一种核电站应急蓄能系统孤岛运行方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种核电站应急蓄能系统孤岛运行方法及系统，其中方法包括：接收到孤岛启动命令后，进入孤岛运行模式，控制蓄电池蓄能系统对失电的核电设备进行供电，其中所述控制蓄电池蓄能系统对失电的核电设备进行供电的步骤包括：控制蓄电池蓄能系统驱动水压试验泵汽轮发电机系统以及蓄电池蓄能系统自身的控制系统正常运行；控制蓄电池蓄能系统驱动辅助给水系统正常运行；当外部电网恢复正常后，并且检测到并网的断路器电网侧电压正常并持续预定时间后，则断开蓄能系统出口断路器，进入非孤岛运行模式。本发明提供的核电站应急蓄能系统孤岛运行方法及系统，使得核电站面临严重自然灾害时仍可正常运行，提高核电站的安全性。
【专利说明】一种核电站应急蓄能系统孤岛运行方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明属于百万千瓦级先进压水堆核电站应急供电【技术领域】，具体涉及一种核电站应急蓄能系统孤岛运行方法及系统。
【背景技术】
[0002]核电站(NuclearPower Plant)是利用核裂变(Nuclear Fission)或核聚变(Nuclear Fusion)反应所释放的能量产生电能的发电厂。
[0003]为了保护核电站工作人员和核电站周围居民的健康，核电站的设计、建造和运行均采用纵深防御的原则，从设备、措施上提供多重保护，以确保核电站对反应堆的输出功率进行有效的控制；且能够在出现各种自然灾害，如地震、海嘯、洪水等，或人为产生的火灾、爆炸等，也能确保对反应堆燃料组件进行充分的冷却，进而保证放射性物质不发生向环境的排放。纵深防御原则一般包括五层防线，第一层防线:精心设计、制造、施工，确保核电站有精良的硬件环境，建立完善的程序和严格的制度，对核电站工作人员有系统的教育和培训，建立完备的核安全文化；第二层防线:加强运行管理和监督，及时正确处理异常情况，排除故障；第三层防线:在严重异常情况下，反应堆的控制和保护系统能及时并有效的动作，以防止设备故障和人为差错进而发展为事故；第四层防线:在事故情况下，及时启用核电站安全保护系统，包括各种专设安全设施，用以加强事故中的电站管理，防止事故扩大，以保证核电站三道安全屏障的完整性;第五层防线:万一发生极不可能发生的事故，并伴有放射性外泄，应及时启用厂内外一切应急系统，努力减轻事故对周围居民和环境的影响。
[0004]安全保护系统均采用独立设备和冗余布置，使得安全系统可以抗地震和在其他恶劣环境中运行。
[0005]电源作为核电站运行的动力源，无论是设置上还是运行上，都应体现纵深防御的理念。为实现核电站电源系统的高可靠性，对某些特别重要的用电设备或特殊要求的设备均应备有应急电源，同时进行多重性、独立性地设置，以避免发生共模故障导致应急电源的不可用。
[0006]核电站的应急电源系统和正常电源系统一起，共同构成厂用电系统，为厂内所有的用电设备提供安全可靠的供电。应急电源必须保证在正常运行工况、事故工况期间或事故工况后为核电站的应急安全设备提供电源，以执行安全功能。由于核电站核安全的特殊性，故而其电源系统的设计要求应大大高于其他行业。
[0007]核电站设置有多道冗余电源，包括厂外主电源、厂外辅助电源和应急固定式柴油机等专用应急电源，各电源各司其职，同时又互有配合，不仅形式多样，而且层层设置，多重冗余，最大限度地为电核电站提供可靠的供电。
[0008]目前，核电站的厂用电系统运行方式如下:
[0009]I)在正常运行条件下，整个厂用设备的配电系统由机组的26KV母线经过高压厂用变压器供电；
[0010]2)当机组运行时，26KV母线由主发电机供电；[0011]3)发电机停机时，则由400/500KV电网经过主变压器向26KV母线倒送电；
[0012]4)如果26KV母线失去电源或失去高压厂用变压器，即失去厂外主电源，则220KV电网经过辅助变压器向必须运行的安全辅助设施供电，使反应堆维持在热停堆状态；
[0013]5 )如果厂外主电源和厂外辅助电源均失去供电，则由固定式柴油发电机组向应急附属设备供电，使反应堆进入冷停堆状态；
[0014]6)当核电机组的任何一台应急柴油发电机组不可用时，则由附加应急柴油机组取代，执行应急柴油发电机组的功能，为专设安全设施、反应堆芯余热排出和乏燃料水池冷却供电。
