JPS6043702A - プラントの運転監視制御装置 - Google Patents

プラントの運転監視制御装置

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JPS6043702A
JPS6043702A JP58151511A JP15151183A JPS6043702A JP S6043702 A JPS6043702 A JP S6043702A JP 58151511 A JP58151511 A JP 58151511A JP 15151183 A JP15151183 A JP 15151183A JP S6043702 A JPS6043702 A JP S6043702A
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21DNUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00Control of nuclear power plant
    • G21D3/08Regulation of any parameters in the plant
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

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、プラントの状態変化を考慮し監視制御を行な
うプラントの運転監視制御装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
プラントの制御装置は、側脚指令値の変化やプラント状
態の変化に対応して制御対象の制御を哲なう。この様な
制御装置ではどの様な精度で制御されるのか、また、ど
の様な応答時間で反応するのか、ステップ入力(二対し
てはどの様な応答を示すかなどプラントとのかかわシあ
いで制御装置が満たすべき条件が存在する。
制御装置の運転範囲もその1っで、装置の健全性を守る
と同時に、制御対象とするプラントの健全性を保つため
に、通常、装置には運転が許される運転範囲が定められ
ている。この運転範囲は制御装置への指令1区の設定可
能範囲として与えられたシ、制御対象のもつパラメータ
の値の範囲として与えられたシ、あるいは、発熱など制
御装置自身のパラメータの値の範囲として規定されたシ
する。
この様な装置を運転する場合には、プラントの安全性確
保、健全性維持、財産保護などの意味から、運転許容範
囲内で制御することが必要でおる。
そこで、通常運転中も許容範囲から運転状態が逸脱しな
いか監視を行ない、万一逸脱した場合(=は運転を中止
するなどの措置をとることが行なわれている。
しかし、このような監視方法では、運転状態が実際(二
許容範囲を逸脱した後でないと、異常状態がわからない
、という不満がある。また、運転許容範囲内に含まれる
第2の運転範囲を定め、この第2の運転範囲を逸脱する
と警報を発したり、定1直制御したり、あるいは市11
1卸を中止するということも行なわれている。しかし、
このような場合でも実質的に制御範囲が縮小されたこと
になるなどさら(=運転範囲を逸脱せず(−i[tlJ
rlllする方法の改善が望まれる。
たとえば、沸騰水型原子力発電所の原子炉出力制御系(
二おける原子炉出力の制御は、通常、1UIJ (jl
棒と再循環流量のいずれか、゛または、双方の組合せで
行なわれるが、第1図(=示す如く原子炉の安定性確保
、燃料の健全性維持、制御機器の破損防止のため(二、
原子炉熱出力Pと炉心流量Fは出力−流量線図(以下P
−Fアップという)(−示された領域3内に入るよりな
関係を保ちながら運転することが必要である。
ここで、領域3を構成する境界線のうち、境界線4は再
循環ポンプを停止した自然循環状態で制御棒を操作した
場合の特性曲線をもとじ、原子炉の不安定状態となる領
域が領域3の外部となるように引かれた境界線である。
境界線5は制御棒パターンが一定の状態で再循環流if
:v化させた場合の特性曲線をもとに、再循環ポンプが
キャ′ビテーションをおこさないための栄件を満足する
ように定められた境界線であり、また、境界線6は最大
速度で再循環ポンプを運転した状態で制御棒を操作した
場合の特性曲線をもとC二定められた境界線である。境
界線7は定格の原子炉出力を達成するだめの制御棒パタ
