JPH0876676A - プラント模擬装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】物理モデルに従いプラントの動特性を演算する
部分，揺らぎやノイズを生成する部分，プラントの動特
性演算量と揺らぎおよびノイズのデータからを模擬測定
データを合成する部分、そして被試験自動化制御装置と
の入出力を行う部分で構成されている。揺らぎやノイズ
のパタンを発生するノイズ生成装置１０では、ノイズ出
力制御装置１１から出力すべきノイズを乗せる物理量の
種類がノイズパタン選択装置９へ指示される。指示を受
けたノイズ選択装置９は、記憶装置からノイズや揺らぎ
のパタンと測定される物理量との対応関係および揺らぎ
やノイズのデータを読み込み、ノイズ出力制御装置１１
を介して模擬測定データ生成装置１４内の所定位置へ転
送する。 【効果】各機器系統及びその動作に直接対応した精密な
ノイズの模擬が行え、自動化制御アルゴリズムの検証が
プラント模擬装置上で可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御アルゴリズムの検
証用及びプラント運転員訓練用のプラント模擬装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラント全体を模擬し得るＢＷＲ
原子力発電所の運転訓練用シミュレータが開発されてい
る。このシミュレータでは操作盤等、実プラントと同様
のものを用い臨場感を持たせているほか、原子炉炉心，
タービン，発電機を実時間で模擬し、操作盤からの操作
を通じてこれらの挙動、特に起動・停止時や実際には体
験できない事故・故障時の挙動について、学習・訓練を
行う。この際、原子炉炉心の中性子束分布に関しては、
動特性演算の計算負荷が極めて大きいため、これまで一
点近似モデルや一次元中性子束モデルといった、低次元
近似モデルによる計算方法が採用されてきたほか、特開
昭61−67076 号公報に示されるように炉心内の出力分
布，ボイド分布，炉心流量分布を三次元的に再現するた
め、炉心中性子束の三次元的な動特性演算のみを専用の
大型汎用コンピュータに行わせ、ミニコンピュータ上で
行う一次元中性子モデルによる動特性演算を補足するプ
ラント模擬装置が考案されている。また、物理モデルに
より計算された動特性演算量にノイズを加える例は、特
公平5−82592号公報に示されるように、模擬プロセス信
号を入力とし、この信号の振幅に応じて、この信号への
ノイズの振幅を調節し模擬プロセス信号へ重ねる機能を
持つノイズ発生装置を用いた方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実機プラント
から運転中に得られる測定データ上の揺らぎおよびノイ
ズは各々の測定機器，測定する物理量，制御機器の動作
等に結び付いた特徴を有しており、まったく乱雑に発生
しているものとは異なる。図１６は揺らぎおよびノイズ
を含んだ信号の一例である。一見してまったく乱雑な信
号に見えるにもかかわらず、周波数領域で解析すること
により、完全に乱雑な信号とは異なる規則性が存在して
いることが分かる。図１７は測定データ上の揺らぎおよ
びノイズの周波数特性を示す例であるが、良く知られ
た、いわゆる１／ｆ揺らぎが支配的となっている。更に
この他にも、周期的な運動を行うモータやポンプ、ある
いは交流周波数に起因するような、卓越周波数成分とし
て現われるノイズの存在も当然考えられる。これらの特
徴は図１６の例のように人間には識別困難でさえあるに
もかかわらず、制御系、特に制御を自動化するためのア
ルゴリズムを考える際に深刻な問題となることがある。

【０００４】例えば、原子炉起動時制御棒引き抜きの制
御を自動化する場合、炉心中性子束の時間的な変化の指
標であるピリオドを用いて制御することが考えられる
が、このピリオドを算出する際、普通、一時遅れフィル
タを用いて高周波の振動成分を取り除いてやる方法がと
られている。この場合、なるべく大きな時定数を持つフ
ィルタを用いれば、その分より低周波側まで振動成分を
除去できるが、一方で応答が遅れてしまい細かい制御が
できなくなるという問題が生じる。即ち、制御の対象と
なる信号上の揺らぎやノイズの周波数特性を充分考慮し
た上で、フィルタの時定数を最適化することが重要な課
題となる。

【０００５】さらに図１５には機器動作によって、ある
いは電気的に生じた鋭いピークが存在するが、こうした
制御系にとって意味のないノイズを回避することは制御
アルゴリズムにとって重要な課題である。

