PCTRAN Westinghouse AP1000 Power Control of Pressurized Water Reactor Using Simulink of MATLAB

This paper introduces the simulation, and controls using Simulink of MATLAB for PCTRAN (Personal Computer Transient Analysis) of the power control system (PWR) type pressurized water reactor of PWR WESTINGHOUSE AP1000. The power controller model produces mathematical model description in nonlinear relation form in Simulink of MATLAB which is an important and popular program used at most universities for education. The power controller is described by a block diagram in this paper and some details introduce to clearly understand the work function. The results of action control compared with the PCTRAN programme in modes of automatic and manual control.

Transient Studies of Ghana Research Reactor-1 after Nineteen (19) Years of Operation Using PARET/ANL Code

The Program for the Analysis of Reactor Transients/Argonne National Laboratory (PARET/ANL) code was used to predict the thermal hydraulic behaviour of the Ghana Research Reactor-1 after adding 9.0 mm of beryllium to the top shim tray of the core. The core was analysed for reactivity insertions 2.1 mk, 3.0 mk, 4.0 mk, 5.0 mk and 6.7 mk, respectively. The reactor is still safe to operate in the range 2.1 mk to 4.0 mk. However, 2.1 mk would be ideal since the reactor automatic shutdown (SCRAM) is set not to exceed 120% of reactor nominal power.

基于时频特征融合与GWO-ELM的棒控电源早期故障状态辨识方法

针对核电棒控系统电源(PWE)早期故障状态辨识问题,提出一种基于融合时域与时频域的故障特征和灰狼优化算法(GWO)的极限学习机(ELM)辨识方法。首先,根据棒控电源PWE工作原理和控制棒驱动机构的驱动电流,利用电流上升时间分析了早期波形形态与早期故障模式。然后,构建融合电流上升时间、均方根-差分和和小波包奇异熵的故障时频特征,分析了特征的可区分性。进而,采用GWO算法进行ELM分类器参数择优,建立GWO-ELM模型实现PWE早期故障状态的辨识,以提高辨识精度。最后,通过开展不同特征组合和辨识模型比对试验,结果表明所提方法能有效实现棒控电源早期故障识别诊断,且平均辨识准确度可达98.86%。

核电站控制棒驱动机构电源系统建模及故障分析

大型核电站控制棒驱动机构的电源系统由两台带飞轮的电动发电机组成,励磁方式包括自并励和相复励。某自并励机型棒电源系统曾发生一机失磁,与之并联的另一机过流保护抢先动作的严重事故。实际核电站中大量棒电源系统采用相复励机型,为了探究此次事故原因并判断棒电源系统中是否存在保护失配的共性风险,有必要对相复励棒电源系统故障特点进行研究。文中从相复励系统的全补偿公式出发,理论分析了机端短路电流变化趋势与相复励系统参数的关系,然后建立了棒电源系统的PSCAD模型。发现机端短路故障的仿真计算与理论分析相吻合,并通过动模机组单机机端短路实验共同验证了仿真模型的正确性。文中仿真分析了棒电源系统单机失磁时的故障特点,提出利用稳态等效电路估算棒电源系统失磁故障时机端电流的大小。结合制造厂家的真机实验验证了估算方法的有效性,同时说明了事故棒电源系统过流与失磁保护失配的原因,为核电棒电源系统保护装置改造奠定了基础。

核电站控制棒电源系统发电机失磁故障解析

核电站控制棒电源(简称棒控电源)是控制棒驱动机构的唯一供电系统,确保该系统的安全可靠运行对提高核电站安全性具有重大意义。实际运行的棒控电源系统中发电机的失磁保护判据原理简单,现场发生了多起失磁保护失配事件,且棒控电源系统中发电机的运行状态不同于常规并网发电机;为了有效解决失磁保护失配问题,需对棒控电源系统中发电机的失磁故障进行重新解析。首先,根据转差率和功角特点将失磁发展历程划分为等功角阶段、异步运行阶段和周期异步运行阶段;其次,以发电机等效电路及相量图为基础,以q轴电动势为切入点,结合发电机基本方程,由各阶段q轴电动势的变化解析得到各电气量稳态表达式;最后,通过实际机组的失磁实验数据以及基于PSCAD平台的失磁故障仿真,全面验证了解析结果的正确性。该文给出的失磁故障解析过程为棒控电源系统发电机失磁保护方案的制定奠定了理论基础。

核电厂电力电子化CRDM电源数字控制系统设计

为了使核电厂反应堆电力电子化控制棒驱动机构(CRDM)电源在不同工况下安全、可靠运行,研究了其数字控制系统设计方法。重点考虑了采样保持器和数字控制延时对系统稳定性的影响,并采用最佳阻尼设计方法对各级变换器控制器参数进行整定,形成了一套完整的电力电子化CRDM电源数字控制系统设计方法。仿真结果表明,系统稳态性能良好,并能够在负荷突变和故障切换等工况下快速、平稳地过渡到新稳态。该结果验证了所提设计方法的正确性和有效性。该设计方法对核电厂其他电力电子装置数字控制系统设计具有一定的指导意义。

