JPS638439B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、事実上同一の三つの論理列の出力
を表示するための、監視と表示を行う装置に関
し、特に同一表示器上に三つの論理列の各々から
の出力を周期的に表示するようにした監視表示装
置に関するものである。

例えば、原子力発電プラントにおいて、原子炉
の保護および工学的安全防護動作を行う原子炉安
全保護装置は重要な位置を占めるので高い信頼性
が要求される。高い信頼性を確保するために原子
炉安全保護装置は、通常同一の二つの論理列を備
えており、一方の論理列だけで必要な作動が行え
るようになつている。また、原子力発電プラント
の運転状態を表わす各信号も冗長化されている。

第１図に典型的な原子炉安全保護装置の構成の
ブロツク図を示す。この図において、１はＡ論理
列を、２はＢ論理列を示し、両者は事実上同一の
ものである。３はプロセスセンサであり、プラン
トの運転状態を表わす物理量の測定を行ない、ア
ナログ信号を出力する。４は双安定器であつて、
プロセスセンサ３よりのアナログ信号をバイステ
ーブル信号に変換する。第１図ではプロセスセン
サ３と双安定器４がそれぞれ４個示されている
が、これはプラントの一状態量の測定に４個のプ
ロセスセンサ３が独立して使用されていることを
示す。５，６はリレーユニツトであり、双安定器
４に対応した入力リレー１１１〜１１８を内蔵し
ており、双安定器４とＡ論理列１、Ｂ論理列２の
間の電気的絶縁と物理的分離とを保つ。７，８は
４個の入力のうち、２個以上の異常信号により出
力する2/4論理回路からなるトリツプ論理回路で、
プラントの運転状態を示す信号を入力リレー１１
１〜１１８を経由して受けて必要な作動信号を出
力する。具体的には、第１０図に示すように、原
子力制御棒を駆動する制御棒制御装置が、しや断
器１０１，１０２を経由し。電源装置に接続され
ており、トリツプ論理回路７，８の出力を受ける
しや断器１０１，１０２は、不足電圧コイル
（UVコイル）が励磁状態である時、閉状態を保
持し、UVコイルが非励磁になれば開となるよう
に構成されている。原子力プラントの通常運転状
態では、論理列１，２のトリツプ論理回路７，８
の出力トランジスタが導通となつて、不足電圧コ
イルに電源が供給され、励磁状態となつている。
他方、プラントに異常が発生した場合は、トリツ
プ論理回路７，８の出力トランジスタがしや断状
態となり、UVコイルは非励磁となる。この時、
しや断器１０１，１０２は開となり、制御棒制御
装置への電源がしや断され、原子炉がトリツプす
る。また、９，１０はエンコーダで、Ａ、Ｂ論理
列１，２に関する入出力信号に変換する。１１，
１２は絶縁分離ユニツトであり、Ａ、Ｂ論理列
１，２とデコーダ１３の間の電気的絶縁と物理的
分離を保つて例えば多重伝送（タイムシエアリン
グ）に用いることができるよう入力段および出力
段に動作速度が早いホトカプラーを備えていて、
後述するＡ＋Ｂモード試験時にＡ、Ｂ論理列１，
２のエンコーダ９，１０よりの多重信号を一時に
片方の論理列からだけデコーダ１３へ出力し、循
環的に各論理列に関する入出力信号を制御室１４
の表示器へ表示する機能を営むことができるよう
に、ナンド素子でなる絶縁分離回路２４，２６お
よび２５，２７（第２図参照）を主構成としてい
る。１５，１６，１７は出力端子、１４は制御室
を示す。

次に、第１図に示す原子炉安全保護装置の特作
を説明する。Ａ、Ｂ論理列１，２へ入力される双
安定器４からの信号は信頼性を高めるため冗長化
されている。４個のプロセスセンサ３からの各信
号の流れをチヤンネルといい、各チヤンネル間は
電気的絶縁および物理的分離が保たれている。さ
らに絶縁分離ユニツト１１，１２により、一方の
論理列の重大な故障が他方の論理列まで波及しな
いようにしてあり、さらに絶縁分離ユニツト１
１，１２はＡ、Ｂ論理列１，２とデコーダ１３間
を絶縁分離している。

