基于邏輯等價(jià)的故障樹簡(jiǎn)化的核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可靠性評(píng)估方法，尤其涉及一種基于邏輯等價(jià)的故障樹簡(jiǎn)化的核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)核電廠的安全運(yùn)行起著重要的指導(dǎo)作用，而對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性研究，最有效的方法是故障樹分析方法，特別是對(duì)于諸如核電廠這類大型復(fù)雜系統(tǒng)的分析。應(yīng)用故障樹分析方法分析系統(tǒng)的故障模式后，可以根據(jù)其中的元部件或子系統(tǒng)的可靠性確定復(fù)雜系統(tǒng)的發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]目前的核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法主要包括步驟:確定影響核電廠可靠性的基本事件；確定基本事件之間的邏輯關(guān)系；使用門表示邏輯關(guān)系，以基本事件和門構(gòu)建故障樹；確定基本事件的發(fā)生概率，通過(guò)邏輯樹，根據(jù)基本事件的發(fā)生概率評(píng)估可靠性。由于核電廠是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，構(gòu)建的故障樹往往具有很多節(jié)點(diǎn)(基本事件和門)，使得故障樹規(guī)模很大，因此在應(yīng)用故障樹進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，往往需要對(duì)故障樹進(jìn)行簡(jiǎn)化，以獲得一個(gè)邏輯上等價(jià)的能夠計(jì)算分析的故障樹。但目前的核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法中并無(wú)對(duì)故障樹結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化有系統(tǒng)性的方法，而是直接應(yīng)用一些公式化的簡(jiǎn)化方法進(jìn)行故障樹簡(jiǎn)化，這些方法具有很大的應(yīng)用局限，尤其對(duì)于大型的故障樹簡(jiǎn)化用戶有限。因此，這一評(píng)估的運(yùn)行效率將受制約于此而得不到提高，甚至在評(píng)估一些大型的、復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，還可能耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)、計(jì)算資源要求過(guò)多，從而失去評(píng)估的意義甚至在當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
[0004]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種基于邏輯等價(jià)的故障樹簡(jiǎn)化的核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，提高核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的效率和準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于邏輯等價(jià)的故障樹簡(jiǎn)化的核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，通過(guò)遍歷掃描故障樹的各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)故障樹進(jìn)行簡(jiǎn)化，并基于此提高核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的運(yùn)行效率。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于邏輯等價(jià)的故障樹簡(jiǎn)化的核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，包括步驟:
[0007]確定影響所述核電廠可靠性的多個(gè)基本事件；
[0008]確定所述多個(gè)基本事件之間的邏輯關(guān)系；
[0009]使用門表示所述邏輯關(guān)系，以所述基本事件和所述門構(gòu)建故障樹T0 ;
[0010]將所述故障樹進(jìn)行簡(jiǎn)化并轉(zhuǎn)化為二元決策圖；
[0011]確定各個(gè)所述基本事件的發(fā)生概率；通過(guò)所述二元決策圖，根據(jù)所述基本事件的發(fā)生概率計(jì)算所述核電廠的風(fēng)險(xiǎn)概率；
[0012]其特征在于，對(duì)所述故障樹進(jìn)行的簡(jiǎn)化包括:
[0013]步驟100，遍歷所述故障樹T0的節(jié)點(diǎn)，將其中無(wú)法進(jìn)行邏輯運(yùn)算的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成以標(biāo)準(zhǔn)的邏輯運(yùn)算符號(hào)表示的門，獲得故障樹τι;
[0014]步驟200，根據(jù)所述故障樹Τ1的特征信息，對(duì)所述故障樹Τ1進(jìn)行邏輯運(yùn)算以獲得被簡(jiǎn)化的所述故障樹Τ1。
[0015]進(jìn)一步地，所述步驟100中的所述無(wú)法進(jìn)行邏輯運(yùn)算的節(jié)點(diǎn)包括表決門、異或門和房型事件；
[0016]所述將所述無(wú)法進(jìn)行邏輯運(yùn)算的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成以標(biāo)準(zhǔn)的邏輯運(yùn)算符號(hào)表示的門包括:根據(jù)表決門、異或門的定義，將其轉(zhuǎn)換為與門、或門、非門的組合；以及根據(jù)所述故障樹Τ1表示的所述多個(gè)基本事件的內(nèi)容及所述多個(gè)基本事件之間的邏輯關(guān)系，將房型事件刪除，或賦予所述房型事件確定的邏輯值，所述確定的邏輯值為True或False。
