CN104505134A - 核电站堆机协调控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站堆机协调控制方法，该方法包括：接收核电站汽轮机电功率信号；根据所述电功率信号获取汽轮机负荷信息；根据所述汽轮机负荷信息检测汽轮机负荷是否达到96％Pn；若检测汽轮机负荷达到96％Pn，则触发汽轮机进入“反应堆压力控制”模式。此外，本发明还公开了一种核电站堆机协调控制装置。

Description

核电站堆机协调控制方法和装置

技术领域

本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站堆机协调控制方法和装置。

背景技术

目前，大部分核电站项目的汽轮发电机组广泛采用阿尔斯通的汽轮机控制技术，也有少数汽轮发电机组采用了西门子的汽轮机控制技术。西门子与阿尔斯通这两种技术路线在汽机的设计、运行及控制理念上都有着较大的不同，主要体现在是否有压力控制、是否有自动控制，是否有高压控制器等方面，而这也给整个核电机组的反应堆控制和堆机协调控制带来了较大影响。一般的，堆机协调方案基本上有：平均温度恒定运行方案、蒸汽发生器压力恒定方案、平均温度折线饱和稳态运行方案和平均温度与功率成线性的稳态运行方案。

以阿尔斯通的汽机控制技术为主的核电项目，通常采用平均温度与功率成线性的稳态运行方案，即随着机组功率上升，一回路平均温度逐渐增加，同时蒸汽发生器出口的蒸汽温度逐渐下降。图1以阿尔斯通的汽机控制技术为主的CPR1000核电站，采用的一回路平均温度漂移的折衷控制方案下各主要参数变化曲线。从图1中我们可以看出：当一回路平均温度Tav随负荷增加，在291.4～310℃之间变化时，蒸汽发生器出口的蒸汽压力Ps和蒸汽温度Ts随负荷增加而逐渐降低；另外从图中我们也可以看当负荷在0％～100％Pn的范围内变化时堆芯进出口温度随负荷增加而变化的情况，可以看到反应堆的进口温度仅变化1℃，正缘于此，CPR1000平均温度与功率成线性的稳态运行方案又称为堆进口温度不变方案。该方案的优点是兼顾了一、二回路的运行特点在确定了一回路平均温度控制方案后，使一回路平均温度等于控制方案中的平均温度整定值，在不劣化一回路运行参数指标的情况下，保证二回路蒸汽品质，从而实现一、二回路的热功率匹配。

CPR1000核电站选定漂移一回路平均温度的折衷控制方案后，反应堆控制***采用了G模式，其特点是设有温度调节棒组(R棒组)和功率补偿棒组(G棒组)，通过调节R棒组、G棒组和硼浓度来协调控制反应性，使电站具有参与电网调峰、快速跟踪负荷变化的能力。当温度偏差小的时候，通过调节R棒来达到调节堆芯温度的目的；当温度偏差大的时候，通过调节GCT来达到调节堆芯温度的目的。

核电厂核岛的保护与控制涉及到整个核电厂的安全，目前的核岛控制和反应堆保护应该是核电站的中心，核电厂的众多***和设备的运行都应该以核岛为中心。当然，汽机的运行与控制也应该配合核岛的安全和控制需求。核电站堆机协调控制是一个复杂的控制过程，不同的厂家，不同的堆型和不同的汽机控制方案之间的协调控制会有很大区别，需要充分考虑核岛控制与常规岛控制间的关系来确定核电站堆机协调控制方案。堆机协调主要包括的接口和信号有十余种至数十种。由于汽轮机控制方式更换，现有的以阿尔斯通的汽机控制技术为主的堆机协调控制，不能适应用于以西门子为主的汽轮机控制技术项目。

发明内容

本发明的目的在于：在核电站堆机协调控制过程中，提供一种适用于以西门子为主的汽轮机控制技术。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站堆机协调控制方法，所述方法包括：

接收核电站汽轮机电功率信号；

根据所述电功率信号获取汽轮机负荷信息；

根据所述汽轮机负荷信息检测汽轮机负荷是否达到96％Pn；

若检测汽轮机负荷达到96％Pn，则触发汽轮机进入“反应堆压力控制”模式。

作为本发明核电站堆机协调控制方法的一种改进，所述方法还包括接收一级进气压力信号，所述根据所述电功率信号获取汽轮机负荷信息具体为：根据所述电功率信号和所述一级进气压力信号获取汽轮机负荷信息。

