高温气冷堆核功率控制系统的仿真方法及装置与流程

本公开实施例属于高温气冷堆自动控制，具体涉及一种高温气冷堆核功率控制系统的仿真方法及装置。

背景技术：

1、核功率控制系统国内为国内核电站首次应用，探索制定完善的调试方法和策略，采用可行的仿真验证试验，验证高温气冷堆示范工程关键系统设备调试方法的合理性和系统设备的可靠性，掌握关键系统设备的调试方法及其运行特性，圆满完成高温堆示范工程调试任务，保障高温堆示范工程安全可靠运行，助力高温堆的商业化推广，也为具有完全自主知识产权的高温气冷堆走向国际奠定了坚实基础。

2、由于高温气冷堆示范工程是一个多输入多输出的复杂大系统，各控制量与被调量之间都存在紧密的耦合关系，针对其控制过程的复杂特性，控制策略基于大系统递阶控制理论，形成具有功率分配控制层、协调控制层和局部控制侧三层递阶控制结构的协调控制系统，其协调控制策略至执行机构都是首次应用于工程实践，核功率控制系统的调试工作将是全新的挑战。

3、针对上述问题，有必要提出一种设计合理且有效解决上述问题的高温气冷堆核功率控制系统的仿真方法及装置。

技术实现思路

1、本公开实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高温气冷堆核功率控制系统的仿真方法及装置。

2、本公开实施例的一方面提供一种高温气冷堆核功率控制系统的仿真方法，所述方法包括：

3、对核功率控制器进行微分作用，并对所述核功率控制器施加幅值范围为-15pcm～-5pcm的负反应性扰动；

4、根据所述负反应性扰动，获得在不同微分时间常数下所述核功率控制系统各过程状态变量在微分作用下的闭环动态响应曲线；

5、根据在不同微分时间常数下所述在微分作用下的闭环动态响应曲线，选择目标微分时间常数；

6、对所述核功率控制器分别进行微分作用和比例作用，并对所述核功率控制器施加幅值范围为0.1％～0.5％的核功率设定值的负/正阶跃扰动信号，其中，所述核功率控制器的微分时间常数为所述目标微分时间常数；

7、根据所述核功率设定值的负/正阶跃扰动信号，获得在不同比例增益下所述核功率控制系统各过程状态变量在微分作用和比例作用下的闭环动态响应曲线；

8、根据在不同比例增益下所述在微分作用和比例作用下的闭环动态响应曲线，选择目标比例增益。

9、可选的，所述根据所述负反应性扰动，获得在不同微分时间常数下所述核功率控制系统各过程状态变量在微分作用下的闭环动态响应曲线，包括：

10、根据所述负反应性扰动，调整所述核功率控制器的微分时间常数，获得在不同微分时间常数下所述核功率控制系统各过程状态变量从初始到稳态的闭环动态响应曲线，以得到所述核功率控制系统在微分作用下的闭环动态响应曲线。

11、可选的，所述调整所述核功率控制器的微分时间常数，包括：

12、所述核功率控制器的微分时间常数的调整范围为0.5～5。

13、可选的，所述根据在不同微分时间常数下所述在微分作用下的闭环动态响应曲线，选择目标微分时间常数，包括：

14、根据所述在微分作用下的闭环动态响应曲线的振荡大小、稳定时间短长短和偏差大小中的至少一者，在各不同微分时间常数中选择所述目标微分时间常数。

15、可选的，所述对所述核功率控制器施加幅值范围为-15pcm～-5pcm的负反应性扰动，包括：

16、以最大速度插入补偿棒引入一个幅度范围为-15pcm～-5pcm的负反应性扰动。

17、可选的，所述根据所述核功率设定值的负/正阶跃扰动信号，获得在不同比例增益下所述核功率控制系统各过程状态变量在微分作用和比例作用下的闭环动态响应曲线，包括：

18、根据所述核功率设定值的负/正阶跃扰动信号，调整所述核功率控制器的比例增益，获得在不同所述比例增益下所述核功率控制系统各过程状态变量从初始到稳态的闭环动态响应曲线，以得到所述核功率控制系统在微分作用和比例作用下的闭环动态响应曲线。

