基于数据驱动的实时过程监控技术在保护系统中的应用

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1、上海交通大学硕士学位论文基于数据驱动的实时过程监控技术在保护系统中的应用姓名：袁洁申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：胡立生20060201基于数据驱动的实时过程监控技术在保护系统中的应用基于数据驱动的实时过程监控技术在保护系统中的应用摘要保护系统是核电厂安全运行的重要保障目前保护系统数字化代表着当前的发展方向国际国内都在广泛研究并不断在核电站上使用在核电厂运行过程中过程偏离了正常运行状态但又不致于导致停堆但是有停堆的趋势发生如果不采取措施可能会引起停堆在这种情况下可以考虑采取对保护系统实施过程监控监督过

2、程中保护系统参数的变化趋势根据运行状况劣化的趋势在保护系统动作之前提供预报警这样就可以引导工程师或操作人员及时对可能引起故障的原因进行分析及时排除可能的故障减少假停堆的次数其目的是为了给保护系统提供更多的信息以帮助操纵员更好地控制电站因此对保护系统实施过程监控对核电厂来说具有非常重要的意义这也是本论文的目的和创新之处本文首先对数字化保护系统进行了详细介绍并探讨了数字化保护系统设计的关键问题为过程监控技术的实施构建了系统平台本文主要参考了秦山一期二期田湾和AP1000的安全仪控系统的调研资料本人也曾由于核电的项目参加了秦山

3、田湾的调研工作对保护系统的进行了研究过程监控方法有多种如基于数据驱动的基于知识的和基于模型的方法由于基于模型的方法不适用于复杂大系统因为这种方法需要建立有效得详细模型成本很高基于知识的方法大多应用到输入输出I基于数据驱动的实时过程监控技术在保护系统中的应用和状态数相对较小的系统中因为要构造一个大系统的故障模型需要付出巨大的努力由于对核电厂保护系统来说都有一定的局限性因此本文选用基于数据驱动的方法它的优势在于用统计的方法处理数据能够将高维的数据变换成低维并从中获取重要的信息本文选用的主元分析法就是一种广泛用于过程监控的降维

4、技术并且在监控数据变化趋势方面有专门的2T和SPE统计量两个指标可以用来实现预报警功能本文还选用了高阶统计量方法作为性能诊断的一种手段由于高斯过程的高阶累积量(3阶以上)恒等于零而非高斯过程的高阶累积量不为零因此可以利用高阶累积量方法提取高斯噪声中非高斯信号的有用信息还可用于检测和描述系统的非线性等优点对这两种算法本文都给出了在实际工业系统中的应用来说明方法的有效性和可行性本文最后探讨了基于数据驱动的统计过程监控系统在保护系统中的具体应用问题实际的统计过程监控方案实施的对象是现有的保护系统当然为了保证监控系统的可靠性可以

5、按安全级来设计若将其用于限制系统就必须是安全级或安全相关级的如果独立自主开发一套专门的过程监控预报系统可能是1E级的软硬件设计可能要经过V&V验证等比较困难要有一批专门从事这方面研究的专业人士经过不断研究才可能实现因此本文从现有统计过程监控软件出发讨论了系统开发需求分析功能实现系统设计及过程监控软件实现时可能存在的问题关键词保护系统过程控制基于数据驱动的统计过程控制主元分析法高阶统计量法II基于数据驱动的实时过程监控技术在保护系统中的应用THEAPPLICATIONOFREAL-TIMEPROCESSMONITORING

6、BASEDDATA-DRIVEINREACTORPROTECTIONSYSTEMABSTRACTReactorProtectionSystem(RPS)guaranteesNuclearPowerPlant(NPP)saferunning.NowDigitalReactorProtectionSystemrepresentscurrentdevelopmentdirection,whichinvestigatedabroadininternationalandinner,andbegantoputinuseonNucle

7、arPowerPlant.DuringNuclearPowerPlantrunning,iftheprocessdepartsnormalstate,notinducestrip,buthastriptrend,withoutoperator’sinterference,ReactorTripSystem(RTS)mayact.Atthiscircumstance,processmonitoringtoReactorProtectionSystem(RPS)cangiveusefulhelp.Itcanmonitorth

8、echangingtrendofRTSparameter,basedondeterioratingrunningtrend,givepre-alarmbeforeRTSaction.Thiscanhelpengineeroroperatoranalyzethecauseoffault,andremovethefaul