[0015]然而，固定式柴油发电机组，具有一定的局限性。这是因为，在固定式柴油机驱动发电机运转、将柴油的能量转化为电能时，必须通过在固定式柴油机汽缸内、将过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合后，推动活塞下行，各汽缸按一定顺序依次做功，从而带动曲轴旋转。再通过固定式柴油机的旋转带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流，从而实现发电功能。上述发电过程中，必须通过空气与高压雾化柴油的充分混合才能实现。当在洪水、海嘯、泥石流等情形下时，固定式柴油机的电气系统将有可能因为水淹而失效，供油管道、压缩空气管道将有可能因为外部冲击力而断裂，柴油机本体有可能因为冲击力而结构发生变形，这些都会导致固定式柴油发电机组无法启动，进而无法提供应急电源。
[0016]因此，在其他电源失去的情况下，作为核电站最终应急电源的固定式柴油发电机组，由于其自身特点决定了其不能抵抗水淹灾害——如洪水、海嘯、台风潮等，当出现超设计基准的极端自然灾害时，固定式柴油发电机组很容易失去供电，无法为核电站提供反应堆芯余热排出和乏燃料水池冷却的动力，这将导致核电站产生灾难性的后果。
【发明内容】
[0017]本发明的目的在于提供一种核电站应急蓄能系统孤岛运行方法及系统，在核电站的用电设备失电时，所述蓄电池蓄能系统首先驱动水压试验泵汽轮发电机系统正常运行，再控制蓄电池蓄能系统驱动辅助给水系统正常运行，使得核电站面临严重自然灾害时可以顺利转入安全状态，提高核电站的安全性。
[0018]本发明的技术方案是:一种核电站应急蓄能系统孤岛运行方法，包括孤岛运行模式和非孤岛运行模式，包括:
[0019]接收到孤岛启动命令后，进入孤岛运行模式，控制蓄电池蓄能系统对失电的核电设备进行供电，其中所述控制蓄电池蓄能系统对失电的核电设备进行供电的步骤包括:
[0020]控制蓄电池蓄能系统驱动水压试验泵汽轮发电机系统以及蓄电池蓄能系统自身的控制系统正常运行；控制蓄电池蓄能系统驱动辅助给水系统正常运行；
[0021]当外部电网恢复正常后，并且检测到并网的断路器电网侧电压正常并持续预定时间后，则断开蓄能系统出口断路器，进入非孤岛运行模式。
[0022]具体地，所述的核电站应急蓄能系统的运行方法，还包括:
[0023]进入非孤岛运行模式后，判断蓄电池蓄能系统电压与第一电压阈值的大小，如果蓄电池蓄能系统的电压值小于第一电压阈值，则控制外部电网对蓄电池蓄能系统进行充电。[0024]具体地，所述的核电站应急蓄能系统的运行方法，还包括:
[0025]判断蓄电池蓄能系统电压与第二电压阈值的大小，如果蓄电池蓄能系统的电压值大于所述第一电压阈值并达到所述第二电压阈值，则结束对电池蓄能系统充电。
[0026]具体地，所述的核电站应急蓄能系统的运行方法，还包括:
[0027]蓄电池蓄能系统连接到厂区环网，进行单列的放电。
[0028]具体地，所述的核电站应急蓄能系统的运行方法，还包括:
[0029]实时检测外部电网的电压值和频率值，判断并网点电压值和频率值是否达到预设保护阈值，判断电压值和频率值两者中是否至少一个达到所述预设保护阈值；
[0030]如果电压值和频率值两者中至少一个达到所述预设保护阈值，则判断是否接收到孤岛启动命令，如果没有，则输出防非计划孤岛保护信号，防止蓄电池蓄能系统非计划进入孤岛模式。
[0031]本发明同时还公开了一种核电站应急蓄能系统孤岛运行系统，包括在线控制系统和蓄电池蓄能系统，所述蓄电池蓄能系统接收到在线控制系统的孤岛启动命令后，进入孤岛运行模式，蓄电池蓄能系统驱动水压试验泵汽轮发电机系统以及蓄电池蓄能系统自身的控制系统正常运行以及驱动辅助给水系统正常运行；当外部电网恢复正常后，并且检测到并网的断路器电网侧电压正常并持续预定时间后，则蓄能系统出口断路器断开，进入非孤岛运行模式。
[0032]进一步地，所述蓄电池蓄能系统进入非孤岛运行模式后，判断蓄电池蓄能系统电压与第一电压阈值的大小，如果蓄电池蓄能系统的电压值小于第一电压阈值，则连接到外部电网进行充电。
[0033]进一步地，所述蓄电池蓄能系统判断蓄电池蓄能系统电压与第二电压阈值的大小，如果蓄电池蓄能系统的电压值大于所述第一电压阈值并达到所述第二电压阈值，则结束对电池蓄能系统充电。