【０００６】近年、こうした自動化制御の研究・開発が
進み、制御を自動化するためのアルゴリズム検証用とし
て物理量の揺らぎや測定時のノイズまで含め、より現実
的な応答をするプラント模擬装置へのニーズが高まって
いる。また、制御を自動化するためのアルゴリズムを検
証する試験では模擬測定データ上の揺らぎやノイズの特
性を自由に指定でき、かつ容易に変更できる機能が重要
となる。他方、主に運転員訓練用として開発された従来
のプラント模擬装置では、揺らぎやノイズの特性までは
考慮されていない。以上の観点から、従来プラント模擬
装置では、揺らぎやノイズの模擬が現実的ではなく、ま
た検証試験のための機能が無いため、制御アルゴリズム
の最終的な検証を実時間で作動するプラント模擬装置上
で行うことができなかった。

【０００７】本発明の目的は、精密なノイズの模擬を実
現し、制御アルゴリズム検証用としての機能を果たしう
る、より実機に近いプラント模擬装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第一手段は各種の測定データに付加すべき種々の揺
らぎおよびノイズのパタンと、種々の揺らぎおよびノイ
ズのパタンと測定される物理量の対応を格納しておくた
めの記憶装置，格納されたパタンと物理量の対応表を入
力・編集する装置，複数格納してある対応表から一つを
指定する手段，ノイズパタンと物理量の対応情報を基に
必要なパタンを記憶装置より選択する装置から成るノイ
ズ生成装置と、ノイズ生成装置から出力されるノイズパ
タンをいつ、どの物理量へ送るのかを制御する装置とを
プラント模擬装置に設置し、予め準備したパタンを持つ
揺らぎおよびノイズを指定された動特性演算量へ模擬測
定データ生成装置で付加する構成とすることである。

【０００９】第二手段は、第一手段において揺らぎおよ
びノイズのパタンを記憶する装置に代えて、種々の機器
およびその動作に応じたノイズあるいは揺らぎの周波数
特性データを記憶する装置，各周波数成分に対する位相
を設定する手段，周波数特性データおよび位相データを
用いてフーリエ級数の形で揺らぎおよびノイズを生成す
る装置から成るノイズパタン発生装置を用い、入力とし
て周波数特性データを用いる構成としたことである。

【００１０】第三手段は、第一手段においてノイズ生成
装置を電源，抵抗体，検流計あるいは検圧計により構成
することである。

【００１１】第四手段は、第一手段においてノイズ生成
装置を生成すべき揺らぎおよびノイズのパタンに応じて
複数個設置した構成とすることである。

【００１２】第五手段は、パルスの生じる時間間隔を指
定する手段と、種々のパルス波形，絶対値，時間幅，記
憶する装置と、前記四つの情報を入力する手段と、入力
に応じたパルスを記憶装置より呼出したパルス波形より
生成し、指定時刻に第一手段で示した模擬測定データ生
成装置へ出力するパルス出力制御装置とから成るパルス
発生装置を模擬測定データ生成装置へ付加した構成とす
ることである。

【００１３】第六手段は、第一手段の構成に、制御機器
動作の情報および予め記憶装置上に準備した機器動作と
ノイズの対応表をもとに、記憶装置上の揺らぎおよびノ
イズのパタンと測定される物理量の対応関係情報を切り
替える、あるいは第五手段のパルス発生装置の時刻指定
手段へパルスの発生を伝える機器動作連動装置を付加
し、機器動作およびその操作信号と、揺らぎおよびノイ
ズのパタンの切り替え、あるいはパルスの発生とを、自
動的に同期化する構成とすることである。

【００１４】

【作用】第一の手段によれば、予め準備すべき各種の測
定データに付加する種々の揺らぎやノイズのパタンと、
種々の揺らぎおよびノイズのパタンと測定される物理量
の対応を実機データや試験結果などから取得し記憶装置
に記憶させておくと、この情報を基に予め取得した揺ら
ぎおよびノイズのパタン、即ち、実機あるいは試験結果
と同一のパタンを持つ揺らぎおよびノイズを含んだ模擬
測定データが得られ、実機データ上の時間的変動の特徴
を損なうことなく再現できる。また、この構成でパタン
と物理量の対応表を選択する手段を通じて、ノイズの特
性が異なる模擬測定データへ瞬時に切り替えることがで
きる。即ち、制御を自動化するためのアルゴリズムを検
証する際に、ノイズの種類を変えて複数の試験を行うこ
とで信頼性を評価することができる。

【００１５】また第二の手段によれば、実時間のデータ
に換えて、予め準備した周波数特性のデータを入力とす
ることができる。即ち、実機データや試験結果のような
データが予め準備できない場合にも、理論的にもっとも
らしい揺らぎやノイズを周波数特性の形で入力すること
で、指定したパタンを持つ揺らぎおよびノイズを含んだ
模擬測定データが得られる。

【００１６】第三手段によると、電源により抵抗体を流
れる電流または端子電圧を測定し、この値から既知の理
論値を差し引いたものを揺らぎのパタンとして出力させ
ることで、特に多くの測定データに一般的に見られる１
／ｆノイズをハード的に瞬時に得ることができる。

