[发明专利]一种压水堆蒸汽发生器模型时间常数的辨识方法

说明书

本发明核电机组稳定性分析技术领域，具体涉及一种压水堆蒸汽发生器模型时间常数的辨识方法。本发明可以获得精确、可靠性的蒸汽发生器模型时间常数，可提高蒸汽发生器仿真的准确性。针对在给汽轮机高压调门阶跃指令调节发电机功率的响应过程，通过对汽轮机蒸汽发生器模型时间常数的仿真辨识，可准确撑握核电汽轮机发电机组参与电网调频控制过程，从而更好维护机组和电网稳定运行。通过仿真辨识，可以指导核电汽轮机对发电机组功率的调节节奏，对于防止发电机功率出现过调、调节量不足、以及调节过程不稳定等现象起到了非常积极的作用。

技术领域

本发明核电机组稳定性分析技术领域，具体涉及一种压水堆蒸汽发生器模型时间常数的辨识方法。

背景技术

核电机组蒸汽发生器是一回路热量传递给二回路的桥梁。2010年赵洁等作者在《核动力工程》公开的论文《基于PSASP自定义模型的核电机组动态响应仿真》中记载：蒸汽发生器模型由一回路冷却剂平均温度模型、U型金属管热量传递模型和二回路蒸汽压力模型三部分组成。蒸汽发生器模型时间常数反映反应堆能量转换为一回路蒸汽能量的响应情况，准确获取这些时间常数，对发电机组功率调节器节具有重要的作用。然而目前并没有对蒸汽发生器模型时间常数的仿真辨识方法的相关报导。

核电机组容量大、二回路主蒸汽参数温度和压力均比较低，反应堆能量通过蒸汽发生器传递到二回路主蒸汽，准确地获取蒸汽发生器模型时间常数，可以指导核电汽轮机对发电机组功率的调节节奏，防止发电机功率出现过调、调节量不足、以及调节过程不稳定等现象。蒸汽发生器模型时间常数辨识一方面提高了电网稳定性仿真计算的精确性，另一方面也可以作为核电机组进行发电机功率调节方式的参考依据。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种压水堆蒸汽发生器模型时间常数的辨识方法，具体技术方案如下：

一种压水堆蒸汽发生器模型时间常数的辨识方法包括以下步骤：

(1)建立蒸汽发生器仿真模型，蒸汽发生器仿真模型一回路冷却剂平均温度模块、U型金属管热量传递模块和二回路蒸汽压力模块；

(2)建立时间响应传输仿真模型，用于仿真各响应环节变化的全过程，具体包括一回路冷却剂响应时间环节、U型金属管热量传递响应时间环节、二回路蒸汽压力响应时间环节；

(3)参数辨识，给汽轮机高压调门一阶跃指令，使高压调门开度突变，完成发电机组功率突变信号测试，通过采用最小二乘法，使仿真曲线与实测曲线高度一致，即可辨识得到蒸汽发生器模型的时间常数，主要包括蒸汽发生器中冷却剂的时间常数t_蒸、U型管时间常数t_U、压力时间常数t_压。

优选地，所述步骤(1)中建立的蒸汽发生器仿真模型的数学表达式具体如下：

式中：

△T_C：蒸汽发生器一回路冷却剂出口温度偏差；△T_H：蒸汽发生器一回路冷却剂入口温度偏差；△T_m：金属管温度偏差；△P_S：二回路蒸汽压力偏差；△y：汽轮机调门开度偏差；t_蒸：蒸汽发生器中冷却剂的时间常数；t_U：U型管时间常数；t_压：压力时间常数；λ₁：金属管温度系数；λ₂：热线温度系数；λ₃：冷却剂温度系数；λ₄：压力温度系数；λ₅：金属管压力系数；λ₆：阀门压力系数。

优选地，所述建立的时间响应传输仿真模型具体如下式(4)-(6)：