[0034]具体地，所述蓄电池蓄能系统包括多个并联的蓄能系统模块，蓄能系统模块通过汇流母线连接至应急母线上，所述蓄能系统模块包括至少一个主用蓄能系统模块和至少一个备用系统模块，所述主用蓄能系统模块和备用系统模块均包括换流设备和电池阵列，电池阵列通过换流设备连接于汇流母线上，所述电池阵列包括直流母线和电池模组，所述电池模组并联于所述直流母线上，所述直流母线连接于所述换流设备上；所述电池模组由多个单体电池串或/和并联而成以增加电池模组的电压/电流。
[0035]具体地，所述水压试验泵汽轮发电机系统与应急母线之间连接有第一变压单元，所述第一变压单元将应急母线电压变压到水压试验泵汽轮发电机系统正常工作电压；所述辅助给水系统与应急母线之间连接有第二变压单元，所述第二变压单元将应急母线电压升压到辅助给水系统正常工作电压；所述蓄电池蓄能系统自身的控制系统与应急母线之间连接有第三变压单元，所述第三变压单元将应急母线电压变压到蓄电池蓄能系统自身的控制系统的工作电压。
[0036]进一步地，所述在线监控系统实时检测外部电网的电压值和频率值，判断并网点电压值和频率值是否达到预设保护阈值，判断电压值和频率值两者中是否至少一个达到所述预设保护阈值；如果电压值和频率值两者中至少一个达到所述预设保护阈值，则判断所述蓄电池蓄能系统是否接收到孤岛启动命令，如果没有，则输出防非计划孤岛保护信号，防止蓄电池蓄能系统非计划进入孤岛模式。
[0037]具体地，所述换流设备包括触摸式人机界面，所述触摸式人机界面包括模式控制单元，所述模式控制单元控制换流设备处于包括但不局限于锁定退出控制模式、本地控制模式以及远程控制模式，其中锁定退出控制模式是指换流设备可以接受电池管理系统的输入信号，并传输给在线监控系统，但屏蔽在线监控系统的控制命令以及屏蔽自身的控制命令；所述本地控制模式是指不接受在线监控系统的控制命令，允许操作人员在触摸式人机界面上进行操作，逐步实现工况的稳定运行；所述远程控制模式是指接受在线监控系统的控制命令，实现工况的自动启动和停止。
[0038]进一步地，所述触摸式人机界面还包括:
[0039]充放电时间设置模块,用于设定换流设备的充电时间和放电时间。
[0040]调频模块，用于改变换流设备的输出功率，参与系统频率的调节，减少电网频率的变化。
[0041]进一步地，所述换流设备还包括:
[0042]自检模块，用于换流设备启动时对软件和硬件进行自检；
[0043]复位模块，用于换流设备因干扰造成程序死循环时，进行自动恢复正常工作；
[0044]进一步地，所述换流设备还包括:
[0045]检测模块，用于定时检测设备与在线监控系统的通信连接，如果发生通信中断，则发送报警信号给报警模块；
[0046]报警模块，用于收到报警信号后进行报警。
[0047]本发明提供的核电站应急蓄能系统孤岛运行方法及系统，在核电站的用电设备失电时，所述蓄电池蓄能系统首先驱动水压试验泵汽轮发电机系统正常运行，再控制蓄电池蓄能系统驱动辅助给水系统正常运行，使得核电站面临严重自然灾害时可以顺利转入安全状态，提高核电站的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]图1是本发明实施例提供的核电站供电系统总体示意图；
[0049]图2为本发明实施例提供的一种核电站应急蓄能系统孤岛运行方法流程图；
[0050]图3是本发明实施例提供的一种核电站应急蓄能系统驱动负载的流程图；
[0051]图4为本发明实施例提供的一种核电站应急蓄能系统的运行方法的流程图；
[0052]图5为本发明实施例提供的一种核电站应急蓄能系统的运行方法的流程图；
[0053]图6为本发明实施例提供的一种核电站应急蓄能系统的运行方法的流程图；
[0054]图7为本发明另一实施例提供的一种核电站应急蓄能系统的运行方法的流程图；
[0055]图8为本发明另一实施例提供的一种核电站应急蓄能系统的运行方法的流程图；
[0056]图9是本发明实施例提供的核电站应急蓄能系统部分的结构示意图；
[0057]图1Oa是本发明实施例提供的一种蓄电池蓄能系统换流设备的结构示意图；
[0058]图1Ob是本发明实施例提供的一种蓄电池蓄能系统换流设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0059]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0060]如图1所示，本发明中核电站供电系统除了常规的柴油机发电机组供电以及外部电网供电线路和内网电网供电线路外，还提供蓄电池蓄能系统2100，连接于应急母线2910中，并由在线监控系统对所述蓄电池蓄能系统2100进行监控。在核电站的用电设备失电时，由所述在线监控系统启动所述蓄电池蓄能系统2100，并通过应急母线2910向核电站的用电设备供电。
