基于markov模型的核电站功能安全数字化控制系统可靠性评估方法研究

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1、申请上海交通大学工程硕士专业学位论文基于Markov模型的核电站功能安全数字化控制系统可靠性评估方法研究学校：上海交通大学院系：电子信息与电气工程学院班级：Z1203221学号：1120322009工程硕士生：黄勇成工程领域：控制工程导师Ⅰ：胡立生教授导师Ⅱ：刘东波高级工程师上海交通大学2015年2月ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityforMasterDegreeofEngineeringONRELIABILITYASSESSMENTMETHODOLOGIESOFFUN

2、CTIONALSAFETYDIGITALCONTROLSYSTEMFORNUCLEARPOWERPLANTBASEDONMARKOVMODELINGAuthor：HuangYongchengSpecialty:ControlEngineeringAdvisorⅠ:Prof.HuLishengAdvisorⅡ:Prof.LiuDongboShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaFebruary,2015..tiiJ3t~i.u:itx~'@IJBAA:(402I}...tjfij~iI*~

3、~fllitJtJt&*Jl.1fJfJtf*Jl.~*~~~~~~~~TM~~~~*m,~m~~~~~~~,~~~~*m*~00*~~ff~flBX;fJLtZ]~X:i~X~l[E:n1tJ:;fQ~Th&,ft~~x~~OO~*OOo*A~~~~X:~*$~~~*~~~x~~$BX$~~~~A~~~mW*H~~,m~*ffl~~,.~BXEWi~l[1!J~~~*ff;fQ1[~*~~i~X01*WD,fr_i¥MtEJ§mm*~;fR-t5o*~1fz:i~X~T;ffiw.it~~~~ijj~tB1~1~2fjIIE3上海交

4、通大学工程硕士学位论文摘要基于Markov模型的核电站功能安全数字化控制系统可靠性评估方法研究摘要数字化控制系统的可靠性直接影响核电站的安全性和可用性，本文针对核电站数字化功能安全控制系统，研究了其适用的可靠性评估方法。用于数字化仪控系统可靠性评估的方法很多，但是在核电行业并没有统一的标准和业界普遍认可的一套方法用于数字化仪控系统的可靠性评估。核电数字化仪控系统的可靠性评估既要考虑控制系统与工艺系统之间的相互影响，又要考虑控制系统本身部件之间的相互影响，现行采用的故障树分析方法是静态的方法，它可以刻画控制系统与工艺系统之间的相互影响，

5、但是它无法描述系统的动态特性。本文以核电站典型的数字化功能安全控制系统为研究对象，采用Markov模型对其进行可靠性评估。主要内容如下：1.分析了核电站仪控系统的主要功能，核电站仪控系统的总体结构、保护系统的结构特点，分析了核岛典型功能安全数字化控制系统的结构、组成、特点以及工作模式和流程。2.采用故障模式和影响分析方法对核岛典型功能安全数字化控制系统的模拟量输入模块、主控制器、备用控制器、电源模块、数字量输出模块等部件进行分析。3.建立了核岛典型功能安全数字化控制系统的Markov模型，计算了其可用率和MTTF，验证了Markov模

6、型可以提供用户需求的信息。第I页上海交通大学工程硕士学位论文摘要4.对控制器的共模故障进行了探讨，建立核岛典型功能安全数字化控制系统考虑共模故障的Markov模型，并计算了其可用率和MTTF，共模故障对于可靠性影响较大，评估过程中必须考虑其影响。5.将Markov模型与现行的核电站静态分析方法-故障树进行了比较，相比于故障树分析方法，Markov模型具有如下优点：1）一个Markov模型可以求解多类可靠性指标，比如计算系统的稳态可用率和MTTF，为用户提供要求的信息。2）一个模型可以反映系统多种状态（正常运行、降级运行和失效状态），可

7、以分析多个影响可靠性的因素。3）Markov模型可以刻画维修等系统的动态特性。通过结果对比可知Markov模型计算的结果正确的，Markov模型可用于核电站核岛典型功能安全数字化控制系统的系统级可靠性评估。关键词：核电站，数字化控制系统，可靠性，故障模式和影响分析，Markov第II页上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTONRELIABILITYASSESSMENTMETHODOLOGIESOFFUNCTIONALSAFETYDIGITALCONTROLSYSTEMFORNUCLEARPOWERPLANTBASEDONMARK

8、OVMODELINGABSTRACTAsthereliabilityofdigitalcontrolsystemaffectsthesafetyandavailabilityofnuclearpowerplant,thi