基于先进核能系统的控制仿真方法、系统、介质及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种基于先进核能系统的控制仿真方法、系统、介质及设备，向核能系统发出控制要求，对核电厂中的执行器进行仿真控制；检测仿真控制的信息，根据检测的仿真控制信息模拟反应堆的运行状况；将模拟反应堆运行状况产生的温度、压力、冷却剂液位、冷却剂流量、蒸汽流量和控制棒棒位数据转换为实际传感器信号，实现仿真控制；本发明专利技术通过添加核能系统中实际使用的泵、阀门等执行机构与核能系统的机理仿真模型想结合，通过使用核能系统执行检测模块和NI公司PXI套件实现整套装置的数据从硬到软和从软到硬的转换，不仅实现了整个装置的闭环，同时也极大提高了整个装置的运行精度。同时也极大提高了整个装置的运行精度。同时也极大提高了整个装置的运行精度。

【技术实现步骤摘要】
基于先进核能系统的控制仿真方法、系统、介质及设备


[0001]本专利技术属于控制科学与工程
，具体涉及一种基于先进核能系统的控制仿真方法、系统、介质及设备。

技术介绍

[0002]近年来，随着国家经济的快速发展，我国在能源上的需求越来越大，传统的能源供给在环境和经济性上有着难以避免的劣势。在这种背景下，新能源的发展得到了国家和社会的普遍重视。而核能作为一种高效清洁的能源，已经被世界上很多国家所接受和利用，带来了很高的经济效益。
[0003]在核电发展的同时，最大的问题就是其安全性和可靠性。在这个问题上，历史上有过深刻的教训。而能够解决这一问题的重要策略就是提高控制系统的控制性能。由此而来，核电仿真的作用就不言而喻。根据对核电站的运行原理进行分析研究，发现核电站控制系统对于电厂的安全运行有十分重要的作用。由于核能系统的特殊性，使得核电机组无法像常规的装置或者设备那样直接在真是的系统上进行DCS性能测试，传统的控制系统硬件在环性能测试均是使用真是的DCS控制系统与虚拟的模型进行测试，因此，测试的效果与虚拟模型的仿真精度息息相关。
[0004]硬件在环是计算机专业术语，也即是硬件在回路。通过使用“硬件在环”(HiL)，可以显著降低开发时间和成本。在过去，开发电气机械元件或系统时，使用计算机仿真和实际的实验就已经彼此独立开来。然而通过使用硬件在环的方式，这两个过程可以结合并展示出效率的极大提升。
[0005]传统的仿真方案中，阀门，泵等均是采用仿真模型，采用仿真模型的缺点不言而喻，会产生一定的误差。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于先进核能系统的控制仿真方法、系统、介质及设备，使用真实的硬件使得对被控制的核能系统有实际的工作效果，同时，在无法使用真实硬件的地方采用高保证的仿真模型，极大地提高仿真精度。
[0007]本专利技术采用以下技术方案：
[0008]基于先进核能系统的控制仿真方法，向核能系统发出控制要求，对核电厂中的执行器进行仿真控制；检测仿真控制的信息，根据检测的仿真控制信息模拟反应堆的运行状况；将模拟反应堆运行状况产生的温度、压力、冷却剂液位、冷却剂流量、蒸汽流量和控制棒棒位数据转换为实际传感器信号，实现仿真控制。
[0009]具体的，采用集散控制系统或可编程逻辑控制器向核能系统发出控制要求。
[0010]具体的，执行器包括泵、阀门和控制棒驱动机构。
[0011]进一步的，控制棒驱动机构采用步进电机，步进电机通过步进电机驱动器与核能
系统控制模块连接，使用测距装置检测控制棒的棒位数据，或者通过与步进电机连接的编码器计算电机旋转的圈数测出控制棒的棒位数据。
[0012]具体的，采用转速测量装置和阀门开度测量装置检测仿真控制的信息。
[0013]具体的，采用核反应堆堆芯虚拟模型，压力容器虚拟模型，稳压器虚拟模型，蒸汽发生器虚拟模型，冷管段虚拟模型和热管段虚拟模型模拟反应堆的运行状况。
[0014]具体的，采用PXI半导体套件将实际传感器信号转换为核能系统控制模块接受的数据类型。
[0015]本专利技术的另一个技术方案是，一种基于先进核能系统的控制仿真系统，包括：
[0016]核能系统控制模块，向核能系统发出控制要求；
[0017]核能系统执行模块，根据核能系统控制模块的控制要求对核电厂中真实执行器进行仿真控制；
[0018]核能系统执行检测模块，检测核能系统执行模块的仿真控制信息；
[0019]核能系统虚拟模型模块，根据核能系统执行检测模块检测的仿真控制信息模拟反应堆的运行状况；
[0020]核能系统虚拟传感器模块，将核能系统虚拟模型模块模拟反应堆运行状况产生的温度、压力、冷却剂液位、冷却剂流量、蒸汽流量和控制棒棒位数据转换为实际传感器信号后发送给核能系统控制模块实现仿真控制。