[0061]具体的，由所述在线监控系统启动所述蓄电池蓄能系统的方法如图2所示，包括以下步骤:
[0062]S201:在线监控系统判断核电站全厂失电，发送孤岛启动命令给蓄电池蓄能系统。
[0063]S202:蓄电池蓄能系统接收到孤岛启动命令后，控制蓄电池蓄能系统对失电的核电设备进行供电。
[0064]孤岛模式向孤岛模式切换的唯一判据是收到孤岛启动命令。当发生核电站全厂失电，并且核电站应急柴油机组无法提供电力，叠加小汽轮机组无法提供电力时，电厂发出蓄能系统进入孤岛启动命令，蓄能系统接受到启动命令后自动启动。孤岛模式向非孤岛模式切换的判据是检测到外部电网恢复正常，当外部电网恢复正常后，如果监测到并网的断路器电网侧电压正常并持续一定时间后，则断开蓄能系统出口断路器，进入非孤岛运行模式。
[0065]如图3所示，所述蓄电池蓄能系统对失电的核电设备进行供电的步骤包括:
[0066]S301:驱动水压试验泵汽轮发电机系统(LLS, Hydrotest Pump TurbineGenerator Set)以及蓄电池蓄能系统自身的控制系统正常运行。
[0067]本实施例中蓄能系统应急交流母线建立380V交流电后，自动向水压试验泵汽轮发电机系统送电，保证电厂主泵轴封水供应和电厂主控制室仪表控制系统用电，并同时向蓄能系统自身控制系统供电，以保障蓄能系统的正常运行。
[0068]S302:驱动辅助给水系统正常运行。
[0069]由于蓄能系统进入孤岛运行模式时是瞬时进入带载工况，380V交流电电压有瞬时跌落现象，蓄能系统经过自检并反馈电源电压正常后，手动启动向辅助给水系统供电的电源开关。蓄能系统一旦进入计划孤岛运行时，除非检测到外电网恢复正常供电，否则将持续放电，直至电量放电完毕。
[0070]在蓄能系统进入计划孤岛运行时，当持续一段时间检测到外电网已经恢复供电，蓄能系统可以退出计划孤岛运行模式，并进行自检后根据系统状态自动转入备用或充电模式。
[0071]如图4所示，图4为本发明另一实施例提供的一种核电站应急蓄能系统的运行方法，具体包括以下步骤:
[0072]S401:设置蓄电池蓄能系统由充电模式转备用模式的第一预设电压。
[0073]S402:设定判断蓄电池蓄能系统是否需要转入充电模式的第二预设电压。
[0074]S403:实时检测是否接收到孤岛启动命令，并根据蓄电池蓄能系统实际电压值对蓄电池蓄能系统进行响应操作。
[0075]如图5所示，图5为本发明实施例提供的一种核电站应急蓄能系统的运行方法，具体包括以下步骤:[0076]S501:判断蓄电池蓄能系统是否接收到孤岛启动命令，如果收到，则进入S502 ;否则进入S504。
[0077]S502:进入孤岛运行模式，即蓄电池蓄能系统2100通过应急母线2910向核电站的用电设备供电。
[0078]S503:判断外部电网是否恢复，如果恢复，则退出孤网运行。
[0079]S504:判断蓄电池蓄能系统是否处于试验模式，如果否，则进入步骤S505 ;如果是，则判断试验模式是否结束，如果结束则返回步骤S501。
[0080]S505:实时检测外部电网的电压值和频率值，判断并网点电压值和频率值两者中是否至少一个达到所述预设保护阈值，如果电压值和频率值两者中至少一个达到所述预设保护阈值，则输出防非计划孤岛保护信号，防止蓄电池蓄能系统非计划进入孤岛模式，如图6所示。
[0081]S506:判断蓄电池蓄能系统电压与第一电压阈值的大小，如果蓄电池蓄能系统的电压值小于第一电压阈值，则控制外部电网对蓄电池蓄能系统进行充电。
[0082]S507:判断蓄电池蓄能系统电压与第二电压阈值的大小，如果蓄电池蓄能系统的电压值大于所述第一电压阈值并达到所述第二电压阈值，则结束对电池蓄能系统进行充电，进入备用模式。
[0083]S508:蓄电池蓄能系统进行自检。
[0084]如图7所示，图7为本发明另一实施例提供的一种核电站应急蓄能系统的运行方法，具体包括以下步骤:
[0085]S701:蓄电池蓄能系统未接收到孤岛启动命令，蓄电池蓄能系统实际端电压高于第二预设电压，并且外部电网断路器处于闭合状态。
[0086]S702:蓄电池蓄能系统处于充电模式向备用模式切换状态。
[0087]S703:蓄电池蓄能系统的换流设备暂时停止充电工作。
