模拟程序切换方法与流程

本发明涉及核电厂综合计算分析系统技术领域，更具体地涉及一种模拟程序方法，该方法适用于核电厂模拟系统中将功率状况和设计基准事故工况模拟切换至严重事故工况模拟。

背景技术：

韩国汉城国立大学核工程系发表的《Development of a Linked Analysis Method with RELAP5&MAAP4and Its Application》中，介绍了一种实现从RELAP5事故模拟程序切换到MAAP4事故模拟程序的方法。其实现步骤如下：

(1)在已知具体工况初始条件下同时运行RELAP5程序和MAAP4程序。

(2)在燃料包壳即将熔化且MAAP4的数据已被存储到再启动文件中时，进行切换操作。

(3)切换时，MAAP4程序将被停止，同时RELAP5的计算结果按照MAAP4的模型要求进行处理，并将其模拟结果写入到该切换时刻MAAP4存储的再启动文件中，再次启动MAAP4进行继续计算。

但上述切换方法存在以下缺点：

(1)该方法中，大破口工况和小破口工况在选择燃料包壳熔化前的多个不同时刻点进行切换实验，不同工况切换结果不同，且切换前后曲线平滑性差。

(2)该方法要求的切换时刻依托于MAAP4存储的再启动文件。只有MAAP4已存储过的时刻点，且符合切换要求方能作为切换点。若想要实现切换时刻选择性更多，则MAAP4程序需要更高的数据存储频率，既影响MAAP4的运行速度，同时数据存储越多，就要求更多的硬盘空间。

(3)该方法中，由于MAAP4程序无法从事故瞬态工况开始计算，仅能从 稳态工况开始计算，故在系统从功率工况和设计基准事故工况切换到严重事故工况前，MAAP4程序需要占用资源和RELAP程序同时运行。

(4)该方法是在切换时将RELAP5的模拟数据写入到该时刻MAAP4存储的再启动文件中。要实现该功能需要解析其二进制格式的再启动文件，分析出其再启动文件的存储格式及对应的接口变量。该切换过程需要投入大量的人力物力，不确定性风险高，同时数据通讯具有不透明性。

(5)该方法中使用的MAAP4程序，由于美国电力研究院开发的时候，对于其再启动功能仅用于调试使用，其再启动文件存储的数据未涵盖MAAP4中所有的计算结果变量，MAAP4通过存储的再启动文件启动后的程序计算结果与原MAAP4计算结果存在较大的差异。故该方法中使用MAAP4程序的再启动文件重新启动MAAP4程序，本身计算结果不可信。

技术实现要素：

鉴于现有技术中所存在的上述技术问题，本发明的目的是提供一种模拟程序切换方法，以保证切换的平滑性和合理性、避免系统资源浪费、减少实现切换所需的工作量及降低风险。

为实现上述目的，本发明提供了一种模拟程序切换方法，适用于核电厂模拟系统中将功率状况和设计基准事故工况模拟切换至严重事故工况模拟，包括：

(1)通过外部配置文件设定程序切换条件；

(2)从功率工况模拟开始，且仅启动第一模拟程序及第一接口程序，同时将第二模拟程序及第二接口程序挂起；

(3)逻辑控制器解析外部配置文件以初始化程序切换的判别条件；

(4)监测并判断当前运行的第一模拟程序是否满足切换条件；

(5)若满足，则通过数据交换器和输入卡解析器将第一模拟程序切换至第二模拟程序，反之，则继续运行第一模拟程序；

其中，第一模拟程序为功率工况和设计基准事故工况模拟程序，第一接口程序用于第一模拟程序与核电厂模拟系统进行数据交互，第二模拟程序为严重 事故工况模拟程序，第二接口程序用于第二模拟程序与核电厂模拟系统进行数据交互。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明中通过外部配置文件设定程序切换条件，且逻辑控制器通过外部配置文件来初始化判别条件，从而使得模拟程序的切换条件更具灵活性，不同的用户需求或不同的事故工况可设定不同的切换条件；

