一种基于网络的核电厂瞬态仿真系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于网络的核电厂瞬态仿真系统及方法，该系统包括人机交互界面、控制模块，仿真实验管理模块、快速实时仿真计算模块和数据存储模块；该方法包括：对所模拟核电厂的系统和部件进行合理划分，根据目标核电厂系统和部件建立中子动力学模型等，并确定模型结构参数、运行参数；将确定的模型参数通过网页人机交互界面输入仿真系统，随后通过其他模块传递给快速实时计算模块进行稳态计算，最后界面显示核电厂稳态仿真计算结果；将稳态计算结束时刻记为“0s”，随后进行瞬态计算；暂停仿真系统，根据需求输入需要改变的工况参数，进行瞬态仿真计算；根据参数显示界面或导出实验文档功能获得实验结果，并进行仿真实验分析。析。析。

【技术实现步骤摘要】
一种基于网络的核电厂瞬态仿真系统及方法


[0001]本专利技术涉及核电厂事故仿真领域，具体涉及一种基于网络的核电厂瞬态仿真系统及方法。

技术介绍

[0002]核电厂仿真主要是使用建模技术和仿真技术来获得核电厂的运行特征，建模技术是以数学方程和逻辑控制方程来描述核电厂系统设备的运行行为和反馈，而仿真技术主要是采用计算机以数值分析方法求解建立的模型方程，从而得到相关参数变化。核电厂由于其运行方式的特殊性，使得核电仿真技术在事故规程开发、操作人员培训、事故预防乃至缓解事故后果等方面都起到重要作用。
[0003]现今的核电仿真系统主要有核电仿真机和工程分析软件。核电仿真机功能全面、计算结果较为准确，根据功能被分为：培训仿真机(用于核电站工作人员的训练和考核)、核电工程仿真机(用于工程设计和工程研究)、核电站安全分析机(高效快速的进行安全分析)和核电仿真分析机(实时分析级的仿真分析系统)。工程分析软件如RELAP5、CATHARE、COBRA等具有精度高、适用范围广的特点，被广泛应用于核电安全分析领域。
[0004]虽然核电仿真机和工程分析软件被广泛应用，但它们仍存在着一些不可忽视的缺点，具体如下：
[0005]1、核电仿真机侧重于对操作员行为的培训与评估，硬件部分参考主控室1:1布局，工程造价昂贵。
[0006]2、与机组控制系统没有数据交互接口，推演功能需设置工况，推演不够迅速；
[0007]3、仿真机采用预设仿真算法，但电厂在建设调试过程中会持续产生设计变更，导致仿真机与实际工况存在偏差，计算精度降低；
[0008]4、工程分析软件无可视化的人机交互界面，推演功能需重复设置工况，操作繁琐复杂，计算成本较高。
[0009]5、二者不具有在线功能，不能满足分布式人员教学培训需求。

