本发明适用于核电控制领域，提供了核电站应急动力电源之蓄能系统的监控方法和系统，所述方法包括下述步骤：采集蓄能系统中电池的性能参数；根据电池的性能参数计算蓄能系统的总容量；监测核电站的运行工况，根据核电站的运行工况计算核电站当前运行工况下的负荷容量；根据蓄能系统的总容量和核电站的负荷容量确定核电站当前运行工况下蓄能系统的剩余放电时间并输出。本发明实施例提供的蓄能系统的在线监控系统可以对应急电源的状态和核电站关键运行参数进行全面、实时的监测，使核电站操作人员及时、高效、准确的对核电站中的核电机组进行控制和人工干预，进一步提高了核电站的运行安全性。
核电站应急动力电源之蓄能系统的监控方法和系统
技术领域
[0001] 本发明属于核电控制领域，涉及百万千瓦级先进压水堆核电站关键技术电池管理的实时在线分析、新型现场控制系统，尤其涉及核电站应急动力电源之蓄能系统的监控方法和系统。
背景技术
[0002] 核电站(Nuclear Power Plant)是利用核裂变(Nuclear Fission)或核聚变(Nuclear Fusion)反应所释放的能量产生电能的发电厂。
[0003] 为了保护核电站工作人员和核电站周围居民的健康，核电站的设计、建造和运行均采用纵深防御的原则，从设备、措施上提供多重保护，以确保核电站对反应堆的输出功率进行有效的控制；且能够在出现各种自然灾害，如地震、海啸、洪水等，或人为产生的火灾、爆炸等，也能确保对反应堆燃料组件进行充分的冷却，进而保证放射性物质不发生向环境的排放。纵深防御原则一般包括五层防线，第一层防线：精心设计、制造、施工，确保核电站有精良的硬件环境，建立完善的程序和严格的制度，对核电站工作人员有系统的教育和培训，建立完备的核安全文化；第二层防线：加强运行管理和监督，及时正确处理异常情况，排除故障；第三层防线：在严重异常情况下，反应堆的控制和保护系统能及时并有效的动作，以防止设备故障和人为差错进而发展为事故；第四层防线：在事故情况下，及时启用核电站安全保护系统，包括各种专设安全设施，用以加强事故中的电站管理，防止事故扩大，以保证核电站三道安全屏障的完整性；第五层防线：万一发生极不可能发生的事故，并伴有放射性外泄，应及时启用厂内外一切应急系统，努力减轻事故对周围居民和环境的影响。
[0004] 安全保护系统均采用独立设备和冗余布置，使得安全系统可以抗地震和在其他恶劣环境中运行。
[0005] 电源作为核电站运行的动力源，无论是设置上还是运行上，都应体现纵深防御的理念。为实现核电站电源系统的高可靠性，对某些特别重要的用电设备或特殊要求的设备均应备有应急电源，同时进行多重性、独立性地设置，以避免发生共模故障导致应急电源的不可用。
[0006] 核电站的应急电源系统和正常电源系统一起，共同构成厂用电系统，为厂内所有的用电设备提供安全可靠的供电。应急电源必须保证在正常运行工况、事故工况期间或事故工况后为核电站的应急安全设备提供电源，以执行安全功能。由于核电站核安全的特殊性，故而其电源系统的设计要求应大大高于其他行业。
[0007] 核电站设置有多道冗余电源，包括厂外主电源、厂外辅助电源和应急固定式柴油机等专用应急电源，各电源各司其职，同时又互有配合，不仅形式多样，而且层层设置，多重冗余，最大限度地为电核电站提供可靠的供电，保证了核电站运行的安全性。
[0008] 目前，核电站的厂用电系统运行方式如下：
[0009] 1)在正常运行条件下，整个厂用设备的配电系统由机组的26KV母线经过高压厂用变压器供电；
[0010] 2)当机组运行时，26KV母线由主发电机供电；
[0011] 3)发电机停机时，则由400/500KV电网经过主变压器向26KV母线倒送电；
[0012] 4)如果26KV母线失去电源或失去高压厂用变压器，即失去厂外主电源，则220KV电网经过辅助变压器向必须运行的安全辅助设施供电，使反应堆维持在热停堆状态；
[0013] 5)如果厂外主电源和厂外辅助电源均失去供电，则由应急柴油发电机组向应急附属设备供电，使反应堆进入冷停堆状态；
[0014] 6)当核电机组的任何一台应急柴油发电机组不可用时，则由第五台柴油机取代，执行应急柴油发电机组的功能，为专设安全设施、反应堆芯余热排出和乏燃料水池冷却供电。
[0015] 然而，固定式的应急柴油机组，具有一定的局限性。这是因为，在固定式柴油机驱动发电机运转、将柴油的能量转化为电能时，必须通过在固定式柴油机汽缸内、将过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合后，推动活塞下行，各汽缸按一定顺序依次做功，从而带动曲轴旋转。再通过固定式柴油机的旋转带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流，从而实现发电功能。上述发电过程中，必须通过空气与高压雾化柴油的充分混合才能实现。当在洪水、海啸、泥石流等情形下时，固定式柴油机的电气系统将有可能因为水淹而失效，供油管道、压缩空气管道将有可能因为外部冲击力而断裂，柴油机本体有可能因为冲击力而结构发生变形，这些都会导致固定式柴油发电机组无法启动，进而无法提供应急电源。
