АО «НТЦД»

Центр диагностики
URL: http://diaprom.com/
E-mail:
Адрес: 109518, г. Москва, ул. Газгольдерная, д. 14, оф. 329
Телефон/Факс: (495) 690-9195

Системы диагностирования ВВЭР

Системы диагностирования ВВЭР

Аркадов Г.В., к.т.н., к.э.н., Генеральный директор, ОАО «ВНИИАЭС», г. Москва,

Павелко В.И., к.т.н., заместитель Генерального директора по науке, ЗАО «НТЦД», г. Москва

Финкель Б.М., к.т.н., первый заместитель Генерального директора, ЗАО «НТЦД», г. Москва

Книга издана в издательстве
«Энергоатомиздат»
в 2010 г., ISBN 978-5-283-003310-5

ПРЕДИСЛОВИЕ

В данной книге обобщен опыт разработки, внедрения и эксплуатации систем диагностирования на российских и зарубежных АЭС с ВВЭР. Уже не надо доказывать, что системы диагностирования имеют право на жизнь, как это было 20 лет назад. Многотрудный путь, пройденный институтами и предприятиями атомной отрасли России по развитию ВВЭР, определил их диагностирование не просто как модное научное направление, а как проектно заложенный атрибут в комплексе программно-технических средств обеспечения безопасной эксплуатации АЭС.

Прежде, чем система диагностирования будет способна выполнять свои функции, она должна быть наполнена диагностическими знаниями. Их носителями являются специалисты едва ли не всех направлений науки и техники атомной отрасли. В качестве диагностической модели выступают нейтронно-физические, теплогидравлические, радиационные, акустические, вибрационные, химические, прочностные, материаловедческие, электротехнические и другие закономерности. Физики-теоретики и физики-экспериментаторы, математики, разрабочики алгоритмов, программисты, электронщики, метрологи и специалисты по измерительной технике, специалисты по обработке сигналов, эксперты-технологи, широкий круг специалистов, эксплуатирующих реакторную установку, из которых особо выделим диагностический персонал АЭС и операторов блочного щита управления, — вот далеко не полный перечень специалистов, вовлекаемых в разработку диагностических систем.

Очевидно, что небольшая группа исследователей не в состоянии охватить всю представленную выше проблематику, как и авторы данной монографии не претендуют на полноту изложения научно-технического направления «Системы диагностирования ВВЭР».

Уже функционирующие на новых блоках АЭС с ВВЭР системы диагностирования здесь представлены впервые. Также впервые проанализированы случаи так называемых диагностических событий, выявленных на ранней стадии их появления. Особое внимание при этом уделено способам получения диагностической информации. Авторы специально побеспокоились, чтобы применяемый в книге математический аппарат не ограничивал значительно круг читателей. Ими могут быть студенты, преподаватели, разработчики диагностических систем, эксплуатирующий персонал АЭС.

Обычно в публикациях такого рода не принято делиться идеями, которые ещё не воплощены в той или иной системе диагностирования. Авторы сознательно нарушают эту традицию. Представлены не только идеи по совершенствованию существующих систем, новые методы обработки реакторных сигналов, способы извлечения диагностической информации, распределённой по разным системам диагностирования, но и методология системы комплексного диагностирования, которая на момент издания книги ещё не внедрена ни на одной АЭС. Авторы не сомневаются, что некоторые из этих идей носят дискуссионный характер, и будут благодарны за их критику. Но именно распространение идей, а не готовых рецептов, среди большого сообщества специалистов по диагностированию АЭС позволит выработать оптимальные технические решения для практических приложений.