Ａ、Ｂ論理列１，２へ入力された信号は、トリ
ツプ論理回路７，８で予め定められた論理規定に
より判断され、上述のように、必要な場合に適当
な作動器を動作させる信号を出力端子１５，１６
へ出力する。

ところで原子力発電プラントでは、プラントの
運転状態を表わすところの、論理列へ入るおよそ
200個の入力信号と論理列から出るおよそ50個の
出力信号を常に監視し記録しなければならない。
各論理列への前記入力信号および各論理列からの
前記出力信号のすべてに対応して信号線を使用す
ると、ケーブルの数は非常に多くなりコストが高
くなる。また各論理列に関するこれらの入出力信
号を別々に制御室１４の表示器に表示したので
は、表示点数が膨大なものとなつて混乱を招きコ
ストも高くなる。

これらを避けるために第１図に示す原子炉安全
保護装置ではタイムシエアリング方式を採用し、
一本のケーブルで32種類の情報を送るようにして
いる。そしてエンコーダ９，１０によりＡ、Ｂ論
理列１，２に関する入出力信号が多重信号に変換
される。これらの多重信号はデコーダ１３へ送ら
れる前にオア結線される。デコーダ１３では、前
記多重信号を制御室１４の表示器に入力できる信
号に変換する。以上によつてＡ、Ｂ論理列１，２
のどちらかの論理列への異常信号およびどちらか
の論理列よりの作動信号は、両方の論理列１，２
への異常信号または作動信号として出力端子１７
に表われる。

また、フエイルセーフ設計とするため、双安定
器４は正常時に論理外１，２のリレーユニツト
５，６内の入力リレー１１１〜１１８へ電源
（DC24V）を供給し、異常時は電源を供給しない
（OV）。すなわち入力リレー１１１〜１１８は正
常時は励磁、異常時は非励磁となる。

そして、プロセス信号が異常時は双安定器４出
力は電圧を供給せず、対応する入力リレー１１１
〜１１８が非励磁となり、絶縁分離ユニツト１２
の出力はOV（回路コモンへ短絡）となる。プロ
セス信号が正常時は、絶縁分離ユニツト１２の出
力はオープンになる。この時、2/4下論理回路出
力は正常である。デコーダ１３への出力は、論理
列Ａ１，Ｂ２の出力信号のORとなる。（一方の
論理例から異常信号が出力されれば、デコーダ１
３へは異常信号が入力される。） デコーダ１３の出力は、制御室１４の表示器と
のインタフエースを考慮して、リレーが用いられ
る。この出力リレーは通常時非励磁であり、表示
器は消灯している。プロセス信号が異常時には、
デコーダ１３の出力は励磁し、表示器を点灯す
る。

さて、原子炉安全保護装置は、高い信頼性を確
保するために定期的に試験をしなければならな
い。この試験にはトリツプ論理回路７，８の試験
を半自動的にするなど種々の試験がある。これら
の試験の一つにＡ＋Ｂモード試験といわれるもの
がある。

この試験はＡ、Ｂ論理列１，２のエンコーダ
９，１０よりの多重信号を一時に片方の論理列か
らだけデコーダ１３へ出力し、循環的に各論理列
に関する入出力信号を制御室１４の表示器へ表示
する。

第２図は、上記に用いる監視表示装置の従来例
を示すもので、１８，１９は第１図のエンコーダ
９，１０からの多重信号ライン、２０，２１はク
ロツク信号３０の入力ライン、２２，２３は多重
モードスイツチ、１１，１２は第１図に示す絶縁
分離ユニツトで、それぞれ絶縁分離回路２４，２
６および２５，２７からなる。この絶縁分離回路
２４，２５，２６，２７は出力側と入力側が完全
に絶縁かつ分離されている以外、高しきい値論理
ナンドゲートと同様の動作をする。２８，２９は
出力端子で多重信号ラインは絶縁分離ユニツト１
１，１２の出力側でケーブルORされる。

