基于负荷变动工况的堆芯功率信息物理系统研究

发布时间：2021-12-23 06:39

　　在我国进行能源结构大调整的过程中,核电在满足国家能源供应安全、实施能源供给侧结构性改革中发挥了重要作用。随着工业信息化时代的到来和核电装机容量的不断增加,如何将快速发展的信息化技术与核电厂的传统控制相结合,在保证核电厂安全运行的前提条件下,满足核电厂参与大电网调功调频的需求具有很大的研究价值和实用价值。本文针对核反应堆堆芯变功率运行过程中的堆芯功率模型非线性和控制棒机械约束问题,将信息物理融合技术应用于反应堆堆芯功率控制,在保证堆芯安全运行的条件下,使堆芯功率快速准确地跟踪设定值。首先,根据中子动力学和堆芯热工水力学建立反应堆堆芯功率模型,基于福清M310-1000WM核电仿真机获取不同功率水平下的堆芯功率数据,并采用最小二乘算法辨识不同稳态功率水平下的模型参数。其次,针对堆芯变功率运行过程中的模型非线性和控制棒约束问题,设计具备模型参数在线辨识能力广义预测控制器,在每一个控制时刻根据系统的输入输出数据在线更新被控对象模型的参数,且针对传统广义预测控制器缺乏有效的控制量约束条件处理能力问题,采用经过正弦混沌策略和自适应惯性权重改进的粒子群算法实现广义预测控制的滚动优化,使得控制器具备堆... 

【文章来源】：上海电力大学上海市

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

CPS基本单元组成

上海电力大学硕士学位论文6技术集成到一起,并基于此构建了一个相互映射，及时交互以及物理空间和信息空间中的人，机器，对象，环境和信息元素有效协作的复杂系统，实现系统内资源的按需分配，实时迭代和动态优化[35]。CPS的基本组成结构如图1-1所示，主要包含传感器、计算处理单元和执行单元三个部分，各部分协同合作，共同实现CPS功能。其中，物理系统的信息量通过传感器采集，并输入到计算处理单元进行分析计算，其结果作为控制信号输入到执行器，并对物理系统施加控制作用。图1-1CPS基本单元组成CPS技术的本质是通过加强信息处理能力和信息的有效流动来实现系统的资源优化分配，其信息处理和数据流动过程如图1-2所示。图1-2CPS数据流动结构图

须要考虑核反应堆变功率运行过程中的安全问题。因此本文将当前快速发展的CPS技术与堆芯功率控制相结合，提高堆芯系统运行过程的信息处理能力，在满足安全运行的前提条件下，使堆芯功率能快速，稳定，准确地跟随设定值。在物理层，针对核反应堆变功率运行过程中的模型非线性，棒速约束问题，采用具备模型参数在线辨识能力的改进型广义预测控制器实现堆芯功率控制，在信息层，采用非线性SVM理论设计故障诊断器，加强堆芯运行过程中的信息处理能力，在保证堆芯安全运行的前提条件下，提高堆芯功率的控制质量。本文的结构框架如图1-3所示。图1-3基于负荷变动工况的堆芯功率信息物理系统研究框架第一章，绪论。首先介绍本文课题的研究背景及意义，其次简要分析了国内外核反应堆堆芯功率控制技术和CPS技术的发展和研究现状，并简述本文的结构框架。第二章：基于最小二乘算法的反应堆堆芯功率动态模型构建。首先根据核反应堆的中子动力学和堆芯热工水力学建立反应堆芯功率模型结构，基于福清1000WM-M310核电仿真机获取不同稳态功率水平下堆芯功率响应数据，并采用最小二乘算法辨识不同功率水平下的堆芯功率模型参数。第三章：堆芯功率的改进型广义预测控制器设计。首先介绍广义预测控制器的特点，其次根据反应堆堆芯功率模型结构设计针对堆芯变功率运行的广义预测控制器，针对堆芯棒控系统的约束问题，采用改进后的粒子群算法实现广义预测控制的滚动优化。第四章：信息物理技术在反应堆堆芯功率控制中的应用。首先考虑堆芯运行过程中的安全性，设计非线性支持向量机故障诊断器，并基于仿真机获取SG传热管小破口故障和环路热段管小破口故障工况下的仿真数据，对故障诊断器进行训练和测试；其次，根据信息物理系统结构框架，将非线性支持向量机设计为信息


本文编号：3547989