技术实现思路

[0010]针对现有核电仿真技术计算存在的成本较高、操作复杂、调试繁琐以及不具有在线仿真功能的问题，本专利技术提出了一种基于网络的核电厂瞬态仿真系统及方法。
[0011]本专利技术采用如下技术方案来实现的：
[0012]一种基于网络的核电厂瞬态仿真系统，包括人机交互界面、控制模块，仿真实验管理模块、快速实时仿真计算模块和数据存储模块；
[0013]人机交互界面，用于下达各种操作指令，对系统进行实验操作、参数实时监控显示及实验管理；
[0014]控制模块，用于提取人机交互界面信息和反馈仿真计算结果，控制人机交互界面与仿真实验管理模块之间的数据交互；
[0015]仿真实验管理模块，用于接收控制模块数据信息，管理实验任务、调用快速实时仿真计算模块以及将数据存储模块数据传输给控制模块；
[0016]快速实时仿真计算模块，用于被仿真实验管理模块调用完成仿真计算，随后将输出结果传输给数据存储模块；
[0017]数据存储模块，用于保存系统进行仿真实验过程中的所有数据，满足界面参数显示、实验数据导出和实验数据缓存需求。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，系统基于B/S架构开发，人机交互界面采用VUE、ElementUI框架以及矢量SVG图形技术，包括一回路操作/显示界面、二回路操作/显示界面、化容系统和安注系统操作/显示界面、余热排出系统操作/显示界面、关键参数实时显示界面以及实验管理界面；
[0019]其中，一回路操作/显示界面，用于初始系统初始工况选择或一回路状态参数输入、状态参数实时显示及一回路泵和阀门的触发操作；
[0020]二回路操作/显示界面，用于二回路状态参数输入、状态参数实时显示及二回路泵和阀门的触发操作；
[0021]化容系统和安注系统操作/显示界面，用于化容系统和安注系统状态参数输入、参数实时显示以及泵/阀门的触发操作；
[0022]余热排出系统操作/显示界面，用于余热排出系统状态参数输入、状态参数实时显示以及泵和阀门的触发操作；
[0023]关键参数实时显示界面，用于实时显示关键的状态参数，包括一回路平均温度、稳压器压力和水位、环路流量、环路冷段/热段温度、堆芯功率、堆芯反应性、DNBR、蒸汽发生器压力和水位；
[0024]实验管理界面，用于下达系统实验任务管理指令、系统权限管理控制指令以及显示整个系统的用户实验运行状态。
[0025]本专利技术进一步的改进在于，控制模块包括模板引擎渲染单元和Web数据交互单元；模板引擎单元用于提取页面信息并形成特殊数据文档传输给服务器端，Web数据交互单元用于和服务器端进行数据交互。
[0026]本专利技术进一步的改进在于，仿真实验管理模块包含实验创建单元、实验管理单元、统计分析单元和系统设置单元；
[0027]实验创建单元，用于对数据存储模块下达以下指令：创建实验、提交实验报告和下载实验报告；
[0028]实验管理单元，用于对数据存储模块下达实验审批和实验驳回指令；
[0029]统计分析单元，用于提供对整个系统的实验情况进行统计分析、汇总查看；
[0030]系统设置单元，用于提供权限的管理控制，包括用户管理、角色管理、机构管理和资源管理。
[0031]本专利技术进一步的改进在于，系统设置单元包括用户管理单元、角色管理单元、机构管理单元和资源管理单元；
[0032]用户管理单元，用于提供系统所有用户的基本信息维护、角色、机构的分配管理；
[0033]角色管理单元，用于提供系统所有角色的基本信息维护、数据权限与用户的管理；
[0034]机构管理单元，用于提供系统所有机构的基本维护信息；
[0035]资源管理单元，用于系统所有用户的系统资源分配。
[0036]本专利技术进一步的改进在于，快速实时仿真计算模块包括与核电厂系统和设备相对应的物理模型和输入输出读写函数，物理模型包括点堆中子动力学模型，三区非平衡态稳压器模型，蒸汽发生器集总参数模型，以及堆芯和环路热工水力模型。
[0037]本专利技术进一步的改进在于，控制模块采用模版引擎渲染方法、AJAX技术、POST/GET请求和Websocket机制。
[0038]一种基于网络的核电厂瞬态仿真方法，包括如下步骤：
[0039]第一步：对所模拟核电厂的系统和部件进行合理划分，根据目标核电厂系统和部件建立中子动力学模型、稳压器模型、蒸汽发生器模型、卸压箱模型、堆芯和环路热工水力模型、安全壳模型以及主泵模型，并确定模型结构参数、运行参数；
[0040]第二步：将确定的模型参数通过网页人机交互界面输入仿真系统，随后通过其他模块传递给快速实时计算模块进行稳态计算，最后界面显示核电厂稳态仿真计算结果；
[0041]第三步：将稳态计算结束时刻记为“0s”，随后进行瞬态计算；
[0042]第三步：暂停仿真系统，根据需求输入需要改变的工况参数，进行瞬态仿真计算；
[0043]第四步：根据参数显示界面或导出实验文档功能获得实验结果，并进行仿真实验分析。
[0044]和现有技术相比较，本专利技术至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于网络的核电厂瞬态仿真系统，其特征在于，包括人机交互界面、控制模块，仿真实验管理模块、快速实时仿真计算模块和数据存储模块；人机交互界面，用于下达各种操作指令，对系统进行实验操作、参数实时监控显示及实验管理；控制模块，用于提取人机交互界面信息和反馈仿真计算结果，控制人机交互界面与仿真实验管理模块之间的数据交互；仿真实验管理模块，用于接收控制模块数据信息，管理实验任务、调用快速实时仿真计算模块以及将数据存储模块数据传输给控制模块；快速实时仿真计算模块，用于被仿真实验管理模块调用完成仿真计算，随后将输出结果传输给数据存储模块；数据存储模块，用于保存系统进行仿真实验过程中的所有数据，满足界面参数显示、实验数据导出和实验数据缓存需求。2.根据权利要求1所述的一种基于网络的核电厂瞬态仿真系统，其特征在于，系统基于B/S架构开发，人机交互界面采用VUE、ElementUI框架以及矢量SVG图形技术，包括一回路操作/显示界面、二回路操作/显示界面、化容系统和安注系统操作/显示界面、余热排出系统操作/显示界面、关键参数实时显示界面以及实验管理界面；其中，一回路操作/显示界面，用于初始系统初始工况选择或一回路状态参数输入、状态参数实时显示及一回路泵和阀门的触发操作；二回路操作/显示界面，用于二回路状态参数输入、状态参数实时显示及二回路泵和阀门的触发操作；化容系统和安注系统操作/显示界面，用于化容系统和安注系统状态参数输入、参数实时显示以及泵/阀门的触发操作；余热排出系统操作/显示界面，用于余热排出系统状态参数输入、状态参数实时显示以及泵和阀门的触发操作；关键参数实时显示界面，用于实时显示关键的状态参数，包括一回路平均温度、稳压器压力和水位、环路流量、环路冷段/热段温度、堆芯功率、堆芯反应性、DNBR、蒸汽发生器压力和水位；实验管理界面，用于下达系统实验任务管理指令、系统权限管理控制指令以及显示整个系统的用户实验运行状态。3.根据权利要求1所述的一种基于网络的核电厂瞬态仿真系统，其特征在于，控制模块包括模板引擎渲染单元和Web数据交互单元；模板引擎单元用于提取页面信息并形成特殊数据文档传输给服务器端，Web数据交互单元用于和服务器端进行数据交互。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栓柱，单建强，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：