(2)本发明中，严重事故工况模拟程序及其接口程序在切换前处于挂起状态，切换后才开始运行，从而避免了系统资源的浪费；

(3)本发明中，通过数据交换器和输入卡解析器进行模拟程序的切换，通过该输入卡解析器可生成作为切换媒介的输入卡，在任一时刻点，将功率工况和设计基准事故工况模拟程序的电厂状态一次性映射到该输入卡中，可快速地初始化严重事故模拟程序，使得切换前后两模拟程序模拟的电厂状态一致，保证了切换的平滑性和合理性；

(4)通过输入卡解析器生成的输入卡为切换功能的实现减少了工作量，降低了风险。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明模拟程序切换方法的主流程图。

图2为图1中S105的子流程图。

图3为图2中S202的子流程图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

请参考图1，本发明提供了一种模拟程序切换方法，该方法适用于核电厂模 拟系统中将功率状况和设计基准事故工况模拟切换至严重事故工况模拟，其主流程图包括：

S101，通过外部配置文件设定程序切换条件。本发明中，默认该切换条件为燃料包壳最高温度达到700℃～900℃之间的任一固定值，即将超出可模拟范围的时候作为切换点，更符合切换目的，切换更加合理。

S102，从功率工况模拟开始，且仅启动第一模拟程序及第一接口程序，同时将第二模拟程序及第二接口程序挂起。其中，第一模拟程序为功率工况和设计基准事故工况模拟程序，第一接口程序用于第一模拟程序与核电厂模拟系统进行数据交互，第二模拟程序为严重事故工况模拟程序，第二接口程序用于第二模拟程序与核电厂模拟系统进行数据交互。

S103，逻辑控制器解析外部配置文件以初始化程序切换的判别条件。

S104，逻辑控制器监测并判断当前运行的第一模拟程序是否满足切换条件，若是，则执行步骤S105，反之，则执行S106。

S105，通过数据交换器和输入卡解析器将第一模拟切换至第二模拟程序。

S106，继续运行第一模拟程序，并执行S104。

具体地，如图2所示，S105具体包括：

S201，数据交换器对第一模拟程序和第二模拟程序的数据进行融合。由于功率工况和设计基准事故工况模拟程序的模型和严重事故工况模拟程序的模型在节点划分上会存在部分差异，导致严重事故工况模拟程序的节点参数与功率工况和设计基准事故工况模拟程序的节点参数存在“一对一”或“一对多”或“多对一”等关系。因此在数据处理过程中需要通过求和或求均值等操作来实现两者数据的融合。假设功率工况和设计基准事故工况模拟程序的核心程序以RELAP5为例，严重事故工况模拟程序以MELCOR1.8.6为例。关于压力容器下行水道控制体(CV100)，RELAP5的模型和MELCOR1.8.6的模型存在多对一的情况。MELCOR1.8.6中控制体CV100的六个参数可通过对RELAP5中与之对应的多个参数进行权重计算来获得。

S202，通过数据交换器和输入卡解析器生成第二模拟程序的输入卡；

S203，数据交换器将第一电厂状态写入输入卡中，调用输入卡以初始化第二模拟程序的电厂初始条件，其中第一电厂状态为第一模拟程序模拟计算所得；

S204，启动第二模拟程序及第二接口程序，同时停止第一模拟程序及其接口程序。

具体地，如图3所示，S202具体包括：

S301，输入卡模板解析器读取输入卡模板，其中输入卡模板包括电厂模型定义模块和外部接口定义模块。

在本发明中，电厂模型定义的语法需符合严重事故模拟程序的输入要求。电厂模型定义的规格需与核电厂模拟系统上功率工况和设计基准事故工况模拟程序模拟的规格一致。而外部接口定义实际上是一个基于在已定义的电厂模型上，增加一个可动态获取最新数据的接口模块。外部接口定义模块使用一个特殊的标记进行标识，比如使用“{}”进行标识，且该外部接口定义模块支持加减乘除和优先级运算。

