一种核电厂报警分析及操作监督导向系统设计
作者单位：华南理工大学
学位级别：硕士
导师姓名：杨明;谢飞
授予年度：2021年
学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学]
摘 要：核电厂是人类利用核能创造价值的重要场所,与常规电厂相比,核电厂系统设备繁多,装置间相互耦合,运行过程复杂。并且核燃料具有放射性危害,一旦发生核泄露事故,会对人类社会和自然环境造成巨大危害。核电行稳致远的发展必须建立在高度可靠的核安全基础上。核电厂的运行安全一直是核能应用重点关注的课题。核能领域众多专家学者从不同层面展开研究,取得不俗的研究成果。用于帮助核电厂主控室操纵员获取电厂运行信息,在操纵员决策时提供操作支持的运行支持系统便是其中之一。本文调研了目前核电领域操纵员支持系统核心技术的研究现状,结合工程项目应用背景,从数字化人机交互模型提出的操纵员需要完成的通用认知任务出发,重点关注人因失误对运行安全的影响,从报警分析和操作监督的角度开发了一种操纵员支持系统,在核电厂运行过程中为操纵员提供操纵支持。本文的主要工作内容如下:(1)根据核电厂功能系统的特点,结合核电厂操纵员的通用认知任务,对操纵员运行支持系统总体框架进行构造设计。根据系统的设计目的和功能层次,对系统的功能模块进行设计,其中包括:数据采集单元、状态监测单元、数据库模块、报警分析子系统、操作监督导向子系统、人机界面显示单元。同时提出系统核心功能单元(报警分析子系统和操作导向监督子系统)的关键技术方案,阐述各单元功能,为后文子系统功能的具体开发实现提供方案依据。(2)对报警分析子系统进行功能设计。运用多层流模型建模方法,对核电厂系统进行知识表达,开发了多层流图形化建模工具,建立核电厂系统功能模型,并提取报警事件推理规则,建立报警分析子系统的推理知识库。同时利用Python算法和图论知识构造报警分析算法,实现报警分析,定位根原因,在人机界面展示报警分析因果链及报警根原因,消除大量报警以及锁孔效应对操纵员的负面影响。为操纵员在核电厂系统异常工况下的决策提供信息支持。(3)对操作监督导向子系统进行功能设计。应用状态迁移图方法建立核电厂运行规程模型,对操纵员的决策动作序列进行监督记录,与操作监督导向子系统中核电厂运行规程模型进行对比,从而对操纵员的操纵行为进行偏差分析,对操纵员产生的误操作给与警告提示,实现操作监督及规程导向。(4)以压水堆一回路双环路反应堆冷却剂系统为研究对象,在仿真器上选取典型事故工况——左环路冷管段小破口事件,通过模拟工况数据对报警分析进行验证分析;选用一回路停堆规程对于操作监督导向子系统进行验证分析。从报警分析的结果以及规程偏差分析的结果,验证系统的功能设计的可靠性与合理性。本文在工程项目应用的基础上进行核电厂运行支持系统研究,从报警根原因分析以及操作监督导向两个方面为核电厂主控制室运行人员提供操纵支持,通过智能报警分析实现根原因识别,为操纵员决策提供准确信息,降低操纵员工作负荷。同时在线监督操纵员操作动作,通过与核电厂运行规程模型进行对比分析,对操纵员的不当操作进行警示,实现操作监督与规程导向,从而降低人因失误风险,保障核电厂安全运行。
同方学位论文库