一種核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法及系統(tǒng)，其中方法包括：接收到孤島啟動命令后，進入孤島運行模式，控制蓄電池蓄能系統(tǒng)對失電的核電設備進行供電，其中所述控制蓄電池蓄能系統(tǒng)對失電的核電設備進行供電的步驟包括：控制蓄電池蓄能系統(tǒng)驅(qū)動水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)以及蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)正常運行；控制蓄電池蓄能系統(tǒng)驅(qū)動輔助給水系統(tǒng)正常運行；當外部電網(wǎng)恢復正常后，并且檢測到并網(wǎng)的斷路器電網(wǎng)側(cè)電壓正常并持續(xù)預定時間后，則斷開蓄能系統(tǒng)出口斷路器，進入非孤島運行模式。本發(fā)明提供的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法及系統(tǒng)，使得核電站面臨嚴重自然災害時仍可正常運行，提高核電站的安全性。
【專利說明】一種核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于百萬千瓦級先進壓水堆核電站應急供電【技術(shù)領域】，具體涉及一種核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]核電站(NuclearPower Plant)是利用核裂變(Nuclear Fission)或核聚變(Nuclear Fusion)反應所釋放的能量產(chǎn)生電能的發(fā)電廠。
[0003]為了保護核電站工作人員和核電站周圍居民的健康，核電站的設計、建造和運行均采用縱深防御的原則，從設備、措施上提供多重保護，以確保核電站對反應堆的輸出功率進行有效的控制；且能夠在出現(xiàn)各種自然災害，如地震、海嘯、洪水等，或人為產(chǎn)生的火災、爆炸等，也能確保對反應堆燃料組件進行充分的冷卻，進而保證放射性物質(zhì)不發(fā)生向環(huán)境的排放?？v深防御原則一般包括五層防線，第一層防線:精心設計、制造、施工，確保核電站有精良的硬件環(huán)境，建立完善的程序和嚴格的制度，對核電站工作人員有系統(tǒng)的教育和培訓，建立完備的核安全文化；第二層防線:加強運行管理和監(jiān)督，及時正確處理異常情況，排除故障；第三層防線:在嚴重異常情況下，反應堆的控制和保護系統(tǒng)能及時并有效的動作，以防止設備故障和人為差錯進而發(fā)展為事故；第四層防線:在事故情況下，及時啟用核電站安全保護系統(tǒng)，包括各種專設安全設施，用以加強事故中的電站管理，防止事故擴大，以保證核電站三道安全屏障的完整性;第五層防線:萬一發(fā)生極不可能發(fā)生的事故，并伴有放射性外泄，應及時啟用廠內(nèi)外一切應急系統(tǒng)，努力減輕事故對周圍居民和環(huán)境的影響。
[0004]安全保護系統(tǒng)均采用獨立設備和冗余布置，使得安全系統(tǒng)可以抗地震和在其他惡劣環(huán)境中運行。
[0005]電源作為核電站運行的動力源，無論是設置上還是運行上，都應體現(xiàn)縱深防御的理念。為實現(xiàn)核電站電源系統(tǒng)的高可靠性，對某些特別重要的用電設備或特殊要求的設備均應備有應急電源，同時進行多重性、獨立性地設置，以避免發(fā)生共模故障導致應急電源的不可用。
[0006]核電站的應急電源系統(tǒng)和正常電源系統(tǒng)一起，共同構(gòu)成廠用電系統(tǒng)，為廠內(nèi)所有的用電設備提供安全可靠的供電。應急電源必須保證在正常運行工況、事故工況期間或事故工況后為核電站的應急安全設備提供電源，以執(zhí)行安全功能。由于核電站核安全的特殊性，故而其電源系統(tǒng)的設計要求應大大高于其他行業(yè)。
[0007]核電站設置有多道冗余電源，包括廠外主電源、廠外輔助電源和應急固定式柴油機等專用應急電源，各電源各司其職，同時又互有配合，不僅形式多樣，而且層層設置，多重冗余，最大限度地為電核電站提供可靠的供電。
[0008]目前，核電站的廠用電系統(tǒng)運行方式如下:
[0009]I)在正常運行條件下，整個廠用設備的配電系統(tǒng)由機組的26KV母線經(jīng)過高壓廠用變壓器供電；
[0010]2)當機組運行時，26KV母線由主發(fā)電機供電；[0011]3)發(fā)電機停機時，則由400/500KV電網(wǎng)經(jīng)過主變壓器向26KV母線倒送電；
[0012]4)如果26KV母線失去電源或失去高壓廠用變壓器，即失去廠外主電源，則220KV電網(wǎng)經(jīng)過輔助變壓器向必須運行的安全輔助設施供電，使反應堆維持在熱停堆狀態(tài)；
[0013]5 )如果廠外主電源和廠外輔助電源均失去供電，則由固定式柴油發(fā)電機組向應急附屬設備供電，使反應堆進入冷停堆狀態(tài)；
[0014]6)當核電機組的任何一臺應急柴油發(fā)電機組不可用時，則由附加應急柴油機組取代，執(zhí)行應急柴油發(fā)電機組的功能，為專設安全設施、反應堆芯余熱排出和乏燃料水池冷卻供電。
[0015]然而，固定式柴油發(fā)電機組，具有一定的局限性。這是因為，在固定式柴油機驅(qū)動發(fā)電機運轉(zhuǎn)、將柴油的能量轉(zhuǎn)化為電能時，必須通過在固定式柴油機汽缸內(nèi)、將過濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油充分混合后，推動活塞下行，各汽缸按一定順序依次做功，從而帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。再通過固定式柴油機的旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，利用“電磁感應”原理，發(fā)電機就會輸出感應電動勢，經(jīng)閉合的負載回路就能產(chǎn)生電流，從而實現(xiàn)發(fā)電功能。上述發(fā)電過程中，必須通過空氣與高壓霧化柴油的充分混合才能實現(xiàn)。當在洪水、海嘯、泥石流等情形下時，固定式柴油機的電氣系統(tǒng)將有可能因為水淹而失效，供油管道、壓縮空氣管道將有可能因為外部沖擊力而斷裂，柴油機本體有可能因為沖擊力而結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，這些都會導致固定式柴油發(fā)電機組無法啟動，進而無法提供應急電源。