【００１７】第四手段によれば、第一手段で示した実時
間のデータ、第二手段で示した周波数特性データ、更に
は、抵抗体中をながれる電流に生じる揺らぎを利用する
等の複数の入力方式を揺らぎやノイズのパタンに応じて
設定しておけば、ノイズ出力制御装置が各測定データに
応じたノイズ生成装置を選択出力することで指定したパ
タンを持つ揺らぎおよびノイズを含んだ模擬測定データ
が効率的に得られる。第五手段によれば、パルス波形，
絶対値，時間幅、およびパルスの生じる時刻を実機デー
タや入力者の任意の指定にしたがって入力することで、
指定されたパルスがパルス出力制御装置より指定時間内
に出力され、模擬測定データに付加される。

【００１８】また第六手段によれば、実機プラントの測
定データにおいて、特定のノイズが特定の機器動作やそ
の操作の結果生じていることが予め分かっている場合、
このノイズを機器動作と連動させて生じさせることで、
実機同様のタイミングでノイズの生成を行うことができ
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００２０】図１は本発明の第一手段を用いたノイズ生
成装置を有する自動化制御機器の機能検証用プラント模
擬装置の実施例である。本装置は大きく分類して四つの
部分から成る。即ち、物理モデルに従いプラントの動特
性を演算する部分、揺らぎやノイズを生成する部分、プ
ラントの動特性演算量と揺らぎおよびノイズのパタンか
ら模擬測定データを合成する部分、そして被試験自動化
制御装置との入出力を行う部分である。

【００２１】プラント動特性を演算する部分は、制御機
器動作模擬装置１，プラント動特性演算装置２、および
プラント状態記憶装置３および入力装置４からなり、プ
ラントモデルおよび物理モデルを基にノイズ等をまった
く含まない理論的なプラント動特性を演算する。本発明
の核心部であるノイズを生成する部分は、ノイズ−物理
量対応表記憶装置５，磁気記憶媒体読み取り装置６，対
応表編集用端末装置７，手動スイッチ８，ノイズパタン
記憶装置９，磁気記憶媒体読み取り装置１０，パタン編
集用端末１１，ノイズ選択装置１２からなるノイズ生成
装置１３と、ノイズ出力制御装置１４からなりプラント
動特性に付加すべき揺らぎやノイズのパタンを、揺らぎ
やノイズの特性まで任意に指定でき、かつ、切り替え容
易な構成になっている。また、プラント動特性とノイズ
パタンとを用いた模擬測定データの合成は、図２に詳細
を示す模擬測定データ合成装置で行う。

【００２２】まず、利用者はプラント状態記憶装置３へ
試験開始時のプラント初期状態を入力装置４を介して入
力しておく。入力装置４は、入力および編集機能を有す
る端末や、これを磁気記憶媒体読み取り装置と組み合わ
せたものを使用する。プラント初期状態の編集機能は、
一部分のみ条件を変更した試験を繰返し行う自動化制御
装置の機能検証で必要となる機能である。また、プラン
ト状態記憶装置３とは別に初期設定を予め読み取り専用
記憶媒体に記憶させておく方法も考えられる。また利用
者は、揺らぎおよびノイズの時間変動データを予め実機
データ等から一定時間分準備しておき、ノイズパタン記
憶装置９へ磁気記憶媒体読み取り装置１０を介して格納
しておくとともに、揺らぎおよびノイズのパタンと測定
される物理量の対応関係をノイズ物理量対応表記憶装置
５へ磁気記憶媒体読み取り装置６を介して格納しておく
必要がある。

