核电厂电气系统模型中变压器抽头位置的控制系统及方法与流程

1.本发明涉及核电仿真领域，尤其涉及一种核电厂电气系统模型中变压器抽头位置的控制系统及方法。


背景技术：

2.在使用现有仿真平台建模工具开发的核电厂电气系统模型中，变压器模块仅仅具有变压器基本参数和抽头变比显示功能，功能单一，不方便运维工程师对电气系统模型的建模及调试，也不利于核电厂教员及操作员的操作培训和教学。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的功能单一的缺陷，提供一种核电厂电气系统模型中变压器抽头位置的控制系统及方法。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电厂电气系统模型中变压器抽头位置的控制系统，包括：
5.命令获取部分，用于从dcs系统接收远方控制命令或从操作盘接收就地控制命令；
6.位置确定部分，用于获取所述远方控制命令或就地控制命令所对应的抽头位置的变化步长，并根据所述变化步长，对变压器的当前抽头位置进行更新；
7.显示处理部分，用于对所述当前抽头位置进行处理，并将其发送至所述dcs系统进行显示。
8.优选地，所述远方控制命令包括远方升命令、远方降命令；所述就地控制命令包括就地升命令、就地降命令；
9.所述位置确定部分包括：
10.第一步长确定单元，用于根据所述远方升命令或所述就地升命令，确定抽头位置的升高步长；
11.第二步长确定单元，用于根据所述远方降命令或所述就地降命令，确定抽头位置的降低步长；
12.位置更新单元，用于根据所述升高步长或所述降低步长，对变压器的当前抽头位置进行更新。
13.优选地，所述位置更新单元包括：求和模块、逻辑上限运算模块、逻辑下限运算模块、线性计算模块、延时模块，其中，所述求和模块的第一输入端连接所述第一步长确定单元的输出端及所述第二步长确定单元的输出端，所述求和模块的第二输入端连接所述延时模块的输出端，所述求和模块的输出端连接所述逻辑下限运算模块的输入端，所述逻辑下限运算模块的输出端连接所述逻辑上限运算模块的输入端，所述逻辑上限运算模块的输出端连接所述线性计算模块的输入端，所述线性计算模块的输出端连接所述延时模块的输入端，所述延时模块的输出端输出当前抽头位置信号。
14.优选地，所述第一步长确定单元包括：第一或门、第一数模转换模块、第一乘法器、
用于生成特定的周期值的第一周期计算模块；而且，所述第一或门的第一输入端输入就地升命令，所述第一或门的第二输入端输入远方升命令，所述第一或门的输出端连接所述第一数模转换模块的输入端，所述第一数模转换模块的输出端连接所述第一乘法器的第一输入端，所述第一周期计算模块的输出端连接所述第一乘法器的第二输入端，所述第一乘法器的输出端为所述第一步长确定单元的输出端；
15.所述第二步长确定单元包括：第二或门、第二数模转换模块、第二乘法器、反运算器、用于生成特定的周期值的第二周期计算模块；而且，所述第二或门的第一输入端输入就地降命令，所述第二或门的第二输入端输入远方降命令，所述第二或门的输出端连接所述第二数模转换模块的输入端，所述第二数模转换模块的输出端连接所述第二乘法器的第一输入端，所述第二周期计算模块的输出端连接所述反运算器的输入端，所述反运算器的输出端连接所述第二乘法器的第二输入端，所述第二乘法器的输出端为所述第二步长确定单元的输出端。
16.优选地，所述位置确定部分还包括第一传值模块、第一非门、第二非门、第二传值模块、第三传值模块、第一脉冲转换模块、第二脉冲转换模块、第一与门、第二与门，其中，
17.所述第一传值模块输入远方就地切换命令，所述第一传值模块的输出端分别连接所述第一非门的输入端及所述第二非门的输入端，所述第一非门的输出端连接所述第一与门的第一输入端，所述第二传值模块的输入端输入所述就地升命令，所述第二传值模块的输出端连接所述第一脉冲转换模块的输入端，所述第一脉冲转换模块的输出端连接所述第一与门的第二输入端，所述第一与门的输出端连接所述第一或门的第一输入端；所述第二非门的输出端连接所述第二与门的第一输入端，所述第三传值模块的输入端输入所述就地降命令，所述第三传值模块的输出端连接所述第二脉冲转换模块的输入端，所述第二脉冲转换模块的输出端连接所述第二与门的第二输入端，所述第二与门的输出端连接所述第二或门的第一输入端。