[0016] 因此，在其他电源失去的情况下，作为核电站最终应急电源的固定式应急柴油机组，由于其自身特点决定了其不能抵抗水淹灾害——如洪水、海啸、台风潮等，当出现超设计基准的极端自然灾害时，固定式应急柴油机组很容易失去供电，无法为核电站提供反应堆芯余热排出和乏燃料水池冷却的动力，这将导致核电站产生灾难性的后果。
[0017] 为解决上述问题，核电站可以增加一个蓄能系统为核电站核电机组提供应急动力电源，避免核电站应急电源出现共模故障。但现有的在线监控系统在对蓄能系统进行监控时，存在如下问题：
[0018] 现有核电站安全运行需严格遵循相关国家法律、法规以及核电站内部规程。核电站对电站设备控制有严格的逻辑关系，该逻辑关系与现有蓄能系统的监控系统的控制策略和控制逻辑不完全相符甚至冲突。因此需要根据核电站控制要求设计新的满足要求的蓄能系统的监控系统。
[0019] 现有蓄能系统的监控系统虽有成熟的容量监测计算功能，但不具备监测核电站运行参数的能力，也不具备核电站运行状态，尤其是事故状态的判定能力。因此，现有的蓄能系统的监控系统也就不具备结合自身容量与核电站事故模式下的负载特性评价蓄能系统剩余放电时间的能力。而这恰恰是核电站蓄能系统作为有限能量应急电源时，其监控系统需具备的最重要的功能。
[0020] 由于现有成熟的蓄能系统的在线监控方法存在以上问题，不仅无法满足核电站的应用需求，而且还会降低核电站现有应急电源系统的整体可靠性，导致核电站安全性低。
发明内容
[0021] 本发明实施例的目的在于提供一种核电站应急动力电源之蓄能系统的监控方法，旨在解决现有的核电站应急电源系统安全性低的问题。
[0022] 本发明实施例是这样实现的，一种核电站应急动力电源之蓄能系统的监控方法，所述方法包括下述步骤：
[0023] 采集蓄能系统中电池的性能参数；
[0024] 根据电池的性能参数计算蓄能系统的总容量；
[0025] 检测核电站的运行工况，根据核电站的运行工况计算核电站当前运行工况下的负荷容量；
[0026] 根据蓄能系统的总容量和核电站的负荷容量确定核电站当前运行工况下蓄能系统的剩余放电时间并输出。
[0027] 本发明实施例的另一目的在于提供一种核电站应急动力电源之蓄能系统的监控系统，所述系统包括：
[0028] 性能参数获取单元，用于采集蓄能系统中电池的性能参数；
[0029] 总容量计算单元，用于根据电池的性能参数计算蓄能系统的总容量；
[0030] 负荷容量检测单元，用于检测核电站的运行工况并根据核电站的运行工况计算核电站当前运行工况下的负荷容量；
[0031] 剩余放电时间确定单元，用于根据蓄能系统的总容量和核电站的负荷容量确定核电站当前运行工况下蓄能系统的剩余放电时间并输出。
[0032] 本发明实施例提供的蓄能系统的在线监控系统可以对应急电源的状态进行全面、实时的监测，并得到核电站当前运行工况下蓄能系统的剩余放电时间，通过输出该剩余放电时间，使核电站的操作人员均可以监控不同系统运行工况下蓄能系统的剩余放电时间，进而可以依据不同系统运行工况下蓄能系统的剩余放电时间及时、高效、准确的对核电站中的核电机组进行控制和人工干预，避免核电站的发生重大事故，极大的提高了核电站的安全性。
附图说明
[0033] 图1是本发明实施例提供的蓄能系统的结构图；
[0034] 图2是本发明实施例提供的核电站应急动力电源之蓄能系统的监控方法的实现流程图；
[0035] 图3是本发明实施例提供的从电池模组监控器读取电池的性能参数的示例图；
[0036] 图4是本发明实施例提供的根据系统投运信号将蓄能系统投切为核电站的应急供电电源的实现流程图；
[0037] 图5是本发明实施例提供的对该蓄能系统模块进行充电处理实现流程图；
[0038] 图6是本发明实施例提供的核电站应急动力电源之蓄能系统的监控系统的结构框图；
[0039] 图7是本发明实施例提供的智能投切单元的结构框图；
[0040] 图8是本发明实施例提供的电池模组充电单元的结构框图。
具体实施方式
[0041] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0042] 本发明实施例提供的蓄能系统的在线监控系统可以对应急电源的状态进行全面、实时的监测，并得到核电站当前运行工况下蓄能系统的剩余放电时间，通过输出该剩余放电时间，使核电站的操作人员均可以监控不同系统运行工况下蓄能系统的剩余放电时间，进而可以依据不同系统运行工况下蓄能系统的剩余放电时间及时、高效、准确的对核电站中的核电机组进行控制和人工干预，避免核电站的发生重大事故，极大的提高了核电站的安全性。
[0043] 为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0044] 实施例一：
[0045] 图1示出了本发明实施例提供的蓄能系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
[0046] 该蓄能系统包括与应急母线通过第一开关1连接的变压器2，与变压器2通过第二开关3连接的汇流母线4，以及通过汇流母线4并联连接的多个蓄能系统模块5。
[0047] 每个蓄能系统模块5均包括换流器51，与换流器51通过直流母线52并联连接的至少一电池模组53，以及连接换流器51和汇流母线4的第三开关54。
