核电站反应堆产生的热能，经反应堆冷却剂在蒸汽发生器内把热量传递给二回路水，所产生的饱和蒸汽供给汽轮机做功。在核岛一侧，为适应电网负荷变化要求，反应堆功率变化的速率必须满足跟踪电网负荷变化的要求;在常规岛一侧，汽轮机调节系统根据电网功率需求自动调节蒸汽进汽阀开度，以调节输出功率。
　　
　　一、反应堆控制G模式
　　
　　反应堆控制的基本目的是使一回路产生的热功率与二回路所吸收的热功率相等，这就要求反应堆功率
　　
　　的变化必须跟踪电网负荷变化，但同时应避免跟踪网负荷变化时控制棒的移动过于频繁而造成堆芯功率分布不均。
　　
　　为了满足上述要求，反应堆控制系统采用G模式，其特点是:反应堆堆芯控制棒设有温度调节棒组（R棒组）和功率补偿棒组（G棒组），通过调节R棒组、G棒组插入深度和硼浓度来协调控制反应堆的链式反应速度，实现反应堆快速跟踪负荷变化的功能。
　　
　　反应堆功率控制接受来自汽轮机调节系统的信号，这些信号是控制反应堆G模式运行的，称G模式接口信号，包括4个逻辑信号和8个模拟信号（图1）。　　
　　二、汽轮机调节系统
　　
　　汽轮机调节系统通过调节汽轮机进汽阀对汽轮机实施功率控制、频率控制和压力控制，并对机组的负荷和转速实施超速限制、超加速限制、负荷速降限制和蒸汽流量限制，使机组经济安全地运行于各种工况。
　　
　　汽轮机调节系统的控制设备由微处理器构成，按其功能分为两层：基层调节器（下位机）和上层控制器（上位级）。下位机包括下位机键盘和阀门模块，在上位机失效情况下，基层调节器仍能对汽轮机实施增/减负荷和增/减转速的控制。上位机包括上位机键盘、单元处理机和外围设备，实现应力控制、压力控制、自动负荷控制等功能。
　　
　　三、控制原理
　　
　　3.1压力控制原理
　　
　　汽轮机进汽压力控制实质上是限制高压缸进口蒸汽压力zui大值或限制进口压力的上升速率。给定机组出力限值，当机组出力大于限值时，进汽压力控制自动投入;反之，则退出。
　　
　　核电站汽轮机进汽压力控制的作用是:当反应堆功率即将达到满负荷时，先稳定汽轮机进汽压力，操纵员确认后，进汽压力再以较低的上升速率上升，以防止反应堆超调，称为压力控制反应堆模式[1]。
　　
　　参与压力控制的G模式接口信号有"进汽压力整定值"和"进汽压力测量值"。
　　
　　3.2压力控制反应堆模式
　　
　　反应堆压力控制模式在反应堆功率信号满足条件时自动投入。核仪表系统在4个功率分区的功率测量值P＞96%Pn时，采用4取2逻辑原则，向汽轮机调节系统发出l个P＞96%Pn的l0s脉冲信号，汽轮机调节系统进入反应堆压力控制模式。　　
　　反应堆压力控制原理如图2所示，96%Pn信号置开关K3向右，置开关K2、K4闭合，并将与开关K4联动的开关K5置向下。"比较及存储"模块记忆并输出当时实测进汽压力px，px经开关K3至加法器。开关K1是在上位机键盘上的"压力释放"键，操纵员没有干预时，K1是断开的，加法器的输出为px。低选门在操纵员设置的进汽压力限值Pr2与大值中选出1个低值。比例积分环节维持汽轮机进汽压力不变，汽轮机功率及反应堆功率也维持不变。蒸汽压力限值通过上位机设置，一般定在-50%到105%之间。压力限值pmax（一般设置为105%SD）与px的差值经开关K4至开关K1。
　　
　　待核功率稳定后，操纵员确认可以继续升负荷时按下"压力释放"键，使开关K1闭合，"速率限值比较器"的输出以操纵员设置的升压速率向（pmax—px）过渡，通过开关K2到加法器。加法器输出pr1在px基础上逐渐增加，调节汽轮机进汽压力以zui大值为0.003pmax/min的速率缓慢上升。
　　
　　反应堆压力控制模式实现核功率低于96%Pn时，反应堆快速跟踪负荷变化，当反应堆核功率超过96%Pn以后，升负荷时先维持汽轮机进汽压力不变，再以缓慢速率上升。防止反应堆在接近满负荷时产生超调。
　　
　　在比例积分环节内，实际进汽压力与进汽压力整定值pr比较，当进汽压力p低于压力限制值pr时，比例输出Gp为105%SD，积分输出为零，调节器输出为105%SD，加载到阀门模块时，不起限制作用。当进汽压力p高于整定值pr时，比例输出Gp小于105%SD，积分输出随时间逐渐增加，调节器输出GL随时间逐渐降低。下位机的每个阀门模块持续计算汽轮机运行的蒸汽参数，当进汽压力p降低到阀门模块的蒸汽需求量计算值时，压力控制入列，GL调节（降低）汽轮机进汽压力。当进汽压力p再次降低到pr后，积分器清零，调节器输出105%SD，退出压力控制。
　　
　　在实际运行过程中，发现当p接近pr时易引起压力波动。分析其原因在于比例积分环节没有加入死区。为此微机调节器软件设置了死区△（见图2），当进汽压力降低到p-△时再将积分器清零，可以消除p接近pr时的压力波动。
　　
　　3.3运行
　　