[0016]因此，在其他電源失去的情況下，作為核電站最終應急電源的固定式柴油發(fā)電機組，由于其自身特點決定了其不能抵抗水淹災害——如洪水、海嘯、臺風潮等，當出現(xiàn)超設計基準的極端自然災害時，固定式柴油發(fā)電機組很容易失去供電，無法為核電站提供反應堆芯余熱排出和乏燃料水池冷卻的動力，這將導致核電站產(chǎn)生災難性的后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的在于提供一種核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法及系統(tǒng)，在核電站的用電設備失電時，所述蓄電池蓄能系統(tǒng)首先驅(qū)動水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)正常運行，再控制蓄電池蓄能系統(tǒng)驅(qū)動輔助給水系統(tǒng)正常運行，使得核電站面臨嚴重自然災害時可以順利轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)，提高核電站的安全性。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法，包括孤島運行模式和非孤島運行模式，包括:
[0019]接收到孤島啟動命令后，進入孤島運行模式，控制蓄電池蓄能系統(tǒng)對失電的核電設備進行供電，其中所述控制蓄電池蓄能系統(tǒng)對失電的核電設備進行供電的步驟包括:
[0020]控制蓄電池蓄能系統(tǒng)驅(qū)動水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)以及蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)正常運行；控制蓄電池蓄能系統(tǒng)驅(qū)動輔助給水系統(tǒng)正常運行；
[0021]當外部電網(wǎng)恢復正常后，并且檢測到并網(wǎng)的斷路器電網(wǎng)側(cè)電壓正常并持續(xù)預定時間后，則斷開蓄能系統(tǒng)出口斷路器，進入非孤島運行模式。
[0022]具體地，所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法，還包括:
[0023]進入非孤島運行模式后，判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)電壓與第一電壓閾值的大小，如果蓄電池蓄能系統(tǒng)的電壓值小于第一電壓閾值，則控制外部電網(wǎng)對蓄電池蓄能系統(tǒng)進行充電。[0024]具體地，所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法，還包括:
[0025]判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)電壓與第二電壓閾值的大小，如果蓄電池蓄能系統(tǒng)的電壓值大于所述第一電壓閾值并達到所述第二電壓閾值，則結(jié)束對電池蓄能系統(tǒng)充電。
[0026]具體地，所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法，還包括:
[0027]蓄電池蓄能系統(tǒng)連接到廠區(qū)環(huán)網(wǎng)，進行單列的放電。
[0028]具體地，所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法，還包括:
[0029]實時檢測外部電網(wǎng)的電壓值和頻率值，判斷并網(wǎng)點電壓值和頻率值是否達到預設保護閾值，判斷電壓值和頻率值兩者中是否至少一個達到所述預設保護閾值；
[0030]如果電壓值和頻率值兩者中至少一個達到所述預設保護閾值，則判斷是否接收到孤島啟動命令，如果沒有，則輸出防非計劃孤島保護信號，防止蓄電池蓄能系統(tǒng)非計劃進入孤島模式。
[0031]本發(fā)明同時還公開了一種核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行系統(tǒng)，包括在線控制系統(tǒng)和蓄電池蓄能系統(tǒng)，所述蓄電池蓄能系統(tǒng)接收到在線控制系統(tǒng)的孤島啟動命令后，進入孤島運行模式，蓄電池蓄能系統(tǒng)驅(qū)動水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)以及蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)正常運行以及驅(qū)動輔助給水系統(tǒng)正常運行；當外部電網(wǎng)恢復正常后，并且檢測到并網(wǎng)的斷路器電網(wǎng)側(cè)電壓正常并持續(xù)預定時間后，則蓄能系統(tǒng)出口斷路器斷開，進入非孤島運行模式。
[0032]進一步地，所述蓄電池蓄能系統(tǒng)進入非孤島運行模式后，判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)電壓與第一電壓閾值的大小，如果蓄電池蓄能系統(tǒng)的電壓值小于第一電壓閾值，則連接到外部電網(wǎng)進行充電。
[0033]進一步地，所述蓄電池蓄能系統(tǒng)判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)電壓與第二電壓閾值的大小，如果蓄電池蓄能系統(tǒng)的電壓值大于所述第一電壓閾值并達到所述第二電壓閾值，則結(jié)束對電池蓄能系統(tǒng)充電。
[0034]具體地，所述蓄電池蓄能系統(tǒng)包括多個并聯(lián)的蓄能系統(tǒng)模塊，蓄能系統(tǒng)模塊通過匯流母線連接至應急母線上，所述蓄能系統(tǒng)模塊包括至少一個主用蓄能系統(tǒng)模塊和至少一個備用系統(tǒng)模塊，所述主用蓄能系統(tǒng)模塊和備用系統(tǒng)模塊均包括換流設備和電池陣列，電池陣列通過換流設備連接于匯流母線上，所述電池陣列包括直流母線和電池模組，所述電池模組并聯(lián)于所述直流母線上，所述直流母線連接于所述換流設備上；所述電池模組由多個單體電池串或/和并聯(lián)而成以增加電池模組的電壓/電流。