19、可选的，所述调整所述核功率控制器的比例增益，包括：

20、先将所述比例增益设定为一个较小值，并逐渐增大所述比例增益；其中，所述比例增益的调整范围为0.2～10。

21、可选的，所述根据所述在微分作用和比例作用下的闭环动态响应曲线，选择目标比例增益，包括：

22、根据在微分作用和比例作用下的闭环动态响应曲线的振荡大小、稳定时间短长短和偏差大小中的至少一者，在各不同比例增益中选择所述目标比例增益。

23、可选的，所述过程状态变量包括控制棒传动机构驱动信号、各控制棒棒位、核功率、反应堆出口热氦温度、蒸发器出口蒸汽温度和输出热功率中的至少一者。

24、本公开实施例的另一方面提供一种高温气冷堆核功率控制系统的仿真装置，所述装置包括：

25、第一设定模块，用于对核功率控制器进行微分作用，并对所述核功率控制器施加幅值范围为-15pcm～-5pcm的负反应性扰动；

26、第一响应曲线获取模块，用于根据所述负反应性扰动，获得在不同微分时间常数下所述核功率控制系统各过程状态变量在微分作用下的闭环动态响应曲线；

27、第一选择模块，用于根据在不同微分时间常数下所述在微分作用下的闭环动态响应曲线，选择目标微分时间常数；

28、第二设定模块，用于对所述核功率控制器分别进行微分作用和比例作用，并对所述核功率控制器施加幅值范围为0.1％～0.5％的核功率设定值的负/正阶跃扰动信号，其中，所述核功率控制器的微分时间常数为所述目标微分时间常数；

29、第二响应曲线获取模块，用于根据所述核功率设定值的负/正阶跃扰动信号，获得在不同比例增益下所述核功率控制系统各过程状态变量在微分作用和比例作用下的闭环动态响应曲线；

30、第二选择模块，用于根据在不同比例增益下所述在微分作用和比例作用下的闭环动态响应曲线，选择目标比例增益。

31、本公开实施例的高温气冷堆核功率控制系统的仿真方法及装置，在对核功率控制器的调试过程中，根据核功率控制系统各过程状态变量的闭环动态响应曲线得到目标微分时间常数和目标比例增益，通过目标微分时间常数和目标比例增益，在实际运行时实现对核功率的精准控制。本公开实施例可以提前仿真验证全厂功率自动控制与调节系统控制核功率控制系统的调节特性，避免了工程实际应用时为机组频繁引入扰动，使高温气冷堆可以根据调试结果进行安全可靠的运行。

技术特征：

1.一种高温气冷堆核功率控制系统的仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述负反应性扰动，获得在不同微分时间常数下所述核功率控制系统各过程状态变量在微分作用下的闭环动态响应曲线，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调整所述核功率控制器的微分时间常数，包括：

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据在不同微分时间常数下所述在微分作用下的闭环动态响应曲线，选择目标微分时间常数，包括：

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述核功率控制器施加幅值范围为-15pcm～-5pcm的负反应性扰动，包括：

6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述核功率设定值的负/正阶跃扰动信号，获得在不同比例增益下所述核功率控制系统各过程状态变量在微分作用和比例作用下的闭环动态响应曲线，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调整所述核功率控制器的比例增益，包括：

8.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述在微分作用和比例作用下的闭环动态响应曲线，选择目标比例增益，包括：

9.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述过程状态变量包括控制棒传动机构驱动信号、各控制棒棒位、核功率、反应堆出口热氦温度、蒸发器出口蒸汽温度和输出热功率中的至少一者。

10.一种高温气冷堆核功率控制系统的仿真装置，其特征在于，所述装置包括：

技术总结
本公开实施例提供一种高温气冷堆核功率控制系统的仿真方法及装置，该方法包括：对核功率控制器进行微分作用，并对核功率控制器施加负反应性扰动；获得核功率控制系统各过程状态变量在微分作用下的闭环动态响应曲线；根据微分作用下的闭环动态响应曲线，选择目标微分时间常数；对核功率控制器分别进行微分作用和比例作用，并对核功率控制器施加核功率设定值的扰动信号，选择微分时间常数为目标微分时间常数；获得在微分作用和比例作用下闭环动态响应曲线；根据在微分作用和比例作用下的闭环动态响应曲线，选择目标比例增益。本方法可提前仿真验证全厂功率自动控制与调节系统控制核功率控制系统的调节特性，避免工程实际应用时为机组频繁引入扰动。

技术研发人员：程鹏,叶林,孟强,王琛翔,雷川,张智军,刘燕,房俊生
受保护的技术使用者：华能山东石岛湾核电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14