[發明專利]一種基于事件樹的序列和后果分析的故障判斷系統及方法

有效

• 申請號: 201310367668.5
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103399820A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 陳珊琦;汪進;李亞洲;胡麗琴;吳宜燦
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術領域

本發明涉及一種基于事件樹的序列和后果分析的故障判斷系統及方法，屬于可靠性和安全評價領域。

背景技術

事件樹分析（Event?Tree?Analysis）是一種時序邏輯的事故分析方法，通常用于核電系統和其它大型復雜系統的安全評價和可靠性分析當中，事件樹分析已成為核電廠概率安全評價（Probabilistic?Safety?Assessment）中的重要部分。它分析由始發事件（Initial?Event，也稱之為“初因事件”）與相關的電廠系統響應組合而形成的各種事故序列，然后建立事件樹（即事件樹模型）。這些相關的電廠系統在事件樹中表現為功能事件（Function?Event，也稱之為“題頭事件”），事故序列在事件樹模型中就表現為事件樹的序列。根據電廠系統響應的成功或失效（系統的響應類型一般有兩種，少數情況下也會考慮部分成功），功能事件在事件樹序列中也相應的體現為成功分支或失效分支。某一個序列對應的（整個系統或某個子系統的）最終狀態就是該序列的后果。一個系統的事件樹模型，一般包括：始發事件，功能事件及其系統故障樹模型；功能事件的成功處理方法、分析邊界條件；事件樹序列的名稱和后果，事件樹序列所包含的始發事件和功能事件，以及功能事件在事件樹序列中的順序和分支類型（成功或失效）等等。

對事件樹進行分析的時候，對于失效分支的計算比較容易；而對于成功分支的計算則比較難，考慮到時間和資源的耗費，現在國內外流行的概率安全評價系統，一般都不支持成功分支的精確計算，而是根據分析精確度的需要，采用各種近似計算方法，這些近似方法建造故障樹的流程是不一樣的。傳統的事件樹的序列（Sequence）或后果（Consequence）求解方法，其思想一般都是根據始發事件和功能事件對應的系統故障樹模型，直接把某一個序列或后果展開為一個整體故障樹（即事件樹的序列故障樹模型或事件樹的后果故障樹模型），然后對其進行統一處理，并不能對每個單獨的功能事件，根據分析精確度的需求進行不同的成功分支處理；比較耗費計算資源和時間，或者無法滿足分析的需求。

后來發展的一些新方法可以對每個單獨的功能事件進行不同的成功分支處理，但是其直接建造故障樹進行分析的方法，使得建樹和分析計算都非常耗時，很難勝任較大規模的序列故障樹特別是后果故障樹的建造和分析任務；而且一旦改變成功處理方法，就需要重新建造故障樹。還有一種“三步法”，是在《原子能科學技術》第42卷第8期的《核電廠PSA中事故序列后果分析方法研究》論文中提出的，它采用替代的方式分步建樹，節省了建樹和分析的時間；但由于它是簡單的直接替代，所以只能用于功能事件的失效分支，而不能用于成功分支，導致對系統的故障模式分析不全、得到的故障概率與實際相差較大。

發明內容

本發明的目的在于：克服現有技術的不足，提供一種基于事件樹的序列和后果分析的故障判斷系統及方法，能根據分析者的需求，按照不同的成功處理方法準確的構建序列和后果故障樹，對事件樹的每個功能事件的成功分支分別進行各種近似計算和精確計算，對給定系統故障的分析結果更符合分析者的精度要求和速度要求，提高可靠性。

本發明的技術方案如下：一種基于事件樹的序列和后果分析的故障判斷系統，包括：

（1）數據輸入模塊，獲取給定系統的可靠性數據和結構數據，并以故障樹模型和事件樹模型的方式進行存儲，送給事件樹解析模塊；

（2）事件樹解析模塊，對給定的事件樹模型和故障樹模型進行處理，采用分別替代法處理事件樹的成功分支，構造成傳統的序列故障樹模型和后果故障樹模型，送給故障樹預處理模塊；

（3）故障樹預處理模塊，對給定的故障樹模型進行預處理，預處理方法包括房型事件處理、特殊門處理、故障樹化簡與故障樹模塊化；預處理之后送給故障樹分析模塊；所述特殊門是一種故障樹邏輯門，不是與門也不是或門；

（4）故障樹分析模塊，對給定的故障樹模型進行故障模式即最小割集分析及概率計算、重要度計算、敏感性計算、不確定性分析，得到給定系統的故障分析結果；

（5）圖表顯示模塊：以圖表形式顯示給定系統的故障分析結果。

所述數據輸入模塊實現過程如下：

（1）給定系統的可靠性數據由分析人員建造成故障樹的基本事件可靠性模型；本模塊預留了所有可靠性模型的接口，并提供6種比較常用的標準可靠性模型給分析人員進行選擇；每一種模型都包含若干可靠性參數；

（2）給定系統的結構數據由分析人員根據各子系統的部件和結構建造各子系統的故障樹模型；并由分析人員對整個系統的可能故障情況進行分析，建造若干個事件樹模型。