[發明專利]一種壓水堆核電廠蒸汽發生器數據同化方法及系統

有效

• 申請號: 202110304107.5
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113094976B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 孫培偉;張琪;魏新宇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.壓水堆核電廠蒸汽發生器數據同化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、分析核電廠蒸汽發生器仿真模型參數敏感性，獲得核電廠蒸汽發生器仿真模型參數對蒸汽發生器仿真模型水位的一階敏感性指數與全局敏感性指數；

S2、模擬真實核電廠蒸汽發生器在實際運行過程中的數據采集過程或直接采集核電廠的實際觀測值；

S3、將步驟S1的核電廠蒸汽發生器仿真模型參數按照敏感性指數大小進行排列和評估，通過多項式擬合待同化參數與核電廠蒸汽發生器仿真模型輸出的映射關系作為觀測算子；計算各待同化參數的不確定度，以及待同化參數兩兩交互對核電廠蒸汽發生器仿真模型輸出的不確定度，建立不確定度數據庫；

S4、以蒸汽發生器仿真模型的模型參數設定值作為代價函數中的背景值項；利用步驟S3中待同化參數不確定度構建代價函數的背景誤差協方差矩陣項；利用步驟S2中的觀測數據構建代價函數的觀測誤差協方差矩陣項；將步驟S2中的實際觀測值作為代價函數的觀測值項；利用步驟S3中的觀測算子作為代價函數的觀測算子項，利用步驟S3建立的不確定度數據庫和步驟S2得到的實際觀測值構造代價函數，使用遺傳算法計算代價函數，獲得優化的待同化參數，將優化參數帶入蒸汽發生器仿真模型，當蒸汽發生器仿真模型輸出水位達到收斂精度后實現數據同化。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1具體為：

采用全局敏感性分析SOBOL方法，基于蒸汽發生器的實際運行過程，對核電廠蒸汽發生器仿真模型的模型參數進行多組組合采樣；以采樣參數作為蒸汽發生器仿真模型的模型輸入，進行多次蒸汽發生器仿真模型運行，并保存蒸汽發生器仿真模型的計算輸出數據；對蒸汽發生器仿真模型輸出數據進行處理，獲得每個參數對水位的一階敏感性指數與全局敏感性指數。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，模型參數選擇蒸汽發生器仿真模型各節點的換熱或阻力參數。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，選擇同化模型參數；采用Mote-Carlo法對同化模型參數進行組合采樣，以同化模型參數作為蒸汽發生器仿真模型的模型輸入，進行多次蒸汽發生器仿真模型運行，采集蒸汽發生器仿真模型的輸出數據。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，將步驟S1中的模型參數按照敏感性指數進行排序，將敏感性指數最大的換熱和阻力參數確定為待同化模型參數。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4中，采用全局最優化算法遺傳算法求解使代價函數獲得全局最小值的最優模型參數解，對蒸汽發生器仿真模型模型參數進行在線調整，構建蒸汽發生器仿真模型的確定性系數，評價同化后的模型模擬精度。

7.一種壓水堆核電廠蒸汽發生器數據同化系統，其特征在于，包括：

分析模塊，分析核電廠蒸汽發生器仿真模型參數敏感性，獲得核電廠蒸汽發生器仿真模型參數對蒸汽發生器仿真模型水位的一階敏感性指數與全局敏感性指數；

模擬模塊，模擬真實核電廠蒸汽發生器在實際運行過程中的數據采集過程或直接采集核電廠的實際觀測值；

數據庫模塊，將分析模塊的核電廠蒸汽發生器仿真模型參數按照敏感性指數大小進行排列和評估，通過多項式擬合待同化參數與核電廠蒸汽發生器仿真模型輸出的映射關系作為觀測算子；計算各待同化參數的不確定度，以及待同化參數兩兩交互對核電廠蒸汽發生器仿真模型輸出的不確定度，建立不確定度數據庫；

同化模塊，以蒸汽發生器仿真模型的模型參數設定值作為代價函數中的背景值項；利用數據庫模塊中待同化參數不確定度構建代價函數的背景誤差協方差矩陣項；利用模擬模塊中的觀測數據構建代價函數的觀測誤差協方差矩陣項；將模擬模塊中的實際觀測值作為代價函數的觀測值項；利用數據庫模塊中的觀測算子作為代價函數的觀測算子項，利用數據庫模塊建立的不確定度數據庫和模擬模塊得到的實際觀測值構造代價函數，使用遺傳算法計算代價函數，獲得優化的待同化參數，將優化參數帶入蒸汽發生器仿真模型，當蒸汽發生器仿真模型輸出水位達到收斂精度后實現數據同化。