[发明专利]一种核电功率控制系统及核电功率控制方法

说明书

本发明涉及核电站汽轮机辅助系统的技术领域，提出了一种核电功率控制系统及核电功率控制方法，系统包括汽轮机功率控制系统和反应堆功率控制系统；汽轮机功率控制系统控制汽轮机功能单元的汽轮机有功功率；反应堆功率控制系统通过控制反应堆功能单元的功率棒和温度棒进而控制反应堆功率；反应堆功率控制系统接收来自汽轮机功率控制系统的表征汽轮机控制的关键参数，并利用该关键参数协调反应堆功率控制。控制方法包括汽轮机功率控制系统功率闭环控制模式和压力限制模式。本发明的技术方案应用在核电站机组，GRE‑RGL控制稳定，没有出现汽轮机甩负荷或者核岛超功率的情况，实现了反应堆‑汽轮机功率瞬态控制稳定以及堆机功率平衡。

技术领域

本发明涉及核电站汽轮机辅助系统的技术领域，具体涉及一种核电功率控制系统及核电功率控制方法。

背景技术

汽轮机功率控制系统(GRE，汽轮机调节控制系统，汽轮机调节系统)与反应堆功率控制系统(RGL，反应堆功率棒控制系统)是核电厂功率控制的核心，现有技术的核电站容易发生瞬态控制不稳的事件，例如，国内核电站的汽轮机调节控制系统是参考法国电网设计，引进中国后存在部分设计缺陷，在电网故障瞬态或汽轮机效率瞬态时，易引起控制不稳而导致汽轮机甩负荷，汽轮机升功率而导致一回路过冷、反应堆功率超发等后果。

自国内某核电站二期投运以来，在多次外部电网瞬态时，汽轮机调节控制系统意外降功率或者升功率，反应堆功率也跟随变化，对于电站内部热力系统瞬态，其汽轮机-反应堆控制响应也不符合预期。以下例举了一些影响较大的瞬态瞬态控制不稳事件。

事件1：2013年3月30日，电网进行楚穗直流线路双极闭锁故障试验，试验造成电网5000MW电功率缺额，汽轮机甩负荷，机组有功、无功功率出现大幅波动，有功波动最大至1100MW、最小1070MW，频率最低到49.76Hz，波动持续5s左右。波动期间，L3的参数及部分控制系统模式发生变化，汽轮机转速最低降至1493r/min，其汽轮机调节系统转手动，汽轮机功率从故障前的1086MW下降到1074MW运行，反应堆功率控制系统的功率棒棒位定值下降至605步，棒组实际自动下插至610步。

事件2：2013年11月18日，高压给水加热系统疏水阀故障全开，汽轮机效率下降，为维持电功率，GRE调节阀开度增大，汽轮机进汽压力增大到设定值，随之出现进汽压力波动较大，压力控制器与功率控制器交替控制汽轮机，RGL功率棒(G棒)定值频繁在压力定值与功率定值之间来回切换，威胁G棒的安全运行。如果压力定值低于功率定值，将会使得G棒下插，加剧堆机不平衡及一回路过冷。

事件3：2013年12月24日，电网楚穗直流跳闸，L3发电机有功、无功功率出现瞬态波动，波动持续15s左右。波动期间，GRE进入蒸汽流量限制模式控制，L3的GRE负荷设定值从1091MW自动下降到1082MW，G棒棒位定值由615步降至611步。波动消失后，汽轮机甩负荷10MW运行。

事件4：2014年08月6日，电网从木甲线开关跳闸并自动重合闸成功，引起有功、无功功率出现瞬态波动，波动持续10s左右，波动期间，GRE进入蒸汽流量限制模式和压力限制模式，某机组GRE负荷设定值自动从1072MW上升到1081MW，热功率上升25MWt达到2915MWt。电网故障消失后，汽轮机负荷定值自动提高9MW运行，核岛超功10MW运行，核岛一回路过冷。

事件5：2015年4月28日，电网从直流跳闸，L3发电机有功、无功功率出现波动，波动持续8s左右，波动期间，GRE进入蒸汽流量限制模式和压力限制模式，机组负荷定值自动从1089MW上升到1096MW。波动消失后，汽轮机负荷定值自动提高7MW运行，核岛一回路热功率最高上升到2904MWt。

上述5个事件均是由于瞬态工况下，电网频率波动，汽轮机控制模式由功率闭环控制转为手动控制；或者是电功率波动，汽轮机控制模式由功率闭环控制转为压力控制模式，引起汽轮机功率控制系统控制出现瞬态和反应堆功率控制系统G棒棒位定值改变。

发明内容