基于仿真模型的核电站故障检测与诊断方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于仿真模型的核电站故障检测与诊断方法研究硕士研究生：郭良壮指导教师：彭敏俊教授学科、专业：核科学与技术论文主审人：刘永阔副教授哈尔滨工程大学2018年03月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于仿真模型的核电站故障检测与诊断方法研究硕士研究生：郭良壮指导教师：彭敏俊教授学位级别：工学硕士学科、专业：核科学与技术所在单位：核科学与技术学院论文提交日期：2018年1月8日论文答辩日期：2018年3月9日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedInde

2、x:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchonFaultDetectionandDiagnosisMethodforNPPbasedonSimulationModelCandidate:GuoLiangzhuangSupervisor:PengMinjunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:NuclearScienceandTechnologyDateofSubmission:Janu

3、ary,2018DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作

4、者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后

5、即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于仿真模型的核电站故障检测与诊断方法研究摘要由于核电站系统庞大且具有一定潜在危险性，其安全性一直为大众所关注。针对核电站的故障检测与诊断、系统预测等技术能够提供异常信息和操作建议，减轻操纵员的决策压力，降低故障后的潜在危险，确保核电站的安全平稳运行，减少非计划停堆，提高经济性。本文分析了故障检测与故障诊断方法的研究现状，研究了基于热工水力仿真模型的故障检测方法、故障诊断方法和基于系

6、统质量守恒的破口故障程度估计方法，探索了基于仿真模型的故障验证和预测方法。设计开发了一套故障检测和诊断系统，可实现对核电站的在线故障检测与诊断。本文的主要工作有：(1)结合分布式的思想，研究了基于热工水力仿真模型对核电站进行故障检测的方法，按照实际测点划分系统、建立了主要核辅助系统的仿真模型，计算其与实际系统内部测点的残差向量。利用主元分析的方法残差向量进行分析，实现了对实际系统的故障检测以及初步故障定位。(2)研究了基于随机森林算法的故障诊断方法，利用离线故障数据建立了反应堆一回路核辅助系统的故障诊断模块。

7、在故障检测的基础上，在线收集故障后系统实际测点的运行数据，对异常时的测点数据进行分类，诊断故障类型和位置。(3)研究了基于系统质量守恒的破口故障面积估计方法，通过监测系统内工质的总质量变化来估计泄漏类故障的泄漏速率，利用破口泄漏公式计算破口流速，进而对破口面积进行近似估计。(4)将核辅助系统模型与已有的反应堆主冷却剂系统仿真模型联调得到一回路系统整体模型，研究了利用仿真模型进行故障加载和验证的方法。(5)以主要核辅助系统系统为主要对象，使用C#编程语言开发了基于热工水力仿真模型的故障检测与故障诊断系统，并通过

8、福清核电站的全范围仿真机验证了该系统故障检测和故障诊断的能力。关键词：核辅助系统；仿真模型；故障检测与诊断；故障预测I哈尔滨工程大学硕士学位论文II基于仿真模型的核电站故障检测与诊断方法研究ABSTRACTDuetothecomplexandpotentiallydangerousofthenuclearpowerplantsystem,NuclearPowerPlant(NPP)’ssafetyh