Большую роль в становлении отечественной диагностики РУ ВВЭР сыграли специалисты ведущих организаций атомной отрасли России:

РНЦ «Курчатовский институт»: В.В. Булавин, А.Е. Калинушкин, Б.С. Корнеев, А.С. Кужиль, В.И. Митин, А.И. Мочалов, А.Е. Савушкин, В.Б. Черненко, В.Д. Шикалов;

ГНЦ РФ ФЭИ: А.А. Бударин, А.Д. Ефанов, Б.В. Кебадзе, С.Н. Ковтун, В.М. Куприянов, С.А. Морозов, Д.М. Швецов, B.C. Федотовских;

ФГУП ОКБ «Гидропресс»: Ю.А. Аникеев, В.Я. Беркович, А.В. Воронков, Б.Н. Дранченко В.П. Коноплев, С.А. Минеев, В.А. Мохов, С.Б. Рыжов, А.В. Селезнев, В.В. Стекольников, О.В. Титов, В.У. Хайретдинов, Н.В. Шарый;

ВНИИАЭС: А.А. Абагян, О.В. Боженков, В.Г. Вереземский, В.Г. Дунаев, А.Е. Крошилин, А.И. Усанов;

Концерн «Росэнергоатом»: В.Г. Асмолов, Д.Ф. Гуцев, Н.Н. Давиденко, Ю.В. Копьёв, В.Н. Ловчев, С.А. Немытов, А.Н. Шкаровский, В.Е. Хлебцевич;

НИКИЭТ им. Доллежаля: О.Н. Глазов, Н.Н. Лебедев, Л.Н. Подлазов;

ОКБМ им. Африкантова: С.М. Неевин, О.Б. Самойлов, В.В. Самусенков, В.И. Серов;

НИТИ им. А.П. Александрова: Ю.Т. Климов, М.Г. Михайлов, A.M. Панкин;

ЦНИИТМАШ: К.Р. Цеханский;

НИИ «Энергомашиностроение»: В.Н. Никифоров;

ИПУ АН: И.В. Прангишвили, Е.М. Сапрыкин;

ИМАШ АН им. Благонравова: С.М. Каплунов, Н.А. Махутов;

Атомстройэкспорт: А.Я. Кордубайлов;

ОАО «ТВЭЛ»: В.Л. Молчанов;

МЭИ: В.П. Горбатых, К.Н. Проскуряков;

ИАТЭ: С.Т. Лескин, А.И. Скоморохов, А.И. Трофимов;

Нижегородский технический университет: В.В. Знышев, В.Ф. Овчинников, Л.В. Смирнов;

МГТУ им. Н.Э. Баумана: В.Н. Перевезенцев, В.И. Солонин;

ЗАО «НТЦД»: Г.Г. Аникин, А.В. Белоглазов, В.В. Головлёв, А.В. Дембовский, С.В. Жидков, А.Н. Калинин, В.И. Котельников, В.П. Матвеев, В.Р. Резник;

ЗАО «Инкор»: М.Г. Мительман, Ю.О. Осипов.

Развитие диагностики потребовало не только научных исследований и проектных проработок, проводимых в различных НИИ и КБ, но и экспериментальных работ, выполняемых непосредственно на АЭС с РУ ВВЭР. Авторы считают своей приятной обязанностью поблагодарить высококлассных специалистов российских АЭС, внесших наибольший вклад в развитие этого очень непростого направления реакторной инженерии:

  • М.Л. Кожин, С.И. Титов — Кольская АЭС;
  • В.И. Аксенов, М.В. Крылов, А.Н. Лупишко, Т.Ю. Недяк — Калининская АЭС;
  • А.К. Адаменков — Волгодонская АЭС;
  • С.М. Иванов, О.М. Музальков — Балаковская АЭС;
  • М.А. Слепов, С.П. Казаченко — Нововоронежская АЭС;

Авторы выражают благодарность канд. техн. наук С.В. Жидкову за предложения и критические замечания, способствующие улучшению книги.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

