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核能作为一种绿色环保、清洁高效的能源,对改善能源结构,减少环境污染有着重要的现实意义。为了更加安全有效地利用核能,世界各国不断开发先进核电技术,其中的重要标志之一是数字化仪控(I&C)系统的全面应用。数字化I&C系统,又称集散控制系统(DCS),在设计过程中和现场安装前,都需对其控制策略及控制器参数设定值进行测试和验证,确保仪控系统逻辑和控制功能的正确和完善。反应堆功率控制系统是核电站数字化仪控系统的重要组成部分,对于保证反应堆安全和稳定运行起着极其重要的作用。本文对国际首个全面采用数字化仪控系统的百万千瓦级压水堆核电站WWER-1000进行了适用的模型化研究,并在自主开发的核电站数字化仪控系统测试验证仿真平台上,对其反应堆功率控制系统进行了测试和验证。 本文采用本实验室开发的核电站虚拟DCS作为测试与验证平台的仪控系统模型。虚拟DCS的控制逻辑从真实DCS中直接翻译转换得到,最大限度的保证了仪控系统模型的真实性。本文在分析国内外核电建模仿真软件的基础上,结合WWER-1000核电站一回路和二回路热力系统的特点,采用图形化建模的设计思想开发了核电站建模仿真软件VPlant。本文根据模块化建模方法,以设备为基础进行模块划分,采用ActiveX控件技术建立核电站主要热力设备模块库。为解决核电站热力系统模型中的压力和流量分布问题,本文运用Visio Automation技术开发出了能够自动识别网络拓扑结构的流体网络模块,负责对整个网络压力、流量、热流的解算。本文还开发了虚拟DCS与热力系统模型的接口程序,使二者联合构成测试和验证平台。 本文对所建立的核电站热力系统模型中的部分设备和子系统进行了阶跃扰动实验,仿真实验结果表明,模型设计正确,动态趋势合理,验证了模型的正确性。在初步建立的测试与验证平台上,本文进行了核电站启动试验和负荷阶跃响应瞬态测试,对反应堆功率系统的控制策略进行了验证。测试结果也表明该平台模型合理,能够用于核电站数字化仪控系统的测试与验证,有助于提高调试效率、降低安装投运风险。