一種核電機(jī)組整體穩(wěn)定性分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及核電控制技術(shù)領(lǐng)域,特別是設(shè)及一種核電機(jī)組整體穩(wěn)定性分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前我國(guó)核電迅速發(fā)展,截至目前,我國(guó)在運(yùn)、在建和擬建的核電機(jī)組共52臺(tái),其 中已投入運(yùn)行23臺(tái),總裝機(jī)規(guī)模為2140萬(wàn)千瓦。根據(jù)規(guī)劃,到2020年,我國(guó)核電裝機(jī)容量要 達(dá)到5800萬(wàn)千瓦,在建容量達(dá)到3000萬(wàn)千瓦W上。
[0003] 2011年3月11日,日本發(fā)生了福島核電站核泄漏事故,此次事故最終定級(jí)為國(guó)際核 事件分級(jí)表1NES7級(jí)特大事故,堪比切爾諾貝利核事故,給全球蓬勃發(fā)展的核電事業(yè)帶來(lái)極 大的影響。我國(guó)已經(jīng)明確表示在確保安全的前提下將繼續(xù)大力發(fā)展核電,因此建立適用于 電力系統(tǒng)中長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析的核電機(jī)組數(shù)學(xué)模型用于分析電網(wǎng)和核電機(jī)組的相互影響顯 得很有必要。電網(wǎng)影響核電機(jī)組主要是通過電壓和頻率:一方面,電網(wǎng)電壓和頻率的擾動(dòng)可 W影響核電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng),從而在反應(yīng)堆內(nèi)部引起暫態(tài)過程;另一方面,電網(wǎng)電壓和頻率 的擾動(dòng)可W影響感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的冷卻劑累,電網(wǎng)電壓或者頻率的降低,將導(dǎo)致冷卻劑累轉(zhuǎn) 速降低,冷卻劑流量減少,導(dǎo)致反應(yīng)堆內(nèi)部溫度升高,甚至引起反應(yīng)堆堆忍烙毀等嚴(yán)重事 故。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中,通常通過構(gòu)建高階數(shù)的核電機(jī)組數(shù)學(xué)模型來(lái)進(jìn)行電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 分析,但是,上述高階數(shù)的核電機(jī)組數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜,所W會(huì)導(dǎo)致進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)仿真 計(jì)算量大,計(jì)算時(shí)間過長(zhǎng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種核電機(jī)組整體穩(wěn)定性分析方法,W解決現(xiàn)有技術(shù)中的 通過高階數(shù)的核電機(jī)組數(shù)學(xué)模型進(jìn)行穩(wěn)定性分析的方法,仿真計(jì)算量大且計(jì)算時(shí)間過長(zhǎng)問 題。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案:
[0007] -種核電機(jī)組整體穩(wěn)定性分析方法,包括:
[000引建立核電機(jī)組整體的數(shù)學(xué)控制模型,其中,所述數(shù)學(xué)控制模型包括構(gòu)成封閉反饋 循環(huán)的反應(yīng)堆堆忍模塊、熱線溫度模塊、冷線溫度模塊、蒸汽發(fā)生器模塊、汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 模塊、反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)模塊、主累模塊和汽輪機(jī)模塊,所述反應(yīng)堆堆忍模塊包括中子動(dòng) 力學(xué)子模塊、W及堆忍燃料和冷卻劑熱量傳遞子模塊;
[0009] 在t = ls時(shí),向所述反應(yīng)堆堆忍模塊分別添加反應(yīng)性階躍擾動(dòng)和冷線溫度階躍擾 動(dòng),并根據(jù)所述反應(yīng)堆堆忍模塊的階躍響應(yīng),獲取所述核電機(jī)組的固有特性;
[0010] 分別在所述汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模塊端在t = ls時(shí)加入一個(gè)功率階躍、W及在t = 20s 時(shí)使汽輪機(jī)功率整定值在固定時(shí)間內(nèi)線性增加,相應(yīng)的根據(jù)所述反應(yīng)堆堆忍模塊的中子通 量變化、所述熱線溫度模塊的熱線溫度變、所述冷線溫度模塊的冷線溫度變化、所述蒸汽發(fā) 生器模塊的蒸汽壓力變化、所述汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模塊的氣口開度變化、W及所述反應(yīng)堆功 率控制系統(tǒng)模塊的機(jī)械功率變化,獲取所述核電機(jī)組的內(nèi)部特性。
[0011] 優(yōu)選地,所述方法還包括:
[0012] 在t = ls時(shí),在所述主累模塊端分別加入一個(gè)電網(wǎng)頻率變化和電網(wǎng)電壓變化,相應(yīng) 的根據(jù)所述主累模塊的冷卻劑流量變化,獲取電網(wǎng)頻率和電壓的波動(dòng)對(duì)所述核電機(jī)組的影 響。
[0013] 優(yōu)選地,所述方法還包括:
[0014] 利用單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)模型在t=ls時(shí),在所述無(wú)窮大系統(tǒng)模型的無(wú)窮大電源端的 母線處加一個(gè)=相故障、并在t = l. Is時(shí)切除故障,獲取所述反應(yīng)堆堆忍模塊的中子通量響 應(yīng)曲線、所述熱線溫度模塊的熱線溫度響應(yīng)曲線、所述冷線溫度模塊的冷線溫度響應(yīng)曲線、 所述蒸汽發(fā)生器模塊的蒸汽壓力響應(yīng)曲線、所述汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模塊的氣口開度響應(yīng)曲 線、W及所述反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)模塊的機(jī)械功率響應(yīng)曲線。
