JP2004171425A - プラント信頼性評価方法及び性能評価システム - Google Patents
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Abstract
【課題】原子力プラントの信頼性評価及び運転フォローにおいて、信頼性評価のために監視される主要なパラメータ（原子炉出入口温度差、タービン調速段後圧力など）の挙動に対して、他の補助的なパラメータ（復水器真空度、主蒸気圧力など）が及ぼす影響を低減する。
【解決手段】プラントの運転データから主要パラメータの挙動が安定している時間のデータを抽出する。抽出されたデータの中の補助パラメータの変動と、主要パラメータの各々の変動との相関を取り、相関の良い主要パラメータを選択する。補助パラメータの変動と選択された主要パラメータの変動との相関グラフを作成する。プラントの信頼性評価及び運転フォローを行う際、その相関グラフを用いて主要パラメータを補助パラメータが所定の基準値のときの値に修正し、修正された主要パラメータを用いて信頼性評価及び運転フォローを行う。
【選択図】 図１
【解決手段】プラントの運転データから主要パラメータの挙動が安定している時間のデータを抽出する。抽出されたデータの中の補助パラメータの変動と、主要パラメータの各々の変動との相関を取り、相関の良い主要パラメータを選択する。補助パラメータの変動と選択された主要パラメータの変動との相関グラフを作成する。プラントの信頼性評価及び運転フォローを行う際、その相関グラフを用いて主要パラメータを補助パラメータが所定の基準値のときの値に修正し、修正された主要パラメータを用いて信頼性評価及び運転フォローを行う。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力プラントに例示されるプラントにおいて、計測された物理量を用いてプラントの信頼性を評価するシステム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力プラントに例示されるプラントにおいて、プラントの運転状態を示すパラメータが計測され、それらのパラメータにもとづいてプラントの信頼性が評価される。更に、計測されたパラメータの挙動をフォローすることで、プラントが安定的に運転されていることが確認される。
【０００３】
プラントの評価は、プラントの運転状態を示すパラメータの計測値から一定の規則に基づいてプラントの状態を推定することで行なわれる。あるいはプラントの評価は、プラントの各機器とその相互関係を計算機上でモデル化して数値シミュレーションを行い、プラントの運転状態を示すパラメータの計測値と比較することで行なわれる。
【０００４】
運転状態が連続量で表される機器において、機器の定常状態を表す変数の関係式を微分して得られる変数の増分についての線形の関係式と運転監視用の測定点における変数の変動量を用いて、他の変数の変動量を計算する方法に基づいて、機器の異常個所を推定する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３６５３８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、精度が高いプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、精度が高く処理時間が短いプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、プラントの信頼性評価において機器の計測誤差や製作誤差等の不確定要因による影響を低減するプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明におけるプラント信頼性評価システム（１１）は、プラントの信頼性を評価するために監視される主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）をプラント（１）の運転データから時系列的に取得する主要パラメータ取得部（１６、２８、２９）と、プラント（１）の運転データ（１８）から補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）を時系列的に取得する補助パラメータ取得部（１４、１５、１７、３０）を具備している。補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）が変化することによるプラント（１）の出力の変化は主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）が変化することによるプラント（１）の出力の変化よりも小さい。プラント信頼性評価システム（１１）は更に、主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）と補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）との関係を表す修正関数（５０、５１、５２、５３）を生成する修正関数作成部（２０）を具備している。こうしたプラント信頼性評価システム（１１）は、プラント（１）の信頼性を評価するときに修正関数（５０、５１、５２、５３）を用いて修正された主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）を監視対象として用いる。
