核电厂D-IC可靠性与人机交互分析方法研究
发布时间：2021-04-24 04:04
概率安全分析（PSA）技术结合了可靠性分析技术和安全分析技术,已经应用于核电厂的设计和运行过程中,成为保障核电安全的重要技术手段。在对当前核电厂风险监测系统分析的基础上,同时考虑了严重事故的预防和缓解,提出了DiD（Defense-in-Depth）风险分析系统的概念。DiD风险分析系统包含了“纵深防御风险监测”系统和“可靠性监测”系统两个层级的子系统和“风险状态分析器”。其中,纵深防御风险监测子系统实现在不同的工况下对操作员进行运行支持和辅助决策;可靠性监测子系统在日常运行过程中对核电厂的各个子系统和各个设备的可靠性进行监测和分析;风险状态分析器实现两个子系统之间双向的信息交互和核电厂风险状态分析。随着计算机技术的发展,核电厂逐步进入了全数字化控制的时代。数字化仪控系统（D-I&C）在提供了丰富的先进功能的同时也为核电厂的概率安全分析提出了新的挑战。同时由于数字化仪控系统的引入,操作人员在核电厂的角色和作用也逐步在发生着改变。本文以DiD风险分析系统为背景,以数字化仪控系统作为研究对象,针对DiD风险分析系统的两个子系统分别展开研究工作。主要研究目的是:（一）针对可靠性监测子...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 风险监测系统概述
1.3 DID风险分析系统简介
1.4 本文的研究内容
1.5 国内外研究现状
1.5.1 核电仪控系统发展阶段
1.5.2 可靠性分析常用方法
1.5.3 核电数字化系统可靠性分析研究现状
1.5.4 数字化系统人机交互研究现状
1.6 论文内容安排
第2章 数字化仪控系统硬件可靠性分析数学模型
2.1 典型数字化反应堆保护系统配置结构
2.2 数字化反应堆保护系统失效分析
2.2.1 数字化反应堆保护系统单一通道失效分析
2.2.2 数字化反应堆保护系统系统失效分析
2.3 数字化仪控系统的容错设计和故障覆盖率
2.4 共因失效模型-BFR模型
2.5 数字化反应堆保护系统可靠性分析数学模型
2.5.1 需求失效概率计算通用模型
2.5.2 误停堆失效概率计算通用模型
2.5.3 在线故障计算模型
2.5.4 离线故障计算模型
2.5.5 包含共因失效的可靠性分析数学模型
2.6 可靠性分析结果
2.7 本章小结
第3章 基于CPN的数字化仪控系统硬件可靠性分析模型
3.1 PETRI NET相关描述
3.1.1 经典Petri Net
3.1.2 高级Petri Net
3.1.3 着色Petri Net
3.1.4 层次化着色Petri Net
3.2 共因失效模型-随机概率冲击模型
3.3 反应堆保护系统的CPN模型
3.4 CPN模型计算结果
3.4.1 Monte Carlo仿真
3.4.2 CPN模型中可靠性指标
3.4.3 Monte Carlo仿真参数
3.4.4 不考虑CCF时的计算结果
3.4.5 考虑CCF时的计算结果
3.5 CPN模型结果与数学模型结果对比
3.6 基于FPGA技术的数字化仪控系统可靠性分析探讨
3.6.1 基于FPGA技术的数字化仪控系统的特点及在核工业的应用
3.6.2 从可靠性角度对基于FPGA技术的仪控系统的分析
3.7 本章小结
第4章 安全级数字化仪控系统软件可靠性分析
4.1 安全级数字化仪控系统软件可靠性分析特点
4.2 基于统计模型检验的软件可靠性分析方法
4.2.1 统计模型检验方法
4.2.2 概率有界线性时序逻辑
4.2.3 假设检验方法
4.2.4 概率估计方法
4.3 软件可靠性分析方法的应用
4.3.1 软件可靠性分析方法在软件设计早期的应用
4.3.2 软件可靠性分析方法在软件设计后期的应用
4.4 安全级仪控系统软件可靠性分析实例
4.4.1 实例系统
4.4.2 实例系统统计模型检验模型
4.4.3 实例系统分析结果
4.5 本章小结
第5章 纵深防御风险监测子系统软件设计