18.优选地，所述位置确定部分还包括开关模块、第三脉冲转换模块、第四传值模块、第五传值模块、第三与门、第四与门，其中，所述开关模块的输入端输入紧急停止命令，所述开关模块的输出端分别连接所述第三与门的第一输入端及所述第四与门的第一输入端；所述第四传值模块的输入端输入所述远方升命令，所述第四传值模块的输出端连接所述第三与门的第二输入端，所述第三与门的输出端连接所述第一或门的第二输入端；所述第五传值模块的输入端输入所述远方降命令，所述第五传值模块的输出端连接所述第四与门的第二输入端，所述第四与门的输出端连接所述第二或门的第二输入端；所述第三脉冲转换模块的输入端输入紧急复位命令，所述第三脉冲转换模块的输出端连接所述开关模块的复位端。
19.优选地，所述位置确定部分还包括：第三或门、第四脉冲转换模块，其中，所述第三或门的第一输入端连接所述第一或门的输出端，所述第三或门的第二输入端连接所述第二或门的输出端，所述第三或门的输出端连接所述第四脉冲转换模块的输入端，所述第四脉冲转换模块输出调节指示信号。
20.优选地，所述显示处理部分包括与多个位置区间一一对应的处理单元，且多个处理单元按其所对应的位置区间从小到大排列，其中，所述处理单元包括：比较模块、第五与门、第六传值模块，其中，所述比较模块的第一输入端连接所述位置确定部分的输出端，所
述比较模块的第二输入端输入所述处理单元所对应的当前位置区间的下限数值，所述比较模块的第一输出端连接所述第五与门的第一输入端，所述第五与门的第二输入端连接下一处理单元的比较模块的第二输出端，所述第五与门的输出端连接所述第六传值模块的输入端，所述第六传值模块的输出端输出相应的信号，而且，所述多个处理单元的输出信号共同组成位置显示信号。
21.本发明还构造一种核电厂电气系统模型中变压器抽头位置的控制方法，包括：
22.从dcs系统接收远方控制命令或从操作盘接收就地控制命令；
23.获取所述远方控制命令或就地控制命令所对应的抽头位置的变化步长，并根据所述变化步长，对变压器的当前抽头位置进行更新；
24.对所述当前抽头位置进行处理，并将其发送至所述dcs系统进行显示。
25.优选地，还包括：
26.判断是否从dcs系统接收到远方就地切换命令；
27.若接收到远方就地切换命令，则将就地控制命令置为无效命令。
28.优选地，还包括：
29.判断是否从dcs系统获取紧急停止命令；
30.若接收到所述紧急停止命令，则将所述远方控制命令置为无效命令；
31.判断是否从dcs系统获取紧急复位命令；
32.若接收到所述紧急复位命令，则将所述远方控制命令置为有效命令。
33.本发明所提供的技术方案，通过对位置确定部分及显示处理部分进行模块功能编写，可实现变压器抽头位置的控制及在dcs画面显示的功能，而且，由于不需要大量的逻辑辅助建模，所以，提升了核电厂全范围模拟机电气系统模型的搭建及系统调试速度，大大减少了电气系统模型研发工期，也方便核电厂教员及操作员的操作培训和教学。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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：
35.图1是本发明核电厂电气系统模型中变压器抽头位置的控制系统实施例一的逻辑结构图；
36.图2a、图2b是图1中位置确定部分实施例一的逻辑结构图；
37.图3是图1中显示处理部分实施例一的部分逻辑结构图；
38.图4是本发明核电厂电气系统模型中变压器抽头位置的控制方法实施例一的流程图。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
40.图1是本发明核电厂电气系统模型中变压器抽头位置的控制系统实施例一的逻辑结构图，该实施例的变压器抽头位置的控制系统包括：命令获取部分10、位置确定部分20、显示处理部分30，其中，命令获取部分10用于从dcs系统接收远方控制命令或从操作盘接收就地控制命令；位置确定部分20用于获取所述远方控制命令或就地控制命令所对应的抽头位置的变化步长，并根据所述变化步长，对变压器的当前抽头位置进行更新；显示处理部分30用于对所述当前抽头位置进行处理，并将其发送至所述dcs系统进行显示。
