一种核电厂仪表可用性分析方法
【专利摘要】本发明公开了一种核电厂仪表可用性分析方法，应用于严重事故工况下，当鉴定曲线包络法无法判定仪表可用性时，所述方法包括：根据仪表特性建立相应的等效电路；确定不同环境因素对所述等效电路的影响；建立性能降级的电路特征；在所述等效电路中引入噪声电路，获得模拟电路；基于所述模拟电路，运行仿真程序，对比输出波形，实现了高效准确的完成对核电厂的仪表可用性的分析，可操作性较高，且分析成本较低，分析范围广隐患较低，进而提高了核电厂安全性的技术效果。
【专利说明】—种核电厂仪表可用性分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核电研究领域，尤其涉及一种核电厂仪表可用性分析方法。
【背景技术】
[0002]目前核电标准RCC-E 2005《压水堆核电站核岛电子设备设计和建造规则》中新增了 B7000，给出了严重事故条件下的仪表鉴定程序，但仅适用于新建电站，对于已建成的核电厂不作强制要求。
[0003]在福岛核事故后，国家核安全局要求对全国在运、在建核电站进行安全检查。因此必须对各电厂严重事故工况下所需的仪表进行可用性分析。对于我国目前保有量较大的二代加核电厂，仪表都没有经过严重事故鉴定，无法直接判断能否在该条件下保持可用性。若对仪表补充型式试验，不仅目前在技术上难以实现，且成本高昂，在实际操作中可能会面临很多困难。
[0004]在CNKI上对国内严重事故下仪表可用性的相关文献检索中，仅检索到《CPR1000严重事故仪表鉴定要求的对比分析及应用》，发表于《核科学与工程》2012年12月刊。该文章对中、美、法设备鉴定法规、标准进行分析，并给出了严重事故下仪表鉴定方法和程序的建议。文中没有给出具体的严重事故下仪表可用性的评价方法。同样对于已建成的核电厂，在对仪表进行严重事故条件鉴定已不现实，不具备很好的可操作性。
[0005]在EPRITR-103412 《Assessment of Existing Plant Instrumentat1n forSevere Accident Management))中使用的仪表可用性评价方法同目前国内设计院普遍采用方法相同，均为鉴定曲线包络法，即将仪表鉴定时的环境条件曲线与严重事故的环境条件曲线进行包络对比，结合仪表环境敏感因素的分析，评价仪表在严重事故条件下性能是否受到影响。该方法具有较好的可信度，但在一定程度上过于保守。特别是在鉴定曲线无法包络环境曲线的情况下，既不能简单判断仪表不可用，也无其他证据表明其可用。在实际工程经验中，此类情况也经常发生。
[0006]综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题:
在现有技术中，由于现有的核电厂仪表可用性分析方法采用鉴定曲线包络法进行分析，但是当在鉴定曲线无法包络环境曲线的情况下，此时既不能简单判断仪表不可用，也无其他证据表明仪表可用，而采用其他的仪表可用性分析方法主要采用人工进行操作，成本较高，容易出错，且需要进行大量重复性实验，对于已建成的核电厂的仪表进行可用性分析不具备很好的可操作性，所以，现有的核电厂仪表可用性分析方法存在分析效率和准确率较低，成本较高，可操作性较低，分析范围较窄容易存在隐患，且容易出错导致危害核电厂安全性的技术问题。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种核电厂仪表可用性分析方法，解决了现有的核电厂仪表可用性分析方法存在分析效率和准确率较低，成本较高，可操作性较低，分析范围较窄容易存在隐患，且容易出错导致危害核电厂安全性的技术问题，实现了高效准确的完成对核电厂的仪表可用性的分析，可操作性较高，且分析成本较低，分析范围广隐患较低，进而提高了核电厂安全性的技术效果。
[0008]为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种核电厂仪表可用性分析方法，应用于严重事故工况下，当鉴定曲线包络法无法判定仪表可用性时，所述方法包括:
步骤1:根据仪表及信号传输特性建立相应的等效电路；
步骤2:确定不同严重事故环境因素对所述等效电路的影响；
步骤3:综合等效电路特征及仪表所处环境条件，建立性能降级的电路特征；