5.1 纵深防御风险监测子系统软件设计需求
5.1.1 纵深防御风险监测子系统的基本需求
5.1.2 纵深防御风险监测子系统软件的功能需求
5.2 纵深防御风险监测子系统软件设计
5.2.1 基本元素定义
5.2.2 交互仿真设计
5.3 纵深防御风险监测子系统软件开发
5.3.1 纵深防御风险监测子系统软件基本功能
5.3.2 纵深防御风险监测子系统软件的层次化设计
5.3.3 纵深防御风险监测子系统交互仿真
5.4 AP1000非能动堆芯冷却系统模型
5.5 AP1000非能动堆芯冷却系统的知识库模型
5.5.1 PLANT Actor模型
5.5.2 OPERATOR Actor模型
5.5.3 ADVISOR Actor模型
5.6 知识库模型交互仿真与故障插入
5.7 纵深防御风险监测子系统软件验证与确认
5.8 本章小节
第6章 人机交互设计和评估方法研究
6.1 知识库软件的应用
6.2 人机交互概述
6.3 人机交互设计的评价
6.4 基于知识库和场景仿真的人机交互设计和评估方法
6.4.1 核电厂场景仿真
6.4.2 知识库模型
6.4.3 人机界面设计
6.5 人机交互设计与评估步骤
6.6 人机交互设计与评估实例
6.6.1 小破口失水事故仿真场景分析
6.6.2 测量参数计算
6.6.3 实例系统的知识库模型
6.6.4 参数判断和触发逻辑模型
6.6.5 人机交互仿真结果
6.6.6 人机交互仿真结果探讨
6.7 本章小结及后续研究工作
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]核电厂数字化控制系统中人因失误与可靠性研究[D]. 李鹏程.华南理工大学 2011
[2]核电厂数字化反应堆保护系统结构与可靠性研究[D]. 周海翔.哈尔滨工程大学 2007
硕士论文
[1]核电厂数字化仪控系统动态概率安全评价方法研究[D]. 陈培锋.厦门大学 2014
[2]MFM用于核电站数字化仪控系统可靠性分析的方法研究[D]. 张超.哈尔滨工程大学 2014
[3]AP1000核电厂小破口失水事故RELAP5分析模式建立与应用[D]. 林支康.上海交通大学 2012
[4]核电站数字化仪控系统可靠性分析方法研究[D]. 郭晓明.清华大学 2011
[5]基于随机Petri网的软件可靠性分析研究[D]. 邹峥.长沙理工大学 2010
[6]DCS安全性评估及可靠性分析[D]. 江东泽.华北电力大学（北京） 2010
本文编号：3156639
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 风险监测系统概述
1.3 DID风险分析系统简介
1.4 本文的研究内容
1.5 国内外研究现状
1.5.1 核电仪控系统发展阶段
1.5.2 可靠性分析常用方法
1.5.3 核电数字化系统可靠性分析研究现状
1.5.4 数字化系统人机交互研究现状
1.6 论文内容安排
第2章 数字化仪控系统硬件可靠性分析数学模型
2.1 典型数字化反应堆保护系统配置结构
2.2 数字化反应堆保护系统失效分析
2.2.1 数字化反应堆保护系统单一通道失效分析
2.2.2 数字化反应堆保护系统系统失效分析
2.3 数字化仪控系统的容错设计和故障覆盖率
2.4 共因失效模型-BFR模型
2.5 数字化反应堆保护系统可靠性分析数学模型
2.5.1 需求失效概率计算通用模型
2.5.2 误停堆失效概率计算通用模型
2.5.3 在线故障计算模型
2.5.4 离线故障计算模型
2.5.5 包含共因失效的可靠性分析数学模型
2.6 可靠性分析结果
2.7 本章小结
第3章 基于CPN的数字化仪控系统硬件可靠性分析模型
3.1 PETRI NET相关描述
3.1.1 经典Petri Net
3.1.2 高级Petri Net
3.1.3 着色Petri Net
3.1.4 层次化着色Petri Net
3.2 共因失效模型-随机概率冲击模型