[0035]具體地，所述水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)與應急母線之間連接有第一變壓單元，所述第一變壓單元將應急母線電壓變壓到水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)正常工作電壓；所述輔助給水系統(tǒng)與應急母線之間連接有第二變壓單元，所述第二變壓單元將應急母線電壓升壓到輔助給水系統(tǒng)正常工作電壓；所述蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)與應急母線之間連接有第三變壓單元，所述第三變壓單元將應急母線電壓變壓到蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)的工作電壓。
[0036]進一步地，所述在線監(jiān)控系統(tǒng)實時檢測外部電網(wǎng)的電壓值和頻率值，判斷并網(wǎng)點電壓值和頻率值是否達到預設保護閾值，判斷電壓值和頻率值兩者中是否至少一個達到所述預設保護閾值；如果電壓值和頻率值兩者中至少一個達到所述預設保護閾值，則判斷所述蓄電池蓄能系統(tǒng)是否接收到孤島啟動命令，如果沒有，則輸出防非計劃孤島保護信號，防止蓄電池蓄能系統(tǒng)非計劃進入孤島模式。
[0037]具體地，所述換流設備包括觸摸式人機界面，所述觸摸式人機界面包括模式控制單元，所述模式控制單元控制換流設備處于包括但不局限于鎖定退出控制模式、本地控制模式以及遠程控制模式，其中鎖定退出控制模式是指換流設備可以接受電池管理系統(tǒng)的輸入信號，并傳輸給在線監(jiān)控系統(tǒng)，但屏蔽在線監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令以及屏蔽自身的控制命令；所述本地控制模式是指不接受在線監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令，允許操作人員在觸摸式人機界面上進行操作，逐步實現(xiàn)工況的穩(wěn)定運行；所述遠程控制模式是指接受在線監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令，實現(xiàn)工況的自動啟動和停止。
[0038]進一步地，所述觸摸式人機界面還包括:
[0039]充放電時間設置模塊,用于設定換流設備的充電時間和放電時間。
[0040]調(diào)頻模塊，用于改變換流設備的輸出功率，參與系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)，減少電網(wǎng)頻率的變化。
[0041]進一步地，所述換流設備還包括:
[0042]自檢模塊，用于換流設備啟動時對軟件和硬件進行自檢；
[0043]復位模塊，用于換流設備因干擾造成程序死循環(huán)時，進行自動恢復正常工作；
[0044]進一步地，所述換流設備還包括:
[0045]檢測模塊，用于定時檢測設備與在線監(jiān)控系統(tǒng)的通信連接，如果發(fā)生通信中斷，則發(fā)送報警信號給報警模塊；
[0046]報警模塊，用于收到報警信號后進行報警。
[0047]本發(fā)明提供的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法及系統(tǒng)，在核電站的用電設備失電時，所述蓄電池蓄能系統(tǒng)首先驅(qū)動水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)正常運行，再控制蓄電池蓄能系統(tǒng)驅(qū)動輔助給水系統(tǒng)正常運行，使得核電站面臨嚴重自然災害時可以順利轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)，提高核電站的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]圖1是本發(fā)明實施例提供的核電站供電系統(tǒng)總體示意圖；
[0049]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法流程圖；
[0050]圖3是本發(fā)明實施例提供的一種核電站應急蓄能系統(tǒng)驅(qū)動負載的流程圖；
[0051]圖4為本發(fā)明實施例提供的一種核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法的流程圖；
[0052]圖5為本發(fā)明實施例提供的一種核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法的流程圖；
[0053]圖6為本發(fā)明實施例提供的一種核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法的流程圖；
[0054]圖7為本發(fā)明另一實施例提供的一種核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法的流程圖；
[0055]圖8為本發(fā)明另一實施例提供的一種核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法的流程圖；