[0088]S704:蓄电池蓄能系统转为备用模式。
[0089]S705:外部电网断路器断开。
[0090]S706:蓄电池蓄能系统进入备用模式，蓄电池蓄能系统电能充足，随时等待孤岛启动命令。
[0091]如图8所示，图8为本发明另一实施例提供的一种核电站应急蓄能系统的运行方法，具体包括以下步骤:
[0092]S801:蓄电池蓄能系统未接收到孤岛启动命令，且蓄电池蓄能系统实际端电压小于第一预设电压，并且外部电网断路器处于断开状态。
[0093]S802:蓄电池蓄能系统处于非充电模式向充电模式切换状态。
[0094]S803:外部电网断路器闭合。
[0095]S804:蓄电池蓄能系统进入充电模式。
[0096]上述运行方法，使得蓄电池蓄能系统能够及时得到充电，保证蓄电池蓄能系统作为应急电源给核电站失电设备供电时，蓄电池蓄能系统电能充足。
[0097]如图9所示，本本发明同时还公开了一种核电站应急供电系统，包括在线控制系统和蓄电池蓄能系统，所述蓄电池蓄能系统接收到在线控制系统的孤岛启动命令后，进入孤岛运行模式，蓄电池蓄能系统驱动水压试验泵汽轮发电机系统以及蓄电池蓄能系统自身的控制系统正常运行以及驱动辅助给水系统正常运行；当外部电网恢复正常后，并且检测到并网的断路器电网侧电压正常并持续预定时间后，则蓄能系统出口断路器断开，进入非孤岛运行模式。
[0098]蓄电池蓄能系统进入非孤岛运行模式后，判断蓄电池蓄能系统电压与第一电压阈值的大小，如果蓄电池蓄能系统的电压值小于第一电压阈值，则连接到外部电网进行充电。所述蓄电池蓄能系统判断蓄电池蓄能系统电压与第二电压阈值的大小，如果蓄电池蓄能系统的电压值大于所述第一电压阈值并达到所述第二电压阈值，则结束对电池蓄能系统充电。
[0099]具体地，蓄电池蓄能系统包括多个并联的蓄能系统模块，蓄能系统模块通过汇流母线连接至应急母线上，所述蓄能系统模块包括至少一个主用蓄能系统模块和至少一个备用系统模块，所述主用蓄能系统模块和备用系统模块均包括换流设备和电池阵列，电池阵列通过换流设备连接于汇流母线上，所述电池阵列包括直流母线和电池模组，所述电池模组并联于所述直流母线上，所述直流母线连接于所述换流设备上；所述电池模组由多个单体电池串或/和并联而成以增加电池模组的电压/电流。
[0100]具体地，水压试验泵汽轮发电机系统与应急母线之间连接有第一变压单元，所述第一变压单元将应急母线电压变压到水压试验泵汽轮发电机系统正常工作电压；所述辅助给水系统与应急母线之间连接有第二变压单元，所述第二变压单元将应急母线电压升压到辅助给水系统正常工作电压；所述蓄电池蓄能系统自身的控制系统与应急母线之间连接有第三变压单元，所述第三变压单元将应急母线电压变压到蓄电池蓄能系统自身的控制系统的工作电压。
[0101]核电厂正常情况下，应急蓄能系统通过IOKV市电电网给蓄电池进行并网充电和并网放电，这两种情况下，水压试验泵汽轮发电机系统和辅助给水系统均处于断开状态。蓄电池并网充电完毕后，将市电电网断开，应急母线2910处于无电状态，此时水压试验泵汽轮发电机系统和辅助给水系统均处于接通状态。
[0102]蓄电池蓄能系统2100放电时，蓄电池蓄能系统首先驱动水压试验泵汽轮发电机系统和自身系统的辅助负荷。水压试验泵汽轮发电机系统进入额定运行状态，且应急母线2910电压恢复到正常水平后，，蓄电池蓄能系统2100供电给辅助给水系统。需要说明的是，蓄电池蓄能系统驱动水压试验泵汽轮发电机系统是根据在线监控系统控制命令直接启动，而蓄电池蓄能系统供电给辅助给水系统是人工接入。
[0103]具体应用中，为确保应急母线2910电压恒定，蓄电池蓄能系统需要提供一定的无功功率给辅助给水系统。比如采用5台蓄能系统模块2110并联运行，I个蓄能系统模块2110作为主用，另4台蓄能系统模块2110作为备用，4台从蓄能系统模块2110各提供有功功率250kW，无功功率433kvar，这时主蓄能系统模块2110需要提供超过IMvar的无功功率，才能确保应急母线2910电压保持恒定。这样设置的好处是在不增加蓄电池容量的前提下可以发出更大容量的无功功率，为辅助给水系统的机组启动过程中提供足够的电压支撑。主蓄能系统模块2110的容量受最大容量限制，那么在辅助给水系统空载启动过程中，应急母线2910电压会跌落至额定功率的84%左右。这个过程要持续到电机运行接近同步速的时候，按现有参数仿真计算约需要持续数秒钟。
