CN109339872A - 核电站汽轮机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电站汽轮机控制系统，其包括：转速负荷控制器，用于根据第一判断条件将汽轮机在并网瞬间的负荷变化速率切换至第一速率，并当汽轮机在第一速率下的运行时间达到第一预设时间时将汽轮机的负荷变化速率切换至第二速率；还用于根据第二判断条件将汽轮机在并网的第二预设时间内将汽轮机并网后的转速与汽轮机并网前的转速的差值叠加到汽轮机并网前的转速设定值中。相对于现有技术，本发明提供的核电站汽轮机控制系统能够减少汽轮机并网功率扰动。

Description

核电站汽轮机控制系统
技术领域
本发明涉及核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站汽轮机控制系统。
背景技术
汽轮机控制系统具有转速和负荷两种运行模式。当汽轮机空载并网时，汽轮机控制系统在负荷模式下运行，汽轮机的转速设定值与实际转速值的差值为零，汽轮机控制系统的输出蒸汽需求量主要由负荷设定值和实际负荷值决定。在汽轮机刚并网时，汽轮机的实际负荷接近为零，汽轮机的蒸汽需求量随着汽轮机的负荷设定值的增加及汽轮机控制系统比例积分环节与功率前馈环节的共同作用而增加，从而汽轮机的阀门开大，汽轮机的实际负荷上升，并网前期比例积分作用较小，然而功率前馈环节的调节速度受负荷设定值的变化速率限制，负荷设定值的变化速率低，汽轮机空载并网带初始负荷缓慢，存在汽轮机逆功率和正向功率低的风险。
当汽轮机孤岛并网时，汽轮机控制系统在转速模式下运行，负荷设定值在控制逻辑中为零，汽轮机控制系统输出取决于汽轮机的转速偏差，但汽轮机孤岛并网后的转速设定值不跟随实际转速而变化，汽轮机控制系统输出的蒸汽需求量增加，引起二回路的大功率波动，进而导致一回路过冷、蒸汽发生器液位低等，反应堆存在跳堆风险。
有鉴于此，确有必要提供一种能够减少汽轮机并网功率扰动的核电站汽轮机控制系统。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的缺陷，提供一种能够减少汽轮机并网功率扰动的核电站汽轮机控制系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种核电站汽轮机控制系统，包括：
转速负荷控制器，用于根据第一判断条件将汽轮机在并网瞬间的负荷变化速率切换至第一速率，并当汽轮机在第一速率下的运行时间达到第一预设时间时将汽轮机的负荷变化速率切换至第二速率；还用于根据第二判断条件将汽轮机在并网的第二预设时间内将汽轮机并网后的转速与汽轮机并网前的转速的差值叠加到汽轮机并网前的转速设定值中。
作为本发明核电站汽轮机控制系统的一种改进，所述第一速率大于所述第二速率。
作为本发明核电站汽轮机控制系统的一种改进，所述第一速率为900MW/min，所述第二速率为54.3MW/min，所述第一预设时间为1秒。
作为本发明核电站汽轮机控制系统的一种改进，所述转速负荷控制器还用于接收汽轮机的实际功率及高压开关和负荷开关的状态。
作为本发明核电站汽轮机控制系统的一种改进，所述转速负荷控制器包括空载并网优化开关及孤岛并网优化开关，当所述空载并网优化开关断开时，汽轮机的负荷变化速率切换至第二速率；当所述孤岛并网优化开关断开时，汽轮机不会将并网后的转速与汽轮机并网前的转速的差值叠加到汽轮机并网前的转速设定值中。
作为本发明核电站汽轮机控制系统的一种改进，所述第一判断条件包括汽轮机的实际功率小于第一预设功率、高压开关和负荷开关均闭合、转速负荷控制器处于负荷模式及空载并网优化开关闭合。
作为本发明核电站汽轮机控制系统的一种改进，所述第二判断条件包括汽轮机的实际功率大于第二预设功率的时间小于或等于第三预设时间、高压开关和负荷开关均闭合、转速负荷控制器处于转速模式、孤岛并网优化开关闭合、转速/负荷模式切换信号没有触发、甩负荷信号没有触发及转速跟踪信号均没有触发。
作为本发明核电站汽轮机控制系统的一种改进，所述转速负荷控制器还包括存储模块、计算模块及设置模块；所述存储模块用于存储汽轮机并网前的转速及汽轮机并网前的转速设定值，所述计算模块用于计算汽轮机并网后的转速与汽轮机并网前的转速的差值，所述设置模块用于将汽轮机并网后的转速与汽轮机并网前的转速的差值叠加到汽轮机并网前的转速设定值中。
作为本发明核电站汽轮机控制系统的一种改进，所述第二预设时间大于第三预设时间。
作为本发明核电站汽轮机控制系统的一种改进，所述第二预设功率为100MW，所述第二预设时间为10秒，所述第三预设时间为2秒。