某压水堆核电站控制棒驱动机构电流负载特性浅析

随着某压水堆核电站棒控棒位系统(RGL)的逐步老化及备件停产,拟采用成熟的数字化技术进行整体改进。由于主流数字化技术的控制电源功耗增大,有必要对现有系统的负载和容量进行分析论证。通过控制棒驱动机构(CRDM)和控制系统在极限负载工况下对控制棒驱动机构电源(RAM)系统的负载特性及功耗进行简化分析和仿真。仿真结果表明,随着新系统控制电容量的增大,原系统供电方案不利于RAM系统的稳定运行,存在潜在风险。为确保RGL系统整体改进后系统供电容量及品质满足RGL的正常稳定运行需求,提出可行的电源系统改进方案,将原有RGL的RAM两相控制电转移至交流不间断电源系统(LNE)。该方案在有效降低RAM发电机组三相不平衡现象的同时,有利于RAM发电机组的稳定运行,确保改进后RGL控制电源系统的可靠性。

“华龙一号”核电机组手动保护硬逻辑设计

手动保护硬逻辑作为应对数字化仪控系统共因故障的一种多样化控制方法,是核电厂安全级数字化控制系统(DCS)的重要组成部分。根据HAF 102—2019和GB/T 13284.1—2008等标准法规要求,结合“华龙一号”核电机组的特点,创新性地独立设置了区别于数字化仪控系统的硬逻辑控制系统,以提高安全级DCS的可靠性。采用模拟技术方案完成了电气原理、结构布置、辅助功能、逻辑功能等设计,并通过逻辑仿真验证和系统功能测试,验证了系统功能的正确性。该方案与系统已应用于“华龙一号”福建漳州核电厂1#、2#机组安全级DCS项目,可为其他核电机组的设计提供参考。

核电站控制棒电源系统相复励发电机短路故障的解析计算

针对核电站控制棒电源系统,现有保护仅采用以额定电流为定值的定时限过流保护作为短路后备保护,导致该系统已发生多起过流保护抢先动作与失磁保护失配的事件。解决保护失配问题的关键在于对控制棒电源系统发电机短路故障电流的准确解析,解析重点在于考虑发电机实际采用的相复励无刷励磁方式对故障电流的影响,而相复励励磁电流由并励电压对应的励磁分量和复励电流对应的励磁分量合成产生。经过合理的假设与模型简化,结合发电机基本方程和励磁系统数学模型,推导得到了并励电压分量作用下的三相短路电流。引入复励电流分量作用,根据励磁电流变化对短路电流进行修正,得到了包含暂态分量和稳态分量的相复励发电机三相短路电流时域解析表达式。由正序等效定则扩展得到两相短路电流的时域解析表达式。基于PSCAD/EMTDC平台建立了控制棒电源系统电磁暂态模型,对理论分析结果进行了验证,进一步对保护优化方法进行了讨论。

电动自行车共享换电系统的设计

为提高新能源电动自行车的充换电效率,设计了一种智能共享换电系统。该系统架构包括设备层、云平台层和应用层3个层次。该系统结合共享换电模式的应用创新,给出了系统换电柜模块的设计方案,并对控制系统模块的重要元件进行选型和设计,构建了换电APP模块软件系统。通过对该共享换电系统的应用分析,发现该系统使用起来方便快捷、节能环保、绿色低碳,应用效果较好,并具备推广价值。

核电站反应堆控制棒试验一键顺控系统的设计

为了解决核电站操纵员在频繁手动提插反应堆控制棒过程中极易出现的人因操作失误问题,开发了反应堆控制棒一键顺控系统,以实现对反应堆控制棒束可用性的定期检查工作。利用数字控制系统平台的可编译、可拓展特性,对反应堆棒控系统的逻辑组态、数据库、人机界面三方面进行纯软件设计。该顺控系统包括了启动前先决条件的自动判断、自动顺序控制、自动异常终止、堆芯监测、人工介入等功能。经过软件验证和确认评估、模拟机验证、实体机组再鉴定,以及系统在实体机组满功率运行期间的试运行,证明了该系统在反应堆控制棒操作过程中对于降低人因失误风险和提高效率方面的有效性。此设计理念可广泛应用于工业中各种复杂人工操作的防人因失误优化,以实现复杂的工业过程由人控到机控的转变。

控制棒驱动机构电源系统欠励磁保护与过电流保护配合的仿真分析

介绍了某核电站因为控制棒驱动机构的电源系统(即RAM系统)故障导致反应堆停堆,从RAM系统保护动作入手,深入分析此次RAM系统故障导致反应堆停堆的原因,通过计算分析提出了解决类似问题的建议。通过在不同负载工况下对故障过程进行仿真,复现了故障工况下的电流大小,验证了建议措施的正确性,为RAM系统保护定值的修改提供了依据。