以下第２図によつてＡ＋Ｂモード試験を説明す
る。クロツク信号入力ライン２０，２１には、例
えば第３図に３０で示す周期1.6秒のクロツク信
号が入力される。多重信号ライン１８，１９には
第１図のエンコーダ９，１０からの多重信号が入
力されている。そして、この多重信号は各論理列
１，２の絶縁分離ユニツト１１，１２より出力さ
れており、ここで両多重信号のケーブルORがと
られる。したがつて、一方の論理列よりの異常入
力および作動命令信号は両論理列よりの異常入力
および作動命令信号として、第１図に示す制御室
１４の表示器へ送られる。これが通常の運転状態
である。

Ａ＋Ｂモード試験を行なうときには、Ａ、Ｂ論
理列１，２の多重モードスイツチ２２，２３のう
ちどちらか一方を接点ａの位置にする。今、多重
モードスイツチ２２をＡ＋Ｂモードにしたとす
る。すると第３図に３０で示すクロツク信号が絶
縁分離ユニツト１１の絶縁分離回路２４の一入力
端子へ直接入力される。Ｂ論理列２の絶縁分離ユ
ニツト１２の絶縁分離回路２５の一入力端子に
は、Ａ論理列１の絶縁分離ユニツト１１の絶縁分
離回路２６の出力（Ａ論理列１のクロツク信号入
力ライン２０のクロツク信号とは逆位相、すなわ
ち第３図に３１で示すクロツク信号）が入力され
る。

第３図に示す３０のクロツク信号が「１」のと
き、絶縁分離ユニツト１１よりＡ論理列１に関す
る多重信号が出力端子２８，２９へ出力され、ク
ロツク信号３０が「０」のとき絶縁分離ユニツト
１２よりＢ論理列２に関する多重信号が出力端子
２８，２９へ出力される。したがつて制御室１４
の表示器には、まず一方の論理列だけからの信号
が、次には他方の論理列からだけの信号が（以下
同様）指示される。

このような状態において第１図に示す双安定器
４で人為的に異常信号を作つた場合、各論理列
１，２よりの異常入力信号が制御室１４の表示器
上に循環的に示されるはずである。

この場合、制御室１４の表示器は、オン状態、
オフ状態、点滅状態のうちの一つをとる。第１の
オン状態は、双安定器４の異常信号が両方の論理
列に達したことを示す。第２のオフ状態は、双安
定器４の異常信号がどちらの論理列１，２にも達
しなかつたことを示す。第３の点滅状態は、双安
定器４の異常信号がどちらか一方の論理列だけに
達したことを示す。

ところで、原子炉保護装置に対する高信頼性の
要求は年々厳しくなつており、この要求を満足す
るために高品質の部品を使用したり、部品レベ
ル、カードレベル、盤レベルでのスクリーニング
が実施されているが、現在の２論理列方式を３論
理列方式にすることは非常に有効な手段である。

この発明は、２論理列方式の場合、各論理列の
故障発見に有効な手段であつたＡ＋Ｂモード試験
を８論理列方式において実施できる監視表示装置
を提供することを目的とするものである。以下こ
の試験をＡ＋Ｂ＋Ｃモード試験と呼ぶ。

以下、この発明の実施例を図に基づいて説明す
る。第４図はＡ、Ｂ、C3論理列方式の原子炉安
全保護装置のブロツク図である。図において、３
２はＡ論理列を、３３はＢ論理列を、３４はＣ論
理列を示し、３者は事実上同一のものである。又
第１図のＡ、Ｂ論理列１，２とは絶縁分離ユニツ
ト４５，４６，４７の構成が異なるだけで他のリ
レーユニツト３５，３６，３７、トリツプ論理回
路３８，３９，４０およびエンコーダ４１，４
２，４３は第１図のものと同様である。５０，５
１，５２はＡ、Ｂ、Ｃ論理列３２，３３，３４の
出力端子である。各論理列よりの多重信号出力は
ケーブルORされてデコーダ１３の入力に入つて
いる。

