本發(fā)明屬于核電站設(shè)備管理，具體涉及一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法。

背景技術(shù)：

1、核電廠儀表在運行后會逐漸出現(xiàn)漂移，如果不及時校準會造成嚴重的后果。目前核電廠對儀表的標(biāo)定或校準工作規(guī)定為周期性的主動維護，在大修窗口期間，將工單任務(wù)中的儀表通過隔離直接進行現(xiàn)場標(biāo)定或拆卸后帶到實驗室中再進行標(biāo)定兩種方式，如果發(fā)現(xiàn)儀表出現(xiàn)漂移，則需進一步對其進行校準操作。

2、在該傳統(tǒng)校準方式下過于保守的校準策略，由于固定的校準周期和不必要的校準工作，反而會對核電廠的安全運行帶來潛在隱患，如對儀表設(shè)備產(chǎn)生損害引發(fā)校準錯誤，增加換料停堆期間的工作量甚至延長停堆時間，同時也增加了工作人員遭受輻射的可能性。另外，這種基于時間的預(yù)防性維修方式，儀表是定期進行校準的，因此在進行下一次校準前儀表的漂移即使超過了限值仍將繼續(xù)工作，增加了核電廠安全有效運行的風(fēng)險。而且，核電廠對于運行階段儀表數(shù)據(jù)分析的經(jīng)驗較少。

3、基于以上情況電廠工程師期望能找到一種在線監(jiān)測技術(shù)在運行階段對儀表通道性能開展監(jiān)測，將傳統(tǒng)定期進行的校準策略調(diào)整為基于在線狀態(tài)的校準策略，實現(xiàn)只對需要進行校準的儀表在大修期間進行人工校準的優(yōu)化。而且，隨著核電行業(yè)逐漸向基于狀態(tài)維修的轉(zhuǎn)變，必須開發(fā)在線監(jiān)測技術(shù)來更好地協(xié)助核電智能化的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，通過核電廠冗余儀表實時監(jiān)測信號，對同一參數(shù)測量的冗余儀表狀態(tài)進行評估，在其中部分儀表信號表現(xiàn)異常時，能夠及時發(fā)現(xiàn)并給出儀表狀態(tài)異常的判斷，給予工程師及時的反饋，提高核電廠運行安全水平。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，包括如下步驟：

3、步驟1：收集數(shù)據(jù)；

4、步驟2：數(shù)據(jù)歸一化；

5、步驟3：數(shù)據(jù)白化；

6、步驟4：評價方法；

7、步驟5：比例因子計算；

8、步驟6：閾值計算。

9、所述的步驟1為明確核電廠待分析的冗余儀表對象，收集待分析時間段的儀表信號監(jiān)測數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)的整理與清洗。

10、所述的步驟4為記白化處理后的觀測數(shù)據(jù)矩陣為x，即x＝xwhitened，從觀測矩陣x中進行獨立信號源的提取，公式如下：

11、

12、其中，s表示獨立成分矩陣，a表示未知的轉(zhuǎn)換系數(shù)；

13、對上述公式進行轉(zhuǎn)換，模型的求解問題轉(zhuǎn)化為：

14、s＝a-1x＝wx

15、即已知觀測數(shù)據(jù)矩陣x，求解混合矩陣w和獨立成分s；

16、先求解混合矩陣w

17、根據(jù)待求成分s的獨立性，結(jié)合極大似然估計原理，構(gòu)造似然函數(shù)如下：

18、

19、對其累積分布函數(shù)進行假設(shè)，函數(shù)的數(shù)學(xué)表達式為：

20、

21、結(jié)合式(1)和(2)，進行取對數(shù)操作并求導(dǎo)，有：

22、

23、利用隨機梯度優(yōu)化，通過迭代的方式來求解w，有：

24、

25、直至w收斂，得到混合矩陣w。

26、再求解獨立成分s

27、得到混合矩陣w后，根據(jù)變換s＝wx，即可得到獨立成分s。

28、所述的步驟5將求解結(jié)果按比例縮回其原始單位，下面對比例因子α的計算進行闡述，

29、

30、其中，x為m個冗余傳感器信號的數(shù)據(jù)矩陣，icj為獨立成分s中的第j個獨立分量。

31、接著，計算優(yōu)化的混合矩陣如下：

32、wc＝sign(α)·α·w

33、其中，sign(α)為符號函數(shù)，當(dāng)α＞0時，值為1；當(dāng)α＝0時，值為0；當(dāng)α＜0時，值為-1；

34、評價方法最終的結(jié)果估計值如下：

35、y＝wcx。

36、所述的步驟6在步驟5的基礎(chǔ)上，進行儀表信號狀態(tài)的評估，評估含有兩部分內(nèi)容：殘差的計算，殘差帶的設(shè)定。

37、所述的殘差計算如下：

38、residual＝y(tǒng)-x?(3)