作为本发明核电站堆机协调控制方法的一种改进，所述若检测汽轮机负荷达到96％Pn之后，还包括：

接收到堆外核测***输出10S脉冲信号，根据所述一级压力信号记录当前一级压力的值。

作为本发明核电站堆机协调控制方法的一种改进，所述方法还包括：

若所述当前一级压力的值达到设定的操作员压力参考值，则退出“反应堆压力控制”模式。

作为本发明核电站堆机协调控制方法的一种改进，所述方法还包括：

根据所述一级压力的值判断设置的操作员压力参考值是否设置偏小，若判断所述操作员压力参考值设置偏小，则退出“反应堆压力控制”模式。

作为本发明核电站堆机协调控制方法的一种改进，所述“反应堆压力控制”模式，包括：

根据压力控制方式、蒸汽流量限值和负荷控制方式的最小值对汽轮机调节阀进行控制。

作为本发明核电站堆机协调控制方法的一种改进，所述负荷控制方式均为自动控制方式。

作为本发明核电站堆机协调控制方法的一种改进，所述方法还包括：

建立所述汽轮机负荷与一级压力的对应关系。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种核电站堆机协调控制装置，该装置包括：

接收模块，用于接收核电站汽轮机电功率信号；

获取模块，用于根据所述电功率信号获取汽轮机负荷信息；

检测模块，用于根据所述汽轮机负荷信息检测汽轮机负荷是否达到96％Pn；

切换模块，用于若检测汽轮机负荷达到96％Pn，则触发汽轮机进入“反应堆压力控制”模式。

作为本发明核电站堆机协调控制装置的一种改进，所述接收模块还用于：

接收一级进气压力信号。

作为本发明核电站堆机协调控制装置的一种改进，所述获取模块还用于根据所述电功率信号和所述一级进气压力信号获取汽轮机负荷信息。

作为本发明核电站堆机协调控制装置的一种改进，所述接收模块还用于：

接收到堆外核测***输出10S脉冲信号，根据所述一级压力信号记录当前一级压力的值。

作为本发明核电站堆机协调控制装置的一种改进，所述切换模块还用于：

若所述当前一级压力的值达到设定的操作员压力参考值，则切换退出“反应堆压力控制”模式。

作为本发明核电站堆机协调控制装置的一种改进，所述切换模块还用于：

根据所述一级压力的值判断设置的操作员压力参考值是否设置偏小，若判断所述操作员压力参考值设置偏小，则切换退出“反应堆压力控制”模式。

作为本发明核电站堆机协调控制***的一种改进，所述“反应堆压力控制”模式，包括：

根据压力控制方式、蒸汽流量限值和负荷控制方式的最小值对汽轮机调节阀进行控制。

作为本发明核电站堆机协调控制装置的一种改进，所述装置还包括：

建立模块，用于建立所述汽轮机负荷与一级压力的对应关系。

与现有技术相比，本发明核电站堆机协调控制方法和***具有以下有益技术效果：通过接收核电站汽轮机电功率信号获取汽轮机负荷信息，根据获取的汽轮机负荷信息，确定汽轮机的压力控制模式。由于通过电功率信号确定汽轮机负荷信息，实现了适用于以西门子为主的汽轮机控制，满足以西门子汽轮机技术为主的核电项目的堆机协调控制。该方案实现方法简单易行，取得很好的技术效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站堆机协调控制方法和装置进行详细说明，其中：

图1提供了本发明核电站堆机协调控制方法的一个实例流程图。

图2提供了本发明核电站堆机协调控制方法的又一个实例流程图。

图3提供了本发明核电站堆机协调控制装置的一个实例示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当强调的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明的使用场合。

请结合参看图1，图1提供了一种核电站堆机协调控制方法。包括：

步骤101，接收核电站汽轮机电功率信号。

可选的，接收一级进气压力信号，根据所述电功率信号和所述一级进气压力信号获取汽轮机负荷信息。

步骤103，根据所述电功率信号获取汽轮机负荷信息。

在以西门子汽轮机控制方案为主的核电项目中，取消用一级压力测量代表负荷的方式，采用电功率代表负荷，一级压力测量用于监测汽机状态。

进一步的，建立所述汽轮机负荷与一级压力的对应关系。

需要说明的是，受发电机效率、汽机抽汽等因素影响，电功率不能完全替代汽机负荷，且取消作为重要的核岛控制变量的一级压力测量对核岛控制影响巨大，因此西门子提供一级压力和汽轮机负荷间的对应关系作为堆机协调控制的输入。