【００１１】
プラント信頼性評価システム（１１）は更に、プラント（１）の運転データを用いて主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）と出力との相関式（Ｋ１（Ｆｗ）、Ｋ２（ΔＴ）、Ｋ３（Ｐ１ｓｔ））を生成する相関式生成部（１０１）と、補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）の変化に伴う主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）の変化を計算し、その変化を相関式（Ｋ１（Ｆｗ）、Ｋ２（ΔＴ）、Ｋ３（Ｐ１ｓｔ））を用いて出力の変化に換算し、補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）の変化と出力の変化とを対応づける修正関数（５０、５１、５２、５３）を作成する修正関数作成部（２０）とを具備している。こうしたプラント信頼性評価システム（１１）は、修正関数（５０、５１、５２、５３）を用いて修正された主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）を監視対象とすることでプラント（１）の信頼性の評価を行う。
【００１２】
プラント信頼性評価システム（１１）は更に、修正関数（５０、５１、５２、５３）において補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）が運転データから得られた値を取る時の出力の変化と、補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）がプラント固有値あるいは所定時間内での平均値を取る時の出力の変化との差を修正係数として得、その修正係数を用いて主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）に対応する修正主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）を算出する修正主要パラメータ演算部（１０９）を具備している。
【００１３】
プラント信頼性評価システムは更に、補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）の変化に伴う複数の主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）の各々の変化を計算し、主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）の各々の変化を相関式（Ｋ１（Ｆｗ）、Ｋ２（ΔＴ）、Ｋ３（Ｐ１ｓｔ））を用いて出力の変化に換算した結果を複数の出力修正量候補として得る出力修正量候補演算部（１０７）と、それら複数の出力修正量候補のうちで補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）と統計的に最も相関が良いものを出力修正量として選び、補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）と選ばれた出力修正量とを対応づけた修正関数（５０、５１、５２、５３）を作成する修正関数選択部（１０８）とを具備している。プラント信頼性評価システム（１１）は更に、修正関数（５０、５１、５２、５３）と所定の時間内における補助パラメータの時間平均値（＜Ｆ１＞、＜Ｆ２＞、＜Ｐ１＞、＜Ｐ２＞）とを用いて出力の修正係数を得、修正係数を用いて複数の主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）の各々に対応する複数の修正主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）を算出する修正主要パラメータ演算部（１０９）を具備している。
【００１４】
