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多模块协调控制方法及工程应用

多模块协调控制方法及工程应用

高温气冷堆PD输出反馈功率控制的镇定性能分析

2023中国自动化大会

作者：董哲黄晓津朱云龙程仲华董玉杰张作义清华大学核能与新能源技术研究院

由于采用一系列先进设计特点,小型模块反应堆安全性显著增强,模块高温气冷堆甚至具有固有安全性。在提升安全性的同时,小型模块堆额定功率受限,单堆输出电功率不高于300MWe。为利用小型模块堆构建大型核动力机组,需要采用多模块方案,通... 详细信息

由于采用一系列先进设计特点,小型模块反应堆安全性显著增强,模块高温气冷堆甚至具有固有安全性。在提升安全性的同时,小型模块堆额定功率受限,单堆输出电功率不高于300MWe。为利用小型模块堆构建大型核动力机组,需要采用多模块方案,通过多个小型模块堆驱动公共负荷装置,将单个反应堆的良好安全性能延拓至整个机组。传统单模块核动力机组运行控制方法,已不适用于多模块核动力机组,需要系统发展多模块协调控制方法。本文给出了多模块协调控制方法发展现状及其在世界首座模块高温气冷堆示范电站的工程应用情况,并指出了未来的发展方向。

关键词：多模块核动力机组小型模块反应堆模块高温气冷堆协调控制

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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原子能科学技术 2015年第B05期49卷 402-408页

作者：董哲黄晓津清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084

由于具有固有安全性,高温气冷堆被视为下一代核能系统的首选堆型之一,且安全、稳定和高效的运行是发展高温气冷堆技术的基本要求。功率控制通过合理给出控制棒的升降速度来增强闭环稳定性和过渡过程暂态性能,因而对于提升高温气冷堆的... 详细信息

由于具有固有安全性,高温气冷堆被视为下一代核能系统的首选堆型之一,且安全、稳定和高效的运行是发展高温气冷堆技术的基本要求。功率控制通过合理给出控制棒的升降速度来增强闭环稳定性和过渡过程暂态性能,因而对于提升高温气冷堆的运行性能具有重要意义。本文基于反应堆控制的物理方法,从理论上给出了比例微分(PD)输出反馈功率控制律保证闭环全局渐近稳定的充分条件。数值仿真结果验证了此结论的正确性,并揭示了功率调节性能与温度反馈回路增益之间的关系。这一结果不仅从理论上保证了经典PD反馈律可用于实现高温气冷堆的高性能功率调节,而且为利用PD控制实现负荷跟踪提供了理论基础。

关键词：高温气冷堆功率控制全局渐近稳定性

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多重网格法及在HTR-10堆芯动态仿真

清华大学学报（自然科学版） 1998年第10期38卷 107-110页

作者：黄晓津冯元琨清华大学自动化系

研究了ＨＴＲ－１０堆芯的动态仿真，为反应堆控制系统的分析和设计服务。由于堆芯模型方程是典型的非定常可压缩Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程组，要求快速准确的求解。求解算法采用了结合多重网格的ＳＩＭＰＬＥＣ算法，并且讨论了... 详细信息

研究了ＨＴＲ－１０堆芯的动态仿真，为反应堆控制系统的分析和设计服务。由于堆芯模型方程是典型的非定常可压缩Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程组，要求快速准确的求解。求解算法采用了结合多重网格的ＳＩＭＰＬＥＣ算法，并且讨论了多重网格法的基本思想、算法步骤和计算流程。通过对求解域中的不规则区域的处理、合理的进行粗细网格的划分和校正、设置出口缓冲区等措施，克服了在ＨＴＲ－１０堆芯动态仿真中运用多重网格法的困难，并且所得的结果与单网格算法进行了比较。仿真结果表明：达到同样精度，采用多重网格方法，求解过程比单网格算法的迭代次数减少了约５／６，计算时间减少了约一半，为快速进行堆芯动态仿真提供了条件。