ーンの状態で再循環流量を変化させた場合の特性曲線を
もとじ燃料棒の健全性に影響を与える領域が領域3の外
部となるように引かれた境界線である。
この様に領域3を構成する境界線はそれぞれ意味を持っ
ており、これを逸脱して運転するとプラント状態或、い
はプラント機器(二悪影響を及ぼすため、原子炉め運転
(1当ってはとのP−Fマツプの領、戚3から逸脱しな
い様(=細心の注意を払う必要がある。特に、原子炉の
出力は、制御棒と再循環流量(=よって人為操作で変化
するだけでなく、これらの結果として発生するゼノン副
産の変化(−よってもさらに原子炉出力が変化し、しか
も時間遅れを伴うため、出力制御、とりわけ境界線7近
傍で領域3内に保ちながら運転することは旨度の技術を
要する。
最近の様(二原子力発心所(−おいても、負荷追従運転
、を行なう必要性が高まってくると、その出力変動(1
伴なうゼノン濃度の変化も大きくなり、また負荷追従運
転の高負荷状態では定格出力近くの出力で運転すること
が多いため、どう、してもP−Fマツプの境界線7近傍
での運転となってくる。
そのため、運転範囲の監視制御の重要性がますます尚く
なってきている。
この様な状況下で、制御装置やプロセス計算機でも運転
範囲の監視を行なっており、プラントの運転状態が領域
3から逸脱すると、警報を発生したり、自動制御を中正
したりして、プラントの健全性を保とうと努力している
ところがこの様な監視方法では、実際に運転範囲を逸脱
しないと警報が発生しないという問題がある。また、他
の監視方法として境界線7の近傍の領域8に運転状態が
入った場合(二、境界線7から領域3を逸脱する恐れが
あるとして警報を発したり、自動制御を中止したシする
監視制御方法があるが、このような方法では実質的な運
転範囲音せばめられてしまうということ(=もなりかね
ないため、さら(二運転範囲を逸脱せず(二制御する方
法の改嵜が望まれる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、制御系の運転範囲の監視制御機能を向
上させ、運転範囲外(1出ると予想される様な運転状況
をとらえ、指定範囲内で運転できる様(=警報・ガイド
を発生すると伴(二、危険方向(二向う操作をブロック
する運転監視制御装置を提供することである。
〔発明の概要〕
本発明はプラントの運転状態が運転領域境界線近傍の運
転範囲にある場合(二、プラント状態の変化方向が運転
範囲を逸脱する方向の変化でない場合(=は、通常の運
転制御を続行するが、運転範囲を逸脱する危険性のある
方向の変化の場合には逸脱方向へ向うような制御信号の
出力だけを阻止し、逆方向へ向うような制御信号の出力
は許可するように判定し、プラントの現在の運転状態だ
けでなくプラントの状態変化方向をも加味して特定方向
の制量信号出力だけを阻止するよう(ニして監視・制御
ケ行なうことを特徴とする。
〔発明の芙施例〕
以下、本発明の一実施例(二ついて説明する。
この一実施例は、沸騰水型原子カプラントの原子炉出力
系に本発明の運転監視制御装置を適用した例である。
原子炉出力制御系では、第1図(=示したP −Fマツ
プの領域3を逸脱しない様(二原子炉熱出力1と炉心流
量2の関係を保ちながら運転する必要がある。第2図に
示す原子炉出力制御系の運転監視制御装置11ではプラ
ント信号入力部12で、原子炉熱出力1及び炉心流量2
を含む原子カプラント10からの信号aと、制御装置1
7からの信号すとを入力する。プラント状態判定部13
ではプラント信号入力部12からのプラント信号Cをも
と(=プラント状態を判定し、出力と、してプラント状
態dを発生する。
このプラント状態dとプラント信号Cをもとじ、状態変
化方向計算部14でプラントの状態変化方向及び大きさ
を計算し、状態変化eを得る。制御信号抑制判定部15
ではプラント状態判定部13でまったプラント状態dと
、状態変化方向計算部14でit ′i n k 77
7“(7)9a!(!°t″“°・47,1優継続の安
全性・危険性を判断し、プラント監視制御部16(二、
再循環流量増加阻止信号や制御棒引抜き阻止信号等の阻
止信号・許可信号gを出力する。
プラント監視制御部16では、制御の阻止信号・許可信
号gと制御用入力信号lとから、制御の可否及び制御量
を計算し、再循環制御装置及び制御棒駆動制御装置を含
む、制御装置17に制御信号りを出力する。
