一种安全壳泄露率体积曲线自动分段处理的计算方法

技术领域

本发明涉及核电站安全壳泄露率在线监测技术领域，尤其涉及一种安全壳泄露率体积曲线自动分段处理的计算方法。

背景技术

安全壳是核电厂防止放射性物质外泄的最后一道实体屏障，其完整性的监督手段有三种：10年1次的安全壳A类整体试验；换料大修期间的安全壳B、C类密封性周期试验；反应堆运行期间的安全壳泄漏在线监测。其中安全壳泄漏率在线监测是目前反应堆运行期间对安全壳完整性监督的唯一方法，其监测结果直接关系到核岛安全和核电站是否能够正常起停，为了确保安全壳的完整性和密封性，需要定期地对安全壳进行密封性试验。在机组正常运行期间，需要实时的监视安全壳密封性的变化。核电站安全壳泄漏在线监测系统(EPP/CLM)，就是为了在机组正常运行的工况下，通过计算安全壳的泄漏率来监视安全壳的密封性，在泄漏率达到运行限值时及时通知电站操作员采取必要的行动。机组正常运行工况下，安全壳内外的压力差在-4kPa～+6kPa(g)之间周期性循环(由安全壳大气监测系统保证)，此时影响安全壳内部压力变化的因素有安全壳内气动设备的工作排气和泄漏排气、寄生气体(主要来自RND核岛氮气分配系统)以及安全壳内外压差存在情况下贯穿件泄漏等。

安全壳泄露率在线监测系统依据安全壳内气体质量守恒原理来计算安全壳泄露率。系统基本计算逻辑为：(1)半小时数据采集处理-DVH：通过每半小时采集一次安全壳内温度、湿度、压力、壳外压力、压缩空气流量经质量守恒方程、道尔顿分压定律、理想气体方程计算出半小时安全壳内体积的变化值DVH；(2)日计算处理-Qld：系统每天进行一次日计算，将48个半小时体积变化值DVH进行线性拟合得到当天泄露率Qld数值；(3)日计算处理-Ql60：将最近20天的日平均壳内外压差ΔP及日泄露率Qld数值进行线性拟合得到壳内外压差ΔP＝60hPa时对应的泄露率Ql60。最终依据电厂运行规范书中Ql60指标判定安全壳泄露率的状态。在进行泄露率计算第(2)步DVH-t曲线拟合运算时，由于各种因素可能导致DVH-t曲线不平滑，进而导致计算出没有代表性的斜率(泄露率Qld)。这些因素可能是：在一天里时有时没有的泄漏；控制动作相关的热力学影响(P，T，H)；气动阀动作；传感器问题；ETY/CAM排放；原处理方案中，系统不考虑DVH-t曲线不平滑的情况，直接按照单一直线进行拟合，所计算得到的不确定度dQld很大的值，此方式计算的泄露率Qld不具有代表性，不能表征当天安全壳真正的泄露率情况；运行人员通过查看当天报表发现高的不确定度dQld后，采用观察DVH-t曲线选定分段点的方式进行手动分段处理，拟合分段点前后的两条曲线得到两个泄露率Qld，结合经验判断选定较小的泄露率Qld作为当天的泄露率值。此处理方式效率低，手动计算的Qld不能计入拟合Ql60的曲线中，泄露率在线运算缺少当天DVH-t不平滑曲线人工拟合的数据，使得计算数据缺失；此外，此手动计算方式对运维工程师要求非常高，部分曲线分段点很难通过肉眼识别得到，手动计算工作繁琐且效率低，手动计算结果无法纳入系统在线计算过程中，对Ql60的判断有很大的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种安全壳泄露率体积曲线自动分段处理的计算方法，其解决了现有技术中计算的泄露率Qld不具有代表性，不能表征当天安全壳真正的泄露率情况的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明实施例提供一种安全壳泄露率体积曲线自动分段处理的计算方法，包括：

S1、从数据库中读取第一数组，并对所述第一数组中的数据进行3倍标准偏差循环剔除，直到第一数组中剔除剩下的数据都在第一数组中剔除剩下的数据的3倍标准偏差范围内，得到第二数组；