41.该实施例的技术方案，通过对位置确定部分及显示处理部分进行模块功能编写及封装，并嵌入到仿真支撑平台的电气系统建模工具中，实现了变压器抽头位置的控制及在dcs画面显示的功能，而且，由于不需要大量的逻辑辅助建模，所以，提升了核电厂全范围模拟机电气系统模型的搭建及系统调试速度，大大减少了电气系统模型研发工期，也方便核电厂教员及操作员的操作培训和教学。
42.进一步地，在一个可选实施例中，远方控制命令包括远方升命令、远方降命令；就地控制命令包括就地升命令、就地降命令。而且，位置确定部分包括：第一步长确定单元、第二步长确定单元、位置更新单元，其中，第一步长确定单元用于根据远方升命令或就地升命令，确定抽头位置的升高步长；第二步长确定单元用于根据远方降命令或就地降命令，确定抽头位置的降低步长；位置更新单元用于根据升高步长或降低步长，对变压器的当前抽头位置进行更新。
43.在一个具体实施例中，结合图2a，第一步长确定单元包括：第一或门u6、脉冲转换模块u7、第一数模转换模块u8、第一乘法器u9、第一周期计算模块u25；第二步长确定单元包括：第二或门u19、脉冲转换模块u20、第二数模转换模块u21、第二乘法器u22、第二周期计算模块u23、反运算器u24。其中，第一周期计算模块u25、第二周期计算模块u23用于生成特定的周期值；脉冲转换模块u7、u20用于将输入信号转换成脉冲信号，在此需说明的是，如果远方升命令、远方降命令、就地升命令、就地降命令本身就是脉冲信号，或者，在经过相应的或门u6、u19之前已经转换成脉冲信号，此处的脉冲转换模块u7、u20可省去。
44.在该实施例中，第一或门u6的第一输入端输入就地升命令(loc_ra)，第一或门u6的第二输入端输入远方升命令(remo_ra)，第一或门u6的输出端通过脉冲转换模块u7连接第一数模转换模块u8的输入端，第一数模转换模块u8的输出端连接第一乘法器u9的第一输入端，第一周期计算模块u25的输出端连接第一乘法器u9的第二输入端，第一乘法器u9的输出端为第一步长确定单元的输出端，即，输出抽头位置的升高步长信号(step1)。该实施例的第一步长确定单元将远方升命令(remo_ra)与就地升命令(loc_ra)通过或门后，再转换成脉冲信号并进行数模转换，然后再叠加特定的周期值，即可计算出在收到远方升命令或就地升命令时的升高步长。
45.在该实施例中，第二或门u19的第一输入端输入就地降命令(loc_lo)，第二或门u19的第二输入端输入远方降命令(remo_lo)，第二或门u19的输出端通过脉冲转换模块u20连接第二数模转换模块u21的输入端，第二数模转换模块u21的输出端连接第二乘法器u22的第一输入端，第二周期计算模块u23的输出端连接反运算器u24的输入端，反运算器u24的输出端连接第二乘法器u22的第二输入端，第二乘法器u22的输出端为第二步长确定单元的输出端，即，输出抽头位置的降低步长信号(step2)。该实施例的第二步长确定单元将远方
降命令(remo_lo)与就地降命令(loc_lo)通过或门后，再转换成脉冲信号并进行数模转换，然后再叠加特定周期值的负值，即可计算出在收到远方降命令或就地降命令时的降低步长。
46.进一步地，该实施例还包括：第一传值模块u1、第一非门u2、第二非门u15、第二传值模块u3、第三传值模块u16、第一脉冲转换模块u4、第二脉冲转换模块u17、第一与门u5、第二与门u18，而且，各个传值模块u1、u3、u16用于将输入信号保持不变进行输出；各脉冲转换模块u4、u17用于将输入信号转换成脉冲信号，在此需说明的是，如果就地升命令、就地降命令本身就是脉冲信号，此处的脉冲转换模块u4、u17可省去。在该实施例中，第一传值模块u1输入远方就地切换命令(gev_r_l_sel)，第一传值模块u1的输出端分别连接第一非门u2的输入端及第二非门u15的输入端，第一非门u2的输出端连接第一与门u5的第一输入端，第二传值模块u3的输入端输入就地升命令(loc_ra)，第二传值模块u3的输出端连接第一脉冲转换模块u4的输入端，第一脉冲转换模块u4的输出端连接第一与门u5的第二输入端，第一与门u5的输出端连接第一或门u6的第一输入端。第二非门u15的输出端连接第二与门u18的第一输入端，第三传值模块u16的输入端输入就地降命令(loc_lo)，第三传值模块u16的输出端连接第二脉冲转换模块u17的输入端，第二脉冲转换模块u17的输出端连接第二与门u18的第二输入端，第二与门u18的输出端连接第二或门u19的第一输入端。在该实施例中，远方就地切换命令(gev_r_l_sel)用于对远方控制模式及就地控制模式进行切换，而且，该命令为1时表示远方控制模式，此时，就地升命令、就地降命令为无效命令，即，不能进行就地控制操作。
