基于数字化技术的核电厂后备盘设计

核电厂后备盘（BUP）作为计算机化工作站失效的后备手段,通常采用常规设备形式。这存在电缆规模庞大,和实体隔离、主控制室孔洞密封以及维护等工作执行困难的问题。为此,提出了基于数字化技术的核电厂BUP设计方法。在保持BUP功能定位不变、满足标准法规要求的前提下,采用数字化技术对仪控系统结构进行优化。利用控制器的第二独立网络交换BUP相关数据,将主控制室内BUP监控终端与计算机化工作站监控终端合二为一,既保留BUP的监控功能,又减少主控制室内BUP的实体硬件设备。该方法不仅优化了仪控系统结构、减少了电缆数量,还缩减了主控制室的面积,提升了核电厂的经济性。同时,操纵员在退防时也更加便利,避免了操纵员对两套系统的认知差异,更加有利于机组的稳定运行。     

核电厂BOP集控系统研究

信息技术的快速发展为核电厂实现数字化、信息化、智能化创造了条件。为提高核电厂运行效率、降低建设成本、减少人力投入,对核电厂配套设施(BOP)传统仪控设计方案进行了研究和改进。基于“分散控制,集中管理”的原则,取消原控制方案中分散的就地控制系统,设立BOP综合控制室,采用了统一的分布式控制系统(DCS)控制平台。为减少巡检工作量,采用了视频识别系统对关键区域进行远程监控,并可在综合控制室控制摄像头的动作。系统可对监控对象的画面进行自动识别并报警。经研究此方案,可实现对BOP各子项的集控管理,减少运行人力投入,降低建设成本。国内核电厂BOP主要采用各子项分散控制的方式,控制室分散,控制平台不统一。经调研,该研究方案在国内核电领域具有创新性。     

核电厂DCS柜间传输信号供电缺陷分析及改进

核电厂BUP是主控室工作站不可用的后备,也用于执行一些安全相关的功能。为了应对保护系统故障,BUP根据多样化的设计要求,用于控制设备和显示信息;为解决在实现MCM控制模式到BUP模式控制的过程中,BUP报警投用及退出IIC控制开关信号在控制柜间传输时,其供电设计存在的两路电源供电冲突的问题,首次对核电厂非安全级DCS控制柜柜间传输信号供电缺陷及信号传输路径优化进行了研究,在保证满足设计功能的前提下,先后制定了两种解决信号传输时供电缺陷的优化方案,最终推动落实了更加安全可靠的供电设计方案,有效避免了机组商运后由于柜间传输信号供电设计缺陷造成的DCS系统功能不可用导致对机组控制失效的情况,提高了机组商运后运行的安全性和稳定性。     

DCS⁃TCS二层一体化中单台PU服务器故障优化的研究

某核电厂分布式控制系统(DCS)⁃汽轮机控制系统(TCS)二层一体化中TCS侧单台过程处理(PU)服务器故障,会导致DCS⁃TCS控制权限非预期切换及DCS侧TCS所有相关画面变为洋红的问题。为解决该问题,对核电厂DCS⁃TCS控制权限切换逻辑及DCS画面显示状态判断逻辑进行研究。全面分析了两组逻辑所采用的状态字及其触发机制,并针对性提出DCS⁃TCS控制权限切换逻辑及DCS画面状态判断逻辑的优化方案。该方案有效解决了单台PU服务器故障导致的权限非预期切换及画面变洋红的问题,提升了DCS⁃TCS二层一体化的可靠性,满足了核电厂对DCS⁃TCS二层一体化安全性及可靠性的需求。该研究可为同类技术路线的DCS⁃TCS二层一体化设计提供借鉴。     

核电厂应急厂用设备停运故障分析及改进研究

国内某核电厂出现应急厂用设备无法按要求正常停运的问题。通过故障分析及排查验证,确定故障原因为设备停运过程中6.6 kV中压开关盘经由反馈回路对设备驱动控制模件产生了电磁干扰,造成驱动控制模件过流保护动作并使输出指令截止,从而导致开关盘接触器分闸动作中断。根据故障机制,结合国内多个核电厂出现的同类型问题,对截断反馈回路干扰电流、调整开关盘二次回路动作响应时间和改变反馈回路供电方式等3种故障处理方案进行了分析比较,并给出从根本上抑制干扰和消除故障的改进措施。本研究对典型的核电厂设备间电磁干扰问题进行了根本原因分析,给出的处理方案及改进措施能够用于核电厂同类型问题的预防及处理。     