【００２３】起動開始したプラント模擬装置に対し、被
試験自動化制御装置から、制御信号入力装置１６を介し
て、プラントが予定したとうり運転されるよう種々の制
御信号が制御機器動作模擬装置１へ入力される。制御機
器動作模擬装置１では、入力された制御信号から制御機
器の動作を演算し、プラントの動特性を計算するために
必要な量をプラント動特性演算装置２へ渡す。プラント
動特性演算装置２では、内蔵された動特性モデルに従
い、各種の動特性演算量の計算を行い、これを模擬測定
データ生成装置１５へ出力する。この時、例えばＢＷＲ
原子力発電プラントを模擬する場合の炉心三次元中性子
束分布のように、多大な計算時間を要する物理量に関し
ては並列計算機を用い、処理を分割して演算速度を高め
ることにより実時間での出力を実現する。他方、模擬測
定データへのせるための揺らぎやノイズのパタンを発生
するノイズ生成装置１３では、ノイズ出力制御装置１４
から出力すべきノイズを乗せる物理量の種類がノイズ選
択装置１２へ指示される。指示を受けたノイズ選択装置
１２は、ノイズや揺らぎのパタンと測定される物理量と
の対応関係をノイズ−物理量対応表記憶装置５から読み
込む。次にこの情報をもとに、指定された揺らぎやノイ
ズの一定時間分のデータをノイズパタン記憶装置９から
読み込む。試験実施者は、磁気記憶媒体読み取り装置１
０を介してノイズのパタンを予めノイズパタン記憶装置
９へ格納しておく。パタンは、パタン編集用端末１１に
よって編集することも可能である。この機能は試験の経
過を見ながら、僅かに異なったノイズ特性に対する試験
を実施するためのものである。ノイズ生成装置１３内の
ノイズ選択装置１２より、揺らぎおよびノイズのパタン
を受け取ったノイズ出力制御装置１４は、これを模擬測
定データ生成装置１５内の所定位置へ転送する。この
時、パタンデータは有限時間分しか保持しておけないの
で出力命令は一定時間間隔で繰返し行う。また、データ
は全てを一度に纏めて送る方式のほか、一データずつ転
送する方式も考えられる。記憶させるべきパタンは、予
め実機データより各測定機器毎に一定時間長さのもの取
得しておき、特定の番地に記憶させるか、あるいはラベ
ルを付けて入力しておけば良い。但しこの時、各々のノ
イズがどの測定データに対応するのかをノイズ−物理量
対応表記憶装置５に入力しておく必要がある。ノイズ−
物理量対応表ははじめに複数個記憶させておけば、手動
スイッチ８で切り替えることによって、異なるノイズ特
性を持つ模擬測定データを用いた試験が連続的に行え
る。また対応表編集用端末装置７により、試験結果をふ
まえて、対応表をその場で書き替えることも可能であ
る。動特性演算量と揺らぎやノイズのパタンは、模擬測
定データ生成装置１５で合成され、模擬測定データと成
って出力装置１７から出力される。

【００２４】図２は模擬測定データ生成装置１５の詳細
を表わしたものである。模擬測定データ生成装置１５
は、プラント動特性データ、揺らぎおよびノイズのパタ
ンの一時格納装置１８，１９，ノイズの振幅割合を与え
る基本測定データ生成装置２０および振幅割合を指定す
るための記憶装置２１と入力装置２２，乗算回路２３，
そして模擬測定データが実時間で出力されるよう全体の
動きを制御する出力制御回路２４からなる。まず、出力
制御回路２４により模擬測定データの出力が要求される
と、基本測定データ生成装置１９は、それ以前にノイズ
出力制御装置１４から出力され、一時格納装置１９の所
定位置に時間順に格納されたデータのうち時間的に最も
古いものに対応するデータを読み込む。基本測定データ
生成装置２０では、各測定データｉ毎にｙ＝１＋ａ
（ｉ）・ｘに従って、揺らぎおよびノイズのデータ値ｘ
を基本測定データｙへ変換する。この際ａ（ｉ）は各測
定データごとに記憶装置２１に入力する方式とする。ま
た、制御を自動化するためのアルゴリズムの信頼性を評
価するには、第一手段で実現するノイズ特性の変更・切
り替えに加え、ノイズの振幅を検証試験実施者が指定で
き、かつ、容易に変更可能であることが不可欠である。
あるいは、図３のダイヤル式振幅調節機２５を用いた例
のように、運転中であっても利用者が要求する振幅に連
続的に変更できる構成が考えられる。基本測定データｙ
は乗算回路２３へ出力され、プラント動特性演算装置２
からの動特性演算量との積がとられる。乗算回路２３
は、この積を模擬測定データとして出力装置１７へ出力
する。また、この時、出力制御回路２４の出力要求を実
時間に合わせたもののみではなく、図４に示すように、
実時間の１／２、あるいは２倍の間隔に設定できるよう
切り替えスイッチ２３を設けた構成も考えられる。とく
に１／２にする機能は、試験時間の短縮が行え便利であ
る。この出力する時刻を設定する機能は、プラント動特
性演算装置２あるいはノイズ出力制御装置１４の一方、
または双方に持たせて出力制御回路２４を省いても良
い。図５は、ノイズ出力制御装置１４に出力時刻を設定
する機能を持たせた例である。この場合、ノイズ出力制
御装置１４側の一時格納記憶装置１９は不要になる。ノ
イズ出力制御装置１４から正しいタイミングで出力され
た揺らぎやノイズのデータ値は、基本測定データ生成装
置２０へ送られ、基本測定データｙが乗算回路２３へ出
力される。乗算回路２３はこの信号をトリガにしてプラ
ント動特性演算量を一時格納記憶装置１８より読み込
み、乗算した後出力する。

