JPS59214072A - プラント模擬装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は実プラントと組み合せて運用するプラント模擬
装置に係シ、特に装置全体の初期化を行なうに好適なプ
ラント模擬装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

プラント模擬装置には、実プラントの一部と組み合せて
運転模擬するようにしたものがある。このプラント模擬
装置によれば、今後増設、改造等の予定されるプラント
に対して、増設、改造後のプランＦの運転状態を実プラ
ント同様の態様で模擬することができ、増設、改造後の
プラントの把握および運転訓練等が前取って可能となる
。また、現実に存在するグランドの場合には、その一部
を組み合せることによシ、他の部分の挙動を予測するこ
とができ、実プラントにおける異常に対し、迅速かつ適
確に対処できるようになる。

〔背景技術の問題点〕

ところが、上述のプラント模擬装置においては、模擬運
転を開始するに当っての装置初期化の際、実プラントの
プラント状態に合せた初期化が必要となシ、その初期化
設定操作が非常に煩雑で、運転開始するまでに長時間装
することがあった。

〔発明の目的〕

本発明はプラント模擬装置の初期化を簡単に行なって、
実プラントとプラント模擬装置によシ模擬された系統を
連動させた運転の開始を迅速に行なうことのできるプラ
ント模擬装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

このため本発明は、模擬制御盤上における各種操作スイ
ッチや設定器等の器具類の状態は、実プラントの取シ得
る各状態に対応して予め記憶しておき、そのときのプラ
ント状態に応じた各種器具類の状態を取シ出すととによ
シ、また、模擬制御盤上における各種計器に表示するプ
ラント状態は、実プラント状態と、上記各種器具類の状
態に基づき演算することによシ、プラント模擬装置全体
の初期状態を決定するようにしたことを特徴としている
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るプラント模擬装置の構
成図を示したものである。１は模擬制御盤で、模擬する
プラントの制御盤と同型１同機能を有する。運転訓練員
はとの模擬制御盤１上の各種ラング、指示計等によシブ
ラントの状態を把握し、模擬制御盤１上の各種操作スイ
ッチによシブラント運転操作を行なうことができる。

２は入出力装置で、模擬制御盤１からの運転員の操作信
号Ｕｔと、指導員コンソール４からの指導員の指令信号
Ｉｔと、実プラント５から模擬プラントへ入力するプラ
ント状態信号Ｐｔとを演算制御装置３へ転送する。

３は演算制御装置で、模擬演算部３１と初期状態演算部
３２に分かれ、模擬演算部３１においては実プラント５
からのプラント状態信号Ｐｉと運転員の操作信号Ｕｊと
を読み込み、模擬するプラントにおける制御装置の機能
の模擬演算およびプラントの物理的動特性の模擬演算を
行ない、その結果Ｏｔを入出力装置２を介して模擬制御
盤ｌ上の各種ランプ、指示計へ表示する。初期状態演算
部３２は運転訓練を行なう際、指導員コンソール４から
の初期化要求の指令に従がい、実プラント５からのグラ
ンド状態信号Ｐｔを読み込み、そのプラント状態信号Ｐ
ｔよシ模擬制御盤１上の各種操作スイッチの初期状態Ｓ
ｔを決定し、それを入出力装置２を介して指導員コンソ
ール４上のＣＲＴ表示画面に表示する。これと共に、実
プラント５からプラント状態信号Ｐｉにみあう模擬プラ
ントの初期値を演算し、その結果Ｙｊを入出力装置２を
介して模擬制御盤１上の各種ランプ、指示計へ表示し、
指導員コンソール４からシミエレーシ冒ン開始が指令さ
れるまで上記動作を連続的に繰シ返し行なう。

指導員コンソール４は、模擬演算の開始／停止、初期化
機能等の模擬演算のコントロール、各種機能の実行指示
等の指令する機能を有する。

実プラント５は、模擬プラントへ入力するプラント状態
信号Ｐｔを入出力装置２を介し、模擬演算制御装置３へ
転送する。この実プラント５はどのような種類のプラン
トでもよく、また、プラントの一部が未設備な状態にあ
りでもよい。

