一种核电厂安全评估系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种核电厂安全评估系统及方法，首先通过现场信息采集设备采集电厂系统/设备的现场数据信息，并对采集的现场数据信息进行处理；之后根据处理后的现场数据信息判断电厂设备的性能状态，再根据电厂系统/设备的性能状态和电厂系统/设备失效数据库中记录的电厂系统/设备信息评估电厂的安全水平。通过本发明所述的系统及方法可以实时评价电厂安全水平，改变了目前风险监测器更多依赖人员操作的弊端，在保障电厂安全性的同时，有效提高电厂的可利用率及经济性。
【专利说明】—种核电厂安全评估系统及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及核电厂安全管理【技术领域】，具体涉及一种用于核电厂安全及健康管理的安全评估系统及方法。
【背景技术】
[0002]概率安全评价(PSA)是以概率论为基础的风险量化评价技术，是评价风险、认识风险并帮助人们管理风险、降低风险的有效工具。目前核工业界通过多年的实践，已将PSA技术广泛的应用于核电厂的设计、运行和维修等各个领域，在保证核电的安全性和经济性两方面PSA技术均起到了重要的作用。风险监测器(Risk Monitor)是一个电厂特定的实时分析工具，用于确定基于系统和部件实际状态的瞬时风险，提供核电厂动态风险信息的工具。
[0003]从某种意义上来说核电厂就是一个通过大量信息实时采集、控制系统处理信息并对电厂系统及设备实施状态调节，及必要时采取人为干预的综合系统。在核电厂中分布有成千上万的现场测量设备，这些设备对于电厂安全可靠的运行提供了大量必要的信息，同时在控制系统内将这些信息进行处理，实现电厂运行中的自动控制，并供电厂人员决策使用。基于电厂已有的信息/数据采集平台，并融入专家系统、工程判断等信息建立“电厂系统/设备状态监测及健康诊断系统”对于实时了解电厂系统、设备信息，及时判断系统设备健康状态，针对性能降级的系统/设备提前采取干预措施可以有效预防设备/系统失效的发生。
[0004]目前绝大多数电厂的风险监测器并非真正的实时系统，设备失效/退出服务等信息需要电厂人员手动输入，没有充分利用电厂已有的电子日志、数据采集及处理数据库平台，对于电厂人员的依赖性较大。如何采用电厂已有的监测设备，结合专家系统及经验反馈系统对电厂内系统/设备的运行状态进行监测，对于发生性能降级的设备和系统及时给出报警，并给出干预措施及方案，从而有效提高系统/设备运行的平稳性，并提高电厂的经济性尤为重要。
【发明内容】
[0005]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安全评估系统及方法，通过该系统及方法对电厂安全状态进行实时监控，对发生性能降级的设备和系统及时给出预警。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0007]—种核电厂安全评估系统，包括现场信息采集模块、信息处理模块、状态监测及诊断模块和安全评估模块，其中:
[0008]现场信息采集模块用于通过现场信息采集设备采集电厂系统/设备的现场数据信息；所述的现场数据信息是指现场电厂系统/设备的运行状态参数；
[0009]信息处理模块用于对所述的现场数据信息进行处理，并将处理后的信息发送到状态监测及诊断模块；所述的处理是指将采集到的现场模拟信号转换为数字信号；[0010]状态监测及诊断模块用于根据信息处理模块处理后的信息判断电厂系统/设备的性能状态；所述的电厂系统/设备的性能状态包括系统/设备是否正常、是否发生性能降级、以及是否可用；
[0011 ] 安全评估模块用于根据电厂系统/设备的性能状态和电厂系统/设备失效数据库中记录的电厂系统/设备信息评估电厂的安全水平。
[0012]进一步，如上所述的一种电厂安全评估系统，该系统还包括:
