[发明专利]一种面向无人值守小型压水堆的运行方案自主决策方法

权利要求书

1.一种面向无人值守小型压水堆的运行方案自主决策方法，其特征在于，包括：

(1)对数据进行标准化处理，消除不同量纲的影响；

(2)确定运行方案的可行域，接收当前系统健康状态信息，通过规则库确定运行方案设定值的取值范围；其中，所述设定值包括堆芯热功率设定值、冷却剂平均温度设定值、稳压器压力设定值、蒸汽压力设定值；

(3)建立衡量运行方案优劣的目标函数，同时考虑经济性和安全性，分别建立经济性目标函数和安全性目标函数，并通过上述两个目标函数获得总体目标函数；所述步骤(3)具体包括：

a.建立安全性目标函数：安全性目标函数考虑了反应堆、稳压器和蒸汽发生器的安全运行，如下式所示：

式中，X——目标函数输入向量，X＝[x1,x2,x3,x4,x5]，分别为冷却剂出口温度、稳压器压力、蒸汽压力，蒸汽过热度、蒸汽流量；

ω_s,i——第i个输入参数的系数；

f_s(X)——经济性目标函数；

σ(x_i)——Sigmoid函数，；

对上式进行标准化处理，如下式所示：

式中，f_s,max(X)——标准化处理前安全性目标函数最大值；

f_s,min(X)——标准化处理前安全性目标函数最小值；

f_s^*(X)——标准化处理后安全性目标函数；

b.建立经济性目标函数：经济性目标函数考虑了蒸汽的质量和产量，蒸汽过热度应保证在合适的范围内，蒸汽流量越大越有利于经济性，如下式所示：

式中，ω_e,i——第i个输入参数的系数；

f_e(X)——经济性目标函数；

对上式进行标准化处理，如下式所示：

式中，f_e,max(X)——标准化处理前经济性目标函数最大值；

f_e,min(X)——标准化处理前经济性目标函数最小值；

f_e^*(X)——标准化处理后经济性目标函数；

c.建立总体目标函数：总体目标函数考虑了经济性和安全性，如下式所示：

式中，ω₁——权重系数；

f(X)——总体目标函数；

(4)通过递归函数确定运行方案设定值与目标函数输入参数之间的关系；其中，所述步骤(4)具体包括：

a.获取训练数据：从实际系统或模拟器获取各个运行方案下的稳态运行数据；

b.训练递归函数：采用最小二乘法对训练数据进行拟合，因变量分别为冷却剂出口温度、稳压器压力、蒸汽压力，蒸汽过热度、蒸汽流量，自变量为堆芯热功率设定值、冷却剂平

均温度设定值，基于多项式拟合，如下式所示：

式中，a,b,c,d,e,f,g,h,i,j——系数；

x₁,x₂——自变量；

y——因变量；

c.建立运行方案设定值与目标函数值的关系：步骤(3)建立了目标函数输入与目标函数值之间的关系，步骤(4)建立了运行方案设定值与目标函数输入之间的关系，因此，运行

方案设定值与目标函数值之间的关系间接的建立起来；

(5)通过贝叶斯优化算法找到使目标函数值最大的运行方案设定值，将此运行方案最为最终方案；其中，所述步骤(5)具体包括：

a.建立高斯过程核函数：将当前需要评估的运行方案设定值称为当前观测点，将已经评估的运行方案称为历史观测点，采用RationalQuadratic核函数，如下式所示：

式中，l——长度尺度；

α——平方尺度；

x_*——当前观测点；

x_j——历史观测点；

b.建立协方差向量：一个当前观测点与n个历史观测点组成的协方差向量如下式所示：

c.预测均值函数和方差函数：高斯过程的均值函数和方差函数服从高斯分布，预测均值函数如下式所示：

式中，K——K＝K(X,X)表示在所有历史观测点的协方差的n×n矩阵；

——方差常数；

I——单位阵；

y——当前观测点对应的目标函数值；

——目标函数值的预测均值；

预测方差函数如下式所示：

式中，k(x_*,x_*)——表示在当前观测点的方差；

——协方差预测值；

d.获取下一个观测点：建立采集函数，根据高斯过程后验分布预测的均值和方差确定下一个观测点，采集函数如下式所示：

式中，f_best——已观测到的目标函数最优值；

φ(·)——标准正态的累积分布函数；

E[I(x)]——下一个观测点，运行方案设定值；

e.重复步骤a-d，直到完成预先设置的迭代次数；

f.将最终的最优运行方案应用于实际系统：完成预先设定迭代次数后，将贝叶斯优化得到的最优运行方案设定值作为反应堆功率控制器、稳压器压力控制器和蒸汽发生器压力控制器的设定值。