JP2001290534A - プラント運転シミュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易に任意のプラント状態に移行させてシミ
ュレーション時間を短縮できるようにする。 【解決手段】 メインプロセス量ｄを設定するプラント
状態設定部５と、該プラント状態設定部５で設定された
メインプロセス量ｄに対応するプラント状態の初期値ｅ
を演算してプラントモデル部４に送るプラント状態演算
部６とを設けることにより、設定されたプラント状態か
らのシミュレーションを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、任意のプラント状
態をシミュレーションする際のシミュレーション実行時
間を短縮することができるプラント運転シミュレータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、原子力発電所等におけるプラント
では、その状態を模擬するためにプラント運転シミュレ
ータが用いられている。図６はかかるシミュレータの概
略構成図である。

【０００３】当該プラント運転シミュレータは、プラン
ト状態に基づきプラントの運転操作が行われる運転操作
部２、該運転操作部２からの操作指令ａに基づき操作端
操作指令ｂを演算するプラント制御部３、該プラント制
御部３からの操作端操作指令ｂに基づきメインプロセス
量をはじめとした各プロセス量ｃを演算してプラント制
御部３に戻すプラントモデル部４等を有している。

【０００４】そして、プラント制御部３からプラントモ
デル部４への操作端操作指令ｂ及びプラントモデル部４
からプラント制御部３へのプロセス量ｃの返送を繰り返
すことでプラント運転のシミュレーションを行ってい
る。

【０００５】なお、実際にプラント運転シミュレータ１
を用いてプラントの運転をシミュレーションする場合に
は、プラントの停止状態から起動過程、通常運転過程、
停止過程と全過程をひとつづつ進めながら行われてい
る。

【０００６】また、プロセス量ｃや操作端操作指令ｂが
外部的要因により突然異常な動作をしたときのシミュレ
ーションは、プラントモデル部４内の設定値又はプラン
トモデル部４から出力されるプロセス量ｃ等をオペレー
タが強制的に変更することで当該異常状態をシミュレー
ションしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のプラント運転シミュレータ１においては、任意のあ
る一過程のみをシミュレーションしたいときでも、プラ
ントの運転状態がその状態でなければ、それまでの過程
を運転してその状態に移行させるか、またはプラントモ
デル部３内の設定値やプロセス量ｃを強制的に変更する
ことでその状態に移行させなければならず、いずれの場
合においても、そこにたどりつくまでに時間を要する問
題があった。

【０００８】また、オペレータが介在して強制的に任意
の状態を作り出す場合においては、関連するプロセス量
および操作端が多ければ多いほど労力と熟練度を要する
問題があった。

【０００９】そこで、本発明は、プラントモデルを容易
に任意の状態に移行させることができるようにして、オ
ペレータの負担を軽減すると共に、プラント運転シミュ
レーションの実施時間を短縮することができるようにし
たプラント運転シミュレータを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１にかかる発明は、プラントの運転操作が行
われる運転操作部と、該運転操作部からの操作指令に基
づき操作端操作指令を演算するプラント制御部と、該プ
ラント制御部からの操作端操作指令に基づきメインプロ
セス量等のプロセス量を演算してプラント制御部に戻す
プラントモデル部とを有するプラント運転シュミレータ
において、メインプロセス量を設定するプラント状態設
定部と、該プラント状態設定部で設定されたメインプロ
セス量に対応するプラント状態の初期値を演算してプラ
ントモデル部に送ることにより、指定した状態からプラ
ント状態のシミュレーションが行えるようにするプラン
ト状態演算部とを有して、プラントモデルを容易に任意
の状態に移行させることができるようにし、負担を軽減
すると共に、プラント運転シミュレーションの実施時間
を短縮することができるようにしたことを特徴とする。

【００１１】請求項２にかかる発明は、プラント状態設
定部を複数のプロセス量が設定できるように複数設け
て、詳細なプラント状態の指定を可能にして、プラント
モデルを容易に任意の状態に移行させることができるよ
うにし、負担を軽減すると共に、プラント運転シミュレ
ーションの実施時間を短縮することができるようにした
ことを特徴とする。

【００１２】請求項３にかかる発明は、プラント状態設
定部に設定するメインプロセス量に対するサブプロセス
量が設定できるサブプラント状態設定部を設けて、詳細
なプラント状態の指定を可能にして、プラントモデルを
容易に任意の状態に移行させることができるようにし、
負担を軽減すると共に、プラント運転シミュレーション
の実施時間を短縮することができるようにしたことを特
徴とする。

【００１３】請求項４にかかる発明は、プラント状態設
定部に、プラントの異常状態をシミュレーションするた
めに当該状態を作り出す異常模擬選択部を設けたことを
特徴とする。