以上の構成で、通常のプラント模擬運転中の動作は従来
同様に行なわれる上、本発明に直接関係する問題でもな
いので、その説明は省略し、ここでは初期化設定動作に
ついてのみ説明する０第２図は初期状態演算部３２で行
なわれる動作のプロ、クチヤードを示したもので、実プ
ラント５の各部から入力される各種プラント状態信号Ｐ
ｉは入出力装置２から演算制御装置３に取シ込まれ乙、
この演算制御装置３には、予め、実プラント５の各種プ
ラント状態に対応する模擬制御盤１上の各種操作スイッ
チ、設定器の状態信号Ｓｔがメモリに全て記憶されてい
る。従って、初期状態演算部３２では、取シ込まれた実
プラント５の状態に応じて、対応する各種操作スイッチ
、設定値の状態信号Ｓｔを先ずメモリより取り出す。

尚、第２図におけるＰｔは実プラント５から取シ込まれ
るｍ個のプラント状態量Ｐｉを要素とするベクトルを表
わす。また、Ｓｔは通常の運転操作上考えられる模擬制
御盤１上の各種操作スイッチの位置や設定器にセットす
べき設定値等各種器具類の状態信号Ｓｔの組み合せよシ
成る集合を表わし、実プラン）５が取υ得るｔ個のプラ
ント状態に応じて１個の各種器具類の状態５ｔ−１ｔ　
５ｔ−２−５ｔ−ｚが存在する。

次に、初期状態演算部３２では、そのときの各プラント
状態信号Ｐｉとそれに応じて取シ出した各種操作スイッ
チ等各種器具類の状態信号Ｓｊとに基づき、模擬プラン
トにおいて対応する状態量Ｉを算出する。

例えば、模擬プラントの物理モデルが下記（１）式の線
形微分方程式で表わされるものとする。

ｄＸ／ｄｔ　＝Ａ−ｘ＋ｓ＠ｐｔ　＋ｃ−ｓｊ　　　　
ｍ　（１）ここで、Ｘは模擬プラントにおけるｎ個の状
態変数Ｘを要素とするベクトルを表わす。また、Ａ、−
Ｂ、ＣはそれぞれｎＸｎ、ｎＸｍｅｎＸｔの行列から成
る係数を表わす。

上記（１）式よりｘの定常解は下記（２）で表わされる
。

Ｘ＝Ａ−’　（Ｂ−Ｐｔ＋ｃ−ｓｔ　）　　　　　　　
・・−（２）但し、Ａ　はＡの逆行列を表わす。

更に、この定常解Ｘを模擬制御盤１上の各種指示計に表
示したシ、各種状態を示すランプを点灯したりするため
、それらに合った表示出力に下記（３）式によシ変換す
る。

ｙｔ＝ｏ、ｘ　　　　　　　　　　　　・・・（３）こ
こで、Ｙｔは模擬制御盤１上に表示出力するｒ個の状態
量Ｙｔのベクトル、Ｄは信号変換係数でｒＸｎの行列を
表わす〇 このように、指導員コンソール４からシミュレーション
開始指令が与えられるまで初期状態演算部３２では、上
記演算動作を繰多返し実行することによシ、連続して模
擬プラント状態量Ｙｊを算出し、これを模擬制御盤１に
表示出力する。これと同時に、先にプラント状態Ｐｔに
応じてメモリよシ取シ出した各種器具類の状態Ｓｔを入
出力装置２から指導員コンソール４に出力し、そのＣＲ
Ｔ表示画面上に表示する。とれによυ指導員は、との表
示を見て模擬制御盤１上の各種操作スイッチの位置をセ
、トシ、設定器の設定位置を調節することにより、実プ
ラント５の状態に合致した初期化設定が完了し、シミュ
レーションを開始させることができるようになる。