[0104]进一步地，所述在线监控系统实时检测外部电网的电压值和频率值，判断并网点电压值和频率值是否达到预设保护阈值，判断电压值和频率值两者中是否至少一个达到所述预设保护阈值；如果电压值和频率值两者中至少一个达到所述预设保护阈值，则判断所述蓄电池蓄能系统是否接收到孤岛启动命令，如果没有，则输出防非计划孤岛保护信号，防止蓄电池蓄能系统非计划进入孤岛模式。
[0105]如图1Oa所示，具体地，所述换流设备包括触摸式人机界面，所述触摸式人机界面包括模式控制单元，所述模式控制单元控制换流设备处于包括但不局限于锁定退出控制模式、本地控制模式以及远程控制模式，其中锁定退出控制模式是指换流设备可以接受电池管理系统的输入信号，并传输给在线监控系统，但屏蔽在线监控系统的控制命令以及屏蔽自身的控制命令；所述本地控制模式是指不接受在线监控系统的控制命令，允许操作人员在触摸式人机界面上进行操作，逐步实现工况的稳定运行；所述远程控制模式是指接受在线监控系统的控制命令，实现工况的自动启动和停止。
[0106]进一步地，所述触摸式人机界面还包括:
[0107]充放电时间设置模块,用于设定换流设备的充电时间和放电时间。
[0108]调频模块，用于改变换流设备的输出功率，参与系统频率的调节，减少电网频率的变化。
[0109]如图1Ob所示，所述换流设备还包括:
[0110]自检模块，用于换流设备启动时对软件和硬件进行自检；
[0111]复位模块，用于换流设备因干扰造成程序死循环时，进行自动恢复正常工作；
[0112]进一步地，换流设备还包括:
[0113]检测模块，用于定时检测设备与在线监控系统的通信连接，如果发生通信中断，则发送报警信号给报警模块；
[0114]报警模块，用于收到报警信号后进行报警。
[0115]本发明实施例中换流设备能够承受电机类负荷启动过程中的电流过载，具有较高的动态分流响应能力，比如在6秒时间内启动电流需达到额定电流的5.5倍以上。
[0116]本发明实施例中换流设备的运行方式包括但不局限于并网运行状态和孤网运行状态，并网运行状态包括并网放电状态、并网充电模式、待机状态、故障状态和紧急停机状态；所述孤网运行状态包括逆变状态、待机状态、故障状态和紧急停机状态。换流设备应能快速切换上述运行状态，可接收孤岛启动命令干接点信号，接收到信号后从额定功率并网充电模式状态转为孤岛模式额定功率放电状态所需的时间应小于50ms。
[0117]换流设备与分系统内的电池管理系统通信，依据电池管理系统提供的数据动态调整充放电参数、执行相应动作，实现对充放电电压和电流的闭环控制，以满足电池在各个充放电阶段的各项性能指标。换流设备对蓄电池稳流充电时，如果接收到电池管理系统发送的过压告警信号，充电电流应自动减小。充电开始阶段，应根据电池的需要采取必要的限流措施，避免冲击电流对电池及换流设备自身的损害。当收到电池管理系统过充电告警信号、电池单元端电压值升高到充电截止电压，或者充电电流降低到一定限值时停止对电池的充电。当有接收到电池管理系统的过放电告警信号，或者电池单元端电压降低到放电终止电压时停止电池的放电。
[0118]本发明实施例中换流设备装置具有调频功能，当外界负荷波动，电网频率变化时，换流设备在其可调容量允许的范围内，充分利用自身反馈速度快的特征，改变其输出功率，参与系统频率的调节，减少电网频率的变化。该功能主要由站控系统与换流设备控制器根据本地信息自动实现，但是相关控制参数应可由监控系统站控层远方设置与修改。
[0119]本发明实施例中换流设备具备在孤岛运行情况下与其它换流设备装置之间自动协调控制的功能，确保孤岛运行时，多组换流设备能按照统一的电压、频率向负荷稳定供电，同时能承受正常的负荷波动冲击。
[0120]本发明实施例中蓄电池蓄能系统2100具有抗震结构并固定于防火、防水的封闭空间内。蓄电池蓄能系统2100与柴油机等相比，其具有柴油机无法比拟的优势:首先，柴油机工作时需要消耗空气，其根本无法与外部进行密封隔绝，一旦产生海嘯、洪水等超设计基准的灾害，水流将直接冲击并淹没柴油机，柴油机组将无法工作，作为目前核电站的最后一道应急电源，其可靠性低；而本发明实施例所提供的向核电站提供应急动力电源的系统，其内的蓄电池工作时可处于完全隔绝的空间内，考虑到蓄电池充放电时将产生一定的热量，可通过空调设备或热管散热器或热板散热器将热量排出。具体地，可将热管或热板的蒸发端贴紧于蓄电池或合适的位置，再将冷凝端放置于隔绝空间外侧，热管或热板穿设于隔绝空间的墙体并设置成密封。