基于蒙特卡洛法的核电站DCS可靠性分析方法研究

发布时间：2020-06-26 10:48

【摘要】：数字化仪控系统作为核电站的“神经中枢”,对确保核电站安全、可靠、经济运行起着至关重要的作用。相对于模拟仪表控制系统,数字化仪控系统的结构更为复杂,且在硬件、软件以及操作员之间存在着大量的交互作用。若仍以传统的事件树/故障树模型对其进行可靠性分析,将难以获得令人满意的结果,因此,需采用新的模型方法来完成对数字化仪控系统的可靠性评价。在所有可靠性评价方法中,因蒙特卡洛法能有效的解决“维数灾难”问题而倍受关注。但对于数字化仪控系统而言,系统失效往往是一个小概率事件,想要获得较高精度就必须进行大规模的抽样,使其计算效率较低。因此,对提高蒙特卡洛的计算效率进行研究具有重要意义。本文以核电站数字化反应堆保护系统为研究对象,首先对其结构和工作原理进行了分析。并根据对实际系统的简化假设,建立了数字化反应堆保护系统可靠性框图模型,以触发主给水/主蒸汽系统故障停堆信号为例对系统的可靠性进行了验证。在此基础上,本文对蒙特卡洛可靠性建模和减少抽样方差的技术进行了研究。利用爬山算法对统一乘子法中的最优k值进行求解。随后,引入拉格朗日乘子法对重要抽样法中最优抽样密度函数进行构造,同时将评价流程分为预抽样和正式抽样两大部分,提出了自适应重要抽样算法,并分析对比了两种改进算法的优劣。最后,为提高蒙特卡洛平均误差收敛阶,对低偏差序列的构造及其随机化方法进行了研究。将随机化后的低偏差序列应用于自适应抽样法之中,提出了基于自适应重要抽样的随机化拟蒙特卡洛法,并通过仿真验证了改进算法的正确性与有效性。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM623
【图文】：

可靠性建模,动态可靠性,核电站,交互作用

4图 1.1 动态可靠性方法分类核电站 DCS 可靠性建模分析的过程中，其关键在于对系统软刻画。在文献[17]中，作者对常用的动态可靠性分析方法展开 DCS 可靠性建模过程中模型所需满足的 11 个技术指标，并对比分析，如表 1.1 所示：

核电站,总体结构

XS 平台由美国核管会资格认证，用于执行核电站中最高安全等级的功能，其主应堆停堆保护系统和专设安全设施驱动系统两大部分。当核电站运行时，TX息可向 TXP 系统传输，网关计算机的存在确保了通信的单向性，使得 TXP 平不会波及到 TXS 平台中的设备。表 2.2 EPR 核电站 DCS 安全功能分级次子系统安全分级硬件设备l 2 层安全信息和控制系统(SICS) F1B 大部分硬接线+网络过程信息和控制系统(PICS) F2 TXP 1 层安全自动化系统(SAS) F1B TXP过程自动化系统(PAS) F2 TXP保护系统(PS) F1A TXS严重事故仪控系统(SA I&C) F2 TXS优先级执行和控制器系统(PACS) F1A TXS反应堆控制、监督和限制系统(RCSL) F2 TXSl 0 层工艺设备的接口设备 F2 to F1A 现场仪表、执行机构

【参考文献】