　　反应堆压力模式是在反应堆功率逻辑信号控制下自启动的，这个功率逻辑信号是压力控制反应堆模式能否正常运行的关键。在现场试验过程中就曾出现过功率信号引发的反应堆压力模式异常的情况。试验要求机组从满负荷998MW下降到5OOMW（期间G棒自动，R棒手动），再重新升负荷到998MW。在试验过程中，负荷下降到930MW时，G棒停留约1.5min,未跟踪功率。没有发现其它异常后继续降负荷到500MW，汽轮机调节系统上位机人机界面没有任何信息显示。再以50MW/min速率升至满负荷过程中，上位机2次显示进入反应堆压力模式。　　
　　图3为96%Pn信号动作/复位逻辑。首先分析核仪表系统送给汽轮机调节系统的反应堆功率（96%Pn）信号。核仪表系统在反应堆的4个功率区分别设置4个功率探头，功率信号经阀值继电器输出开关量信号，核功率P＞96%Pn的信号通过4取2逻辑输出，向汽轮机调节系统送出1个l0s触发信号。复位条件是核功率低于96%Pn，经4取3逻辑输出信号送汽轮机调节系统。正反逻辑通道是相同的继电器及节点。
　　
　　核仪表系统4个功率区的功率信号输出时，存在继电器回差值差异的问题，曾对这4个继电器的回差值进行测量发现，其中1个继电器回差值较高，约为93mV，另外3个回差值约为3OmV，回差分布不均。这样可能会出现下述问题:当汽轮机负荷下降到930MW时，对应核功率约为96%Pn，回差小的3个继电器满足复位条件，汽轮机调节系统自动退出压力控制反应堆模式。核仪表系统功率测量设计精度为0.5%～0.8%，核功率在96%Pn上下时，会出现功率测量波动。如果这种波动恰巧造成一功率测量值为96%Pn，符合阈值继电器“4取2动作"逻辑，压力控制自动进入反应堆模式。"比较及存储"模块记忆并输出当时汽轮机进汽压力px，px经K3送加法器。pmax-px的差值经开关k4至开关K1。然而，由于上位机没有显示，操纵员没有按下"压力释放"键，K1是断开的，加法器的输出为px。低选门在操纵员设置的进汽压力限值与px值中选出1个低值。比例积分调节器维持汽轮机进汽压力不变，反应堆功率也维持不变，造成G棒短时停留。
　　
　　由于没有按下"压力释放"键，"比较及存储"模块记忆数据是在负荷下降到930MW时的进汽压力px。当负荷重新上升到930MW时，在比较器内，比较实测进汽压力p与参考压力pr，进汽压力p高于参考压力pr（记忆压力px），调节器输出GL随时间逐渐降低，压力控制反应堆模式入列。这就是在上位机上*次出现的压力控制反应堆模式。
　　
　　机组升负荷，核功率继续上升到96%Pn时，核仪表系统向汽轮机调节系统发出真实的96%Pn信号，汽轮机调节系统正常进入压力控制反应堆模式。这是上位机出现的*次压力控制反应堆模式。
　　
　　四、关于继电器的探讨
　　
　　继电器的特性（图4）是当输入激励量达到规定要求时，在电气输出电路中，被控参量发生预定阶跃变化。电磁继电器是传统的逻辑元件，它的驱动能力辑强，输出状态表现为电阻为零或无穷大，广泛地应用于自动控制系统。电磁继电器动作的直观性，更容易取得人们的信任。因此，在控制回路中的一些重要环节，一般偏向于采用电磁继电器。
　　对继电器的主要技术参数[2]"返回系数"是这样定义的:返回系数是返回电压（电流）与动作电压（电流）之比。不同用途的继电器要求有不同的返回系数。控制用继电器，其返回系数一般要求在0.4以下，以避免电源电压短时间的降低而自行释放。保护用继电器要求有较高的返回系数（0.85以上），使继电器能反映较小输入量的波动范围。继电器电特性受外界因素的影响，同一继电器在不同条件下或其它同类继电器之间，电特性均有差异，这是造成上述功率测量回路异常的主要原因。电磁继电器与电子回路结合可以改善工作特性，如使用触发电路与电磁继电器组成的电子继电器，其动作值和返回系数可十分稳定且可控。
　　
　　电磁继电器是电气机械式元件，其动作带有固有的延时（一般0,005S～0.05S）。因此，对于快速逻辑运算，电子逻辑元件或计算机软件构成的逻辑回路更能适应要求。其次，电磁继电器的寿命是以动作次数来衡量的，一般为105～107次，这样，对动作较频繁的场合采用软件构成的电子逻辑回路比较合理。从发展的角度来看，电磁继电器更适用于作为接口元件，而电子逻辑元件和计算机软件更适用于控制系统的逻辑运算。
　　
　　采用计算机软件控制可以取代核仪表系统功率测量逻辑回路中的继电器，在软件编程时，可以准确设置核仪表系统96%Pn信号触发控制模式动作/释放的电压（电流）值，通过设置死区以避免在96%Pn功率附近出现测量波动，也可编制1组回差一致或回差可调的继电特性输出节点等方法解决问题。
　　
　　在火电厂中对于纯属开关逻辑的保护系统，也曾有过不同意见。例如，用于600MW火电机组的汽轮机调速系统，对其跳闸保护回路，虽然从上世纪60年代开始就采用了计算机处理方式，但同时又保留了继电器逻辑回路（西屋公司机组汽轮机所配的电调DEHMODⅡ系统，ALSTOM公司机组汽轮机的MICRO-REC系统等）。随着这些年计算机技术和通讯技术的迅猛发展，近十年来制造厂生产的新机组继电逻辑已改用计算机软件来实现，如扬州第二发电厂引进的西屋公司机组汽轮机电调DEHMODⅢ系统，邯峰电厂引进的西门子公司机组汽轮机配置的SIMADYN系统等。通过这些机组的安全运行可以证明，计算机软件处理方式取代硬控制的继电逻辑控制是可行和可靠的。