防止對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于百萬千瓦級壓水堆核電站專業(yè)【技術領域】，提供了一種防止對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方法和裝置，所述方法包括：檢測在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度；將核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為大于或者等于在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度；根據(jù)核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制控制汽輪機高缸截止閥的開關。本發(fā)明可以避免由于電網(wǎng)的瞬時故障使得汽輪機高缸截止閥發(fā)生汽鎖故障。
【專利說明】防止對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于百萬千瓦級壓水堆核電站專業(yè)【技術領域】，尤其涉及一種防止電網(wǎng)短路故障對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]百萬千瓦級壓水堆核電站的汽輪機控制系統(tǒng)一般具有轉(zhuǎn)速控制、負荷控制、超速保護、汽輪機發(fā)電參數(shù)監(jiān)視、熱應力計算等功能。其中超速保護的方式有多種，其中一種方式為加速度超速保護方式。當汽輪機采用加速度超速保護方式時，如果發(fā)生電網(wǎng)瞬時故障，由于汽輪機高缸截止閥的機械特性，將會導致汽輪機發(fā)生汽鎖現(xiàn)象，從而導致發(fā)電機組被迫維持在低功率運行狀態(tài)，嚴重時將影響汽輪機振動等參數(shù)并導致汽輪機被迫打閘。其中汽輪機發(fā)生汽鎖現(xiàn)象的原理如下:
[0003]當核電站汽輪機控制系統(tǒng)遭受大擾動(如核電站發(fā)電機組附近的電網(wǎng)發(fā)生兩相或者三相接地故障)時，核電站汽輪機控制系統(tǒng)中的各種運行參數(shù)(如電壓、電流和功率等)將發(fā)生急劇變化，導致發(fā)電機電磁功率下降，但汽輪機的輸出功率由于慣性影響而不能隨發(fā)電機電磁功率的瞬時變化而即使調(diào)整，從而使得發(fā)電機輸出功率與汽輪機的輸入功率之間的平衡受到嚴重破壞，機組轉(zhuǎn)軸上相應的出現(xiàn)不平衡轉(zhuǎn)矩，使得核電站汽輪機轉(zhuǎn)子加速度超過預設值。
[0004]當由于電網(wǎng)瞬時故障導致該故障點周圍的核電站汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度超過預設值時，則認為汽輪機轉(zhuǎn)速失控，此時將同時關閉汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥和汽輪機高缸截止閥。當電網(wǎng)瞬時故障消失后，在自動負荷控制下，汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥和汽輪機高缸截止閥將迅速開啟，但汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的開啟速度比汽輪機高缸截止閥的開啟速度快10倍以上，這將導致汽輪機高缸截止閥還處于先導閥開啟階段，汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥已達到很大開度，泄調(diào)了汽輪機高缸截止閥下游的蒸汽壓力，從而使得汽輪機高缸截止閥前后差壓過大，而用于給汽輪機供油的油動機無法克服汽輪機高缸截止閥的前后壓差，使得汽輪機高缸截止閥被蒸汽差壓鎖住，即汽輪機高缸截止閥在其先導閥全開后不能繼續(xù)開啟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種防止電網(wǎng)短路故障對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方法，旨在解決在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時如何避免汽輪機的汽鎖現(xiàn)象的問題。
[0006]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種防止對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方法，所述方法包括:
[0007]檢測在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度；
[0008]將核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為大于或者等于在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度；
[0009]根據(jù)核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制控制汽輪機高缸截止閥的開關。
[0010]本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種防止對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的裝置，所述裝置包括:
[0011]最大加速度檢測單元，用于檢測在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度；
[0012]截止閥限制設置單元，用于將核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為大于或者等于在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度；
[0013]截止閥響應單元，用于根據(jù)核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制控制汽輪機聞缸截止閥的開關。
[0014]在本發(fā)明實施例中，通過將汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，并根據(jù)汽輪機高缸截止閥的加速度限制控制汽輪機高缸截止閥的開關，從而避免由于電網(wǎng)的瞬時故障使得汽輪機高缸截止閥發(fā)生汽鎖故障，進一步避免由于汽輪機高缸截止閥發(fā)生汽鎖故障而導致的發(fā)電機組被迫維持在低功率運行的狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實施例提供的防止電網(wǎng)短路故障對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方法的實現(xiàn)流程圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實施例提供的檢測在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度的實現(xiàn)流程圖；
[0017]圖3是本發(fā)明另一實施例提供的防止電網(wǎng)短路故障對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方法的實現(xiàn)流程圖；
