CN101894595B - 一种应用于核电站***的故障检测方法 - Google Patents
一种应用于核电站***的故障检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及故障检测技术，针对现有核电站***故障排查方案中存在的耗时耗力的缺陷，提供一种应用于核电站***的故障检测方法。该方法包括将故障树的根节点设置为操作节点；基于连接操作节点及其各个子节点的逻辑门以及故障概率来确定可能故障节点；采集设备的运行参数；在依据该可能故障节点所关联的故障条件和该运行参数判定该可能故障节点所对应的设备存在故障时，判断该可能故障节点是否为故障树的底层节点，若是，则输出该可能故障节点所对应的设备，以作为故障点；否则将该可能故障节点设置为操作节点，然后回到前述第二步骤。本发明提供的技术方案在排查故障设备的过程中完全自动运行，且排查速度快，能够真正做到省时省力。
Description
技术领域
本发明涉及故障检测技术，更具体地说，涉及一种应用于核电站***的故障检测方法。
背景技术
核电站***的安全运行至关重要。
在实际应用过程中，为了保证核电站***的安全运行，电站管理单位采取了各种必要的措施，以便在检测到运行故障时可以及时发出报警提示。然而，核电站***非常庞大，即使检测到报警提示，也需要浪费大量的时间来仔细排查出现问题的部分，且排查工作需要调用众多生产部门一同参与。若报警提示导致电站停止运行，则排查问题所浪费的大量时间必然会给相关地区的供电带来困难。
因此，需要一种故障检测方法，可在检测到报警提示后，在较短的时间内确定发生故障的设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有核电站***故障排查方案中存在的耗时耗力的缺陷，提供一种应用于核电站***的故障检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种应用于核电站***的故障检测方法，用于在检测到故障指示后，基于故障树来确定核电站***中的故障点，所述故障树的每一层中的不同节点分别对应所述核电站***中的不同设备，每一节点与其子节点之间通过逻辑门连接，每一节点的子节点所对应的设备位于该节点所对应的设备之中，每一节点与至少一个故障条件相关联；所述方法包括：
S1、将故障树的根节点设置为操作节点；
S2、基于连接操作节点及其各个子节点的逻辑门以及各子节点所对应的故障概率来确定可能故障节点；
S3、采集该可能故障节点所对应的设备的运行参数；
S4、在依据该可能故障节点所关联的故障条件和该运行参数判定该可能故障节点所对应的设备存在故障时，判断该可能故障节点是否为故障树的底层节点，若是，则输出该可能故障节点所对应的设备，以作为所述故障点；否则将该可能故障节点设置为操作节点，然后回到步骤S2。
其中，连接每一节点与其子节点的逻辑门为下列其中之一：
与门；
或门；
非门；
与非门；
在找到所述故障点之后，所述方法还包括：
查找该故障点对应的工程师联系信息，以发出包含该故障点相关信息的告警通知。
在本发明提供的应用于核电站***的故障检测方法中，在找到所述故障点之后，所述方法还包括：
查找并输出该故障点对应的解决方案信息。
在本发明提供的应用于核电站***的故障检测方法中，所述底层节点为设备卡，该底层节点的父节点为容纳该设备卡的机柜。
实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明提供的技术方案通过构建故障树来建立故障之间的逻辑关系。在检测到报警提示时，可借助故障树中的逻辑关系来自动采集可能发生故障的设备的运行参数，以此来自动定位故障设备。由此可见，本发明提供的技术方案在排查故障设备的过程中完全自动运行，且排查速度快，能够真正做到省时省力。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是依据本发明一较佳实施例的应用于核电站***的故障树的示意图；
图2是依据本发明一较佳实施例的应用于核电站***的故障检测方法的流程图；
