压水堆核电机组一回路系统建模与智能参数优化研究

【摘要】由于核电站运行十分复杂,且核能应用中可控裂变反应本身具有一定的风险性,一旦由于设备、系统失效、操作失误等原因导致泄漏,将可能会带来毁灭性的灾难,而运行人员核电站仿真机的培训对保证核电机组的安全经济运行具有重大的实际效果。随着高精度实时仿真机的纵深发展,大型核电机组的建模仿真与智能参数优化的研究显得尤为重要。本文利用机理分析、神经网络、流体网络等建模方法,分别从压水反应堆建模、冷却剂系统建模、核电一回路整体建模与仿真、模型参数优化等四方面进行了研究。主要内容包括：(1)建立了神经网络与机理分析相结合的反应堆混合计算模型。针对反应性计算模块,提出了一种应用神经网络实现控制棒负反应性、多普勒效应、慢化剂温度效应、溶解硼产生的负反应性的估算的方法,测试结果表明测试输出与目标值符合良好；建立了采用差分瞬跳法的中子通量计算模型、堆芯热功率及堆芯热传递的计算模型等。(2)建立了反应堆冷却剂系统各组成设备的机理模型。通过机理分析,建立了立式U型管自然循环蒸汽发生器两相动态数学模型；通过分析稳压器运行特性,建立了两相动态非平衡稳压器机理模型；通过流体网络的方法建立了冷却剂泵的数学模型。(3)以某900MW压水堆核电机组为例,编制了压水堆核电机组一回路系统各组成设备的模型算法并进行仿真分析,结果表明各模型参数变化趋势符合理论分析,证明了所建各个子模块本身合理性。通过模块搭接的方法建立了核电机组一回路整体模型,仿真结果表明所建模型稳态误差较小,动态特性符合理论分析,验证了所建核电机组一回路整体模型的正确性。(4)为提高模型精度,采用智能优化算法对模型中较难确定的参数进行优化。为了提高QPSO算法的收敛速度和寻优精度,提出了一种高速收敛QPSO算法(HSCQPSO)。应用国际标准函数进行测试,结果表明：在多数函数优化问题中,本文算法的收敛速度和寻优精度均取得了良好的效果。利用本文提出的算法对两相动态稳压器机理模型进行了参数优化,有效提高了模型精度,效果显著。结合本文建立的稳压器机理模型的基础上,设计了稳压器压力控制系统,同时应用本文提出算法优化控制器参数,仿真结果表明了本文提出算法具有较好的效果。针对上述内容研究的过程中,取得了一定的创新性成果：(1)提出了一种应用神经网络实现控制棒负反应性、多普勒效应、慢化剂温度效应、溶解硼产生的负反应性的估算的方法并建立了神经网络与机理分析结合的反应堆混合计算模型。(2)基于MATLAB通用平台,建立了900MW级压水堆核电站一回路系统的简化仿真模型,仿真验证表明稳态误差较小,动态特性合理。(3)提出了一种高速收敛量子粒子群优化(HSCQPSO)算法,并应用于两相动态稳压器机理模型进行了参数优化,有效提高了模型精度,效果显著。(4)设计了内模-PID稳压器压力控制系统,并应用本文提出HSCQPSO算法优化控制器参数,仿真结果表明本文设计的稳压器压力控制系统具有较强的鲁棒性和较好的调节品质。
【作者】李永玲；
【导师】王兵树；马进；
【作者基本信息】华北电力大学，控制理论与控制工程，2014，博士
【关键词】压水堆核电机组；一回路系统；建模仿真；智能优化算法；量子粒子群算法；参数优化；

【参考文献】
[1]田小明.原位生成Mg(OH)_2/Al(OH)_3凝固天然橡胶性能研究[D].海南大学,材料学,2014,硕士.
[2]李金红.城市社区建设中社区权力结构的重组[D].华中师范大学,政治学理论,2004,硕士.
[3]杨秋霞,赵清林,郭小强.三相光伏并网逆变器电流扰动孤岛检测建模及分析[J].电力系统自动化,2012,04:45-49.
[4]钟玮.基于J2EE税收征管电子影像信息采集的设计与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2011,硕士.
[5]鲁明羽,陆玉昌.基于OEM模型的半结构化数据的模式抽取[J].清华大学学报(自然科学版),2004,09:1264-1267.
[6]袁亭雪.三自由度并联机器人研究与实验平台开发[D].内蒙古科技大学,机械电子工程,2014,硕士.
[7]余亮.搅拌摩擦加工制备MWCNTs/Mg复合材料及其组织性能研究[D].南昌航空大学,材料加工工程,2013,硕士.
[8]李天媛.初中生功能性阅读能力研究[D].首都师范大学,学科教学,2014,硕士.
[9]王斌.数控钢轨粗磨机整体及液压系统设计[D].西南交通大学,机械工程,2014,硕士.
[10]TesfalidetTecleFissehazion.Adapters for Service Version Compatibility[D].湖南大学,ComputerApplication,2011,硕士.
