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1、第34卷第6期原子能科学技术Vol.34,No.62000年11月AtomicEnergyScienceandTechnologyNov.2000核电厂故障检测与报警系统的发展概况12陈 浩,郑明光(11上海核工程研究设计院,上海 200233;21上海交通大学动力与能源工程学院,上海 200030)摘要:文章分析了传统的核电厂故障诊断及报警系统的结构和特点,指出了其需要改进的方面。概要评述了基于知识库的专家系统、基于故障树的诊断系统和基于神经网络的诊断系统的发展概况及其在核电厂报警系统中的应用前景。关键词:核电厂;专家系统;故障树;神经网络+中图分类号:TL36211;文
2、献标识码:A文章编号:100026931(2000)0620563206我国现有的核电厂报警系统大都采用模拟式,单点报警,其智能化程度低,可靠性、可用性差,人机界面不友好,已不能满足一些标准,如RG1147所要求的系统级报警。近年来,计算机技术的突飞猛进促进了故障诊断与故障报警技术的发展;核电标准的不断完善,安全性、可靠性要求的提高,使得我们必须采用先进的报警技术与设备。核电运行经验的不断积累,特别是对各种事故状态过程的全面了解,为智能化报警系统的开发打下了坚实的基础。目前,国外一些核电大公司,如ABB2CE公司、西屋公司、GE公司、三菱公司均在开发与研制新一代智能诊断与报
3、警系统,有的系统已在核电厂投入运行,对提高核电运行的可用性与安全性产生了积极的作用。本文对核电厂故障检测与报警系统的发展概况作一概要综述。1 传统报警系统传统报警系统基于模拟式信号处理方式,缺乏分级归类、报警抑制、原因解释等技术,报警信号点多,操纵员难以在短时间内作出正确判断,易造成误操作。传统报警系统的典型功能框图示于图1。例如,巴基斯坦恰希玛核电厂采用了基于常规报警系统的策略,同时又考虑了简单的同种变量的报警抑制技术特点,属于同等硬件水平下规模较大(分A、B、C三个序列)的核电厂报警系统。该报警系统(CMA)通过声光信号(报警窗,蜂鸣器或电子喇叭)提醒与告知操纵员电站工
4、艺系统内所设置参数偏离正常工况的情况。操纵员可按灯光信号的不同类型识别故障的紧急程度并采取适当的措施。该设计根据紧急程度将报警信号分为三级:a.危急报警,要求操纵员立即采取纠正动作的应急工况报警;b.紧迫报警,要求操纵员迅速注意并要采取延迟纠正动作的异常工况报警;收稿日期:1999207215;修回日期:1999208228作者简介:陈 浩(1973—),男,湖南湘乡人,助理工程师,硕士,反应堆工程与反应堆安全专业564原子能科学技术 第34卷c.警告报警,要求操纵员注意还可能要求采取纠正动作的异常工况报警。针对不同级别,辅之以不同颜色的报警窗显示,且灯窗上有对应的参数描
5、述。图1 传统报警系统的功能框图Fig.1Functionaldiagramoftraditionalalarmsystem该系统由设备柜(端子柜、电子机柜、顺序记录仪柜),控制室设备(报警窗、按钮、音响器)组成。报警类型分为单点报警、组合报警。其中,一、二回路A、B、C三通道报警点共1400多点,提供20%的扩展容量,顺序记录仪对输入信号的分辨时间为1ms。这套报警系统的模拟式、简单报警抑制的报警方式提供给操纵员将近上千点信号。事故发生时,特别是那些影响系统全局的事故发生时,大量报警信息在瞬间产生。尽管有首出报警措施,但操纵员在短时间内作出正确判断并采取正确操作相当困难。
6、此外,该系统的一些功能已不能满足标准要求和新型核电技术的发展要求。与传统报警系统相比,新型智能报警系统在以下三方面有所发展:1)智能处理能力强,可对数据进行分级、分类处理;2)人机界面友好,提供合理的解释,减轻操纵员精神负担,提高核电站可运行性和安全性;3)完善的数据库服务,易于开发工作的软件平台。2 故障检测与诊断技术的发展状况目前,工业系统中采用的故障检测与诊断技术可分为两大类,即基于系统动态模型的方法和不依赖于动态模型的方法。由于核系统的复杂性,基于动态模型的建模比较困难。因此,报警系统大多采用不依赖于核系统动态模型。211 基于知识库的专家系统基于知识库的专家系统的
7、故障诊断原理示于图2。第6期 陈 浩等:核电厂故障检测与报警系统的发展概况565这种系统通常由知识获取、知识的分析与处理及知识的表达所组成。它的研制过程如下:1)选择合适的开发工具及相应的开发环境;2)识别初步知识和问题的范围;3)判别信息来源;4)从这些来源获得更详细的知识;5)分析、编制程序并使这些知识条理化;6)用户接口的处理。[1]专家系统得到来自核电厂系统的输入,滤掉输入中的噪声,将其与正常工况进行比较,若偏离正常工况,则把异常情况输入至推理系统,推理系统利用已有的实时数据库中的知识及规则库中的规则对异