图3是依据本发明一较佳实施例的使用本发明的故障检测方法的核电站DCS***架构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种应用于核电站***的故障检测方法，通过构建故障树来建立故障之间的逻辑关系。在检测到报警提示时，可借助故障树中的逻辑关系来自动采集可能发生故障的设备的运行参数，以此来自动定位故障设备。由此可见，本发明提供的技术方案在排查故障设备的过程中完全自动运行，且排查速度快，能够真正做到省时省力。下面就结合附图和具体实施例来对本发明提供的技术方案进行详细描述。
图1是依据本发明一较佳实施例的应用于核电站***的故障树100的示意图。如图1所示，故障树100为一棵多层数，其每一层中的不同节点分别对应核电站***(即数字化核电站仪控***)中的不同设备，每一节点与其子节点之间通过逻辑门连接，每一节点的子节点所对应的设备位于该节点所对应的设备之中，每一节点与至少一个故障条件相关联。所述故障树的每一层对应于核电站***的拓扑结构。
故障树的建立以核电站***例如DCS***的拓扑结构为基础，DCS***的拓扑结构是整个MES***的基础和核心。DCS***结构复杂，包含的设备繁多，处于不同的层次，***层次结构例如划分为电站——机组——***——子***——功能位置——设备——部件——子部件，部件和子部件递归管理。故障节点将直接与不同层次进行关联。
例如，节点1对应核电站***，节点2和节点3分别对应机柜1和机柜2，节点4和节点5分别对应机柜1中的不同设备，节点6和节点7分别对应机柜2中的不同设备。节点1中的故障条件即为核电站***发生故障的条件，节点2和节点3中的故障条件分别对应机柜1和机柜2发生故障的条件，节点4和节点5中的故障条件分别对应机柜1中不同设备发生故障的条件，节点6和节点7中的故障条件分别对应机柜2中不同设备发生故障的条件。
总体来说，整个故障树所有节点都是故障，子节点发生的故障是父节点发生故障的故障原因。
父节点与子节点之间的逻辑门可以是例如但不限于与门、或门、非门、与非门等等。例如，与门的定义为仅当所有子节点对应的设备均发生故障时，父节点才会发生故障。或门的定义为当至少一个子节点对应的设备均发生故障时，父节点就会发生故障。“非”门用于表示当子节点对应的设备不发生故障时，父节点才发生故障。“与非”门的功能类似于与门和非门的一种组合。与非门用于表示当至少子节点之一不发生故障时，父节点才发生故障。
图2是依据本发明一较佳实施例的应用于核电站***的故障检测方法200的流程图。当核电站***出现故障时，核电站***将发出告警提示。在检测到告警提示后，即可依照图2所示的方法进行故障检测。如图2所示，方法200开始于步骤202。
随后，在下一步骤204，将故障树的根节点设置为操作节点。
随后，在下一步骤206，基于连接操作节点及其各个子节点的逻辑门以及各子节点所对应的故障概率来确定可能故障节点。
在具体实现过程中，可为每一子节点设置对应的故障概率(例如经验值)，以显示子节点发生故障时，导致父节点发生故障的可能性。不难理解，当父节点发生故障时，其故障概率较大的几个子节点均为可能故障节点。此外，在确定可能故障节点的数量时，还需参照连接父节点和子节点的逻辑门。
随后，在下一步骤208，采集该可能故障节点所对应的设备的运行参数。
随后，在下一步骤210，在依据该可能故障节点所关联的故障条件和该运行参数判定该可能故障节点所对应的设备存在故障时，判断该可能故障节点是否为故障树的底层节点，若是，则转到步骤214，否则转到步骤212。
这里的故障条件就是故障判据，在什么样的情况下是正常的，在什么样的情况下是异常的，也即节点所对应的设备异常时的状态。例如假设DCS***某一子设备工作电压是220V，那么不满足220V，则认为该子设备的电压是异常的，那么就可将故障定位于该子设备。当然这里仅为示例，比较绝对，实际操作时可根据不同的应用场合和需求来设置故障条件。关于运行参数，所述运行参数是节点所对应设备正常运作时的参数设置信息。由于每一设备都有自己正常运作的参数，比如功率、温度等等，如果不符合规定的数值，可认为此处出现故障，利用本发明的故障检测方法层层去逼近，最终找到故障根源节点，按照给出的故障解决方案来快速准确地解决故障。
如上文所述，若在步骤210判定可能故障节点为故障树的底层节点，则转到步骤214，输出该可能故障节点所对应的设备，以作为故障点，随后方法200转到步骤216。
随后，在下一步骤216，查找该故障点对应的工程师联系信息，以发出包含该故障点相关信息的告警通知，随后方法200转到步骤218。
