本發(fā)明涉及核電站棒控系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種核電站棒控系統(tǒng)仿真平臺(tái)。

背景技術(shù)：

控制棒控制系統(tǒng)(簡稱棒控系統(tǒng))作為主要的反應(yīng)堆控制系統(tǒng)之一，其主要功能是：根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的變化，系統(tǒng)相應(yīng)提升或插入控制棒調(diào)節(jié)堆芯的反應(yīng)性，從而控制堆芯溫度和核功率，實(shí)現(xiàn)g模式的反應(yīng)堆控制。當(dāng)反應(yīng)堆處于非穩(wěn)定運(yùn)行工況時(shí)，控制棒控制系統(tǒng)還能在堆啟動(dòng)階段把反應(yīng)堆從零功率帶到滿功率以及在正常停堆階段執(zhí)行停堆或在事故情況下緊急停堆，保護(hù)反應(yīng)堆，保證堆芯安全。棒控系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分，為棒控邏輯柜、動(dòng)力柜以及控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(crdm)。

目前針對(duì)棒控系統(tǒng)機(jī)柜的維修方式是：發(fā)現(xiàn)故障板件，采取新備件更換，換下的板件返廠維修。此種維修方式有三方面的弊端：1)備件沒有經(jīng)過功能驗(yàn)證就投入使用，給運(yùn)行機(jī)組帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)；2)由于沒有驗(yàn)證手段，更換下的備件無法診斷故障和自主翻新維修；3)由于生產(chǎn)廠家停產(chǎn)或維修周期較長，現(xiàn)場備件卡件逐漸減少，現(xiàn)場備件供應(yīng)的壓力日增，并且板件的返廠維修費(fèi)用也因壟斷而價(jià)格虛高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種改進(jìn)的核電站棒控系統(tǒng)仿真平臺(tái)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種核電站棒控系統(tǒng)仿真平臺(tái)，包括：

仿真及數(shù)據(jù)采集柜，包括仿真單元和數(shù)據(jù)采集單元，所述仿真單元用于模擬反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)和反應(yīng)堆溫度控制系統(tǒng)的各種運(yùn)行工況，并輸出用于自動(dòng)模式控制的、二回路目標(biāo)功率和一二回路功率偏差的仿真信號(hào)；所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集所述仿真平臺(tái)的所有過程信號(hào)并實(shí)時(shí)顯示；

手動(dòng)操作臺(tái)，用于模擬主控室并輸出控制信號(hào)，以及模擬手動(dòng)模式控制；

邏輯柜，用于根據(jù)所述仿真信號(hào)和所述控制信號(hào)產(chǎn)生棒位移動(dòng)命令；

動(dòng)力柜，包括循環(huán)監(jiān)視邏輯單元和可控硅整流電路，所述循環(huán)監(jiān)視邏輯單元用于根據(jù)所述棒位移動(dòng)命令產(chǎn)生移動(dòng)時(shí)序信號(hào)，從而控制所述可控硅整流電路輸出線圈運(yùn)行信號(hào)；

模擬負(fù)載柜，用于模擬crdm的負(fù)載線圈，所述模擬負(fù)載柜根據(jù)所述線圈運(yùn)行信號(hào)模擬控制棒的提插動(dòng)作；

配電柜，用于對(duì)所述仿真及數(shù)據(jù)采集柜、所述手動(dòng)操作臺(tái)、所述邏輯柜、所述動(dòng)力柜及所述模擬負(fù)載柜進(jìn)行配電。

優(yōu)選地，所述邏輯柜包括溫度棒及停堆棒控制單元和功率棒控制單元，二者用于根據(jù)所述仿真信號(hào)和所述控制信號(hào)產(chǎn)生棒位移動(dòng)方向數(shù)據(jù)和棒位移動(dòng)速度數(shù)據(jù)，所述棒位移動(dòng)命令包括所述棒位移動(dòng)方向數(shù)據(jù)和所述棒位移動(dòng)速度數(shù)據(jù)；所述溫度棒及停堆棒控制單元和所述功率棒控制單元還用于將當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)、命令棒位以及報(bào)警信號(hào)傳送至所述仿真及數(shù)據(jù)采集柜和所述手動(dòng)操作臺(tái)顯示。

優(yōu)選地，所述溫度棒及停堆棒控制單元用于根據(jù)所述仿真信號(hào)中的一二回路功率偏差和所述手動(dòng)操作臺(tái)所發(fā)出的所述控制信號(hào)產(chǎn)生針對(duì)溫度棒和停堆棒的所述棒位移動(dòng)命令。