第５図ＢはＡ＋Ｂ＋Ｃモード試験に使用する２
ビツトのクロツク信号の各論理列間の流れを示し
たものである。ナンドゲート記号は、入力信号を
反転することを示している。第５図Ａにおいて、
６１，６２はＡ論理列３２の絶縁分離ユニツト４
５内のクロツク信号用絶縁分離回路でである。６
３，６４はＢ論理列３３の絶縁分離ユニツト４６
内のクロツク信号用絶縁分離回路、６５，６６は
Ｃ論理列３４の絶縁分離ユニツト４７内のクロツ
ク信号用絶縁分離回路である。また、第５図Ｂ
は、後述のＡ論理列の操作スイツチ５７を操作す
る時の信号の流れを示している。Ａ論理列の絶縁
分離回路６１，６２の入力に２ビツトのクロツク
信号Ｘ，Ｙを入れると、Ｂ論理列３３の絶縁分離
回路６３，６４の入力側には，Ｙが表われ、Ｃ
論理列３４の絶縁分離回路６５，６６の入力側に
はＸ，が表われる。２ビツトのクロツク信号
Ｘ，Ｙは互いに逆方向に流れている。すなわち、
ＸはＡ→Ｂ→Ｃ、ＹはＡ→Ｃ→Ｂである。

第６図はこの発明の一実施例であり、Ａ論理列
３２のみを示す。Ｂ，Ｃ論理列でも同様であるの
で図示しない。５４はエンコーダ４１よりの多重
信号ライン、５５，５６は２ビツトクロツク信号
入力ライン、５７は多重モードスイツチ、５８，
５９，６０，６１，６２，６７は絶縁分離回路で
ある。７４，７５，７６，７７，７８は多重モー
ドスイツチ５７内の各スイツチである。６８は多
重信号ライン出力ラインであり、Ｂ諭理列３３、
Ｃ論理列３４の多重信号ライン出力とケーブル
ORされ、デコーダ１３へ接続される。６９はク
ロツク信号をＢ論理列３３へ送り出すライン、７
２はＣ論理列３４より信号を受けるラインであ
る。７０はもう一方のクロツク信号をＣ論理列３
４へ送り出すライン、７１はＢ論理列３３より信
号を受けるラインである。７３は共通ラインでＢ
論理列３３、Ｃ論理列３４の対応するラインとケ
ーブルORし、Ａ＋Ｂ＋Ｃモード試験しない時
（多重モードスイツチ５７が第６図の位置）は、
絶縁分離回路６７の出力を「０」とし、絶縁分離
回路５９，６１，６２の出力を「１」に保つ。こ
の状態では、一つの論理列よりの異常入力および
作動命令信号は３論理列よりの異常入力および作
動命令信号として制御室１４の表示器へ送られ
る。

すなわち双安定器４を人工的に異常とした時、
論理列Ａ，Ｂ，Ｃの内いずれか１つが正常であれ
ば、人工的に異常とした双安定器に対応した表示
器は点灯する。したがつて表示器を共用している
ため、論理列に故障があつても、論理列Ａ，Ｂ，
Ｃがすべて同時に故障しないと発見できない。論
理列Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかに異常がある時、Ａ＋
Ｂ＋Ｃモード試験で発見できる。