[0056]圖9是本發(fā)明實施例提供的核電站應急蓄能系統(tǒng)部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖1Oa是本發(fā)明實施例提供的一種蓄電池蓄能系統(tǒng)換流設備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖1Ob是本發(fā)明實施例提供的一種蓄電池蓄能系統(tǒng)換流設備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0059]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0060]如圖1所示，本發(fā)明中核電站供電系統(tǒng)除了常規(guī)的柴油機發(fā)電機組供電以及外部電網(wǎng)供電線路和內(nèi)網(wǎng)電網(wǎng)供電線路外，還提供蓄電池蓄能系統(tǒng)2100，連接于應急母線2910中，并由在線監(jiān)控系統(tǒng)對所述蓄電池蓄能系統(tǒng)2100進行監(jiān)控。在核電站的用電設備失電時，由所述在線監(jiān)控系統(tǒng)啟動所述蓄電池蓄能系統(tǒng)2100，并通過應急母線2910向核電站的用電設備供電。
[0061]具體的，由所述在線監(jiān)控系統(tǒng)啟動所述蓄電池蓄能系統(tǒng)的方法如圖2所示，包括以下步驟:
[0062]S201:在線監(jiān)控系統(tǒng)判斷核電站全廠失電，發(fā)送孤島啟動命令給蓄電池蓄能系統(tǒng)。
[0063]S202:蓄電池蓄能系統(tǒng)接收到孤島啟動命令后，控制蓄電池蓄能系統(tǒng)對失電的核電設備進行供電。
[0064]孤島模式向孤島模式切換的唯一判據(jù)是收到孤島啟動命令。當發(fā)生核電站全廠失電，并且核電站應急柴油機組無法提供電力，疊加小汽輪機組無法提供電力時，電廠發(fā)出蓄能系統(tǒng)進入孤島啟動命令，蓄能系統(tǒng)接受到啟動命令后自動啟動。孤島模式向非孤島模式切換的判據(jù)是檢測到外部電網(wǎng)恢復正常，當外部電網(wǎng)恢復正常后，如果監(jiān)測到并網(wǎng)的斷路器電網(wǎng)側(cè)電壓正常并持續(xù)一定時間后，則斷開蓄能系統(tǒng)出口斷路器，進入非孤島運行模式。
[0065]如圖3所示，所述蓄電池蓄能系統(tǒng)對失電的核電設備進行供電的步驟包括:
[0066]S301:驅(qū)動水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)(LLS, Hydrotest Pump TurbineGenerator Set)以及蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)正常運行。
[0067]本實施例中蓄能系統(tǒng)應急交流母線建立380V交流電后，自動向水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)送電，保證電廠主泵軸封水供應和電廠主控制室儀表控制系統(tǒng)用電，并同時向蓄能系統(tǒng)自身控制系統(tǒng)供電，以保障蓄能系統(tǒng)的正常運行。
[0068]S302:驅(qū)動輔助給水系統(tǒng)正常運行。
[0069]由于蓄能系統(tǒng)進入孤島運行模式時是瞬時進入帶載工況，380V交流電電壓有瞬時跌落現(xiàn)象，蓄能系統(tǒng)經(jīng)過自檢并反饋電源電壓正常后，手動啟動向輔助給水系統(tǒng)供電的電源開關。蓄能系統(tǒng)一旦進入計劃孤島運行時，除非檢測到外電網(wǎng)恢復正常供電，否則將持續(xù)放電，直至電量放電完畢。
[0070]在蓄能系統(tǒng)進入計劃孤島運行時，當持續(xù)一段時間檢測到外電網(wǎng)已經(jīng)恢復供電，蓄能系統(tǒng)可以退出計劃孤島運行模式，并進行自檢后根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)自動轉(zhuǎn)入備用或充電模式。
[0071]如圖4所示，圖4為本發(fā)明另一實施例提供的一種核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法，具體包括以下步驟:
[0072]S401:設置蓄電池蓄能系統(tǒng)由充電模式轉(zhuǎn)備用模式的第一預設電壓。
[0073]S402:設定判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)是否需要轉(zhuǎn)入充電模式的第二預設電壓。
[0074]S403:實時檢測是否接收到孤島啟動命令，并根據(jù)蓄電池蓄能系統(tǒng)實際電壓值對蓄電池蓄能系統(tǒng)進行響應操作。
[0075]如圖5所示，圖5為本發(fā)明實施例提供的一種核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法，具體包括以下步驟:[0076]S501:判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)是否接收到孤島啟動命令，如果收到，則進入S502 ;否則進入S504。
[0077]S502:進入孤島運行模式，即蓄電池蓄能系統(tǒng)2100通過應急母線2910向核電站的用電設備供電。
[0078]S503:判斷外部電網(wǎng)是否恢復，如果恢復，則退出孤網(wǎng)運行。
[0079]S504:判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)是否處于試驗模式，如果否，則進入步驟S505 ;如果是，則判斷試驗模式是否結(jié)束，如果結(jié)束則返回步驟S501。
[0080]S505:實時檢測外部電網(wǎng)的電壓值和頻率值，判斷并網(wǎng)點電壓值和頻率值兩者中是否至少一個達到所述預設保護閾值，如果電壓值和頻率值兩者中至少一個達到所述預設保護閾值，則輸出防非計劃孤島保護信號，防止蓄電池蓄能系統(tǒng)非計劃進入孤島模式，如圖6所示。
[0081]S506:判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)電壓與第一電壓閾值的大小，如果蓄電池蓄能系統(tǒng)的電壓值小于第一電壓閾值，則控制外部電網(wǎng)對蓄電池蓄能系統(tǒng)進行充電。
[0082]S507:判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)電壓與第二電壓閾值的大小，如果蓄電池蓄能系統(tǒng)的電壓值大于所述第一電壓閾值并達到所述第二電壓閾值，則結(jié)束對電池蓄能系統(tǒng)進行充電，進入備用模式。
[0083]S508:蓄電池蓄能系統(tǒng)進行自檢。