相对于现有技术，本发明的核电站汽轮机控制系统中，转速负荷控制器通过在汽轮机的空载并网瞬间将汽轮机的负荷变化速率切换至第一速率，使得汽轮机的负荷设定值能够在第一预设时间时达到第一负荷预设值，并在第一预设时间后将汽轮机的负荷变化速率切换至第二速率，汽轮机的负荷设定值在第二速率运行下增加至空载并网初始负荷值，提高了汽轮机带负荷的速度，避免了汽轮机因空载并网带初始负荷缓慢出现的汽轮机逆功率和正向功率低的风险；还通过在汽轮机孤岛并网的第二预设时间内将汽轮机并网后的转速与汽轮机并网前的转速的差值叠加到汽轮机并网前的转速设定值中，使得汽轮机转速设定值在第二预设时间内能够跟随汽轮机的频率同步变化，进而使转速负荷控制器的输入保持稳定，从而汽轮机的并网功率不会发生波动。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式，对本发明核电站汽轮机控制系统及其技术效果进行详细说明，其中：
图1为本发明实施方式提供的汽轮机控制系统的功能模块图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种核电站汽轮机控制系统100，包括转速负荷控制器10。所述转速负荷控制器10用于根据第一判断条件将汽轮机200在并网瞬间的负荷变化速率切换至第一速率，并当汽轮机200在第一速率下的运行时间达到第一预设时间时将汽轮机200的负荷变化速率切换至第二速率。所述第一判断条件为汽轮机200空载并网负荷变化速率切换至第一速率的条件。
所述转速负荷控制器10通过在汽轮机200的空载并网瞬间将汽轮机200的负荷变化速率切换至第一速率，使得汽轮机200的负荷设定值能够在第一预设时间时达到第一负荷预设值，并在第一预设时间后将汽轮机200的负荷变化速率切换至第二速率，汽轮机200的负荷设定值在第二速率运行下增加至空载并网初始负荷值，第一预设时间较短，第一速率较大，因此，汽轮机200的负荷设定值能够在较短的时间内增加至空载并网初始负荷值，从而提高了汽轮机200带负荷的速度，而不会出现功率超调，并且能够维持转速负荷控制器10调节的稳定性，避免了汽轮机200因空载并网带初始负荷缓慢出现的汽轮机200逆功率和正向功率低的风险。
所述转速负荷控制器10包括空载并网优化开关11，所述空载并网优化开关11为虚拟开关。当所述空载并网优化开关11断开时，汽轮机200的负荷变化速率切换至第二速率。
空载并网，特指汽轮机200零功率并入电网300。
孤岛并网，特指汽轮机200带自身厂用电负荷并入电网300。
所述第一判断条件包括汽轮机200的实际功率小于第一预设功率、高压开关和负荷开关均闭合、转速负荷控制器10处于负荷模式及空载并网优化开关11闭合。所述第一速率大于所述第二速率。
需要说明的是，所述高压开关用于通过闭合或断开来控制汽轮机200与电网300是否连接。所述负荷开关用于通过闭合或断开来控制汽轮机200与自身厂用电负荷是否连接。当汽轮机200空载并网时，转速负荷控制器10在负荷模式下运行。
所述转速负荷控制器10还用于接收汽轮机200的实际功率及高压开关和负荷开关的状态。高压开关和负荷开关的状态为闭合或断开。
在本实施方式中，所述第一速率为900MW/min，所述第二速率为54.3MW/min，所述第一预设时间为1秒，第一负荷预设值为15MW，所述初始负荷值为50MW。
所述转速负荷控制器10还用于根据第二判断条件将汽轮机200在并网的第二预设时间内将汽轮机200并网后的转速与汽轮机200并网前的转速的差值叠加到汽轮机200并网前的转速设定值中。所述第二判断条件为汽轮机200孤岛并网转速设定值设置的条件。
所述转速负荷控制器10通过在汽轮机200孤岛并网的第二预设时间内将汽轮机200并网后的转速与汽轮机200并网前的转速的差值叠加到汽轮机200并网前的转速设定值中，使得汽轮机200转速设定值在第二预设时间内能够跟随汽轮机200的频率同步变化，进而使转速负荷控制器10的输入保持稳定，从而所以汽轮机200的并网功率不会发生波动。
所述转速负荷控制器10还包括孤岛并网优化开关12，所述孤岛并网优化开关12为虚拟开关。当所述孤岛并网优化开关12断开时，汽轮机200不会将并网后的转速与汽轮机200并网前的转速的差值叠加到汽轮机200并网前的转速设定值中。