[0018]圖4是本發(fā)明實施例提供的汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥響應曲線和汽輪機高缸截止閥響應曲線對比圖；
[0019]圖5是本發(fā)明實施例提供的防止電網(wǎng)短路故障對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的裝置的結(jié)構框圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021 ] 在本發(fā)明實施例中，將汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為大于或者等于在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時，如果汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度小于汽輪機高缸截止閥的加速度限制，則控制汽輪機高缸截止閥保持開啟，從而避免由于電網(wǎng)的瞬時故障使得汽輪機高缸截止閥發(fā)生汽鎖故障，進一步避免由于汽輪機高缸截止閥發(fā)生汽鎖故障而導致的發(fā)電機組被迫維持在低功率運行的狀態(tài)。
[0022]為了說明本發(fā)明所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。
[0023]圖1示出了本發(fā)明實施例提供的防止電網(wǎng)短路故障對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方法的實現(xiàn)流程，詳述如下:
[0024]在步驟SlOl中，檢測在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0025]其中電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障是指核電站發(fā)電廠中的發(fā)電機組出口電壓瞬時下降的故障。該電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障包括但不限于電網(wǎng)發(fā)生兩相或三相接地故障或電網(wǎng)發(fā)生短路故障
坐寸O
[0026]在本實施例中，當電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時，將使得故障點附近的核電站汽輪機控制系統(tǒng)遭受較大擾動，核電站汽輪機控制系統(tǒng)的各種運行參數(shù)(如電壓、電流、功率等)將發(fā)生急劇的變化，如電壓急劇下降等，進一步導致發(fā)電機電磁功率下降。但汽輪機的輸出功率由于慣性影響不會立即降低，即汽輪機的輸出功率不能隨著發(fā)電機電磁功率的瞬時變化而及時調(diào)整，從而使得發(fā)電機輸出功率與汽輪機輸入功率之間的平衡受到嚴重破壞，使得汽輪機轉(zhuǎn)軸上出現(xiàn)相應的不平衡轉(zhuǎn)矩，從而加快汽輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速并使汽輪機轉(zhuǎn)子間的相對角度發(fā)生變化。即在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時，汽輪機轉(zhuǎn)子因發(fā)電機的電磁功率突降而加速，功角增大。
[0027]當故障線路切除時,如果此刻因功角增大而使得發(fā)電機的電磁功率大于汽輪機功率，則汽輪機減速，當發(fā)電機轉(zhuǎn)速大于某預設值(如3000轉(zhuǎn))時,功角繼續(xù)增大,直到發(fā)電機轉(zhuǎn)速恢復為同步速度，此時電磁功率仍然大于汽輪機功率，于是汽輪機轉(zhuǎn)子速度繼續(xù)減少，功角開始減小，當越過平衡點后汽輪機功率大于電磁功率，汽輪機又開始加速，如此反復，直到達到新的平衡點。
[0028]在汽輪機的上述平衡過程中，存在一個由于瞬時故障致使汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度達到一個最大值的過程，本實施例即為檢測出在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0029]其中檢測在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度的具體過程如下:
[0030]基本原理是:由于決定汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度大小的是汽輪機機械轉(zhuǎn)矩與發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩之差。而汽輪機輸出功率等于汽輪機轉(zhuǎn)矩乘以轉(zhuǎn)速，在轉(zhuǎn)速變化范圍不大的情況下可以近似的認為轉(zhuǎn)矩的標么值等于功率的標么值，在這樣的假設條件下可以認為汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度大小與汽輪機的輸出功率差有近似線性的關系。
[0031]根據(jù)以上基本原理，請參閱圖2，為本發(fā)明實施例提供的檢測在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度的實現(xiàn)流程，詳述如下:
[0032]S201，采集故障前后發(fā)電機組的功率差。其中具體的檢測方法屬于現(xiàn)有技術，在此不再贅述。
[0033]S202，采集故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的最大速度變化幅值，換算成故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度。其具體的換算過程屬于現(xiàn)有技術，在此不再贅述。
[0034]S203，獲取極端情況下故障前后發(fā)電機組的最大功率差。
[0035]S204，根據(jù)故障前后發(fā)電機組的功率差、故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度以及極端情況下故障前后發(fā)電機組的最大功率差，按照汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度與汽輪機的功率差之間的線性關系，估算電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0036]為了使本發(fā)明提供的方法更清楚，易于理解，以下以電網(wǎng)發(fā)生三相接地故障為例進行說明:
[0037]假設故障前后，實際測量到的某發(fā)電機的輸出功率差為778兆瓦(麗)，故障時實際測量到的汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度為9.67%每秒，極端情況下故障前后發(fā)電機組的最大功率差為993MW，則估算到的電網(wǎng)發(fā)生三相接地障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度為:(993X9.67)/778 = 12.34% 每秒。
[0038]在本發(fā)明另一實施例中，也可以通過估算多個不同的發(fā)電機組中電網(wǎng)發(fā)生三相接地障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，從中選擇一個最大值作為檢測出的最終的電網(wǎng)發(fā)生短路故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，這樣，可以保證該多個不同的發(fā)電機組均不會產(chǎn)生汽鎖現(xiàn)象。
