一种核电厂数字孪生系统状态跟踪方法技术方案

本发明专利技术涉及核电仿真技术领域，具体涉及一种核电站数字孪生系统状态跟踪的方法。包括如下步骤：数据处理：获取指定时刻电厂的实际运行数据，并对所述实际运行数据进行处理以获取跟踪点数据，并建立所述跟踪点数据和热工软件计算数据的之间的机组数据映射；匹配计算：依据所述机组数据映射获取最接近的IC，复位所述IC并确定各分系统模型的模型边界参数条件后进行系统解耦，以约定好所述边界参数条件自行开始计算和参数校正，迭代计算直到完成初始化计算。其有益效果在于：使用该方法可以从机组运行数据中分析提取出与机组运行状态密切相关的电厂数据，并自动完成系统参数初始化以及模型的解耦、单调和联调，从而为开展运行事件分析和热力性能分析奠定基础。分析和热力性能分析奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种核电厂数字孪生系统状态跟踪方法


[0001]本专利技术涉及核电仿真
，具体涉及一种核电站数字孪生系统状态跟踪的方法。

技术介绍

[0002]目前核反应堆运行领域，机组运行主要依靠主控室操纵员等运行人员的技术能力，异常问题处理常常需要依靠个人经验决策，因此核电站出现的运行事件多与人因事件相关。另一方面，随着机组长期运行，会出现大量的机组运行方案改进和技术改造需求，但核电厂运行方案和技术改造方案的研究和验证还缺乏技术手段，目前主要依靠单一的软件计算和单个设备的鉴定试验，或者依靠专家评审的方式来进行技术决策。因此需要研究数字孪生技术，通过在线智能检测、诊断和分析技术，开发智能化运行支持工具解决运行领域面临的问题。
[0003]实现核反应堆系统运行数字孪生，必须使数字孪生系统具有与核反应堆系统指定时刻状态相同的能力，但是由于核反应堆系统是一个复杂的系统，如何从其海量运行数据中获取关键且足够的数据，并作用于仿真模型，使仿真模型能够自动初始化至与核反应堆系统相同的状态是其中一个难点。因此，亟需一种模型状态跟踪方法，可根据核电站某时刻的实际运行数据，达成和电厂运行数据一致的稳态仿真模型。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种核电站数字孪生系统状态跟踪的方法，将仿真模型在较短时间内自动达到某个指定时刻电厂的实际稳态运行数据状态，可用于核电站数字孪生系统的建立，进行电厂智能化运维。
[0005]本专利技术的技术方案如下：一种核电站数字孪生系统状态跟踪的方法，包括如下步骤：r/>[0006]S1数据处理：
[0007]获取指定时刻电厂的实际运行数据，并对所述实际运行数据进行处理以获取跟踪点数据，并建立所述跟踪点数据和热工软件计算数据的之间的机组数据映射；
[0008]S2匹配计算：
[0009]依据所述机组数据映射获取最接近的IC，复位所述IC并确定各分系统模型的模型边界参数条件后进行系统解耦，以约定好所述边界参数条件自行开始计算和参数校正，迭代计算直到完成初始化计算。
[0010]所述的步骤S1具体包括如下步骤：
[0011]S11数据治理，对所述实际运行数据分别进行去除奇异值、数据补全、数据平滑处理、数据特征提取中一种或多种的组合；
[0012]S12数据协调，依据质量守恒、能量守恒、动量守恒、压力传导、物性符合原则对经过数据治理后的所述实际运行数据进行修正。
[0013]所述的步骤S11中，使用拉伊达准则进行去除奇异值，去除实际运行数据的奇异值，即对于偏差大于3σ的值将作为奇异值剔除。
[0014]所述的步骤S11中，数据补全包括：若判断实际运行数据某一时间段内数据为空，则在外部数据库中向前追溯，直到追溯到有数据的时刻，并根据追溯到的最后一个时刻的数据进行补全，以对实际运行数据的缺失的值进行填充。