所述第二判断条件包括汽轮机200的实际功率大于第二预设功率的时间小于或等于第三预设时间、高压开关和负荷开关均闭合、转速负荷控制器10处于转速模式、孤岛并网优化开关12闭合、转速/负荷模式切换信号没有触发、甩负荷信号没有触发及转速跟踪信号均没有触发。所述第二预设时间大于第三预设时间。
需要说明的是，所述转速负荷控制器10能够根据接收到的信息触发转速/负荷模式切换信号、甩负荷信号及转速跟踪信号，且能够检测自身是否触发转速/负荷模式切换信号、甩负荷信号及转速跟踪信号。
所述转速负荷控制器10还包括存储模块13、计算模块14及设置模块15；所述存储模块13用于存储汽轮机200并网前的转速及汽轮机200并网前的转速设定值，所述计算模块14用于计算汽轮机200并网后的转速与汽轮机200并网前的转速的差值，所述设置模块15用于将汽轮机200并网后的转速与汽轮机200并网前的转速的差值叠加到汽轮机200并网前的转速设定值中。
在本实施方式中，所述第二预设功率为100MW，所述第二预设时间为10秒，所述第三预设时间为2秒。
结合以上对本发明具体实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明的汽轮机控制系统，所述转速负荷控制器通过在汽轮机的空载并网瞬间将汽轮机的负荷变化速率切换至第一速率，使得汽轮机的负荷设定值能够在第一预设时间时达到第一负荷预设值，并在第一预设时间后将汽轮机的负荷变化速率切换至第二速率，汽轮机的负荷设定值在第二速率运行下增加至空载并网初始负荷值，提高了汽轮机带负荷的速度，避免了汽轮机因空载并网带初始负荷缓慢出现的汽轮机逆功率和正向功率低的风险；还通过在汽轮机孤岛并网的第二预设时间内将汽轮机并网后的转速与汽轮机并网前的转速的差值叠加到汽轮机并网前的转速设定值中，使得汽轮机转速设定值在第二预设时间内能够跟随汽轮机的频率同步变化，进而使转速负荷控制器的输入保持稳定，从而所以汽轮机的并网功率不会发生波动。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种核电站汽轮机控制系统，其特征在于，包括：
转速负荷控制器，用于根据第一判断条件将汽轮机在并网瞬间的负荷变化速率切换至第一速率，并当汽轮机在第一速率下的运行时间达到第一预设时间时将汽轮机的负荷变化速率切换至第二速率；还用于根据第二判断条件将汽轮机在并网的第二预设时间内将汽轮机并网后的转速与汽轮机并网前的转速的差值叠加到汽轮机并网前的转速设定值中。
2.根据权利要求1所述的核电站汽轮机控制系统，其特征在于：所述第一速率大于所述第二速率。
3.根据权利要求2所述的核电站汽轮机控制系统，其特征在于：所述第一速率为900MW/min，所述第二速率为54.3MW/min，所述第一预设时间为1秒。
4.根据权利要求1所述的核电站汽轮机控制系统，其特征在于：所述转速负荷控制器还用于接收汽轮机的实际功率及高压开关和负荷开关的状态。
5.根据权利要求1所述的核电站汽轮机控制系统，其特征在于：所述转速负荷控制器包括空载并网优化开关及孤岛并网优化开关，当所述空载并网优化开关断开时，汽轮机的负荷变化速率切换至第二速率；当所述孤岛并网优化开关断开时，汽轮机不会将并网后的转速与汽轮机并网前的转速的差值叠加到汽轮机并网前的转速设定值中。
6.根据权利要求4所述的核电站汽轮机控制系统，其特征在于：所述第一判断条件包括汽轮机的实际功率小于第一预设功率、高压开关和负荷开关均闭合、转速负荷控制器处于负荷模式及空载并网优化开关闭合。
7.根据权利要求4所述的核电站汽轮机控制系统，其特征在于：所述第二判断条件包括汽轮机的实际功率大于第二预设功率的时间小于或等于第三预设时间、高压开关和负荷开关均闭合、转速负荷控制器处于转速模式、孤岛并网优化开关闭合、转速/负荷模式切换信号没有触发、甩负荷信号没有触发及转速跟踪信号均没有触发。
8.根据权利要求7所述的核电站汽轮机控制系统，其特征在于：所述转速负荷控制器还包括存储模块、计算模块及设置模块；所述存储模块用于存储汽轮机并网前的转速及汽轮机并网前的转速设定值，所述计算模块用于计算汽轮机并网后的转速与汽轮机并网前的转速的差值，所述设置模块用于将汽轮机并网后的转速与汽轮机并网前的转速的差值叠加到汽轮机并网前的转速设定值中。
9.根据权利要求7所述的核电站汽轮机控制系统，其特征在于：所述第二预设时间大于第三预设时间。
10.根据权利要求9所述的核电站汽轮机控制系统，其特征在于：所述第二预设功率为100MW，所述第二预设时间为10秒，所述第三预设时间为2秒。
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