[0039]為了使檢測到的電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度更加準確，在本發(fā)明另一實施例中，該方法還包括下述步驟:
[0040]分別檢測電網(wǎng)發(fā)生不同瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0041]其檢測過程如上所述，在此不再贅述。如分別檢測電網(wǎng)發(fā)生兩相接地故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，電網(wǎng)發(fā)生三相接地故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，以及電網(wǎng)發(fā)生短路故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0042]將電網(wǎng)發(fā)生不同瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度中最大的一個作為檢測出的最終的電網(wǎng)發(fā)生短路故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，這樣，無論電網(wǎng)發(fā)生何種瞬時故障，都不會造成核電機組中的汽鎖現(xiàn)象。
[0043]在本實施例中，通過上述檢測電網(wǎng)發(fā)生不同瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度一般均小于15%每秒，為了便于理解，電網(wǎng)發(fā)生不同瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度取15%每秒。
[0044]為了進一步防止核電機組產(chǎn)生汽鎖現(xiàn)象，在本發(fā)明另一實施例中，該方法還包括下述步驟:
[0045]為檢測到的電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度增加預設裕度。其中預設裕度可以根據(jù)不同核電站對于安全性的不同要求進行設置，如預設裕度可以為1/3等，但不以該值為限。
[0046]在本實施例中，在為檢測到的電網(wǎng)發(fā)生不同瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度增加1/3的預設裕度后，該電網(wǎng)發(fā)生不同瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度變成20%每秒。
[0047]在步驟S102中，將核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為大于或者等于在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0048]其中汽輪機高缸截止閥的加速度限制是指允許的不會引起汽輪機高缸截止閥關閉的汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0049]在本實施例中，為了保證汽輪機的運行安全，需要為汽輪機設置超速保護機制。其中汽輪機超速保護機制的原理簡述如下:
[0050]實時監(jiān)測汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度，當汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度超過加速度限制時，快速關閉汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥和汽輪機高缸截止閥，以防止由于汽輪機超速造成的汽輪機設備的嚴重損壞。
[0051 ] 在本實施例中，通過將汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度限制設置為大于或者等于在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，這樣，當核電站附近的電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時，由于實際測量到的核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度始終小于汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度限制，從而不會啟動汽輪機的加速保護機制，也就不會因為核電站附近的電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障導致汽輪機高缸截止閥誤動，進一步避免了汽輪機高缸截止閥產(chǎn)生氣鎖現(xiàn)象。[0052]在本實施例中，可以將核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為20%每秒到22.5%每秒，即當核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度達到20%每秒時，開始關閉汽輪機高缸截止閥，在核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度達到22.5%每秒時，汽輪機高缸截止閥完全關閉?？梢岳斫猓穗娬局衅啓C高缸截止閥的加速度限制不以該值為限，可以將該核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為任意大于或者等于在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度中的任意一個值。
[0053]在步驟S103中，根據(jù)核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制控制汽輪機高缸截止閥的開關。其具體過程如下:
[0054]當核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度小于汽輪機高缸截止閥的加速度限制時，則控制核電站中汽輪機高缸截止閥保持開啟；當核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到汽輪機高缸截止閥的加速度限制時，關閉汽輪機高缸截止閥。其中關閉汽輪機高缸截止閥的具體過程如下:
[0055]當核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到汽輪機高缸截止閥的加速度限制時，開始關閉汽輪機高缸截止閥，并在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到汽輪機高缸截止閥的加速度限制的最大值時，汽輪機高缸截止閥完全關閉。如當汽輪機高缸截止閥的加速度限制為20%每秒到22.5%每秒時，則當核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到20%每秒時，開始關閉汽輪機高缸截止閥，并在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到22.5%每秒時，汽輪機高缸截止閥完全關閉。
