核电站全范围模拟机关键技术探讨

核电站全范围模拟机关键技术探讨

发表时间：2017-12-31T10:19:47.627Z 来源：《电力设备》2017年第25期作者：陈谦

[导读] 摘要：通过核电站FSS研发的操作经验，对模拟系统、创模设备以及过程仿真、DCS模拟、系统集成、协调管理以及检验等几个重要的FSS重要技术展开了详细的研究。

（国核示范电站有限责任公司山东威海 264300）

摘要：通过核电站FSS研发的操作经验，对模拟系统、创模设备以及过程仿真、DCS模拟、系统集成、协调管理以及检验等几个重要的FSS重要技术展开了详细的研究。

关键词：核电站；全范围模拟机；重要技术；仿真系统；分析

引言：

模拟系统、创模设备与过程仿真、信息化仪控模拟等是核电站FSS研发与监理的重要技术。伴随数字化仪控在核电站中的使用，大幅度提升了其监督与智能化水平，而且对全范围模拟机的虚拟模型研发提出了较高的要求，要求仿真计算的参量很多，精度需求也较高。

1 仿真系统技术

仿真平台系统是全范围模拟机研发的关键技术与基本技术系统，其需要具有：其一，对电脑硬件的需求只限于PC操作站和服务器，支持多种版本的Windows和Linux操控软件；其二，使用规范高级语言研发，不借助第三方系统；其三，界面良好，操控简便，全菜单式操控；其四，图形化作用强，支持及方便全部的图形开发；其五，创模设备完整，一体化集成；其六，及时性强，支持在线创模与在线调整；第七，具备环保软件的优势；最后，具备很好的开放性，便于拓展；第八，反应堆内子动力学流程应是三维、最少两个能群、六个组缓发内子先驱核、时间有关的中子分散理论模型，以及得到大量测试验证的国际认同计算流程。

2 创模设备与过程仿真技术

全范围模拟机的过程仿真技术包含，创模设备与过程仿真。创模设备用作工具软件的研发，过程仿真依靠创模设备对系统及设施的过程实施模拟。创模工具包含反应堆热工水利、反应堆过程自动力学、两相流与单向流流体系统、电气配置系统、逻辑与管理、继电器、安全壳等执行设施、传感设备等流程[1]。创模工具要具有的特征是：第一，不同的创模工具和模拟系统都一体化集成；第二，是图形化、菜单式工具，便于分配；第三，便于模型修整，机修整过程具备可视、方便调整、在线调整等作用；第四，具有检索、归档、导进和导出、统计等模型控制功能。

创模是对核电站结构与设施进行仿真的过程，要有核电站的规划信息。创建环节需符合：（1）仿真的范围包含核电站主控室的全部操作与资料；（2）模型参量满足设计信息与热力计算的需求；（3）模型运算符合精度标准；（4）模型图方便阅读、调整与调试；（5）具备可控、可追溯、可复现等作用；（6）标准与规范化的要求。

3 DCS系统模拟技术

当前，DCS系统的模拟一般采取虚拟模拟、翻译模拟与虚拟仿真这三个技术方案。虚拟模拟计划依靠数字化仪控组台系统，根据模拟机的独特要求，研发虚拟数字化仪控系统，这个系统具有数字化仪控组台平台与模拟机两大功能，数字化仪控组台运行软件能够直接在虚拟数字化仪控系统上操作，并达到对数字化仪控的模拟。这个方案的优势在于仿真效果十分逼真，缺陷在于数字化仪控组台系统的固有框架通常会制约模拟功能的研发，同时，全范围模拟机开发商与利用者会受到数字化仪控研发商的极大制约。翻译模拟方案是依靠仿真系统研发同数字化仪控的作用库、动态图形库相符的专用仿真工具，并研发转变工具，利用转变工具直接把数字化仪控组台系统翻译到模拟系统。在专门的仿真工具帮助下，数字化仪控组台系统可以在仿真系统上运行，且完成对具体数字化仪控的模拟。这个方案的优势在于模拟的逼真度非常高，数字化仪控模拟和过程模拟一体化，仿真功能便于实现，缺点在于数字化仪控组台系统的封闭性与不通用性，将极大提高翻译技术研发的困难性，还减少了仿真的逼真度[2]。虚拟模拟方案和翻译模拟方案都一定要借助数字化仪控组台系统，进而影响全范围模拟机建立的时间，由此，要求实施获得准确可用的数字化仪控组台系统。

4 集成技术

全范围模拟机由若干个部分构成，不同部分当中具有接口，这类接口重点包含：（1）仿真系统和模型工具当中的接口；（2）过程仿真和数字化仪控之中的接口；（3）数字化仪控管理层模拟和监测工作层模拟当中的接口；（4）安全级数字化仪控模型和非安全级数字化仪控模型当中的接口；（6）操作员站和过程仿真，以及数字化仪控模型之中的接口。

全范围模拟机不同部分之中的结构展示了全范围模拟机的集成技术，因为全范围模拟机对及时计算的要求较高，因此，对一体化集成也有比较高的技术需求：（1）仿真系统和模拟设备一体化；（2）管理员站和仿真系统、过程仿真一体化；（3）仿真系统支持过程模拟和数字化仪控一体化；（4）数字化仪控管理层模拟和检测作业层模拟一体化；（5）在相同系统上实施过程仿真、安全级数字化仪控模型与非安全级数字化仪控模型的统一通信，由此降低信息转换量及信息转变的频率；（6）I/O接口平台和过程模型与数字化仪控的通信，要确保50ms的信息更新速度；（7）通信接口开放并满足规范化与通用化的需求；（8）全范围模拟机的网络搭配要考虑到通信速度与信息安全。

5 配置管理方式

CMS是全范围模拟机中一个关键的软件平台，其组织和管理全范围模拟机中全部的软件、信息、文档，贯穿全范围模拟机的全生命周期[3]。在全范围模拟机的整个周期内，有着很多不同版本的信息与系统，要求加强管理，由此，CMS要符合：（1）在Windows状态下运作，开放、灵敏、满足面对对象信息库结构；（2）使用规范的商用软件系统构件；（3）具备高效的CMS，可以和仿真系统及模型工具统一结合，实现模型信息的智能转换；（4）具有身份辨别与系统登录的稳定功能；（5）具有检查、交叉使用、整合统计等作用；（6）对全范围模拟机源代码和版本实施管理，对所有修改均可以追溯与复原；（7）对设计信息进行控制，包含信息的版本创新与利用，所有版本的信息可追踪，可以记录全部被利用的信息；（8）对模型加强管理，包含任何版本的模型，全部的修改信息，方便可以复原所有之前版本的全部模型，还可以追踪模型的修改信息；（9）对模型和信息之间的实时性进行控制，即确保模型和信息之间充分对接；（10）对检测环节的DR进行控制，包含程序控制、信息管理。

6 检测技术

检测环节是模拟机仿真的完善与修整过程。模拟系统与模拟工具为检测带来了在线创模作用，能够制定过程仿真图、仪控逻辑仿真图