[0015]所述的步骤S11中，数据平滑处理包括：对所述实际运行数据进行直接收缩叠放比较，同时加权平滑计算，以平滑和均衡实际运行数据，以减小偶然数据突变的影响。
[0016]所述的步骤S12中数据协调包括如下步骤：
[0017]S121根据系统主要的约束条件分别对各类测量参数进行冗余度分析,对系统进行测量冗余性分析，确定出能够实施数据协调的系统或对应的测量回路；其中若系统或对应的测量回路具有冗余度，则判断可进行是数据协调，冗余度越高，协调计算的精度越高，热力系统数据协调问题中的约束条件主要包括：质量平衡条件、能量平衡条件、动量平衡条件、物性方程等；
[0018]S122对判断可进行数据协调的系统或测量回路依据质量守恒、能量守恒、物性符合原则分别进行参数修正。
[0019]所述的步骤S2匹配计算包括如下步骤：
[0020]S21创建仿真模型初态，以确定所述数字孪生系统初始运行条件，更进一步的；
[0021]S22分系统稳态计算用于启动已经填充初态的各仿真系统模型，并各自执行计算；
[0022]S23联调稳态计算用于将分调达成的稳态模型进行分步耦合确认，直至所有仿真模型系统全部完成联合并达成联调稳态，其中，若判断接口不匹配或耦合后失稳则会将失稳系统解耦并回退至分系统稳态重新修正，直至系统完成联调稳态，则判断模型初始化过程完成，跟踪过程结束。
[0023]所述的步骤S21创建仿真模型初态包括：
[0024]S211获取复位IC并从预存的IC数据中选取与跟踪点数据的参数近似性最一致的IC作为复位IC，并以所述复位IC复位所述数字孪生系统；
[0025]所述的获取复位IC包括如下步骤：
[0026]S2111预存足够的全范围模型IC；
[0027]S2112获取并分析当前复位数据的核功率参数；
[0028]S2113以所述核功率参数为基准从所述模型IC中寻找最为接近的已保存状态；
[0029]S212边界参数整定，对复位后所述数字孪生系统，依据跟踪点数据和系统间的连接关系调整数字孪生系统中各模型的边界参数以确定各模型的边界参数条件；
[0030]S213解耦模型，将调整好的数字孪生模型系统分解为各自独立的计算进程。
[0031]所述的步骤S21包括如下步骤：
[0032]S221分系统运行确认，用于判断所有仿真系统模型参数初态拟合是否完全；
[0033]S221中，若各模型符合启动条件后，将所有分系统仿真模型加载至模拟机平台并启动运行，本实施例中，进一步的，仿真系统模型参数初态拟合是否完全判断包括如下步骤：
[0034]S2211判断模型初态是否完整，检测所有仿真模型非零值是否有值，若有值则与预设的合理区间进行比较，判断对应模型的非零值是否处于合理区间范围，若处于合理区间
范围内，则转入步骤S2212，如不处于合理区间范围内，则对外提醒，以提示用户分析该仿真数据在协调和扩展过程中是否发生异常；
[0035]S2212模型解耦确认，用于确认所有仿真模型是否处于解耦状态，如未完全解耦或解耦失败，将弹出信息提示并报错误；
[0036]S222非重点参数跟踪校正，将实际电厂运行数据直接映射到非重点参数的模型数据中，校正各仿真系统的非重点参数实时计算结果；
[0037]S223模型运行启动及状态监控，当判断模型解耦完成后则启动仿真模型运行，并在运行过程中监测模型的运行状态，确保模型运行处于正常范围内，未发生异常偏离，重点参数跟踪校正，用于校正各仿真系统的重点参数，以避免所述重点参数计算过程中长时间偏离预期目标值。
[0038]所述的步骤S23包括如下步骤：