【００２５】以上の構成により、予め実機データや試験
結果から揺らぎやノイズのパタンを取得しておきノイズ
パタン記憶装置９に格納しておけば、実機同様の特性を
持った揺らぎやノイズを含んだ測定データが精密に再現
でき、かつ、これを実時間で出力することができる。さ
らに、実機データを加工した後に入力したり、振幅調節
機能を利用すれば、被試験制御機器にとって実機より過
酷な環境での試験を実施することができる。図６は入出
力装置の一例である。まず図７では、自動制御装置へ接
続するための自動制御装置用入力端子１７ａと自動化制
御装置用出力端子１７ｂを備えている。利用者は、この
端子へ被試験制御装置を接続し、プラント模擬装置から
の模擬測定データをもとに、プラントが予定した挙動を
とるよう制御信号を入力することを繰返し、実機同様に
実時間で動作するプラントを制御する試験を行える。ま
た図８では、入出力端子として運転員訓練用模擬制御盤
１７ｃを設置してあり、本来制御装置の機能検証用であ
る本プラント模擬装置を、より現実的な運転員訓練用プ
ラント模擬装置として使用できる構成となっている。更
に、図９に示すように磁気記憶装置１７ｄを接続して、
プラントの状態や被試験制御装置の応答等を記録してお
く機能を持たせることができる。またこの時、前回試験
の最終状態を記録しておけば、これを次回試験の初期状
態として用いることにより、試験の一時中断機能として
使用することができる。磁気記憶装置１７ｄに編集用の
端末装置を接続する構成とすれば、一部分のみ条件を代
えた試験の再開等も可能となる。

【００２６】図１および図２では、種々の記憶装置に対
し、対応する入力装置を個別に設けたが、入力の簡便化
およびコストの削減を考慮し、これら入力装置をいくつ
かの系統ごとに纏めてしまう構成もある。例えば、ノイ
ズ−物理量対応表、揺らぎやノイズのパタンとプラント
初期状態はプラント模擬装置の起動以前に入力しておく
必要があり、この三種類の入力装置を一つに纏めると便
利である。また、コスト削減と省スペースを考慮し、記
憶装置もいくつかの系統ごとに纏めて一つの記憶装置に
置き換えることも考えられる。

【００２７】図９は、第二手段でノイズパタン記憶装置
９の変わりノイズパタン発生装置２５を用いたノイズ生
成装置１３の実施例を示したものである。図６に示した
ノイズ生成装置１３は、ノイズパタン−物理量対応表記
憶装置５および磁気記憶媒体読み取り装置６，ノイズ選
択装置１２に加えて、周波数データ記憶装置２８および
入力装置２９，位相データ記憶装置３０および入力装置
３１，フーリエ級数生成装置３２からなるノイズパタン
発生装置２７で構成される。

【００２８】利用者は、まず入力装置２９を介して周波
数特性データ記憶装置２８へ各測定データに付加すべき
周波数特性データを記憶させる。周波数特性データは、
実機データや試験結果の測定データを周波数特性データ
に変換したものを用いるほか、理論的にもっともらしい
周波数特性や機能検証に必要な任意の周波数特性を用い
ることもできる。同時に位相データ記憶装置３０へ各周
波数成分の正弦波に対する位相を格納しておく。各周波
数成分に対する位相を変化させると、同じ周波数特性デ
ータを用いていてもまったく異なる信号となるため、制
御機能の信頼性を確認する試験では、複数種類の位相デ
ータで試験し得るよう、入力装置３１を介して変更可能
な構成としてある。あるいはまったくの乱数により位相
データを発生させる方法も考えられる。フーリエ級数生
成装置３２では、ノイズパタン選択装置１２からのパタ
ン情報に応じて、周波数特性データ記憶装置２８および
位相データ記憶装置３０から各周波数成分の振幅と位相
の組を内蔵されたメモリ上に読み込んだ後、数１に従い
フーリエ級数の形でパタンを生成しノイズパタン選択装
置１２へ出力する。

【００２９】

【数１】

【００３０】この方法で生成したパタンは、周波数特性
のデータ点間隔の逆数で決まる周期を持っている。この
場合、常に一周期分を出力するように設定しておく方
式、一つずつデータを出力する方式、図８に示すように
ノイズパタン記憶装置９を設置しておき一周期分を予め
記憶させて置く方式が考えられる。

【００３１】また、第一手段の実施例の場合と同様に、
入力装置は入力および編集機能を備えた端末装置やこれ
を磁気記憶媒体読み取り装置と組み合わせたものが考え
られる。また複数の入力装置や記憶装置をいくつかの系
統ごとに纏めて一つのもので置き換える構成も当然考え
られる。例えば、入力装置４，２９，３１を一つの入力
装置に置き換えれば入力者の負担が軽減できる。