[0056]在本發(fā)明實施例中，由于將汽輪機高缸截止閥的加速度限制設為電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，從而在發(fā)生電網(wǎng)瞬時故障時，檢測到的汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度均小于汽輪機高缸截止閥的加速度限制，這樣，在發(fā)生電網(wǎng)瞬時故障時，不會關閉汽輪機高缸截止閥，在電網(wǎng)故障排除后，也就不用立即開啟汽輪機高缸截止閥，避免了由于電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障導致的汽輪機高缸截止閥的頻繁開關的問題，從而避免了汽輪機發(fā)生汽鎖現(xiàn)象，進一步避免了發(fā)電機組被迫維持在低功率運行狀態(tài)的現(xiàn)象，提高了核電站汽輪機控制系統(tǒng)的可靠性。
[0057]圖3示出了本發(fā)明另一實施例提供的防止電網(wǎng)短路故障對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方法的實現(xiàn)流程，詳述如下:
[0058]在步驟S301中，檢測在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。其具體過程如上所述，在此不再贅述。
[0059]在步驟S302中，將核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為大于或者等于在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，同時保持核電站中汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制不變。
[0060]在本實施例中，通過為汽輪機高缸截止閥和汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥分別設置加速度限制，將汽輪機高缸截止閥和汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的控制相互獨立，從而使得汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥可以按照汽輪機原來的控制原理進行正常的控制，保證核電站的運行安全，同時通過調(diào)整汽輪機高缸截止閥的加速度限制，可以避免汽輪機高缸截止閥產(chǎn)生汽鎖現(xiàn)象。
[0061]在本實施例中，可以將汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為20%到22.5%，而汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制設置為5%到6%。
[0062]在步驟S303中，根據(jù)核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制控制汽輪機高缸截止閥的開關，根據(jù)核電站中汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制控制汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的開關。
[0063]請參閱圖4，為本發(fā)明實施例提供的汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥響應曲線和汽輪機高缸截止閥響應曲線對比圖，以汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為20%到22.5%，而汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制設置為5%到6%為例，詳細說明其具體過程如下:
[0064]當汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度小于汽輪機高缸截止閥的加速度限制(即20%每秒)時，控制汽輪機高缸截止閥保持開啟，當汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到汽輪機高缸截止閥的加速度限制(即20%每秒)時，開始關閉汽輪機高缸截止閥，并在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到汽輪機高缸截止閥的加速度限制的最大值(即22.5%每秒)時，汽輪機高缸截止閥完全關閉。
[0065]當汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度小于汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制(即5%每秒)時，控制汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥保持開啟，當汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制(即5%每秒)時，開始關閉汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥，并在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到汽輪機高缸截止閥的加速度限制的最大值(即6%每秒)時，汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥完全關閉。
[0066]在本發(fā)明實施例中，在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時，汽輪機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的加速度是功率平衡過程中轉(zhuǎn)子擺動所導致的加速度瞬時擾動，實際轉(zhuǎn)速變化量較小，此時，通過核電站中汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的迅速關閉，足以響應該電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障而導致的故障點附近發(fā)電機組負荷的變化。
[0067]在本發(fā)明實施例中，由于將汽輪機高缸截止閥的加速度限制設為電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時汽輪機的最大加速度，從而在發(fā)生電網(wǎng)瞬時故障時，檢測到的汽輪機的實際加速度均小于汽輪機高缸截止閥的加速度限制，這樣，在發(fā)生電網(wǎng)瞬時故障時，只會關閉汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥，以響應由于電網(wǎng)瞬時故障導致的故障點附近發(fā)電機組負荷的變化，而不會關閉汽輪機高缸截止閥，從而在電網(wǎng)故障消失后，汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥在自動負荷控制下可以迅速開啟，而汽輪機高缸截止閥由于其之前并未關閉，從而也不需要在自動負荷控制下開啟，從而避免了汽輪機發(fā)生汽鎖現(xiàn)象，進一步避免了發(fā)電機組被迫維持在低功率運行狀態(tài)的現(xiàn)象。
[0068]圖5示出了本發(fā)明實施例提供的防止對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的裝置的結(jié)構，為了便于說明僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分。
