核动力装置控制系统及其控制方法制造方法及图纸

一种核动力装置控制系统及其控制方法

【技术实现步骤摘要】
核动力装置控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及核动力装置控制
，具体涉及一种核动力装置控制系统及其控制方法
。

技术介绍

[0002]分布式控制系统
(Distributed Control System
，
DCS)、
数据采集与监视控制系统
(Supervisory Control And Data Acquisition System
，
SCADA)
和可编程逻辑控制器
(Programmable Logic Controller
，
PLC)
系统等控制系统
(
下文统称为传统控制系统
)
，在各个工业控制领域，如发电
、
能源
、
冶金
、
化学
、
石油
、
轨道交通
、
医药
、
汽车
、
各类制造流水线和楼宇控制领域等，已经得到广泛的应用
。DCS、SCADA
及
PLC
这几种传统控制系统及方法是以实现数据采集
、
开环控制
、
闭环控制
、
顺序控制
、
子组控制
、
组控制和系统协同控制等为主要功能的系统
。
功能实现一般由现场控制站及各类输入输出模块完成实时数据采集，根据已设定的控制回路运算给出输出信号，从而控制执行机构
、
传感器
、
完成不同系统间数据传输
、
人机交互
、
数据计算及分析等系统功能
。
[0003]然而，在核动力装置控制领域中，传统控制系统受限于现场控制站主控制器中现有的中央处理器
(Central Processing Unit
，
CPU)
芯片性能，难以纳入全面的电站特征信号，更难以执行复杂的
AI
算法计算，影响核动力装置控制系统的性能
。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的问题是：传统
CPU
芯片不能满足现有核动力装置控制系统的实际应用需求
。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种核动力装置控制系统，所述核动力装置控制系统包括：
AI
模型训练服务器，适于获取核动力特征数据及控制目标数据，并基于所获取的数据进行模型训练，得到所述控制目标对应的控制参数预测模型；所述控制参数预测模型适于预测所述控制目标的控制信号；所述控制目标数据包括：控制目标当前状态数据
、
控制目标历史状态数据
、
其它核动力装置控制系统相同控制原理离线数据及机理模型数据；以及第一控制器，包括：第一
AI
芯片，所述第一
AI
芯片适于从所述
AI
模型训练服务器获取所述控制目标对应的控制参数预测模型，并利用所述控制目标对应的控制参数预测模型得到相应的控制信号，以基于所述控制信号对所述控制目标进行控制
。
[0006]可选地，所述核动力装置控制系统适于在核动力领域各种工况下执行的过程监测
、
过程参数处理
、
过程记录以及系统或设备的自动控制和软手操控制功能
。
[0007]可选地，所述
AI
模型训练服务器获取的核动力特征数据包括：反应堆功率值
、
主泵有功功率值
、
主泵流量值
、
主给水压力值及温度值
、
主给水流量值
、
主蒸汽压力值
、
主蒸汽温度值及主蒸汽流量值
、
蒸汽发生器热功率值
、
机组电功率值
、
机组热耗率值
、
机组热效率值
、
一回路压力值
、
一回路温度值
、
稳压器液位值
、
蒸汽发生器旁路阀开度值
。
[0008]可选地，所述控制目标包括以下至少一种：稳压器的压力；稳压器的液位；反应堆
的功率；各蒸汽发生器的主给水流量；各蒸汽发生器旁路阀的开度；汽轮机入口的压力；汽轮机一级叶片后的压力；以及汽轮机排汽的压力；汽轮发电机的功率
。
[0009]可选地，所述
AI
模型训练服务器包括：
[0010]模型训练单元，适于基于所获取的数据，采用两种以上
AI
算法，训练得到两个以上初始控制参数预测模型；
[0011]模型选择单元，适于从两个以上初始控制参数预测模型中，选择准确性最高的初始控制参数预测模型，作为所述控制目标对应的控制参数预测模型
。
[0012]可选地，所述第一控制器还包括：第一
CPU
芯片及控制信号切换电路；其中，所述控制信号切换电路，适于在满足预设条件时，选择第一
AI
芯片的控制信号作为控制目标的控制信号，第一
CPU
芯片的控制信号不作为控制目标的控制信号；反之，当未满足预设条件时，以第一
CPU
芯片的控制信号作为控制目标的控制信号，第一
AI
芯片的控制信号不作为控制目标的控制信号
。
[0013]可选地，所述预设条件包括：所述第一
AI
芯片未故障，且所述第一
AI
芯片的控制信号，优于所述第一
CPU
芯片的控制信号
。
[0014]可选地，所述核动力装置控制系统还包括：与所述第一控制器互为冗余的第二控制器，作为所述核动力装置控制系统的备用控制器；所述第二控制器包括：第二
AI
芯片及第二
CPU
芯片
。
[0015]可选地，所述控制目标为稳压器压力；所述控制目标数据包括：稳压器压力值
、
各蒸汽发生器产生的蒸汽流量值
、
各蒸汽发生器的给水流量值
、
稳压器的各个液位值
、
稳压器各个汽相温度值及上充流量值
。
[0016]可选地，所述核动力装置控制系统还包括：稳压器压力控制