A3— активная зона
АКНП— аппаратура контроля нейтронного потока
АКФ— автокорреляционная функция
АРК— аварийная регулирующая кассета
АРМ— автоматизированное рабочее место
АСВ— акустические стоячие волны
АСПМ— автоспектральная плотность мощности
АСУТП— автоматизированная система управления технологическими процессами
АЦП— аналогово-цифровой преобразователь
АЭС— атомная электрическая станция
БД— база данных
БПУ— блочный пульт управления
БПФ— быстрое преобразование Фурье
БЩУ— блочный щит управления
ВБ— верхний блок
ВВЭР— водо-водяной энергетический реактор
ВКУ— внутрикорпусные устройства
ВКФ— взаимная корреляционная функция
ВРШД— внутриреакторная шумовая диагностика
ВСПМ— взаимная спектральная плотность мощности
ВТК— вихретоковый контроль
ГА— гидроамортизатор
ГВУ— главное вычислительное устройство
ГЗЗ— главная запорная задвижка
ГК— генеральный конструктор
ГПП— главный паропровод
ГЦК— главный циркуляционный контур
ГЦН— главный циркуляционный насос
ГЦТ— главный циркуляционный трубопровод
ДАЛ— датчик абсолютных перемещений
ДИ— диагностическая информация
ДОП— датчик относительных перемещений
ДП— диагностический признак
ДПД— датчик пульсаций давления
ДПЗ— детектор прямого заряда
ДС— диагностическое событие
ДШ— дроссельная шайба
ИВС— информационно-вычислительная система
ИИ— искусственный интеллект
ИК— ионизационная камера
КГС— коэффициент гидравлического сопротивления
КИП— контрольно-измерительные приборы
КИУМ—коэффициент использования установленной мощности
КМ— корреляционная матрица
КНИ— канал нейтронный измерительный
КСД— комплексная система диагностирования
КТС—комплекс технических средств
ЛВС— локальная вычислительная сеть
ЛСД— локальная система диагностирования
MAP— многомерный авторегрессионный
МЭК— международная электротехническая комиссия
НД— нормативная документация
ННУЭ— нарушение нормальных условий эксплуатации
НШ— нейтронный шум
ОПЭ— опытно-промышленная эксплуатация
ОЦД— отраслевой центр диагностики
ПГ— парогенератор
ПНИ— пусконаладочные испытания
ПО— программное обеспечение
ППР— планово-предупредительный ремонт
ПСМ— причинно-следственная модель
ПТК— программно-технический комплекс
РВП— разность времен прихода
РМ— рабочее место
РМ СОД— рабочее место оператора систем оперативной диагностики
РУ— реакторная установка
САД— система аварийного диагностирования
САКОР— системы автоматизированного контроля остаточного ресурса
САКТ— система акустического контроля течей теплоносителя
СВБУ— система верхнего блочного уровня
СВДРУ— система вибродиагностики реакторного оборудования
СВРК— система внутриреакторного контроля
СВШД— система виброшумовой диагностики
СД— система диагностики
СД ГЦН— система диагностики ГЦН
СДД— система динамической диагностики
СДП СУЗ— система диагностирования приводов СУЗ
СИПО— система информационной поддержки оператора
СКА— система комплексного анализа
СКВ— система контроля вибраций
СКВМ— система контроля вибраций и механических величин основного роторного оборудования
СКЗ— среднеквадратическое значение
СКД— система комплексного диагностирования
СКТ— система контроля течей
СКТВ— система контроля течи по влажности
СКТМ— система контроля тепломеханических состояний
СКТП— система контроля тепловых перемещений
СКУ— система контроля и диагностики
СКУД— система контроля, управления и диагностики
СКЦР— системы контроля циклического ресурса
СОД— система оперативной диагностики
СОСП— система обнаружения свободных предметов
СОТТ 1/2— система обнаружения протечек теплоносителя из первого контура во второй
СРД— система режимной диагностики
СРК— система радиационного контроля
ССДА— стационарная система диагностирования арматуры
СУЗ— система управления и защиты
ТВС— тепловыделяющая сборка
ТВЭЛ— тепловыделяющий элемент
ТГ— турбогенератор
ТКР— температурный коэффициент реактивности
ТО— техническое обеспечение
ТОиР— техническое обслуживание и ремонт
ТОТ— теплообменная трубка
ТПН— турбопитательный насос
ТПР— течь перед разрушением
ТС— технические средства
ТТ— технические требования
ТУ— технические условия
УЗК— ультразвуковой контроль
ЭДС— электродвижущая сила
ЭК— эксплуатационная кампания
ЭО— эксплуатирующая организация
ЭТА— электротехническая аналогия