複数の修正主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）は、相関式（Ｋ１（Ｆｗ）、Ｋ２（ΔＴ）、Ｋ３（Ｐ１ｓｔ））を用いて出力の単位で表されている。プラント信頼性評価システム（１１）は更に、複数の修正主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）から任意の２つを取り出してその差（ａ、ｂ、ｃ）を計算し、その差（ａ、ｂ、ｃ）を時系列的に記録した偏差関数を作成し、その偏差関数において差（ａ、ｂ、ｃ）の最大値あるいは偏差値が予め設定された閾値以下となる時間範囲を安定サイクルとして取り出す安定サイクル抽出部（１０３）を具備している。こうしたプラント信頼性評価システム（１１）は、プラント（１）が安定した運転状態にあるときのプラント状態の監視をするために、前記安定サイクルを前記信頼性監視の対象として取り出す。
【００１５】
該閾値としては、標準偏差に例示される統計確率的な手法を用いて決められた値か、あるいは任意に設定された値が用いられる。本明細書の［発明の詳細な説明］において使用される閾値という表現は、すべてこの意味で用いられる。
【００１６】
プラント信頼性評価システム（１１）は、原子力発電プラント（１）の信頼性評価に用いられることがある。そのとき、主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）は冷却水の給水流量（Ｆｗ）、原子炉出入口温度差（ΔＴ）、タービン調速段後圧力（Ｐ１ｓｔ）のうちの少なくとも１つを含んでいる。補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）は、電気出力（Ｇ）、復水器真空度（Ｐ２）、主蒸気圧力（Ｐ１）、補助蒸気圧力（Ｆ２）、水質管理水流量（Ｆ１）のうちの少なくとも１つを含んでいる。
【００１７】
補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）は、第１種補助パラメータ（Ｐ２）と第２種補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１）とにグループ化される。第１種補助パラメータ（Ｐ２）が変化することによるプラント（１）の出力の変化は、第２種補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１）が変化することによる変化よりも大きい。プラント信頼性評価システム（１１）は更に、プラント（１）の時系列的な運転データのうちで、第１種補助パラメータ（Ｐ２）の値が、第１種補助パラメータ（Ｐ２）の変化による出力の変化が予め決められた閾値よりも小さい値であるような時間範囲を抽出する第１種補助パラメータ選択部（１０４）を具備している。こうしたプラント信頼性評価システム（１１）は、プラント（１）の信頼性評価において第２種補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１）の影響を取り入れるために、第１種補助パラメータ選択部（１０４）によって抽出された時間範囲を信頼性評価の対象として取り出す。
【００１８】
第１種補助パラメータ（Ｐ２）の変化によるプラントの出力の変化は１０パーセント程度であり、第２種補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１）の変化による出力の変化は１パーセント程度である。好ましくは、第１種補助パラメータ（Ｐ２）の変化によるプラントの出力の変化は１０パーセント未満であり、第２種補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１）の変化による出力の変化は１パーセント未満である。
【００１９】
こうしたプラント信頼性評価システム（１１）が原子力発電プラント（１）の信頼性評価に用いられるとき、第１種補助パラメータ（Ｐ２）は復水器真空度（Ｐ２）であり、第２種補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１）は、電気出力（Ｇ）、主蒸気圧力（Ｐ１）、補助蒸気圧力（Ｆ２）、水質管理水流量（Ｆ１）のうちの少なくとも１つを含んでいる。
【００２０】
本発明によるプラント性能評価システムは、修正関数（５０、５１、５２、５３）を用いて、任意の時刻における運転データに示される補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）の値に対応する修正関数（５０、５１、５２、５３）の値を用いて修正された主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）と、所定の時間内における補助パラメータの時間平均値（＜Ｆ１＞、＜Ｆ２＞、＜Ｐ１＞、＜Ｐ２＞）に対応する修正関数（５０、５１、５２、５３）の値あるいはプラント固有値（図示せず）における補助パラメータの値に対応する修正関数（５０、５１、５２、５３）の値を用いて修正された主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）との差を、予め設定された閾値（図示せず）と比較することにより運転フォローを行う。