[0069]該裝置可以用于汽輪機控制設備，可以是運行于汽輪機控制設備內(nèi)的軟件單元、硬件單元或者軟硬件相結(jié)合的單元，也可以作為獨立的掛件集成到汽輪機控制設備中或者運行于汽輪機控制設備的應用系統(tǒng)中，該裝置包括:
[0070]最大加速度檢測單元I用于檢測在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0071]其中電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障是指核電站發(fā)電廠中的發(fā)電機組出口電壓瞬時下降的故障。該電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障包括但不限于電網(wǎng)發(fā)生兩相或三相接地故障或電網(wǎng)發(fā)生短路故障
坐寸ο
[0072]在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，該最大加速度檢測單元I具體包括:
[0073]第一功率差采集模塊11用于采集故障前后發(fā)電機組的功率差。
[0074]加速度采集模塊12用于采集故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的最大速度變化幅值，換算成故障時汽機轉(zhuǎn)子的加速度。
[0075]第二功率差采集模塊13用于獲取極端情況下故障前后發(fā)電機組的最大功率差。
[0076]最大加速度估算模塊14用于根據(jù)故障前后發(fā)電機組的功率差、故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度以及極端情況下故障前后發(fā)電機組的最大功率差，按照汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度與汽輪機的功率差之間的線性關系，估算電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0077]在本發(fā)明另一實施例中，該最大加速度檢測單元I還用于估算多個不同的發(fā)電機組中電網(wǎng)發(fā)生三相接地障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，從中選擇一個最大值作為檢測出的電網(wǎng)發(fā)生短路故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0078]在本發(fā)明另一實施例中，該最大加速度檢測單元I還用于分別檢測電網(wǎng)發(fā)生不同瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，并將電網(wǎng)發(fā)生不同瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度中最大的一個作為檢測出的電網(wǎng)發(fā)生短路故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0079]在本發(fā)明另一實施例中，該裝置還包括:
[0080]最大加速度修正單元4用于為檢測到的電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度增加預設裕度。其中預設裕度可以根據(jù)不同核電站對于安全性的不同要求進行設置，如預設裕度可以為1/3等，但不以該值為限。
[0081]截止閥限制設置單元2用于將核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為大于或者等于在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0082]其中汽輪機高缸截止閥的加速度限制是指允許的不會引起汽輪機高缸截止閥關閉的汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
[0083]在本實施例中，可以將核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為20%每秒到22.5%每秒，即當核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度達到20%每秒時，開始關閉汽輪機高缸截止閥，在核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度達到22.5%每秒時，汽輪機高缸截止閥完全關閉。可以理解，核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制不以該值為限，可以將該核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為任意大于或者等于在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度中的任意一個值。
[0084]截止閥響應單元3用于根據(jù)核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制控制汽輪機高缸截止閥的開關。
[0085]其具體過程如下:
[0086]當核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度小于汽輪機高缸截止閥的加速度限制時，則控制核電站中汽輪機高缸截止閥保持開啟；當核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到汽輪機高缸截止閥的加速度限制時，關閉汽輪機高缸截止閥。其中關閉汽輪機高缸截止閥的具體過程如下:
[0087]當核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到汽輪機高缸截止閥的加速度限制時，開始關閉汽輪機高缸截止閥，并在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到汽輪機高缸截止閥的加速度限制的最大值時，汽輪機高缸截止閥完全關閉。
[0088]在本發(fā)明另一實施例中，該截止閥響應單元3具體用于在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度小于20%每秒時，控制汽輪機高缸截止閥保持開啟，當汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到20%每秒時，開始關閉汽輪機高缸截止閥，并在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到22.5%每秒時，汽輪機高缸截止閥完全關閉。
[0089]在本發(fā)明另一實施例中，該裝置還包括:
[0090]調(diào)節(jié)閥限制設置單元5用于保持核電站中汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制不變。
[0091]在本實施例中，可以將汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為20%到22.5%，而汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制設置為5%到6%。
[0092]調(diào)節(jié)閥響應單元6用于根據(jù)核電站中汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制控制汽輪機聞缸調(diào)節(jié)閥的開關。