I/O
卡件，所述稳压器压力控制
I/O
卡件具有稳压器压力控制端；所述第一
AI
芯片与所述稳压器压力控制端相连接；所述稳压器压力控制
I/O
卡件，适于基于所述稳压器压力控制端输入的控制信号，控制喷淋阀
、
比例加热器和通断加热器的动作
。
[0017]可选地，所述控制目标为稳压器液位；所控制目标数据包括：稳压器储存水的最大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种核动力装置控制系统，其特征在于，包括：
AI
模型训练服务器，适于获取核动力特征数据及控制目标数据，并基于所获取的数据进行模型训练，得到所述控制目标对应的控制参数预测模型；所述控制参数预测模型适于预测所述控制目标的控制参数；所述控制目标数据包括：控制目标当前状态数据
、
控制目标历史状态数据
、
其它核动力装置控制系统相同控制原理离线数据及机理模型数据；以及第一控制器，包括：第一
AI
芯片，所述第一
AI
芯片适于从所述
AI
模型训练服务器获取所述控制目标对应的控制参数预测模型，并利用所述控制目标对应的控制参数预测模型得到相应的控制信号，以基于所述控制信号对所述控制目标进行控制
。2.
如权利要求1所述的核动力装置控制系统，其特征在于，所述核动力装置控制系统适于在核动力领域各种工况下执行的过程监测
、
过程参数处理
、
过程记录以及系统或设备的自动控制和软手操控制功能
。3.
如权利要求1所述核动力装置控制系统，其特征在于，所述
AI
模型训练服务器获取的核动力特征数据包括：反应堆功率值
、
主泵有功功率值
、
主泵流量值
、
主给水压力值及温度值
、
主给水流量值
、
主蒸汽压力值
、
主蒸汽温度值及主蒸汽流量值
、
蒸汽发生器热功率值
、
机组电功率值
、
机组热耗率值
、
机组热效率值
、
一回路压力值
、
一回路温度值
、
稳压器液位值
、
蒸汽发生器旁路阀开度值
。4.
如权利要求3所述的核动力装置控制系统，其特征在于，所述控制目标包括以下至少一种：稳压器的压力；稳压器的液位；反应堆的功率；各蒸汽发生器的主给水流量；各蒸汽发生器旁路阀的开度；汽轮机入口的压力；汽轮机一级叶片后的压力；以及汽轮机排汽的压力；汽轮发电机的功率
。5.
如权利要求1所述的核动力装置控制系统，其特征在于，所述
AI
模型训练服务器包括：模型训练单元，适于基于所获取的数据，采用两种以上
AI
算法，训练得到两个以上初始控制参数预测模型；模型选择单元，适于从两个以上初始控制参数预测模型中，选择准确性最高的初始控制参数预测模型，作为所述控制目标对应的控制参数预测模型
。6.
如权利要求1所述的核动力装置控制系统，其特征在于，所述第一控制器还包括：第一
CPU
芯片及控制信号切换电路；其中，所述控制信号切换电路，适于在满足预设条件时，选择第一
AI
芯片的控制信号作为控制目标的控制信号
,
第一
CPU
芯片的控制信号不作为控制目标的控制信号；反之，当未满足预设条件时，以第一
CPU
芯片的控制信号作为控制目标的控制信号，第一
AI
芯片的控制信号不作为控制目标的控制信号
。
7.
如权利要求6所述的核动力装置控制系统，其特征在于，所述预设条件包括：所述第一
AI
芯片未故障，且所述第一
AI
芯片的控制信号，优于所述第一
CPU
芯片的控制信号
。8.
如权利要求1所述的核动力装置控制系统，其特征在于，还包括：与所述第一控制器互为冗余的第二控制器，作为所述核动力装置控制系统的备用控制器；所述第二控制器包括：第二
AI
芯片及第二
CPU
芯片
。9.
如权利要求1所述的核动力装置控制系统，其特征在于，所述控制目标为稳压器压力；所述控制目标数据包括：稳压器压力值
、
各蒸汽发生器产生的蒸汽流量值
、
各蒸汽发生器的给水流量值
、
稳压器的各个液位值
、
稳压器各个汽相温度值及上充流量值
。10.
如权利要求9所述的核动力装置控制系统，其特征在于，还包括：稳压器压力控制
I/O
卡件，所述稳压器压力控制
I/O
卡件具有稳压器压力控制端；所述第一
AI
芯片与所述稳压器压力控制端相连接；所述稳压器压力控制
I/O
卡件，适于基于所述稳压器压力控制端输入的控制信号，控制喷淋阀
、
比例加热器和通断加热器的动作
。11.
如权利要求1所述的核动力装置控制系统，其特征在于，所述控制目标为稳压器液位；所控制目标数据包括：稳压器储存水的最大平均温度值
、
稳压器储存水的参考温度值
、
下泄流量阀的开度值
、
下泄流量值
。12.
如权利要求
11
所述的核动力装置控制系统，其特征在于，还包括：稳压器液位控制
I/O
卡件，所述稳压器液位控制
I/O
卡件具有稳压器液位控制端；所述第一
AI
芯片与所述稳压器液位控制端相连接；所述稳压器液位控制
I/O
卡件，适于基于所述稳压器液位控制端输入的控制信号，控制上充流量调节阀的动作
。13.
如权利要求1所述的核动力装置控制系统，其特征在于，所述控制目标为各蒸汽发生器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱韶阳，朱文晶，林宇，魏子瑜，黄元媛，汪勇，王雄辉，
申请(专利权)人：核电运行研究上海有限公司，
类型：发明
国别省市：