参考瞬态初始为设计瞬态;
对相似度进行排序,并将相似度与阈值相比;
如果最大相似度大于阈值,则选取最大相似度值对应的运行瞬态归类为参考瞬态,并将该运行瞬态更新至参考瞬态数据库中,作为后续瞬态识别的参考值;
如果最大相似度小于阈值,则将该运行瞬态标记为未知瞬态,并将该运行瞬态更新至参考瞬态数据库中,作为后续瞬态识别的参考值。
作为优选的实施方式,本发明的进行瞬态识别,并分别记录瞬态开始和结束的时间,具体包括:
基于获取的运行数据,根据预设条件识别出稳态数据;
从所述运行数据中移除稳态数据后,将剩余的部分标记为瞬态数据,并分别记录每一段瞬态数据的瞬态开始和结束的时间。
作为优选的实施方式,本发明的预设条件为:
核反应堆功率、阀门开关、主泵运行状态保持稳定,且温度和压力变化幅度低于1%量程每小时。
作为优选的实施方式,本发明的相似度计算过程具体包括:
分别计算瞬态数据中的温度、压力、流量值与参考瞬态数据的等效距离;
根据温度、压力、流量的等效距离,计算当前瞬态与参考瞬态的相似度。
作为优选的实施方式,本发明的运行数据包括核反应堆关键位置或关键设备上的监测传感器或设备测量的温度、压力、流量、反应堆功率、主泵转速和阀门开关状态。
第二方面,本发明提出了一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别装置,包括:
数据获取模块,用于获取核反应堆运行时关键位置的运行数据;
数据识别模块,基于所述运行数据,进行瞬态识别,并分别记录瞬态开始和结束的时间;
第一瞬态分类模块,分别提取瞬态开始和结束时的功率值,并将所述功率值与参考瞬态数据库中的参考瞬态进行对比分析,进行第一次瞬态分类;
相似度计算模块,分别提取瞬态数据中的温度、压力和流量值,并依次计算温度、压力或流量值与第一次瞬态分类后对应的参考瞬态数据库中的参考瞬态的相似度;
第二瞬态分类模块,对相似度进行排序,并将相似度与阈值相比,如果最大相似度大于阈值,则选取最大相似度值对应的运行瞬态归类为参考瞬态,并将该运行瞬态更新至参考瞬态数据库中,作为后续瞬态识别的参考值;如果最大相似度小于阈值,则将该运行瞬态标记为未知瞬态,并将该运行瞬态更新至参考瞬态数据库中,作为后续瞬态识别的参考值
参考瞬态数据库,用于存储参考瞬态,初始为设计瞬态。
第三方面,本发明提出了一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别系统,该系统包括本发明所述的识别装置、通讯装置和存储装置;
其中,通讯装置用于实现所述识别装置与核反应堆运行监测系统的通讯连接;
所述存储装置,用于储存运行数据以及提取的瞬态数据。
作为优选的实施方式,本发明的存储装置采用磁介质与光介质两层备份的方式进行数据储存。
第四方面,本发明提出了一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明上述方法的步骤。
第五方面,本发明提出了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现本发明上述方法的步骤。
本发明具有如下的优点和有益效果:
1、本发明提出的识别技术综合利用核反应堆/核电厂现有运行传感器的数据进行分级分类的瞬态识别,其能够有效的实现核反应堆一回路系统运行瞬态的快速识别与分类。
2、本发明提出的识别技术能够自动完成数据的获取、处理和分析,保证计算结果的准确性和可靠性,能够有效地实现核反应堆一回路系统运行瞬态的自动化识别与归类,大幅降低了人为失误的概率,提高了识别精度和效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明实施例的方法流程图。
图2为本发明实施例的设计瞬态示意图。
图3为本发明实施例的装置原理框图。
图4为本发明实施例的系统架构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1
目前核反应堆冷却剂系统运行瞬态识别及分类的技术仅考虑几个关键信号的变化,这会造成一些运行瞬态识别的遗漏,从而导致识别的精准度和可靠性较低。基于此,本发明实施例提出了一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别方法,本发明综合考虑核电厂运行时的关键位置相关参数,并结合分级分类算法,能够快速准确的实现核反应堆一回路系统运行瞬态的识别和分类。