【００３２】図１１は、第三手段の実施例を示したもの
である。この実施例では、記憶装置に入力されたデータ
を出力する、いわばソフト的な揺らぎあるいはノイズの
生成方法に代えて、抵抗中を流れる電流の揺らぎをその
まま利用すると言った、いわばハード的な方法を用いて
いる。ノイズ生成部は電源３３，電流計３４，抵抗体３
５、および減算回路３６，Ａ／Ｄ変換回路３７および連
動スイッチ３８により構成されている。まず、プラント
模擬装置が起動すると同時に電源３３，電流計３４，抵
抗体３５で構成された回路上の連動スイッチ３８が入
り、この状態で抵抗体３５を流れる電流を電流計３４で
測定する。抵抗体３５を流れる電流値は１／ｆ揺らぎを
示すことが知られている。他方、例えば、原子力プラン
トの炉心内における中性子束の測定データ等、様々な測
定データ上に１／ｆ揺らぎが観測されることが知られて
いる。そこで抵抗体３５の特性を、予め１／ｆ揺らぎを
示す特定の測定データに合うよう選んでおけば、実測定
データに近い１／ｆ揺らぎが再現できる。次に測定され
た電流値から、揺らぎの成分のみを抽出するため、減算
回路３６で理論的な電流値を差し引いてやる。この際、
理論的な電流値は予め減算回路３６に組み込んでおく。
すると減算回路３６から、測定データにあった揺らぎの
成分のみがＡ／Ｄ変換回路３７を通じてデジタル化され
た後、模擬測定データ生成装置１５上へ出力される。ま
た、図１３に示すような、電流計３４のかわりに電圧計
３９を利用した回路を用いた構成によっても同じ効果を
得ることができる。

【００３３】ハード的な方法を用いた場合、パタンは一
種類のみしか生成できないため、いくつものノイズ生成
装置１３が必要になるが、一方でノイズパタン選択装置
１２やノイズ−物理量対応表５を省くことができる。ま
たノイズ出力制御装置１４も不要であり、一つずつの構
成は簡単化される。この構成の利点は、ソフト的に出力
する方法が有限長さのパタンの繰返しであるのに対し、
繰返しのない自然な揺らぎを再現できることである。た
だし、１／ｆ以外の振動成分は再現できないので、より
精密な揺らぎおよびノイズの模擬にはソフト的な方法で
補足する必要がある。

【００３４】図１３は、第四手段の実施例を示したもの
であり、揺らぎおよびノイズのパタンに応じてノイズ生
成装置１３を複数個設置してある。ここでは、ノイズパ
タンＡ用ノイズ生成装置１３ａおよびノイズパタンＢ用
ノイズ生成装置１３ｂの二つが設置してある。この例で
は更に、ノイズ出力制御装置１４および模擬測定データ
生成装置１５をＡ用およびＢ用の二つずつ設置し、二種
類の揺らぎおよびパタンの系統ごとに、独立に模擬測定
データを合成し出力する構成になっている。また、ノイ
ズのパタン毎に異なるノイズ生成装置１３を備えている
ため、例えば、図１のノイズ生成装置で必要なノイズ−
物理量対応表記憶装置５やノイズパタン選択装置１２等
は不要である。即ち、ノイズ生成装置１３は図１５のよ
うな構成をとれば良い。

【００３５】第四手段の構成を採ることにより、揺らぎ
やノイズの生成方式として各々のパタン毎に最適なもの
を用いることができる。例えば、まったくの１／ｆ揺ら
ぎしか持たないパタンＡには、第三手段のハード的なノ
イズ生成装置１３ａを用い、極めて複雑な特性を持つノ
イズＢには、第一手段のソフト的なノイズ生成装置１３
ｂを用いる等である。また、複数のノイズ生成装置１３
を設置することによりノイズ生成の処理を並列に行うこ
とができ、計算負荷を軽減することができる。

【００３６】図１５は第五手段のパルス発生装置４０の
実施例である。パルス発生装置４０は、パルスの波形，
絶対値，時間幅を記憶するパルス情報記憶装置４１と、
この情報を入力するための入力装置４２と、パルスの発
生タイミングを与えるための手動出力ボタン４３と、パ
ルス出力制御装置４４と、パルス制御装置４４からのデ
ータを保持しておく一時格納記憶装置４５と、和算回路
４６とから構成されている。