【００１４】請求項５にかかる発明は、プラント状態演
算部の演算結果に対応してプラント制御部の演算値を更
新するか否かを制御する制御値更新演算部を設けたこと
を特徴とする。

【００１５】請求項６にかかる発明は、プラント状態設
定部で設定された任意のメインプロセス量の初期値によ
りプラントモデル部のみを更新するか、または当該プラ
ントモデル部及びプラント制御部を更新するかを選択す
る更新切替部を設けたことを特徴とする。

【００１６】請求項７にかかる発明は、プラント状態設
定時におけるプラント制御部の信号状態監視を行い異常
事態には警報出力するインターロック回路と、プラント
設定部にメインプロセス量が設定された際には、インタ
ーロック回路の動作を一時的に強制解除する警報強制解
除回路とを設けたことを特徴とする。

【００１７】請求項８にかかる発明は、プラントモデル
部及びプラント制御部の演算状態を記憶するプラント状
態記憶部を設けたことを特徴とする。

【００１８】請求項９にかかる発明は、プラント状態記
憶部が、プラント状態設定部で任意のプラント状態が設
定された際に、プラントモデル部及びプラント制御部の
演算状態を記憶するようにしたことを特徴とする。

【００１９】請求項１０にかかる発明は、プラント状態
記憶部が、プラントの状態が予め設定された状態に一致
した際にプラントモデル部及びプラント制御部の演算状
態を記憶するようにしたことを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て説明する。図１は本実施の形態の説明に適用されるプ
ラント運転シミュレータの構成図である。

【００２１】当該プラント運転シミュレータ１は、プラ
ント状態に基づきプラントの運転操作が行われる運転操
作部２、該運転操作部２からの操作指令ａに基づき操作
端操作指令ｂを演算するプラント制御部３、該プラント
制御部３からの操作端操作指令ｂに基づきメインプロセ
ス量をはじめとした各プロセス量ｃを演算してプラント
制御部３に戻すプラントモデル部４等を有している。

【００２２】また、当該プラント運転シミュレータ１
は、オペレータによりメインプロセス量ｄの状態が設定
されるプラント状態設定部５、該プラント状態設定部５
からのメインプロセス量ｄをプラントモデル部４が受け
取ることができるようにプラント運転シミュレーション
の初期値ｅを演算するプラント状態演算部６等を有して
いる。

【００２３】そして、プラント運転シミュレーション時
において、任意のプラント状態を作成したい場合には、
オペレータがプラント状態設定部５にメインプロセス量
ｄを設定する。

【００２４】プラント状態設定部５は運転員が設定した
メインプロセス量ｄをプラント状態演算部６に渡す。

【００２５】プラント状態演算部６では、プラントモデ
ル部４がプラント状態設定部５より渡されたメインプロ
セス量ｄを得るために必要な初期値ｅを演算する。

【００２６】この際、プラントモデル部４の初期値ｅの
設定は、メインプロセス量ｄとあるプロセス量ｃとが比
例関係にあるなどといった計算式による演算によって算
出する方法も可能であり、また実プラント運用における
データがあれば、折れ点近似関数等によってメインプロ
セス量ｄから特定のプロセス量ｃを設定するといった方
法も可能である。

【００２７】このようにしてプラント状態演算部６にて
設定された初期値ｅ及びメインプロセス量ｄはプラント
モデル部４に渡されて任意のプラント状態が設定され、
この状態に対してプラントモデル部４からプラント制御
部３へのプロセス量ｃが送られ、またプラント制御部３
からプラントモデル部４への操作端操作指令ｂが送られ
てプラント運転シミュレーションが行われる。

【００２８】このとき、プラント状態を任意に変更する
際のオペレータによる介在は、プラント状態設定部５の
設定操作のみと必要最小限に押さえることができ、また
プラントモデル部４の初期値ｅの自動演算により時間短
縮を実現することが可能になる。

【００２９】なお、メインプロセス量ｄの設定のみで
は、プラント状態の設定自由度が限定されて詳細な設定
ができない場合があると共に、メインプロセス量ｄにあ
まり左右されない２次要素的なプロセス量ｃを操作する
運転シミュレーションを実施することができないことが
ある。

【００３０】このような場合には、図２に示すように、
２次要素的なプロセス量の設定が可能なサブプラント状
態設定部５ａを設けることが好ましい。

【００３１】また、メインプロセス量ｄを直接左右する
ような１次的要素が複数ある場合は、その複数の状態の
様々な組み合わせが考えられるため、それら複数の１次
的要素を任意設定できるようにサブプラント状態設定部
５ａを複数設けることが好ましい。