所述第一数组中包括48个半小时时间和体积变化值DVH；

S2、判断所述第二数组中的数据的个数是否大于等于第一预先设定值，若所述第二数组中的数据的个数大于等于第一预先设定值，则对所述第二数据中的数据进行最小二乘法拟合，得到第二数组的泄露率Qld和不确定度dQld；

S3、判断所述第二数组的不确定度dQld是否大于等于第二预先设定值，若所述第二数组的不确定度dQld大于等于第二预先设定值，则采用预先设定的自动分段处理策略，获取最终的分段曲线的泄露率值Qld。

优选地，所述方法还包括：

S4、将最近20天的日平均壳内外压差ΔP及每天的最终的分段曲线的泄露率值Qld进行线性拟合得到壳内外压差ΔP＝60hPa时对应的泄露率Ql60，并依据Ql60指标判定安全壳泄露率的状态。

优选地，所述S3具体包括：

S31、判断所述第二数组的不确定度dQld是否大于等于第二预先设定值；

S32、若所述第二数组的不确定度dQld大于等于第二预先设定值，则采用预先设定的自动分段处理策略，获取最终的分段曲线的泄露率值Qld。

优选地，所述S32具体包括：

S321、将所述第一数组划分为前段数组和后段数组；

其中，设置i＝1；

所述前段数组包括：第一数组中第1个半小时时间和体积变化值DVH到第i个半小时时间和体积变化值DVH；

所述后段数组包括：第一数组中第i个半小时时间和体积变化值DVH到第48个半小时时间和体积变化值DVH；

S322、采用预先设定第一策略，获取所述前段数组的泄露率数值Qldf、不确定度dQldf；

S323、采用预先设定第二策略，获取所述后段数组的泄露率数值Qldr、不确定度dQldr；

S324、基于所述前段数组的泄露率数值Qldf、不确定度dQldf，和后段数组的泄露率数值Qldr、不确定度dQldr，确定i为当前数值时的最小不确定度dQldmin；

S325、将i的数值增加1，重复步骤321-324，直至i＝48，获取i为1至48中的最小不确定度dQldmin的最小值所对应的分段曲线的泄露率值Qld作为最终的分段曲线的泄露率值Qld。

优选地，所述S322具体包括：

S3221、判断所述前段数组中数据的个数是否大于等于第一预先设定值，若不满足，则执行S323；

S3222、若所述前段数组中数据的个数是否大于等于第一预先设定值，则随所述前段数组中的数据进行3倍标准偏差循环剔除，直到所述前段数组中剔除剩下的数据都在前段数组中剔除剩下的数据的3倍标准偏差范围内，得到剔除后的前段数组；

S3223、判断所述剔除后的前段数组中数据的个数是否大于等于第一预先设定值，若小于，则执行S323；

若所述剔除后的前段数组中数据的个数大于等于第一预先设定值，则对所述剔除后的前段数组使用最小二乘法拟合计算，得到前段数组的泄露率数值Qldf、不确定度dQldf。

优选地，S323具体包括：

S3231、判断所述后段数组中数据的个数是否大于等于第一预先设定值，若不满足，则执行S324；

S3232、若所述后段数组中数据的个数是否大于等于第一预先设定值，则随所述后段数组中的数据进行3倍标准偏差循环剔除，直到所述后段数组中剔除剩下的数据都在后段数组中剔除剩下的数据的3倍标准偏差范围内，得到剔除后的后段数组；

S3233、判断所述剔除后的后段数组中数据的个数是否大于等于第一预先设定值，若小于，则执行S324；

若所述剔除后的后段数组中数据的个数大于等于第一预先设定值，则对所述剔除后的后段数组使用最小二乘法拟合计算，得到后段数组的泄露率数值Qldr、不确定度dQldr。

优选地，S324中i为当前数值时的最小不确定度dQldmin为i为当前数值时前段数组的不确定度dQldf和后段数组的不确定度dQldr中的最小值。

优选地，所述第一预先设定值为12。

优选地，所述第二预先设定值为3。

优选地，所述S2中若所述第二数组中的数据的个数小于第一预先设定值，则不进行后续计算流程直接置当天泄露率值无效。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的一种安全壳泄露率体积曲线自动分段处理的计算方法，由于采用步骤S3判断所述第二数组的不确定度dQld是否大于等于第二预先设定值，若所述第二数组的不确定度dQld大于等于第二预先设定值，则采用预先设定的自动分段处理策略，获取最终的分段曲线的泄露率值Qld，相对于现有技术而言，采用曲线分段点扫描的计算方法，将分段后拟合曲线的不确定度最小的分段点作为最佳分段点自动计算的判定依据，提高安全壳泄露率在线监测系统在遇到不平滑DVH-t曲线时计算Ql60的准确性和及时性，减少工程师对此工况下的干预工作，大大提高安全壳泄露率在线监测系统计算适应不平滑DVH-t曲线工况的能力。

