数字化反应堆控制系统研究

在先进压水堆预研项目中,中国核动力研究设计院研制出了数字化反应堆控制系统原理样机.样机采用西门子SIMATIC PCS7过程控制设备,系统采用了冗余技术,人机界面具有信息的显示与操作功能,并进行了系统半实物闭环仿真调试工作,验证了系统的功能.通过该项目初步解决了我国核电厂控制系统数字化的关键技术,为我国核电厂数字化控制系统的国产化打下了较好的基础.     

核电厂反应堆功率数字冗余控制系统及其可靠性

针对核电厂反应堆功率控制系统连续运行时间长、可靠性和安全性要求高的特点,提出了一种全新的基于双CPU冗余、电源冗余和ControlNet现场总线网络冗余控制的实现方案,对原有的反应堆功率模拟控制系统进行数字化改造设计,实现反应堆功率的可靠控制.通过对系统的主要可靠性指标进行定量计算和分析,评估了系统的可靠性和可用性.     

反应堆最优功率控制系统的设计

主要分析了研究用小型反应堆的功率控制系统,利用频域内的最优传递函数方法,采用部分状态反馈,实现了最优控制系统。仿真结果表明,改进后的系统特性明显改善。所得结果可为小型反应堆和动力反应堆控制系统设计提供参考。     

反应堆功率控制系统的建模及闭环验证

基于MATLAB/SIMULINK仿真软件,对岭澳一期核电站功率控制系统进行建模.通过与RELAP5完成的核电厂主回路热工水力模型相连接,对该控制系统模型进行了闭环瞬态工况测试.将计算机仿真结果与电厂试验曲线进行了比较,两者非常吻合.定性和定量地验证了本控制模型和热工模型的正确性.     

秦山一期核电厂反应堆棒控棒位系统的数字化设计及其可靠性

秦山一期核电厂300 MW反应堆功率棒控棒位系统为模拟仪表控制系统,由于设备老化、维护困难和可靠性下降等原因需要改造.系统改造采用基于CPU冗余、电源冗余和ControlNet现场总线冗余的控制方案.利用PLC控制技术,对其棒控棒位模拟仪表控制系统进行数字化改造设计,克服了系统参数不能实时调整、抗干扰能力差等缺陷,增强了系统的通信能力、集中监控能力及系统可维护性,提高了系统的可靠性和安全性.模块化的程序设计,增强了程序的可读性和实用性,减少了程序扫描时间,保证了系统响应速度.实际反应堆的运行效果验证了设计的合理性.     

数字化功率测量保护装置的研制

介绍了自行研制的以单片机为核心的300#反应堆功率测量保护装置及其运行情况,详细说明了装置的工作原理、硬件组成及软件部分的控制思想。将核仪器测量参数进行数字化处理是反应堆控制保护系统计算机化的前提,也是保护系统“冗余和多样性原则”在核测仪器中的应用。     

CEFR反应堆功率调节系统的数字化

介绍了CEFR反应堆功率调节系统及可编程控制器在工程样机中的应用.     

压水堆核电厂G模式反应堆功率控制

本文描述了核电厂Ｇ模式运行及其实现，仅着重介绍了在Ｇ模式运行下的灰棒反应堆功率控制。     

基于智能预测的反应堆功率调节研究

针对比例-积分（PI）控制需进一步提高控制性能的需求,采用单步预测控制方案结合在线T-S模糊辨识和粒子群优化算法设计反应堆功率控制器。该控制器在不同工况下的仿真结果表明,预测控制在调节响应速度、超调量等指标上效果优于原先采用的PI控制。      

零功率反应堆传递函数的实验测量

为研究零功率反应堆的传递函数,先以点堆动态方程为出发点,推导零功率反应堆对外加反应性扰动输入响应的传递函数理论表达式。然后,对外加反应性扰动为三角波时进行傅里叶分析,得到传递函数与输入频率及反应性之间的关系。最后,选取DF-Ⅵ快中子临界装置进行验证实验。在测量了扰动的反应性后,给出确定频率的外加扰动为三角波时的传递函数实验值,实验值与传递函数的理论计算值相符合,证实了零功率反应堆传递函数的理论表达式是正确的,反之,也可从已知的传递函数求出扰动的反应性。     