次にＡ＋Ｂ＋Ｃモード試験時の説明する。

クロツク信号入力ライン５５には第７Ａ図に示
す７９のクロツク信号が入力され、クロツク信号
入力ライン５６には第７図に示す８０のクロツク
信号が入力されるとする。今、Ａ論理列３２の多
重モードスイツチ５７をａの位置にする。これに
より絶縁分離回路５７の入力は「０」となり、出
力は「１」となるので、絶縁分離回路５９，６
１，６２の出力はそれぞれのもう片方の入力にし
たがつて変化する。クロツク信号入力ライン５５
よりのクロツク信号７９は絶縁分離回路６０の片
方の入力に入ると共に、絶縁分離回路６１を通つ
てＢ論理列３３へ送られる。クロツク信号出力ラ
イン６９でのクロツク信号波形は第７Ａ図に示す
８１である。クロツク信号入力ライン５６よりの
クロツク信号８０は絶縁分離回路６０のもう一方
の入力端に入ると共に絶縁分離回路６２を通つて
Ｃ論理列３４へ送られる。７５は、多重モードス
イツチをａの位置にした時、絶縁分離回路６１を
通してＢ論理列３３→Ｃ論理列３４へ送り出した
クロツク信号がＡ論理列３２へ帰つてこないよう
にするためのスイツチである。７７は、絶縁分離
回路６２を通してＣ論理列３４→Ｂ論理列３３へ
送り出したクロツク信号がＡ論理列３２へ帰つて
こないようにするためのスイツチである。絶縁分
離回路６０の入力には第７Ａ図に示す７９，８０
のクロツク信号が入る。Ｂ論理列３３の６０に相
当する絶縁分離回路の入力には第７Ａ図に示す８
１，８０のクロツク信号が入る。Ｃ論理列３４の
６０に相当する絶縁分離回路の入力には第７Ａ図
に示す７９，８２のクロツク信号が入る。Ａ論理
列３２の絶縁分離回路５９の出力には第７Ａ図に
示す７９，８０のクロツク信号のアンドすなわち
第７Ａ図に示す８３のクロツク信号が出る。Ｂ論
理列３３の５９に相当する絶縁分離回路の出力に
は第７図に示す８４のクロツク信号が出る。Ｃ論
理列３４の５９に相当する絶縁分離回路の出力に
は第７Ａ図に示す８５のクロツク信号が出る。し
たがつてＡ論理列３２の多重モードスイツチ５７
をＡ＋Ｂ＋Ｃモード位置にした場合、制御室１４
の表示器には最初の0.8秒間はどの論理列からの
信号も指令されず、次の0.8秒間はＣ論理列３４
よりの信号を、次の0.8秒間はＢ論理列３３より
の信号を、さらに次の0.8秒間はＡ論理列３２よ
りの信号を指示し、最初の状態にもどる。以下同
様である。

すなわち、第７図ＢはＡ論理列の多重モードス
イツチをａ側にした場合の上記第６図における各
部のさらに詳細な波形図で、Ａ、Ｂ、Ｃの各論理
列及びそれらによつて循環的に表示される信号出
力論理列を示し、Ａ、Ｂ、Ｃの各論理列について
は、それぞれ順次２つのクロツク信号、ナンド素
子６０の出力信号、ナンド素子６１の出力信号、
ナンド素子５９の出力信号、及びナンド素子５８
の出力信号を示している。

この状態で第４図に示す双安定器４で人為的に
異常信号を作つた場合、各Ａ、Ｂ、Ｃ論理列３
２，３３，３４よりの異常入力信号が制御室１４
の表示器上に循環的に指示される。表示器の点滅
状態により、リレーユニツトや各論理列の故障が
発見できる。

第８図は、この発明の他の実施例を示す回路図
である。第６図に示す実施例の説明では、前記説
明で明らかなようにＡ＋Ｂ＋Ｃモード試験をした
場合、Ａ、Ｂ、Ｃ論理列３２，３３，３４のどれ
からも多重信号がデコーダ１３に送り出されない
時間が存在する。第８図に示す実施例ではどの論
理列からも多重信号がデコーダ１３に送り出され
ない時間がないように、多重モードスイツチ８８
にスイツチを１つ追加し、Ａ論理列３２をＡ＋Ｂ
＋Ｃモードにした場合、絶縁分離回路５９の一入
力には反一致回路８７を通して２ビツトのクロツ
クパレス７９，８０を印加するようにしている。
絶縁分離回路５９の出力のクロツク信号は、第７
図ＡとＢに対応する第９図ＡとＢに示す８９とな
る。Ｂ論理列３３、Ｃ論理列３４に関しては第６
図の実施例と同じである。最初の0.8秒間はＡ論
理列３２よりの、次の0.8秒間はＣ論理列３４よ
りの、次の0.8秒間はＢ論理列３３よりの、さら
に次の1.6秒間はＡ論理列３２よりの多重信号を
制御室１４の表示器が指示する。したがつてＡ＋
Ｂ＋Ｃモードに多重モードスイツチ８８を設定し
たときの論理列よりのデコーダ１３への多重信号
の送り出し時間は1.6秒、他の２論理列よりの送
り出し時間はそれぞれ0.8秒となる。