ГЛАВА 1.
ГЛОБАЛЬНЫЙ И ЛОКАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ К ДИАГНОСТИРОВАНИЮ РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Длительное время диагностирование многочисленного и разнородного оборудования АЭС развивалось за счет экстенсивного наращивания количества измерительных приборов и локальных систем диагностирования (ЛСД). Термин «локальная система диагностирования» здесь и далее применяется как синоним понятия «система оперативной диагностики», у которого разночтения вызывают слова «оперативная» и «диагностика». Само понятие «система диагностики» будет примяться далее в силу того, что оно сложилось исторически, является распространенным, устоявшимся, хотя и неопределенным по ГОСТ понятием.

В соответствии с ГОСТ 20911-89 стандартизовано определение: «система диагностирования» как совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования (контроля) по правилам, установленным в технической документации. В соответствии с этим ГОСТ диагностика есть «область знаний...», а диагностирование есть «определение технического состояния объекта». Множество нормативных терминов, относящихся к диагностированию (на наш взгляд, внутренне противоречивое), приведено в приложении 2.

Каждая из ЛСД, представляя собой функционально завершенную систему, очевидно, не претендует на полноту диагностирования реакторной установки (РУ). Однако некоторое множество таких систем, увязанное системой комплексного диагностирования (СКД), взаимодействующее с системами контроля и управления РУ, должно обеспечить и полноту, и глубину диагностирования, отвечающую современным требованиям безопасной эксплуатации АЭС. Такой подход к интегрированию ЛСД «снизу вверх» с помощью локальных вычислительных сетей (ЛВС) исповедуется большинством фирм — разработчиков автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) и систем верхнего блочного уровня (СВБУ).

Разные ЛСД оперируют существенно разной входной информацией, отличающейся:

  • частотным диапазоном — сотни килогерц в системе акустического контроля течей (САКТ) теплоносителя (ТН), десятки килогерц в системе обнаружения свободных и слабозакрепленных предметов (СОСП), единицы герц в системе режимной диагностики (СРД), доли герц в системе контроля тепловых перемещений (СКТП);
  • способами аналоговой обработки сигналов — нормировка, фильтрация, оценка среднеквадратического значения (СКЗ) и т.д. или оцифровыванием на самом низком сигнальном уровне;
  • способами цифровой обработки — быстрое преобразование Фурье (БПФ), цифровая фильтрация, вычисление огибающей и т.д.

Локальные системы диагностирования могут быть системами реального времени (on-line: СОСП, САКТ, СКТВ, СРД и т.д.), отсроченного анализа (off-line: вибромониторинг), а также комбинированными (оценка остаточного ресурса).

Вычислительная сложность алгоритмов разных систем существенно различается — от вычисления простых функционалов и сравнения их с пороговыми значениями до полномасштабных динамических моделей или интеллектуальных алгоритмов распознавания на нейронных сетях. Эффективность работы некоторых из ЛСД существенно зависит от квалификации эксплуатирующего персонала или от наличия экспертной поддержки эксплуатации. Потребитель диагностической информации, получаемой разными локальными системами, также разный. Если результаты работы систем реального времени в идеале должны представляться оператору блочного пульта управления (БГТУ), то оценки остаточного ресурса или результаты вибромониторинга опосредуются диагностическим персоналом или экспертами, и только их интерпретация доводится до сведения эксплуатирующего персонала.

Совместить все перечисленные особенности локальных систем в единой компьютерной среде проблематично. Кроме того, уровень разработанности различных систем диагностирования РУ различен, а все они находятся в постоянном развитии. Поэтому ставка на одну глобальную компьютерную систему, рассчитанную на весь срок эксплуатации РУ даже с перспективой модернизации программно-технических средств диагностирования, неправомочна.