[11]晁凯,谭忠盛.飞机动荷载作用下暗挖隧道围岩压力特性现场试验研究[J].隧道建设,2014,09:873-879.
[12]李晨.奥林匹克运动中的冷战研究（1950年代-1990年代初）[D].华中师范大学,国际关系史,2013,硕士.
[13]王志彪.高空作业车臂架系统多柔体动力学仿真分析[D].燕山大学,机械电子工程,2014,硕士.
[14]王慧之.校外英语培训机构与普通中学英语教学状况调查[D].延安大学,学科教学,2014,硕士.
[15]谢亚静.空间能力和动画组织形式对多媒体学习效果的影响[D].华中师范大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[16]张靖,李春文,吴热冰.量子力学系统的输出反馈控制[J].控制与决策,2005,06:607-610+615.
[17]王宁宁.路易斯酸催化[2+2]环加成反应研究[D].浙江大学,有机化学,2013,硕士.
[18]关添允.收缩性心力衰竭患者血浆microRNA-210水平变化的研究[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[19]曾婉昀.重污染行业有机废气来源及净化技术[D].浙江大学,2014.
[20]郝雷.杭来湾煤矿30101综采工作面矿压规律研究[D].西安科技大学,矿业工程,2013,硕士.
[21]刘伟龙.中国桂花文化研究[D].南京林业大学,园林植物与观赏园艺,2004,硕士.
[22]崔苏,魏淮.用于高功率放大的光子晶体光纤特性研究[J].光电技术应用,2014,02:27-30+56.
[23]高琦.聚吡咯及其复合物红外辐射及微波反射性能研究[D].北京交通大学,2014.
[24]徐霄航.DCCM公司企业文化诊断及优化策略研究[D].北方工业大学,工商管理,2013,硕士.
[25]吴庆虎.网络问政与政府执网能力研究[D].郑州大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[26]黄娈.校园网统一身份认证系统的研究与实现[D].天津大学,软件工程,2013,硕士.
[27]张莉.上海民办基础教育办学困境与对策研究[D].华东师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[28]桑春生.第三脑室肿瘤的锁孔微创手术治疗[D].苏州大学,神经外科学（专业学位）,2014,硕士.
[29]马龙飞.飞行汽车旋翼桨叶的优化设计研究[D].中北大学,车辆工程,2014,硕士.
[30]易小梅.退耕还林农民权益保障问题研究[D].华中师范大学,经济法学,2014,硕士.
[31]徐小龙.美国非法证据排除规则研究[D].南京师范大学,法律,2012,硕士.
[32]曹庆荣,毕强.用微型计算机和可编程序控制器组成二级控制系统在水处理工程中的应用[J].冶金自动化,1990,06:52-54.
[33]梁翠平.基于CFD的液压冲击器流场的仿真与研究[D].上海工程技术大学,车辆工程,2011,硕士.
[34]朱相龙.部分相干径向偏振光束的聚焦特性[D].苏州大学,光学,2014,硕士.
[35]秘锡辰.Android应用软件安全加固技术研究[D].北京交通大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[36]王周瑜.我国城市化进程中失地农民问题的现状及对策[D].江南大学,马克思主义基本原理,2012,硕士.
[37]崔羽杭.大学英语词汇移动学习的实证研究[D].延安大学,课程与教学论,2014,硕士.
[38]廖晓昕,罗琦,梅正扬,胡伟湘.关于区间矩阵稳定性、可控性、可观性的充要条件的注记[J].自动化学报,1998,06:113-117.
[39]常永国.某高等院校教学基本状态数据管理系统的设计与实现[D].北京交通大学,2014.
[40]梁晓华.视角的创造：色彩斑斓的历史画像[D].河南大学,中国现当代文学,2004,硕士.
[41]郝欣.具有相同路径层矩阵不同构的r-正则图[D].大连理工大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[42]杨少华,陈静,赵晓波.电力经营管理分析与辅助决策系统解决方案[J].电力信息化,2005,12:90-92.
[43]陈何辉.旅游业对我国经济的影响及加入WTO后应对策略[D].中南林学院,旅游管理,2004,硕士.
[44]靳铁顺.风沙粒子冲蚀钢结构涂层的理论与有限元分析研究[D].内蒙古工业大学,结构工程,2013,硕士.
[45]吕炳仁.一种多变量线性时变系统机辅设计的有效方法[J].自动化学报,1989,06:508-514.
[46]秋光花.我国农村保险信用管理研究[D].中南林业科技大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[47]林济铿,刘露,张闻博,刘劲松,王刚.基于随机模糊聚类的负荷建模与参数辨识[J].电力系统自动化,2013,14:50-58.
[48]卢金锁.水厂源水水质监测、预测、数据传输系统研究[D].西安建筑科技大学,2004.
[49]徐天律.基于“分子中的原子”量子理论框架对亚纳米团簇物理化学性质的量子拓扑学分析[D].湖南师范大学,物理化学,2014,硕士.
[50]王婧.大学公共英语教师专业发展问题研究[D].兰州大学,课程与教学论,2014,硕士.