次に、その具体例を原子力発電プラントによシ説明する
。

第３図は第１図の実プラント５の具体例として原子力発
電用の実験プラントを示したもので、原子炉は存在する
が、タービン、発電機は存在せず、原子炉からの蒸気は
冷却器にて冷却され再び原子炉に戻される場合の例であ
る。即ち、原子炉ｌＯから蒸気の流出する配管１１が設
置され、そこに蒸気流量を制御する主蒸気止め弁１２が
配置さ蜆更に、蒸気温度、蒸気圧力を低下させる減温器
１３、減圧器１４が直列に配置されている。この原子力
発電プラント５では、減温器１３、減圧器１４の部分１
８がターＶン、発電機に対応する。

減圧器１４を出た蒸気は、復水器１５を経て蒸気から水
に変換され、給水加熱器１６、給水ポンプ１７を経由し
て原子炉ｌＯに戻される。

との原子力発電プラント５と接続するプラント模擬装置
は第１図に示したように構成されて、演算制御装置３の
メモリには原子力発電プラント５の状態Ｐｔ例えば原子
炉１０の停止状態、低出力状態、定格出力状態等の状態
に応じた模擬制御盤１上の各種操作スイッチ例えば発電
機並列、解列図のスイッチ等の状態Ｓｔを予め記憶して
おく。

この状態で、今、指導員コンソール４から初期化要求指
令を入出力装置２から演算制御装置３に加えると、初期
状態演算部３２は、原子力発電プラント５から入出力装
置２に入力するプラント状態信号Ｐｉを取シ込む。この
ときのプラント状態信号Ｐｔは原子炉出口蒸気温度、原
子炉出口蒸気圧力、原子炉出口蒸気流量等を表わす信号
である。初期状態演算部３２はこれらの信号Ｐｔから現
在のグランド状態Ｐｔを判断し、対応する模擬制御盤ｌ
上の各種操作スイッチ等の初期状態信号Ｓｔをメモリよ
シ取シ出し、指導員コンソール４上のＣＲＴ画面に表示
する。とれと同時に模擬プラントであるタービン、発電
機のプラント状態Ｘであるタービン回転数、発電機出力
等の状態量Ｘを演算する。

例えば、現在の原子力発電プラント５の状態からそれに
見合うタービン回転数を演算する例を以下に説明する。

今、タービントルクをＴ１回転数をＮ１慣性モーメント
をＪとすると、ＴおよびＮは次の関係を満たす。

タービン出力Ｎ１、発電機負荷Ｎ。、タービン損失ＮＬ
の関係は次のように表わされる。

ココで、Ｎ、バタービン入口エネルギー、Ｓは並列、解
列を表わす信号（並列時１、解列時Ｏ）である。

タービン入口エネルギーＮ、は原子炉出口蒸気流量と原
子炉出口蒸気エンタルピーと復水器蒸気エンタルピーと
の差に比例する。

上記（４）式を（５）式に代入することによシ、２πＮ
ｄ２πＮ Ｊ（６０）ｄｔ（６０）＝ＮＺ　−ＮＬ−８・Ｎｏ−（
６）が得られる。ところで、 の関係がある。従って、 が得られる。タービン損失Ｎ１．をタービン回転数Ｎの
２乗に比例すると仮定すると、 が得られる。タービン回転数Ｎの定格値をＮ。とすると
、発電機出力Ｎ。はタービン回転数定格時のタービン損
失ＮＬとタービン入ロエネルギーＮ工との差で表わされ
る。

故に、（８）式は次の様に書き換えられる。

また、 責＝Ｘ　　　　　　　　　　・・・０■と置くと、 が得られ、これは前記（１）式に対応する。

従って、前述のようにして０１式の定常解を求めると、
ｄｘ／／ｄｔ　＝　０と置くことによシ、前記（２）式
に対応する が得られる。即ち、原子力発電プラント５よシ入力され
る原子炉出口蒸気の流量、圧力等から求まる現在のター
ビン入口エネルギーＮＸと、そのときのプラント状態に
対応する器具類状態信号Ｓの値２πＮｂ２ つまシ、Ｎｏ＝ＮＸ−Ｃ（−、−）　＞ＯのときＳ＝１
　（並２πＮ２ 列）、また、Ｎｏ＝ＮＸ−Ｃ０■丹）く０のとき５＝０
（解列）からタービン状態量Ｘが求まる。