[0084]如圖7所示，圖7為本發(fā)明另一實施例提供的一種核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法，具體包括以下步驟:
[0085]S701:蓄電池蓄能系統(tǒng)未接收到孤島啟動命令，蓄電池蓄能系統(tǒng)實際端電壓高于第二預設電壓，并且外部電網(wǎng)斷路器處于閉合狀態(tài)。
[0086]S702:蓄電池蓄能系統(tǒng)處于充電模式向備用模式切換狀態(tài)。
[0087]S703:蓄電池蓄能系統(tǒng)的換流設備暫時停止充電工作。
[0088]S704:蓄電池蓄能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為備用模式。
[0089]S705:外部電網(wǎng)斷路器斷開。
[0090]S706:蓄電池蓄能系統(tǒng)進入備用模式，蓄電池蓄能系統(tǒng)電能充足，隨時等待孤島啟動命令。
[0091]如圖8所示，圖8為本發(fā)明另一實施例提供的一種核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法，具體包括以下步驟:
[0092]S801:蓄電池蓄能系統(tǒng)未接收到孤島啟動命令，且蓄電池蓄能系統(tǒng)實際端電壓小于第一預設電壓，并且外部電網(wǎng)斷路器處于斷開狀態(tài)。
[0093]S802:蓄電池蓄能系統(tǒng)處于非充電模式向充電模式切換狀態(tài)。
[0094]S803:外部電網(wǎng)斷路器閉合。
[0095]S804:蓄電池蓄能系統(tǒng)進入充電模式。
[0096]上述運行方法，使得蓄電池蓄能系統(tǒng)能夠及時得到充電，保證蓄電池蓄能系統(tǒng)作為應急電源給核電站失電設備供電時，蓄電池蓄能系統(tǒng)電能充足。
[0097]如圖9所示，本本發(fā)明同時還公開了一種核電站應急供電系統(tǒng)，包括在線控制系統(tǒng)和蓄電池蓄能系統(tǒng)，所述蓄電池蓄能系統(tǒng)接收到在線控制系統(tǒng)的孤島啟動命令后，進入孤島運行模式，蓄電池蓄能系統(tǒng)驅(qū)動水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)以及蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)正常運行以及驅(qū)動輔助給水系統(tǒng)正常運行；當外部電網(wǎng)恢復正常后，并且檢測到并網(wǎng)的斷路器電網(wǎng)側(cè)電壓正常并持續(xù)預定時間后，則蓄能系統(tǒng)出口斷路器斷開，進入非孤島運行模式。
[0098]蓄電池蓄能系統(tǒng)進入非孤島運行模式后，判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)電壓與第一電壓閾值的大小，如果蓄電池蓄能系統(tǒng)的電壓值小于第一電壓閾值，則連接到外部電網(wǎng)進行充電。所述蓄電池蓄能系統(tǒng)判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)電壓與第二電壓閾值的大小，如果蓄電池蓄能系統(tǒng)的電壓值大于所述第一電壓閾值并達到所述第二電壓閾值，則結(jié)束對電池蓄能系統(tǒng)充電。
[0099]具體地，蓄電池蓄能系統(tǒng)包括多個并聯(lián)的蓄能系統(tǒng)模塊，蓄能系統(tǒng)模塊通過匯流母線連接至應急母線上，所述蓄能系統(tǒng)模塊包括至少一個主用蓄能系統(tǒng)模塊和至少一個備用系統(tǒng)模塊，所述主用蓄能系統(tǒng)模塊和備用系統(tǒng)模塊均包括換流設備和電池陣列，電池陣列通過換流設備連接于匯流母線上，所述電池陣列包括直流母線和電池模組，所述電池模組并聯(lián)于所述直流母線上，所述直流母線連接于所述換流設備上；所述電池模組由多個單體電池串或/和并聯(lián)而成以增加電池模組的電壓/電流。
[0100]具體地，水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)與應急母線之間連接有第一變壓單元，所述第一變壓單元將應急母線電壓變壓到水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)正常工作電壓；所述輔助給水系統(tǒng)與應急母線之間連接有第二變壓單元，所述第二變壓單元將應急母線電壓升壓到輔助給水系統(tǒng)正常工作電壓；所述蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)與應急母線之間連接有第三變壓單元，所述第三變壓單元將應急母線電壓變壓到蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)的工作電壓。
[0101]核電廠正常情況下，應急蓄能系統(tǒng)通過IOKV市電電網(wǎng)給蓄電池進行并網(wǎng)充電和并網(wǎng)放電，這兩種情況下，水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)和輔助給水系統(tǒng)均處于斷開狀態(tài)。蓄電池并網(wǎng)充電完畢后，將市電電網(wǎng)斷開，應急母線2910處于無電狀態(tài)，此時水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)和輔助給水系統(tǒng)均處于接通狀態(tài)。
[0102]蓄電池蓄能系統(tǒng)2100放電時，蓄電池蓄能系統(tǒng)首先驅(qū)動水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)和自身系統(tǒng)的輔助負荷。水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)進入額定運行狀態(tài)，且應急母線2910電壓恢復到正常水平后，，蓄電池蓄能系統(tǒng)2100供電給輔助給水系統(tǒng)。需要說明的是，蓄電池蓄能系統(tǒng)驅(qū)動水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)是根據(jù)在線監(jiān)控系統(tǒng)控制命令直接啟動，而蓄電池蓄能系統(tǒng)供電給輔助給水系統(tǒng)是人工接入。
