核电厂地震响应预警装置及其构建方法与流程

本发明涉及核电站领域，尤其涉及一种核电厂地震响应预警装置及其构建方法。

背景技术：

地震对核电厂有着十分显著的安全威胁；当前核电厂的抗震能力设计为可以抵抗设计基准地震(即安全停堆地震sse，地震动加速度为0.2g)；这种抗震能力的设计、分析、计算和建造的不同阶段都留有一定的抗震余量。然而，地震很难预测，并且存在着发生更大地震的可能性。并且，即便在安全停堆地震的范围内(震级不超过安全停堆地震)，地震仍有可能对核电厂的安全造成威胁。

目前，核电厂都安装了地震仪表监测系统(kis)，该系统可对大地移动代表性的测点以及整个核电厂结构的各部分进行监测，并在地震后为核电厂提供必要的厂址地震信息；但该信息只能给出电厂实时的地震大小。该信息必须由运行人员进行处理和判断，分析核电厂的主要设备在地震过程中的情况，然后再采取相应防护措施。这种处理方案并没有地震响应预警步骤，即对相应设备或构筑物在不同地震动危险情况下发生地震失效的预测判断，这样就无法帮助运行人员做出更快的判断。此外，核电厂虽编制了相应的破坏性地震应急预案，但该预案要求电厂人员在地震后8小时之内要完成安全相关设备的巡视，巡视内容涵盖了核电厂大量的安全相关系统设备，且没有说明巡视重点和次序。因此，这个要求过于宽泛，没有形成有效的重点巡视工作，甚至8小时之内能否完成巡视都存在很大疑问。因此，目前核电厂的地震响应行动预案的行动指示作用很有限。

技术实现要素：

本发明针对现有核电厂地震仪表监测技术只能对地震动进行监测，无法预测地震情况下设备失效情况，也无法给予运行人员行动指示；同时，现有地震响应行动要求过于宽泛，目标性和指导性不强，很难保证在要求时间内完成关键设备的巡视的问题，提出了一种核电厂地震响应预警装置及其构建方法。

本发明提出的技术方案如下：

本发明提出了一种核电厂地震响应预警装置，包括：

地震仪表监测系统，设置在核电厂内，用于监测地震动数据并向地震响应总数据库输入地震强度和频率数据、地震危险性区间数据以及权重数据；

地震响应总数据库包括地震动危险性数据表、核电厂设备清单数据表、易损度数据表、继电器震颤分析数据表以及巡访构筑物影响数据表；地震动危险性数据表包含地震强度和频率、地震危险性区间以及权重的字段信息；地震仪表监测系统用于向地震动危险性数据表输入地震强度和频率数据、地震危险性区间数据以及权重数据以生成地震动危险性数据库；核电厂设备清单数据表包括设备名称、设备功能、设备所在房间以及设备所属类别的字段信息；易损度数据表包括设备名称和构筑物名称、抗震能力中值、随机不确定性以及认知不确定性的字段信息；继电器震颤分析数据表包括电源设备名称、电源类别、电源所供电设备的名称、继电器震颤对设备状态的影响的字段信息；巡访构筑物影响数据表包括构筑物名称、被构筑物影响的设备名称、构筑物所在房间以及型号的字段信息；

易损度数据表与核电厂设备清单数据表之间通过字段“设备名称”建立索引；易损度数据表与巡访构筑物影响数据表之间通过字段“构筑物名称”建立索引；继电器震颤分析数据表与核电厂设备清单数据表之间通过字段“设备名称”建立索引；核电厂各设备和构筑物的属性数据按照类别分别导入核电厂设备清单数据表、易损度数据表、继电器震颤分析数据表以及巡访构筑物影响数据表，从而分别生成核电厂设备清单数据库、易损度数据库、继电器震颤分析数据库以及巡访构筑物影响数据库；

列表输出模块，用于根据地震动危险性数据库的地震强度和频率数据和易损度数据库的抗震能力中值数据输出地震强度超过抗震能力的初级危险设备和构筑物列表；还用于若初级危险设备和构筑物列表中具有电源设备，则根据继电器震颤分析数据表输出被该电源设备所供电的设备的第一次级危险设备列表；还用于若初级危险设备和构筑物列表中具有构筑物，则根据巡访构筑物影响数据表输出被该构筑物所影响的设备的第二次级危险设备列表。