[0048] 其中每个电池模组53均包括多个串联连接的单体电池以及连接直流母线52和串联连接的单体电池的第四开关。
[0049] 实施例二：
[0050] 图2示出了本发明实施例提供的核电站应急动力电源之蓄能系统的监控方法的实现流程，其中蓄能系统如图1所示，该方法详述如下：
[0051] 在步骤S101中，采集蓄能系统中电池的性能参数。
[0052] 电池的性能参数为单体电池的性能参数、电池模组的性能参数和电池阵列的性能参数中的至少一个。单体电池的性能参数包括但不限于单体电池的容量、电压、电流、温度、内阻等。电池模组的性能参数包括但不限于电池模组的容量、电压、电流、温度、内阻等。电池阵列的性能参数包括但不限于电池阵列的容量、电压、电流、温度、内阻等。
[0053] 其中采集蓄能系统中电池的性能参数的方式包括但不限于如下方式：
[0054] 其中一种方式是将采集设备通过现场总线与蓄能系统中的各电池模组连接，通过采集设备采集蓄能系统中电池的性能参数。
[0055] 通过采集设备采集蓄能系统中电池的性能参数的具体过程如下：采集设备通过现场测量总线连接至蓄能系统中的单体电池的插针式端子，即可采集到蓄能系统中各单体电池的电压和温度以及各电池模组的电压和温度。
[0056] 其中采集设备可以为任意可以采集上述信息的设备，如数据采集接口板、I/O通讯单元或者数据采集卡，在此不以上述举例说明为限。
[0057] 其中另一种采集方式是从电池模组监控器读取电池的性能参数。其中电池模组监控器是对电池模组进行信息采集并与监控系统进行通讯的设备。
[0058] 请参阅图3，是本发明实施例提供的从电池模组监控器读取电池的性能参数的示例图，但不以该示例图为限。
[0059] 在步骤S102中，根据电池的性能参数计算蓄能系统的总容量。
[0060] 在本发明实施例中，由于电池的性能参数中包括各单体电池的容量、电池模组的容量、由多个电池模组构成的电池阵列的容量中的至少一个，因此，根据电池的性能参数即可计算出蓄能系统的总容量。其中根据电池的性能参数计算蓄能系统的总容量的具体过程如下：
[0061] 将各单体电池的容量累加得到蓄能系统的总容量，将各电池模块的容量累加得到蓄能系统的总容量，或者将电池阵列的容量累加得到蓄能系统的总容量。
[0062] 在步骤S103中，检测核电站的运行工况，根据核电站的运行工况计算核电站当前运行工况下的负荷容量。
[0063] 其中核电站的运行工况包括但不限于正常运行并失电模式、停堆并失电模式、安注并失电模式、LOCA(反应堆冷却剂丧失事故，Loss of Coolant Accident)并失电模式以及极端事故模式。
[0064] 其中正常运行并失电模式是指反应堆功率处于0％到100％设计功率时失去外部电源；停堆并失电模式是指反应堆处于安全停堆时失去外部电源；安注并失电模式是指有启动安注系统和辅助给水系统的安注信号时失去外部电源；LOCA并失电模式是指有启动安注系统和辅助给水系统的安注信号，同时有启动安全壳喷淋系统的信号时，失去外部电源；极端事故模式是指放射性物质外泄时失去外部电源。
[0065] 其中检测核电站的运行工况的具体步骤如下：
[0066] 检测是否失去外部电源；
[0067] 检测在失去外部电源时反应堆冷却剂系统冷却剂的温度、压力和硼浓度，以及安注系统的安注信号，安全壳喷淋系统的安全壳压力信号；
[0068] 将检测到的上述信号与预先存储的运行工况与信号之间的对应关系进行比较，即可得到核电站当前所处的运行工况。
[0069] 根据核电站的运行工况计算核电站当前运行工况下的负荷容量的步骤具体为：
[0070] 根据核电站的运行工况与核电站的负荷容量之间的关系计算核电站当前运行工况下的负荷容量。
[0071] 核电站的运行工况与核电站的负荷容量之间的关系是指核电站在该种运行工况下所必须的为核电站提供的最小负荷容量。核电站的运行工况与核电站的负荷容量之间的关系如下示，但不以下述所示为限。
[0072] 正常运行并失电模式：LHA(6.6KV AC Emergency Power Distribution-TrainA，6.6KV AC交流应急配电系统系列A)母线供电5005KW，LHB母线供电4545KW，即在核电站处于正常运行模式时，如果蓄能系统通过LHA母线供电，则正常运行模式下的负荷容量为
5005KW，如果蓄能系统通过LHB(6.6kV ACEmergency Power Distribution-Train B，6.6KV AC交流应急配电系统系列B)母线供电，则正常运行模式下的负荷容量为4545KW；
[0073] 停堆并失电模式：LHA母线供电4705KW，LHB母线供电4240KW；
[0074] 安注并失电模式：LHA母线供电5230KW，LHB母线供电4770KW；
[0075] LOCA并失电模式：LHA母线供电4990KW，LHB母线供电4595KW；
[0076] 极端事故模式：一台RIS(Safety Injection，安全注入系统)泵供电355KW，一台SEC(Essential Service Water，重要厂用水系统)泵供电315KW，一台RRI(Component Cooling，设备冷却水系统)泵供电600KW，LNE(Uninterrupted220V AC Power，220V交流不间断电源系统)306CR(Marshalling Box，供电箱)供电16KW，即在核电站处于极端事故模式时，极端事故模式的负荷容量为355KW+315KW+600KW+16KW＝1286KW。