[0013]决策管理模块，用于在电厂系统/设备发生性能降级或者失效时，根据安全评估模块的评估结果自动给出电厂系统/设备的预防性干预方案。
[0014]进一步，如上所述的一种电厂安全评估系统，状态监测及诊断模块包括:
[0015]专家诊断单元，用于将信息处理模块处理后的信息与各信息对应的限值进行比较，根据各信息的比较结果判断电厂系统/设备是否发生性能降级。
[0016]进一步，如上所述的一种电厂安全评估系统，所述的状态监测及诊断模块还包括:
[0017]经验反馈单元，用于在专家诊断单元无法判断出电厂系统/设备是否发生性能降级时，根据所述的各信息的比较结果和实际经验数据判断电厂系统/设备的状态性能。
[0018]再进一步，如上所述的一种电厂安全评估系统，安全评估模块通过核电厂风险监测器实时评估电厂的安全水平。
[0019]更进一步，如上所述的一种电厂安全评估系统，电厂系统/设备失效数据库用于记录电厂系统/设备的需求次数、需求过程中的失效次数、系统/设备运行时间以及运行过程中的失效次数。
[0020]一种核电厂安全评估方法，包括以下步骤:
[0021](I)通过现场信息采集设备采集电厂系统/设备的现场数据信息；所述的现场数据信息是指现场电厂系统/设备的运行状态参数；
[0022](2)对采集的现场数据信息进行处理；所述的处理是指将采集到的现场模拟信号转换为数字信号；
[0023](3)根据处理后的现场数据信息判断电厂设备的性能状态；所述的电厂系统/设备的性能状态包括系统/设备是否正常、是否发生性能降级、以及是否可用；
[0024](4)根据电厂系统/设备的性能状态和电厂系统/设备失效数据库中记录的电厂系统/设备信息评估电厂的安全水平。
[0025]进一步，如上所述的一种核电厂安全评估方法，电厂系统/设备发生性能降级或者失效时，该方法还包括以下步骤:
[0026](5)根据电厂安全水平的评估结果自动给出电厂系统/设备的预防性干预方案。
[0027]再进一步，如上所述的一种核电厂安全评估方法，步骤(I)中，所述的运行状态参数是指测量设备的测量数据，运行状态参数包括流量传感器、压力传感器和温度传感器的测量数据。
[0028]更进一步，如上所述的一种核电厂安全评估方法，步骤(4)中，通过核电厂风险监测器实时评估电厂的安全水平。
[0029]本发明的有益效果在于:
[0030]I)该系统可以实时评价电厂安全水平，改变了目前风险监测器更多依赖人员操作的弊端；
[0031]2)将电厂信息及时进行处理经过监测及诊断模块判断系统/设备的健康状态，从而有利于提高设备的可靠性、系统运行的稳定性及电厂的可利用率；
[0032]3)状态监测与诊断与电厂风险监测整合在一起，将对电厂系统/设备的状态管理与电厂的风险控制紧密结合，从而给出兼顾电厂安全性和经济性两方面的最优化系统/设备干预方案；
[0033]本发明所述的系统及方法，能够对电厂的设备状态进行实时监控，在设备发生降级或失效的情况时，能够及时给出干预方案，保障电厂安全性的前提下提高电厂的经济性。通过该方法及系统可以帮助电厂人员快速了解电厂各系统/设备的运行状态，实时了解电厂的安全水平。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1为本发明【具体实施方式】中一种电厂安全评估系统的结构框图；
[0035]图2为本发明一种电厂安全评估方法的流程图；
[0036]图3为【具体实施方式】中一种电厂安全评估方法的详细流程图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合说明书附图与【具体实施方式】对本发明做进一步的详细说明。
[0038]图1示出了本发明【具体实施方式】中一种电厂安全评估系统的结构框图，该系统包括现场信息采集模块11、信息处理模块12、状态监测及诊断模块13、安全评估模块14和决策管理模块，其中:
[0039]现场信息采集模块11用于通过现场信息采集设备采集电厂系统/设备的现场数据信息；所述的现场数据信息是指现场电厂系统/设备的运行状态参数，具体包括现场传感器、变送器和探测器等现场信息采集设备的测量数据，如流量、电压和温度等传感器的测量数据等。