【００３２】これにより、広範囲なプラント運転状態に
おけるシミュレーションを容易に実施できる状態へ移行
させることができる。

【００３３】ところで、プラント運転シミュレーション
を実施する際に通常運転状態以外の状態、即ちプラント
に何らかの理由により異常が発生したときの挙動確認等
のための運転シミュレーションを行う場合がある。

【００３４】かかる通常運転状態以外の状態のシミュレ
ーションを可能にするために、プラント状態設定部５に
複数の異常模擬選択部５ｂを用意し、異常模擬選択部５
ｂにて選択された異常状態にあったをプラントモデル部
４の初期値ｅをプラント状態演算部６にて演算し、プラ
ントモデル部４に送ることにより、容易にプラント異常
時の運転シミュレーションを実施することが可能とな
る。

【００３５】従って、メインプロセス量ｄにて設定でき
るプラント状態以外を作り出すことを可能とすること
で、プラント運転シミュレーションにバリエーションを
持たすことが実現でき、現場のニーズにより適切に対応
することが可能となる。

【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態の説明を
図３を参照して説明する。なお、上記実施の形態と同一
構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。

【００３７】上記記載のプラント運転シミュレータ１に
おいては、プラントモデル部４から各プロセス量ｃ等を
プラント制御部３に送るが、このときプラント制御部３
は任意のプラント状態に設定される前の値の状態から当
該プロセス量ｃに向けて制御を続行しようとする。

【００３８】このことは、プラント制御部３にとっては
プラントの状態が突然変化したということになり、プラ
ント状態更新前のプラント状態から新たに送信されてき
たプロセス量ｃに対応するプラント状態に向けての制御
を開始することになる。従って、プラント制御部３が安
定状態に移行するまでの所用時間が長くなってしまう場
合がある。

【００３９】そこで、本実施の形態では、図３に示すよ
うに、制御値更新演算部７を設けることで、プラント状
態設定部５にて設定された任意のプラント状態となるよ
うプラントモデル部４のみならず、プラント制御部３を
含めた更新を行って任意のプラント状態への移行時間を
短縮するようにしている。

【００４０】例えば、プラント制御部３に送られたプロ
セス量ｃに対して操作端制御量ｂをＰＩＤ演算にて制御
している場合では、プラント状態設定部５にてメインプ
ロセス量ｄが停止状態からステップ応答により通常運転
状態へと移行するとプロセス量ｃが大きく変化するた
め、プラント制御部３より出力される操作端操作指令ｂ
もＰＩＤ演算の結果に対応して大きく変化するようにな
る。

【００４１】これにより、プロセス量ｃもまた大きく変
化してしまい、安定状態に達するまでの時間が長くなっ
てしまう。

【００４２】そこで、プラント状態がプラント状態設定
部５の値に基づき更新される際に、一旦ＰＩＤ演算を停
止させ、プラント状態演算部６にて設定された操作端開
度指令値でＰＩＤ演算結果を更新することにより、ＰＩ
Ｄ演算値も安定した状態にすることが可能になる。

【００４３】また、プラント制御部３が異常等により制
御中断状態となり、その状態から制御再開時の模擬等を
行う場合を考慮して更新切替部８を設けることが好まし
い。

【００４４】これにより、プラントモデル部４のみの更
新か、またはプラントモデル部４及びプラント制御部３
の双方の更新かを切替することが可能となる。

【００４５】ところで、プラント制御部３内では、信号
状態監視をはじめとした様々な状態監視によってプラン
トに危害が及ばないよう図示しないインターロック回路
が設けられている。

【００４６】このような場合に、メインプロセス量ｄの
設定を行うことによりプロセス量ｃが急変すると、この
状態変化に基づいてインターロック回路が動作すること
が考えられる。

【００４７】インターロック回路が動作することにより
操作端操作指令ｂが変化するため、プラント状態演算部
６より設定されたプラントモデル部４の初期値ｅもこの
インターロック回路が動作したことによる操作端指令ｂ
によって変化してしまう。

【００４８】また、運転員によるインターロック回路動
作の復旧作業が発生する。

【００４９】そこで、図４に示すように、警報強制解除
回路９を設けて、メインプロセス量ｄが設定される際に
は、当該警報強制解除回路９で一時的にインターロック
回路の動作及び警報出力を行わないようすことが好まし
い。

【００５０】次に、本発明の第３の実施の形態の説明を
図を参照して説明する。なお、上記実施の形態と同一構
成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。

【００５１】これまで説明した各実施の形態において
は、運転員が望むプラント状態のシミュレーションを行
うには、プラント状態演算部６で初期値ｅをその都度演
算する必要があり、安定状態に達するまで長い時間が必
要であった。