【００２１】
本発明によるプラント性能評価システムは、修正関数（５０、５１、５２、５３）を用いて修正された主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）を用いてプラント（１）の性能予測解析を行う性能予測部（１１２）と、性能予測解析の結果を用いてヒートバランス解析を行うヒートバランス解析部（１１３）とを具備している。プラント性能評価システムは、性能予測解析の結果とヒートバランス解析の結果とを用いてプラント（１）の性能を評価する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態において、プラント信頼性評価システム及びプラント信頼性評価方法は、原子力プラントの信頼性を評価するために用いられる。
【００２３】
図１を参照して、プラント信頼性評価システム１１は、原子力プラント１に接続されている。原子力プラント１は、加圧水型の原子力発電プラントである。本発明におけるプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムは、沸騰水型の原子力発電プラントあるいは新型の原子力発電プラントにも好適に用いられる。
【００２４】
原子力プラント１は、炉心Ｒを格納する原子炉２を備えている。原子炉２は１次系ループ９に接続されており、１次系ループ９の往路と復路の間に温度差計２３を備えている。１次系ループ９は蒸気発生器３を備えている。蒸気発生器３は水質管理用配管３６を備えており、水質管理用配管３６には流量計８が設置されている。蒸気発生器３は２次系ループ１０に接続されている。２次系ループ１０は、蒸気発生器３の下流側に圧力計４を備えている。
【００２５】
２次系ループ１０は更に、圧力計４の下流側にタービン５を備えている。タービン５の第１段（調速段）の後には圧力計２２が設けられている。タービン５は発電機３３に接続され、発電機３３には電力計３４が設置されている。
【００２６】
２次系ループ１０は更に、タービン５より下流側に補助蒸気抽出配管３２を接続されており、補助蒸気抽出配管３２には流量計３１が設置されている。２次系ループ１０は更に、補助蒸気抽出配管３２の接続部よりも下流側に復水器６を備えている。復水器６の下流側には流量計７が設けられている。
【００２７】
プラント信頼性評価システム１１は、原子力プラント１の運転条件の設定値を取得する運転条件データ取得部１２を備えている。プラント信頼性評価システム１１は、温度計２３からのデータを取得する炉心温度差データ取得部２８と、蒸気発生器のデータを取得する蒸気発生性能データ取得部１３と、流量計８からのデータを取得する水質管理用水流量取得部１４と、圧力計４からのデータを取得する主蒸気圧力データ取得部１５と、流量計７からのデータを取得する流量データ取得部１６と、復水器６からのデータを取得する真空度データ取得部１７と、圧力計２２からのデータを取得するタービン第１段後圧力データ取得部２９と、流量計３１からのデータを取得する補助蒸気抽出量取得部３０と、電力計３４からのデータを取得する電気出力取得部３５とを備えている。
【００２８】
プラント信頼性評価システム１１は更に、データ蓄積部１８を備えている。データ蓄積部１８は、運転条件データ取得部１２、炉心温度差データ取得部２８、蒸気発生性能データ取得部１３、水質管理用水流量取得部１４、主蒸気圧力データ取得部１５、流量データ取得部１６、真空度データ取得部１７、タービン第１段後圧力データ取得部２９、補助蒸気抽出量取得部３０及び電気出力取得部３５からデータを受け取り蓄積する。プラント信頼性評価システム１１は更に、安定サイクル選択部１９と、修正曲線作成部２０と、信頼性評価部２１とを備えている。
【００２９】
図２を参照して、安定サイクル選択部１９は、相関式生成部１０１と、修正主要パラメータ相関計算部１０２と安定サイクル抽出部１０３とを備えている。
【００３０】
図３を参照して、修正曲線作成部２０は、第１種補助パラメータ選択部１０４と、修正曲線生成部１０５と、修正曲線保存部１０６とを備えている。図４を参照して、修正曲線生成部１０５は、出力修正量候補演算部１０７と、修正曲線選択部１０８とを備えている。
【００３１】
図５を参照して、信頼性評価部３１は、修正主要パラメータ演算部１０９と、偏差演算評価部１１０及び信頼性評価データ保存部１１１を備えている。
【００３２】
以上のような構成を備えたプラント信頼性評価システム１１は、次のように動作する。
【００３３】
図６は、安定サイクル選択部１９の動作を示している。プラントの運転は、サイクルに分けて行なわれる。プラント信頼性評価システム１１が動作するとき、データ蓄積部１８に蓄積された運転データがサイクル毎に区別されて安定サイクル選択部１９に読み込まれる（ステップＳ１）。