[0040]信息处理模块12用于对所述的现场数据信息进行处理，并将处理后的信息发送到状态监测及诊断模块；所述的处理主要是指现场信息采集模块11采集到的现场模拟信号通过模数转换转换为数字信号；
[0041]状态监测及诊断模块13用于根据信息处理模块处理后的信息判断电厂系统/设备的性能状态；该模块包括用于将信息处理模块处理后的信息与各信息对应的限值进行比较，根据各信息的比较结果判断电厂系统/设备是否发生性能降级的专家诊断单元。在专家诊断单元不能够确切判断出电厂系统/设备是否发生性能降级时，该模块还包括根据所述的各信息的比较结果和实际经验数据判断电厂系统/设备的状态性能的经验反馈单元。
[0042]安全评估模块14用于根据电厂系统/设备的性能状态和电厂系统/设备失效数据库中记录的电厂系统/设备信息评估电厂的安全水平；该模块通过核电厂风险监测器(Risk Monitor)实时评估电厂的安全水平。电厂系统/设备失效数据库中记录的内容包括电厂系统/设备的需求次数、需求过程中的失效次数、系统/设备运行时间以及运行过程中的失效次数等，可以根据该数据库中的记录评价电厂安全性时所需要的设备运行失效率以及需求失效率。[0043]决策管理模块15用于在电厂系统/设备发生降级或者失效时，根据安全评估模块的评估结果给出电厂系统/设备的预防性干预方案。
[0044]该系统在评估核电厂安全时，现场信息采集模块11通过现场的就地传感器、变送器、探测器等采集设备进行现场数据信息的采集，这些数据信息作为状态监测及诊断模块12的输入。再将数据信息输入到状态监测及诊断模块12前，信息处理模块12首先通过筛选及逻辑判断对信息进行处理；状态监测及诊断模块12通过专家诊断单元和经验反馈单元、根据处理后的信息判断出电厂系统/设备是否发生性能降级、不可用等状况，并将判断结果发送到安全评估模块14，安全评估模块通过风险监测器实时评估电厂的安全水平，给出电厂堆芯损坏频率、大量放射性释放频率等安全信息用于安全评估。
[0045]本实施方式的安全评估模块14包含了支持安全监测器Risk Monitor实施的RiskMonitor PSA模型，其范围可以根据电厂的实际情况来考虑，如一级、二级、三级PSA，内外部灾害PSA等，Risk Monitor将电厂主控日志，电厂系统/设备失效数据库中的数据作为输入源进行电厂风险评估。其中，电厂主控日志用于记录电厂系统/设备的实际状态(在线或不可用等信息)，该日志将电厂系统/设备的实际状态按照某一频率及时传送给RiskMonitor。电厂系统/设备失效数据库作为Risk Monitor PSA模型设备可靠性数据源,定期进行处理并更新，以便反映电厂设备的可靠性水平。
[0046]图2示出了基于图1中所示系统的一种核电厂安全评估方法的流程图，该方法包括以下步骤:
[0047]步骤S21:通过现场信息采集设备采集电厂系统/设备的现场数据信息；
[0048]现场信息采集模块11通过设置在现场的就地传感器、变送器、探测器等采集设备进行现场数据信息的采集，并将采集后的信息发送的信息处理模块12，如图3所示。所述的现场数据信息主要是指现场电厂系统/设备的运行状态参数，具体包括现场传感器、变送器和探测器等现场信息采集设备的测量数据，如流量、电压和温度等传感器的测量数据等。
[0049]步骤S22:对采集的现场数据信息进行处理；
[0050]信息处理模块12对步骤S21中采集到的信息数据进行处理，主要包括信息的筛选和判断，并将处理后的数据发送到状态监测及诊断模块13。该步骤中主要是将步骤S21中采集到的现场模拟信号通过模数转换转换为数字信号。
[0051]步骤S23:根据处理后的现场数据信息判断电厂设备的性能状态；