网络安全管理设备在核电厂DCS中的应用

根据新修订的GB/T 22239中对安全管理中心的技术要求,提出了在分布式控制系统(DCS)中增加网络安全管理设备的方案。介绍了设备的部署方法和安全收益。对比标准,进行了合规性分析,表明该方案在安全管理中心方面基本可以满足等保四级的要求。同时,提出了现有方案的改进方法,开发与其他品牌安全设备、网络设备、DCS二层人机界面之间的通信接口,增加与DCS相适应的冗余网络切换机制,以满足核电厂DCS网络安全的设计要求。该研究为网络安全产品的开发提出了新的需求,也为核电厂DCS的网络安全设计提供了借鉴和参考。     

红沿河核电站3/4号机组仪控系统安全级BUP盘台抗震分析

本文从仪控系统安全级BUP盘台抗震分析及抗震试验二个方面,综合阐述了仪控系统安全级BUP盘台的分析过程和试验结果,说明抗震分析在安全级BUP盘台研发过程中的作用.通过有限元分析和结构设计有机的结合,在盘台研发阶段寻求最优化的结构设计方案,井通过抗震鉴定试验验证,确保了仪控系统安全级BUP盘台的抗震性能.     

DELMIA 软件在核电厂控制室盘台设计分析中的应用

核电厂控制室盘台的设计分析传统上可以采用 Mockup 的静态验证方法，但是采用这种方法需要制作实体盘台，因此分析需要花费大量的人力物力，缺乏灵活性。如今，DELMIA 软件可以用于控制室盘台的设计分析。 DELMIA 通过模拟控制室环境和控制室盘台，使得设计分析变得准确、灵活和方便。     

DCS一、二层接口防IIC失效风险的研究

核电站全厂控制系统广泛采用数字化的分布式控制系统(DCS)。一层为控制柜及供电、网络等设备。二层是以计算机信息和控制系统(系统代码为IIC)为主、后备盘(BUP)为辅的人机接口设备。一层担负着核电站的实时控制,是完整、独立的控制系统,其自动控制、保护等功能不依赖于二层。为防止因IIC失效给电厂运行造成风险,提出了一、二层接口设计的改进方法:一层接收二层的脉冲指令,防止二层失效对一层现有状态造成影响;一层逻辑中能闭锁IIC指令,防止BUP控制模式下IIC发出无效指令;增加选择开关KC模块的输入参数,将一层的当前模式上送IIC显示,防止发出错误指令或造成操作员误判。该研究为核电或其他工业控制系统一、二层接口设计提供了借鉴和参考。     

基于改进分级下垂控制的微电网运行研究

在使用传统下垂控制的微电网运行中,联网模式下无功功率无法跟踪至参考值,并且在不同运行模式切换时电压和频率出现强烈波动。针对这一问题,研究了一种改进的分级下垂控制。首先,分析了添加虚拟阻抗之后,逆变器等效输出阻抗由阻感性耦合变为接近纯感性的变化;其次,改进了联网模式下感性下垂控制中的无功算法,并与旋转坐标系的预同步策略相配合,将传统的三级控制简化至两级;最后,通过仿真验证了这种控制方式有良好的功率跟踪效果,并可以实现交流微电网运行状态的平滑切换。     

一种基于移动IPv6的TFRC改进方法

本文分析了TCP友好速率控制TFRC在移动IPv6下运行的性能,TFRC由于移动切换而使得性能恶化.对此,提出了改进方案,解决了TFRC不能较快适应移动切换带来的带宽变化的问题,并提出了闲值方法,使之更适合流媒体应用.     

基于核电控制室设计中的HFE V&V应用技术研究

核电厂在国家能源领域有着不可替代的作用,然而在核电控制领域的应用中,核安全是核电厂生存的命脉,对保障和提高核电控制室设计的可靠性与安全性,采用核电HFE V&V技术提高核电控制室设计的安全系数,能够为核电设备的高效安全作业提供切实保障。     

综合动态性能指标的控制器群切换方案的研究

对基于因特网的共享控制系统中控制器群的切换方案进行了研究。分析了共享控制系统中控制器群采用切换控制策略的原因。根据共享控制系统的特点,综合系统动态响应的性能评价指标,设计了共享控制系统各控制器之间的相互切换准则。提出了控制系统最佳综合性能值(IAE指标意义下的)和控制器最佳参数值的获取方法。制定了控制器群切换准则以及控制器的切换控制流程。实验结果表明,我们的方法是有效可行的。     

应用模型预测控制的混合动力汽车模式切换动态协调控制

利用传统协调控制策略或模型预测控制(MPC)方法能够解决离合器模式切换的平顺性,但其改善效果不显著,且缺乏深入的细化研究.因此,为了改进混合动力汽车有离合器结合的模式切换过程中的平顺性,本文基于MPC制定有离合器模式切换过程的动态协调控制策略.在对混合动力系统有离合器模式切换模型进行简化的基础上,开展MPC在模式切换动态协调控制过程的原理描述,以减小有离合器模式间切换的冲击度进行基于MPC动态协调控制策略设计,并对不同权重下的冲击度进行了详细的对比.通过实验验证,其结果表明采用MPC的模式切换协调控制最大冲击度从26.3 m/s^3下降至9.26 m/s^3,降低了64.8%,明显的抑制了模式切换过程中的冲击度,有效的改善了模式切换的平顺性.     