步骤105，根据所述汽轮机负荷信息检测汽轮机负荷是否达到96％Pn。

一般的，对核岛超功率限制是核电安全的重要措施，汽轮机升功率时，检测汽轮机负荷是否达到96％Pn。

步骤107，若检测汽轮机负荷达到96％Pn，则触发汽轮机进入“反应堆压力控制”模式。

具体的，若检测汽轮机负荷达到96％Pn，触发汽机的“反应堆压力控制”模式，暂停升功率防止反应堆超调导致超功率在核岛功率低于96％稳态运行时(G模式)，如果因某种意外导致核岛升功率，该“反应堆压力模式”功能可以自动防止核岛超功率。

可选的，若检测汽轮机负荷达到96％Pn，接收到堆外核测***输出10S脉冲信号，根据所述一级压力信号记录当前一级压力的值。若所述当前一级压力的值达到设定的操作员压力参考值，则退出“反应堆压力控制”模式。或者，根据所述一级压力的值判断设置的操作员压力参考值是否设置偏小，若判断所述操作员压力参考值设置偏小，则退出“反应堆压力控制”模式。其中，所述“反应堆压力控制”模式，包括：根据压力控制方式、蒸汽流量限值和负荷控制方式的最小值对汽轮机调节阀进行控制。

进一步的，在本方案中以西门子汽轮机技术为主的核电机组项目的负荷控制方式均为自动控制方式。即在改进RGL***功率控制要求的情况下，取消手动控制模式。

进一步的，以西门子汽轮机技术为主的核电机组项目的C8跳闸信号为跳闸***到驱动进汽阀关闭的“指令”(command)信号，而非汽机阀门关闭后的状态反馈信号，即由跳闸***发出C8汽机跳闸指令信号。

进一步的，以西门子汽轮机技术为主的核电机组项目不执行“反应堆压力模式”升功率限制功能，建议该功能通过操纵员手动实现，并由核岛提供主蒸汽母管最小压力定值用于汽机控制(主蒸汽母管压力最小定值和偏置信号-3bar，主要用于当主蒸汽母管压力低于设定值时母管压力调节。

本发明实施例通过接收核电站汽轮机电功率信号获取汽轮机负荷信息，根据获取的汽轮机负荷信息，确定汽轮机的压力控制模式。由于通过电功率信号确定汽轮机负荷信息，实现了适用于以西门子为主的汽轮机控制，满足以西门子汽轮机技术为主的核电项目的堆机协调控制。

请结合参看图2，图2提供了一种核电站堆机协调控制方法的一个实施例的流程图。具体的，在正常模式下，操作员压力参考值设置需要达到的功率，一般设置为102％第一级名义压力。当堆外核测***RPN输出10s脉冲信号时候，压力控制进入反应堆模式，并记下当前第一级压力。此后，压力以0.3％min or0.183b/min的速度上升到操作员压力参考值后，才退出反应堆模式。在西门子方案中，为了防止在反应堆模式时候，操作员压力参考值被错误设小，设置了PR模块。如果错误设置，汽机控制就退出反应堆模式，汽机功率以－0.3％min速度下降。调节阀的开度由压力控制方式、蒸汽流量限值和负荷控制方式的最小值来控制。

本实施例中通过接收核电站汽轮机电功率信号获取汽轮机负荷信息，根据获取的汽轮机负荷信息，确定汽轮机的压力控制模式，在反应堆压力控制”模式与正常模式之间切换，实现对以西门子汽轮机技术为主的压力控制和功频调节。

