堆芯自给能中子探测器（SPND）的健康状态直接影响反应堆安全运行。充分考虑核反应堆内不同位置SPND间的量测关联性，提出一种基于孪生模型的堆芯SPND信号异常检测方法，利用SPND运行状态历史数据，通过随机森林回归算法（RFR）提取邻域SPND的量测信号特征，为SPND构建与其物理实体一致输出的孪生模型。孪生模型与探测器实体共生运行，通过计算探测器观测值与孪生模型估计值之间的残差，作为SPND信号异常检测判据，以此实现对单点和多点异常SPND的辨识和定位。实验表明，本文所提孪生模型的预测误差在1×10~(-11)量级，具备极高的输出一致性。针对多种不同SPND信号异常状态，能够获得99%以上的辨识精度，准确地判别单点及多点异常SPND，对于提高堆芯中子注量率测量系统状态监测的可靠性和安全性具有较高的参考价值。