Преимущества глобального подхода к диагностированию очевидны:

  • возможность системного решения задач оперативного диагностирования за счет централизации процесса программирования системы;
  • возможность унификации отдельных программных блоков различных систем диагностики, в том числе: единый стандарт баз данных (БД), стандартизация опроса датчиков, интерфейса пользователя и т.д.;
  • простота обмена информацией между различными подсистемами;
  • оптимизация числа рабочих мест диагностирующего персонала;
  • простота модификации и усовершенствования подсистем путем перепрограммирования без изменения технических средств.

Граница между описанными выше альтернативами размывается, если комплексное решение задач оперативного диагностирования достигается не построением блочной супер-ЭВМ, а интегрированием ЛСД с помощью СКД. В общей компьютерной среде, как бы независимо друг от друга, реализуются и функционируют все локальные системы диагностирования РУ вместе с СКД.

Среди существующих ЛСД есть очень сложные, современные, наукоемкие системы (в том числе, и произведенные за рубежом), однако есть и примитивные, устаревшие, но все еще функционирующие. С одной стороны, стоит проблема освоения всех функций системы, с другой — поддержания работоспособности, а затем и модернизации ЛСД. Приборный диагностический парк на различных АЭС также очень разнороден, но в настоящее время можно констатировать, что используемые диагностические приборы в своем большинстве имеют связь с ЭВМ.

Поскольку число объектов диагностирования на АЭС очень велико, само понятие «реакторная диагностика» становится настолько обширным, что приближается к понятию «техническая диагностика». Специфические системы, предназначенные для диагностирования только реакторной установки, связаны с активной зоной и главным циркуляционным контуром (ГЦК). Диагностирование элементов активной зоны построено на косвенных измерениях. Так, вибрации тепловыделяющих сборок (ТВС) и внутрикорпусных устройств (ВКУ) контролируются по внезон-ному и внутризонному нейтронному шуму. Также по нейтронному шуму обнаруживается кипение теплоносителя (ТН). Наличие посторонних предметов в ГЦК обнаруживается по корпусному акустическому шуму. В то же время вибрационная диагностика основного оборудования и трубопроводов ГЦК базируется на «прямых» измерениях вибраций и пульсаций давления ТН.

Штатные сигналы АСУ ТП, очевидно, также несут диагностическую информацию. Подмножества сигналов АСУ ТП, помимо отображения оператору на БПУ для контроля и управления РУ, участвуют в процессе диагностирования совместно с ЛСД. Термин «сигнал АСУ ТП» здесь понимается обобщенно. В его качестве могут выступать любые штатные сигналы, источником которых являются, например, информационно-вычислительная система (ИВС), система внутриреакторного контроля (СВРК), аппаратура контроля нейтронного потока (АКНП), система контроля, управления и диагностики (СКУД), СВБУ и т.д. Часто проблема совместного анализа сигналов ЛСД и АСУ ТП представляется неразрешимой, что обусловлено техническими вопросами доставки необходимых сигналов в СКД. Таким образом, в СКД должны быть решены вопросы организации потоков информации для диагностического персонала.

На АЭС процесс диагностирования оборудования так или иначе автоматизируется. Задача автоматизации решается построением локальных вычислительных сетей с соответствующим сервисом, чаще всего, силами собственных подразделений.

Перечисленные выше источники диагностической информации существенно различаются для разных АЭС. Это разнородное хозяйство трудно как эксплуатировать, так и автоматизировать какими-либо стандартными программно-техническими комплексами (ПТК). Задача получения необходимой диагностической информации еще более усложняется с учетом того, что существует так называемая консервативная диагностическая информация, содержащаяся в станционных БД технического обслуживания и ремонта (ТОиР) оборудования, или в конструкторских, технологических БД Генерального конструктора.

Разнородные потоки диагностической информации от АЭС должны быть организованы для передачи в некоторые централизованные БД эксплуатирующей организации с тем, чтобы обеспечить возможность обмена диагностическим опытом хотя бы по однотипному оборудованию разных АЭС.