初期状態演算部３２は、このようにして求めた状態量Ｘ
を模擬制御盤１上のタービン回転数等の指示計に表示で
きる量Ｙｊに変換する。上記の例の場合には前記αカ式
からタービン回転数Ｎに変換する。このように変換した
状態信号Ｙ、を模擬制御盤１に出力し、表示すると共に
、前記初期状態信号Ｓｔを指導員コンソール４のＣＲ’
ｌ’画面上に表示する。

このＣＲ７画面上に表示される指示の通）に指導員が上
の種々の設定器、う、チ型選択スイッチの位置を合せる
ことによシ、パンプレスなシζエレーシ四ン開始が可能
となる。

初期状態演算部３２における以上述べた一連の動作ハ指
導員コンソール４からシミ瓢し−ジ璽ン開始が指令され
るまで連続的に繰シ返し行なわれる。

このように、実プラントの一部と組み合せて成るプラン
ト模擬装置の初期化をそのときの実プラントの状態に合
せて簡単に設定できることから、実プラントが異常状態
に陥ってどのように操作すれば異常状態から抜は出すこ
とができるか判断に苦しむとき、即座に模擬運転を行な
って先を予測し、正しい運転方法を見出して実プラント
を正常に復帰させることができるよりになる。また、一
部未設備の実験プラントにおいては、そのプラントの試
験動作を利用して未設備部分の運転訓練、各種データの
年収等をいつの時点からでも自由に実行できるようにな
る〇 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、実プラントと組み合せて
成るプラント模擬装置の初期化は、そのときの実プラン
トの状態に応じて自動的に行なわれ、あるいは、その指
示が表示器上に与えられるようになるので、初期化設定
が極めて簡単になシ、適宜の時期に実プラントの状態に
合致したパンプレスなシミ二し−シ四ンを迅速に開始す
ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すプラント模擬装置のブ
ロック構成図、第２図はその初期化動作を説明するため
のブロックチャート、第３図は第１図の実プラントの具
体例を示す原子力発電プラントの構成図である。 １・・・模擬制御盤、２・・・入出力装置、３・・・演
算制御装置、４・・・指導員コンソール、５・・・実プ
ラント（原子力発電プラント）、１０・・・原子炉、１
１・・・配管、１２・・・主蒸気止め弁、１３・・・減
温器、１４・・・減圧器、１５・・・復水器、１６・・
・給水加熱器、１７・・・給水ポンプ、３１・・・模擬
演算部、３２”・初期状態演算部。 第１図 ５９３ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プラントの物理的特性および制御装置の機能を模擬する
   演算制御装置と、この演算制御装置に模擬演算用データ
   を与える指導員コンソールと、前記演算制御装置で模擬
   したプラント状態を表示すると共に、運転訓練員の操作
   を前記演算制御装置に入力する実プラント同様の各種状
   態表示器、各種操作器具、各種設定器を備えた模擬制御
   盤とを有するプラント模擬装置において、実プラントの
   一部と組み合せて用いると共に、その実プラントの各状
   態に応じて前記模擬制御盤上の器具類が取るべき各状態
   を予め記憶する記憶手段と、前記実プラントの状態と対
   応する前記器具類の状態とからそのときのプラント模擬
   装置が模擬すべきプラント状態を演算する演算手段とを
   設け、現在の実プラントの状態に応じた前記器具類の状
   態を前記記憶手段から取シ出すと共に、前記模擬すべき
   プラント状態を前記演算手段によシ求めて前記模擬制御
   盤の初期設定を行なうことを特徴とするプラント模擬装
   置。