本发明上述的核电厂地震响应预警装置中，还包括：

行动指示模块，用于根据初级危险设备和构筑物列表、第一次级危险设备列表以及第二次级危险设备列表来指示运行人员行动。

本发明上述的核电厂地震响应预警装置中，还包括：

筛选模块，用于对初级危险设备和构筑物列表、第一次级危险设备列表以及第二次级危险设备列表进行筛选，从而得到核电厂的安全相关和非安全相关但运行相关的紧急设备和构筑物列表。

本发明还提出了一种如上所述的核电厂地震响应预警装置的构建方法，包括以下步骤：

步骤s1、建立地震动危险性数据表；建立核电厂设备清单数据表；建立易损度数据表；建立继电器震颤分析数据表；建立巡访构筑物影响数据表；所述地震动危险性数据表包含地震强度和频率、地震危险性区间以及权重的字段信息；所述核电厂设备清单数据表包括设备名称、设备功能、设备所在房间以及设备所属类别的字段信息；所述易损度数据表包括设备名称和构筑物名称、抗震能力中值、随机不确定性以及认知不确定性的字段信息；所述继电器震颤分析数据表包括电源设备名称、电源类别、电源所供电设备的名称、继电器震颤对设备状态的影响的字段信息；所述巡访构筑物影响数据表包括构筑物名称、被构筑物影响的设备名称、构筑物所在房间以及型号的字段信息；

步骤s2、通过字段“设备名称”建立易损度数据表与核电厂设备清单数据表之间的索引；通过字段“构筑物名称”建立易损度数据表与巡访构筑物影响数据表之间的索引；通过字段“设备名称”建立继电器震颤分析数据表与核电厂设备清单数据表之间的索引；

步骤s3、将核电厂各设备和构筑物的属性数据按照类别分别导入核电厂设备清单数据表、易损度数据表、继电器震颤分析数据表以及巡访构筑物影响数据表，从而分别生成核电厂设备清单数据库、易损度数据库、继电器震颤分析数据库以及巡访构筑物影响数据库；建立设置在核电厂内，用于监测地震动数据并向地震动危险性数据表输入地震强度和频率数据、地震危险性区间数据以及权重数据以生成地震动危险性数据库的地震仪表监测系统；

步骤s4、建立用于根据地震动危险性数据库的地震强度和频率数据和易损度数据库的抗震能力中值数据输出地震强度超过抗震能力的初级危险设备和构筑物列表的列表输出模块；该列表输出模块还用于若初级危险设备和构筑物列表中具有电源设备，则根据继电器震颤分析数据表输出被该电源设备所供电的设备的第一次级危险设备列表；列表输出模块还用于若初级危险设备和构筑物列表中具有构筑物，则根据巡访构筑物影响数据表输出被该构筑物所影响的设备的第二次级危险设备列表。

本发明上述的核电厂地震响应预警装置的构建方法中，还包括：建立用于根据初级危险设备和构筑物列表、第一次级危险设备列表以及第二次级危险设备列表来指示运行人员行动的行动指示模块。

本发明上述的核电厂地震响应预警装置的构建方法中，还包括：建立用于对初级危险设备和构筑物列表、第一次级危险设备列表以及第二次级危险设备列表进行筛选，从而得到核电厂的安全相关和非安全相关但运行相关的紧急设备和构筑物列表的筛选模块。

本发明的核电厂地震响应预警装置通过连接到核电厂现有的两个系统，即地震仪表监测系统和主控设备报警系统，可以在核电厂发生地震后，对运行人员执行相关操作有更加明确的指示，从而协助运行人员做出决策，缩短地震巡视时间，减小地震导致反应堆损伤的风险。本发明的核电厂地震响应预警装置及其构建方法技术巧妙，实用性强。

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示出了本发明的实施例的核电厂地震响应预警装置的地震响应总数据库的示意图；

图2示出了图1所示的核电厂地震响应预警装置的连接示意图；

图3示出了图1所示的核电厂地震响应预警装置的模块示意图。

具体实施方式

本发明要解决的技术问题在于：现有核电厂地震仪表监测技术只能对地震动进行监测，无法预测地震情况下设备失效情况，也无法给予运行人员行动指示；同时，现有地震响应行动要求过于宽泛，目标性和指导性不强，很难保证在要求时间内完成关键设备的巡视。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种核电厂地震响应预警装置，可以把地震动危险性与地震后核电厂响应行动之间建立一个桥梁，从而在震后对核电厂设备进行响应预警，同时给予运行人员行动指示。