蓄电池产生的热量通过蒸发端将热管或热板内液体蒸发，然后在冷凝端液化，将蓄电池充放电时产生的热量带出，达到散热的目的，冷凝端的液体再沿热管内的毛细管回流至蒸发端，形成散热循环。以使蓄电池的工作温度维持在合理的范围内，从而使本发明实施提供的向核电站提供应急动力电源的系统可以正常可靠地运行，且有利于延长蓄电池的使用寿命。另外，也可用空调、水冷装置对蓄电池蓄能系统2100进行冷却。另外，柴油机组作为一种复杂的机械设备，其由数千个以上的零件构成，故障点多且不易排除，一旦柴油机组产生机械故障，其将无法可靠地运行，而本发明实施例提供的一种核电站应急蓄能系统，其通过模块化的设计方式，可以很方便地将蓄能系统模块2110增加至蓄电池蓄能系统2100内或直接取代有故障的蓄能系统模块2110，具体应用中，可设置多个备用蓄能系统模块2110，平时这些蓄能系统模块2110处于备用模式，一旦系统中有蓄能系统模块2110损坏，可将损坏的蓄能系统模块2110从系统中断开，并将备用的蓄能系统模块2110并至系统中，保证系统在最恶劣的情况下仍然可以可靠的运行。另外，柴油机组的工作需要柴油，柴油作为一种易燃物，其存放要求高，不仅要防火防燃，而且需防范一些其余的意外事件，危险系数高，而本发明实施例所提供的核电站应急蓄能系统的运行方法，其不存在这些问题，可靠性高。最后，柴油机组启动和建立功率所需的时间较长，而本发明实施例所提供的核电站应急蓄能系统孤岛运行方法，其蓄电池提供电源几乎是瞬时的，不存在时间差，对于有不间断要求的厂用应急设备来说有着重要的意义。
[0121]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种核电站应急蓄能系统孤岛运行方法，其特征在于，包括孤岛运行模式和非孤岛运行模式，包括:接收到孤岛启动命令后，进入孤岛运行模式，控制蓄电池蓄能系统对失电的核电设备进行供电，其中所述控制蓄电池蓄能系统对失电的核电设备进行供电的步骤包括: 控制蓄电池蓄能系统驱动水压试验泵汽轮发电机系统以及蓄电池蓄能系统自身的控制系统正常运行； 控制蓄电池蓄能系统驱动辅助给水系统正常运行； 当外部电网恢复正常后，并且检测到并网的断路器电网侧电压正常并持续预定时间后，则断开蓄电池蓄能系统出口断路器，进入非孤岛运行模式。
2.如权利要求1所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行方法，其特征在于，还包括: 进入非孤岛运行模式后，判断蓄电池蓄能系统电压与第一电压阈值的大小，如果蓄电池蓄能系统的电压值小于第一电压阈值，则控制外部电网对蓄电池蓄能系统进行充电。
3.如权利要求2所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行方法，其特征在于，还包括: 判断蓄电池蓄能系统电压与第二电压阈值的大小，如果蓄电池蓄能系统的电压值大于所述第一电压阈值并达到所述第二电压阈值，则结束对电池蓄能系统充电。
4.如权利要求3所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行方法，其特征在于，还包括: 所述蓄电池蓄能系统连接到外部电网，进行单列的放电试验。
5.如权利要求1所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行方法，其特征在于，还包括: 实时检测外部电网的电压值和频率值，判断外部电网的电压值和频率值两者中是否至少一个达到预设保护阈值； 如果电压值和频率值两者中至少一个达到所述预设保护阈值，则判断是否接收到孤岛启动命令，如果没有，则输出防非计划孤岛保护信号，防止蓄电池蓄能系统非计划进入孤岛模式。
6.一种核电站应急蓄能系统孤岛运行系统，其特征在于，包括在线控制系统和蓄电池蓄能系统，所述蓄电池蓄能系统接收到在线控制系统的孤岛启动命令后，进入孤岛运行模式，蓄电池蓄能系统驱动水压试验泵汽轮发电机系统以及蓄电池蓄能系统自身的控制系统正常运行以及驱动辅助给水系统正常运行；当外部电网恢复正常后，并且检测到并网的断路器电网侧电压正常并持续预定时间后，则蓄能系统出口断路器断开，进入非孤岛运行模式。
7.如权利要求6所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行系统，其特征在于，所述蓄电池蓄能系统进入非孤岛运行模式后，判断蓄电池蓄能系统电压与第一电压阈值的大小，如果蓄电池蓄能系统的电压值小于第一电压阈值，则连接到外部电网进行充电。
