核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法及系统与流程

本发明属于核反应堆控制领域，尤其涉及一种核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、控制棒驱动机构是核反应堆的重要零部件，是核电站反应堆控制系统和安全系统的一种控制机构，也是直接影响核反应堆正常运行和安全可靠的设备之一。控制棒驱动机构主要依靠三组线圈的通放电顺序来实现控制棒组件的插入和提升，从而控制堆芯平均温度，以达到反应堆安全启动，调节反应堆功率和停堆的目的。

3、发明人发现，传统方法在检测时往往只能针对特定的控制棒驱动机构，当机构参数性能发生变化或者周围环境发生变化时，传统检测方法不再适用。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法及系统，其可针对不同型号、不同状态下的控制棒驱动机构进行异常检测，弥补了传统阈值检测中不能实时调整指标的问题，通过把历史数据指标作为判定阈值，既具有通用性又不需要主观设定。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供一种核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法。

4、一种核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法，其包括：

5、对控制棒驱动机构的原始电流信号进行滤波处理，截取出准周期电流信号；

6、对准周期电流信号进行归一化处理，再基于相似度最大原则提取参考周期；

7、计算当前参考周期的电流信号与时间平均波形曲线的相似距离，得到异常分数曲线，再通过假设检验判断当前参考周期的电流信号的健康状态，最终实现控制棒驱动机构动态异常监测；

8、其中，时间平均波形曲线的提取过程为：

9、构造准周期相对于参考周期的损失矩阵，并确定相应的原始弯曲路径；

10、将原始弯曲路径通过线性插值校准至共同的平均时间范围,得到矫正弯曲路径；

11、基于矫正弯曲路径的序列对应关系，将准周期映射至共同时间域，计算得到时间平均波形曲线。

12、作为一种实施方式，假设前若干个周期控制棒驱动机构运行状态无变化时，相应的异常分数曲线对应的序列相互独立并服从正态分布，根据3σ准则对当前时刻控制棒驱动机构状态异常与否进行判断。

13、上述方案的优点在于，通过上述方案能够实现核反应堆控制棒驱动机构运动状态的在线监测。

14、作为一种实施方式，基于相似度最大原则提取参考周期的过程为：

15、将截取的所有准周期电流信号作为参考周期；

16、将其他序列作为剩余周期，计算剩余周期与所有准周期电流信号作为参考周期时的总相似度的值；

17、选取最大的总相似度对应的准周期为参考周期。

18、上述方案的优点在于，这样选取的参考周期能够最大限度包含信号的特征，最终提高核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测结果的准确性。

19、作为一种实施方式，相似度是基于动态时间规整算法衡量两个长度不同的归一化处理后的准周期电流信号所对应的时间序列。

20、作为一种实施方式，截取准周期电流信号的过程为：

21、持续获取滤波后的控制棒驱动机构电流信号，设置信号截取标志位为1；

22、当线圈电流信号幅值大于高电平电流且信号截取标志位为1时，开始截取电流信号，同时将信号截取标志位置为0，截取到电流值再次为高电平电流并保证截取数据点大于预设数量时结束，以保证截取到凹坑信号。这样可以截取到较为完整的电流凹坑信号。

23、作为一种实施方式，在滤波处理的过程中，采用带通滤波器对控制棒驱动机构的原始电流信号进行带通滤波处理。

24、本发明的第二个方面提供一种核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测系统。

25、一种核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测系统，其包括：

26、原始电流信号处理模块，其用于对控制棒驱动机构的原始电流信号进行滤波处理，截取出准周期电流信号；

27、参考周期提取模块，其用于对准周期电流信号进行归一化处理，再基于相似度最大原则提取参考周期；

28、动态异常监测模块，其用于计算当前参考周期的电流信号与时间平均波形曲线的相似距离，得到异常分数曲线，再通过假设检验判断当前参考周期的电流信号的健康状态，最终实现控制棒驱动机构动态异常监测；

29、其中，时间平均波形曲线的提取过程为：

30、构造准周期相对于参考周期的损失矩阵，并确定相应的原始弯曲路径；

31、将原始弯曲路径通过线性插值校准至共同的平均时间范围,得到矫正弯曲路径；

32、基于矫正弯曲路径的序列对应关系，将准周期映射至共同时间域，计算得到时间平均波形曲线。

33、作为一种实施方式，在所述动态异常监测模块中，假设前若干个周期控制棒驱动机构运行状态无变化时，相应的异常分数曲线对应的序列相互独立并服从正态分布，根据3σ准则对当前时刻控制棒驱动机构状态异常与否进行判断。

34、作为一种实施方式，在所述参考周期提取模块中，基于相似度最大原则提取参考周期的过程为：

35、将截取的所有准周期电流信号作为参考周期；

36、将其他序列作为剩余周期，计算剩余周期与所有准周期电流信号作为参考周期时的总相似度的值；

37、选取最大的总相似度对应的准周期为参考周期。

38、本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。

39、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法中的步骤。

40、本发明的第四个方面提供一种电子设备。

41、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法中的步骤。

42、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

43、本发明的核反堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法，通过优化原始弯曲路径得到时间平均波形曲线，再计算当前参考周期的电流信号与时间平均波形曲线的相似距离，建立了异常监测判断标准，得到异常分数曲线，最后通过假设检验判断当前参考周期的电流信号的健康状态，实现了在线实时异常监测控制棒驱动机构动态的效果。

44、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法，其特征在于，假设前若干个周期控制棒驱动机构运行状态无变化时，相应的异常分数曲线对应的序列相互独立并服从正态分布，根据3σ准则对当前时刻控制棒驱动机构状态异常与否进行判断。

3.如权利要求1所述的核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法，其特征在于，基于相似度最大原则提取参考周期的过程为：

4.如权利要求1或3所述的核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法，其特征在于，相似度是基于动态时间规整算法衡量两个长度不同的归一化处理后的准周期电流信号所对应的时间序列。

5.如权利要求1所述的核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法，其特征在于，截取准周期电流信号的过程为：

6.如权利要求1所述的核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法，其特征在于，在滤波处理的过程中，采用带通滤波器对控制棒驱动机构的原始电流信号进行带通滤波处理。

7.一种核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测系统，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测系统，其特征在于，在所述动态异常监测模块中，假设前若干个周期控制棒驱动机构运行状态无变化时，相应的异常分数曲线对应的序列相互独立并服从正态分布，根据3σ准则对当前时刻控制棒驱动机构状态异常与否进行判断；

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法中的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法中的步骤。

技术总结
本发明属于核反应堆控制领域，提供了一种核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法及系统。其中，核反应堆控制棒驱动机构运动状态异常检测方法包括对控制棒驱动机构的原始电流信号进行滤波处理，截取出准周期电流信号；对准周期电流信号进行归一化处理，再基于相似度最大原则提取参考周期；计算当前参考周期的电流信号与时间平均波形曲线的相似距离，得到异常分数曲线，再通过假设检验判断当前参考周期的电流信号的健康状态，最终实现控制棒驱动机构动态异常监测。其可针对不同型号、不同状态下的控制棒驱动机构进行异常检测。

技术研发人员：李苏,娄建明,刘海涛,李鲁亚,徐辉,黄宝忠,张文涛,尉昊,邱德华,艾瑞李
受保护的技术使用者：美核电气（济南）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15