なお、Ａ＋Ｂ＋Ｃモード試験で、各論理列より
の多重信号送り出し時間は、第７図、第９図に示
すクロツク信号７９，８０のパルス幅および周期
を変えることにより容易に変更できる。また、上
記説明では、絶縁分離ユニツト及び絶縁分離回路
を使用したが、各論理列間及びデコーダと論理列
間の電気的分離が不必要な場合には、通常の半導
体ゲート回路を使用すればよい。

また、上記実施例では、各論理列にそれぞれ操
作スイツチ５７を設けるものとしているが、Ａ＋
Ｂ＋Ｃモード試験にのみ注目すれば、Ａ、Ｂ、Ｃ
論理の１つに設けるだけで良い。ただ、各論理列
は位置的にも分離されており、また、各論理列は
論理列毎の機能試験（１論理列／月）が実施され
るため、論理列毎の機能試験の後に続いて、その
論理列でＡ＋Ｂ＋Ｃモード試験が行えるように
夫々の論理列に操作スイツチを設けるものとした
方が現実的に便利が良い。

以上のように、この発明によれば、３論理列方
式の各論理列で行なう個別信号から多重信号への
変換処理は、２論理方式と同じであるため、２論
理列方式と同じエンコーダを使用でき、また、多
重信号の制御室の表示器に入力できる信号に変換
する処理も２論理列方式と同じであるため、同じ
デコーダが使用できる。変更が必要となる部分
は、多重モードスイツチ部と絶縁ユニツト部であ
るが、多重モードスイツチの回路数の変更で容易
に対応でき、又、絶縁ユニツト部についても絶縁
分離回路の追加のみであり問題ないので、現在の
２論理列方式原子炉安全保護装置を３論理列方式
に簡単に変更でき、試験機能も損うことがないの
で高い信頼性を持つた原子炉安全保護装置を得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉安全保護装置を示すブロ
ツク図、第２図は従来の監視表示装置の要部を示
す回路図、第３図は従来の監視表示装置に使用す
るクロツク信号の一例を示す波形図である。第４
図は、この発明の一適用例である３論理列方式原
子炉安全保護装置のブロツク図、第５図Ａ，Ｂは
この発明の基本思想を説明するためのブロツク図
であり、クロツク信号の流れを示す。第６図およ
び第８図はそれぞれこの発明の一実施例の要部を
示す回路図、第７図Ａ，Ｂおよび第９図Ａ，Ｂ
は、この発明で用いるクロツク信号の一例を示す
波形図、第１０図は第１図におけるトリツプ論理
回路の作動を説明するための構成図である。 図中、３２，３３，３４はＡ、Ｂ、Ｃ論理列、
４１，４２，４３はエンコーダ、４５，４６，４
７は絶縁分離ユニツト、１３はデコーダ、６１，
６２，６３，６４，６５，６６，５８，５９，６
０，６７は絶縁分離回路、５７，８８は多重モー
ドスイツチ、７４，７５，７６，７７，７８，８
６はスイツチ、８７は反一致回路、５４は多重信
号入力ライン、５５，５６はクロツク信号入力ラ
イン、６９，７０は他論理列へのクロツク信号出
力ライン、７１，７２は他論理列よりのクロツク
信号入力ライン、７３は各論理列共通ライン、７
９，８０，８１，８２，８３，８４，８５，８９
はクロツク信号波形である。なお図中、同一符号
は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子炉安全保護装置のトリツプ論理回路を試
   験するのに、同一の論理列を備え、各論理列のエ
   ンコーダよりの多重信号を一時に一つの論理列か
   らだけデコーダへ出力し、循環的に各論理列に関
   すする入出力信号を制御室の表示器へ送出する監
   視表示装置において、三つの論理列に夫々対応し
   て設けられた入力信号を反転するゲート回路を通
   して結合したクロツク信号ラインを互いに逆方向
   に２つ設け、各々のクロツク信号ラインへ異なる
   パルス幅のクロツク信号を送り出す装置を備え
   て、事実上同一の上記三つの論理列の出力を順番
   に同一表示器に送る構成としたことを特徴とする
   監視表示装置。