[0052]诊断模块13借助其所包含的专家诊断单元和经验反馈单元，根据处理后的数据信息判断电厂系统/设备的状态，经过判断后将系统/设备的判断结果自动输入到安全评估模块14。所述的电厂系统/设备的性能状态包括系统/设备是否正常、是否发生性能降级、以及是否可用等。本实施方式中根据处理后的现场信息判断电厂设备性能的具体方式如下:
[0053]由专家诊断单元将处理后的各种现场数据信息(采集到的各种现场设备性能参数)与其对应的限值进行比较，并将比较结果进行逻辑组合，最后给出系统/设备是否发生性能降级的判断结论。例如，如果处理后的各种现场数据信息均在设定的限值范围内，则判断为没有发生性能降级；或者是在设定限值范围内的信息种类满足一定的数量，也可判断为没有发生性能降级，具体的限值及判断条件可根据实际需要进行设定。
[0054]此外，如果通过上述的判断方式不能够给出系统/设备是否发生性能降级的判断，例如，现场数据信息正好与其限值的端点值一致，这并不能够很好的给出判断结果，这时可以由经验反馈单元根据处理后的现场数据信息和电厂系统/设备实际运行中积累的一些实际经验数据，用于辅助设备性能状态的判定。
[0055]在判断出系统/设备是否发生性能降级后，可以根据判断结果再结合现场数据信息判断系统/设备是否正常以及可用等。
[0056]步骤S24:根据电厂系统/设备的性能状态和电厂系统/设备失效数据库中记录的电厂系统/设备信息评估电厂的安全水平；
[0057]步骤S25:根据安全评估模块的评估结果给出电厂系统/设备的预防性干预方案。
[0058]本实施方式中全评估模块14通过风险监测器，根据电厂系统/设备的性能状态和电厂系统/设备失效数据库中记录的电厂系统/设备信息评估电厂的安全水平，并在电厂系统/设备发生降级或者失效时，给出最优的干预方案。电厂系统/设备失效数据库中记录的内容包括电厂系统/设备的需求次数、需求过程中的失效次数、系统/设备运行时间以及运行过程中的失效次数等，可以根据该数据库中的记录评价电厂安全性时所需要的设备运行失效率以及需求失效率。
[0059]其中，通过风险监测器进行风险评估是现有技术，根据电厂实际的设备状态，如设备在运行或停运等状态信息，并将设备失效数据库给出的设备失效数据输入到风险监测器中进行风险评价。安全评估模块评估出的电厂的安全水平主要可以分为三类，安全水平良好、安全水平中等、及安全水平差三类，具体的安全水平定量限值可以根据具体目标进行设定。
[0060]在完成电厂的安全水平后，可以根据不同的评估结果给出最优的干预方案，主要的方案可包括以下几种:一、电厂维持正常运行状态，系统或设备维持例行的管理维护；
[0061]二、电厂维持正常运行状态，对于发生降级或失效的设备立刻采取纠正措施，如进行设备维修等操作，并对于其他系统或设备后续的运行状态给出建议，如此刻哪些设备不允许退出等；
[0062]三、电厂采取停堆或后撤等操作，避免在高风险状态下运行，并对失效或降级设备尽快采取维修等操作。
[0063]在实际操作中，具体采用哪种方案，可根据实际情况进行选择。
[0064]通过本发明所述的系统及方法可以实时评价电厂安全水平，改变了目前风险监测器更多依赖人员操作的弊端。风险监测器可以利用Risk MonitorPSA模型对电厂某一特定配置/状态下的风险水平给出评价，基于此可以帮助电厂优化维修方案，尽量减少可能导致电厂风险明显增大的活动。通过状态监测及诊断模块可以及时了解电厂系统/设备的运行状态及降级信息，并采取干预措施，但是干预时机选择应该选在该活动不会对电厂的安全水平带来较大挑战的情况下进行，并且需要考虑电厂按照计划进行的维修活动等操作。通过本发明的系统可以有效利用以上信息，高效、快速的发现电厂系统/设备出现的问题，同时给出最合理的干预方案，既保证核电厂的安全性，同时也可以有效提高电厂的可利用率及经济性。
[0065]例如，经过电厂就地测量设备将采集信号送到信息处理单元后经过诊断系统发现系统Si中设备Cl发生性能降级，根据诊断系统的判断，结合风险监测器的分析共同确定对Cl设备采取干预(如预防性维修、提前更换设备等操作)措施的类型及时机，如果此时电厂同时有系统S2被隔离检修，经过计算此时对Cl进行干预会使电厂处于风险较高的状态，那么根据系统中决策管理模块的判定给出最佳的针对Cl设备进行预防性维修的方案。如果此时针对设备Cl的干预对电厂特定配置下的风险水平没有影响或者有正面效应，那么可以按照计划采取预防性活动即可。