優(yōu)選地，所述功率棒控制單元用于根據(jù)所述仿真信號(hào)中的二回路目標(biāo)功率和所述手動(dòng)操作臺(tái)所發(fā)出的所述控制信號(hào)進(jìn)行邏輯處理后產(chǎn)生針對(duì)功率棒的所述棒位移動(dòng)命令。

優(yōu)選地，所述邏輯柜還包括功率棒監(jiān)視單元，用于獨(dú)立校驗(yàn)所述功率棒控制單元的正確性，當(dāng)出現(xiàn)不一致時(shí)發(fā)出所述報(bào)警信號(hào)并傳送至所述手動(dòng)操作臺(tái)顯示。

優(yōu)選地，所述功率棒監(jiān)視單元獨(dú)立運(yùn)算二回路實(shí)際功率和所述棒位移動(dòng)命令，并與所述功率棒控制單元的值相比較得出偏差數(shù)據(jù)，且當(dāng)所述偏差數(shù)據(jù)超過設(shè)定值時(shí)發(fā)出功率偏差報(bào)警和棒位偏差報(bào)警。

優(yōu)選地，所述仿真單元還包括動(dòng)力柜模擬模塊，用于模擬至少一個(gè)所述動(dòng)力柜。

優(yōu)選地，所述模擬負(fù)載柜包括模擬的四組crdm負(fù)載線圈，每組所述crdm負(fù)載線圈包括夾持線圈、移動(dòng)線圈和提升線圈。

優(yōu)選地，所述線圈運(yùn)行信號(hào)包括電流的定值、波形和變化時(shí)序，所述模擬負(fù)載柜接收所述線圈運(yùn)行信號(hào)，并根據(jù)所述線圈運(yùn)行信號(hào)模擬所述控制棒的提插動(dòng)作。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集單元包括采集模塊，用于采集整個(gè)所述仿真平臺(tái)內(nèi)部的輸入/輸出過程中產(chǎn)生的所有過程信號(hào)并在軟件畫面中實(shí)時(shí)顯示；所述數(shù)據(jù)采集單元還包括檢測模塊，用于對(duì)所述模擬負(fù)載柜中負(fù)載線圈的電流進(jìn)行在線檢測。

實(shí)施本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的核電站棒控系統(tǒng)仿真平臺(tái)中，包括了棒控系統(tǒng)的所有典型設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備故障分析及檢修、關(guān)鍵設(shè)備的功能驗(yàn)證及拷機(jī)、以及對(duì)現(xiàn)場棒控系統(tǒng)維護(hù)人員進(jìn)行技能培訓(xùn)和軟硬件實(shí)操培訓(xùn)。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明一些實(shí)施例中核電站棒控系統(tǒng)仿真平臺(tái)的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

圖1示出了本發(fā)明一些實(shí)施例中的壓水堆核電站棒控系統(tǒng)仿真平臺(tái)，用于對(duì)核電站棒控系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行故障原因的分析，并為核電站關(guān)鍵板卡的研制及拷機(jī)提供試驗(yàn)測試平臺(tái)以及對(duì)維修人員進(jìn)行棒控系統(tǒng)的技能培訓(xùn)。本發(fā)明一些實(shí)施例中的核電站棒控系統(tǒng)仿真平臺(tái)采用上位機(jī)、下位機(jī)結(jié)構(gòu)，上位機(jī)為邏輯柜30，下位機(jī)為動(dòng)力柜40，該平臺(tái)還包括模擬負(fù)載柜50、仿真及數(shù)據(jù)采集柜10、手動(dòng)操作臺(tái)20、和配電柜60。平臺(tái)的搭建依托于現(xiàn)場，服務(wù)于現(xiàn)場。平臺(tái)包括了棒控系統(tǒng)的所有典型設(shè)備，能夠全面地進(jìn)行現(xiàn)場棒控系統(tǒng)的設(shè)備檢修試驗(yàn)、設(shè)備故障分析、設(shè)備功能驗(yàn)證、模擬現(xiàn)場運(yùn)行狀況及設(shè)備拷機(jī)，能夠提供現(xiàn)場棒控系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理、系統(tǒng)接口及技能操作的全面培訓(xùn)。通過該平臺(tái)進(jìn)行人員培訓(xùn)，可提高維修人員的rgl技術(shù)水平,減少在線處理rgl相關(guān)故障時(shí)給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來的不確定性影響因素，提高機(jī)組安全運(yùn)行水平和經(jīng)濟(jì)效益。