核电厂仪控电缆优化的研究

核电厂仪控系统的电缆数量庞大,托盘超容问题严重。电缆敷设难度大、周期长。为了减少核电厂电缆总量、提高经济性、缩短施工周期,对在建核电厂的仪控电缆数据进行分析、归纳和整理,从设计角度提出优化方案。采用优化仪控系统架构的方案,将分布式控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)设备分散布置,缩短就地仪表和设备至控制系统的距离,以减少电缆长度。采用跨系统合并汇线箱的方案,打破系统的边界,减少跨厂房的长距离电缆的根数。采用控制电缆和测量电缆混合敷设的方案,可以减少控制托盘数量,降低电缆托盘施工成本。该优化方案大规模减少了电缆总量,降低了核电厂建设成本,缩短了施工工期,降低了维护的难度。该研究为信号监测方式拓展了新的思路。     

一种基于缓冲的分层次移动IP模型——BHMIP

现有的移动IP方案在网络切换时存在着切换时延过大和丢包率过大两个问题,已提出的快速切换方案(fast handover)和分层次的IP方案(HMIP)针对切换时延和注册信令开销过大进行了一定的改进.BHMIP方案在HMIP和快速切换的基础上结合缓冲机制对切换过程中丢包率过大的问题进行了改进,并通过模拟仿真进行了验证.最后指出了进一步的研究方向.     

基于双控制器平滑切换的变桨控制算法开发

为提高大容量风电机组在山地大湍流风场的适应能力，提升山地风场机组安全系数。通过变桨控制策略的整体结构改进，在原有变增益PI控制算法基础上，设计了模糊变桨PI控制，并开发了两种变桨控制器根据不同风况平滑切换的控制方案，完成了变桨双控制器平滑切换的新型变桨控制算法开发。通过仿真实验及现场应用证明，变桨双控制器平滑切换控制方案能减小大湍流风场机组超速及振动故障发生率，降低机组载荷，提升机组安全系数。统计表明，该算法使山地大湍流风场机组振动故障减少60%以上，超速故障减少100%。     

基于变化率模型的滑模变结构控制及应用

滑模变结构控制具有响应快速、对参数及外界扰动不灵敏的特点。具有代表性的趋近律等设计方法大都需要对象的数学模型,工程应用受到一定限制。对此,提出一种基于被控变量变化率模型的滑模变结构控制方法,以系统偏差和偏差变化率为状态变量建立切换函数,根据变化率模型设计等效控制作用,根据切换函数与系统正反特性设计切换控制作用,同时对滑模变结构控制算法进行改进以减弱抖振。该控制策略无需对象的严格数学模型,工程上容易实现。通过经验测试法建立了聚丙烯反应釜仿真对象温度的变化率模型,基于该模型设计的滑模变结构控制取得了优良的控制效果,验证了控制方案的可行性与有效性。     

切换非线性系统全局优化运行的经济预测控制

切换非线性系统在不同模式间平稳切换和经济切换是全局优化运行的主要需求.针对不同模式有限时域下控制算法可行域未必存在交集的系统,提出了对应的经济预测控制算法（Economic model predictive control,EMPC）及切换策略.切换发生时,该方法在实时优化层求解和更新可行中间点,并构造基于耗散的局部EMPC辅助性能指标,在考虑中间点稳定性问题上使其尽可能逼近原经济性能.在先进控制层,利用局部EMPC将状态逐次稳定至中间点,同时利用中间点问题得到的最优轨迹保证模式间的经济切换.最后,分析了切换过程的暂态经济性.该方法实际可操作性强,仿真结果说明了方法的有效性.     

磁耦合谐振式无线传能系统输出电压GSSA-MPC控制

针对磁耦合谐振式(MCR)无线传能系统中负载变化引起输出电压实时调节的需求,以全桥LCCL系统为研究对象,提出了一种基于状态方程的模型预测控制器(GGSA-MPC).通过广义状态空间平均法(GSSA)对全桥LCCL系统建立等效电路方程并将原副边电压电流进行傅里叶变换,建立了 MCR系统的动态状态空间模型;为了加快求解速...