[0066]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同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种核电厂安全评估系统，包括现场信息采集模块、信息处理模块、状态监测及诊断模块和安全评估模块，其特征在于: 现场信息采集模块用于通过现场信息采集设备采集电厂系统/设备的现场数据信息；所述的现场数据信息是指现场电厂系统/设备的运行状态参数； 信息处理模块用于对所述的现场数据信息进行处理，并将处理后的信息发送到状态监测及诊断模块；所述的处理是指将采集到的现场模拟信号转换为数字信号； 状态监测及诊断模块用于根据信息处理模块处理后的信息判断电厂系统/设备的性能状态；所述的电厂系统/设备的性能状态包括系统/设备是否正常、是否发生性能降级、以及是否可用； 安全评估模块用于根据电厂系统/设备的性能状态和电厂系统/设备失效数据库中记录的电厂系统/设备信息评估电厂的安全水平。
2.如权利要求1所述的一种电厂安全评估系统，其特征在于，该系统还包括: 决策管理模块，用于在电厂系统/设备发生性能降级或者失效时，根据安全评估模块的评估结果自动给出电厂系统/设备的预防性干预方案。
3.如权利要求1或2所述的一种电厂安全评估系统，其特征在于，状态监测及诊断模块包括:` 专家诊断单元，用于将信息处理模块处理后的信息与各信息对应的限值进行比较，根据各信息的比较结果判断电厂系统/设备是否发生性能降级。
4.如权利要求3所述的一种电厂安全评估系统，其特征在于，所述的状态监测及诊断模块还包括: 经验反馈单元，用于在专家诊断单元无法判断出电厂系统/设备是否发生性能降级时，根据所述的各信息的比较结果和实际经验数据判断电厂系统/设备的状态性能。
5.如权利要求4所述的一种电厂安全评估系统，其特征在于，安全评估模块通过核电厂风险监测器实时评估电厂的安全水平。
6.如权利要求5所述的一种电厂安全评估系统，其特征在于，电厂系统/设备失效数据库用于记录电厂系统/设备的需求次数、需求过程中的失效次数、系统/设备运行时间以及运行过程中的失效次数。
7.一种核电厂安全评估方法，包括以下步骤: (1)通过现场信息采集设备采集电厂系统/设备的现场数据信息；所述的现场数据信息是指现场电厂系统/设备的运行状态参数； (2)对采集的现场数据信息进行处理；所述的处理是指将采集到的现场模拟信号转换为数字信号； (3)根据处理后的现场数据信息判断电厂设备的性能状态；所述的电厂系统/设备的性能状态包括系统/设备是否正常、是否发生性能降级、以及是否可用； (4)根据电厂系统/设备的性能状态和电厂系统/设备失效数据库中记录的电厂系统/设备信息评估电厂的安全水平。
8.如权利要求7所述的一种核电厂安全评估方法，其特征在于，电厂系统/设备发生性能降级或者失效时，该方法还包括以下步骤: (5)根据电厂安全水平的评估结果自动给出电厂系统/设备的预防性干预方案。
9.如权利要求7或8所述的一种核电厂安全评估方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的运行状态参数是指测量设备的测量数据，运行状态参数包括流量传感器、压力传感器和温度传感器的测量数据。
10.如权利要求 9所述的一种核电厂安全评估方法，其特征在于，步骤(4)中，通过核电厂风险监测器实时评估电厂的安全水平。
【文档编号】G06Q10/06GK103685490SQ201310645768
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】邓伟, 赵博, 孙金龙 申请人:中国核电工程有限公司