Под локальностью ЛСД понимается ее свойство, состоящее в том, что диагностируется некоторая часть оборудования, например, только главный циркуляционный насос (ГЦН), либо контролируется один физический эффект, например, появление акустического шума при выходе теплоносителя за пределы контура циркуляции. Диагностическая информация распределена по разным локальным системам. Яркий пример — контроль течей ТН, который необходимо производить по полям разной физической природы (акустическим полям, влажности, радиоактивности). Некоторые штатные измерения АСУ ТП (давление в контуре циркуляции, уровень ТН в компенсаторе давления, нейтронный поток и др.) также чувствительны к появлению протечек ТН, но их чувствительность несоизмерима с ЛСД контроля течей.

Наукоемкость современных систем диагностирования РУ требует высококвалифицированного эксплуатирующего персонала не только для обеспечения их работоспособности, но и для интерпретации полученных ими результатов. К сожалению, большинство ЛСД не являются «прямо показывающими» системами. Диагностические события, такие как обнаружение постороннего предмета в контуре циркуляции, течь ТН, аномальные вибрации оборудования РУ и другие, представляют собой редкие явления. Если не предусмотрена автоматическая постановка диагнозов, то эксплуатирующий персонал, наблюдая новый диагностический образ, в лучшем случае, неоднозначно его трактует, а в худшем — ошибается в его интерпретации.

В странах с развитой ядерной энергетикой (Франция, Германия, США) разработаны информационные технологии удаленной экспертной поддержки при отраслевых центрах диагностирования (ОЦД). В них группа высококвалифицированных специалистов (чаще всего, разработчиков, поставщиков реакторного оборудования и различных систем диагностирования) получает по специализированным каналам связи необходимую информацию с АЭС, интерпретирует ее и принимает решение о причине происхождения диагностического события. Далее, по специализированным каналам связи собственно решение и факторы, свидетельствующие в его пользу, поставляются на АЭС. Такие группы специалистов (экспертов) не могут быть созданы на каждой АЭС.

Помимо экстренного реагирования на диагностические события ОЦД организует потоки информации с АЭС, которые обрабатываются авторскими методами и нестандартными математическими моделями для управления ресурсом оборудования, решения вопросов по продлению назначенного срока эксплуатации, оптимизации объема работ при плановом предупредительном ремонте (ППР), сопровождения эксплуатации новых конструкций ТВС и т.д. В ОЦД обобщается диагностический опыт эксплуатации всех блоков АЭС не только по различным срокам их эксплуатации, но и по ансамблю реакторов одного проекта.

Ниже представлена иерархия различных диагностических систем и возможные подходы их интегрирования в единую СКД. Приводится концепция, методология построения СКД, а также новые методы комплексного диагностирования, в которых совместно используется информация от разнородных источников.

ГЛАВА 2.
ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Реакторная установка как объект диагностирования, обладает уникальными особенностями:

  • сложностью конструкции;
  • взаимосвязью физических процессов, протекающих в объекте;
  • наличием обратных связей;
  • наличием авторегуляторов;
  • большим объемом первичной измерительной информации;
  • отсутствием статистических данных по возможным неисправностям;
  • нежелательностью или невозможностью проверочных (тестовых) возмущений, нарушающих нормальную работу установки;
  • наличием человеческого фактора.

В силу таких особенностей следует с осторожностью применять уже развитые, хорошо себя зарекомендовавшие методы технической диагностики иных объектов.

В 70-е годы прошлого столетия на заре развития систем диагностирования РУ считалось, что оператор блочного щита управления (БЩУ) — единственный конечный потребитель диагностической информации. Предполагалось, что функция диагностирования, обеспечивающая наблюдаемость объекта, является неотъемлемой частью функции управления РУ. До сих пор встречаются рецидивы такого подхода. Например, информацию об обнаружении свободного предмета в контуре циркуляции СОСП пытаются предъявлять оператору БЩУ. Диагностирование, понимаемое обобщенно, производится для управления объектом, если и управление понимать обобщенно. Планово-предупредительный ремонт и техническое обслуживание оборудования РУ тоже есть управление объектом наравне с изменением мощности РУ в процессе ее нормальной эксплуатации.