其中，仿真及數(shù)據(jù)采集柜10包括仿真單元11和數(shù)據(jù)采集單元12，仿真單元11用于模擬反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)和反應(yīng)堆溫度控制系統(tǒng)的各種運(yùn)行工況，并輸出二回路目標(biāo)功率和一二回路功率偏差的仿真信號(hào)，該仿真信號(hào)用于自動(dòng)模式控制。具體地，仿真單元11通過軟件再現(xiàn)棒控系統(tǒng)的控制邏輯，動(dòng)態(tài)模擬核電站的啟動(dòng)、功率擾動(dòng)運(yùn)行、停機(jī)等各種工況下棒控系統(tǒng)對(duì)反應(yīng)堆功率和溫度的控制過程。，此外，仿真單元11也能用軟件手動(dòng)操作的方式輸出核電站二回路目標(biāo)功率、一二回路功率偏差的仿真信號(hào)，用于自動(dòng)模式下棒控系統(tǒng)的控制。具體地，二回路目標(biāo)功率信號(hào)包括汽機(jī)負(fù)荷參考值、頻率控制、頻率貢獻(xiàn)、汽機(jī)開度參考值、操縱員蒸汽流量限值、汽機(jī)進(jìn)汽壓力設(shè)定值、最終功率整定值。仿真單元11還包括動(dòng)力柜模擬模塊，用于模擬至少一個(gè)動(dòng)力柜40。優(yōu)選地，動(dòng)力柜模擬模塊所模擬的動(dòng)力柜40數(shù)量為十五個(gè)。

數(shù)據(jù)采集單元12用于采集整個(gè)仿真平臺(tái)的所有過程信號(hào)并實(shí)時(shí)顯示。數(shù)據(jù)采集單元12包括采集模塊和檢測模塊，采集模塊用于采集整個(gè)仿真平臺(tái)內(nèi)部的輸入/輸出過程中產(chǎn)生的所有過程信號(hào)并在軟件畫面中實(shí)時(shí)顯示。具體地，過程信號(hào)包括但不限于手動(dòng)操作臺(tái)的輸出信號(hào)、邏輯柜的系統(tǒng)狀態(tài)指示信號(hào)、報(bào)警信號(hào)、命令棒位信號(hào)、總線信號(hào)燈以及本實(shí)施例中提及的所有信號(hào)。檢測模塊用于對(duì)模擬負(fù)載柜50中的負(fù)載線圈的電流進(jìn)行在線檢測，檢測出的在線電流檢測結(jié)果包括電流的大小、紋波和過渡過程。在線電流檢測結(jié)果經(jīng)過采集模塊處理后在軟件畫面中顯示，使得整個(gè)仿真平臺(tái)對(duì)電流的大小、紋波和過渡過程進(jìn)行監(jiān)控，并在數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)做出異常判斷，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問題。手動(dòng)操作臺(tái)20用于模擬主控室并輸出控制信號(hào)，以及用于模擬手動(dòng)模式下的棒控系統(tǒng)控制。手動(dòng)操作臺(tái)20還用于接收邏輯柜30發(fā)出的系統(tǒng)狀態(tài)、指令棒位和報(bào)警信號(hào)并顯示?？梢岳斫獾?，手動(dòng)操作臺(tái)20的主要功能是模擬主控室，并完成手動(dòng)模式下所需要主控室執(zhí)行的棒組選擇、提插棒操作等相關(guān)控制和報(bào)警顯示功能，同時(shí)手動(dòng)操作臺(tái)20上也要模擬現(xiàn)場邏輯柜30、動(dòng)力柜40上與外部系統(tǒng)接口的開關(guān)量信號(hào)，并輸入到相應(yīng)端口，以確保仿真平臺(tái)的正確運(yùn)行。作為選擇，手動(dòng)操作臺(tái)20還可以用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源模擬核電站二回路目標(biāo)功率信號(hào)并輸入到邏輯柜30，實(shí)現(xiàn)與仿真單元11軟手操同樣的功能。

邏輯柜30是棒控系統(tǒng)的上位機(jī)，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)棒控系統(tǒng)進(jìn)行全面的管理和協(xié)調(diào)。邏輯柜30用于根據(jù)仿真信號(hào)和控制信號(hào)產(chǎn)生棒位移動(dòng)命令。邏輯柜30包括溫度棒及停堆棒控制單元31、功率棒控制單元32和功率棒監(jiān)視單元33。具體地，溫度棒及停堆棒控制單元31用于根據(jù)仿真信號(hào)中的一二回路功率偏差和手動(dòng)操作臺(tái)20所發(fā)出的控制信號(hào)產(chǎn)生針對(duì)溫度棒和停堆棒的棒位移動(dòng)命令；功率棒控制單元32用于根據(jù)仿真信號(hào)中的二回路目標(biāo)功率和手動(dòng)操作臺(tái)20所發(fā)出的控制信號(hào)進(jìn)行邏輯處理后產(chǎn)生針對(duì)功率棒的棒位移動(dòng)命令，棒位移動(dòng)命令包括棒位移動(dòng)方向數(shù)據(jù)和棒位移動(dòng)速度數(shù)據(jù)。溫度棒及停堆棒控制單元31和功率棒控制單元32還用于將當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)、命令棒位以及報(bào)警信號(hào)傳送至仿真及數(shù)據(jù)采集柜10和手動(dòng)操作臺(tái)20，使得當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)、命令棒位以及報(bào)警信號(hào)在仿真及數(shù)據(jù)采集柜10和手動(dòng)操作臺(tái)20上顯示。