附图说明

图1为本发明的一种安全壳泄露率体积曲线自动分段处理的计算方法流程图；

图2为现有技术中安全壳泄露率在线监测系统计算流程示意图；

图3为本发明实施例二中的一种安全壳泄露率体积曲线自动分段处理的计算方法流程图；

图4为本发明实施例二中步骤6中的具体步骤示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在本实施例中，EPP/CLM：安全壳泄露率在线监测系统；T：安全壳内温度值；Pcont：安全壳内压力值；Patm：安全壳外压力值；ΔP：安全壳内外压差值(Pcont-Patm)；DVH：半小时体积安全壳体积变化值；DVH-t：以时间为横坐标、安全壳体积变化值为纵坐标的二维曲线；Qld：安全壳日泄露率值；dQld：泄露率不确定度，其中dQldmin为最小泄露率不确定度、dQldf为分段前半部分数组对应泄露率不确定度、dQldr为分段后半部分数组对应泄露率不确定度；Ql60：安全壳在内外压差为60hPa时，安全壳的泄露体积，单位为Nm3；ETY/CAM：安全壳气体排放系统。

实施例一

参见图1，本实施例提供一种安全壳泄露率体积曲线自动分段处理的计算方法，包括：

S1、从数据库中读取第一数组，并对所述第一数组中的数据进行3倍标准偏差循环剔除，直到第一数组中剔除剩下的数据都在第一数组中剔除剩下的数据的3倍标准偏差范围内，得到第二数组。

所述第一数组中包括48个半小时时间和体积变化值DVH。

S2、判断所述第二数组中的数据的个数是否大于等于第一预先设定值，若所述第二数组中的数据的个数大于等于第一预先设定值，则对所述第二数据中的数据进行最小二乘法拟合，得到第二数组的泄露率Qld和不确定度dQld。

S3、判断所述第二数组的不确定度dQld是否大于等于第二预先设定值，若所述第二数组的不确定度dQld大于等于第二预先设定值，则采用预先设定的自动分段处理策略，获取最终的分段曲线的泄露率值Qld。

所述方法还包括：

S4、将最近20天的日平均壳内外压差ΔP及每天的最终的分段曲线的泄露率值Qld进行线性拟合得到壳内外压差ΔP＝60hPa时对应的泄露率Ql60，并依据Ql60指标判定安全壳泄露率的状态。

在本实施例地实际应用中，所述S3具体包括：

S31、判断所述第二数组的不确定度dQld是否大于等于第二预先设定值。

S32、若所述第二数组的不确定度dQld大于等于第二预先设定值，则采用预先设定的自动分段处理策略，获取最终的分段曲线的泄露率值Qld。

具体地，所述S32具体包括：

S321、将所述第一数组划分为前段数组和后段数组。

其中，设置i＝1。

所述前段数组包括：第一数组中第1个半小时时间和体积变化值DVH到第i个半小时时间和体积变化值DVH。

所述后段数组包括：第一数组中第i个半小时时间和体积变化值DVH到第48个半小时时间和体积变化值DVH。

S322、采用预先设定第一策略，获取所述前段数组的泄露率数值Qldf、不确定度dQldf。

S323、采用预先设定第二策略，获取所述后段数组的泄露率数值Qldr、不确定度dQldr。

S324、基于所述前段数组的泄露率数值Qldf、不确定度dQldf，和后段数组的泄露率数值Qldr、不确定度dQldr，确定i为当前数值时的最小不确定度dQldmin。

S325、将i的数值增加1，重复步骤321-324，直至i＝48，获取i为1至48中的最小不确定度dQldmin的最小值所对应的分段曲线的泄露率值Qld作为最终的分段曲线的泄露率值Qld。