[0039]S231状态记录，用于对分调稳态计算的结果进行IC存储，记录当前的分调状态，并根据系统运行状态判断是否需要回退到分调阶段，当耦合后，联调计算式出现多目标耦合调整优化中部分系统计算偏离过大或计算失败时，回退到本过程记录的状态点，并将当前优化参数值设为禁用值或当前优化方向为错误方向，如耦合后发生瞬发震荡或瞬发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核电站数字孪生系统状态跟踪的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1数据处理：获取指定时刻电厂的实际运行数据，并对所述实际运行数据进行处理以获取跟踪点数据，并建立所述跟踪点数据和热工软件计算数据的之间的机组数据映射；S2匹配计算：依据所述机组数据映射获取最接近的IC，复位所述IC并确定各分系统模型的模型边界参数条件后进行系统解耦，以约定好所述边界参数条件自行开始计算和参数校正，迭代计算直到完成初始化计算。2.如权利要求1所述的一种核电站数字孪生系统状态跟踪的方法，其特征在于，所述的步骤S1具体包括如下步骤：S11数据治理，对所述实际运行数据分别进行去除奇异值、数据补全、数据平滑处理、数据特征提取中一种或多种的组合；S12数据协调，依据质量守恒、能量守恒、动量守恒、压力传导、物性符合原则对经过数据治理后的所述实际运行数据进行修正。3.如权利要求2所述的一种核电站数字孪生系统状态跟踪的方法，其特征在于：所述的步骤S11中，使用拉伊达准则进行去除奇异值，去除实际运行数据的奇异值，即对于偏差大于3σ的值将作为奇异值剔除。4.如权利要求2所述的一种核电站数字孪生系统状态跟踪的方法，其特征在于：所述的步骤S11中，数据补全包括：若判断实际运行数据某一时间段内数据为空，则在外部数据库中向前追溯，直到追溯到有数据的时刻，并根据追溯到的最后一个时刻的数据进行补全，以对实际运行数据的缺失的值进行填充。5.如权利要求2所述的一种核电站数字孪生系统状态跟踪的方法，其特征在于：所述的步骤S11中，数据平滑处理包括：对所述实际运行数据进行直接收缩叠放比较，同时加权平滑计算，以平滑和均衡实际运行数据，以减小偶然数据突变的影响。6.如权利要求2所述的一种核电站数字孪生系统状态跟踪的方法，其特征在于：所述的步骤S12中数据协调包括如下步骤：S121根据系统主要的约束条件分别对各类测量参数进行冗余度分析,对系统进行测量冗余性分析，确定出能够实施数据协调的系统或对应的测量回路；其中若系统或对应的测量回路具有冗余度，则判断可进行是数据协调，冗余度越高，协调计算的精度越高，热力系统数据协调问题中的约束条件主要包括：质量平衡条件、能量平衡条件、动量平衡条件、物性方程等；S122对判断可进行数据协调的系统或测量回路依据质量守恒、能量守恒、物性符合原则分别进行参数修正。7.如权利要求1所述的一种核电站数字孪生系统状态跟踪的方法，其特征在于，所述的步骤S2匹配计算包括如下步骤：S21创建仿真模型初态，以确定所述数字孪生系统初始运行条件，更进一步的；S22分系统稳态计算用于启动已经填充初态的各仿真系统模型，并各自执行计算；S23联调稳态计算用于将分调达成的稳态模型进行分步耦合确认，直至所有仿真模型系统全部完成联合并达成联调稳态，其中，若判断接口不匹配或耦合后失稳则会将失稳系
统解耦并回退至分系统稳态重新修正，直至系统完成联调稳态，则判断模型初始化过程完成，跟踪过程结束。8.如权利要求7所述的一种核电站数字孪生系统状态跟踪的方法，其特征在于，所述的步骤S21创建仿真模型初态包括：S211获取复位IC并从预存的IC数据中选取与跟踪点数据的参数近似性最一致的IC作为复位IC，并以所述复位IC复位所述数字孪生系统；所述的获取复位IC包括如下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭超，赵阳，李飞，单福昌，张枭羽，
申请(专利权)人：中核武汉核电运行技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：