CN116487085A - 一种核电厂应急操作支持系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电厂应急操作支持系统，涉及核电厂过程控制领域，包括数据中心、应急操作服务器和台屏设备，数据中心用于进行核电厂过程控制系统运行过程中产生数据的存储；应急操作服务器用于接收数据中心发送的采集序列以对关键参数进行趋势预测，以及基于异常的已处理时间序列判断得到当前故障，以及进行故障处置规程确定；台屏设备用于进行趋势预测结果显示、当前故障主动确定、故障处置规程显示，以及故障处置操作控制。本发明能够及时给出潜在的运行风险，通过提前动作，避免故障进一步发展。

Description

一种核电厂应急操作支持系统

技术领域

本发明涉及核电厂过程控制领域，具体涉及一种核电厂应急操作支持系统。

背景技术

现阶段核电厂控制室、应急控制点面向核应急事故还是以SCADA(SupervisoryControl And Data Acquisition，数据采集与监视控制系统)系统的参数显示、工业回路图显示、报警提示为主。发生事故后，操纵员通过计算机、显示器获取工业回路系统的运行状态，基于自身经验判断故障原因、按照事故处理规程操纵台屏设备，完成对核应急事故的应急处理。

但是，仅采用以SCADA系统为主的事故处理方式，其仅能在系统运行故障、并且给出报警后，操纵员才能发现系统运行异常，从而导致后续事故处理的滞后。此外，通过参数显示、回路图显示，信息量繁复、杂乱，非常依赖操纵员的操作经验、心理素质以及知识储备，不利于事故的处理。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种核电厂应急操作支持系统，能够及时给出潜在的运行风险，通过提前动作，避免故障进一步发展。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是，包括：

数据中心，其用于进行核电厂过程控制系统运行过程中产生数据的存储；

应急操作服务器，其用于接收数据中心发送的采集序列以对关键参数进行趋势预测，以及基于异常的已处理时间序列判断得到当前故障，以及进行故障处置规程确定；

台屏设备，其用于进行趋势预测结果显示、当前故障主动确定、故障处置规程显示，以及故障处置操作控制。

在上述技术方案的基础上，

所述数据中心包括数据库和数据分发模块；

所述数据库用于进行核电厂过程控制系统运行过程中产生数据的存储；

所述数据分发模块用于将采集序列发送给应急操作服务器。

在上述技术方案的基础上，

所述台屏设备包括控制室显控装置和应急控制点显控装置；

所述控制室显控装置上设有控制室操作器和计算机；

所述应急控制点显控装置上设有应急控制点操作器和计算机。

在上述技术方案的基础上，

所述应急操作服务器包括通信模块、数据处理模块、趋势预测模块；

所述数据处理模块用于对数据中心发送的采集序列进行数据预处理，以剔除异常数据；

所述趋势预测模块用于基于现有数据序列，对采集序列中的关键参数进行趋势预测；

所述通信模块用于接收数据中心发送的采集序列并转发给数据处理模块，以及将趋势预测模块的趋势预测结果发送给控制室显控装置和应急控制点显控装置进行显示，以结合实时数据进行综合显示从而进行主动评估。

在上述技术方案的基础上，

所述应急操作服务器还包括故障监测模块和故障事件专家库系统；

所述故障监测模块用于通过滑动窗口算法对已预处理的时间序列进行检测，当发生异常后根据故障事件专家库系统中存储的故障事件进行匹配，得出当前故障类型或当前潜在故障风险；

所述通信模块将故障监测模块得出的当前故障类型或当前潜在故障风险发送给控制室显控装置和应急控制点显控装置。

在上述技术方案的基础上，

所述应急操作服务器还包括故障评估模块；

所述故障评估模块用于对故障监测模块得出的当前故障类型或当前潜在故障风险进行评估，以及趋势预测模块的趋势预测结果进行评估，并将评估结果发送给台屏设备。

在上述技术方案的基础上，当当前故障类型或当前潜在故障风险发送给控制室显控装置和应急控制点显控装置之后：

在控制室显控装置和应急控制点显控装置的计算机上进行当前故障类型或当前潜在故障风险的主动确定。

在上述技术方案的基础上，当进行当前故障类型或当前潜在故障风险的主动确定之后：

所述控制室显控装置或应急控制点显控装置切换至事故处置画面，显示由趋势预测模块、故障监测模块和故障评估模块发送的信息，同时对应急操作服务器中操作规程专家系统确定的故障处置规程进行显示。