[0015] 優(yōu)選地,所述向所述反應(yīng)堆堆忍模塊分別添加反應(yīng)性階躍擾動(dòng)和冷線溫度階躍擾 動(dòng),并根據(jù)所述反應(yīng)堆堆忍模塊的階躍響應(yīng),獲取所述核電機(jī)組的固有特性,包括:
[0016] 向所述中子動(dòng)力學(xué)子模塊上添加一個(gè)+0.(K)p.u.的反應(yīng)性階躍擾動(dòng),根據(jù)所述中 子動(dòng)力學(xué)子模塊的中子通量變化,獲取所述中子動(dòng)力學(xué)子模塊的固有特性;
[0017] 向所述反應(yīng)堆堆忍模塊添加一個(gè)+0.00Ip. U.的反應(yīng)性階躍擾動(dòng),根據(jù)所述反應(yīng)堆 堆忍模塊的中子通量和燃料溫度變化,獲取所述反應(yīng)堆堆忍模塊的固有特性;
[0018] 向所述反應(yīng)堆堆忍模塊添加一個(gè)+IOK的冷線溫度階躍擾動(dòng),根據(jù)所述反應(yīng)堆堆忍 模塊的中子通量和燃料溫度變化,獲取所述反應(yīng)堆堆忍模塊的固有特性;
[0019] 其中,所述反應(yīng)堆堆忍模塊包括中子動(dòng)力學(xué)子模塊、W及堆忍燃料和冷卻劑熱量 傳遞子模塊。
[0020] 優(yōu)選地,所述的分別在所述汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模塊端在t = ls時(shí)加入一個(gè)功率階躍、 W及在t = 20s時(shí)使汽輪機(jī)功率整定值在固定時(shí)間內(nèi)線性增加,包括:
[0021] 分別在所述汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模塊端在t= Is時(shí)加入一個(gè)+10%的功率階躍、W及在 t = 20s時(shí)使汽輪機(jī)功率整定值在120s內(nèi)增加10%。
[0022] 優(yōu)選地,所述在所述主累模塊端分別加入一個(gè)電網(wǎng)頻率變化和電網(wǎng)電壓變化,包 括:
[0023] 在所述主累模塊端分別加入一個(gè)電網(wǎng)頻率從1.化.U.下降到0.96P.U.的變化;
[0024] 在所述主累模塊端分別加入一個(gè)電網(wǎng)電壓從1.化.U.下降到0.9P.U.的變化。
[0025] 由W上技術(shù)方案可見,本發(fā)明實(shí)施例提供的一種核電機(jī)組整體穩(wěn)定性分析方法, 通過建立核電機(jī)組整體的數(shù)學(xué)控制模型,并W所述控制模型為基礎(chǔ),在t = ls時(shí)向所述控制 模型的反應(yīng)堆堆忍模塊分別添加反應(yīng)性階躍擾動(dòng)和冷線溫度階躍擾動(dòng),根據(jù)所述反應(yīng)堆堆 忍模塊的階躍響應(yīng),獲取所述核電機(jī)組的固有特性;同時(shí),分別在所述汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模塊 端在t= Is時(shí)加入一個(gè)功率階躍、W及在t = 20s時(shí)使汽輪機(jī)功率整定值在固定時(shí)間內(nèi)線性 增加,根據(jù)所述控制模型中相關(guān)變量的變化,獲取所述核電機(jī)組的內(nèi)部特性在此基礎(chǔ)上分 析了核電機(jī)組的固有特性。因此,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施提供的核電機(jī)組數(shù)學(xué)控制模型,對(duì)核電機(jī) 組穩(wěn)定性分析運(yùn)算過程簡(jiǎn)單,適用于電力系統(tǒng)中長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析。
【附圖說明】
[0026] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見地,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而 言,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。
[0027] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種核電機(jī)組整體的數(shù)學(xué)控制模型示意圖;
[0028] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模塊的傳遞函數(shù)框圖;
[0029] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種汽輪機(jī)模塊的傳遞函數(shù)框圖;
[0030] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)模塊的傳遞函數(shù)框圖;
[0031] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的中子動(dòng)力學(xué)子模塊在+0.OOlp.U.反應(yīng)性階躍擾動(dòng)下的 響應(yīng)圖;
[0032] 圖6(a)為本發(fā)明實(shí)施例提供的反應(yīng)堆堆忍模塊的中子通量在+0.OOlp.U.反應(yīng)性 階躍擾動(dòng)下的響應(yīng)圖;
[0033] 圖6(b)為本發(fā)明實(shí)施例提供的反應(yīng)堆堆忍模塊的燃料溫度在+0.OOlp.U.反應(yīng)性 階躍擾動(dòng)下的響應(yīng)圖;
[0034] 圖7(a)為本發(fā)明實(shí)施例提供的反應(yīng)堆堆忍模塊的中子通量在+IOK冷線溫度階躍 擾動(dòng)下的響應(yīng)圖;
[0035] 圖7(b)為本發(fā)明實(shí)施例提供的反應(yīng)堆堆忍模塊的燃料溫度在+IOK冷線溫度階躍 擾動(dòng)下的響應(yīng)圖;
[0036] 圖8中的圖a-f為本發(fā)