【００５２】これに対し、本実施の形態では、図５に示
すようにプラント状態記憶部１０を設けて、プラント制
御部３及びプラントモデル部４での演算値を記憶するよ
うにしたものである。

【００５３】これにより、当該プラント状態記憶部１０
に記憶されている状態を出発点とすることができるよう
になるため、安定状態に達するまでの所要時間を非常に
短くすることが可能になる。

【００５４】なお、プラント制御部３及びプラントモデ
ル部４での演算値をプラント状態記憶部に記憶する処理
を常にオペレータの指示により行うとすると、当該オペ
レータの負担が増大するので、所定条件で自動的に記憶
するようにすることが好ましい。

【００５５】かかる所定条件としては、オペレータがプ
ラント状態設定を行ったときや特定のイベントが発生し
た場合等を例示でき、当該特定ののイベントとは、発電
プラントを例にして挙げると、タービン起動時や並列時
があげられる。

【００５６】このように、プラント状態記憶部１０に対
して自動的に記憶できるようにすることによりオペレー
タの操作を軽減し、また保持操作の忘れによって再現試
験等ができないといった不都合の発生を抑制することが
可能になる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１にかかる発
明によれば、メインプロセス量を設定するプラント状態
設定部と、該プラント状態設定部で設定されたメインプ
ロセス量に対応するプラント状態の初期値を演算してプ
ラントモデル部に送ることにより、指定した状態からプ
ラント状態のシミュレーションが行えるようにするプラ
ント状態演算部とを設けたので、負担を軽減すると共に
任意のプラント状態シミュレーションの実行時間を短縮
することができるようになる。

【００５８】請求項２にかかる発明によれば、プラント
状態設定部に、メインプロセス量を設定する際に、複数
のメインプロセス量が設定できるように当該プラント状
態設定部を複数設けて、詳細なプラント状態が指定でき
るようにしたので、負担を軽減すると共に任意の詳細な
プラント状態シミュレーションの実行時間を短縮するこ
とができるようになる。

【００５９】請求項３にかかる発明によれば、プラント
状態設定部に設定するメインプロセス量に対するサブプ
ロセス量が設定できるサブプラント状態設定部を設け
て、詳細なプラント状態の指定ができるようにしたの
で、負担を軽減すると共に任意の詳細なプラント状態シ
ミュレーションの実行時間を短縮することができるよう
になる。

【００６０】請求項４にかかる発明によれば、プラント
状態設定部に、プラントの異常状態をシミュレーション
するために当該状態を作り出せる異常模擬選択部を設け
たので、異常状態についてもシミュレーションすること
が可能になる。

【００６１】請求項５にかかる発明によれば、プラント
状態演算部の演算結果に対応してプラント制御部の演算
値を更新するか否かを制御する制御値更新演算部を設け
たので、負担を軽減すると共に任意のプラント状態シミ
ュレーションの実行時間を短縮することができるように
なる。

【００６２】請求項６にかかる発明によれば、プラント
状態設定部で設定された任意のメインプロセス量の初期
値によりプラントモデル部のみを更新するか、または当
該プラントモデル部及びプラント制御部を更新するかを
選択する更新切替部を設けたので、プラント制御部が制
御中断状態から制御再開した際のシミュレーションが行
えるようになる。

【００６３】請求項７にかかる発明によれば、プラント
状態設定時におけるプラント制御部の信号状態監視を行
い異常事態には警報出力するインターロック回路と、プ
ラント設定部にメインプロセス量が設定された際には、
インターロック回路の動作を一時的に強制解除する警報
強制解除回路とを設けたので、シミュレーション時に当
該インターロック回路による中断等が発生しないように
することができるようになって異常状態のシミュレーシ
ョンが可能になる。

【００６４】請求項８にかかる発明によれば、プラント
モデル部及びプラント制御部の演算状態を記憶するプラ
ント状態記憶部を設けので、記憶されている状態からの
シミュレーションが可能になり、負担を軽減すると共に
任意のプラント状態シミュレーションの実行時間を短縮
することができるようになる。

【００６５】請求項９にかかる発明によれば、プラント
状態記憶部が、プラント状態設定部で任意のプラント状
態が設定された際に、プラントモデル部及びプラント制
御部の演算状態を自動的に記憶するようにしたので、負
担を軽減すると共に任意のプラント状態シミュレーショ
ンの実行時間を短縮することができるようになる。