47.进一步地，该实施例还包括：开关模块u12、第三脉冲转换模块u13、第四传值模块u10、第五传值模块u14、第三与门u11、第四与门u26，而且，各个传值模块u10、u14用于将输入信号保持不变进行输出；第三脉冲转换模块u13用于将输入信号转换成脉冲信号，在此需说明的是，如果紧急复位命令本身就是脉冲信号，此处的脉冲转换模块u13可省去。在该实施例中，开关模块u12的输入端输入紧急停止命令(remo_emc_td)，开关模块u12的输出端分别连接第三与门u11的第一输入端及第四与门u26的第一输入端。第四传值模块u10的输入端输入远方升命令(remo_ra)，第四传值模块u10的输出端连接第三与门u11的第二输入端，第三与门u11的输出端连接第一或门u6的第二输入端。第五传值模块u14的输入端输入远方降命令(remo_lo)，第五传值模块u14的输出端连接第四与门u26的第二输入端，第四与门u26的输出端连接第二或门u19的第二输入端。第三脉冲转换模块u13的输入端输入紧急复位命令(remo_emc_rese)，第三脉冲转换模块u13的输出端连接开关模块u12的复位端，开关模块u12的选择端还连接第一传值模块u1的输出端。在该实施中，可实现变压器抽头位置控制的紧急停止及复位功能，而且，只有在远方就地切换命令(gev_r_l_sel)为1时，即，远方控制模式下，紧急停止命令(remo_emc_td)及紧急复位命令(remo_emc_rese)才有效。具体地，当收到紧急停止命令(remo_emc_td)时，远方升命令(remo_ra)及远方降命令(remo_lo)为无效命令，此时，仅能通过就地升命令(loc_lo)及就地降命令(loc_lo)进行抽头位置的控制。当收到紧急复位命令(remo_emc_rese)时，开关模块u12复位。
48.进一步地，该实施例还包括：第三或门u27、第四脉冲转换模块u28，其中，第三或门u27的第一输入端连接第一或门u6的输出端，第三或门u27的第二输入端连接第二或门u19的输出端，第三或门u27的输出端连接第四脉冲转换模块u28的输入端，第四脉冲转换模块
u28输出调节指示信号，该调节指示信号可用于控制指示灯的亮灭，例如，在收到下列任一命令：远方升命令、远方降命令、就地升命令、就地降命令，且该命令为有效命令时，指示灯进行点亮或闪烁指示。
49.在一个具体实施例中，结合图2b，该实施例的位置更新单元包括：求和模块u29、逻辑下限运算模块u30、逻辑上限运算模块u31、线性计算模块u32、延时模块u33，而且，逻辑下限运算模块u30用于判断输入信号是否低于预设的下限值，如果低于，则输出下限值；如果不低于，则将输入信号进行输出。逻辑上限运算模块u31用于判断输入信号是否高于预设的上限值，如果高于，则输出上限值；如果不高于，则将输入信号进行输出。线性计算模块u32用于将输入信号与预设的系数k相乘，并进行输出。延时模块u33用于将输入信号延时预设时间后进行输出。在该实施例中，求和模块u29的第一输入端连接第一步长确定单元的输出端及第二步长确定单元的输出端，即，输入升高步长信号(step1)及降低步长信号(step2)。求和模块u29的第二输入端连接延时模块u33的输出端，求和模块u29的输出端连接逻辑下限运算模块u30的输入端，逻辑下限运算模块u30的输出端连接逻辑上限运算模块u31的输入端，逻辑上限运算模块u31的输出端连接线性计算模块u32的输入端，线性计算模块u32的输出端连接延时模块u33的输入端，延时模块u33的输出端输出当前抽头位置信号(step_location)。在该实施例中，将升、降命令所对应的变化步长通过累加逻辑、上下限逻辑、线性逻辑处理后进行延时输出，便可获取新的抽头位置，从而送给变送器和变压器模块。
50.图3是图1中显示处理部分实施例一的部分逻辑结构图，在该实施例中，共有19个位置区间，分别为(0.1，1.1]、(1.1，2.1]、(2.1，3.1]、
…