在上述技术方案的基础上，当进行故障处置规程的显示之后：

基于控制室显控装置或应急控制点显控装置上显示的信息，通过控制室操作器和应急控制点操作器进行故障处置操作。

在上述技术方案的基础上，

当故障处置完成之后，在控制室显控装置和应急控制点显控装置上进行确定，并通过后台服务器基于故障事件专家库系统对本次故障进行学习。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)通过对数据的预处理、分析、筛选，应急操作支持系统能给出各类关键参数的未来动向及趋势，能提前向操纵员给出潜在的运行风险，通过提前动作，避免故障进一步发展为核事故；

(2)通过关键参数的趋势预测，能在事故发生后给出操纵员事故未来的动向，以及相应操作后事故的可能走向，辅助操纵员去决策、启停调节设备的工作状态，更准确地处置事故；

(3)通过故障事件专家库系统，应急操作支持系统能很好地判定引发参数异常、系统报警的具体故障类别，操纵员通过人-机双重判定，能更快速、更准确地定位故障点，及时进行补救措施，避免人本身单一依赖经验判断的情况；

(4)能够结合当前报警、故障的类别，调用操作规程库中的处理规程，帮助操纵员尽快完成事故处置的操作，避免事故进一步扩大或造成重大损害。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本发明实施例中一种核电厂应急操作支持系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参见图1所示，本发明实施例提供一种核电厂应急操作支持系统，包括数据中心、应急操作服务器和台屏设备。

数据中心用于进行核电厂过程控制系统运行过程中产生数据的存储；应急操作服务器用于接收数据中心发送的采集序列以对关键参数进行趋势预测，以及基于异常的已处理时间序列判断得到当前故障，以及进行故障处置规程确定；台屏设备用于进行趋势预测结果显示、当前故障主动确定、故障处置规程显示，以及故障处置操作控制。

以下对本发明数据中心、应急操作服务器和台屏设备中各模块的功能的进行具体说明。

首先需要明确的是，本发明的运行条件为：核电厂的过程控制系统正常运行，数据库正常存储数据，核电厂应急操作支持系统的各类模块、服务器正常运行。

本发明中，数据中心包括数据库和数据分发模块。数据库用于进行核电厂过程控制系统运行过程中产生数据的存储，数据分发模块用于将采集序列发送给应急操作服务器。

本发明中，台屏设备包括控制室显控装置和应急控制点显控装置；控制室显控装置上设有控制室操作器和相应的计算机；应急控制点显控装置上设有应急控制点操作器和相应的计算机。

本发明中，应急操作服务器包括通信模块、数据处理模块、趋势预测模块；数据处理模块用于对数据中心发送的采集序列进行数据预处理，以剔除异常数据；趋势预测模块用于基于现有数据序列，对采集序列中的关键参数进行趋势预测；通信模块用于接收数据中心发送的采集序列并转发给数据处理模块，以及将趋势预测模块的趋势预测结果发送给控制室显控装置和应急控制点显控装置进行显示，以结合实时数据进行综合显示从而进行主动评估。

即应急操作服务器的通信模块对来自数据库的采集序列进行接收，之后由数据处理模块对采集序列进行数据预处理，以剔除异常数据，然后趋势预测模块基于现有数据序列，对采集序列中的关键参数进行趋势预测，之后由通信模块将趋势预测结果发送给控制室显控装置和应急控制点显控装置进行显示，并结合实时数据进行综合显示，以供操纵员进行评估。

本发明中，应急操作服务器还包括故障监测模块和故障事件专家库系统；故障监测模块用于通过滑动窗口算法对已预处理的时间序列进行检测，当发生异常后根据故障事件专家库系统中存储的故障事件进行匹配，得出当前故障类型或当前潜在故障风险；通信模块将故障监测模块得出的当前故障类型或当前潜在故障风险发送给控制室显控装置和应急控制点显控装置。

应急操作服务器还包括故障评估模块；故障评估模块用于对故障监测模块得出的当前故障类型或当前潜在故障风险进行评估，以及趋势预测模块的趋势预测结果进行评估，并将评估结果发送给台屏设备。