为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

具体地，在本实施例中，本发明提出了一种核电厂地震响应预警装置，包括地震仪表监测系统(kis)，该地震仪表监测系统设置在核电厂内，用于监测地震动数据并向地震响应总数据库输入地震强度和频率数据、地震危险性区间数据以及权重数据；优选地，在本实施例中，地震强度和频率数据、地震危险性区间数据以及权重数据是由地震仪表监测系统所监测的地震动数据与外部地震动监测系统数据(地震局监测系统数据)进行整合后所得到的数据。因为在地震状况下，不同位置的传感器所感应的地震动加速度是不同的，这样，采用数据整合方式可以保证地震动数据的准确性。地震动数据包括地震强度和频率数据、地震危险性区间数据以及权重数据，当将地震的频率数据与核电厂地震危险性的频率数据进行对照分析，可以判断地震发生在哪个地震危险性区间。目前，地震危险性区间划分为5个区间，分别为0.1g-0.2g、0.2g-0.4g、0.4g-0.6g、0.6-0.8g以及0.8-1.0g(g为重力加速度)；而不同的地震危险性区间具有不同的权重。

具体地，如图1所示，地震响应总数据库包括地震动危险性数据表、核电厂设备清单数据表、易损度数据表、继电器震颤分析数据表以及巡访构筑物影响数据表；地震动危险性数据表包含地震强度和频率、地震危险性区间以及权重的字段信息；地震仪表监测系统用于向地震动危险性数据表输入地震强度和频率数据、地震危险性区间数据以及权重数据以生成地震动危险性数据库；

核电厂设备清单数据表包括设备名称、设备功能、设备所在房间以及设备所属类别的字段信息；易损度数据表包括设备名称和构筑物名称、抗震能力中值、随机不确定性以及认知不确定性的字段信息；继电器震颤分析数据表包括电源设备名称、电源类别、电源所供电设备的名称、继电器震颤对设备状态的影响的字段信息；巡访构筑物影响数据表包括构筑物名称、被构筑物影响的设备名称(如隔墙)、构筑物所在房间以及型号的字段信息；

易损度数据表与核电厂设备清单数据表之间通过字段“设备名称”建立索引；易损度数据表与巡访构筑物影响数据表之间通过字段“构筑物名称”建立索引；继电器震颤分析数据表与核电厂设备清单数据表之间通过字段“设备名称”建立索引；核电厂各设备和构筑物的属性数据按照类别分别导入核电厂设备清单数据表、易损度数据表、继电器震颤分析数据表以及巡访构筑物影响数据表，从而分别生成核电厂设备清单数据库、易损度数据库、继电器震颤分析数据库以及巡访构筑物影响数据库；

在核电厂设备清单数据库中罗列的设备可以为核电厂的安全重要相关设备，核电厂设备清单数据表还可包括设备描述的字段信息；同时，设备所属类别是按照易损度相似性进行归类，如大型的立式水箱，大型电动泵，电动阀门等。在易损度数据库中，抗震能力中值am、随机不确定性βr以及认知不确定性βc是设备的易损度参数。在继电器震颤分析数据库中，能动类设备按照供电电源进行分类，分为6.6kv中压电源回路、380v低压电源回路、220交流不间断电源回路以及125v和48v直流电源回路。针对每个设备，标明其所在的供电回路，继电器震颤对设备状态影响，是否存在自保持回路，自保持回路的继电器型号，继电器的复位方式是就地复位还是主控复位。

地震响应总数据库具有输入接口和输出接口，其输入接口用于连接地震仪表监测系统，其输出接口用于连接列表输出模块。该列表输出模块用于根据地震动危险性数据库的地震强度和频率数据和易损度数据库的抗震能力中值数据输出地震强度超过抗震能力的初级危险设备和构筑物列表；还用于若初级危险设备和构筑物列表中具有电源设备，则根据继电器震颤分析数据表输出被该电源设备所供电的设备的第一次级危险设备列表；还用于若初级危险设备和构筑物列表中具有构筑物，则根据巡访构筑物影响数据表输出被该构筑物所影响的设备的第二次级危险设备列表。

核电厂地震响应预警装置还包括用于根据初级危险设备和构筑物列表、第一次级危险设备列表以及第二次级危险设备列表来指示运行人员行动的行动指示模块以及用于对初级危险设备和构筑物列表、第一次级危险设备列表以及第二次级危险设备列表进行筛选，从而得到核电厂的安全相关和非安全相关但运行相关的紧急设备和构筑物列表的筛选模块。