步骤4:在所述等效电路中引入噪声电路，获得受噪声干扰的电路模型；
步骤5:基于步骤1-步骤4，分别建立仪表电路未受噪声干扰和受到噪声干扰的电路模型，将所述电路模型置于仿真程序中运行，所述仿真程序将基于模型及预设的仿真环境给出相应的输出波形。
[0009]进一步的，在所述步骤获得输出波形之后还包括:将所得的输出波形同正常环境下仪表电路输出波形进行对比分析，根据对比结果将被测仪表分为:可用、降级可用、不可用三类。
[0010]进一步的，所述对比结果具体为:当严重事故下电路模型输出波形同正常环境下电路模型输出波形一致，即输出满足仪表规格书中精度要求时，判断仪表可用；当严重事故下电路模型输出波形同正常环境下电路模型输出波形不一致，但仍可以在控制室显示出稳定数值，并且可反映出参数变化趋势时，判断仪表降级可用；当严重事故下电路模型输出波形超过显示范围，或参数无法稳定读出时，判断仪表不可用。
[0011]进一步的，所述根据仪表特性建立相应的等效电路具体包括:
首先，根据仪表的类型，获得相应仪表的测量原理和电路结构；
然后，根据仪表中的敏感元器件及电路结构，确定所述等效电路中的元器件及其布置；
然后，根据仪表的电路信号输出特征，确定所述等效电路的信号输出特征；
然后，基于所述测量原理和所述电路结构，和所述元器件，以及所述信号输出数据，建立所述等效电路。
[0012]进一步的，所述环境因素包括但不限于:温度、压力、湿度、辐照、可燃气体爆燃、气溶胶中的一种或几种。
[0013]进一步的，所述建立性能降级的电路特征具体为:根据仪表元器件在不同环境下的参数变化规律以及环境对仪表整体的影响规律设置所述等效电路的分布参数，模拟实际环境对所述等效电路的影响，建立性能降级的电路特征。
[0014]进一步的，所述在所述等效电路中引入噪声电路，获得模拟电路具体为:根据噪声电路加载于所述等效电路中，通常从仪表的供电和信号获取部分并入，获得所述模拟电路。
[0015]进一步的，所述噪声电路的噪声干扰模式包括但不限于:差模/共模干扰信号噪声、地线系统的尖峰电压噪声、电路内部的尖峰电压噪声中的一种或几种。
[0016]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
由于采用了首先根据仪表及信号传输特性建立相应的等效电路；然后确定不同严重事故环境因素对所述等效电路的影响；然后综合等效电路特征及仪表所处环境条件，建立性能降级的电路特征；然后在所述等效电路中引入噪声电路，获得受噪声干扰的电路模型；然后分别建立仪表电路未受噪声干扰和受到噪声干扰的电路模型，将所述电路模型置于仿真程序中运行，所述仿真程序将基于模型及预设的仿真环境给出相应的输出波形的技术手段，即当鉴定曲线包络法无法判定仪表可用性时，采用电路仿真技术，模拟严重事故下的环境因素对仪表可用性进行分析，所以，有效解决了现有的核电厂仪表可用性分析方法存在分析效率和准确率较低，成本较高，可操作性较低，分析范围较窄容易存在隐患，且容易出错导致危害核电厂安全性的技术问题，进而实现了高效准确的完成对核电厂的仪表可用性的分析，可操作性较高，且分析成本较低，分析范围广隐患较低，进而提高了核电厂安全性的技术效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本申请实施例一中核电厂仪表可用性分析方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]本发明提供了一种核电厂仪表可用性分析方法，解决了现有的核电厂仪表可用性分析方法存在分析效率和准确率较低，成本较高，可操作性较低，分析范围较窄容易存在隐患，且容易出错导致危害核电厂安全性的技术问题，实现了高效准确的完成对核电厂的仪表可用性的分析，可操作性较高，且分析成本较低，分析范围广隐患较低，进而提高了核电厂安全性的技术效果。
[0019]本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下:
采用了首先根据仪表及信号传输特性建立相应的等效电路；然后确定不同严重事故环境因素对所述等效电路的影响；然后综合等效电路特征及仪表所处环境条件，建立性能降级的电路特征；然后在所述等效电路中引入噪声电路，获得受噪声干扰的电路模型；然后分别建立仪表电路未受噪声干扰和受到噪声干扰的电路模型，将所述电路模型置于仿真程序中运行，所述仿真程序将基于模型及预设的仿真环境给出相应的输出波形的技术手段，即当鉴定曲线包络法无法判定仪表可用性时，采用电路仿真技术，模拟严重事故下的环境因素对仪表可用性进行分析，所以，有效解决了现有的核电厂仪表可用性分析方法存在分析效率和准确率较低，成本较高，可操作性较低，分析范围较窄容易存在隐患，且容易出错导致危害核电厂安全性的技术问题，进而实现了高效准确的完成对核电厂的仪表可用性的分析，可操作性较高，且分析成本较低，分析范围广隐患较低，进而提高了核电厂安全性的技术效果。
[0020]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0021]实施例一:
在实施例一中，提供了一种核电厂仪表可用性分析方法，应用于严重事故工况下，当鉴定曲线包络法无法判定仪表可用性时，请参考图1，所述方法包括:
步骤1，根据仪表及信号传输特性建立相应的等效电路。
[0022]其中，在本申请实施例中，所述根据仪表及信号传输特性建立相应的等效电路具体包括:
首先，根据仪表的类型，获得相应仪表的测量原理和电路结构；
然后，根据仪表中的敏感元器件及电路结构，确定所述等效电路中的元器件及其布置；
然后，根据仪表的电路信号输出特征，确定所述等效电路的信号输出特征；
然后，基于所述测量原理和所述电路结构，和所述元器件，以及所述信号输出数据，建立所述等效电路。
[0023]其中，在本申请实施例中，本申请技术方案制订了简化等效电路的建立原则:
1.不同类型仪表的测量原理及电路结构不同，通过分析相应仪表电路中最容易受严重事故环境条件影响的敏感元器件，确定等效电路中必须的出现元器件，且元器件变化对等效电路的影响必须同原电路等效；
2.等效电路的信号输出类型及范围需要与仪表原电路相同；
3.需要考虑严重事故环境对仪表防护、屏蔽及信号传输线路造成的可能影响，且上述影响在等效电路中能够得以体现。
[0024]在建立性能降级的等效电路特征这一步骤中，将会综合考虑严重事故环境条件对仪表防护、屏蔽、接插件、电缆等造成的影响，并建立相应的特征模型。例如，对信号传输电缆绝缘性能下降这一特性进行建模，可通过改变电路模型中电缆间绝缘电阻值来体现。
[0025]在步骤I之后，本申请实施例的方法便进入步骤2，即:确定不同严重事故环境因素对所述等效电路的影响。
[0026]其中，在本申请实施例中，所述环境因素包括但不限于:温度、压力、湿度、福照、可燃气体爆燃、气溶胶中的一种或几种。
[0027]其中，在本申请实施例中，严重事故工况中需要考虑的环境因素包括温度、压力、湿度(包括化学喷淋)、辐照、可燃气体爆燃、气溶胶等。由于严重事故序列和仪表安装位置不同，需要考虑的上述环境因素分量具体参数不同。严重事故环境参数的计算可以依靠安全分析专业成熟的计算程序完成，在计算出环境参数后，根据步骤一中给出的的等效电路的特点，确定其可能的电路变化模式及仿真方案。电路变化模式及仿真方案根据具体的严重事故环境参数进行设置。根据前文所述，环境因素包括但不限于:温度、压力、湿度、辐照、可燃气体爆燃、气溶胶中的一种或几种。当这些环境条件的参数高于仪表鉴定时条件时，将对其予以考虑，以确定仿真方案。
[0028]在步骤2之后，本申请实施例的方法便进入步骤3，即:综合等效电路特征及仪表所处环境条件，建立性能降级的电路特征。
[0029]其中，在本申请实施例中，所述建立性能降级的电路特征具体为:根据仪表元器件在不同环境下的参数变化规律以及环境对仪表整体的影响规律设置所述等效电路的分布参数，模拟实际环境对所述等效电路的影响，建立性能降级的电路特征。
[0030]其中，在本申请实施例中，湿度、化学喷淋、可燃气体爆炸等因素可能导致仪表(包括电缆)防护降级，保护外壳受损、绝缘及屏蔽性能下降等。可以通过按照仪表元器件在不同环境下的参数变化规律修改等效电路中的对地或电缆间电阻、电容等参数，模拟实际环境对其的影响，建立性能降级的电路特征。
[0031]在步骤3之后，本申请实施例的方法便进入步骤4，即:在所述等效电路中引入噪声电路，获得受噪声干扰的电路模型。