[0103]具體應用中，為確保應急母線2910電壓恒定，蓄電池蓄能系統(tǒng)需要提供一定的無功功率給輔助給水系統(tǒng)。比如采用5臺蓄能系統(tǒng)模塊2110并聯(lián)運行，I個蓄能系統(tǒng)模塊2110作為主用，另4臺蓄能系統(tǒng)模塊2110作為備用，4臺從蓄能系統(tǒng)模塊2110各提供有功功率250kW，無功功率433kvar，這時主蓄能系統(tǒng)模塊2110需要提供超過IMvar的無功功率，才能確保應急母線2910電壓保持恒定。這樣設置的好處是在不增加蓄電池容量的前提下可以發(fā)出更大容量的無功功率，為輔助給水系統(tǒng)的機組啟動過程中提供足夠的電壓支撐。主蓄能系統(tǒng)模塊2110的容量受最大容量限制，那么在輔助給水系統(tǒng)空載啟動過程中，應急母線2910電壓會跌落至額定功率的84%左右。這個過程要持續(xù)到電機運行接近同步速的時候，按現(xiàn)有參數(shù)仿真計算約需要持續(xù)數(shù)秒鐘。
[0104]進一步地，所述在線監(jiān)控系統(tǒng)實時檢測外部電網(wǎng)的電壓值和頻率值，判斷并網(wǎng)點電壓值和頻率值是否達到預設保護閾值，判斷電壓值和頻率值兩者中是否至少一個達到所述預設保護閾值；如果電壓值和頻率值兩者中至少一個達到所述預設保護閾值，則判斷所述蓄電池蓄能系統(tǒng)是否接收到孤島啟動命令，如果沒有，則輸出防非計劃孤島保護信號，防止蓄電池蓄能系統(tǒng)非計劃進入孤島模式。
[0105]如圖1Oa所示，具體地，所述換流設備包括觸摸式人機界面，所述觸摸式人機界面包括模式控制單元，所述模式控制單元控制換流設備處于包括但不局限于鎖定退出控制模式、本地控制模式以及遠程控制模式，其中鎖定退出控制模式是指換流設備可以接受電池管理系統(tǒng)的輸入信號，并傳輸給在線監(jiān)控系統(tǒng)，但屏蔽在線監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令以及屏蔽自身的控制命令；所述本地控制模式是指不接受在線監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令，允許操作人員在觸摸式人機界面上進行操作，逐步實現(xiàn)工況的穩(wěn)定運行；所述遠程控制模式是指接受在線監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令，實現(xiàn)工況的自動啟動和停止。
[0106]進一步地，所述觸摸式人機界面還包括:
[0107]充放電時間設置模塊,用于設定換流設備的充電時間和放電時間。
[0108]調(diào)頻模塊，用于改變換流設備的輸出功率，參與系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)，減少電網(wǎng)頻率的變化。
[0109]如圖1Ob所示，所述換流設備還包括:
[0110]自檢模塊，用于換流設備啟動時對軟件和硬件進行自檢；
[0111]復位模塊，用于換流設備因干擾造成程序死循環(huán)時，進行自動恢復正常工作；
[0112]進一步地，換流設備還包括:
[0113]檢測模塊，用于定時檢測設備與在線監(jiān)控系統(tǒng)的通信連接，如果發(fā)生通信中斷，則發(fā)送報警信號給報警模塊；
[0114]報警模塊，用于收到報警信號后進行報警。
[0115]本發(fā)明實施例中換流設備能夠承受電機類負荷啟動過程中的電流過載，具有較高的動態(tài)分流響應能力，比如在6秒時間內(nèi)啟動電流需達到額定電流的5.5倍以上。
[0116]本發(fā)明實施例中換流設備的運行方式包括但不局限于并網(wǎng)運行狀態(tài)和孤網(wǎng)運行狀態(tài)，并網(wǎng)運行狀態(tài)包括并網(wǎng)放電狀態(tài)、并網(wǎng)充電模式、待機狀態(tài)、故障狀態(tài)和緊急停機狀態(tài)；所述孤網(wǎng)運行狀態(tài)包括逆變狀態(tài)、待機狀態(tài)、故障狀態(tài)和緊急停機狀態(tài)。換流設備應能快速切換上述運行狀態(tài)，可接收孤島啟動命令干接點信號，接收到信號后從額定功率并網(wǎng)充電模式狀態(tài)轉(zhuǎn)為孤島模式額定功率放電狀態(tài)所需的時間應小于50ms。
[0117]換流設備與分系統(tǒng)內(nèi)的電池管理系統(tǒng)通信，依據(jù)電池管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整充放電參數(shù)、執(zhí)行相應動作，實現(xiàn)對充放電電壓和電流的閉環(huán)控制，以滿足電池在各個充放電階段的各項性能指標。換流設備對蓄電池穩(wěn)流充電時，如果接收到電池管理系統(tǒng)發(fā)送的過壓告警信號，充電電流應自動減小。充電開始階段，應根據(jù)電池的需要采取必要的限流措施，避免沖擊電流對電池及換流設備自身的損害。當收到電池管理系統(tǒng)過充電告警信號、電池單元端電壓值升高到充電截止電壓，或者充電電流降低到一定限值時停止對電池的充電。當有接收到電池管理系統(tǒng)的過放電告警信號，或者電池單元端電壓降低到放電終止電壓時停止電池的放電。
[0118]本發(fā)明實施例中換流設備裝置具有調(diào)頻功能，當外界負荷波動，電網(wǎng)頻率變化時，換流設備在其可調(diào)容量允許的范圍內(nèi)，充分利用自身反饋速度快的特征，改變其輸出功率，參與系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)，減少電網(wǎng)頻率的變化。該功能主要由站控系統(tǒng)與換流設備控制器根據(jù)本地信息自動實現(xiàn)，但是相關控制參數(shù)應可由監(jiān)控系統(tǒng)站控層遠方設置與修改。
[0119]本發(fā)明實施例中換流設備具備在孤島運行情況下與其它換流設備裝置之間自動協(xié)調(diào)控制的功能，確保孤島運行時，多組換流設備能按照統(tǒng)一的電壓、頻率向負荷穩(wěn)定供電，同時能承受正常的負荷波動沖擊。