8.如权利要求7所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行系统，其特征在于，所述蓄电池蓄能系统判断蓄电池蓄能系统电压与第二电压阈值的大小，如果蓄电池蓄能系统的电压值大于所述第一电压阈值并达到所述第二电压阈值，则结束对蓄电池蓄能系统进行充电。
9.如权利要求6所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行系统，其特征在于，所述蓄电池蓄能系统包括多个并联的蓄能系统模块，所述蓄能系统模块通过汇流母线连接至应急母线上，所述蓄能系统模块包括至少一个主用蓄能系统模块和至少一个备用系统模块，所述主用蓄能系统模块和备用系统模块均包括换流设备和电池阵列，电池阵列通过换流设备连接于汇流母线上，所述电池阵列包括直流母线和电池模组，所述电池模组并联于所述直流母线上，所述直流母线连接于所述换流设备上；所述电池模组由多个单体电池串或/和并联而成以增加电池模组的电压/电流。
10.如权利要求9所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行系统，其特征在于，所述水压试验泵汽轮发电机系统与应急母线之间连接有第一变压单元，所述第一变压单元将应急母线电压变压到水压试验泵汽轮发电机系统正常工作电压；所述辅助给水系统与应急母线之间连接有第二变压单元，所述第二变压单元将应急母线电压升压到辅助给水系统正常工作电压；所述蓄电池蓄能系统自身的控制系统与应急母线之间连接有第三变压单元，所述第三变压单元将应急母线电压变压到蓄电池蓄能系统自身的控制系统的工作电压。
11.如权利要求6所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行系统，其特征在于，所述在线监控系统实时检测外部电网的电压值和频率值，判断并网点电压值和频率值是否达到预设保护阈值，判断电压值和频率值两者中是否至少一个达到所述预设保护阈值；如果电压值和频率值两者中至少一个达到所述预设保护阈值，则判断所述蓄电池蓄能系统是否接收到孤岛启动命令，如果没有，则输出防非计划孤岛保护信号，防止蓄电池蓄能系统非计划进入孤岛模式。
12.如权利要求9所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行系统，其特征在于，所述换流设备包括触摸式人机界面，所述触摸式人机界面包括模式控制单元，所述模式控制单元控制换流设备处于包括但不局限于锁定退出控制模式、本地控制模式以及远程控制模式，其中锁定退出控制模式是指换流设备可以接受电池管理系统的输入信号，并传输给在线监控系统，但屏蔽在线监控系统的控制命令以及屏蔽自身的控制命令；所述本地控制模式是指不接受在线监控系统的控制命令，允许操作人员在触摸式人机界面上进行操作，逐步实现工况的稳定运行；所述远程控制模式是指接受在线监控系统的控制命令，实现工况的自动启动和停止。
13.如权利要求12所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行系统，其特征在于，所述触摸式人机界面还包括:` 充放电时间设置模块，用于设定换流设备的充电时间和放电时间。 调频模块，用于改变换流设备的输出功率，参与系统频率的调节，减少电网频率的变化。
14.如权利要求12所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行系统，其特征在于，所述换流设备还包括: 自检模块，用于换流设备启动时对软件和硬件进行自检； 复位模块，用于换流设备因干扰造成程序死循环时，进行自动恢复正常工作；
15.如权利要求14所述的核电站应急蓄能系统孤岛运行系统，其特征在于，所述换流设备还包括: 检测模块，用于定时检测设备与在线监控系统的通信连接，如果发生通信中断，则发送报警信号给报警模块； 报警模块，用于收到报警信号后进行报警。
【文档编号】H02J9/04GK103427471SQ201210152062
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年5月16日 优先权日:2012年5月16日
【发明者】王永年, 曾其权, 韩雪华 申请人:中国广东核电集团有限公司, 大亚湾核电运营管理有限责任公司