具体如图1所示,本发明实施例提出的识别方法具体包括如下步骤:
步骤1,获取核反应堆/核电厂运行时关键位置的运行数据。具体的,该运行数据包括核反应堆、核电厂关键位置或设备上的监测传感器或设备测量的温度、压力、流量、反应堆功率、主泵转速和阀门开关状态等关键参数。
步骤2,基于获取的运行数据,进行瞬态识别,并分别记录瞬态开始和结束的时间。
步骤3,分别提取瞬态开始和结束的功率值,将其与参考瞬态数据库中的参考瞬态进行对比分析,进行第一次瞬态分类,将运行瞬态归类为参考瞬态数据库。该参考瞬态数据库中初始的参考瞬态为设计瞬态,即在设计阶段,根据相关规程依据理论模型确定的多种设计瞬态。
步骤4,分别提取瞬态数据中的温度、压力、流量值,并依次计算其与第一次瞬态分类后对应的参考瞬态数据库中的参考瞬态的相似度。
步骤5,对相似度进行排序,并将相似度与阈值相比。
步骤6,如果最大的相似度大于阈值,则选取最大相似度值对应的运行瞬态归类为参考瞬态,并将该运行瞬态更新至参考瞬态数据库中,用于后续的比较过程中,该条被识别出的运行瞬态与设计瞬态同时作为相似度计算的参考值。即在识别归类过程中,对参考瞬态数据库进行实时更新,以提高识别和归类的准确性和可靠性。
步骤7,如果最大相似度小于阈值,则将该运行瞬态标记为未知瞬态,并更新至参考瞬态数据库中,作为后续瞬态识别的参考值。
作为一种可选的实施方式,步骤2具体包括:
步骤21,基于获取的运行数据,根据预设条件提取稳态运行状态的数据,即当核反应堆功率变化幅度低于2%量程每小时、阀门开关不发生变化、主泵运行状态不发生变化,且温度和压力变化幅度低于1%量程每小时,则将当前运行数据为稳态数据;
步骤22,将识别周期内的运行数据中的稳态数据移除后,将剩余的部分标记为瞬态数据,并分别记录每一段瞬态数据的瞬态开始和结束的时间。
作为一种可选的实施方式,参考瞬态数据库中的初始参考瞬态为设计瞬态。图2所示给出了基于功率变化的设计瞬态,需要说明的是,图2仅仅是示例性说明,但不对参考瞬态数据库进行限定,在另外的优选实施方式中,参考瞬态数据库中的初始参考瞬态不仅仅包括基于功率变化的设计瞬态,还可以包括基于温度、压力、流量等数据变化的设计瞬态。
根据图2所示,如果从0功率升至15%功率,则表示为升负荷状态(标记为13),如果从15%功率降至0%功率,则表示为降负荷状态(标记为14),如果从15%功率升至100%功率,则为负荷增加状态(标记为3),如果从100%功率降至15%功率,则为负荷降低状态(标记为4)等,这类设计瞬态,即根据运行数据可直接进行识别和归类,即可通过第一次瞬态分类即可识别出来;然而,对于扰动状态(标记为18、19、20、21、22、23、24、26),这类设计瞬态,无法直接根据运行数据进行识别,则需要通过上述第二次瞬态分类(即通过相似度值计算)实现识别。
作为一种可选的实施方式,步骤4中的相似度计算过程具体为:
假设瞬态数据中的温度、压力、流量值对应的时间序列数据为{t},{p}和{f},即表示为{t}={t1,t2,…,tn},{p}={p1,p2,…,pn}和{f}={f1,f2,…,fn},参考瞬态数据中第i条瞬态对应的温度、压力、流量值时序数据分别为{t′i}={t′1,t′2,…,t′m},{p′i}={p′1,p′2,…,p′n}和{f′i}={f′1,f′2,…,f′n}。分别计算温度、压力、流量值与参考瞬态数据的等效距离,计算等效距离时可采用弗朗明歇距离,即Dt(t,t′i)=infmax{d(t,t′i)},Dp(p,p′i)=infmax{d(p,p′i)},Df(f,fi′)=infmax{d(f,fi′)},进一步计算当前瞬态与参考瞬态数据中第i条瞬态的相似度为Si=exp(-αDt-βDp-γDf),其中α、β和γ为权重系数。
本实施例还提出了一种计算机设备,用于执行本实施例的上述方法。
计算机设备包括处理器、内存储器和系统总线;内存储器和处理器在内的各种设备组件连接到系统总线上。处理器是一个用来通过计算机系统中基本的算术和逻辑运算来执行计算机程序指令的硬件。内存储器是一个用于临时或永久性存储计算程序或数据(例如,程序状态信息)的物理设备。系统总线可以为以下几种类型的总线结构中的任意一种,包括存储器总线或存储控制器、外设总线和局部总线。处理器和内存储器可以通过系统总线进行数据通信。其中内存储器包括只读存储器(ROM)或闪存(图中未示出),以及随机存取存储器(RAM),RAM通常是指加载了操作系统和计算机程序的主存储器。
