基于核电机组失步振荡的安全稳定控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种核电机组的控制方法，特别是一种基于核电机组失步振荡的安全稳定控制方法，主要适用于压水堆核电站的出线线路发生失步振荡时的安全稳定控制。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，保证电力系统的安全稳定运行是一个极端重要的问题。现代电力系统由于机组容量不断提高，电网规模不断扩大，电压等级不断提高，超高压远距离输电以及互联电网形成，使电网结构更加复杂，造成现代电力系统的安全稳定控制越来越困难。
[0003]大容量电厂的发电功率若不能就近送入负荷中心，通过长距离输电通道输送，电气距离增大导致的发电机同步转矩或者阻尼转矩减少，在线路或者其他电网元件发生故障时可能会导致发电机组相对于电网失步振荡的问题。根据《电力系统安全稳定导则》DL755的规定，当电力系统发生第二级安全稳定标准的大事故扰动时，当发电机组相对于电网失步振荡问题出现，若保护、开关及重合闸正确动作后失步振荡仍存在，则必须采取切机措施。
[0004]由于核电机组对安全性的要求极高、控制系统复杂，通常在电网发生安全稳定问题时都尽量避免切除核电机组，长期以来核电机组都没有参加电网的安全稳定控制。
[0005]目前接入电网的部分核电机组在核电厂送出线路故障时也出现了失步振荡的问题,并且失步振荡的模式为核电机组相对于电网内其他机组失步振荡,此时必须采取切除核电机组的措施、迅速将失步的核电机组的出力降低到零才能保证电网的安全稳定运行，而切除其他电厂的机组也无法使电网恢复稳定。
[0006]上述核电机组的安全稳定控制功能是通过安全自动装置、汽轮机调节系统和反应堆控制棒系统来实现的，然而，核电机组发生失步振荡时，如何对安全自动装置、汽轮机调节系统和反应堆控制棒系统进行控制以保证电网和核电机组的安全稳定运行成为了新的技术难题，现有技术中并没有提出相应的解决方案。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够有效、及时、可靠的基于核电机组失步振荡的安全稳定控制方法。
[0008]本发明的目的是通过以下途径来实现的:
核电机组失步振荡的安全稳定控制方法，其要点在于，包括如下步骤:
1)根据电网的运行方式，包括正常运行方式和各种检修运行方式，通过仿真计算获得其对应发生核电机组失步振荡的预想故障集时的安全稳定控制策略定值；
2)将所获得的安全稳定控制策略定值整定到安全自动装置中；
3)安全自动装置通过监测核电厂出线的电流、电压和断路器位置信息，在判断出线路发生故障后并且符合所设定的安全稳定控制策略定值的切机条件时发切机命令跳失步机组相应的升压变高压侧断路器； 4)通过汽轮机侧及核岛侧的联合控制执行切机，方法如下:
当安全自动装置通过跳开失步机组相应的升压变高压侧断路器切机时，整个核电机组完全脱离电网，汽轮发电机组带厂用负荷运行；发电机出口断路器GCB闭合，汽轮发电机组继续发电，通过厂用变压器输送供给厂用负荷；反应堆控制系统将反应堆核功率自动整定在30%Pn，将控制棒插入以降低核功率；根据孤岛运行的情况，后续的控制策略分为两种:
(I)孤岛运行成功——汽轮机若带厂用负荷运行成功，核功率从100%Pn降低到30%Pn低功率运行，汽轮机旁路排放系统处于温度控制模式，控制棒插入的时间限制为12小时，如果机组带厂用负荷运行12小时以上，则需将控制棒全提至堆顶，并进行硼化维持低功率水平，采取长期低功率运行模式；在低功率运行期间，机组带厂用负荷等待电网处理完故障，电网恢复正常后反应堆就可以重新升功率、并网。
[0009](2)孤岛运行不成功一由于已经跳开升压变高压侧的断路器，失去了主要的厂外电源，汽轮机若带厂用负荷运行不成功，主冷却泵将停运，蒸汽发生器主给水将丧失；
由于核电厂中两台机组成一组运行，当汽轮机带厂用负荷运行不成功，如果相邻机组的主变正常运行，将机组公用负荷切换至相邻机组供电以减少辅助变的负荷，并通过辅助变倒送电启动故障机组的一台主冷却剂泵以恢复冷却剂强迫循环，蒸汽发生器给水由辅助给水系统供给，在没有其他事故发生的情况下，将机组稳定在热停堆24小时以便等待电网恢复；
如果相邻机组主变停运，两台机组公用负荷不能切换至相邻机组供电，只能切换到保安电源供电；如果辅助变没有超容，将两台机组公用负荷切换至辅助变供电，并通过辅助变倒送电启动故障机组的其中一台主冷却剂泵以恢复冷却剂强迫循环，蒸汽发生器给水由辅助给水系统供给；在没有其他事故发生的情况下，将机组稳定在热停堆24小时以便等待电网恢复；
如果相邻机组主变停运，而辅助变压器也超容，故障机组的主冷却剂泵不能启动，一回路保持自然循环，蒸汽发生器给水由辅助给水系统供给；由于一回路失去强迫循环，此时机组稳定在热停堆状态的时间为2小时；2小时内电网未恢复则进行堆芯冷却，并继续等待电网恢复；
等待电网处理完故障，电网恢复正常后反应堆就可以重新升功率、并网。
[0010]本发明通过事先计算核电机组的失步振荡控制策略，并将控制策略整定值设置在安全自动装置中，当核电机组发生失步振荡时通过对汽轮机侧及核岛侧的有效、精确、及时、合理控制，充分考虑了安全自动装置、汽轮机调节系统和反应堆控制棒系统的控制条件和控制方案，解决了核电机组失步振荡时参与安全稳定控制的技术难题，在核电机组参与电网暂态安全稳定控制的同时保证了核电机组的安全稳定运行。
【附图说明】
[0011]图1所示为本发明所述核电机组失步振荡的安全稳定控制方法的流程示意图；
图2所示为本发明实施例所述跳失步机组相应的升压变高压侧断路器切核电机组(孤岛运行成功)的控制流程图；
图3所示为本发明实施例所述通过跳失步机组相应的升压变高压侧断路器切核电机组(孤岛运行不成功)的控制流程。
[0012]下面结合实施例对本发明做进一步描述。
【具体实施方式】
[0013]最佳实施例:
本发明提供一种核电机组失步振荡的安全稳定控制方法，核电机组失步振荡的安全稳定控制过程示意图如图1所示，包括以下步骤:
步骤一:计算失步振荡安全稳定控制策略定值:基于电网各种可能的运行方式，包括正常运行方式和各种检修运行方式，针对可能发生核电机组失步振荡的预想故障集计算对应的安全稳定控制策略定值；
步骤二:将安全稳定控制策略定值整定到安全自动装置中；
步骤三:安全自动装置通过监测核电厂出线的电流、电压和断路器位置等信息，在判断出线路发生故障后并且符合策略表的切机条件时发切机命令跳失步机组相应的升压变高压侧断路器；
步骤四:通过汽轮机侧及核岛侧的联合控制执行切机，其方式是是通过跳开失步机组相应的升压变高压侧断路器的方式进行切机。