[0077] 根据核电站的运行工况计算核电站当前运行工况下的负荷容量的具体步骤还可以为：
[0078] 读取核电站事故规程中包括的不同运行工况下核电站中各设备的功率。即核电站事故规程规定了在核电站处于不同运行工况下时，核电站中的哪些设备需要供电，哪些设备不需要供电，需要供电的设备的功率等。
[0079] 根据对当前运行工况下核电站中各设备的功率进行求和得到核电站当前运行工况下的负荷容量。
[0080] 在步骤S104中，根据蓄能系统的总容量和核电站的负荷容量确定核电站当前运行工况下蓄能系统的剩余放电时间并输出。
[0081] 在本发明实施例中，由于可以实时监测核电站关键运行参数，根据参数值判断当前核电站属于何种运行工况，解决了现有蓄能系统的在线监控系统无法监测核电站关键运行参数问题和无法判断核电站运行状态尤其是事故状态的问题。根据预先固化的运行工况与核电站负荷容量的关系，结合蓄能系统容量计算得到核电站当前运行工况计算蓄能系统的剩余放电时间，解决了现有蓄能系统的在线监控系统无法提供作为核电站应急电源的蓄能系统剩余放电时间的问题。
[0082] 在本发明另一实施例中，在根据蓄能系统的总容量和核电站的负荷容量确定核电站当前运行工况下蓄能系统的剩余放电时间的步骤之后，该方法还包括下述步骤：
[0083] 将蓄能系统的剩余放电时间、核电站的运行工况、蓄能系统的总容量上传至核电站主控制室。
[0084] 在该实施例中，通过将蓄能系统的剩余放电时间、核电站的运行工况、蓄能系统的总容量上传至核电站主控制室远程操作站，即可使核电站在不同运行工况下操作人员均可以监控蓄能系统的剩余放电时间，进而可以依据不同系统运行工况下蓄能系统的剩余放电时间为及时、高效、准确的对蓄能系统和核电站中的核电机组进行人工控制干预提供信息支撑，是核电站避免发生重大安全事故或限制事故扩大化先决条件，极大的提高了核电站的运行安全性。
[0085] 在本发明另一实施例中，在根据蓄能系统的总容量和核电站的负荷容量确定核电站当前运行工况下蓄能系统的剩余放电时间的步骤之后，该方法还包括下述步骤：
[0086] 将蓄能系统的剩余放电时间、核电站的运行工况、蓄能系统的总容量上传至核电站应急指挥中心。
[0087] 通过将蓄能系统的剩余放电时间、核电站的运行工况、蓄能系统的总容量上传至核电站应急指挥中心，从而使得发生特大核事故情况下，核电站应急指挥中心的核电站应急指挥部专家也可以及时的获知核电站中蓄能系统的蓄能情况，进而可以根据核电站中蓄能系统的剩余放电时间准确、快速确定应急策略，制定应急预案，限制特大核事故的进一步恶化或升级，避免核辐射的外泄对公众造成辐射伤害。
[0088] 在本发明另一实施例中，在根据蓄能系统的总容量和核电站的负荷容量确定核电站当前运行工况下蓄能系统的剩余放电时间的步骤之后，该方法还包括下述步骤：
[0089] 将蓄能系统的总容量上传至主控制室的记录仪，通过主控制室的记录仪即时的输出蓄能系统的总容量，并显示蓄能系统的总容量历史变化趋势。通过各个阶段的历史数据的对比分析，可以更加准确的了解蓄能系统的寿命变化趋势，准确监视蓄能系统的实际使用寿命，从而使核电站操作人员可以安全的使用蓄能系统。
[0090] 在本发明的另一实施例中，在采集蓄能系统中电池的性能参数的步骤之后，该方法还包括下述步骤：
[0091] 根据蓄能系统中电池的性能参数判断蓄能系统中的各单体电池的状态是否异常，并在蓄能系统中的单体电池的状态异常时，定位状态异常的单体电池的物理位置。
[0092] 其中根据蓄能系统中电池的性能参数判断蓄能系统中的各单体电池的状态是否异常的步骤具体为：
[0093] 当电池的性能参数满足如下条件中的至少一个时，判定该单体电池异常：
[0094] 直流母线的电流高于正常放电电流；
[0095] 电压低于截止电压或者高于允许电压；温度高于额定温度。
[0096] 在蓄能系统中的单体电池的状态异常时，定位状态异常的单体电池的物理位置的步骤具体为：
[0097] 读取异常信号的地址，根据异常信号的地址即可定位状态异常的单体电池的物理位置。
[0098] 在本发明的另一实施例中，在采集蓄能系统中电池的性能参数的步骤之后，该方法还包括下述步骤：
[0099] 根据蓄能系统中电池的性能参数判断电池模组是否故障，并在电池模组故障时，切除故障电池模组，并投运备用电池模组。其中根据蓄能系统中电池的性能参数判断电池模组是否故障的步骤如下：
[0100] 根据蓄能系统中电池的性能参数判断蓄能系统中的各单体电池的状态是否异常；
[0101] 在单体电池异常致使该单体电池所在的电池模组的电压或者电流变化超出预设的允许误差范围时，判定单体电池异常所在的电池模组故障。
[0102] 其中切除故障电池模组的具体方式可以是断开该故障电池模组与直流母线之间的第四开关。
[0103] 在本发明另一实施例中，在切除故障电池模组的投运的步骤之后，该方法还包括下述步骤：
[0104] 对排除了故障后的电池模组进行手动或者自动复位处理。
[0105] 在本发明另一实施例中，该方法还包括下述步骤：