、(17.1，18.1]、(18.1，∞)，而且，该实施例的显示处理部分包括与19个位置区间一一对应的处理单元301、302、303、
…
、318、319，该19个处理单元301、302、303、
…
、318、319按其所对应的位置区间从小到大排列。
51.下面以与位置区间(0.1，1.1]为例来说明其所对应的处理单元301的逻辑结构，该处理单元301包括：比较模块u34、第五与门u35、第六传值模块u36，而且，比较模块34用于将第一输入端的信号与第二输入端的信号进行比较，若第一输入端的信号大于第二输入端的信号，则其第一输出端输出高电平1，其第二输出端输出低电平0；反之，若第一输入端的信号不大于第二输入端的信号，则其第一输出端输出低电平0，其第二输出端输出高电平1。在该处理单元301中，比较模块34的第一输入端连接位置确定部分的输出端，即，输入当前抽头位置信号(step_location)，比较模块u34的第二输入端输入该处理单元301所对应的当前位置区间(0.1，1.1]的下限数值0.1，比较模块u34的第一输出端连接第五与门u35的第一输入端，第五与门u35的第二输入端连接下一处理单元302的比较模块u37的第二输出端。第五与门u35的输出端连接第六传值模块u36的输入端，第六传值模块u36的输出端输出相应的信号(out1)，而且，所述多个处理单元的输出信号共同组成位置显示信号。应理解，处理单元302、303、
…
、318的逻辑结构与处理单元301的逻辑结构类似，在此不做赘述，而处理单元309因为对应最后一个位置区间，所以，该处理单元309的第五与门u47仅与比较模块u46的第一输出端相连。在该实施例中，当获取到当前抽头位置信号(step_location)后，通过对其大小判断可确定其所在的位置区间，且所确定的位置区间的处理单元输出高电平1，最后，所有的处理单元所输出的信号共同组成位置显示信号，因此，将模拟量的当前抽头位置信号(step_location)转换成了数字变量，用于dcs画面变压器抽头位置显示。
52.关于本发明的变压器抽头位置的控制系统，还需说明的是，可使用仿真支撑平台
的宏功能，对上述逻辑进行模块封装，完成封装的模块可嵌入到仿真支撑平台电气建模工具中，以实现多项目可移植。例如，某核电厂具有两台厂用变压器和一台辅助变压器，针对每个变压器，均可调用封装好的模块来搭建其抽头位置控制模型。另外，可以使用对点文件直接将dcs画面指令及状态反馈传输至各个变压器的抽头位置控制模型，实现了变压器抽头位置控制与显示功能。
53.图4是本发明核电厂电气系统模型中变压器抽头位置的控制方法实施例一的流程图，该实施例的变压器抽头位置的控制方法包括以下步骤：
54.步骤s10.从dcs系统接收远方控制命令或从操作盘接收就地控制命令；
55.步骤s20.获取所述远方控制命令或就地控制命令所对应的抽头位置的变化步长，并根据所述变化步长，对变压器的当前抽头位置进行更新；
56.步骤s30.对所述当前抽头位置进行处理，并将其发送至所述dcs系统进行显示。
57.进一步地，本发明的变压器抽头位置的控制方法还包括：
58.判断是否从dcs系统接收到远方就地切换命令；
59.若接收到远方就地切换命令，则将就地控制命令置为无效命令。
60.进一步地，本发明的变压器抽头位置的控制方法还包括：
61.判断是否从dcs系统获取紧急停止命令；
62.若接收到所述紧急停止命令，则将所述远方控制命令置为无效命令；
63.判断是否从dcs系统获取紧急复位命令；
64.若接收到所述紧急复位命令，则将所述远方控制命令置为有效命令。
65.针对核电厂变压器抽头位置的控制需求，本发明变压器抽头位置的控制方法通过对变压器设备和dcs控制组态功能分析和整合，实现了变压器抽头的升降控制、紧急停止与复位控制、远方/就地切换控制、当前抽头位置显示等功能，而且，由于不需要大量的逻辑辅助建模，所以提升了核电厂全范围模拟机电气系统模型的搭建及调试速度，大大减少了电气系统模型研发工期。
66.另外，本发明可采用宏功能、程序代码两种形式生成一种全新的变压器抽头位置的控制系统，完全适用于多个核电厂压水堆全范围模拟机变压器抽头位置控制与显示要求，从而达到提高建模速度，节省了模型调试时间，加速模拟机研发工期。
67.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。