具体地，在本实施例中，如图2所示，图2中实线箭头代表核电厂已有的连接线路，虚线箭头为本发明的核电厂地震响应预警装置的接入方式。这样，核电厂地震响应预警装置可以起到桥梁作用，前端即输入端连接地震仪表监测系统和外部地震动监测系统，从而可接收核电厂实时地震动数据，然后将接收到的实时地震动数据输入地震响应总数据库，从而判断实时地震动所处的地震危险性区间，之后列表输出模块和筛选模块可进行设备与构筑物地震条件失效概率的计算，并把计算结果发给行动指示模块，该行动指示模块将计算结果与核电厂地震响应预警装置后端连接主控的数据记录和设备报警进行对比，做出预测和指示。这样，地震后巡视工作可根据失效概率预测和电厂实际报警，进行有重点的分批巡视，并重点监测电气设备继电器震颤导致失效的复位可能。

如图3所示，本发明的核电厂地震响应预警装置的核心部件为框1部分，框1中的框2所示部分为地震响应总数据库模块，框1中的框3所示部分为列表输出模块和筛选模块。核电厂地震响应预警装置连接到核电厂现有的两个系统，即地震仪表监测系统和主控设备报警系统。综合这三个模块，可以在核电厂发生地震后，对运行人员执行相关操作有更加明确的指示，从而协助运行人员做出决策，缩短地震巡视时间，减小地震导致反应堆损伤的风险。

进一步地，本发明还提出了一种如上所述的核电厂地震响应预警装置的构建方法，包括以下步骤：

步骤s1、建立地震动危险性数据表；建立核电厂设备清单数据表；建立易损度数据表；建立继电器震颤分析数据表；建立巡访构筑物影响数据表；所述地震动危险性数据表包含地震强度和频率、地震危险性区间以及权重的字段信息；所述核电厂设备清单数据表包括设备名称、设备功能、设备所在房间以及设备所属类别的字段信息；所述易损度数据表包括设备名称和构筑物名称、抗震能力中值、随机不确定性以及认知不确定性的字段信息；所述继电器震颤分析数据表包括电源设备名称、电源类别、电源所供电设备的名称、继电器震颤对设备状态的影响的字段信息；所述巡访构筑物影响数据表包括构筑物名称、被构筑物影响的设备名称、构筑物所在房间以及型号的字段信息；

步骤s2、通过字段“设备名称”建立易损度数据表与核电厂设备清单数据表之间的索引；通过字段“构筑物名称”建立易损度数据表与巡访构筑物影响数据表之间的索引；通过字段“设备名称”建立继电器震颤分析数据表与核电厂设备清单数据表之间的索引；

步骤s3、将核电厂各设备和构筑物的属性数据按照类别分别导入核电厂设备清单数据表、易损度数据表、继电器震颤分析数据表以及巡访构筑物影响数据表，从而分别生成核电厂设备清单数据库、易损度数据库、继电器震颤分析数据库以及巡访构筑物影响数据库；建立设置在核电厂内，用于监测地震动数据并向地震动危险性数据表输入地震强度和频率数据、地震危险性区间数据以及权重数据以生成地震动危险性数据库的地震仪表监测系统；

步骤s4、建立用于根据地震动危险性数据库的地震强度和频率数据和易损度数据库的抗震能力中值数据输出地震强度超过抗震能力的初级危险设备和构筑物列表的列表输出模块；该列表输出模块还用于若初级危险设备和构筑物列表中具有电源设备，则根据继电器震颤分析数据表输出被该电源设备所供电的设备的第一次级危险设备列表；列表输出模块还用于若初级危险设备和构筑物列表中具有构筑物，则根据巡访构筑物影响数据表输出被该构筑物所影响的设备的第二次级危险设备列表。

核电厂地震响应预警装置的构建方法还包括：建立用于根据初级危险设备和构筑物列表、第一次级危险设备列表以及第二次级危险设备列表来指示运行人员行动的行动指示模块。其中，还包括：建立用于对初级危险设备和构筑物列表、第一次级危险设备列表以及第二次级危险设备列表进行筛选，从而得到核电厂的安全相关和非安全相关但运行相关的紧急设备和构筑物列表的筛选模块。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。