功率棒監(jiān)視單元33，用于獨(dú)立校驗(yàn)功率棒控制單元32運(yùn)行的正確性，當(dāng)出現(xiàn)不一致時(shí)出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)并傳送至手動(dòng)操作臺(tái)20顯示。具體地，功率棒監(jiān)視單元33獨(dú)立運(yùn)算二回路實(shí)際功率和棒位移動(dòng)命令，與功率棒控制單元32運(yùn)算的二回路目標(biāo)功率和棒位移動(dòng)命令分別相比較得出偏差數(shù)據(jù)，且當(dāng)偏差超過設(shè)定值時(shí)發(fā)出功率偏差報(bào)警和棒位偏差報(bào)警。具體地，二回路實(shí)際功率包括汽機(jī)壓力測量值、電功率測量值。在一個(gè)實(shí)施例中，功率偏差報(bào)警定值設(shè)置為30mw，棒位偏差報(bào)警定值設(shè)置為10步。

動(dòng)力柜40包括循環(huán)監(jiān)視邏輯單元41和可控硅整流電路42，循環(huán)監(jiān)視邏輯單元41用于根據(jù)棒位移動(dòng)命令產(chǎn)生移動(dòng)時(shí)序信號(hào)，從而控制可控硅整流電路42輸出線圈運(yùn)行信號(hào)。其中，線圈運(yùn)行信號(hào)包括電流的定值、波形和變化時(shí)序。具體地，下位機(jī)動(dòng)力柜40接受來自邏輯柜30的棒位移動(dòng)命令，產(chǎn)生相應(yīng)的移動(dòng)時(shí)序信號(hào)，控制三個(gè)可控硅整流電路42分別輸出crdm夾持線圈、移動(dòng)線圈、提升線圈電流的定值、波形和變化時(shí)序，帶真實(shí)負(fù)載時(shí)可以控制crdm勾爪的動(dòng)作序列，實(shí)現(xiàn)控制棒沿軸向方向運(yùn)行。作為選擇，動(dòng)力柜40可以指定為棒控系統(tǒng)的任何一個(gè)動(dòng)力柜40，控制對(duì)應(yīng)的棒子組，其余的動(dòng)力柜40由仿真單元11模擬。可以理解地，邏輯柜30和動(dòng)力柜40可與現(xiàn)場設(shè)備完全一致。

模擬負(fù)載柜50用于模擬crdm的負(fù)載線圈，模擬負(fù)載柜50接收線圈運(yùn)行信號(hào)，并根據(jù)線圈運(yùn)行信號(hào)模擬控制棒的提插動(dòng)作。優(yōu)選地，模擬負(fù)載柜50包括模擬的四組crdm負(fù)載線圈，每組crdm負(fù)載線圈包括夾持線圈、移動(dòng)線圈和提升線圈。四組crdm負(fù)載線圈的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了1個(gè)棒子組4束棒同時(shí)運(yùn)行，提供與現(xiàn)場一致的運(yùn)行環(huán)境和操作方式。

配電柜60用于對(duì)、仿真及數(shù)據(jù)采集柜10、手動(dòng)操作臺(tái)20、邏輯柜30、動(dòng)力柜40及模擬負(fù)載柜50進(jìn)行配電。具體地，配電柜60輸出220vac(1p+n)、260vac(2p)、260vac(3p+n)三種電源，其中260vac(3p+n)只為可控硅整流電路42供電，可控硅整流電路42整流后將交流轉(zhuǎn)換為直流電，并通過移相觸發(fā)脈沖控制可控硅的導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)crdm線圈驅(qū)動(dòng)控制棒提插動(dòng)作所要求的電流時(shí)序，并送給模擬負(fù)載柜50的負(fù)載線圈。邏輯柜30和動(dòng)力柜40的控制電源需要雙路供電，分別是220vac(1p+n)、260vac(2p)。手動(dòng)操作臺(tái)20和仿真及數(shù)據(jù)采集柜10的控制電源由單路220vac供電。邏輯柜30的報(bào)警信號(hào)由48vdc開關(guān)電源供電，48vdc電源設(shè)置在手動(dòng)操作臺(tái)20中。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干個(gè)改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。