在具体实现过程中，可采用例如但不限于短消息、语音信箱等方式将故障点相关的信息发送给负责该故障点维修工作的工程师。
随后，在下一步骤218，查找并输出该故障点对应的解决方案信息，随后方法200转到步骤220。
在具体实现过程中，可预先针对每一设备生成故障解决方案信息，用于在该设备成为故障点时辅助工程师对该设备进行维修。
应注意，在具体实现过程中，步骤216和步骤218均为可选步骤，且这两个步骤之间可不遵循图2所描述的执行顺序，即这两个步骤可采用其他的顺序执行，例如但不限于同时进行。
如上文所述，若在步骤210判定可能故障节点并非故障树的底层节点，则转到步骤212，将该可能故障节点设置为操作节点，然后回到步骤206。
最后，方法200结束于步骤220。
在具体实现过程中，方法200在找到故障点后，还可以分析处理所述故障点的故障引起的风险信息。在步骤218中，输出的解决方案信息包括规避所述风险的操作信息，以及处理所述故障点的故障的操作指令信息。
在具体实现过程中，为了不断地完善故障检测方法，方法200还需存储所述故障点的故障特征和解决方案信息，以便及时地更新和补充每一节点的故障条件。
本发明的检测方法还能够为维护人员提供培训学***台，可以依据所述故障点的故障特征和解决方案信息建立故障检测和处理的学***台汲取维护的经验，尽快的提升故障处理能力，为维护人员的培训提供良好的培训素材。
在具体实现过程中，底层节点一般对应核电站***各设备中的基本元件。当这些基本元件发生故障时，将导致发生连锁反应，即各级节点中与该基本元件相关联的节点都将发生故障，最终将导致根节点也发生故障。因此，当核电站***自身发出告警提示时(即根节点发生故障)，可依照图2中描述的方法逐层推测故障原因，直至找到发生故障的底层节点。
由于在实际应用过程中，上层节点发出告警提示可能意味着从属于该上层节点的多个下层多个节点存在故障可能，因此一般可依据经验来设置下层节点的故障发生概率。这样一来，在排查过程中，便可首先采集故障发生概率较高的节点的运行参数，以此来判断其是否出现故障。不难理解，这样操作可大大简化工作流程。
由方法200可知，报警可以由多个子报警引起，而父报警与子报警间是以子报警判据来连接的，最上层是报警信息，在最底层是引发故障的根本原因，而中间都是包含不同层次的判据信息，其层次结构根据***复杂程度不同可能具有多少不一的级数。当父报警发生时，根据其下哪个子报警的判据被触发，就可知道是该子报警发生，一层一层地深入，直至定位到故障的根本原因。
此外，在具体实现过程中，故障概率和故障条件可根据具体需要来进行设定。
例如，若初步判定多个机柜之中之一出现故障，则可对机柜门楣上的报警灯状态进行检测，即采集机柜门楣报警灯的运行参数。若该报警灯亮，则说明是该机柜出现故障。接下来，可判断该机柜的子节点的状态，即该机柜内部安装的设备的状态。例如，基于机柜与其子节点之间的逻辑门以及各子节点所对应的故障概率，若初步判定故障出在机柜内的设备卡被抽出，则可进一步检测机柜内设备卡报警灯的状态。若该报警灯亮，则说明是多个设备卡中的至少一个被抽出。同理，接下来可进一步依据机柜内各层报警灯的状态来确定到底是哪一层的设备卡被抽出，从而最终确定底层节点，即被抽出的设备卡。
本发明能够实时地采集故障信息并能快速地定位和处理故障，这对于核电站***来说是意义深远的。故障的快速有效解决能够为核电站避免不必要的损失，而且采用本发明的检测方法还能够为维护人员提供培训学***台，能够依据实际的故障维护经验不断的更新和补充故障测试方法中的判据，也为新员工培训提供良好的培训素材。
图3是依据本发明一较佳实施例的使用本发明的故障检测方法的核电站DCS***架构示意图。图3示出的DCS***包括操作终端1、操作终端2、处理单元、服务单元、工程师站、诊断服务器、多个子设备(子设备1、2、3、4)。多个操作终端与处理单元、服务单元等通过第二网络通信连接，处理单元、服务单元等与多个子设备通过第一网络通信连接；检修***通过第三网络与所述DCS***中的第二网络通信连接，用于在检测到故障指示后基于故障树对所述DCS***中的故障点进行定位以及提供故障解决方案信息。其中，所述故障树的每一层中的不同节点分别对应所述DCS***中的不同设备，每一节点与其子节点之间通过逻辑门连接，每一节点的子节点所对应的设备位于该节点所对应的设备之中，每一节点与至少一个故障条件相关联。具体内容在图1-2中做了详细描述。