[0021]本专利技术的另一个技术方案是，一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行基于先进核能系统的控制仿真方法中的任一方法。
[0022]本专利技术的另一个技术方案是，一种计算设备，包括：
[0023]一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行基于先进核能系统的控制仿真方法中的任一方法的指令。
[0024]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0025]本专利技术一种基于先进核能系统的控制仿真方法，既包含了对核能系统的机理仿真模型，同时也添加了实际系统中使用的核能系统执行模块，提高了装置运行结果的可信度。
[0026]进一步的，集散控制系统或可编程逻辑控制器是在各个工业领域长期使用的设备，具有安全稳定的特点，而核能系统首当其冲的就是要保证安全稳定运行，因此核能系统控制模块采用集散控制系统或可编程逻辑控制器。
[0027]进一步的，实际的核能系统中往往含有泵，阀门，控制棒驱动机构等，添加了这些实物有助于提高装置运行的精确程度，例如泵在使用过程中，泵速不是随着控制系统的改变而立刻改变，加入实物设备可以模拟这种由硬件设备造成的延迟响应。
[0028]进一步的，使用执行器检测装置可以实现将执行器的实际动作过程转化成核能系统虚拟模型模块需要使用的数据。
[0029]进一步的，采用步进电机配和专用的步进电机驱动器实现控制棒驱动，结构简单，操控简便。
[0030]进一步的，设置核能系统虚拟模型模块可以实现从机理上模拟核能系统的实际运行状况。
[0031]进一步的，压力，温度，流量，控制棒棒位等数据是实际核能运行过程中会产生的数据，对核能系统的控制主要也是采用这些数据。
[0032]进一步的，PXI套件主要作用是将软件中的数据变成硬件的数据，即变成核能系统控制模块可以接受的数据类型，即实现数据由软件向硬件的转换。
[0033]进一步的，采用温度虚拟传感器、流量虚拟传感器、压力虚拟传感器以及位置虚拟传感器，将模型中的实际的温度、压力、冷却剂液位、冷却剂流量、蒸汽流量、控制棒棒位转换成测量这些参数的传感器实际的信号量。
[0034]综上所述，本专利技术通过添加核能系统中实际使用的泵、阀门等执行机构与核能系统的机理仿真模型想结合，通过使用核能系统执行检测模块和NI公司PXI套件实现整套装置的数据从“硬”到“软”和从“软”到“硬”的转换，不仅实现了整个装置的闭环，同时也极大提高了整个装置的运行精度。
[0035]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0036]图1为本专利技术装置模块图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于先进核能系统的控制仿真方法，其特征在于，向核能系统发出控制要求，对核电厂中的执行器进行仿真控制；检测仿真控制的信息，根据检测的仿真控制信息模拟反应堆的运行状况；将模拟反应堆运行状况产生的温度、压力、冷却剂液位、冷却剂流量、蒸汽流量和控制棒棒位数据转换为实际传感器信号，实现仿真控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用集散控制系统或可编程逻辑控制器向核能系统发出控制要求。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行器包括泵、阀门和控制棒驱动机构。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，控制棒驱动机构采用步进电机，步进电机通过步进电机驱动器与核能系统控制模块连接，使用测距装置检测控制棒的棒位数据，或者通过与步进电机连接的编码器计算电机旋转的圈数测出控制棒的棒位数据。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用转速测量装置和阀门开度测量装置检测仿真控制的信息。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用核反应堆堆芯虚拟模型，压力容器虚拟模型，稳压器虚拟模型，蒸汽发生器虚拟模型，冷管段虚拟模型和热管段虚拟模型模拟反应堆的运行状况。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊峰，李泽华，王鹏飞，万甲双，吴世发，蔡宝玲，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：