[0017]進(jìn)一步地，所述步驟200包括:
[0018]步驟201，遍歷所述故障樹T1的節(jié)點(diǎn)，獲取每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)的特征信息的信息集；所述節(jié)點(diǎn)的所述特征信息的信息集包括所述節(jié)點(diǎn)的類型、所述節(jié)點(diǎn)的發(fā)生概率、所述節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和所述節(jié)點(diǎn)的子故障樹的信息，所述子故障樹的信息包括所述子故障樹中節(jié)點(diǎn)的類型、各類型的節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)、所述子故障樹的組織方式以及所述子故障樹結(jié)構(gòu)特征。
[0019]進(jìn)一步地，所述步驟200還包括:
[0020]步驟202，判斷所述故障樹T1能否被簡(jiǎn)化，如果不能，則結(jié)束；所述判斷的標(biāo)準(zhǔn)是:
[0021]當(dāng)所述故障樹T1的父門與一個(gè)子門邏輯類型相同；或者父門與子門邏輯不同，且至少兩個(gè)子門中存在相同的基本事件輸入時(shí)；或者當(dāng)所述故障樹T1中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn)與父節(jié)點(diǎn)的邏輯類型相反，且所述兄弟節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)也包含所述節(jié)點(diǎn)時(shí)；或者當(dāng)所述故障樹T1中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)僅有一個(gè)子節(jié)點(diǎn)時(shí)，所述故障樹T1能被簡(jiǎn)化。
[0022]進(jìn)一步地，所述步驟200還包括:
[0023]步驟203，根據(jù)所述步驟201中獲得的特征信息對(duì)所述故障樹T1進(jìn)行邏輯運(yùn)算，將所述故障樹T1向易于二元決策圖轉(zhuǎn)換的方向進(jìn)行簡(jiǎn)化，以獲得故障樹T2 ;
[0024]其中，所述向易于二元決策圖轉(zhuǎn)換的方向進(jìn)行的簡(jiǎn)化用于:使所述故障樹T2的節(jié)點(diǎn)數(shù)少于所述故障樹T1的節(jié)點(diǎn)數(shù)，和/或使所述故障樹T2中至少一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊的重復(fù)數(shù)多于所述故障樹T1中所述結(jié)構(gòu)模塊的重復(fù)數(shù)且所述故障樹T2的節(jié)點(diǎn)數(shù)少于所述故障樹T1的節(jié)點(diǎn)數(shù)，和/或使所述故障樹T2中至少一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊的重復(fù)個(gè)數(shù)多于所述故障樹T1中所述結(jié)構(gòu)模塊的重復(fù)個(gè)數(shù)且所述故障樹T2的節(jié)點(diǎn)數(shù)不少于所述故障樹T1的節(jié)點(diǎn)數(shù)，和/或使所述故障樹T2中至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)的寬度或深度小于所述故障樹T1中所述節(jié)點(diǎn)的寬度或深度，和/或使所述故障樹T2中的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)的深度小于所述故障樹T1中所述節(jié)點(diǎn)的深度且所述故障樹T2中的所述節(jié)點(diǎn)的寬度大于所述故障樹T1中所述節(jié)點(diǎn)的寬度；其中所述結(jié)構(gòu)模塊由多個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，所述結(jié)構(gòu)模塊的重復(fù)數(shù)是在同一個(gè)故障樹中所述結(jié)構(gòu)模塊出現(xiàn)的個(gè)數(shù)；
[0025]所述節(jié)點(diǎn)的寬度為所述節(jié)點(diǎn)的所述子故障樹中的底事件的總數(shù)；所述節(jié)點(diǎn)的深度為所述子故障樹中所述節(jié)點(diǎn)的子孫代數(shù)的最大值。
[0026]進(jìn)一步地，所述步驟200還包括:
[0027]步驟204，通過(guò)所述步驟203的計(jì)算，得到所述故障樹T2。
[0028]進(jìn)一步地，所述步驟200還包括:
[0029]步驟205，根據(jù)所述步驟204獲得的所述故障樹T2，更新所述故障樹T1并返回所述步驟202。
[0030]進(jìn)一步地，所述步驟100中，將無(wú)法進(jìn)行邏輯運(yùn)算的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成以標(biāo)準(zhǔn)的邏輯運(yùn)算符號(hào)表示的門包括將決策門轉(zhuǎn)換為與門和或門的組合。
[0031]進(jìn)一步地，對(duì)包含決策門的所述故障樹進(jìn)行簡(jiǎn)化前，對(duì)所述決策門及其父節(jié)點(diǎn)做標(biāo)記，所述標(biāo)記包括所述決策門及其父節(jié)點(diǎn)的名稱和/或編號(hào)。
[0032]進(jìn)一步地，完成對(duì)包含決策門的所述故障樹的簡(jiǎn)化后，根據(jù)所述標(biāo)記，在所述父節(jié)點(diǎn)之下顯示所述決策門。
[0033]由此可見(jiàn)，本發(fā)明的基于邏輯等價(jià)的故障樹簡(jiǎn)化的核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法通過(guò)對(duì)故障樹的各個(gè)節(jié)點(diǎn)做遍歷掃描，獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息集以獲取故障樹的特征信息，；通過(guò)使用邏輯運(yùn)算規(guī)則，根據(jù)該特征信息將故障樹轉(zhuǎn)化為更易于向二元決策圖轉(zhuǎn)化的故障樹。本發(fā)明對(duì)故障樹提供了高效的簡(jiǎn)化，將現(xiàn)有核電站風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中對(duì)于大規(guī)模故障樹低效率的、不可計(jì)算的情況變得高效、可能。