【００３４】
読み込まれるデータは、主要パラメータと補助パラメータと出力と運転条件データである。実施の形態においては出力として熱出力が用いられる。出力としては、熱出力に代えて電気出力を用いても、それ以外の構成と動作とは同一である。主要パラメータはプラントの出力に顕著に相関を示すパラメータであり、熱出力Ｐ、流量データ取得部１６が取得する２次系ループ１０の給水流量Ｆｗ、炉心温度差データ取得部２８が取得する炉心温度差ΔＴ、タービン第１段後圧力データ取得部２９が取得するタービン第１段後圧力Ｐ１ｓｔが例示される。補助パラメータは、その値が変化したことによるプラントの出力の変動が小さく、例えばプラントの定格出力の１パーセント程度、好ましくは１パーセント以下であるようなパラメータである。補助パラメータとしては、電気出力取得部３５が取得する発電機３３の電気出力Ｇ、主蒸気圧力データ取得部１５が取得する主蒸気圧力Ｐ１、復水器真空度データ取得部１７が取得する復水器真空度Ｐ２、水質管理水流量取得部１４が取得する水質管理水流量Ｆ１、補助蒸気抽出量取得部３０が取得する補助蒸気抽出量Ｆ２が例示される。運転条件データ取得部１２が取得する運転条件データは、サイクルの開始と終了の時期、定期検査を行なった時期、機器の修理または交換の実施記録などを含んでいる。
【００３５】
ステップＳ１において読み込まれたデータから給水流量Ｆｗが変化し炉心温度差ΔＴとタービン第１段後圧力Ｐ１ｓｔが実質的に一定である時間範囲のデータを抽出し統計的な処理を施すことで、給水流量Ｆｗと出力Ｐとの近似的な相関式Ｐ＝Ｋ１（Ｆｗ）が得られる。同様の手続きによって、炉心温度差ΔＴと出力Ｐとの相関式Ｐ＝Ｋ２（ΔＴ）と、タービン第１段後圧力Ｐ１ｓｔと出力Ｐとの相関式Ｐ＝Ｋ３（Ｐ１ｓｔ）が得られる（ステップＳ２）。
【００３６】
安定サイクル選択部１９は、処理中のデータが属するサイクルが過去に修正曲線５０、５１、５２、５３を計算したサイクルであるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００３７】
過去に修正曲線５０、５１、５２、５３を計算したサイクルであったとき（ステップＳ３Ｙｅｓ）、安定サイクル選択部１９は、修正曲線作成部２０から修正曲線５０、５１、５２、５３を読み込む（ステップＳ４）。
【００３８】
修正曲線５０、５１、５２、５３の詳細な説明は、ステップＳ２０からステップＳ２７までを説明する際に与えられる。修正曲線５０、５１、５２、５３は、順に図９、図１０、図１１、図１２に示されている。
【００３９】
修正曲線５０、５１、５２、５３は、ＣＦ１＝ＣＦ１（Ｆ１）、ＣＦ２＝ＣＦ２（Ｆ２）、…、という式で表される。ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＰ１、ＣＰ２は補助パラメータの各々に対応する出力修正量である。
【００４０】
給水流量Ｆｗを、相関式Ｐ＝Ｋ１（Ｆｗ）を用いて出力の単位の量に換算し、補助パラメータの変動による影響を補正する修正係数１＋ＣＦ１＋ＣＦ２＋ＣＰ１＋ＣＰ２を掛けることで、出力の単位を持つ量である修正給水流量Ｆｗ´が得られる。修正炉心出入口温度差ΔＴ´、修正タービン第１段後圧力Ｐ１ｓｔ´も同様の手続で得られる。式で表せば、
Ｆｗ´＝（１＋ＣＦ１＋ＣＦ２＋ＣＰ１＋ＣＰ２）Ｋ１（Ｆｗ）、
ΔＴ´＝（１＋ＣＦ１＋ＣＦ２＋ＣＰ１＋ＣＰ２）Ｋ２（ΔＴ）、
Ｐ１ｓｔ´＝（１＋ＣＦ１＋ＣＦ２＋ＣＰ１＋ＣＰ２）Ｋ３（Ｐ１ｓｔ）
である（ステップＳ５）。
【００４１】
ステップＳ３において、処理中のデータが属するサイクルが過去に修正曲線５０、５１、５２、５３を計算したサイクルではないとき（ステップＳ３Ｎｏ）、主要パラメータＦｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔを相関式で出力の単位に換算した量を修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´とする。式で表せば、
Ｆｗ´＝Ｋ１（Ｆｗ）、
ΔＴ´＝Ｋ２（ΔＴ）、
Ｐ１ｓｔ´＝Ｋ３（Ｐ１ｓｔ）
である（ステップＳ６）。
【００４２】
修正主要パラメータの任意の２つの差、
ａ＝Ｆｗ´−ΔＴ´、
ｂ＝Ｆｗ´−Ｐ１ｓｔ´、
ｃ＝ΔＴ´−Ｐ１ｓｔ´
が計算される（ステップＳ７）。
【００４３】
ａ、ｂ、ｃの各々の標準偏差と、｜ａ｜、｜ｂ｜、｜ｃ｜の各々の最大値が計算される（ステップＳ８）。
【００４４】
プラントは、低圧タービンのロータ取り換えに例示されるプラントの各機器の交換あるいは調整、あるいは定期検査によって挙動が異なったものになる。そうしたプラントの状態の変化があった場合、サイクルはプラント状態ごとに分けらる（ステップＳ９）。以下で説明される安定サイクルの摘出および修正曲線５０、５１、５２、５３の導出は、例えば低圧タービンのロータの取り換えの前後など異なるプラント状態ごとに別々に行われる。