计算机设备一般包括一个外存储设备。外存储设备可以从多种计算机可读介质中选择,计算机可读介质是指可以通过计算机设备访问的任何可利用的介质,包括移动的和固定的两种介质。例如,计算机可读介质包括但不限于,闪速存储器(微型SD卡),CD-ROM,数字通用光盘(DVD)或其它光盘存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备,或者可用于存储所需信息并可由计算机设备访问的任何其它介质。
计算机设备可在网络环境中与一个或者多个网络终端进行逻辑连接。网络终端可以是个人电脑、服务器、路由器、智能电话、平板电脑或者其它公共网络节点。计算机设备通过网络接口(局域网LAN接口)与网络终端相连接。局域网(LAN)是指在有限区域内,例如家庭、学校、计算机实验室、或者使用网络媒体的办公楼,互联组成的计算机网络。WiFi和双绞线布线以太网是最常用的构建局域网的两种技术。
应当指出的是,其它包括比计算机设备更多或更少的子系统的计算机系统也能适用于发明。
如上面详细描述的,适用于本实施例的计算机设备能执行核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别方法的指定操作。计算机设备通过处理器运行在计算机可读介质中的软件指令的形式来执行这些操作。这些软件指令可以从存储设备或者通过局域网接口从另一设备读入到存储器中。存储在存储器中的软件指令使得处理器执行上述的群成员信息的处理方法。此外,通过硬件电路或者硬件电路结合软件指令也能同样实现本发明。因此,实现本实施例并不限于任何特定硬件电路和软件的组合。
实施例2
本发明实施例提出了一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别装置,具体如图3所示,该装置包括:
数据获取模块,用于获取核反应堆/核电厂运行时关键位置的运行数据。
数据识别模块,基于获取的运行数据,进行瞬态识别,并分别记录瞬态开始和结束的时间。
第一瞬态分类模块,分别提取瞬态开始和结束的功率值,将其与参考瞬态数据库中的参考瞬态进行对比分析,进行第一次瞬态分类,将运行瞬态归类为参考瞬态。
相似度计算模块,分别提取瞬态数据中的温度、压力、流量值,并依次计算其与第一次瞬态分类后对应的参考瞬态数据库中的参考瞬态的相似度。
第二瞬态分类模块,对相似度进行排序,并将相似度与阈值相比,如果最大相似度大于阈值,则选取最大相似度值对应的运行瞬态归类为参考瞬态,并将该运行瞬态更新至参考瞬态数据库中,用于后续的比较过程中,该条被识别出的运行瞬态与设计瞬态同时作为相似度计算的参考值;如果最大相似度小于阈值,则将该运行瞬态标记为未知瞬态,并更新至参考瞬态数据库中,作为后续瞬态识别的参考值。
参考瞬态数据库,存储有参考瞬态,初始的参考瞬态为设计瞬态。
本发明实施例还提出了一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别系统,具体如图4所示,该系统包括上述识别装置、通讯装置、存储装置。
其中,识别装置实现对数据的获取、分析、输出瞬态识别及分类结果,并打印报告。
通讯装置,可集成于识别装置,也可以外设于识别装置,用于实现识别装置与核电厂运行监测系统的通讯连接,具体可根据不同核电厂情况,可包括与DCS系统通讯的模块、与PI系统通讯的模块,其功能是读取核电厂运行监测传感器的历史数据并将其传输给识别装置进行处理分析。
存储装置,用于存储运行状态数据。考虑系统长期运行状态及瞬态数据的重要性,作为优选,采取磁介质与光介质两层备份的方式进行历史数据储存。磁盘阵列作为第一层数据存储和备份的介质,每月通过通讯模块进行数据读取和存储。光盘作为第二层数据备份介质,在需要时对硬盘中的数据进行刻录。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别方法,其特征在于,包括:
获取核反应堆运行时关键位置的运行数据;
基于所述运行数据,进行瞬态识别,并分别记录瞬态开始和结束的时间;
分别提取瞬态开始和结束时的功率值,并将所述功率值与参考瞬态数据库中的参考瞬态进行对比分析,进行第一次瞬态分类;