39、每臺儀表信號的殘差由式(3)確定。

40、所述的殘差帶設(shè)定方式如下：

41、殘差帶上限：n個數(shù)據(jù)點估計的均值+λ*n個數(shù)據(jù)點估計的標(biāo)準差，記作上限值；

42、殘差帶下限：n個數(shù)據(jù)點估計的均值-λ*n個數(shù)據(jù)點估計的標(biāo)準差，記作下限值；λ的取值為1,2,3...。

43、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，為電廠工程師提供了一種在線監(jiān)測技術(shù)，實現(xiàn)在運行階段對冗余儀表通道性能的監(jiān)測評估，促進核電行業(yè)由傳統(tǒng)定期進行的預(yù)防性維修策略向基于狀態(tài)的預(yù)測性維修轉(zhuǎn)變，推動核電行業(yè)的智能化發(fā)展。本發(fā)明提供的一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，關(guān)于在線監(jiān)測信號的處理上，比之通常采用的直接將數(shù)據(jù)作為模型的輸入，本發(fā)明從數(shù)據(jù)的量綱與冗余性兩方面出發(fā)，提出了對數(shù)據(jù)歸一化處理，以消除不同物理參數(shù)的尺度不同問題；提出了對數(shù)據(jù)白化處理，去除變量之間相關(guān)性，實現(xiàn)不同維度之間數(shù)據(jù)的獨立性。而且，處理后的數(shù)據(jù)作為模型的輸入，使得后續(xù)評估方法的收斂性得到明顯提高。本發(fā)明提供的一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，關(guān)于評估方法上，比之通常采用的交叉比較進行冗余儀表在線監(jiān)測信號狀態(tài)的評估，本發(fā)明從獨立成分分析的角度出發(fā)，通過將冗余的多變量信號分解為統(tǒng)計上獨立的成分，實現(xiàn)從冗余信號中提取獨立信號源來獲得數(shù)據(jù)最真實信息的估計。本發(fā)明提供的一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，關(guān)于儀表信號狀態(tài)判定上，比之通常采用的根據(jù)報警響應(yīng)規(guī)程中的固定閾值來發(fā)現(xiàn)并反饋異常。本發(fā)明從監(jiān)測儀表本身出發(fā)，根據(jù)數(shù)據(jù)的趨勢表現(xiàn)，進行定制化閾值上限與下限的計算，實現(xiàn)儀表信號狀態(tài)評估的靈敏性。而且，在后面實施方式中可清楚看出，本發(fā)明的閾值構(gòu)建方式較之規(guī)程中的固定閾值，能夠及時地監(jiān)測到異常的發(fā)生，且準確定位到出現(xiàn)異常的儀表。本發(fā)明的一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法設(shè)計新穎，實用性強。

技術(shù)特征：

1.一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，其特征在于：所述的步驟1為明確核電廠待分析的冗余儀表對象，收集待分析時間段的儀表信號監(jiān)測數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)的整理與清洗。

3.如權(quán)利要求1所述的一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，其特征在于：所述的步驟4為記白化處理后的觀測數(shù)據(jù)矩陣為x，即x＝xdenetiwh，從觀測矩陣x中進行獨立信號源的提取，公式如下：

4.如權(quán)利要求3所述的一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，其特征在于，所述的求解混合矩陣w和獨立成分s過程如下：

5.如權(quán)利要求1所述的一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，其特征在于：所述的步驟5將求解結(jié)果按比例縮回其原始單位，下面對比例因子α的計算如下，

6.如權(quán)利要求1所述的一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，其特征在于：所述的步驟6在步驟5的基礎(chǔ)上，進行儀表信號狀態(tài)的評估，評估含有兩部分內(nèi)容：殘差的計算，殘差帶的設(shè)定。

7.如權(quán)利要求6所述的一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，其特征在于，所述的殘差計算如下：

8.如權(quán)利要求6所述的一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法，其特征在于，所述的殘差帶設(shè)定方式如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于核電站設(shè)備管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核電機組冗余儀表在線監(jiān)測信號的評價方法。包括如下步驟：步驟1：收集數(shù)據(jù)；步驟2：數(shù)據(jù)歸一化；步驟3：數(shù)據(jù)白化；步驟4：評價方法；步驟5：比例因子計算；步驟6：閾值計算。本發(fā)明的有益效果在于：關(guān)于在線監(jiān)測信號的處理上，比之通常采用的直接將數(shù)據(jù)作為模型的輸入，本發(fā)明從數(shù)據(jù)的量綱與冗余性兩方面出發(fā)，提出了對數(shù)據(jù)歸一化處理，以消除不同物理參數(shù)的尺度不同問題；提出了對數(shù)據(jù)白化處理，去除變量之間相關(guān)性，實現(xiàn)不同維度之間數(shù)據(jù)的獨立性。

技術(shù)研發(fā)人員：吳江琦,徐冬苓,王玉貴,林宇,王欣,唐湘濤,馬再超,昌正科,張福海
受保護的技術(shù)使用者：核電運行研究（上海）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30