火力发电厂事故的应急管理及虚拟仿真研究

论文摘要

电力生产是国民经济发展的基础,是当代社会经济发展的重要驱动力量,其安全性直接影响到社会的稳定与经济的发展。近几年来,我国各类电力事故发生频率急剧增加,造成大量的人员伤亡和巨额的经济损失。为了有效应对各类电力事故,迫切的需要加强电力生产事故的应急管理,建立完善、有效的事故应急管理体系和机制,以提高快速、有效应对突发事故的能力,最大限度地减少事故的影响和损失。本文在借鉴相关基本理论和分析电力生产中大量事故案例的基础上,对火力发电厂事故的应急管理及虚拟仿真进行了深入系统的研究。主要研究内容如下:首先,运用耗散结构理论研究了火力发电厂事故的演化机理和控制机理。火力发电厂是处于非平衡态的开放系统,存在着非线性的涨落,是一个耗散结构。火力发电厂事故的演化过程是其系统熵增变化的结果,因此,要想对其事故进行有效的控制,就需要向火力发电厂系统中引入负熵。其次,构建了火力发电厂事故的全周期应急管理体系。事故应急管理能够集中地向火力发电厂系统输入大量负熵,形成强势负熵合力以实现对火力发电厂熵增的有效控制,恢复其正常的生产秩序,因此,本文构建了涵盖火力发电厂事故的前期预警、中期应急救援和后期处置的事故全周期的应急管理体系。再次,对火力发电厂事故应急管理的前期事故预警进行了研究。结合事故应急管理的特点,分别从预警分析、预控对策两方面论述了火力发电厂事故预警管理的内容,给出事故预警管理的工作流程。分析火力发电厂事故危险点的成因,给出危险点预控的原则和预控流程,用以指导事故危险点的辨识与预控。引入小波变换改进神经网络,运用小波神经网络进行火力发电厂事故诊断,并以凝汽器系统事故诊断为例进行了实证分析。第四,对火力发电厂事故应急管理的中期事故应急救援进行了系统的研究。在明确事故应急救援系统中应急指挥中心、事故应急现场指挥机构、支持保障机构、媒体机构、信息管理机构等组织结构任务的基础上,研究了事故应急救援的实施过程及注意事项。本文从应急资源储备和调度两方面探讨了应急资源管理,建立了应急资源数量有限、应急时间最少、应急救援成本最低等多约束条件下的事故应急资源调度模型,并应用粒子群优化算法对该模型进行求解,以实现应急救援资源的高效利用与合理调度。在明晰了应急预案的目的、基本要求、分级之后,重点论述了火力发电厂事故应急预案的基本要素及编制流程。第五,从事故调查、事故分析、事故责任追究和事故善后处理等方面对火力发电厂事故应急管理的后期处置工作进行了研究,从而丰富完善了事故应急管理的内容。在事故分析过程中,运用蚁群聚类方法对火力发电厂事故原因进行了分析,并以锅炉“四管”爆漏事故为例进行了实证研究。第六,进行了火力发电厂事故的虚拟仿真。运用虚拟现实和HLA仿真技术对火力发电厂事故进行虚拟仿真,构建了基于HLA的虚拟仿真框架,并进行了火力发电厂事故虚拟仿真体系的设计,并以锅炉灭火爆炸事故为例进行了实例仿真。综上,本文以火力发电厂事故为研究对象,对其机理进行了研究,构建了应对火力发电厂事故的全周期应急管理体系,对火力发电厂事故应急管理前期的事故应急预警、中期的事故应急救援以及后期包含事故调查、事故分析、责任追究和善后处理在内的处置工作进行了系统深入的研究,并研究了火力发电厂事故的虚拟仿真。本论文是对电力生产企业事故进行的一项开拓性研究,促进了我国基层电力企业事故应急管理体系的建设,对于基层电力生产企业事故研究及事故的应急预警、预案编制、应急救援等工作的开展起到了推动作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文写作的背景、目的和意义
• 1.1.1 论文写作的背景
• 1.1.2 论文写作的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 国内外研究现状述评
• 1.3 论文总体思路及主要内容
• 1.4 论文的研究方法
• 1.5 论文的创新之处
• 第2章 相关理论综述
• 2.1 事故理论
• 2.1.1 事故的定义及特征
• 2.1.2 事故分析及其过程
• 2.1.3 事故归因理论
• 2.2 应急管理理论
• 2.2.1 应急管理的概念
• 2.2.2 应急管理的特征
• 2.2.3 应急管理的过程