[0106] 当检测到单体电池异常时，对故障单体电池进行就地报警，当检测到电池模组故障时，对故障电池模组进行就地及主控室远程报警。
[0107] 在本发明另一实施例中，该方法还包括下述步骤：
[0108] 接收主控制室的指令对蓄能系统中的电池模组进行投运或切除控制。
[0109] 在本发明实施例中，通过在主控制室的显示设备中通过人机交互界面输出蓄能系统的结构，用户通过点击该人机交互界面中蓄能系统的任意一个第四开关输入电池模组投运命令或电池模组切除命令，根据主控制室的电池模组投运命令闭合蓄能系统中对应的第四开关，即可控制该第四开关对应的电池模组的投运，根据主控制室的电池模组切除命令打开蓄能系统中对应的第四开关，即可控制该第四开关对应的电池模组的切除。
[0110] 在本发明另一实施例中，该方法还包括下述步骤：
[0111] 监测应急母线的电压值，当应急母线失去电压的持续时间超过预设时间时，产生系统投运信号。其中系统投运信号用于指示需要将蓄能系统投切为核电站的应急供电电源。当应急母线没有失去电压或者失去电压的持续时间未超过预设时间时，则不需要投运蓄能系统，也不会产生系统投运信号。其中预设时间可以为9.7s。
[0112] 根据系统投运信号将蓄能系统投切为核电站的应急供电电源。
[0113] 在本发明实施例中，在检测到核电站现有的五道应急电源不能提供电源时，可以通过蓄能系统为核电站提供应急电源，由于蓄能系统采用的是蓄电池，核电站因此不会瞬间失去所有动力电源，而且蓄能系统容量又足够大，这样就为核电站事故应急处理赢得足够的时间，极大的提高了核电站的安全性。
[0114] 在本发明另一实施例中，该方法还包括下述步骤：
[0115] 在未产生系统投运信号、蓄能系统中蓄能系统模块的电压小于预设的充电电压、且该蓄能系统模块中换流器可用时，对该蓄能系统模块进行充电处理。
[0116] 在本发明实施例中，当存在外部电源时，可以通过外部电源及时的对蓄能系统中的电池模组进行充电，使得蓄能容量系统可以随时应对核电站现有五道电源全部丧失事故，同时也有助于使蓄能系统各单体电池达到最佳状态，从而蓄能系统使用期限达到其最大设计寿命。
[0117] 实施例三：
[0118] 图4示出了本发明实施例提供的根据系统投运信号将蓄能系统投切为核电站的应急供电电源的具体流程，详述如下：
[0119] 在步骤S301中，投运蓄能系统中的第一蓄能系统模块。其中蓄能系统中的第一蓄能系统模块是指蓄能系统中第一次投运的蓄能系统模块，其可以为蓄能系统中的任意一个蓄能系统模块。其具体步骤如下：
[0120] 直接闭合蓄能系统中的第一蓄能系统模块中的换流器与汇流母线之间的第三开关。
[0121] 为了达到较好的投运效果，在本发明另一实施例中，在投运蓄能系统中的第一蓄能系统模块之前还包括下述步骤：
[0122] A、判断投运蓄能系统中第一蓄能系统模块中的换流器是否可用，若是，执行步骤B，否则，执行步骤C；
[0123] B、投运蓄能系统中第一蓄能系统模块；
[0124] C、重新从蓄能系统中选择一个蓄能系统模块作为第一蓄能系统模块，并重新开始投运该第一蓄能系统模块。
[0125] 在本发明实施例中，在投运第一蓄能系统模块前判断该第一蓄能系统模块的换流器是否可用，当可用时，才投运该第一蓄能系统模块，否则重新开始投运其他蓄能系统模块，使得投运的蓄能系统模块可以正常的进行供电。
[0126] 在本发明另一实施例中，在判定投运蓄能系统中第一蓄能系统模块中的换流器可用时，监测蓄能系统中第一蓄能系统模块的电压，并判断第一蓄能系统模块的电压是否达到截止电压，如果否，投运蓄能系统中第一蓄能系统模块，否则重新从蓄能系统中选择一个蓄能系统模块作为第一蓄能系统模块，并重新开始投运该第一蓄能系统模块。
[0127] 在该实施例中，在蓄能系统中第一蓄能系统模块的电压达到截止电压时，代表该第一蓄能系统模块难以达到较好的供电效果，本实施例对于这种蓄能系统模块不予以投运，从而进一步提高了蓄能系统的供电效果和稳定性。
[0128] 在本发明另一实施例中，在判定第一蓄能系统模块的电压未达到截止电压时，该方法还包括下述步骤：
[0129] 判断第一蓄能系统模块的换流器与汇流母线之间的第三开关是否闭合，如果是，则投放成功，否则闭合第一蓄能系统模块的换流器与汇流母线之间的第三开关。
[0130] 在步骤S302中，投运蓄能系统中的第二蓄能系统模块，并循环执行该步骤，直到蓄能系统中蓄能系统模块均投运完毕或者蓄能系统满足功率需求为止。
[0131] 第二蓄能系统模块是指蓄能系统中除第一蓄能系统模块以外的蓄能系统。其中投运蓄能系统中的第二蓄能系统模块的步骤具体为：
[0132] A、判断投运蓄能系统的第二蓄能系统模块中的换流器是否可用，若是，执行步骤B，否则，执行步骤C；
[0133] B、对蓄能系统的第二蓄能系统模块进行投运并网处理。其中对蓄能系统的第二蓄能系统模块进行投运并网处理的具体步骤如下：
[0134] 检测汇流母线的频率和相角以及第二蓄能系统模块的频率和相角；
[0135] 当第二蓄能系统模块与汇流母线的频率差和相角差进入预设范围时，投运第二蓄能系统模块。
[0136] C、重新从蓄能系统中选择一个蓄能系统模块作为第二蓄能系统模块，并重新开始投运该第二蓄能系统模块。