[0093]調(diào)節(jié)閥響應單元6具體用于在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度小于5%每秒時，控制汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥保持開啟，當汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到5%每秒時，開始關閉汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥，并在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到6%每秒時，汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥完全關閉。
[0094]值得注意的是，上述系統(tǒng)，所包括的各個單元只是按照功能邏輯進行劃分的，但并不局限于上述的劃分，只要能夠?qū)崿F(xiàn)相應的功能即可；另外，各功能單元的具體名稱也只是為了便于相互區(qū)分，并不用于限制本發(fā)明的保護范圍。
[0095]本領域普通技術人員可以理解，實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可以在存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，所述的存儲介質(zhì)，如R0M/RAM、磁盤、光盤等。
[0096]在本發(fā)明實施例中，將汽輪機高缸截止閥的加速度限制設為電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，從而在發(fā)生電網(wǎng)瞬時故障時，檢測到的汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度均小于汽輪機高缸截止閥的加速度限制，這樣，在發(fā)生電網(wǎng)瞬時故障時，不會關閉汽輪機高缸截止閥，在電網(wǎng)故障排除后，也就不用立即開啟汽輪機高缸截止閥，避免了由于電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障導致的汽輪機高缸截止閥的頻繁開關的問題，從而避免了汽輪機發(fā)生汽鎖現(xiàn)象，進一步避免了發(fā)電機組被迫維持在低功率運行狀態(tài)的現(xiàn)象，提高了核電站汽輪機控制系統(tǒng)的可靠性。通過為汽輪機高缸截止閥和汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥分別設置加速度限制，將汽輪機高缸截止閥和汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的控制相互獨立，從而使得汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥可以按照汽輪機原來的控制原理進行正常的控制，保證核電站的運行安全，同時通過調(diào)整汽輪機高缸截止閥的加速度限制，可以避免汽輪機高缸截止閥產(chǎn)生汽鎖現(xiàn)象。
[0097]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.防止對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方法，其特征在于，所述方法包括: 檢測在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度； 將核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為大于或者等于在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度； 根據(jù)核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制控制汽輪機高缸截止閥的開關。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述檢測在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度具體包括: 采集故障前后發(fā)電機組的功率差； 采集故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的最大速度變化幅值，換算成故障時汽機轉(zhuǎn)子的加速度； 獲取極端情況下故障前后發(fā)電機組的最大功率差； 根據(jù)故障前后發(fā)電機組的功率差、故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度以及極端情況下故障前后發(fā)電機組的最大功率差，按照汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度與汽輪機的功率差之間的線性關系，估算電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 估算多個不同的發(fā)電機組中電網(wǎng)發(fā)生三相接地障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，從中選擇一個最大值作為檢測出的電網(wǎng)發(fā)生短路故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 分別檢測電網(wǎng)發(fā)生不同瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度； 將電網(wǎng)發(fā)生不同瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度中最大的一個作為檢測出的電網(wǎng)發(fā)生短路故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
5.如權利要求1至4任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 為檢測到的電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度增加預設裕度。
6.如權利要求1至4任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 保持核電站中汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制不變； 根據(jù)核電站中汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制控制汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的開關。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述汽輪機高缸截止閥的加速度限制為20%每秒到22.5%每秒，所述汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制為5%每秒到6%每秒。