[發(fā)明專利]核電站控制系統(tǒng)半物理仿真平臺設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711447328.8
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108287943A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鵬飛;畢春雨;賀隆坤;匡波;宋新立;吳國旸
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);中國電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/30
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

1.一種核電站控制系統(tǒng)半物理仿真平臺設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、建立熱工模型；熱工模型通過實(shí)時交互數(shù)據(jù)庫為控制系統(tǒng)模型以及實(shí)物DCS系統(tǒng)提供仿真對象參數(shù)；

步驟二、建立控制系統(tǒng)模型；完成其它控制系統(tǒng)的仿真，并通過實(shí)時交互數(shù)據(jù)庫與熱工模型進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；

步驟三、組建實(shí)物DCS系統(tǒng)；實(shí)物DCS系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)的一部分，能夠通過實(shí)時交互數(shù)據(jù)庫與熱工模型進(jìn)行交互，為仿真平臺提供核電站主要控制系統(tǒng)的仿真；

步驟四、建立實(shí)時交互數(shù)據(jù)庫；所述實(shí)時交互數(shù)據(jù)庫為熱工模型、實(shí)物DCS系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)模型提供數(shù)據(jù)交互平臺；

步驟五、進(jìn)行半實(shí)物仿真平臺的核電廠各種穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)工況調(diào)試，獲得各種工況點(diǎn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行初始點(diǎn)的保存。

2.如權(quán)利要求1所述的核電站控制系統(tǒng)半物理仿真平臺設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述熱工模型采用安全分析程序作為模塊的核心程序，對象模型包括反應(yīng)堆本體、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵、汽輪機(jī)、系統(tǒng)主要閥門和管道。

3.如權(quán)利要求1所述的核電站控制系統(tǒng)半物理仿真平臺設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述控制系統(tǒng)模型采用圖形化的建模工具完成核電廠的其他控制系統(tǒng)建模，與實(shí)物DCS系統(tǒng)共同完成核電廠控制系統(tǒng)整體建模。

4.如權(quán)利要求1所述的核電站控制系統(tǒng)半物理仿真平臺設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述熱工模型和控制系統(tǒng)模型存放在一個單獨(dú)的仿真數(shù)據(jù)庫，實(shí)物DCS系統(tǒng)需要讀取或者產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存放在另一個單獨(dú)的DCS數(shù)據(jù)庫，如果這兩個數(shù)據(jù)庫的信號需要相互通信則通過兩個橋梁性質(zhì)的數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行，并且這連個橋梁數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的接收、輸出都是單向的。

5.如權(quán)利要求1所述的核電站控制系統(tǒng)半物理仿真平臺設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述半實(shí)物物理仿真平臺的核電廠主要采用實(shí)物DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其余對象采用計(jì)算仿真，構(gòu)建了具備實(shí)際DCS系統(tǒng)特性的半實(shí)物物理仿真平臺。

6.如權(quán)利要求1所述的核電站控制系統(tǒng)半物理仿真平臺設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述實(shí)物DCS系統(tǒng)采用分布式控制柜，分布式控制柜內(nèi)安裝有傳輸控制裝置、電源、以太網(wǎng)交換機(jī)、I/O控制站，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、回路控制和通信。

7.如權(quán)利要求1所述的核電站控制系統(tǒng)半物理仿真平臺設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述實(shí)物DCS系統(tǒng)利用開放冗余的工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線作為系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)時數(shù)據(jù)網(wǎng)用于連接傳輸控制裝置與人機(jī)接口，負(fù)責(zé)實(shí)時數(shù)據(jù)的廣播、報警、設(shè)備狀態(tài)通告、傳遞組態(tài)信息、控制指令。

8.如權(quán)利要求1所述的核電站控制系統(tǒng)半物理仿真平臺設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述實(shí)物DCS系統(tǒng)設(shè)有虛擬變量和I/O模件，虛擬變量和I/O模件實(shí)現(xiàn)仿真模型和實(shí)物DCS系統(tǒng)中仿真數(shù)值信號和真實(shí)物理信號間的信號轉(zhuǎn)換和通信。

9.如權(quán)利要求1所述的核電站控制系統(tǒng)半物理仿真平臺設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述半物理仿真平臺在進(jìn)行瞬態(tài)調(diào)試前需要處于某一功率的穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，先對核電站控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺進(jìn)行穩(wěn)態(tài)調(diào)試，然后對核電站控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺進(jìn)行高功率工況下負(fù)荷階躍降10％的瞬態(tài)工況調(diào)試，以驗(yàn)證此仿真平臺的負(fù)荷跟蹤能力和調(diào)節(jié)能力，瞬態(tài)引入以下方法：通過改變汽輪機(jī)主蒸汽閥門開度，改變汽機(jī)負(fù)荷，從而讓反應(yīng)堆核功率跟蹤汽機(jī)負(fù)荷的變化，對核電站儀控系統(tǒng)進(jìn)故障模式及影響進(jìn)行分析。