[0137] 在该实施例中，在投运第二蓄能系统模块前判断该第二蓄能系统模块的换流器是否可用，当可用时，才投运该第二蓄能系统模块，否则重新开始投运其他蓄能系统模块，使得投运的蓄能系统模块可以正常的进行供电。
[0138] 在本发明另一实施例中，当判定投运蓄能系统的第二蓄能系统模块中的换流器可用时，判断监测蓄能系统中第二蓄能系统模块的电压，并判断第二蓄能系统模块的电压是否达到截止电压，如果否，投运蓄能系统中第二蓄能系统模块，否则重新从蓄能系统中选择一个蓄能系统模块作为第二蓄能系统模块，并重新开始投运该第二蓄能系统模块。
[0139] 在该实施例中，在蓄能系统中第二蓄能系统模块的电压达到截止电压时，代表该第二蓄能系统模块难以达到较好的供电效果，本实施例对于这种蓄能系统模块不予以投运，避免电池模组过度放电严重降低电池模组寿命，从而进一步提高了蓄能系统的供电效果和稳定性。
[0140] 在本发明另一实施例中，在判定第二蓄能系统模块的电压未达到截止电压时，该方法还包括下述步骤
[0141] 判断第二蓄能系统模块的换流器与汇流母线之间的第三开关是否闭合，如果是，则投放成功，否则闭合第二蓄能系统模块的换流器与汇流母线之间的第三开关。
[0142] 在本发明另一实施例中，投运蓄能系统中的第二蓄能系统模块的步骤具体为：
[0143] 检测汇流母线的功率是否满足蓄能系统的功率需求，如果是，则投运结束，否则继续投运第二蓄能系统模块。其中蓄能系统的功率需求是指当前在应急母线上所带负载的总功率。
[0144] 在本发明另一实施例中，投运蓄能系统中的第二蓄能系统模块的步骤具体为：
[0145] 当蓄能系统投运后，检测到的汇流母线的功率与蓄能系统的功率需求之差超过单个蓄能系统模块的功率时，从已投运的蓄能系统模块中切除一个蓄能系统模块，循环执行该步骤，直到汇流母线的功率与蓄能系统的功率需求之差小于单个蓄能系统模块的功率为止。
[0146] 在本发明实施例中，出于核电站安全考虑，核电站对电站设备控制有严格的逻辑关系，该投切逻辑关系与现有的蓄能系统的在线监控系统的控制策略和控制逻辑不完全相符甚至冲突，而本发明实施例提供的蓄能系统的在线监控方法可以满足核电站的控制要求。特别是通过采用图4所示的步骤根据系统投运信号将蓄能系统投切为核电站的应急供电电源，从而使蓄能系统可以提供稳定的电源。
[0147] 实施例四：
[0148] 图5示出了本发明实施例提供的对该蓄能系统模块进行充电处理的具体步骤，详述如下：
[0149] 在步骤S401中，检测系统投运信号；
[0150] 在步骤S402中，当未检测到系统投运信号且应急母线失去电压时，判断蓄能系统中的蓄能系统模块的电压是否低于预设的充电电压，如果是，执行步骤S403，否则不需要对该蓄能系统模块进行充电处理，结束充电过程；
[0151] 在步骤S403中，判断电压低于预设的充电电压的蓄能系统模块中的换流器是否可用，如果是，执行步骤S404，否则，无法对该蓄能系统模块进行充电处理，结束充电过程；
[0152] 在步骤S404中，对容量低于预设的充电电压的蓄能系统模块进行充电。
[0153] 其中对容量低于预设的充电电压的蓄能系统模块进行充电的具体实现方式如下：直接闭合低于预设的充电电压的蓄能系统模块的换流器与汇流母线之间的第三开关、汇流母线与变压器之间的第二开关以及变压器与应急母线之间的第一开关，从而通过核电站现有的应急电源对蓄能系统中的蓄能系统模块进行充电。
[0154] 为了避免蓄能系统模块的过充电和充电不足的问题，在本发明另一实施例中，在步骤S404之后，该方法还包括下述步骤：
[0155] 检测该蓄能系统模块的电压是否达到饱和电压，如果是，则充电结束，否则返回步骤S403。
[0156] 在本发明另一实施例中，对容量低于预设的充电电压的蓄能系统模块进行充电时，通过控制充电电流和充电时间的方式避免蓄能系统模块的过充电和充电不足的问题。
[0157] 实施例五：
[0158] 图6示出了本发明实施例提供的核电站应急动力电源之蓄能系统的监控系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
[0159] 该蓄能系统的监控系统包括性能参数获取单元51、总容量计算单元52、负荷容量计算单元53、剩余放电时间确定单元54。其中：
[0160] 性能参数获取单元51采集蓄能系统中电池的性能参数。其中电池的性能参数为单体电池的性能参数、电池模组的性能参数和电池阵列的性能参数中的至少一个。单体电池的性能参数包括但不限于单体电池的容量、电压、电流、温度、内阻等。电池模组的性能参数包括但不限于电池模组的容量、电压、电流、温度、内阻等。电池阵列的性能参数包括但不限于电池阵列的容量、电压、电流、温度、内阻等。
[0161] 其中采集蓄能系统中电池的性能参数的方式包括但不限于如下方式：
[0162] 其中一种方式是将采集设备通过现场总线与蓄能系统中的各电池模组连接，通过采集设备采集蓄能系统中电池的性能参数。
[0163] 另一种采集方式是从电池模组监控器读取电池的性能参数。其中电池模组监控器是对电池模组进行信息采集并与监控系统进行通讯的设备。
[0164] 总容量计算单元52根据电池的性能参数计算蓄能系统的总容量。
[0165] 负荷容量计算单元53检测核电站的运行工况，根据核电站的运行工况计算核电站当前运行工况下的负荷容量。
