核电站控制保护及辅助系统仿真方法研究.pdf

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1、第27卷第1期核动力工程Vol.27.No.12006年2月NuclearPowerEngineeringFeb.2006文章编号：0258-0929(2006)01-0080-05核电站控制保护及辅助系统仿真方法研究胡锐，杨燕华，林萌，张荣华（上海交通大学机械与动力工程学院核科学与系统工程系，上海，200030）摘要：分析了大亚湾核电站控制保护及辅助系统仿真模型，采用面向对象编程方法以自编软件形式对大亚湾核电站模型进行模拟，并在开发过程中采用UML统一建模语言进行分析设计，实现了对该大亚湾核电站

2、控制与保护系统的动态仿真。瞬态工况测试结果显示该仿真能较好地模拟反应堆一、二回路的控制与保护功能。本仿真程序具有通用、便携以及廉价等优点。关键词：核电站仿真；控制与保护系统；辅助系统；面向对象中图分类号：TL362+.3文献标识码：A1引言2.1核电站过程控制系统模型在各种核电站仿真分析系统中，多以安全分核电站过程控制系统的调节环节的输入是被析用系统程序(Relap、Retran、Trac等)为基础进调量与其给定值的偏差，信号经放大及运算产生行开发，如基于安全分析程序Retran02的仿真分输出信

3、号使执行机构动作。执行机构根据调节器析系统[1]、基于Relap5的数值反应堆系统[2]。但的输出信号的极性和大小动作，改变校正量，从安全分析用程序只能对核电站一、二回路主系统而实现对被调量的调节作用。给定值可能是固定热工流体现象较好地模拟，对于核电站的控制与的，也可能是由外界的变量决定的。如果是后一保护系统及一回路辅助系统的模拟则相对简单。种情况，则整定值生成环节常以函数发生器的形目前，随着核电站仿真技术的不断进步，核电站式给出。核电站的过程控制系统大量采用模拟调仿真系统对控制保护及辅助系统的模

4、拟提出了新节器，采用PID(比例积分微分计算)调节模式。的要求，对控制保护及辅助系统的模拟越来越受主要的环节有积分、微分、比例、超前-滞后环节到关注。等。本文介绍了为广东核电集团技术中心研制的事故分析器中的控制保护及辅助系统模块按基于安全分析程序Relap5的核电站事故分析器大亚湾核电站的过程控制系统逻辑图，详细模拟系统的控制保护及辅助系统模块。阐述了控制保了逻辑图中的各种PID调节模块和函数发生器模护及辅助系统的仿真模型及仿真方法，介绍了事块，模拟的核电站过程控制系统包括：反应堆功故分析器系统的

5、结构，进行了算例测试并分析了率调节系统、汽轮机旁路控制系统、稳压器压力测试结果。控制系统、稳压器液位控制系统、蒸汽发生器液[3]位调节系统等。2控制保护与辅助系统仿真模型2.2保护系统模型在本文所述的基于大亚湾核电站模型的事故核电站保护系统的运行逻辑一般为布尔信号分析器系统中，核电站一、二回路主系统的模拟的“与”、“或”、“非”等简单的逻辑运算，再加由Relap5程序完成；开发了控制保护及辅助系统上延时环节、4取2、3取2逻辑等。布尔信号通模拟程序(DYBCPS)，实现了大亚湾核电站的主过整定值保

6、护逻辑产生，即当参数超过某一设定要过程控制系统、保护系统及辅助系统的模拟。的阈值(称为整定值)后即触发某些控制与保护动收稿日期：2004-09-18；修回日期：2005-01-28胡锐等：核电站控制保护及辅助系统仿真方法研究81作。整定值分为高、低整定值。高整定值保护和低整定值保护均为简单的逻辑比较。笔者开发的控制保护及辅助系统模块模拟了大亚湾核电站主要的保护系统和专设安全设施，包括反应堆停堆保护系统、安注系统、一、二回路安全阀、主给水隔离、主蒸汽隔离、辅助给水[3]启动、安全壳喷淋、安全壳隔离、

7、汽轮机保护。2.3辅助系统模型图1事故分析器系统总体结构图在目前的大多数仿真系统中，由于受程序功Fig.1StructureDiagramofNPPAccidentSimulator能的限制，各系统分析程序对节点数均有要求，很难用系统分析程序直接对具有复杂管网系统的辅助系统进行详细模拟。但在某些瞬态运行或事故工况下，需对一回路辅助系统进行详细的模拟。因此，控制保护及辅助系统程序DYBCPS还完成了辅助回路系统的设备模拟及系统的流动管网计算。模拟的回路系统包括主给水系统、主蒸汽系统、高/低压安注系统

8、、化学容积系统、余热排出系统。设备模拟的内容包括：手自动控制切换、手动设置设备开关状态、手动设置设备参数、设置失效状态、状态逻辑运算，参数计算及开启关闭延时计算。模拟的设备包括：泵、开关、各种类型的阀门。3控制保护及辅助系统的仿真方法3.1仿真系统结构及流程核电站事故分析器系统由电厂分析模块(增加通讯与交互功能的Relap5)、控制保护及辅助系统模拟模块(DYBCPS)、图形化建模平台、人机交互操作、实时显示平台(GUI)、结果分析平台等图2控制保护及辅助系统运行流程组成。各模块间