[0120]本發(fā)明實施例中蓄電池蓄能系統(tǒng)2100具有抗震結(jié)構(gòu)并固定于防火、防水的封閉空間內(nèi)。蓄電池蓄能系統(tǒng)2100與柴油機等相比，其具有柴油機無法比擬的優(yōu)勢:首先，柴油機工作時需要消耗空氣，其根本無法與外部進行密封隔絕，一旦產(chǎn)生海嘯、洪水等超設計基準的災害，水流將直接沖擊并淹沒柴油機，柴油機組將無法工作，作為目前核電站的最后一道應急電源，其可靠性低；而本發(fā)明實施例所提供的向核電站提供應急動力電源的系統(tǒng)，其內(nèi)的蓄電池工作時可處于完全隔絕的空間內(nèi)，考慮到蓄電池充放電時將產(chǎn)生一定的熱量，可通過空調(diào)設備或熱管散熱器或熱板散熱器將熱量排出。具體地，可將熱管或熱板的蒸發(fā)端貼緊于蓄電池或合適的位置，再將冷凝端放置于隔絕空間外側(cè)，熱管或熱板穿設于隔絕空間的墻體并設置成密封。蓄電池產(chǎn)生的熱量通過蒸發(fā)端將熱管或熱板內(nèi)液體蒸發(fā)，然后在冷凝端液化，將蓄電池充放電時產(chǎn)生的熱量帶出，達到散熱的目的，冷凝端的液體再沿熱管內(nèi)的毛細管回流至蒸發(fā)端，形成散熱循環(huán)。以使蓄電池的工作溫度維持在合理的范圍內(nèi)，從而使本發(fā)明實施提供的向核電站提供應急動力電源的系統(tǒng)可以正?？煽康剡\行，且有利于延長蓄電池的使用壽命。另外，也可用空調(diào)、水冷裝置對蓄電池蓄能系統(tǒng)2100進行冷卻。另外，柴油機組作為一種復雜的機械設備，其由數(shù)千個以上的零件構(gòu)成，故障點多且不易排除，一旦柴油機組產(chǎn)生機械故障，其將無法可靠地運行，而本發(fā)明實施例提供的一種核電站應急蓄能系統(tǒng)，其通過模塊化的設計方式，可以很方便地將蓄能系統(tǒng)模塊2110增加至蓄電池蓄能系統(tǒng)2100內(nèi)或直接取代有故障的蓄能系統(tǒng)模塊2110，具體應用中，可設置多個備用蓄能系統(tǒng)模塊2110，平時這些蓄能系統(tǒng)模塊2110處于備用模式，一旦系統(tǒng)中有蓄能系統(tǒng)模塊2110損壞，可將損壞的蓄能系統(tǒng)模塊2110從系統(tǒng)中斷開，并將備用的蓄能系統(tǒng)模塊2110并至系統(tǒng)中，保證系統(tǒng)在最惡劣的情況下仍然可以可靠的運行。另外，柴油機組的工作需要柴油，柴油作為一種易燃物，其存放要求高，不僅要防火防燃，而且需防范一些其余的意外事件，危險系數(shù)高，而本發(fā)明實施例所提供的核電站應急蓄能系統(tǒng)的運行方法，其不存在這些問題，可靠性高。最后，柴油機組啟動和建立功率所需的時間較長，而本發(fā)明實施例所提供的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法，其蓄電池提供電源幾乎是瞬時的，不存在時間差，對于有不間斷要求的廠用應急設備來說有著重要的意義。
[0121]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法，其特征在于，包括孤島運行模式和非孤島運行模式，包括:接收到孤島啟動命令后，進入孤島運行模式，控制蓄電池蓄能系統(tǒng)對失電的核電設備進行供電，其中所述控制蓄電池蓄能系統(tǒng)對失電的核電設備進行供電的步驟包括: 控制蓄電池蓄能系統(tǒng)驅(qū)動水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)以及蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)正常運行； 控制蓄電池蓄能系統(tǒng)驅(qū)動輔助給水系統(tǒng)正常運行； 當外部電網(wǎng)恢復正常后，并且檢測到并網(wǎng)的斷路器電網(wǎng)側(cè)電壓正常并持續(xù)預定時間后，則斷開蓄電池蓄能系統(tǒng)出口斷路器，進入非孤島運行模式。
2.如權(quán)利要求1所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法，其特征在于，還包括: 進入非孤島運行模式后，判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)電壓與第一電壓閾值的大小，如果蓄電池蓄能系統(tǒng)的電壓值小于第一電壓閾值，則控制外部電網(wǎng)對蓄電池蓄能系統(tǒng)進行充電。
3.如權(quán)利要求2所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法，其特征在于，還包括: 判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)電壓與第二電壓閾值的大小，如果蓄電池蓄能系統(tǒng)的電壓值大于所述第一電壓閾值并達到所述第二電壓閾值，則結(jié)束對電池蓄能系統(tǒng)充電。
4.如權(quán)利要求3所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法，其特征在于，還包括: 所述蓄電池蓄能系統(tǒng)連接到外部電網(wǎng)，進行單列的放電試驗。
5.如權(quán)利要求1所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行方法，其特征在于，還包括: 實時檢測外部電網(wǎng)的電壓值和頻率值，判斷外部電網(wǎng)的電壓值和頻率值兩者中是否至少一個達到預設保護閾值； 如果電壓值和頻率值兩者中至少一個達到所述預設保護閾值，則判斷是否接收到孤島啟動命令，如果沒有，則輸出防非計劃孤島保護信號，防止蓄電池蓄能系統(tǒng)非計劃進入孤島模式。
6.一種核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行系統(tǒng)，其特征在于，包括在線控制系統(tǒng)和蓄電池蓄能系統(tǒng)，所述蓄電池蓄能系統(tǒng)接收到在線控制系統(tǒng)的孤島啟動命令后，進入孤島運行模式，蓄電池蓄能系統(tǒng)驅(qū)動水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)以及蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)正常運行以及驅(qū)動輔助給水系統(tǒng)正常運行；當外部電網(wǎng)恢復正常后，并且檢測到并網(wǎng)的斷路器電網(wǎng)側(cè)電壓正常并持續(xù)預定時間后，則蓄能系統(tǒng)出口斷路器斷開，進入非孤島運行模式。