关键词：反应堆动态仿真多重网格方法堆芯

高温气冷堆核蒸汽供应系统出口蒸汽温度的T-S模糊控制方法

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原子能科学技术 2018年第4期52卷 699-704页

作者：原越黄晓津清华大学核能与新能源技术研究院先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084

高温气冷堆(HTGR)是国际核能界公认的一种具有良好安全特性的堆型,具有第四代核能系统的技术特征,其核蒸汽供应系统(NSSS)复杂的非线性特性,对控制策略的设计提出了挑战。另一方面,T-S模糊控制方法在复杂非线性系统的控制方面存在巨大优... 详细信息

高温气冷堆(HTGR)是国际核能界公认的一种具有良好安全特性的堆型,具有第四代核能系统的技术特征,其核蒸汽供应系统(NSSS)复杂的非线性特性,对控制策略的设计提出了挑战。另一方面,T-S模糊控制方法在复杂非线性系统的控制方面存在巨大优势,因此在高温气冷堆核蒸汽供应系统中应用T-S模糊控制方法,可能会获得较传统线性控制方法更好的控制性能。本文提出了一种T-S模糊控制器的系统化设计方法,首先建立高温气冷堆核蒸汽供应系统出口蒸汽温度的T-S模糊控制系统模型;然后基于李雅普诺夫方法,得到T-S模糊控制系统的双线性矩阵不等式(BMI)形式的全局渐近稳定条件;最后通过局部最小化算法求解双线性矩阵不等式,得到T-S模糊控制器的参数。仿真结果表明,按照这一系统化方法设计的T-S模糊控制器较传统的线性PI控制器表现出更好的控制特性。

关键词：高温气冷堆核蒸汽供应系统 T-S模糊控制器双线性矩阵不等式局部最小化算法

高温气冷堆核电站计算机化规程流程的建模和验证

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清华大学学报（自然科学版） 2018年第7期58卷 658-663页

作者：徐晓娜黄晓津清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心先进反应堆工程与安全教育部重点实验室

为了满足高温气冷堆核电站计算机化规程流程验证的需要,针对高温气冷堆核电站＂多个核蒸汽供应系统模块带一台汽轮机＂的结构和运行特点,该文利用改进的着色Petri网建模方法,建立了常规规程执行流程模型和有中断的变体规程执行流程模型... 详细信息

为了满足高温气冷堆核电站计算机化规程流程验证的需要,针对高温气冷堆核电站＂多个核蒸汽供应系统模块带一台汽轮机＂的结构和运行特点,该文利用改进的着色Petri网建模方法,建立了常规规程执行流程模型和有中断的变体规程执行流程模型,并基于模型对计算机化规程执行进行了形式化验证。对一个典型的高温气冷堆核电站异常事件处理规程的案例进行分析,结果表明：基于改进着色Petri网的规程建模和验证方法有效,为高温气冷堆核电站计算机化运行规程系统的研制提供了重要的理论依据。

关键词：高温气冷堆核电站计算机化规程建模和验证改进着色Petri网

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基于模糊距离的核电厂瞬态分段识别方法

核动力工程 2014年第1期35卷 106-109页

作者：常远黄晓津李春文郝轶清华大学自动化系北京100084 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 北京师范大学管理学院北京100875

近年来发展的核电厂瞬态识别技术,可为操纵员提供处于发展阶段的故障信息,有助于了解核电厂状态并及时采取相应的操作动作,保证核电厂的安全运行。将瞬态过程曲线分为两段,前段利用聚类方法用于快速识别,后段利用提取的瞬态过程的特征... 详细信息