S302，输入卡模板解析器解析并定位外部接口定义模块中的标识符号。

S303，输入卡解析器解析外部接口定义模块中的定义内容，并识别外部接口定义模块中参与计算的外部接口参数。

S304，输入卡解析器从数据交换器中获取外部接口参数的值。

S305，按照外部接口定义模块中所定义的接口逻辑关系对外部接口参数的值进行数值计算，以得到期望数值。

S306，判断输入卡模板中是否有调试标识符，若有，则执行S307，反之，则执行S308。

S307，将外部接口定义模块中标识符号所标识的区域内容替换成期望数值以生成新语句，并在新语句后面增加一条备注信息，该备注信息中注明外部接口引用到的接口变量在切换时刻的值，并将包括有备注信息的语句重新写入到所述输入卡中。

S308，将外部接口定义模块中标识符号所标识的区域内容替换成期望数值以生成新语句，并将新语句重写写入到输入卡中。

也就是说，通过输入卡模板，可以清晰的看出核电厂模拟系统上功率工况和设计基准事故工况模拟程序和严重事故模拟程序的接口对应关系，且在输入卡模板可生成带调试信息的输入卡。在生成的输入卡中，调试信息以备注的形式注明外部接口引用到的接口变量在切换时刻的值，为模型调试人员进行调试工作提供了便利。

综上，从以上描述可以看出，本发明的方法具备以下优点：

(1)本发明中通过外部配置文件设定程序切换条件，且逻辑控制器通过外部配置文件来初始化判别条件，从而使得模拟程序的切换条件更具灵活性，不同的用户需求或不同的事故工况可设定不同的切换条件；

(2)本发明中，严重事故工况模拟程序及其接口程序在切换前处于挂起状态，切换后才开始运行，从而避免了系统资源的浪费；

(3)本发明中，通过数据交换器和输入卡解析器进行模拟程序的切换，通过该输入卡解析器可生成作为切换媒介的输入卡，在任一时刻点，将功率工况和设计基准事故工况模拟程序的电厂状态一次性映射到该输入卡中，可快速地初始化严重事故模拟程序，使得切换前后两模拟程序模拟的电厂状态一致，保证了切换的平滑性和合理性；

(4)使用的切换媒介是严重事故工况模拟程序的标准输入卡，该输入卡有规范的语法要求。读懂输入卡是使用严重事故工况模拟程序的基本条件。故不需要重新解析该输入卡文件，为切换功能的实现减少了工作量，降低了风险；

(5)输入卡是作为严重事故工况模拟程序计算的初始条件，以其作为切换的媒介，保证了切换后计算结果的准确性和可信性；

(6)输入卡模板中的外部接口定义模块是用于定义功率工况和设计基准事故工况模拟程序和严重事故模拟程序的接口对应关系，针对不同的工况，可进行不同的接口定义，适用性广；

(7)输入卡模板可独立进行调试，通过模型调试，可不断优化功率工况和设计基准事故工况模拟程序和严重事故模拟程序的接口对应关系，确保切换前后的核电厂模拟系统计算出的核电厂状态参数变化更为平滑与合理；

(8)通过本发明中的切换技术实现在程序切换时，核电厂功率工况和设计基准事故工况模拟程序的接口数据自动进行计算处理，并按照核电厂严重事故模拟程序的模型接口要求，将数据传给核电厂严重事故模拟程序，避免了人为因素引起的计算失误；

(9)本发明中的输入卡模板是透明的，具有可读性和调式性，可以直观的展示切换状态变化及切换时的数据交互方式；

(10)本发明中输入卡模板内定义的外部接口是可直接修改的，具有免编译性；

(11)本发明在核电厂模拟系统上实现了功率工况模拟核设计基准事故模拟与严重事故模拟的切换，即实现了全工况模拟，满足了核电厂进行全工况事故分析计算或者演习模拟的需求。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。