[發明專利]反應堆模塊化微分方程模型的圖形界面控制系統設計方法

在審

• 申請號: 202010627625.6
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111796814A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 王明路;張光新;周振德;陳嘉彧;于衛平;李文韜;王國強;趙曦;許雷雷;鄭偉;宋霏;顧誕英;徐冬苓;王旭;張淑慧
• 申請（專利權）人: 上海核工程研究設計院有限公司
• 主分類號: G06F8/34
• 分類號: G06F8/34;G06F8/35;G06F8/38;G06F30/20
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 劉寧

本發明公開了反應堆模塊化微分方程模型的圖形界面控制系統設計方法，包括以微分方程形式建立反應堆通用圖形界面模型庫、搭建反應堆模型、計算模型穩態、計算模型瞬態、設計控制系統、整定控制系統參數值。通過微分方程形式建立反應堆圖形界面通用模型庫，可提高模型的可重用性。通過模型庫的組合對反應堆進行圖形界面敏捷建模，可提高反應堆建模的便捷性。在反應堆圖形界面模型基礎上進行控制系統的圖形化設計、建模、仿真、測試和驗證，可提升控制系統設計的便利性、可靠性和準確性。

技術領域

本發明屬于反應堆控制系統仿真、建模和測試領域，特別是反應堆模塊化圖形界面控制系統領域。

背景技術

反應堆控制系統用于維持反應堆的正常運行，防止反應堆偏離安全狀態。在反應堆功率運行時，通過控制反應堆控制棒、閥門、泵、加熱器等設備的狀態，調節反應堆、反應堆冷卻劑系統、給水系統、蒸汽系統、汽輪機等系統的參數，維持恒定的發電功率，或根據輸入的負荷指令調整反應堆和汽輪機的輸出功率。

反應堆是一個相當復雜的物理熱工系統，研究反應堆控制，必須在對反應堆物理熱工過程充分了解的基礎上，建立切合實際的物理模型和數學模型。通常，反應堆控制系統分析中普遍采用傳遞函數來研究反應堆的動態特性。但是傳遞函數是建立在線性系統的基礎上，因此，必須將反應堆的動態方程作為線性環節來處理，才能求出其傳遞函數。隨著技術的發展，越來越多的反應堆控制研究采用推導反應堆微分方程模型，但推導微分方程模型往往針對特定條件、模型重用率低。本專利提出一種采用模塊化思想，利用圖形界面建立反應堆通用微分方程模型庫，針對不同堆型、不同工況敏捷建模并在此基礎上圖形化設計反應堆控制系統的方法，這將極大提高反應堆控制系統設計效率。

發明內容

為解決目前反應堆控制系統分析依賴針對特定條件推導傳遞函數、狀態空間方程和微分方程的弊端，本專利提供了反應堆模塊化微分方程模型的圖形界面控制系統設計方法，步驟如下：

建立反應堆通用圖形界面模型庫：使用微分方程構建圖形化的堆芯模塊、熱構件模塊、流體模塊、穩壓器模塊、主泵模塊、閥模塊、泵模塊，汽輪機模塊、凝汽器模塊、加熱器模塊、除氧器模塊等；

搭建反應堆模型：基于所述反應堆通用圖形界面模型庫，在圖形界面任意配置不同的反應堆模型；溫度、壓力、焓、干度、流量等參數在模塊之間可相互傳遞；

計算模型穩態：計算所述搭建的反應堆模型在不同工況下的反應堆穩態值；

計算模型瞬態：在所述反應堆穩態值基礎上引入參數擾動，計算所述反應堆瞬態特性；

設計控制系統：根據所述反應堆瞬態特性，搭建控制系統模型；或可將模型線性化，得到傳遞函數后在頻域設計控制系統；

整定控制系統參數值：通過時域或頻域分析，整定出控制系統的參數值。

本專利提出的核電站控制系統設計方法，首先通過微分方程形式建立反應堆圖形界面通用模型庫，可提高模型的可重用性。通過模型庫的組合對反應堆進行圖形界面敏捷建模，可提高反應堆建模的便捷性。在反應堆圖形界面模型基礎上進行控制系統的圖形化設計、建模、仿真、測試和驗證，可提升控制系統設計的便利性、可靠性和準確性。

附圖說明

圖1為反應堆基于模塊化微分方程模型的圖形界面控制系統設計方法示意圖；

圖2為點堆模塊示意圖；

圖3為封裝后的點堆仿真模塊參數設置窗口示意圖；

圖4為反應堆堆芯模型示意圖；

圖5為模型參數設置界面示意圖；

圖6為模型參數擾動設置界面示意圖；

圖7為控制系統設計界面示意圖；