[發(fā)明專利]基于核電廠真實工況與仿真系統(tǒng)的故障診斷方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310699915.1
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103699117A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳永偉;王認祥;付敬強;猶代倫;張立國
• 申請（專利權(quán)）人: 中廣核核電運營有限公司;中國廣核集團有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于設(shè)備檢測領(lǐng)域，尤其涉及基于核電廠真實工況與仿真系統(tǒng)的故障診斷方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在役核電廠儀表控制系統(tǒng)運行過程中，由于設(shè)備或者元件存在故障、缺陷或者系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理，常常會導(dǎo)致儀表控制系統(tǒng)信號異常，如信號發(fā)生毛刺、階躍、波動等，使控制系統(tǒng)處于非正常狀態(tài)運行，嚴重情況會導(dǎo)致核電機組出現(xiàn)瞬態(tài)或者重大設(shè)備的損壞。但為了保證現(xiàn)場工藝系統(tǒng)運行的連續(xù)性和穩(wěn)定性，不能將整個工藝系統(tǒng)停下來進行相應(yīng)的故障診斷和檢修工作。而在線故障診斷又存在涉及面廣、風(fēng)險高以及影響核安全的特點。同時在線診斷過程中可能觸發(fā)非預(yù)期的保護動作或者造成技術(shù)規(guī)范要求設(shè)備的不可用，極大影響核安全性能。同時在儀表控制系統(tǒng)中，信號偶發(fā)異常（階躍、毛刺或者波動）常會導(dǎo)致執(zhí)行機構(gòu)的誤動作，進而使被控制量瞬態(tài)變化，其動作快、變化大，嚴重會觸發(fā)保護動作，影響工藝系統(tǒng)的正常運行。而又由于異常信號的偶發(fā)性以及瞬態(tài)性，往往很難尋找到異常信號觸發(fā)的源頭，以及定位故障的根本原因。這就迫切需要有一種方法能夠通過離線的方式實現(xiàn)故障監(jiān)測和診斷，發(fā)現(xiàn)和判斷信號的異常點的方法，實現(xiàn)故障在線準確和快速定位。

采用仿真系統(tǒng)模擬真實儀表控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)，現(xiàn)有仿真系統(tǒng)注入信號源通常采用固定波形，如方波、正弦波、斜波等；又或者根據(jù)相關(guān)邏輯生成的信號源。這類仿真信號源存在真實性差、可比性低等缺點，對于故障的產(chǎn)生不能進行有效的判斷。在儀控系統(tǒng)真實工況運行過程中，工藝系統(tǒng)時常會存在瞬態(tài)，既而導(dǎo)致信號的突變；同時系統(tǒng)在穩(wěn)定運行期間，信號也非一成不變，常常成無規(guī)律波動狀態(tài)。如果將此真實信號作為仿真系統(tǒng)信號源，通過真實系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)的比對就能有效發(fā)現(xiàn)存在的儀控環(huán)節(jié)突變故障、緩變故障、間隙故障等儀控系統(tǒng)存在的相應(yīng)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供基于核電廠真實工況與仿真系統(tǒng)的故障診斷方法，旨在解決儀控環(huán)節(jié)突變故障、緩變故障、間隙故障的儀控系統(tǒng)存在的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，基于核電廠真實工況與仿真系統(tǒng)的故障診斷方法，所述故障診斷方法包括以下步驟：

A、建立真實工況儀表控制系統(tǒng)的故障診斷數(shù)據(jù)；

B、提取真實系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)的信號數(shù)據(jù)建立中間環(huán)節(jié)信號矩陣；

C、利用特征值比較法對真實系統(tǒng)信號矩陣與仿真系統(tǒng)信號矩陣進行運算；

D、依據(jù)運算數(shù)據(jù)判斷是否存在故障，如果存在故障，則執(zhí)行步驟F,如果不存在故障，則利用小波形變換分析法的數(shù)學(xué)模型進行運算并執(zhí)行步驟E；

E、對真實系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)的近似信號和細節(jié)信號偏差判斷是否存在故障，如果存在故障，則執(zhí)行步驟F，如果不存在故障，則故障判斷結(jié)束；

F、確定儀控系統(tǒng)的故障環(huán)節(jié)并且分析故障出現(xiàn)的原因。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述步驟F后還包括：

預(yù)備維修步驟：為儀控系統(tǒng)的檢修提供數(shù)據(jù)信息依據(jù)和準備維修的設(shè)備清單。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述步驟C包括以下步驟：

C1、建立真實系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)的偏差矩陣；

C2、建立真實系統(tǒng)對仿真系統(tǒng)的信號不確定系數(shù)矩陣χ_ij；

C3、生成特征值并與特征值函數(shù)建立關(guān)系；

C4、根據(jù)真實儀控系統(tǒng)得到的對應(yīng)的經(jīng)驗公式值進行比較。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述步驟A包括以下步驟：

A1、運行真實儀控系統(tǒng)采集注入源信號；

A2、提取真實系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)信號；

A3、建立儀控系統(tǒng)其中一環(huán)節(jié)故障判斷的匹配數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述步驟A1包括以下步驟：

A11、運行真實儀控系統(tǒng)；

A12、真實儀控系統(tǒng)的注入源信號進行采集；

A13、對采集的注入源信號進行連續(xù)化和平滑處理；

A14、將處理過的注入源信號注入仿真系統(tǒng)進行運算和處理

本發(fā)明的另一目的在于提供基于核電廠真實工況與仿真系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)，所述故障診斷系統(tǒng)包括：

故障診斷數(shù)據(jù)模塊，用于建立真實工況儀表控制系統(tǒng)的故障診斷數(shù)據(jù)；

信號矩陣模塊，用于提取真實系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)的信號數(shù)據(jù)建立中間環(huán)節(jié)信號矩陣；

算法模塊，用于利用特征值比較法對真實系統(tǒng)信號矩陣與仿真系統(tǒng)信號矩陣進行運算；

一次故障判斷模塊，用于依據(jù)運算數(shù)據(jù)判斷是否存在故障，如果存在故障，則執(zhí)行步驟F,如果不存在故障，則利用小波形變換分析法的數(shù)學(xué)模型進行運算并執(zhí)行步驟E；