3.3 反应堆保护系统的CPN模型
3.4 CPN模型计算结果
3.4.1 Monte Carlo仿真
3.4.2 CPN模型中可靠性指标
3.4.3 Monte Carlo仿真参数
3.4.4 不考虑CCF时的计算结果
3.4.5 考虑CCF时的计算结果
3.5 CPN模型结果与数学模型结果对比
3.6 基于FPGA技术的数字化仪控系统可靠性分析探讨
3.6.1 基于FPGA技术的数字化仪控系统的特点及在核工业的应用
3.6.2 从可靠性角度对基于FPGA技术的仪控系统的分析
3.7 本章小结
第4章 安全级数字化仪控系统软件可靠性分析
4.1 安全级数字化仪控系统软件可靠性分析特点
4.2 基于统计模型检验的软件可靠性分析方法
4.2.1 统计模型检验方法
4.2.2 概率有界线性时序逻辑
4.2.3 假设检验方法
4.2.4 概率估计方法
4.3 软件可靠性分析方法的应用
4.3.1 软件可靠性分析方法在软件设计早期的应用
4.3.2 软件可靠性分析方法在软件设计后期的应用
4.4 安全级仪控系统软件可靠性分析实例
4.4.1 实例系统
4.4.2 实例系统统计模型检验模型
4.4.3 实例系统分析结果
4.5 本章小结
第5章 纵深防御风险监测子系统软件设计
5.1 纵深防御风险监测子系统软件设计需求
5.1.1 纵深防御风险监测子系统的基本需求
5.1.2 纵深防御风险监测子系统软件的功能需求
5.2 纵深防御风险监测子系统软件设计
5.2.1 基本元素定义
5.2.2 交互仿真设计
5.3 纵深防御风险监测子系统软件开发
5.3.1 纵深防御风险监测子系统软件基本功能
5.3.2 纵深防御风险监测子系统软件的层次化设计
5.3.3 纵深防御风险监测子系统交互仿真
5.4 AP1000非能动堆芯冷却系统模型
5.5 AP1000非能动堆芯冷却系统的知识库模型
5.5.1 PLANT Actor模型
5.5.2 OPERATOR Actor模型
5.5.3 ADVISOR Actor模型
5.6 知识库模型交互仿真与故障插入
5.7 纵深防御风险监测子系统软件验证与确认
5.8 本章小节
第6章 人机交互设计和评估方法研究
6.1 知识库软件的应用
6.2 人机交互概述
6.3 人机交互设计的评价
6.4 基于知识库和场景仿真的人机交互设计和评估方法
6.4.1 核电厂场景仿真
6.4.2 知识库模型
6.4.3 人机界面设计
6.5 人机交互设计与评估步骤
6.6 人机交互设计与评估实例
6.6.1 小破口失水事故仿真场景分析
6.6.2 测量参数计算
6.6.3 实例系统的知识库模型
6.6.4 参数判断和触发逻辑模型
6.6.5 人机交互仿真结果
6.6.6 人机交互仿真结果探讨
6.7 本章小结及后续研究工作
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]核电厂数字化控制系统中人因失误与可靠性研究[D]. 李鹏程.华南理工大学 2011
[2]核电厂数字化反应堆保护系统结构与可靠性研究[D]. 周海翔.哈尔滨工程大学 2007
硕士论文
[1]核电厂数字化仪控系统动态概率安全评价方法研究[D]. 陈培锋.厦门大学 2014
[2]MFM用于核电站数字化仪控系统可靠性分析的方法研究[D]. 张超.哈尔滨工程大学 2014
[3]AP1000核电厂小破口失水事故RELAP5分析模式建立与应用[D]. 林支康.上海交通大学 2012
[4]核电站数字化仪控系统可靠性分析方法研究[D]. 郭晓明.清华大学 2011
[5]基于随机Petri网的软件可靠性分析研究[D]. 邹峥.长沙理工大学 2010
[6]DCS安全性评估及可靠性分析[D]. 江东泽.华北电力大学（北京） 2010
本文编号：3156639
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3156639.html