7.如權(quán)利要求6所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池蓄能系統(tǒng)進入非孤島運行模式后，判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)電壓與第一電壓閾值的大小，如果蓄電池蓄能系統(tǒng)的電壓值小于第一電壓閾值，則連接到外部電網(wǎng)進行充電。
8.如權(quán)利要求7所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池蓄能系統(tǒng)判斷蓄電池蓄能系統(tǒng)電壓與第二電壓閾值的大小，如果蓄電池蓄能系統(tǒng)的電壓值大于所述第一電壓閾值并達到所述第二電壓閾值，則結(jié)束對蓄電池蓄能系統(tǒng)進行充電。
9.如權(quán)利要求6所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池蓄能系統(tǒng)包括多個并聯(lián)的蓄能系統(tǒng)模塊，所述蓄能系統(tǒng)模塊通過匯流母線連接至應急母線上，所述蓄能系統(tǒng)模塊包括至少一個主用蓄能系統(tǒng)模塊和至少一個備用系統(tǒng)模塊，所述主用蓄能系統(tǒng)模塊和備用系統(tǒng)模塊均包括換流設備和電池陣列，電池陣列通過換流設備連接于匯流母線上，所述電池陣列包括直流母線和電池模組，所述電池模組并聯(lián)于所述直流母線上，所述直流母線連接于所述換流設備上；所述電池模組由多個單體電池串或/和并聯(lián)而成以增加電池模組的電壓/電流。
10.如權(quán)利要求9所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行系統(tǒng)，其特征在于，所述水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)與應急母線之間連接有第一變壓單元，所述第一變壓單元將應急母線電壓變壓到水壓試驗泵汽輪發(fā)電機系統(tǒng)正常工作電壓；所述輔助給水系統(tǒng)與應急母線之間連接有第二變壓單元，所述第二變壓單元將應急母線電壓升壓到輔助給水系統(tǒng)正常工作電壓；所述蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)與應急母線之間連接有第三變壓單元，所述第三變壓單元將應急母線電壓變壓到蓄電池蓄能系統(tǒng)自身的控制系統(tǒng)的工作電壓。
11.如權(quán)利要求6所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行系統(tǒng)，其特征在于，所述在線監(jiān)控系統(tǒng)實時檢測外部電網(wǎng)的電壓值和頻率值，判斷并網(wǎng)點電壓值和頻率值是否達到預設保護閾值，判斷電壓值和頻率值兩者中是否至少一個達到所述預設保護閾值；如果電壓值和頻率值兩者中至少一個達到所述預設保護閾值，則判斷所述蓄電池蓄能系統(tǒng)是否接收到孤島啟動命令，如果沒有，則輸出防非計劃孤島保護信號，防止蓄電池蓄能系統(tǒng)非計劃進入孤島模式。
12.如權(quán)利要求9所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行系統(tǒng)，其特征在于，所述換流設備包括觸摸式人機界面，所述觸摸式人機界面包括模式控制單元，所述模式控制單元控制換流設備處于包括但不局限于鎖定退出控制模式、本地控制模式以及遠程控制模式，其中鎖定退出控制模式是指換流設備可以接受電池管理系統(tǒng)的輸入信號，并傳輸給在線監(jiān)控系統(tǒng)，但屏蔽在線監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令以及屏蔽自身的控制命令；所述本地控制模式是指不接受在線監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令，允許操作人員在觸摸式人機界面上進行操作，逐步實現(xiàn)工況的穩(wěn)定運行；所述遠程控制模式是指接受在線監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令，實現(xiàn)工況的自動啟動和停止。
13.如權(quán)利要求12所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行系統(tǒng)，其特征在于，所述觸摸式人機界面還包括:` 充放電時間設置模塊，用于設定換流設備的充電時間和放電時間。 調(diào)頻模塊，用于改變換流設備的輸出功率，參與系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)，減少電網(wǎng)頻率的變化。
14.如權(quán)利要求12所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行系統(tǒng)，其特征在于，所述換流設備還包括: 自檢模塊，用于換流設備啟動時對軟件和硬件進行自檢； 復位模塊，用于換流設備因干擾造成程序死循環(huán)時，進行自動恢復正常工作；
15.如權(quán)利要求14所述的核電站應急蓄能系統(tǒng)孤島運行系統(tǒng)，其特征在于，所述換流設備還包括: 檢測模塊，用于定時檢測設備與在線監(jiān)控系統(tǒng)的通信連接，如果發(fā)生通信中斷，則發(fā)送報警信號給報警模塊； 報警模塊，用于收到報警信號后進行報警。
【文檔編號】H02J9/04GK103427471SQ201210152062
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月16日
【發(fā)明者】王永年, 曾其權(quán), 韓雪華 申請人:中國廣東核電集團有限公司, 大亞灣核電運營管理有限責任公司