[發明專利]核電站控制系統半物理仿真平臺設計及實現方法

在審

• 申請號: 201711447328.8
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108287943A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 劉鵬飛;畢春雨;賀隆坤;匡波;宋新立;吳國旸
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;中國電力科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/30
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明公開了一種核電站控制系統半物理仿真平臺設計及實現方法，該方法包括步驟：步驟一、建立熱工模型；步驟二、建立控制系統模型；步驟三、組建實物DCS系統；步驟四、建立實時交互數據庫；步驟五、進行半實物仿真平臺的核電廠各種穩態、瞬態工況調試。本發明將工業DCS組態和機柜應用到核電站控制系統仿真平臺，使得核電站控制系統仿真平臺可以更加接近實際DCS現場控制模型，可以用對控制系統進行優化設計以及驗證分析，還可以對核電站儀控系統進故障模式及影響進行分析。

技術領域

本發明涉及一種平臺設計及實現方法，特別是涉及一種核電站控制系統半物理仿真平臺設計及實現方法。

背景技術

隨著核電工業發展，核電站仿真技術逐漸深入應用到核電工業中，從20世紀到現在，計算機技術、控制與信息技術不斷發展并且越來越成熟，核電站控制也由原先的傳統模擬儀表控制向全數字儀控及先進控制室系統技術過渡，然而目前核電站仿真系統大多數的研究方面是以純計算機為主，這種純模擬方式是將控制系統模型、熱工模型仿真都交給計算機來實現，計算機建模很難將仿真對象的特性完全體現出來，特別是控制系統的仿真。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種核電站控制系統半物理仿真平臺設計及實現方法，其能夠將工業DCS組態和機柜應用到核電站控制系統仿真平臺，使得核電站控制系統仿真平臺可以更加接近實際DCS現場控制模型，可以用對控制系統進行優化設計以及驗證分析，還可以對核電站儀控系統進故障模式及影響進行分析，能更加真實的模擬核電廠控制系統與核電廠控制對象之間的各種穩態和動態特性。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種系統半物理仿真平臺設計的實現方法，其包括以下步驟：

步驟一、建立熱工模型；熱工模型通過實時交互數據庫為控制系統模型以及實物DCS系統提供仿真對象參數；

步驟二、建立控制系統模型；完成其它控制系統的仿真，并通過實時交互數據庫與熱工模型進行數據交互；

步驟三、組建實物DCS系統；實物DCS系統作為控制系統的一部分，能夠通過實時交互數據庫與熱工模型進行交互，為仿真平臺提供核電站主要控制系統的仿真；

步驟四、建立實時交互數據庫；所述實時交互數據庫為熱工模型、實物DCS系統以及控制系統模型提供數據交互平臺；

步驟五、進行半實物仿真平臺的核電廠各種穩態、瞬態工況調試，獲得各種工況點數據，并進行初始點的保存。

優選地，所述熱工模型采用安全分析程序作為模塊的核心程序，對象模型包括反應堆本體、蒸汽發生器、穩壓器、主泵、汽輪機、系統主要閥門和管道。

優選地，所述控制系統模型采用圖形化的建模工具完成核電廠的其他控制系統建模，與實物DCS系統共同完成核電廠控制系統整體建模。

優選地，所述熱工模型和控制系統模型存放在一個單獨的仿真數據庫，實物DCS系統需要讀取或者產生的數據存放在另一個單獨的DCS數據庫，如果這兩個數據庫的信號需要相互通信則通過兩個橋梁性質的數據庫來進行，并且這連個橋梁數據庫數據的接收、輸出都是單向的。

優選地，所述半實物物理仿真平臺的核電廠主要采用實物DCS系統實現，其余對象采用計算仿真，構建了具備實際DCS系統特性的半實物物理仿真平臺。

優選地，所述實物DCS系統采用分布式控制柜，分布式控制柜內安裝有傳輸控制裝置、電源、以太網交換機、I/O控制站，實現數據采集、數據處理、回路控制和通信。

優選地，所述實物DCS系統利用開放冗余的工業以太網和現場總線作為系統的通訊網絡，其實時數據網用于連接傳輸控制裝置與人機接口，負責實時數據的廣播、報警、設備狀態通告、傳遞組態信息、控制指令。