即故障监测模块通过滑动窗口算法对已预处理的时间序列进行检测，当发生异常后根据故障事件专家库系统中存储的故障事件进行匹配，得出当前故障类型或当前潜在故障风险，由通信模块推送给控制室显控装置和应急控制点显控装置进行显示。

本发明中，当当前故障类型或当前潜在故障风险发送给控制室显控装置和应急控制点显控装置之后：在控制室显控装置和应急控制点显控装置的计算机上进行当前故障类型或当前潜在故障风险的主动确定。

即由操纵员监视控制室显控装置和应急控制点显控装置，对当前故障类型或当前潜在故障风险进行确认。

本发明中，当进行当前故障类型或当前潜在故障风险的主动确定之后：控制室显控装置或应急控制点显控装置切换至事故处置画面，显示由趋势预测模块、故障监测模块和故障评估模块发送的信息，同时对应急操作服务器中操作规程专家系统确定的故障处置规程进行显示。当进行故障处置规程的显示之后：基于控制室显控装置或应急控制点显控装置上显示的信息，通过控制室操作器和应急控制点操作器进行故障处置操作。

即操纵员确认当前故障类型或当前潜在故障风险之后，控制室显控装置和应急控制点显控装置中的一块屏幕将专门切换到事故处理画面，显示由趋势预测模块、故障监测模块和故障评估模块发送的信息，操作规程专家系统将对应故障的故障处置规程同时显示在屏幕上，操纵员可依据真实数据、算法结果、操作规程等综合显示信息通过台屏设备的控制室操作器和应急控制点操作器对故障、核安全事故进行处置。

本发明中，当故障处置完成之后，在控制室显控装置和应急控制点显控装置上进行确定，并通过后台服务器基于故障事件专家库系统对本次故障进行学习。

即故障处置完毕后，由操纵员在控制室显控装置和应急控制点显控装置上进行确定，由故障事件专家库系统对本次事件进行拆解、学习，改善模型。

以下对完整执行流程进行说明。

S1：应急操作服务器的通信模块对来自数据库的采集序列进行接收，之后由数据处理模块对采集序列进行数据预处理，以剔除异常数据；

S2：趋势预测模块基于现有数据序列，对采集序列中的关键参数进行趋势预测，之后由通信模块将趋势预测结果发送给控制室显控装置和应急控制点显控装置进行显示，并结合实时数据进行综合显示，以供操纵员进行评估；

S3：故障监测模块通过滑动窗口算法对已预处理的时间序列进行检测，当发生异常后根据故障事件专家库系统中存储的故障事件进行匹配，得出当前故障类型或当前潜在故障风险，由通信模块推送给控制室显控装置和应急控制点显控装置进行显示；

S4：操纵员监视控制室显控装置和应急控制点显控装置，对当前故障类型或当前潜在故障风险进行确认；若确认五风险，则回到步骤S1继续运行；

S5：操纵员确认当前故障类型或当前潜在故障风险之后，控制室显控装置和应急控制点显控装置中的一块屏幕将专门切换到事故处理画面，显示由趋势预测模块、故障监测模块和故障评估模块发送的信息，操作规程专家系统将对应故障的故障处置规程同时显示在屏幕上，操纵员可依据真实数据、算法结果、操作规程等综合显示信息通过台屏设备的控制室操作器和应急控制点操作器对故障、核安全事故进行处置；

S6：故障处置完毕后，由操纵员在控制室显控装置和应急控制点显控装置上进行确定，由故障事件专家库系统对本次事件进行拆解、学习，改善模型。

本发明通过在控制室、应急控制点位布置相应服务器、台屏设备，形成硬件平台。

部署数据库，保存系统运行的参数信息，由故障监测模块通过滑动窗口等不同算法对关联参数进行处理、判断。当参数出现直接异常或隐患异常后，基于故障事件专家库系统对参数序列或提取特征通过拟合或神经网络等算法进行匹配，将结果、参数共同推送到控制室、应急控制点位的显示屏幕上，进行预警或报警提示。当操纵员确认故障后，将调取数据库中的故障序列进行算法再训练。

操纵员基于真实故障，操作台屏设备处置故障，台屏设备将基于具体类型的故障以及其关联的主要参数给出未来的故障趋势预测，辅助操纵员决策；同时，基于核安全事故的处置规程，应急操作服务器将调用规程，提示操纵员。需要明确的是，应急操作服务器不代替操纵员决策，仅作为辅助系统展示信息。