其中，第二网络例如但不限于TCP-IP链路，第一网络例如但不限于工业数据网，第三网络例如但不限于外部网络(任何能够实现通信连接的网络均可使用，例如局域网或广域网)。此处不对网络的类型进行限制，只要能够保证核电站DCS***正常运作的网络都是可以的。检修***通过例如网关3和防火墙连接到第二网络，这里仅为示例，还可根据实际需要使用其它的连接方式。
这里，将子设备划分为第一层level 1，将处理单元、服务单元、工程师站、诊断服务器等划分为第二层level 2，图2-3中涉及的故障树的层数可以理解为这里的level 1、level 2。当然，关于故障树的具体层数的划分还可细化，具体到某一子设备的某一部件。这里仅为示例。
子设备例如但不限于核电站发电机组，也可以是核电站所使用的其他特殊的设备，子设备可直接连接于通信网络上或者通过网关连接到网络，例如子设备1和2直接连接到第一网络，子设备3和4通过网关1和2连接到第一网络。当子设备或者其中的部件发生故障时，便会层层上报，最后DCS***会给出故障指示，这个故障指示可由DCS***中的诊断服务器提供，也可以由其他未示出的设备提供。检测***(MES)检测到故障指示后，就会依据故障树对所述DCS***中的故障点进行定位并提供故障解决方案给对应工程师，工程师可在工程师站或者在操作终端依据故障解决方案进行相应处理。
图中的服务单元或处理单元是保证子设备以及DCS***正常运作的设备，或者是DCS***需要的设备。应当理解的是，图3所示的终端或设备的数目仅为示例，并不作为对本发明的限制。
图3中的DCS***与检修***通信连接，检修***使用本发明例如图1-2中的故障检测方法对DCS***进行故障定位并提供合适的故障解决方案。使用本发明的故障检测方法，可准确快速定位核电站DCS***中出现故障的某一机柜或部件，且能够将故障定位显示以形象直观的方式显示在DCS的网络拓扑图上(未示出)。例如区域1出现故障报警，则检修***就会将区域1图标突出显示，按照上述故障检测方法定位故障设备，从而一层一层递进，最终定位到故障部件后，将故障部件图标突出显示(例如但不限于红色显示)。检修***除了提供人机界面图形标识以及自动故障定位外，还可提供手动判据，自动和手动相结合，使得DCS设备的故障定位更准确。
下面给出核电站维护人员操作的具体故障处理流程实例：
1、故障事件说明
****年**月**日，**时**分主控出现RGL001KA/RGL001AA报警，现场观察发现L3RGL302AR柜内DB009位置的RDL1板件标识显示故障。
2、风险分析及措施
RDL1板件为RGL棒位处理相关，由于其同时将信号传输至AU两个子***，故障后KIC上将失去SA2/H8，SC/E5，SD1/G7，SD2/J5的测量棒位，主控将记第二组I0。处理过程中，将会产生RGL001KA、RGL0006KA(***监视)、RGL008KA(房间报警)、RGL035KA(开门报警)，还有棒位失步相关报警SA棒：RGL031KS、RGL032KS、RGL034KS、RGL0016KA SC棒：RGL041KS、RGL042KS、RGL044KS、RGL018KA SD棒：RGL046KS、RGL047KS、RGL049KS、RGL022KA。
3、工作指令(即故障解决方案信息)
1)与相关人员商讨风险和措施。
2)和运行操作员讨论风险，检查设备标牌正确，对标牌破损应重新制作并补齐。
3)工作前严格核实工作指令、工作许可证、现场设备三者完全一致并执行签字确认。
主要工作点：****
工作负责人签字： 工作监护人签字：
4)现场确认RDL1板件故障，通知操作员主控记第二组I0；如何确认？
5)确认CCS-SU已经启动，否则将其启动。
6)登陆计算机房内SU-client，确认此***内无其他异常，否则汇报上级，提票处理。
7)拆开对应标签栏，戴上防静电手镯。
8)拆下故障板件，更换新板件，请与换下的板件比对跳线及开关确认一致。
9)确认板件已经安装紧固，回装标签栏。
10)等待大约2分钟，确认故障消失。
11)在SIC4上清除报警。
12)通知主控操作员已经恢复，消除第二组I0。
13)登陆计算机房内SU-client，确认无其他故障。
14)将检查结果反馈给主管与协调。
15)清理现场，结束工作。
16)监护人工作前阅读指令签字：
17)监护人完工签字：