[0034]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是本發(fā)明的基于邏輯等價(jià)的故障樹簡(jiǎn)化的核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法中的對(duì)故障樹的簡(jiǎn)化的流程圖。
[0036]圖2顯示了在第一個(gè)實(shí)施例中，簡(jiǎn)化前的故障樹。
[0037]圖3顯示了在第一個(gè)實(shí)施例中，簡(jiǎn)化后的故障樹。
[0038]圖4顯示了在第二個(gè)實(shí)施例中，簡(jiǎn)化前的包含KN門故障樹。
[0039]圖5顯示了在第二個(gè)實(shí)施例中，簡(jiǎn)化后的故障樹。
[0040]圖6為圖5的故障樹顯示KN門的情況。
【具體實(shí)施方式】
[0041]本發(fā)明的基于邏輯等價(jià)的故障樹簡(jiǎn)化的核電廠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法包括以下步驟:
[0042]一、確定影響核電廠可靠性的多個(gè)基本事件，例如閥門爆裂、溫度過(guò)高等。
[0043]二、確定上一步中確定的各個(gè)基本事件之間的邏輯關(guān)系，使用門表示邏輯關(guān)系，以這些基本事件和門構(gòu)建故障樹，故障樹的節(jié)點(diǎn)為基本事件和門。
[0044]三、將故障樹進(jìn)行簡(jiǎn)化，如圖1所示，具體地包括:
[0045]步驟100，對(duì)故障樹T0的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遍歷，得到故障樹T0規(guī)范表達(dá)形式，即獲得故障樹T1。
[0046]步驟200，獲取故障樹T1的特征信息并根據(jù)該特征信息，對(duì)故障樹T1進(jìn)行邏輯運(yùn)算以獲得故障樹T2，故障樹T2是相比與故障樹T1更易于向二元決策圖轉(zhuǎn)化的形式，根據(jù)故障樹T2更新故障樹T1。本步驟包括步驟201-205。
[0047]步驟201，遍歷故障樹T1的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，獲取每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)的特征信息的信息集。
[0048]任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的特征信息為該節(jié)點(diǎn)的類型、該節(jié)點(diǎn)的發(fā)生概率、該節(jié)點(diǎn)的子孫節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和該節(jié)點(diǎn)的子故障樹的信息。其中，節(jié)點(diǎn)的類型包括門、與門、或門、基本事件、頂事件、底事件等；該節(jié)點(diǎn)的子故障樹是由其子孫節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的故障樹。
[0049]該節(jié)點(diǎn)的子故障樹的信息包括子故障樹中節(jié)點(diǎn)的類型、各類型的節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)、子故障樹的組織方式以及子故障樹結(jié)構(gòu)特征。子故障樹的組織方式由其中各節(jié)點(diǎn)的邏輯關(guān)系表不；子故障樹結(jié)構(gòu)特征包括子故障樹的寬度和深度。
[0050]步驟202，判斷故障樹T1能否被簡(jiǎn)化，如果不能，則結(jié)束。判斷的標(biāo)準(zhǔn)是:
[0051]當(dāng)故障樹T1的父門與一個(gè)子門邏輯類型相同；或者父門與子門邏輯不同，且至少兩個(gè)子門中存在相同的基本事件輸入時(shí)；或者當(dāng)故障樹T1中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)A的兄弟節(jié)點(diǎn)G與父節(jié)點(diǎn)T的邏輯類型相反，且兄弟節(jié)點(diǎn)G的子節(jié)點(diǎn)也包含節(jié)點(diǎn)A時(shí)；或者當(dāng)故障樹T1中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)僅有一個(gè)子節(jié)點(diǎn)時(shí)，故障樹T1能被簡(jiǎn)化。
[0052]步驟203，根據(jù)步驟201中獲得的故障樹T1的特征信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算，將故障樹T1向易于BDD轉(zhuǎn)換的方向進(jìn)行簡(jiǎn)化。具體地為使故障樹T2的節(jié)點(diǎn)數(shù)少于故障樹T1的節(jié)點(diǎn)數(shù)，和/或使故障樹T2中至少一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊的重復(fù)數(shù)多于故障樹T1中該結(jié)構(gòu)模塊的重復(fù)數(shù)且故障樹T2的節(jié)點(diǎn)數(shù)少于故障樹T1的節(jié)點(diǎn)數(shù)，和/或使故障樹T2中至少一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊的重復(fù)個(gè)數(shù)多于故障樹T1中該結(jié)構(gòu)模塊的重復(fù)個(gè)數(shù)且故障樹T2的節(jié)點(diǎn)數(shù)不少于故障樹T1的節(jié)點(diǎn)數(shù)，和/或使故障樹T2中至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)的寬度或深度小于故障樹T1中該節(jié)點(diǎn)的寬度或深度，和/或使故障樹T2中的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)的深度小于故障樹T1中該節(jié)點(diǎn)的深度且故障樹T2中的該節(jié)點(diǎn)的寬度大于故障樹T1中該節(jié)點(diǎn)的寬度。