模糊控制在核电厂棒控系统中的应用

当前,核电厂棒控系统在大幅变温工况下,存在驱动电流控制效果不佳、经常需技术人员调节控制器参数的问题。针对此问题,设计了一种模糊控制器用于驱动电流时序波形的控制方法。该方法对当前误差和误差的变化进行模糊化,并经过模糊规则计算及清晰化处理后作用于电流驱动电路。借助模糊控制对非线性系统控制效果较好的优点,可提高驱动电流在不同工况下的控制性能。通过仿真验证,相对于常规比例积分微分(PID)控制,模糊控制器在大变温工况下性能优异,无需调节控制参数即可满足现场性能指标要求。

非安全级DCS控制柜I/O卡件供电及通信设计优化

由于分布式控制系统(DCS)卡件供电及通信方式配置不合理,存在单块输入/输出(I/O)卡件底座故障导致同一列下游卡件同时故障,进而导致机组非计划停堆或面临大瞬态的问题。创新性地对核电厂DCS控制柜I/O卡件供电及通信方式进行了研究。结合硬件属性,全面分析了当前设计下对后续机组安全、稳定运行产生的不利影响,并对同行核电厂不同DCS平台I/O卡件供电及通信设计开展调查。从可靠性和可维护性角度,针对性地提出优化方案,并成功对170台控制柜完成优化改造。该研究有效规避了机组商运后的大量技术改造和验证工作,提高了机组商运后运行的安全性、稳定性和经济性。

一种高湿断电状态下电控柜防潮控制及监测的方法

在海洋气候环境下,受温差、高湿条件影响,电控箱内部易出现凝露现象,严重时损伤用电线路及设备。对此,多数除湿做法是在电控箱内部加装除湿机及排风扇等附件设施,占用空间且需持续供电。文章以模块化的电仪房室内成套自立式电控柜为例,阐述了无外部电源供电情况下,在建造后期、海洋运输、存储过程中,对成套自立式电控柜温、湿度进行持续防潮、监控的一种方法,从凝露问题的水气形成,到防潮、防锈剂选用、监控仪等方面进行论述及实践运用,达到了柜内干燥并持续低湿度值的目的,该方法成本较低,实施效果好。

高速大功率柴油机连杆大端孔椭圆度加工与控制

通过对高速大功率柴油机连杆机械加工和检验过程中出现的问题进行分析,针对性地制定改善方案进行验证,确定了导致该问题发生的原因,分析验证的过程中梳理了影响连杆大端孔椭圆度的多种因素,并提出了改善建议。

电力通信机柜温度自适应控制装置的研究与设计

目前传统的电力通信机柜主要通过机柜内小型风扇连续工频运行散热的方式来实现温度控制,效果较差,且风扇长时间连续运行,容易发生故障和损坏,柜内温度控制方式不能时刻响应柜内温度的变化,既不合理,又不节能环保,并影响当前电力通信设备的性能和寿命。为了解决这些问题,研究了电力通信机柜自适应装置。该装置能够实时对机柜内部温度进行调控,可有效解决传统方式温度控制不合理、不节能和效果差等问题,同时能减少电力通信机柜内温度控制不当造成的通信异常。

PLC技术在配电柜自动控制中的应用

阐述可编程逻辑控制器PLC技术的特点,PLC技术在配电柜设备自动控制中的运用,包括PLC的选择和控制方式、控制系统的设计与调试、保持和优化适宜的工作环境。

循环水泵供电及电控系统的研究及应用

西区有5台水泵系统,单台水泵电机功率为110 kW。采用1台临时箱变供电,进线电源电压为10 kV,控制柜为利旧控制柜,低压配电间无视频监控,线路为临时性线路,无除湿机及降温措施,设备设施配置缺失,电气系统的运行环境不符合企业《配电室、控制室管理办法》的要求,存在安全运行隐患。5台水泵电控采用现场启停的运行方式,不能实现远程控制,如果需要调整水泵的运行方式,需现场派人进行操作,既消耗人力又存在操作风险,同时对于水泵现场及箱变运行中的一些隐患,无法通过视频、远程监控第一时间发现。通过对临时供电设施进行更换,增加压力显示、流量显示,将现场信号采集到PLC柜中,优化了水泵的供电及电控系统。针对现场提升系统的压力控制要求,设计了1套循环水泵供电及电控系统,通过对现场进行详细的分析和设计,实现了控制回路、信号采集、电机驱动等功能。

变电站大修技改中涉及屏柜风险及管控研究

随着电力系统继电保护的高速发展,目前国内许多变电站正在进行大修技改等项目,如综自改造、保护更换、调控一体化、新增故障录波、母差保护、备自投保护等工程。在施工及验收过程中存在的问题主要包括持续时间长、涉及保护屏柜广、参与人员及专业众多等,其中最主要的问题是在工作过程中一些运行间隔以及一些有运行间隔接入的屏位长期开放,而这往往是施工人员及验收人员最容易忽视的风险点。文章根据一些大修技改项目中涉及继电保护及自动化工作中存在的风险点进行说明,并提出一些有效的管控措施,用于保证相关工作安全、可靠、有序的进行。