多用途重水研究堆数字化功率调节系统仿真分析

基于MATLAB/Simulink平台构建了功率调节系统闭环内所有环节的数学模型,采用离散控制理论对简化的系统模型进行理论计算,获得了保持系统稳定的控制器参数范围。采用完整的系统模型在Simulink平台环境下进行仿真分析,确定了合适的采样周期及其最佳的PID控制器参数。仿真结果表明,数字化功率调节系统能有效克服反应性的扰动,并具备良好的随动特性。     

田湾核电厂数字化反应堆保护系统故障模式与后果分析

从田湾核电厂数字化反应堆保护系统的结构出发，对数字化保护系统可能出现的故障种类、影响区域和故障后果等进行了详细分析,通过故障模式与后果分析（FMEA）方法，对田湾核电厂数字化反应堆保护系统是否存在设计薄弱环节作出了判断。本工作为国内数字化反应堆保护系统设计提供了一些新思路。     

模糊控制应用于研究堆功率调节系统的研究

基于MATLAB/Simulink平台构建了研究堆功率调节系统闭环内所有环节的数学模型,设计了Mamdani型二维模糊控制器。在Simulink平台环境下,通过仿真分析了系统的稳定性及其控制特性。结果表明,采用该模糊控制器的反应堆功率调节系统是稳定的,并具备良好的跟随特性,其控制性能优于经典的PID控制器。     

模型预测控制在压水堆堆芯功率控制中的应用

在压水堆核电站中,堆芯功率的自动控制难以实现。将模型预测控制方法应用于压水堆堆芯,以实现堆芯功率的自动控制。堆芯功率自动控制模型的建立是以反应堆堆芯模型和模型预测模型为基础的。反应堆堆芯模型包括中子动力学模型、热工水力学模型和反应性模型,模型预测模型以状态空间形式表述。为评估所设计的基于状态空间的模型预测控制系统的性能,设计了堆芯功率控制仿真实验。模拟结果表明:所设计的控制方法能快速、准确地控制堆芯功率,跟踪负荷变化。     

状态微分反馈控制与压水反应堆功率现有两种控制系统的等价性研究

本文提出了一种新型的反馈控制--状态微分反馈控制,并用于设计负荷跟随运行模式下的反应堆控制系统。设计过程依赖于控制棒位置的积分控制和控制棒速度的状态微分反馈控制两种控制系统之间的等价性,这一关系被证明并总结为定理。数值仿真结果表明,所设计的反应堆功率的状态微分反馈控制系统具有很好的负荷跟随模式性能。     

模糊鲁棒控制方法在核反应堆功率控制中的应用

为了对核反应堆功率进行实时控制,以适应电网负荷的变化需求,基于T-S模糊模型设计了核反应堆功率模糊鲁棒控制器。首先使用状态反馈设计了局部控制器,然后应用并行补偿方法设计全局控制器。线性矩阵不等式的求解证明所设计的控制器是稳定的。仿真结果表明,对于3种典型工况变化,所设计的控制器对反应堆的功率变化能进行很好的控制。     

基于TXS平台的数字化反应堆保护系统实现特性

数字化反应堆保护系统(Reactor Protection System,RPS)作为重大改进项在CPR1000压水堆机组岭澳核电站首次引入,设计方案经历了多次变更和优化,最终伴随着岭澳核电站成功商运后完成了方案固化。本文介绍了基于阿海珐公司提供的安全级数字化仪控平台(TELEPERM XS,TXS)在岭澳核电站反应堆保护系统最终实现方案,进而重点分析反应堆保护系统方案实现特性。上述论述对后续核电站反应堆保护系统方案实现及其国产化研制提供了借鉴和参考意义。     

先进压水堆核电厂保护系统需求分析的层次结构

为提高核电厂的安全性和运行裕量，本工作在已有技术的基础上自主进行核电厂数字化保护系统需求分析,完成需求分析报告。需求分析报告采用1种三等级的金字塔式层次结构，该结构可直观阐明先进压水堆核电厂数字化保护系统的设计特性和逻辑实现。     

数字电源控制模块的设计

为加速器高精度磁铁稳流电源设计了数字电源控制模块DPSCM,以硬开关拓扑结构的磁铁电源作为被控对象,实现电源的全数字化控制。DPSCM以现场可编程门阵列FPGA为控制部件,实现对高精度ADC和DAC的控制,由数字调节器产生高精度数字脉宽调制信号,并实现电源的逻辑控制和联锁保护功能。通过模拟负载测试了DPSCM的基本功能,并在数字电源样机上测试了DPSCM长期运行的可靠性及稳定性,样机电源连续运行72h,电流稳定度优于5×10^-5。