近年来发展的核电厂瞬态识别技术,可为操纵员提供处于发展阶段的故障信息,有助于了解核电厂状态并及时采取相应的操作动作,保证核电厂的安全运行。将瞬态过程曲线分为两段,前段利用聚类方法用于快速识别,后段利用提取的瞬态过程的特征进行更准确的识别。利用待识别瞬态与参考瞬态间的模糊距离描述二者的相近程度,可以消除噪声等扰动的影响,并得到更符合认知习惯的结果。利用高温气冷堆核电厂仿真机的故障数据验证瞬态识别方法的有效性。

关键词：瞬态识别瞬态曲线分段小波在线预处理模糊距离

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核电数字化控制系统安全综述

原子能科学技术 2012年第B09期46卷 411-416页

作者：李江海黄晓津清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

核电站控制系统的数字化和联网化,在提高控制性能、方便操作维护的同时,也带来新的安全漏洞。特别是通用的协议、软件和设备正逐步取代原有的专用系统,这导致系统安全漏洞更容易被利用。而控制系统与现实世界直接相互作用,一旦出现安全... 详细信息

核电站控制系统的数字化和联网化,在提高控制性能、方便操作维护的同时,也带来新的安全漏洞。特别是通用的协议、软件和设备正逐步取代原有的专用系统,这导致系统安全漏洞更容易被利用。而控制系统与现实世界直接相互作用,一旦出现安全问题,将威胁人身健康和环境安全,破坏关键基础设施,甚至危及国家安全。通过详细评述近年来数起与核电相关的控制系统安全事件,总结归纳控制系统安全的重要意义和难点问题。结合现有的研究成果,分析展望了有学术价值的研究方向。

关键词：核电站数字化控制系统信息物理系统信息安全弹性控制

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基于FPGA的核安全级仪控系统设计与验证

核动力工程 2021年第3期42卷 115-120页

作者：马晓宇黄晓津王冬清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 中国核工业集团有限公司北京100045 中核控制系统工程有限公司北京102401

为解决基于微处理器技术的核电厂安全级数字化仪控系统(DCS)中软件共因故障(CCF)的问题,通过多样性手段避免当未能紧急停堆的预计瞬态(ATWS)发生或反应堆保护系统(RPS)因CCF导致丧失安全功能的风险,本文设计了一种基于现场可编程逻辑门... 详细信息

为解决基于微处理器技术的核电厂安全级数字化仪控系统(DCS)中软件共因故障(CCF)的问题,通过多样性手段避免当未能紧急停堆的预计瞬态(ATWS)发生或反应堆保护系统(RPS)因CCF导致丧失安全功能的风险,本文设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)技术的核安全级DCS系统平台,并以核电厂中RPS为实例测试验证平台的功能性能。结果表明:基于FPGA的核安全级DCS系统平台在可用性、适用性和可靠性等方面都满足核电厂安全级数字化仪控系统的要求。

关键词：核安全级数字化仪控系统(DCS) 软件共因故障(CCF) 现场可编程逻辑门阵列(FPGA) 反应堆保护系统(RPS)

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核供热堆功率调节系统分布式半实物实时仿真人机接口设计

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原子能科学技术 2009年第S2期43卷 355-359页

作者：倪晓理黄晓津董哲清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

核供热堆用于低温供热以及海水淡化等负荷跟踪的条件下,需建立半实物仿真平台来验证其功率调节系统,其仿真数据量大,使得单机仿真实验的实时性很难得到保证,结果的显示和存储均不方便。利用分布式结构建立了半实物的仿真平台和清晰、直... 详细信息

核供热堆用于低温供热以及海水淡化等负荷跟踪的条件下,需建立半实物仿真平台来验证其功率调节系统,其仿真数据量大,使得单机仿真实验的实时性很难得到保证,结果的显示和存储均不方便。利用分布式结构建立了半实物的仿真平台和清晰、直观的人机接口,减轻了模型计算机的负担,提高了运算速度,满足了系统实时化的要求;画面清晰简洁,方便的指令输入和结果输出使系统的验证更加容易。

关键词：核供热堆功率调节系统半实物实时仿真人机接口