【００３７】利用者は、入力装置４２を通じてパルス情
報記憶装置４１へ波形，絶対値，時間幅によりパルスを
予め記憶させておく。プラント模擬装置を起動したら、
模擬測定データへパルスを加えたい瞬間に手動出力ボタ
ン４３を押す。手動出力ボタン４３が押されるとパルス
出力制御装置４４へ出力命令が出される。出力命令を受
け取ったパルス出力制御装置４４は、パルス情報記憶装
置４１のデータを読み込み、これを一時格納記憶装置４
５へ格納する。データはここから和算回路４６に送られ
る。和算回路４６は、パルスを加えたいデータが和算回
路４６に転送されたことをトリガにして、一時格納記憶
装置４５から対応する時刻のパルス値を読み込み、パル
スを加えたいデータとの和を計算した後、これを出力す
る。パルス発生装置４０は、パルスの絶対値を出力デー
タに合わせて入力しておき、模擬測定データ生成装置１
５と出力装置１７の間に設置する方式と、パルスの絶対
値を動特性演算量を基準にした相対値で指定しておき、
基本測定データ生成装置２０と乗算回路２３の間に設置
する二通りの方式が考えられる。どちらの場合もパルス
発生装置４０自体は、同じ構成で実現することができ
る。また、パルスの出力命令を手動ボタン４３により行
う方式に代えて、パルスの発生時刻もパルス情報記憶装
置４１に予め一つあるいは複数個与えておき、この時刻
に合わせてパルス制御装置４４が自動的に指定されたパ
ルスを出力する方法もある。あるいは図１６のように、
乱数発生回路４７をパルス情報記憶装置４１と接続して
設置し、パルスの発生時刻をある有限の幅を持った時間
間隔で乱数発生回路４７へ指定し、乱数発生回路４７に
より決定された乱雑な時刻をパルス発生時刻としてパル
ス情報記憶装置４１へ記憶させる方式も考えられる。

【００３８】プラント模擬装置にパルス発生装置４０を
設けることにより、いつ生じるか予測できない、非常に
大きなピークを持ったパルスを再現できる。これらのパ
ルスとしては、例えば、プラント内電気回路の電磁誘導
等により電気的に発生するもの、落雷等の自然現象に起
因するもの等が考えられ、実際に、瞬間的なものではあ
るが、非常に大きなピークを持っている。被試験制御装
置は、これらの制御系にとって意味のないピークを正し
く回避できるか否かの確認を、本プラント模擬装置上で
実時間で行うことができる。

【００３９】図１７は第五手段の実施例を示したもので
ある。本実施例では、第一手段の構成に加えて、制御機
器動作模擬装置１とノイズ生成装置１３あるいはパルス
発生装置４０の間に、制御機器の動作をトリガにして揺
らぎやノイズのパタンを変更したりパルスを発生させた
りするための、機器動作連動装置４８を設けている。利
用者は、予め記憶装置４９へ機器動作と揺らぎおよびノ
イズの対応関係を入力装置５０を用いて記憶させてお
く。機器動作連動装置４８は、機器動作が生じるたびに
記憶装置４５に該当する機器操作が或るか否かを検索
し、無い場合はそのまま、或る場合は対応関係に基づい
て、ノイズ生成装置１３内のノイズ−物理量対応表記憶
装置５上の対応表を書き替える、あるいはパルス発生装
置４０内のパルス出力制御装置４４へ出力命令を与える
等の処理を行う。

【００４０】揺らぎやノイズのパタンは制御機器の動作
に連動して変化することがある。例えば、回転ポンプ等
周期的な運動をする機器の場合、その回転数が変化する
ことによってポンプ等の回転に起因するノイズの卓越周
波数成分の移動等が考えられる。また、原子炉制御棒等
の制御機器が急激に操作された場合、この動作にともな
い、動特性演算装置内の物理モデルでは再現しきれない
物理的な過渡現象あるいは機械的な振動等が起こり、ノ
イズ成分を生じることが考えられる。更に、制御機器の
操作は、多くの場合、電気的な信号によって開始時刻が
指定されるため、電気的なノイズを生じる場合もある。
従って、これらのノイズを模擬するため、機器操作と連
動することのできる機能があれば、パタンの変更やパル
スの発生を機器操作時刻と性格に一致させることがで
き、より実機に近い環境が得られる。

【００４１】

【発明の効果】本発明を自動化制御アルゴリズム検証用
プラント模擬装置として用いることにより、ノイズの特
徴まで考慮した、より実機に近い環境での検証が行え、
実機を用いた検証を部分的に削減できる。さらに、制御
を自動化するためのアルゴリズム検証用の多くの機能を
備えており、効率の良い検証が実施できる。また、特定
の検出機器系統及び制御機器の動作、外部要因による現
象に結び付いたノイズの精密な模擬により、ノイズを各
種分類して検知する検証が可能となる。他方、訓練用と
してもより実機に近い臨場感を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ノイズ生成装置を有する自動化制御装置機能検
証用プラント模擬装置のブロック図。