请结合参看图3，图3提供了一种核电站堆机协调控制装置的一个实施例的示意图。该装置包括：

接收模块301，用于接收核电站汽轮机电功率信号。

可选的，接收模块301接收一级进气压力信号。

接收模块301接收到堆外核测***输出10S脉冲信号，根据所述一级压力信号记录当前一级压力的值。

获取模块303，用于根据所述电功率信号获取汽轮机负荷信息。

在以西门子汽轮机控制方案为主的核电项目中，取消用一级压力测量代表负荷的方式，采用电功率代表负荷，一级压力测量用于监测汽机状态。

获取模块303根据所述电功率信号和所述一级进气压力信号获取汽轮机负荷信息。

检测模块305，用于根据所述汽轮机负荷信息检测汽轮机负荷是否达到96％Pn。

切换模块307，用于若检测汽轮机负荷达到96％Pn，则触发汽轮机进入“反应堆压力控制”模式。

进一步的，切换模块307若所述当前一级压力的值达到设定的操作员压力参考值，则切换退出“反应堆压力控制”模式。或者，切换模块307根据所述一级压力的值判断设置的操作员压力参考值是否设置偏小，若判断所述操作员压力参考值设置偏小，则切换退出“反应堆压力控制”模式。

可选的，该装置还包括建立模块，用于建立所述汽轮机负荷与一级压力的对应关系。

需要说明的是，受发电机效率、汽机抽汽等因素影响，电功率不能完全替代汽机负荷，且取消作为重要的核岛控制变量的一级压力测量对核岛控制影响巨大，因此提供建立模块用于建立一级压力和汽轮机负荷间的对应关系作为堆机协调控制的输入是优选方案。

装置的实施方法和流程可以参见前述实施例中介绍的方法实施例，此处不再赘述。

结合以上对本发明的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明至少具有以下有益技术效果：通过接收核电站汽轮机电功率信号获取汽轮机负荷信息，根据获取的汽轮机负荷信息，确定汽轮机的压力控制模式。由于通过电功率信号确定汽轮机负荷信息，实现了适用于以西门子为主的汽轮机控制，满足以西门子汽轮机技术为主的核电项目的堆机协调控制。该方案实现方法简单易行，取得很好的技术效果。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (16)

1.一种核电站堆机协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：

接收核电站汽轮机电功率信号；

根据所述电功率信号获取汽轮机负荷信息；

根据所述汽轮机负荷信息检测汽轮机负荷是否达到96％Pn；

若检测汽轮机负荷达到96％Pn，则触发汽轮机进入“反应堆压力控制”模式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括接收一级进气压力信号，所述根据所述电功率信号获取汽轮机负荷信息具体为：根据所述电功率信号和所述一级进气压力信号获取汽轮机负荷信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述若检测汽轮机负荷达到96％Pn之后，还包括：

接收到堆外核测***输出10S脉冲信号，根据所述一级压力信号记录当前一级压力的值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述当前一级压力的值达到设定的操作员压力参考值，则退出“反应堆压力控制”模式。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述一级压力的值判断设置的操作员压力参考值是否设置偏小，若判断所述操作员压力参考值设置偏小，则退出“反应堆压力控制”模式。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述“反应堆压力控制”模式，包括：

根据压力控制方式、蒸汽流量限值和负荷控制方式的最小值对汽轮机调节阀进行控制。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述负荷控制方式均为自动控制方式。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

建立所述汽轮机负荷与一级压力的对应关系。

9.一种核电站堆机协调控制装置，其特征在于，所述***包括：

接收模块，用于接收核电站汽轮机电功率信号；

获取模块，用于根据所述电功率信号获取汽轮机负荷信息；

检测模块，用于根据所述汽轮机负荷信息检测汽轮机负荷是否达到96％Pn；

切换模块，用于若检测汽轮机负荷达到96％Pn，则触发汽轮机进入“反应堆压力控制”模式。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述接收模块还用于：

接收一级进气压力信号。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述获取模块还用于根据所述电功率信号和所述一级进气压力信号获取汽轮机负荷信息。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述接收模块还用于：

接收到堆外核测***输出10S脉冲信号，根据所述一级压力信号记录当前一级压力的值。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述切换模块还用于：

若所述当前一级压力的值达到设定的操作员压力参考值，则切换退出“反应堆压力控制”模式。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述切换模块还用于：

根据所述一级压力的值判断设置的操作员压力参考值是否设置偏小，若判断所述操作员压力参考值设置偏小，则切换退出“反应堆压力控制”模式。

15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述“反应堆压力控制”模式，包括：

根据压力控制方式、蒸汽流量限值和负荷控制方式的最小值对汽轮机调节阀进行控制。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

建立模块，用于建立所述汽轮机负荷与一级压力的对应关系。