PSA

为了指导国内运行核电厂开展设备可靠性数据采集工作，国家核安全局于 2015 年发布了《核电厂设备可靠性数据》，并于2019 年对其进行了适应性升版，同时将文件名修改为《核电厂设备可靠性数据采集指南》(以下简称“指南”)。 根据指南的要求，在上一版数据的基础上，以 2007 版《美国商用核电站设备和始发事件的行业平均水平》(NUREG/CR-6928)作为通用数据源，采用适当的数据处理方法进行了参数估计，对各核电厂新报送的数据进行了整合和处理，形成《中国核电厂设备可靠性数据报告 (2022 版)》(以下简称 2022 版报告)。2022版报告给出了我国运行核电厂商运至2021年底423 个堆年的44个常用设备类的可靠性数据统计结果，以及 7个安全重要系统的列不可用数据统计结果。本文件还与其他国家数据进行了分析对比，综合评价我国核电厂重要设备类的可靠性水平,可供国内各有关单位在PSA、MRRCM 等安全评价和可靠性相关工作中参考使用。

简述了MATLAB区别于传统仿真工具EMTP和PSASP的显著特点;利用MATLAB环境下的动态仿真工具Simulink和电力系统工具箱,建立6阶同步电机及其他电力系统元件的数学模型,并对标准IEEE3机9节点和5机14节点系统进行建模和动态仿真,分析系统在给定运行状况下的稳定性以及提高稳定性的措施。实践表明,MATLAB是进行电力系统建模和仿真分析的强大实用工具。

高准确度仿真模型是进行大规模风电并网暂态稳定分析的基础，然而双馈风电机组（DFIG）控制策略与参数属于技术秘密难以获取，模型仿真准确性难以保证。针对DFIG故障暂态精确建模难题，提出了基于实测数据的DFIG建模及参数辨识方法。首先，基于电力系统综合稳定程序（PSASP）中DFIG模型及控制结构，建立低电压穿越（LVRT）控制数学模型并分析故障暂态过程，明确LVRT暂态控制核心参数。其次，基于DFIG的LVRT部分现场实测工况数据，利用混沌粒子群算法实现了DFIG故障暂态控制参数辨识。最后，基于剩余实测工况数据进行辨识参数准确性分析与校验，仿真验证了所提参数辨识方法的有效性及准确性。所提方法辨识结果泛化能力强、准确度高，具有较高的工程应用价值。

新能源场站等值建模是高比例新能源电力系统仿真分析的基础，对于电网不同工况与故障，新能源场站内部电压分布情况不同，导致部分新能源机组进入低电压穿越。针对不同机组状态下新能源场站等值建模困难的问题，提出基于电压与功率分布特性的新能源场站等值建模方法。首先，以新能源场站一般结构为基础提出基于道路矩阵的场站拓扑结构表示方法与复杂集电线路拓扑转换方法。其次，提出基于系统道路矩阵的故障期间新能源机组机端电压计算方法，分析了单元变压器挡位对新能源机组进入低电压穿越状态的影响。最后，提出保留电压分布特性的集电线路等值方法，形成基于电压与功率分布特性的新能源场站等值建模方法。并在PSASP中采用10机新能源场站与实际光伏电站算例验证了所提拓扑转化方法与等值建模方法的准确性。

差动保护是解决分布式电源(distributed generation, DG)接入下配电网保护难题的有效手段，然而配网现有通信建设水平很大程度上制约了差动保护的构建。首先，融合电流相位与相量差动保护思想，同时将电流相位信息进行变换，实现通信信息降容。应用递推最小二乘法实现短路电流相位参数的快速估计，提出了短路电流相位修正策略，以应对CT饱和与直流分量对保护的干扰。最后，提出适用于含多DG配网的新型电流差动保护构建原则与保护判据。基于PSACD/EMTDC平台搭建仿真模型，验证了所提出的电流相位参数预测方法的精度与新型差动保护的性能。算例结果表明：所提电流相位参数预测方法速度快、精度高，具有良好的抗CT饱和能力；所提新型差动保护原理具有良好的性能。

在中压电力线通信中，针对复杂电器元件的种类、数量不断变化等因素导致线路阻抗不匹配而影响通信质量的问题，提出了一种中压电力线载波通信自适应阻抗匹配方法。首先，建立了中压阻抗匹配系统模型，在该模型的基础上提出了一种π型自适应阻抗匹配电路。然后，根据该电路设计了符合阻抗共轭匹配原理的目标函数，通过PID搜索算法(PID-based search algorithm, PSA)寻找最优元件参数，实现目标函数最优。最后，在此模型基础上仿真分析了PSA算法、粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)和遗传算法(genetic algorithm, GA)的优劣性。结果表明，PSA算法在收敛速度和寻优精度方面优于PSO和GA算法，能够有效实现阻抗匹配进而改善载波通信质量，为中压电力线通信进一步研究提供了可行性方案。

