[发明专利]一种核电站反应堆控制系统的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种核电站反应堆控制系统的设计方法。

背景技术

核电站反应堆控制系统是压水堆核电厂核蒸汽供应系统控制的核心，也是机组安全运行的关键。该系统包含多个控制过程，控制对象复杂，是核电厂设计中的重点和难点。

反应堆控制系统主要包括：功率控制系统、应堆冷却剂平均温度控制系统、反应堆冷却剂压力控制系统、稳压器水位控制系统、蒸汽排放控制系统、蒸汽发生器水位控制系统等。

反应堆控制系统的设计一般包括对受控系统的分析和受控系统数学模型的建立，控制系统的控制方案设计，控制参数的整定与优化，控制系统的仿真等。控制系统的设计一般需要与设计仿真紧密结合，使用合适的设计仿真工具是控制系统设计成功的关键因素。

在第二代压水堆核电厂设计中采用CATIA2程序完成反应堆控制系统的设计与仿真工作。但CATIA2主要为反应堆热工水力计算程序，其中对于控制系统的设计与仿真方法较为单一，不便于进行各种控制算法尤其是先进控制算法的设计与仿真。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术反应堆控制系统的设计与仿真方法较为缺乏、设计仿真功能较为局限，不便于进行各种控制算法尤其是先进控制算法的设计与仿真等的缺陷，提供一种核电站反应堆控制系统的设计方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种核电站反应堆控制系统的设计方法，包括：

S1、建立受控系统的Relap5热工水力模型及数学模型；

S2、根据反应堆控制系统性能指标和数学模型，设计控制方案；

S3、对反应堆控制系统建立Simulink模型；

S4、在反应堆控制系统Simulink模型中分别选取不同的控制参数，通过Relap5和Simulink完成瞬态仿真并对控制参数进行调整；

S5、判断仿真结果是否满足反应堆控制系统性能要求；若是，则执行步骤S6；若否，则返回步骤S2；

S6、输出控制参数整定值。

优选的，所述步骤S1具体包括：

在受控系统较为简单时，采用机理建模法建立数学模型；否则

通过Relap5建立受控系统的热工水力模型；并

采用实验建模法建立热工水力模型的数学模型。

优选的，在采用机理建模法建立数学模型后，通过Relap5建立受控系统的热工水力模型。

优选的，所述控制方案包括提出控制系统所需的测量参数、用于控制的执行机构和控制通道中的校正装置。

优选的，所述步骤S4具体为：通过反复仿真实验，不断调整反应堆控制系统Simulink模型中的控制参数，判断在各种瞬态下的被控量的响应是否满足性能要求，得到满足性能要求的控制参数值。

优选的，所述控制参数包括PID参数、滤波器时间参数、超前滞后环节时间参数和函数发生器参数。

优选的，所述受控系统包括反应堆控制系统、一回路主要热力系统和二回路主要热力系统。

优选的，所述反应堆控制系统包括功率控制系统、应堆冷却剂平均温度控制系统、反应堆冷却剂压力控制系统、稳压器水位控制系统、蒸汽排放控制系统和蒸汽发生器水位控制系统。

优选的，所述一回路主要热力系统包括反应堆本体、冷却剂泵、稳压器和蒸汽发生器。

优选的，所述二回路主要热力系统包括汽轮机主蒸汽阀门、汽轮机、冷凝汽、除氧器、高低压给水加热器、电动给水泵、主给水调节阀和旁路给水调节阀。

实施本发明核电站反应堆控制系统的设计方法的技术方案，具有以下优点或有益效果：基于Relap5和Simulink的控制系统建模仿真方法实现反应堆控制系统的设计，通过引入成熟且功能丰富的Simulink控制仿真工具，可灵活方便的完成反应堆控制系统的设计与仿真，尤其是对控制参数的整定及优化，以及可在设计的反应堆控制系统中使用各种先进算法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：

图1是本发明反应堆控制系统的设计方法实施例的流程示意图；

图2是本发明反应堆控制系统的设计方法实施例的仿真工具示意图。

具体实施方式