[0166] 其中核电站的运行工况包括但不限于正常运行并失电模式、停堆并失电模式、安注并失电模式、LOCA并失电模式以及极端事故模式。
[0167] 在本发明实施例中，负荷容量计算单元53根据核电站的运行工况与核电站的负荷容量之间的关系计算核电站当前运行工况下的负荷容量，或者读取核电站事故规程中包括的不同运行工况下核电站中各设备的负荷容量，根据对当前运行工况下核电站中各设备的负荷容量进行求和得到核电站当前运行工况下的负荷容量。
[0168] 剩余放电时间确定单元54根据蓄能系统的总容量和核电站的负荷容量确定核电站当前运行工况下蓄能系统的剩余放电时间并输出。
[0169] 在本发明另一实施例中，该监控系统还包括通讯单元55。该通讯单元55分别与核电站主控制室、核电站应急指挥中心、主控制室的记录仪以及电池模组监控器通讯。
[0170] 在本发明另一实施例中，该监控系统还包括电池异常处理单元56。该电池异常处理单元56检测蓄能系统中电池或者电池模组的异常，并对异常的电池或者电池模组进行异常处理。该电池异常处理单元56包括电池状态判断模块561、故障电池定位模块562、故障维护模块563、故障报警模块564以及电池复位模块565中的至少一个。其中：
[0171] 电池状态判断模块561根据蓄能系统中电池的性能参数判断蓄能系统中的各单体电池的状态是否异常。
[0172] 故障电池定位模块562在电池状态判断模块561判定蓄能系统中的单体电池的状态异常时，定位状态异常的单体电池的物理位置。
[0173] 故障维护模块563根据蓄能系统中电池的性能参数判断电池模组是否故障，并在电池模组故障时，切除故障电池模组，并投运备用电池模组。
[0174] 其中切除故障电池模组的具体方式可以是断开该故障电池模组与直流母线之间的第四开关。
[0175] 故障报警模块564当检测到单体电池异常时，对故障单体电池进行就地报警，当检测到电池模组故障时，对故障电池模组进行就地及主控室远程报警。
[0176] 电池复位模块565对排除了故障后的电池模组进行手动或者自动复位处理。
[0177] 在本发明另一实施例中，该监控系统还包括智能投切单元57。该智能投切单元57监测应急母线的电压值，当应急母线失去电压的持续时间超过预设时间时，产生系统投运信号，根据系统投运信号将蓄能系统投切为核电站的应急供电电源。该智能投切单元57的具体结构如图7所示，在此不再赘述。
[0178] 在本发明另一实施例中，该监控系统还包括电池模组充电单元58。该电池模组充电单元58在未产生系统投运信号、蓄能系统中蓄能系统模块的电压小于预设的充电电压、且该蓄能系统模块中换流器可用时，对该蓄能系统模块进行充电处理。该电池模组充电单元58的具体结构如图8所示，在此不再赘述。
[0179] 实施例六：
[0180] 图7示出了本发明实施例提供的智能投切单元的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
[0181] 该智能投切单元包括应急母线监测模块61和投切控制模块62。其中：应急母线监测模块61监测应急母线的电压值，当应急母线失去电压的持续时间超过预设时间时，产生系统投运信号。其中系统投运信号用于指示需要将蓄能系统投切为核电站的应急供电电源。当应急母线没有失去电压或者失去电压的持续时间未超过预设时间时，则不需要投运蓄能系统，也不会产生系统投运信号。
[0182] 投切控制模块62根据系统投运信号将蓄能系统投切为核电站的应急供电电源。该投切控制模块62包括第一投运模块621和并网投运模块622。其中：
[0183] 第一投运模块621投运蓄能系统中的第一蓄能系统模块。其中蓄能系统中的第一蓄能系统模块是指蓄能系统中第一次投运的蓄能系统模块，其可以为蓄能系统中的任意一个蓄能系统模块。该第一投运模块621包括第一换流器判断组件(图未示出)、第一开关闭合组件(图未示出)、第一重投运组件(图未示出)。其中：
[0184] 第一换流器判断组件判断投运蓄能系统中第一蓄能系统模块中的换流器是否可用。
[0185] 第一开关闭合组件在第一换流器判断组件判定蓄能系统中第一蓄能系统模块中的换流器可用时，闭合该第一蓄能系统模块中的换流器与汇流母线之间的第三开关，以投运蓄能系统中第一蓄能系统模块。
[0186] 第一重投运组件(图未示出)在第一换流器判断组件判定蓄能系统中第一蓄能系统模块中的换流器不可用时，重新从蓄能系统中选择一个蓄能系统模块作为第一蓄能系统模块，并重新开始投运该第一蓄能系统模块。
[0187] 在本发明另一实施例中，该第一投运模块621还包括第一模块电压检测组件(图未示出)。该第一模块电压检测组件在第一换流器判断组件判定投运蓄能系统中第一蓄能系统模块中的换流器可用时，监测蓄能系统中第一蓄能系统模块的电压是否达到截止电压。此时，第一开关闭合组件在蓄能系统中第一蓄能系统模块的电压未达到截止电压时，闭合该第一蓄能系统模块中的换流器与汇流母线之间的第三开关，以投运蓄能系统中第一蓄能系统模块。此时，第一重投运组件在蓄能系统中第一蓄能系统模块的电压达到截止电压时，重新从蓄能系统中选择一个蓄能系统模块作为第一蓄能系统模块，并重新开始投运该第一蓄能系统模块。