优选地，所述S322具体包括：

S3221、判断所述前段数组中数据的个数是否大于等于第一预先设定值，若不满足，则执行S323。

S3222、若所述前段数组中数据的个数是否大于等于第一预先设定值，则随所述前段数组中的数据进行3倍标准偏差循环剔除，直到所述前段数组中剔除剩下的数据都在前段数组中剔除剩下的数据的3倍标准偏差范围内，得到剔除后的前段数组。

S3223、判断所述剔除后的前段数组中数据的个数是否大于等于第一预先设定值，若小于，则执行S323。

若所述剔除后的前段数组中数据的个数大于等于第一预先设定值，则对所述剔除后的前段数组使用最小二乘法拟合计算，得到前段数组的泄露率数值Qldf、不确定度dQldf。

优选地，S323具体包括：

S3231、判断所述后段数组中数据的个数是否大于等于第一预先设定值，若不满足，则执行S324。

S3232、若所述后段数组中数据的个数是否大于等于第一预先设定值，则随所述后段数组中的数据进行3倍标准偏差循环剔除，直到所述后段数组中剔除剩下的数据都在后段数组中剔除剩下的数据的3倍标准偏差范围内，得到剔除后的后段数组。

S3233、判断所述剔除后的后段数组中数据的个数是否大于等于第一预先设定值，若小于，则执行S324。

若所述剔除后的后段数组中数据的个数大于等于第一预先设定值，则对所述剔除后的后段数组使用最小二乘法拟合计算，得到后段数组的泄露率数值Qldr、不确定度dQldr。

具体地，S324中i为当前数值时的最小不确定度dQldmin为i为当前数值时前段数组的不确定度dQldf和后段数组的不确定度dQldr中的最小值。

其中，所述第一预先设定值为12。所述第二预先设定值为3。

本实施例的一种安全壳泄露率体积曲线自动分段处理的计算方法，由于采用步骤S3判断所述第二数组的不确定度dQld是否大于等于第二预先设定值，若所述第二数组的不确定度dQld大于等于第二预先设定值，则采用预先设定的自动分段处理策略，获取最终的分段曲线的泄露率值Qld，相对于现有技术而言，采用曲线分段点扫描的计算方法，将分段后拟合曲线的不确定度最小的分段点作为最佳分段点自动计算的判定依据，提高安全壳泄露率在线监测系统在遇到不平滑DVH-t曲线时计算Ql60的准确性和及时性，减少工程师对此工况下的干预工作，大大提高安全壳泄露率在线监测系统计算适应不平滑DVH-t曲线工况的能力。

实施例二

安全壳泄露率在线监测系统依据安全壳内气体质量守恒原理来计算安全壳泄露率。参见图2，系统基本计算逻辑为：

(1)半小时数据采集处理-DVH：通过每半小时采集一次安全壳内温度、湿度、压力、壳外压力、压缩空气流量经质量守恒方程、道尔顿分压定律、理想气体方程计算出半小时安全壳内体积的变化值DVH；

(2)日计算处理-Qld：系统每天进行一次日计算，将48个半小时体积变化值DVH进行线性拟合得到当天泄露率Qld数值；

(3)日计算处理-Ql60：将最近20天的日平均壳内外压差ΔP及日泄露率Qld数值进行线性拟合得到壳内外压差ΔP＝60hPa时对应的泄露率Ql60。最终依据电厂运行规范书中Ql60指标判定安全壳泄露率的状态。

本实施例二针对以上第(2)步中DVH-t曲线不平滑情况进行自动分段处理，并查找分段点信息；计算结果可以参与安全壳泄露率在线监测系统计算评估过程，对不平滑曲线的有效分段处理提高安全壳泄露率在线监测系统计算的准确性和及时性。

本实施例提供一种安全壳泄露率体积曲线自动分段处理的计算方法，将分段后拟合曲线的不确定度最小的分段点作为最佳分段点自动计算的判定依据。参见图3，在安全壳泄露率在线监测系统计算逻辑中第(2)步具体实现方案步骤如下：

步骤1：从数据库中读取计算逻辑中第(1)步运算产生的48个半小时时间和体积变化值数组DVH(1→48)。

步骤2：将获取的数组进行3倍标准偏差循环剔除，直到剔除剩下的数组都在3倍标准偏差范围内，执行循环剔除的目的是剔除仪表或者信号测量回路引入的随机误差。

步骤3：比较3倍标准偏差循环剔除剩余数据个数N，若个数N大于等于有效计算泄露率的DVH的个数Nmin(也即是第一预先设定值默认为12)，则继续后续计算过程，否则不进行后续计算流程直接置当天泄露率值无效。