由上述的处理步骤可知，处理所述故障点的故障的操作指令信息，也即工程师为了消除该故障需要执行的指令信息包括工程师处理故障的操作步骤、处理过程的汇报步骤(向上级汇报以及同其他相关人员协调)、故障消除后的再确认步骤(确认是否还有其他的故障)。
应当理解的是，上述涉及的字符串或者代号是虚拟假设的，仅为解释之用，并不作为对本发明的限制。例如RGL001KA/RGL001AA仅仅是报警的一个代号，可以使用任何方便标识的方法对报警指示进行区分。其他也类似。SA2/H8，SC/E5，SD1/G7，SD2/J5是测量棒位的标识，是核电站DCS棒控***中的实际部件的代号。此例仅为示例，以便更好理解本发明的方案。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种应用于核电站***的故障检测方法，用于在检测到故障指示后，基于故障树来确定核电站***中的故障点，故障树的建立以核电站***的拓扑结构为基础，其特征在于，所述故障树的每一层中的不同节点分别对应所述核电站***中的不同设备，每一节点与其子节点之间通过逻辑门连接，每一节点的子节点所对应的设备位于该节点所对应的设备之中，每一节点与至少一个故障条件相关联；所述方法包括：
S1、将故障树的根节点设置为操作节点；
S2、基于连接操作节点及其各个子节点的逻辑门以及各子节点所对应的故障概率来确定可能故障节点；
S3、采集该可能故障节点所对应的设备的运行参数；
S4、在依据该可能故障节点所关联的故障条件和该运行参数判定该可能故障节点所对应的设备存在故障时，判断该可能故障节点是否为故障树的底层节点，若是，则输出该可能故障节点所对应的设备，以作为所述故障点；否则将该可能故障节点设置为操作节点，然后回到步骤S2；
其中连接每一节点与其子节点的逻辑门为下列其中之一：与门；或门；非门；与非门；
在找到所述故障点之后，所述方法还包括：
查找并输出该故障点对应的解决方案信息。
2.根据权利要求1所述的应用于核电站***的故障检测方法，其特征在于，在找到所述故障点之后，所述方法还包括：
查找该故障点对应的工程师联系信息，以发出包含该故障点相关信息的告警通知。
3.根据权利要求1所述的应用于核电站***的故障检测方法，其特征在于，所述底层节点为设备卡，该底层节点的父节点为容纳该设备卡的机柜。
4.根据权利要求1~3任一项所述的应用于核电站***的故障检测方法，其特征在于，所述故障树的每一层对应于核电站***的拓扑结构。
5.根据权利要求1~3任一项所述的应用于核电站***的故障检测方法，其特征在于，所述故障条件是节点所对应的设备异常时的状态。
6.根据权利要求1~3任一项所述的应用于核电站***的故障检测方法，其特征在于，所述运行参数是节点所对应设备正常运作时的参数设置信息。
7.根据权利要求2所述的应用于核电站***的故障检测方法，其特征在于，所述故障点对应的解决方案信息用于指导接收到告警通知的工程师处理所述故障点的故障。
8.根据权利要求2所述的应用于核电站***的故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
分析处理所述故障点的故障过程中引起的风险信息。
9.根据权利要求8所述的应用于核电站***的故障检测方法，其特征在于，所述解决方案信息包括规避所述风险的操作信息。
10.根据权利要求4所述的应用于核电站***的故障检测方法，其特征在于，所述解决方案信息包括处理所述故障点的故障的操作指令信息。
11.根据权利要求10所述的应用于核电站***的故障检测方法，其特征在于，处理所述故障点的故障的操作指令信息包括工程师处理故障的操作步骤、处理过程的汇报步骤、故障消除后的再确认步骤。
12.根据权利要求2所述的应用于核电站***的故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
存储所述故障点的故障特征和解决方案信息，以便及时地更新和补充每一节点的故障条件。
13.根据权利要求2所述的应用于核电站***的故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
依据所述故障点的故障特征和解决方案信息建立故障检测和处理的学习平台。
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