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制控制汽輪機高缸截止閥的開關具體包括: 當汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度小于20%每秒時，控制汽輪機高缸截止閥保持開啟，當汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到20%每秒時，開始關閉汽輪機高缸截止閥，并在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到22.5%每秒時，汽輪機高缸截止閥完全關閉； 所述根據(jù)核電站中汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制控制汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的開關具體包括: 當汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度小于5%每秒時，控制汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥保持開啟，當汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到5%每秒時，開始關閉汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥，并在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到6%每秒時，汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥完全關閉。
9.防止對核電站汽輪機控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的裝置，其特征在于，所述裝置包括:最大加速度檢測單元，用于檢測在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度； 截止閥限制設置單元，用于將核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制設置為大于或者等于在電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度； 截止閥響應單元，用于根據(jù)核電站中汽輪機高缸截止閥的加速度限制控制汽輪機高缸截止閥的開關。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述最大加速度檢測單元具體包括: 第一功率差采集模塊，用于采集故障前后發(fā)電機組的功率差； 加速度采集模塊，用于采集故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的最大速度變化幅值，換算成故障時汽機轉(zhuǎn)子的加速度； 第二功率差采集模塊，用于獲取極端情況下故障前后發(fā)電機組的最大功率差； 最大加速度估算模塊，用于根據(jù)故障前后發(fā)電機組的功率差、故障時汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度以及極端情況下故障前后發(fā)電機組的最大功率差，按照汽輪機轉(zhuǎn)子的加速度與汽輪機的功率差之間的線性關系，估算電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
11.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述最大加速度檢測單元還用于估算多個不同的發(fā)電機組中電網(wǎng)發(fā)生三相接地障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，從中選擇一個最大值作為檢測出的電網(wǎng)發(fā)生短路故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
12.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述最大加速度檢測單元還用于分別檢測電網(wǎng)發(fā)生不同瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度，并將電網(wǎng)發(fā)生不同瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度中最大的一個作為檢測出的電網(wǎng)發(fā)生短路故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度。
13.如權利要求9至12任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 最大加速度修正單元，用于為檢測到的電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時核電站中汽輪機轉(zhuǎn)子的最大加速度增加預設裕度。
14.如權利要求9至12任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 調(diào)節(jié)閥限制設置單元，用于保持核電站中汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制不變； 調(diào)節(jié)閥響應單元，用于根據(jù)核電站中汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制控制汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的開關。
15.如權利要求14所述的裝置，其特征在于，所述汽輪機高缸截止閥的加速度限制為20%每秒到22.5%每秒，所述汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥的加速度限制為5%每秒到6%每秒。
16.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述截止閥響應單元具體用于在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度小于20%每秒時，控制汽輪機高缸截止閥保持開啟，當汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到20%每秒時，開始關閉汽輪機高缸截止閥，并在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到22.5%每秒時，汽輪機高缸截止閥完全關閉； 所述調(diào)節(jié)閥響應單元具體用于在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度小于5%每秒時，控制汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥保持開啟，當汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到5%每秒時，開始關閉汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥，并在汽輪機轉(zhuǎn)子的實際加速度達到6%每秒時，汽輪機高缸調(diào)節(jié)閥完全關閉。
【文檔編號】F01D21/02GK103806959SQ201210457607
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月14日 優(yōu)先權日:2012年11月14日
【發(fā)明者】馬蜀, 浦黎, 項慶華, 夏紅衛(wèi), 陳毓 申請人:中國廣東核電集團有限公司, 大亞灣核電運營管理有限責任公司