【００６６】請求項１０にかかる発明によれば、プラン
ト状態記憶部が、プラントの状態が予め設定された状態
に一致した際にプラントモデル部及びプラント制御部の
演算状態を自動的に記憶するようにしたので、負担を軽
減すると共に任意のプラント状態シミュレーションの実
行時間を短縮することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の説明に適用される
プラント運転シミュレータの構成図である。

【図２】サブプラント状態設定部を設けた場合の構成図
である。

【図３】本発明の第２の実施の形態の説明に適用される
プラント運転シミュレータの構成図である。

【図４】警報強制解除回路を設けた場合の構成図であ
る。

【図５】本発明の第３の実施の形態の説明に適用される
プラント運転シミュレータの構成図である。

【図６】従来の技術の説明に適用されるプラント運転シ
ミュレータの構成図である。

【符号の説明】

１ プラント運転シミュレータ ２ 運転操作部 ３ プラント制御部 ４ プラントモデル部 ５ プラント状態設定部 ５ａ サブプラント状態設定部 ５ｂ 異常模擬選択部 ６ プラント状態演算部 ７ 制御値更新演算部 ８ 更新切替部 ９ 警報強制解除回路 １０ プラント状態記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長久 宏司 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 大河原 朋晴 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 高山 雄一 東京都府中市晴見町二丁目24番地の１ 東 芝システムテクノロジー株式会社内 Ｆターム(参考） 5B049 AA04 BB07 EE03 EE41 5H004 GA18 GA24 GA28 GB04 KC28 MA04 5H223 AA03 BB01 EE06 FF05 9A001 HH34

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントの運転操作が行われる運転操作
   部と、該運転操作部からの操作指令に基づき操作端操作
   指令を演算するプラント制御部と、該プラント制御部か
   らの操作端操作指令に基づきメインプロセス量等のプロ
   セス量を演算してプラント制御部に戻すプラントモデル
   部とを有するプラント運転シュミレータにおいて、 メインプロセス量を設定するプラント状態設定部と、 該プラント状態設定部で設定されたメインプロセス量に
   対応するプラント状態の初期値を演算して前記プラント
   モデル部に送ることにより、指定した状態からプラント
   状態のシミュレーションが行えるようにするプラント状
   態演算部とを有することを特徴とするプラント運転シミ
   ュレータ。
2. 【請求項２】 前記プラント状態設定部を複数のプロセ
   ス量が設定できるように複数設けたことを特徴とする請
   求項１記載のプラント運転シミュレータ。
3. 【請求項３】 前記プラント状態設定部に設定するメイ
   ンプロセス量に対するサブプロセス量が設定できるサブ
   プラント状態設定部を設けたことを特徴とする請求項１
   又は２記載のプラント運転シミュレータ。
4. 【請求項４】 前記プラント状態設定部に、プラントの
   異常状態をシミュレーションするために当該状態を作り
   出す異常模擬選択部を設けたことを特徴とする請求項１
   乃至３いずれか１項記載のプラント運転シミュレータ。
5. 【請求項５】 前記プラント状態演算部の演算結果に対
   応して前記プラント制御部の演算値を更新するか否かを
   制御する制御値更新演算部を設けたことを特徴とする請
   求項１乃至４いずれか１項記載のプラント運転シミュレ
   ータ。
6. 【請求項６】 前記プラント状態設定部で設定された任
   意のメインプロセス量の初期値により前記プラントモデ
   ル部のみを更新するか、または当該プラントモデル部及
   びプラント制御部を更新するかを選択する更新切替部を
   設けたことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記
   載のプラント運転シミュレータ。
7. 【請求項７】 プラント状態設定時におけるプラント制
   御部の信号状態監視を行い異常事態には警報出力するイ
   ンターロック回路と、 前記プラント設定部にメインプロセス量が設定された際
   には、前記インターロック回路の動作を一時的に強制解
   除する警報強制解除回路とを設けたことを特徴とする請
   求項１乃至６いずれか１項記載のプラント運転シミュレ
   ータ。
8. 【請求項８】 前記プラントモデル部及びプラント制御
   部の演算状態を記憶するプラント状態記憶部を設けたこ
   とを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記載のプラ
   ント運転シミュレータ。
9. 【請求項９】 前記プラント状態記憶部は前記プラント
   状態設定部で任意のプラント状態が設定された際に、前
   記プラントモデル部及びプラント制御部の演算状態を記
   憶するようにしたことを特徴とする請求項８記載のプラ
   ント運転シミュレータ。
10. 【請求項１０】 前記プラント状態記憶部はプラントの
    状態が予め設定された状態に一致した際に前記プラント
    モデル部及びプラント制御部の演算状態を記憶するよう
    にしたことを特徴とする請求項８記載のプラント運転シ
    ミュレータ。