[发明专利]一种基于PSCAD的核电机组动力、电气混合仿真平台

权利要求书

1.一种基于PSCAD的核电机组动力、电气混合仿真平台，其特征在于：

包括压水堆模块，发电机模块及等值电网模块；压水堆模块通过汽轮机及调速器与发电机模块相连接，发电机模块直接与等值电网模块连接；

实现步骤如下：

步骤1)获取仿真所需参数：具体获取核电厂动力和电气运行环节的如下参数：中子堆参数，蒸汽发生器参数，功率控制系统参数，汽轮机及其调速器参数，同步发电机参数，核电站出口运行参数，电网等值参数；

步骤2)建立核电站仿真模块：建立数学模型，依据步骤1)中的运行参数，在PSCAD环境中搭建仿真模块步骤如下：

步(1)核电站运行参数，包括：中子通量参数、热线温度参数、冷线温度参数、蒸汽压力参数、阀门开度参数和输出机械功率参数；核电站运行参数工作原理包括核电站基本发电工作原理和各模型物理原理；对应的数学模型；物理原理各模型包括：中子动力学模型、堆芯燃料温度模型、一回路冷却剂平均温度模型、蒸汽发生器模型、功率控制模型、汽轮机及其调速器模型、发电机模型、等值电网模型；

步(2)根据步(1)中建立的数学模型对压水堆模块进行搭建，根据PSCAD主库模块建立核电机组所需的仿真平台自带的发电机模型；

步(3)对等值电网的出口进行动态等值；建立PSCAD主库选择所需的等值模型；

步骤3)建立整体仿真平台：根据水堆模块，发电机模块及等值电网模块的连接信息，将已建立好的压水堆内部模块和自动生成模块进行连接组合；所述压水堆内部模块包括：中子动力学模型、堆芯燃料温度、冷却剂温度动态模型、热线冷线温度模型、蒸汽发生器模型、功率控制模型、汽轮机及其调速器模型；所述自动生成模块为PSCAD主库模块包括发电机主体及其励磁系统模型和等值电网模型。

2.根据权利要求1所述的核电机组动力、电气混合仿真平台，其特征在于：

建立压水堆内部模型各数学模型所需的参数和发电机，等值电网建模所需电气参数，包括：发电机的额定功率，额定电压，电抗，转矩和等值电网的电源电压，频率，电阻，电抗。

3.根据权利要求1所述的核电机组动力、电气混合仿真平台，其特征在于：

所述压水堆模块包括：反应堆芯模型、蒸汽发生器模型、反应堆控制系统模型、冷却剂主泵模型和汽轮机模型；

其中反应堆芯模型包括中子动力模块，堆芯燃料和冷却剂温度动态模型，热线冷线温度模型；

a.中子动力模块的数学模型是：

Δn1s+βl(1lΔρ+λΔC)ΔC=1s+λβlΔn]]>

式中:Δn是中子通量；l是中子平均寿命；β是总共缓发中子比例,β＝∑β_i；λ是缓发中子衰变常数；ρ是:堆芯总的反应性；

b.堆芯燃料和冷却剂温度动态模型的数学模型是：

dΔTFdt=fP0mFcPFΔn+hA2mFcPF(ΔTθ1+ΔTθ2-2ΔTF)dΔTθ1dt=(1-f)P0mCcPCΔn+hAmCcPC(ΔTF-ΔTθ1)+mC·mC(ΔTCL-ΔTθ1)dΔTθ2dt=(1-f)P0mCcPCΔn+hAmCcPC(ΔTF-ΔTθ1)+m·CmC(ΔTθ1-ΔTθ2)]]>

式中：ΔT_F：堆芯燃料温度偏差；f:堆芯升温所占堆芯功率的百分比；p₀:堆芯初始功率；m_F：堆芯燃料质量；c_PF:堆芯燃料比热；h:从燃料到冷却剖的总传热系数；A:从燃料到冷却剂的总传热面积；ΔT_θ1:堆芯入口处冷却剖温度偏差；ΔT_θ2:堆芯出口处冷却剂温度偏差；m_C:堆芯冷却剂质量；C_pc:堆芯冷却剂比热；m:堆芯冷却剂总的质量流量；.

c.热线冷线模型的数学模型是：

ΔTHL=τHLdΔTθ2dt+ΔTθ2ΔTCL=τCLdΔTPdt+ΔTP]]>

式中：ΔT_HL：热线温度的变化量；ΔT_CL：冷线温度的变化量；ΔT_p：蒸汽发生器一回路冷却剂温度变化量；τ_HL:热线时间常数；τ_CL：冷线时间常数。