[0032]其中，在本申请实施例中，所述在所述等效电路中引入噪声电路，获得模拟电路具体为:根据噪声电路并入仪表的供电和信号获取部分，将所述噪声电路接入所述等效电路电缆，获得所述模拟电路。
[0033]其中，在本申请实施例中，严重事故环境条件下，电磁环境恶化，仪表抗干扰能力减弱，各类噪声会通过不同途径与仪表电路耦合。通常以电感耦合、电容耦合、电磁辐射等形式串入干扰电压或因本地和远方的地电位不同而直接导入。噪声干扰通常由供电线、信号输入输出线及外壳引入。因此噪声电路可并入仪表的供电和信号获取部分，接入等效电路电缆，建立完整的测量电路。
[0034]其中，在本申请实施例中，所述噪声电路的噪声干扰模式包括但不限于:差模/共模干扰信号噪声，地线系统的尖峰电压噪声，电路内部的尖峰电压噪声中的一种或几种。
[0035]根据核电厂仪表本体及安装方式的特点，比较可信的噪声干扰模式包括以下三种:
1.差模/共模干扰信号噪声:该类干扰信号由电力设备引入，其中较常见的为峰值10V-50V，频率50Hz的工频干扰。正常运行情况下该噪声不会对电路产生影响，但事故工况下由于仪表防护及屏蔽性能降级，则必须考虑。最典型的为连接仪表的两条电缆对地阻抗不同，引入的1V噪声信号。
[0036]2.地线系统的尖峰电压噪声:该噪声是由电感负载的变化引起的。当继电器震颤或受其他干扰时，48V直流继电器的反复开闭会引起尖峰电压。该噪声典型模型为宽度Ims的500V尖峰电压的输入，输出结果为宽度为7ms的400V电压噪声。
[0037]3.电路内部的尖峰电压噪声:该噪声由磁场耦合带来的互感干扰引起。其来源是电感耦合电流，是由某些元件或设备失效引起。当仪表屏蔽及电缆绝缘层由于严重事故损坏后，其屏蔽对于地线失效，通过屏蔽部分引入该噪声。
[0038]在步骤4之后，本申请实施例的方法便进入步骤5，即:基于步骤1-步骤4，分别建立仪表电路未受噪声干扰和受到噪声干扰的电路模型，将所述电路模型置于仿真程序中运行，所述仿真程序将基于模型及预设的仿真环境给出相应的输出波形。
[0039]其中，在本申请实施例中，过上述四个步骤已建立完整的严重事故工况的电路模型，设置温度环境后运行，可以得到相应环境下的输出波形。分别对严重事故工况电路模型输出波形及正常预期输出波形进行对比，并根据一定的判据对严重事故工况下的输出波形进行判定，分为可用、降级可用、不可用三类。以此可以分析环境对仪表可用性的影响，并在可以在一定程度上预计仪表的可能失效模式。
[0040]其中，在本申请实施例中，在所述步骤对比输出波形之后还包括:将所述输出波形与预期输出波形进行对比，根据对比结果将被测仪表分为:可用、降级可用、不可用三类。
[0041]其中，在本申请实施例中，所述对比结果具体为:当严重事故下电路模型输出波形同正常环境下电路模型输出波形一致，即输出满足仪表规格书中精度要求时，判断仪表可用；当严重事故下电路模型输出波形同正常环境下电路模型输出波形不一致，但仍可以在控制室显示出稳定数值，并且可反映出参数变化趋势时，判断仪表降级可用；当严重事故下电路模型输出波形超过显示范围，或参数无法稳定读出时，判断仪表不可用。
[0042]本申请实施例中的方法通过采用电路仿真技术，进一步对鉴定曲线包络法无法判定可用性的仪表进行分析评价。以此为基础对核电厂应对严重事故的薄弱环节进行改进，提高了核电厂运行的安全性和经济性。
[0043]在采用电路仿真技术后，可以通过本申请实施例中的方法对严重事故下仪表可用性进一步进行合理可信的分析，弥补了曲线包络法过于保守的缺点。这样核电厂可以对薄弱的仪表进行整改，大大提高了电厂应对严重事故的能力，提升了核电厂的安全性。另外，该方法适用性强，可用于新建和已建成的核电厂。同时避免了对仪表进行重复的试验，节约了大量的资金、时间和人力，具有显著的经济效益。
[0044]上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点:
由于采用了首先根据仪表及信号传输特性建立相应的等效电路；然后确定不同严重事故环境因素对所述等效电路的影响；然后综合等效电路特征及仪表所处环境条件，建立性能降级的电路特征；然后在所述等效电路中引入噪声电路，获得受噪声干扰的电路模型；然后分别建立仪表电路未受噪声干扰和受到噪声干扰的电路模型，将所述电路模型置于仿真程序中运行，所述仿真程序将基于模型及预设的仿真环境给出相应的输出波形的技术手段，即当鉴定曲线包络法无法判定仪表可用性时，采用电路仿真技术，模拟严重事故下的环境因素对仪表可用性进行分析，所以，有效解决了现有的核电厂仪表可用性分析方法存在分析效率和准确率较低，成本较高，可操作性较低，分析范围较窄容易存在隐患，且容易出错导致危害核电厂安全性的技术问题，进而实现了高效准确的完成对核电厂的仪表可用性的分析，可操作性较高，且分析成本较低，分析范围广隐患较低，进而提高了核电厂安全性的技术效果。
[0045]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0046]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种核电厂仪表可用性分析方法，应用于严重事故工况下，当鉴定曲线包络法无法判定仪表可用性时，其特征在于，所述方法包括: 步骤1:根据仪表及信号传输特性建立相应的等效电路； 步骤2:确定不同严重事故环境因素对所述等效电路的影响； 步骤3:综合等效电路特征及仪表所处环境条件，建立性能降级的电路特征； 步骤4:在所述等效电路中引入噪声电路，获得受噪声干扰的电路模型； 步骤5:基于步骤1-步骤4，分别建立仪表电路未受噪声干扰和受到噪声干扰的电路模型，将所述电路模型置于仿真程序中运行，所述仿真程序将基于模型及预设的仿真环境给出相应的输出波形。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤获得输出波形之后还包括:将所得的输出波形同正常环境下仪表电路输出波形进行对比分析，根据对比结果将被测仪表分为:可用、降级可用、不可用三类。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对比结果具体为:当严重事故下电路模型输出波形同正常环境下电路模型输出波形一致，即输出满足仪表规格书中精度要求时，判断仪表可用；当严重事故下电路模型输出波形同正常环境下电路模型输出波形不一致，但仍可以在控制室显示出稳定数值，并且可反映出参数变化趋势时，判断仪表降级可用；当严重事故下电路模型输出波形超过显示范围，或参数无法稳定读出时，判断仪表不可用。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据仪表特性建立相应的等效电路具体包括: 根据仪表的类型，获得相应仪表的测量原理和电路结构； 根据仪表中的敏感元器件及电路结构，确定所述等效电路中的元器件及其布置； 根据仪表的电路信号输出特征，确定所述等效电路的信号输出特征； 基于所述测量原理和所述电路结构，和所述元器件，以及所述信号输出数据，建立所述等效电路。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环境因素包括但不限于:温度、压力、湿度、辐照、可燃气体爆燃、气溶胶中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立性能降级的电路特征具体为:根据仪表元器件在不同环境下的参数变化规律以及环境对仪表整体的影响规律设置所述等效电路的分布参数，模拟实际环境对所述等效电路的影响，建立性能降级的电路特征。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述等效电路中引入噪声电路，获得模拟电路具体为:根据噪声电路加载于所述等效电路中，通常从仪表的供电和信号获取部分并入，获得所述模拟电路。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述噪声电路的噪声干扰模式包括但不限于:差模/共模干扰信号噪声、地线系统的尖峰电压噪声、电路内部的尖峰电压噪声中的一种或几种。
【文档编号】G06F9/455GK104407914SQ201410656142
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】余俊辉, 黄有骏, 李小芬, 陈智, 霍雨佳, 陈静, 赵阳, 何正熙, 朱加良, 何鹏, 朱毖微, 吴茜 申请人:中国核动力研究设计院