И все-таки наблюдаемость РУ обеспечивается, главным образом, системами контроля и управления (СКУ), а не ЛСД. Системы контроля и управления поставляют оперативную измерительную информацию вместе с предупредительными и аварийными уставками. Если из ЛСД извлекать «быструю» оперативную информацию, фильтровать ее специальным образом для предоставления операторам БЩУ, то оставшиеся функции отсроченного анализа ЛСД предназначены для диагностического персонала. «Медленная» информация ЛСД должна влиять более всего на объемы ремонтных работ. Таким образом, со временем появились два типа потребителей диагностической информации, что в конечном итоге и определило сам принцип диагностирования РУ локальными системами.

Если не предпринимать специальных мер, то ЛСД представляют собой дополнительную информационную нагрузку на оперативный персонал, однако и без информации от ЛСД поток штатных сигналов является чрезвычайно интенсивным.

Понимание того, что из штатных сигналов РУ необходимо извлекать больше диагностической информации, помимо сигнализации о предупредительном и аварийном уровнях, пришло после аварии на АЭС «Три-Майл-Айленд-2» в 1979 г. По замыслу разработчиков перспективных систем диагностирования интерпретации подлежали штатные сигналы с уровня предупредительных до уровня аварийных уставок. После достижения каким-либо сигналом предупредительного уровня производился автоматический или полуавтоматический (интерактивный) логический анализ, в результате которого формировалась информация о причине данного инцидента.

В 80-х годах прошлого столетия были разработаны прототипы таких систем: DASS (США), COSS (Япония), ALARM (Великобритания), STAR (ФРГ), AIDS (Канада). Ни в одной из перечисленных работ не указывается, что система введена в промышленную эксплуатацию. Понятно, что такое диагностирование нельзя назвать ранним, поскольку предупредительные, а тем более аварийные пороги выставляются с большим запасом. Тогда возникли так называемые диагностические уставки, задающие узкий «коридор» изменения сигнала. Выход сигнала за диагностический коридор еще ничего не означает, если данное событие не подтверждается другими подобными событиями по другим сигналам. Введение диагностических уставок было обусловлено намерением извлекать из штатных сигналов раннюю диагностическую информацию. Было установлено, что чувствительность СРД к большому классу неисправностей оказалась недостаточно высокой, чтобы конкурировать с уже известными к тому времени ЛСД.

Под распространенным, но также не определенным нормативными документами понятием «система оперативного диагностирования» (СОД) будем понимать автоматизированную систему технического диагностирования, функционирующую в реальном масштабе времени. Чаще всего СОД осуществляет поиск неисправности автоматически, без участия человека.

Зачастую под ЛСД понимают системы диагностирования, основанные на шумовых методах анализа штатных и нештатных сигналов, а системы, анализирующие только штатные детерминированные сигналы в любых режимах функционирования РУ, называют системами режимного или параметрического диагностирования. Такое деление, по большей части, справедливо. Однако существуют ЛСД, оперирующие только штатными сигналами (например, версии САКОР). С другой стороны, режимное диагностирование может основываться на статистической (шумовой) обработке штатных сигналов. Итак, под катего-рию СОД подпадают и ЛСД, и системы анализа штатных сигналов (параметрического или режимного диагностирования). Далее будем придерживаться понятия «система режимного диагностиро-вания».