本发明实施例的核电厂应急操作支持系统，通过对数据的预处理、分析、筛选，应急操作支持系统能给出各类关键参数的未来动向及趋势，能提前向操纵员给出潜在的运行风险，通过提前动作，避免故障进一步发展为核事故；通过关键参数的趋势预测，能在事故发生后给出操纵员事故未来的动向，以及相应操作后事故的可能走向，辅助操纵员去决策、启停调节设备的工作状态，更准确地处置事故；通过故障事件专家库系统，应急操作支持系统能很好地判定引发参数异常、系统报警的具体故障类别，操纵员通过人-机双重判定，能更快速、更准确地定位故障点，及时进行补救措施，避免人本身单一依赖经验判断的情况。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种核电厂应急操作支持系统，其特征在于，包括：

数据中心，其用于进行核电厂过程控制系统运行过程中产生数据的存储；

应急操作服务器，其用于接收数据中心发送的采集序列以对关键参数进行趋势预测，以及基于异常的已处理时间序列判断得到当前故障，以及进行故障处置规程确定；

台屏设备，其用于进行趋势预测结果显示、当前故障主动确定、故障处置规程显示，以及故障处置操作控制。

2.如权利要求1所述的一种核电厂应急操作支持系统，其特征在于：

所述数据中心包括数据库和数据分发模块；

所述数据库用于进行核电厂过程控制系统运行过程中产生数据的存储；

所述数据分发模块用于将采集序列发送给应急操作服务器。

3.如权利要求1所述的一种核电厂应急操作支持系统，其特征在于：

所述台屏设备包括控制室显控装置和应急控制点显控装置；

所述控制室显控装置上设有控制室操作器和计算机；

所述应急控制点显控装置上设有应急控制点操作器和计算机。

4.如权利要求3所述的一种核电厂应急操作支持系统，其特征在于：

所述应急操作服务器包括通信模块、数据处理模块、趋势预测模块；

所述数据处理模块用于对数据中心发送的采集序列进行数据预处理，以剔除异常数据；

所述趋势预测模块用于基于现有数据序列，对采集序列中的关键参数进行趋势预测；

所述通信模块用于接收数据中心发送的采集序列并转发给数据处理模块，以及将趋势预测模块的趋势预测结果发送给控制室显控装置和应急控制点显控装置进行显示，以结合实时数据进行综合显示从而进行主动评估。

5.如权利要求4所述的一种核电厂应急操作支持系统，其特征在于：

所述应急操作服务器还包括故障监测模块和故障事件专家库系统；

所述故障监测模块用于通过滑动窗口算法对已预处理的时间序列进行检测，当发生异常后根据故障事件专家库系统中存储的故障事件进行匹配，得出当前故障类型或当前潜在故障风险；

所述通信模块将故障监测模块得出的当前故障类型或当前潜在故障风险发送给控制室显控装置和应急控制点显控装置。

6.如权利要求5所述的一种核电厂应急操作支持系统，其特征在于：

所述应急操作服务器还包括故障评估模块；

所述故障评估模块用于对故障监测模块得出的当前故障类型或当前潜在故障风险进行评估，以及趋势预测模块的趋势预测结果进行评估，并将评估结果发送给台屏设备。

7.如权利要求6所述的一种核电厂应急操作支持系统，其特征在于，当当前故障类型或当前潜在故障风险发送给控制室显控装置和应急控制点显控装置之后：

在控制室显控装置和应急控制点显控装置的计算机上进行当前故障类型或当前潜在故障风险的主动确定。

8.如权利要求7所述的一种核电厂应急操作支持系统，其特征在于，当进行当前故障类型或当前潜在故障风险的主动确定之后：

所述控制室显控装置或应急控制点显控装置切换至事故处置画面，显示由趋势预测模块、故障监测模块和故障评估模块发送的信息，同时对应急操作服务器中操作规程专家系统确定的故障处置规程进行显示。

9.如权利要求8所述的一种核电厂应急操作支持系统，其特征在于，当进行故障处置规程的显示之后：

基于控制室显控装置或应急控制点显控装置上显示的信息，通过控制室操作器和应急控制点操作器进行故障处置操作。

10.如权利要求9所述的一种核电厂应急操作支持系统，其特征在于：

当故障处置完成之后，在控制室显控装置和应急控制点显控装置上进行确定，并通过后台服务器基于故障事件专家库系统对本次故障进行学习。