分别提取瞬态数据中的温度、压力和流量值,并依次计算温度、压力或流量值与第一次瞬态分类后对应的参考瞬态数据库中的参考瞬态的相似度;所述参考瞬态数据库中的参考瞬态初始为设计瞬态;
对相似度进行排序,并将相似度与阈值相比;
如果最大相似度大于阈值,则选取最大相似度值对应的运行瞬态归类为参考瞬态,并将该运行瞬态更新至参考瞬态数据库中,作为后续瞬态识别的参考值;
如果最大相似度小于阈值,则将该运行瞬态标记为未知瞬态,并将该运行瞬态更新至参考瞬态数据库中,作为后续瞬态识别的参考值。
2.根据权利要求1所述的一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别方法,其特征在于,进行瞬态识别,并分别记录瞬态开始和结束的时间,具体包括:
基于获取的运行数据,根据预设条件识别出稳态数据;
从所述运行数据中移除稳态数据后,将剩余的部分标记为瞬态数据,并分别记录每一段瞬态数据的瞬态开始和结束的时间。
3.根据权利要求2所述的一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别方法,其特征在于,所述预设条件为:
核反应堆功率、阀门开关、主泵运行状态保持稳定,且温度和压力变化幅度低于1%量程每小时。
4.根据权利要求1所述的一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别方法,其特征在于,所述相似度计算过程具体包括:
分别计算瞬态数据中的温度、压力、流量值与参考瞬态数据的等效距离;
根据温度、压力、流量的等效距离,计算当前瞬态与参考瞬态的相似度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别方法,其特征在于,所述运行数据包括核反应堆关键位置或关键设备上的监测传感器或设备测量的温度、压力、流量、反应堆功率、主泵转速和阀门开关状态。
6.一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别装置,其特征在于,包括:
数据获取模块,用于获取核反应堆运行时关键位置的运行数据;
数据识别模块,基于所述运行数据,进行瞬态识别,并分别记录瞬态开始和结束的时间;
第一瞬态分类模块,分别提取瞬态开始和结束时的功率值,并将所述功率值与参考瞬态数据库中的参考瞬态进行对比分析,进行第一次瞬态分类;
相似度计算模块,分别提取瞬态数据中的温度、压力和流量值,并依次计算温度、压力或流量值与第一次瞬态分类后对应的参考瞬态数据库中的参考瞬态的相似度;
第二瞬态分类模块,对相似度进行排序,并将相似度与阈值相比,如果最大相似度大于阈值,则选取最大相似度值对应的运行瞬态归类为参考瞬态,并将该运行瞬态更新至参考瞬态数据库中,作为后续瞬态识别的参考值;如果最大相似度小于阈值,则将该运行瞬态标记为未知瞬态,并将该运行瞬态更新至参考瞬态数据库中,作为后续瞬态识别的参考值;
参考瞬态数据库,用于存储参考瞬态,初始为设计瞬态。
7.一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别系统,其特征在于,该系统包括权利要求6所述的识别装置、通讯装置和存储装置;
其中,通讯装置用于实现所述识别装置与核反应堆运行监测系统的通讯连接;
所述存储装置,用于储存运行数据以及提取的瞬态数据。
8.根据权利要求7所述的一种核反应堆冷却剂系统运行瞬态快速识别系统,其特征在于,所述存储装置采用磁介质与光介质两层备份的方式进行数据储存。
9.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。
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刘立欣 ; 郑利民 ; 周全福 ; .AP1000核电厂典型的运行瞬态分析.核技术.2012,(第11期),全文. * |
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CN115982622A (zh) | 2023-04-18 |
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