Системы режимной диагностики строятся на двух подходах. Первый — событийно-ориентированный, второй — симптомно-ориентированный. На событийно-ориентированном подходе основаны системы анализа аварийных сигналов (Alarm Analysis System — AAS). Для них событием является очередной аварийный сигнал в потоке выходов параметров РУ за аварийные уставки. Система фильтрует их, подавляет дублированные события и выходит на диагноз, который, конечно, нельзя назвать ранним. Тем не менее, наблюдается определенный прогресс в части внедрений таких принципов на АЭС. На событийно-ориентированном подходе строятся системы анализа возмущений (Disturbance Analysis System — DAS). В качестве возмущений рассматриваются как воздействие штатных органов управления, так и нештатная динамика РУ.

Типичными системами, основанными на симптомно-ориентированном подходе, являются системы отображения параметров безопасности (Safety Parameters Display System — SPDS). Они строятся на малом числе параметров, напрямую связанных с безопасной эксплуатацией РУ: реактивность, теплоотвод, сге-нерированная в активной зоне мощность, радиоактивность в технологических помещениях и т.д. Системы SPDS осуществляют информационную поддержку оперативного персонала без обяза-тельного указания причин возникновения аномалий. Строго говоря, такие системы не являются системами диагностирования, но эффективны уже потому, что у оператора есть предписания по управлению объектом в каждой из распознанных ситуаций. Автоматическое срабатывание аварийной защиты также может происходить без мгновенного установления причины аварии. Здесь важен фактор времени. Системы SPDS пытаются настроить на более раннюю стадию аномалии, до появления аварийных сигналов. Эти системы также нашли конкретные приложения на АЭС.

Комбинированными системами, объединяющими событийно-ориентированные и симптомно-ориентированные подходы являются системы анализа возмущений и мониторинга (Disturbance Analysis and Surveillance System — DASS). Считается, что потенциал их развития еще не исчерпан.

Несмотря на достигнутые результаты (в том числе, в области диагностических приложений методов искусственного интеллекта), необходимо отметить, что многие из разрабатываемых систем остались на уровне опытных образцов или демонстрационных программ в составе тренажеров. Некоторые зарубежные публикации на эту тему носят откровенно рекламный характер.

Таким образом, если к 80-м годам прошлого века всевозможные задачи диагностирования оборудования РУ не разделялись с задачами информационной поддержки оператора, и даже с задачей отображения параметров безопасности оператору, то позже (к 90-м годам) глобальную задачу диагностирования стали решать «по частям». Так оформился принцип локальности и подход к диагностированию средствами ЛСД.

Расширение функций систем раннего диагностирования и диагностической экспертной системы поддержки оператора БПУ при внедрении СКДРис. 2.1. Расширение функций систем раннего диагностирования и
диагностической экспертной системы поддержки оператора БПУ при внедрении СКД

Интегрирование различных ЛСД и АСУ ТП с помощью СКД представляется как новый виток освоения диагностической информации, содержащейся в штатных сигналах (рис. 2.1). Теперь они усилены информацией от различных ЛСД (или наоборот, ЛСД усилены штатными сигналами, что не принципиально). В среде СКД могут быть реализованы и функции поддержки оператора, и функции отображения параметров безопасности, и СРД. Однако в настоящее время этого не требуется, поскольку СКД пока предназначена для диагностического персонала, а не для оператора БЩУ.

Следует отдать должное отечественным разработкам в области диагностирования РУ, особо выделив работы, опередившие свое время. Системы диагностирования развивались для всех типов производимых и проектируемых реакторов ведущими предприятиями атомной отрасли СССР (предприятия Научного руководителя, Генерального конструктора, Генерального проектировщика, институты Академии наук). Так, в Институте проблем управления на проектном уровне разрабатывалась подсистема перспективной АСУ ТП для перспективной АЭС, осуществляющая диагностическую поддержку оператора. Система строилась как многоуров-невая, многопроцессорная, с искусственным интеллектом, в нее закладывались и некоторые ЛСД. Была совершена попытка решить проблемы диагностирования комплексно. Работа была прервана по известным причинам, да и уровень развития отечественной вычислительной техники в то время, а также полное отсутствие ЛСД на действующих АЭС предопределяли неудачу этого проекта. Затем из него выросло целое направление — разработка СВБУ АСУ ТП АЭС.