、いま、時刻tにおける原子カプラント10の原子炉熱
出力P及び炉心流量Fの入力信号をそれぞれCl11及
びC2nとすると、プラント状態判定部13ではclf
il C2n及び運転範囲を示すP−Fマツプよシ時刻
11.−二おけるプ・ラント状態dnが判足さ、れる、
。プラント状態判定のための関数をf、3 とするとプ
ラント状態d、、は次の様戒二書くことができる。
dn ” fu (eln + etn)いま、境界線
7.近傍での監視制御について考えると、プラント状態
dnは、P−Fマツプ上で運転領域3の外側領域である
領域Aか、運転領域3の内側領域で、かつ、境界線近傍
領域8である領域B(即ち、領域8そのもの)か、或は
運転領域3の内側領域で、かつ、境界線近傍領域8でな
い領域Cかの、いずれかの領域として表現することがで
きる。いま、プラント状態d、が領域B、即ち、境界線
近傍領域内(二存在したとする。
このとき、時刻り、より以前の時刻t11−1(二おけ
る原子カプラント10の原子炉熱出力P及び炉心流量F
の入力信号はそれぞれ011□及びC2n−1と表現さ
れる。時刻jn−1とt、との間の原子炉熱出力P及び
炉心流量FL7)変化量金それぞれ△can l△C2
n とすると eln :l!b+−1+Δ0111 (j2n = e!ll−1+△C2uとなる。そこで
、このときの状態変化をベクトルで1と表現すると砿は 砿=(Δ。In +△e2fi ) となシ、状態変化方向計算部14ての演算関数をf+4
とするとびは ” ” fr4(ΔC!III l△C2n )” f
n ((+n−+ l C21+−t + Crn +
 elnと記述され、状態変化方向計算部14の出力が
得られる。
制御信号抑制判定部15では、プラント状態dnが境界
線近傍領域である領域B(二存在することによ夕、プラ
ント状態dnが示すP−Fマツプ上の点(e2n+cl
n)に最も近い境界線7上の点(二おける境界線7の方
向knをめる。即ち に: == f7 (el++ ) (!211 )と
なる。ここで1丁はプラント状態d。から近傍境界線7
の方向をめる関数である。さらにiti制御信号抑制同
定部15では、この様にしてまった境界線の方向はと、
状態変化Cの方向とから、プラント状態の変化方向が境
界I凍7に近づく方向か、離れる方向か、或いは平行を
保つ方向かを判断する。その判VT結果に基づき(1)
プラント状態の変化材の方向が境界M’it二近づく方
向の場合(二は、制御信号抑制判定部15は出力g。と
じて再循環61t)よ増加阻止信号を出し、(11)プ
ラント状態の変化Cの方向が境界餓7に平行か、或いは
、離れる方向の場合(二は、阻止信号を解除し、プラン
ト状態(二よる制約無しに制御を行なうように判定を下
す。
以上はプラント状、態d0が境界線近傍領域である領域
Bに存在する場合(二ついて考えてきたが、(+*1)
プラント状態d、が運転範囲外の領域A(−ある場合に
は、制御信号抑1tilJ判定部15はプラント監視制
御部16に対して警報の発生と自動′1IIIJ御運転
の解除をめる出力gI、を発・生じ、才だ、(1v)プ
ラント状態dnが運転範囲内の境界線非近傍の領域C(
二ある場合(二は、阻止信号を解除し、プラント状態(
二よる制約無しく二制御を行なうようめる出力gnを発
生する。これらの判定部]5のロジックをf15とする
と go =fts (dn + en + kn )= 
ftj(eln−1+ (!2n−1101rl+ (
!2+1 )と表現することができる。
以上のよう(二、運転監視制御装置は、現任のプラント
状態から無東件運転続行、無茶性運転解除、条件付運転
続行のいずれかを判断し、条件付運転続行の場合(二は
、プラント状態の変化の方向も調べ運転範囲を逸脱する
方向で無い場合(二は制約無しで運転を続行し、プラン
ト状態の変化の方向が運転範囲を逸脱する方向でちる場
合(二は、逸脱方向へ向う制御信号出力だけを阻止し、
逆方向の制御信号出力を許して、遅滞なく回復措置を取
ることを含む制御が可能であるようになっている。
以上の−゛実施例は、本発明を沸騰水型原子カプラント
の原子炉出力制御系に適用した例であるが、給水制御系
などの他の制御系(二も適用できる。また、火力発′覗
プラントや化学プラントなど、沸騰水型原子カプラント
以外のプラントのft1ll nl系(二連用できるこ
とはいうまでもない。
また、上述の一実施例では、注目する境界線が1本だけ