步骤4：使用3倍标准偏差循环剔除剩余数据进行最小二乘法拟合，计算得到泄露率Qld和不确定度dQld。

步骤5：比较不确定度dQld，若不确定度大于等于K0(也就是第二预先设定值，不确定度判定值，默认为3，可依据具体需求作调整)，则触发自动分段处理算法，否则认为当天计算泄露率不确定度满足系统不确定度要求。

步骤6：自动分段处理算法过程，采用计算逻辑第(1)步运算产生原始的48个半小时时间和体积变化值数组DVH(1→48)，使用循环角标i对数据进行遍历，在每次遍历中，将原始数据分为两组分别是前段数组DVH(1→i)和后段数组DVH(i→48)；

参见图4，本实施例中步骤6包括：

步骤6-1：首先处理DVH(1→i)前段数组，判断前段数组DVH(1→i)长度是否大于等于有效计算泄露率的DVH最小个数Nmin(也就是第一预先设定值，默认为12)，若满足则执行下一步流程，否则跳过后续计算步骤直接执行步骤6-5。

步骤6-2：对后段数组DVH(1→i)进行3倍标准偏差循环剔除，直到剔除剩下的数组都在3倍标准偏差范围内。

步骤6-3：比较循环剔除后的前段数组DVH(1→i)’的长度(也即是比较循环剔除后的前段数组中数据个数)，若个数大于等于有效计算泄露率的DVH最小个数Nmin(默认为12)，则执行下一步流程，否则跳过后续计算步骤直接执行步骤6-5。

步骤6-4：使用最小二乘法拟合计算得到前段数组的泄露率数值Qldf、不确定度dQldf。

步骤6-5：处理DVH(i→N)后段数组，判断后段数组DVH(i→N)长度是否大于等于有效计算泄露率的DVH最小个数Nmin(默认为12)，若满足则执行下一步流程，否则跳过后续计算步骤直接执行步骤6-9。

步骤6-6：对数组DVH(i→N)进行3倍标准偏差循环剔除，直到剔除剩下的数组都在3倍标准偏差范围内。

步骤6-7：比较循环剔除后的后段数组DVH(i→N)’长度也即是比较循环剔除后的后段数组中数据个数)，若长度大于等于有效计算泄露率的DVH最小个数Nmin(默认为12)，则执行下一步流程，否则跳过后续计算步骤直接执行步骤6-9。

步骤6-8：使用最小二乘法拟合计算得到后段数组的泄露率数值Qldr、不确定度dQldr。

步骤6-9：记录当前i对应的最小不确定度dQldmin对应的Qld数值、循环角标i(即当前最佳分段点)，执行下一个循环。

当前i对应的最小不确定度dQldmin为：i在当前数值时前段数组的不确定度dQldf和后段数组的不确定度dQldr中的最小值。

步骤7：在自动查找分段循环完成后得到最小dQld对应的分段曲线的泄露率值Qld、最佳分段点i，自动分段计算算法运算完成。

以上自动分段处理完成Qld、dQld后，继续第(3)步运算流程，进行Ql60计算。

本实施例二采用循环遍历原始数据，结合3倍标准偏差循环剔除、最小二乘法拟合方式查找最优DVH-t曲线可能分段点，通过不确定度dQld自动判断是否需要对DVH-t曲线进行分段运算，计算结果在系统中引用，提高安全壳泄露率在线监测系统在遇到不平滑DVH-t曲线时计算Ql60的准确性和及时性，减少工程师对此工况下的干预工作，大大提高安全壳泄露率在线监测系统计算适应不平滑DVH-t曲线工况的能力。

本实施例实现日计算逻辑-Qld曲线拟合逻辑中自动判定是否需要对DVH-t曲线分段处理，并自动计算出合理分段点及日泄露率Qld的功能；解决原处理方案中系统使用不平滑的DVH-t曲线直接拟合得到不具有代表性的当天泄露率Qld的问题，解决运行人员手动计算、人工判断曲线分段点的低效处理方法，实现安全壳泄露率在线监测系统自动计算不平滑DVH-t曲线的功能。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。