本成果属于配置风险管理领域。配置风险管理是指利用活态概率安全分析（living PSA）模型，在各个核电厂实际运行配置下计算风险指标，并据此开展核电厂风险管理的方法。目前，国内外绝大多数电厂使用风险监测器开展配置风险管理，但受制于运行阶段 PSA 模型和风险监测器等工具的开发过程，几乎所有电厂在运行初期都会经历一段配置风险管控的空白期，为了弥补这一段时间配置风险管控的缺失，三门核电以保障电厂核安全风险为指导思想，以在风险监测器上线前实现概率安全配置风险管控为目标，创新概率安全配置风险评价模式，主动消化吸收技术内容、攻克技术难点，自主修改设计阶段 PSA 模型，并在三代核电配置风险管理阈值设定上另辟蹊径，提前引入了概率安全风险管控理念，在电厂运行后，风险监测器上线前开展了以概率论方法为支撑的电厂风险管控活动，并将该实践内容融入电厂 T 计划开发流程，为电厂的风险决策提供输入，优化了电厂生产流程，强化了电厂的配置风险管理能力，同时还增强了人员的风险意识，提高了电厂运行安全性，为其他电厂提供了一个良好的实践经验。 虽然本成果没有直接的经济效益，但是能有效降低电厂风险，保障电厂的运行安全，从而有利于电厂在经济效益、社会效益、生态效益上的创收，且能为行业积累下更多有价值、有参考意义的 AP1000 机组运行风险数据，并由于该成果具备投入少、可操作性强的特点，故具备良好的推广价值。

福岛事故后，核安全监管当局开展了全面的行业内大检查，其中一项重要的问题是：现有的核电厂的严重事故管理导则（SAMG）主要应对功率运行工况，缺乏停堆低功率和乏燃料池严重事故缓解策略及相应的导则。为了填补这一项技术空白，本成果针对第三代非能动AP1000非能动核电厂，自主开发了涵盖功率运行、停堆低功率和乏燃料池事故管理的全范围严重事故管理导则。 全范围SAMG的开发过程中，停堆低功率及乏池事故由于设备仪表状态与功率运行存在差异，以及裂变产物屏障的改变，其薄弱环节的识别以及缓解策略的筛选是一个技术难点；另外，在开发出这些策略后，如何与功率运行导则整合，使得核电厂人员能简单便捷地使用也是一个关键的问题。鉴于此，本成果密切结合AP1000核电厂严重事故缓解相关设计特点，充分吸收福岛事故后国内外对于严重事故管理的经验教训以及来自核电厂操纵员的经验反馈，从严重事故管理导则开发的最基本原则出发，对非能动核电厂严重事故进程、裂变产物边界挑战、PSA主要见解、高级别操作等开展了深入的分析，在建立起严重事故管理的坚实技术基础之后，通过设置合理的导则框架，尤其是对优先级、整定值及接口、导则可实施性等关键技术的攻关，建立了涵盖功率运行、低功率停堆工况和乏燃料池严重事故的全范围严重事故管理导则（SAMG）。共形成研究报告40余份，成果鉴定1项，专利3项，技术秘密2项，发表论文10余篇 。 本成果开发完成后应用于三门核电的3次单项演习和1次综合演习中，顺利的经过了演习的验证，表明其能够充分应对全范围下严重事故的挑战。演习过程中还对福岛改进项相关的移动泵、移动电源进行了演练。同时事故应急人员通过日常对于该导则的培训与学习，加深了人员的认识和水平，也因此提高了三门核电应对严重事故的能力。 非能动核电厂全范围SAMG的开发及实施填补了国际上相关技术领域的空白，具有自主知识产权，达到国际同类技术先进水平，使得核电厂能够应对更多复杂的严重事故工况（包括功率运行、停堆工况和乏燃料池严重事故），有效地提高了核电厂在严重后果事故下的安全性，能够保护环境，保障公众健康，具有重要的工程应用价值和社会意义。目前，本研究成果已应用于三代非能动核电技术全球首堆-三门核电，并可供其他核电项目借鉴。

本项目成果所开发的电网脆弱性分析软件，采用在线计算与离线仿真相结合的方式，每15分钟结合中调数据自动对系统脆弱线路进行辩识，实时地对宁夏电网的稳定性与安全性进行监控，及时辩识系统中的薄弱环节，并对比不同的控制方式所换回的停电损失以及可能带来的控制代价（如切机、切负荷等对局部电网造成的经济损失），给出兼顾安全性与经济性的最优化故障阻断策略，从而给予电网调度、运行与维护工作人员充足的时间对系统可能发生的故障进行提前预防与控制，增强电网抵御灾变的能力，将电网灾变可能对系统造成的停电损失降到最小。 本成果在宁夏电力调度控制中心的成功推产及应用，可以实时地对系统的稳定性与安全性进行监控，及时发现可能出现故障的线路，合理选取控制策略，以提高宁夏电网抵御扰动和故障的能力，保障电网持续稳定供电与快速恢复供电，显著降低用户停电小时数。同时，本成果具有较强的通用性，其软件离线仿真数据基于PSASP、BPA程序线路潮流、功率增量计算结果，通过构建监控区域内的网架结构，并与调度系统实时数据进行接人，便可实现可视化的电网薄弱环节辨识功能，即时评估故障阻断策略的经济性与安全性，有效控制灾变扰动风险。该成具具有良好的推广前景，可推广应用于其他网省电力公司电网调度运行部门，从而进一步在行业内全面推广。