[0188] 并网投运模块622投运蓄能系统中的第二蓄能系统模块。第二蓄能系统模块是指蓄能系统中除第一蓄能系统模块以外的蓄能系统。该并网投运模块622包括第二换流器判断组件(图未示出)、并网处理组件(图未示出)和第二重投运组件(图未示出)。其中：
[0189] 第二换流器判断组件判断投运蓄能系统中第二蓄能系统模块中的换流器是否可用。
[0190] 并网处理组件在第二换流器判定蓄能系统中第二蓄能系统模块中的换流器可用时，对蓄能系统的第二蓄能系统模块进行投运并网处理。其中对蓄能系统的第二蓄能系统模块进行投运并网处理的具体步骤如下：
[0191] 检测汇流母线的频率和相角以及第二蓄能系统模块的频率和相角；
[0192] 当第二蓄能系统模块与汇流母线的频率差和相角差进入预设范围，投运第二蓄能系统模块。
[0193] 第二重投运组件在第二换流器判断组件判定蓄能系统中第二蓄能系统模块中的换流器不可用时，重新从蓄能系统中选择一个蓄能系统模块作为第二蓄能系统模块，并重新开始投运该第二蓄能系统模块。
[0194] 在本发明另一实施例中，该并网投运模块622还包括第二模块电压检测组件(图未示出)。该第二模块电压检测组件在换流器判断组件判定投运蓄能系统中第二蓄能系统模块中的换流器可用时，监测蓄能系统中第二蓄能系统模块的电压是否达到截止电压。此时，并网处理组件在蓄能系统中第二蓄能系统模块的电压未达到截止电压时，闭合该第二蓄能系统模块中的换流器与汇流母线之间的第三开关，以投运蓄能系统中第二蓄能系统模块。此时，第二重投运组件在蓄能系统中第二蓄能系统模块的电压达到截止电压时，重新从蓄能系统中选择一个蓄能系统模块作为第二蓄能系统模块，并重新开始投运该第二蓄能系统模块。
[0195] 在本发明另一实施例中，该并网投运模块622还包括第一功率检测组件(图未示出)。该第一功率检测组件检测蓄能系统中汇流母线的功率是否满足蓄能系统的功率需求，如果是，则投运结束，否则继续投运第二蓄能系统模块。
[0196] 在本发明另一实施例中，该并网投运模块622还包括第二功率检测组件(图未示出)。该第二功率检测组件在蓄能系统投运后，检测到汇流母线的功率与蓄能系统的功率需求之差超过单个蓄能系统模块的功率时，从已投运的蓄能系统模块中切除一个蓄能系统模块。
[0197] 实施例七：
[0198] 图8示出了本发明实施例提供的电池模组充电单元的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
[0199] 该电池模组充电单元包括投运信号检测模块71，模组电压判断模块72、第三换流器判断模块73和充电模块74。其中：
[0200] 投运信号检测模块71检测系统投运信号。
[0201] 模组电压判断模块72在投运信号检测模块71未检测到系统投运信号且应急母线失去电压时，判断蓄能系统中的蓄能系统模块的电压是否低于预设的充电电压。如果否，则不需要对该蓄能系统模块进行充电处理，结束充电过程。
[0202] 第三换流器判断模块73判断电压低于预设的充电电压的蓄能系统模块中的换流器是否可用。如果否，则无法对该蓄能系统模块进行充电处理，结束充电过程。
[0203] 充电模块74对容量低于预设的充电电压、且换流器可用的蓄能系统模块进行充电。
[0204] 其中对容量低于预设的充电电压的蓄能系统模块进行充电的具体实现方式如下：直接闭合低于预设的充电电压的蓄能系统模块的换流器与汇流母线之间的第三开关、汇流母线与变压器之间的第二开关以及变压器与应急母线之间的第一开关，从而通过核电站现有的应急电源对蓄能系统中的蓄能系统模块进行充电。
[0205] 为了避免蓄能系统模块的过充电和充电不足的问题，在本发明另一实施例中，该电池模组充电单元还包括饱和电压判断模块75。该饱和电压判断模块75检测该蓄能系统模块的电压是否达到饱和电压，如果是，则充电结束，否则继续通过充电模块74对该蓄能系统模块进行充电。
[0206] 在本发明另一实施例中，对容量低于预设的充电电压的蓄能系统模块进行充电时，通过控制充电电流和充电时间的方式避免蓄能系统模块的过充电和充电不足的问题。
[0207] 值得注意的是，上述系统，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
[0208] 本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
[0209] 本发明实施例提供的蓄能系统的在线监控系统可以对应急电源的状态进行全面、实时的监测，并得到核电站当前运行工况下蓄能系统的剩余放电时间，通过输出该剩余放电时间，使核电站的操作人员均可以监控不同系统运行工况下蓄能系统的剩余放电时间，进而可以依据不同系统运行工况下蓄能系统的剩余放电时间及时、高效、准确的对核电站中的核电机组进行控制和人工干预，避免核电站的发生重大事故，极大的提高了核电站的安全性。另外本发明实施例提供的监控系统可以在监测到核电站现有的五道应急电源均失效时，立即将蓄能系统投切为核电站的应急电源，从而增加一路蓄能系统为核电站多提供一道应急电源，在柴油发电机组无法投运的情况下，为安全停堆的重要设备提供动力需求，降低了核电站堆芯熔化概率。
[0210] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