で、境界線近傍領域も1つだけの場合について示したが
、第4図に示すよう(二複数の境界線(二ついて注目し
、それぞれの境界線の近傍領域を定めて、プラント状態
から定まる近傍領域とその境界線について先に示した実
施例と同様の処理を行なうこと(二より、複数の境界線
について着目する様な運転範囲図をもつ監視制御装置も
実現できる。
また、プラント運転状5嘘が第4図のように領域Bと領
域Fが重なった領域(1来る係に境界線近傍領域が定め
られた場合でも、判定部15(二おいて、境界線7と境
界線6(二ついてそ・れぞれ制御、信号抑制の判定を下
し、よシ厳しい側、即ち、よυ安全側の出力gを発生す
る様(二構成すれば、その処置は先の実・流側と全く同
じてちる。
また、運転範囲は2次元の領域で規定されていたが、運
転範囲の領域を示す次元は1次元や2次元だけとは限ら
ず、一般のn次元でもよい。例えば第5図(二示す3次
元領域210場合には、2次元領域での境界線を境界面
、境界線近傍領域(平面)を境界線近傍領域(立体)、
境界線の方向を境界面の方向として考えれば全く同様の
考え方で、同様の効果が得られることはいうまでもない
□。
以上説明したよ5C二、本発明はプラントの運転監視制
御装置としてプラントの運転状態を調べ、状態が運転許
容範囲の境界近く(−ある場合(=は、さらにプラント
状゛態の変化の方向を調べ、運転範囲を逸脱する方向の
変化で無い場合には通常の運転・制御を続行するが、運
転範囲を逸脱する危険性9ある方向の場合(−は逸脱方
向へ向うような制御信号の′出力だけを阻止し逆方向へ
向うような制御信号の出力は許可する、というよう(二
、プラントの現在状態だけでなく状態便化の様子をも加
えて監視・制御を行なう。これによフ、監視性能が向上
し、また、運転領域から逸脱する可能性のある運転を抑
制することp;できるほか、安全方向へ向う制御、及び
、プラント状態の変イケ5方向が安全方向の場合の制御
に対しては運転を抑制することが無いため、運転裕度を
保ちながら危険運転(二対処でき、ひいては制r+14
1機器の寿命の延長、制御装置の運転率の向上、プラン
ト稼動率の向上という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はブラツトの運転範囲を示す特性図、第2図は本
発明の監視制御装置の一実施例を示す構成図、第3図は
運転範囲を逸脱するか否かを判定するための基準を示す
説明図、第4図は適用範囲を拡大した揚重の・レリを示
ず運転範囲の特性図、第5、図はさらに他の実施例を示
す運転範囲の特性図である。 3・・・運転領域 4、5.6.7・・・境界線 8・・・境界線近傍運転領域 10・・・原子カプラント 11・・・運転監視制御装置 12・・・プラント18号入力部 13・・・ブラント状態刊定i1鷺 14・・・状態液化方向の計算部 15・・・制御信号抑制判定部 16・・・プラント監視制御部 17・・・制御装置 21・・・運転領域(3次元) ・1、・。 (7317) 代理人 弁理士 則 近 悪 佑(ほか
1名)第3図 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. プラントの状態盆やプロセス量等のプラント信号を入力
    するプラント信号人力部と、このプラント信号入力部か
    ら入力、した信号をもとにプラントの状態が、プラント
    運転領域図でどのような状態(二あるかについて判断を
    下すプラント状態判定部と、このプラント状態判定部の
    結果と前記プラント信号入力部からの信号とからプラン
    トの状態変化方向を計算する状JJf化方同方向計算部
    この状態変化方向計算部の計算結果と前記プラント状態
    判定部の結果とから制御の接続・中断、特定の制置信号
    の出力制御など制御方法を判定するTi1l制御信制御
    側判定部と、このrlIfj呻信号抑制判定部の結果と
    前d己プラント信号入力部の入力18号をもとじプラン
    トの監視制御を行なうプラント監視tijll呻郁とか
    らなるプラントの運転監視制御装置。
JP58151511A 1983-08-22 1983-08-22 プラントの運転監視制御装置 Granted JPS6043702A (ja)

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