• 2.3 虚拟现实理论
• 2.3.1 虚拟现实的概念及特征
• 2.3.2 虚拟现实对象建模
• 2.3.3 虚拟现实模型优化
• 2.4 分布式交互仿真理论
• 2.4.1 分布式交互仿真的概念
• 2.4.2 分布式交互仿真的特点
• 2.4.3 分布式交互仿真体系结构的比较
• 2.4.4 HLA分布式交互仿真
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于耗散结构理论的火力发电厂事故机理研究
• 3.1 火力发电厂生产工艺流程
• 3.2 火力发电厂事故的分类
• 3.3 耗散结构理论
• 3.4 基于耗散结构理论的火力发电厂事故演化机理分析
• 3.4.1 火力发电厂耗散结构分析
• 3.4.2 火力发电厂中熵的产生因素分析
• 3.4.3 基于耗散结构理论的火力发电厂事故演化过程
• 3.5 基于耗散结构理论的火力发电厂事故控制机理分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 火力发电厂事故预警管理
• 4.1 火力发电厂事故预警管理含义、特点及内容
• 4.1.1 事故预警管理含义及特点
• 4.1.2 火力发电厂事故预警管理的内容
• 4.2 火力发电厂事故预警管理工作流程
• 4.3 火力发电厂事故危险点辨识及预控
• 4.3.1 危险点含义及特性
• 4.3.2 火力发电厂事故危险点辨识
• 4.3.3 火力发电厂事故危险点成因分析
• 4.3.4 火力发电厂危险点预控
• 4.4 基于小波神经网络的火力发电厂事故诊断
• 4.4.1 小波神经网络模型
• 4.4.2 小波神经网络算法
• 4.4.3 基于小波神经网络的凝汽器系统事故诊断
• 4.5 本章小结
• 第5章 火力发电厂事故应急救援
• 5.1 火力发电厂事故应急救援的任务及组织结构
• 5.1.1 火力发电厂事故应急救援的任务
• 5.1.2 火力发电厂事故应急救援的组织结构
• 5.2 火力发电厂事故应急资源管理
• 5.2.1 火力发电厂事故应急资源储备
• 5.2.2 多约束条件下的火力发电厂事故应急资源调度
• 5.3 火力发电厂事故应急预案管理
• 5.3.1 火力发电厂事故应急预案的目的及制定的要求
• 5.3.2 火力发电厂事故应急预案的分级
• 5.3.3 火力发电厂事故应急预案的内容
• 5.3.4 火力发电厂事故应急预案的编制
• 5.3.5 火力发电厂事故应急预案的演练
• 5.4 火力发电厂事故应急救援的实施
• 5.4.1 火力发电厂事故报警
• 5.4.2 火力发电厂事故应急救援的实施过程
• 5.5 本章小结
• 第6章 火力发电厂事故应急管理后期处置
• 6.1 火力发电厂事故调查
• 6.1.1 火力发电厂事故的调查原则
• 6.1.2 火力发电厂事故的调查内容
• 6.1.3 火力发电厂事故的调查程序
• 6.2 火力发电厂事故分析
• 6.2.1 火力发电厂事故分析技术方法
• 6.2.2 基于蚁群聚类的火力发电厂事故原因分析
• 6.3 火力发电厂事故的责任追究
• 6.4 火力发电厂事故的善后处理
• 6.4.1 火力发电厂事故善后处理的内容
• 6.4.2 火力发电厂事故善后处理的原则
• 6.5 本章小结
• 第7章 火力发电厂事故的虚拟仿真
• 7.1 火力发电厂事故的虚拟仿真必要性分析
• 7.2 基于HLA的虚拟仿真框架设计
• 7.2.1 虚拟仿真框架的设计目标
• 7.2.2 基于HLA的虚拟仿真框架的功能
• 7.2.3 虚拟仿真框架的结构
• 7.3 火力发电厂事故虚拟仿真环境绘制引擎选择
• 7.4 火力发电厂事故虚拟仿真设计
• 7.4.1 火力发电厂事故虚拟仿真过程模型
• 7.4.2 火力发电厂事故虚拟仿真体系设计
• 7.5 火力发电厂事故虚拟仿真的开发
• 7.5.1 HLA仿真开发的模型体系
• 7.5.2 火力发电厂事故虚拟仿真实例
• 7.5.3 火力发电厂事故虚拟仿真数据库设置
• 7.5.4 火力发电厂事故虚拟仿真软硬件环境设置
• 7.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