【図２】模擬測定データ生成装置のブロック図。

【図３】ノイズ振幅の手動調節器付き模擬測定データ生
成装置のブロック図。

【図４】倍速および減速機能付き模擬測定データ生成装
置のブロック図。

【図５】出力制御回路を省いた模擬測定データ生成装置
のブロック図。

【図６】自動化制御機器用入出力端子を持つプラント模
擬装置のブロック図。

【図７】訓練用模擬制御盤を持つプラント模擬装置のブ
ロック図。

【図８】磁気記憶装置付きプラント模擬装置のブロック
図。

【図９】ノイズパタン発生装置のブロック図。

【図１０】ノイズパタン記憶装置付きノイズパタン発生
装置のブロック図。

【図１１】電流計を用いたノイズ生成装置のブロック
図。

【図１２】電圧計を用いたノイズ生成装置のブロック
図。

【図１３】ノイズ生成装置を複数持つプラント模擬装置
のブロック図。

【図１４】簡略化されたノイズ生成装置のブロック図。

【図１５】パルス発生装置の詳細のブロック図。

【図１６】乱数発生回路を備えたパルス発生装置のブロ
ック図。

【図１７】機器動作連動装置付きのプラント模擬装置の
ブロック図。

【図１８】揺らぎおよびノイズの特性図。

【図１９】揺らぎおよびノイズの周波数特性図。

【符号の説明】

１…制御機器動作模擬装置、２…プラント動特性演算装
置、３…プラント状態記憶装置、４…入力装置、５…ノ
イズ−物理量対応表記憶装置、６…磁気記憶媒体読み取
り装置、７…対応表編集用端末装置、８…手動スイッ
チ、９…ノイズパタン記憶装置、１０…磁気記憶媒体読
み取り装置、１１…パタン編集用端末、１２…ノイズ選
択装置、１３…ノイズ生成装置、１４…ノイズ出力制御
装置、１５…模擬測定データ生成装置、１６…制御信号
入力装置、１７…出力装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 佳彦 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 坂東 勝 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所エネルギー研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラント制御信号を入力するための入力装
   置と、前記プラント制御信号から制御系の動作を模擬演
   算する制御機器動作模擬装置と、プラント動特性モデル
   を内蔵し、前記制御機器動作からプラントの動特性を演
   算する動特性演算装置と、種々の揺らぎおよびノイズの
   パタンを記憶する装置，パタンを入力・変更する装置，
   種々のパタンと測定される物理量の対応表を複数個記憶
   する装置，対応表を入力・変更する装置，記憶装置内の
   対応表から一つを選択して指定する手段，パタンと物理
   量の対応表を基に特定のパタンを記憶装置より選択する
   装置から成るノイズ生成装置と、前記ノイズ生成装置に
   よる揺らぎおよびノイズのパタンの生成を制御する装置
   と、前記動特性演算量と前記パタンから模擬測定データ
   を生成する装置と、前記任意の揺らぎおよびノイズを含
   んだ模擬測定データを出力する出力装置とを備えたこと
   を特徴とするプラント模擬装置。
2. 【請求項２】請求項１において、パタン記憶装置に代え
   て、種々の機器および機器の動作に応じたノイズあるい
   は揺らぎの周波数特性データを記憶する装置，各周波数
   成分に対する位相を設定する手段，周波数特性データお
   よび位相データを用いてフーリエ級数の形で揺らぎおよ
   びノイズのパタンを発生する装置から成るパタン発生装
   置を用いたプラント模擬装置。
3. 【請求項３】請求項１において、ノイズ生成装置を電
   源，抵抗体，検流計あるいは検圧計により構成したプラ
   ント模擬装置。
4. 【請求項４】請求項１において、パタンを選択する装置
   を省いたノイズ生成装置を、生成すべき揺らぎおよびノ
   イズのパタンに応じて複数個設置したプラント模擬装
   置。
5. 【請求項５】請求項１において、パルスの生じる時刻お
   よびパルスの絶対値，時間幅を指定する手段と、種々の
   パルス波形を記憶する装置および波形データを入力する
   手段と、指定された絶対値，時間幅を持つパルスを記憶
   装置より呼出したパルス波形より生成し、指定時間間隔
   内に前記模擬測定データ生成装置へ出力するパルス出力
   制御装置とから成るパルス発生装置を前記模擬測定デー
   タ生成装置へ接続したプラント模擬装置。
6. 【請求項６】請求項１または５において、制御機器動作
   の情報および予め記憶装置上に準備した機器動作とノイ
   ズの対応表をもとに、制御機器の動作に同期して、記憶
   装置上の揺らぎおよびノイズのパタンと測定される物理
   量の対応関係を切り替えるか、パルス発生装置へパルス
   の発生を伝える機器動作連動装置を制御機器動作模擬装
   置へ付加したプラント模擬装置。