【００４５】
安定サイクルを摘出するために、標準偏差に対する閾値Ｔ１と、最大値に対する閾値Ｔ２が設定される。ａ、ｂ、ｃの標準偏差の全てがＴ１を下回り、あるいは｜ａ｜、｜ｂ｜、｜ｃ｜の最大値の全てがＴ２を下回るサイクルが安定サイクルとして摘出される。
【００４６】
閾値Ｔ１、Ｔ２としては、標準偏差に例示される統計確率的な手法を用いて決められた値か、あるいは任意に設定された値が用いられる。本明細書の［発明の詳細な説明］において使用される閾値という表現は、すべてこの意味で用いられる。
【００４７】
ａ、ｂ、ｃの絶対値が小さく標準偏差が小さいサイクルは、プラント１の各部でハンチングやドリフト等の不規則な挙動が起きていないサイクルである。このような安定サイクルの運転データは、プラント１の運転データから信頼性を評価しあるいは運転フォローを行なう上で、そのプラント１の基準となる運転データとして用いられる。
【００４８】
プラント１の信頼性評価を行うための基準となる運転データとして、設計値あるいはシミュレーションによって得られる仮想データではなく、運転データから摘出された安定サイクルを用いることで、機器の計測誤差や製作誤差、あるいは定期検査での調整誤差などの不確定要因による信頼性評価への影響が低減され、精度が良い信頼性評価が行われる。
【００４９】
安定サイクルの摘出が機器の交換の前後など異なるプラント状態ごとに行われることで、複数の運転状態の各々に対応して信頼性評価あるいは運転フォローの基準となる運転データが選択されることになる。このようなプラント信頼性評価システム１１は精度が高い。
【００５０】
図７は、修正曲線５２を作成するときの修正曲線作成部２０の動作を示している。修正曲線作成部２０は、安定サイクル抽出部１０３によって抽出された安定サイクルに含まれる運転データを読み込む（ステップＳ２０）。
【００５１】
補助蒸気抽出量Ｆ２が変化することによるプラントの出力の変化は０．１パーセント程度であるのに対して復水器真空度Ｐ２が変化することによるプラントの出力の変化は３パーセント程度の大きさに達することがある。そのため補助蒸気抽出量Ｆ２の修正曲線５２を求めるとき、第１種補助パラメータ選択部１０４はステップＳ２０で読み込まれた運転データの中から、復水器真空度Ｐ２による出力修正量が小さい時間範囲のデータを抽出する（ステップＳ２１）。
【００５２】
出力に与える影響の桁が異なる複数のパラメータが混在している場合、出力に対する影響が比較的大きくなることがあるパラメータの影響が小さい時間範囲の運転データを抽出した上で、出力に対する影響が比較的小さいパラメータの修正曲線を求めることで、出力に対する影響が比較的小さいパラメータに関しても修正曲線を得ることができ、高い精度でプラントの信頼性評価が行われる。
【００５３】
修正曲線候補演算部１０７は、ステップＳ２１で抽出されたデータの中から補助蒸気抽出量Ｆ２実質的に変化している個所を探し、補助蒸気抽出量Ｆ２が変化する前後における主要パラメータＦｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔの値を摘出する（ステップＳ２２）。
【００５４】
補助蒸気抽出量Ｆ２が実質的に変化している個所は、補助蒸気抽出量Ｆ２が所定の時間内に所定の閾値よりも大きく変化しているという条件を満たす個所が選ばれる。所定の時間内における補助蒸気抽出量Ｆ２の変化が所定の閾値よりも大きくなることが少ないとき、所定の閾値は段階的により小さい値に再設定される。
【００５５】
プラントの各部のパラメータの値はさまざまな要因からの影響によって変動するため、補助パラメータの変化が小さい部分の運転データにおいては、補助パラメータと主要パラメータの相関は、さまざまな要因からの影響によるノイズに隠される。そのため、上述のように補助パラメータが閾値よりも大きく変化する部分の運転データを摘出することは、ノイズの影響を低減して補助パラメータと主要パラメータとの相関を調べる上で好ましい。
【００５６】
更に、補助パラメータが閾値よりも大きく変化する部分の運転データを摘出することで、修正曲線を得るための処理にかかる時間が短くなる。
【００５７】
修正曲線候補演算部１０７は、ステップＳ２１で摘出された補助蒸気抽出量Ｆ２の変化の前後における主要パラメータの値の変化を、式
ΔＰＦｗ＝｜変化前Ｆｗ−変化後Ｆｗ｜×Ｋ１、
ΔＰΔＴ＝｜変化前ΔＴ−変化後ΔＴ｜×Ｋ２、
ΔＰＰ１ｓｔ＝｜変化前Ｐ１ｓｔ−変化後Ｐ１ｓｔ｜×Ｋ３
に従って出力の単位をもつ量ΔＰＦｗ、ΔＰΔＴ、ΔＰＰ１ｓｔに換算する（ステップＳ２３）。ここでＫ１、Ｋ２、Ｋ３は、相関式Ｋ１（Ｆｗ）、Ｋ２（ΔＴ）、Ｋ３（Ｐ１ｓｔ）から得られる係数である（ステップＳ２３）。
【００５８】
修正曲線選択部１０８は、補助蒸気抽出量Ｆ２の変化量とΔＰＦｗ、ΔＰΔＴ、ΔＰＰ１ｓｔの各々との相関を取り（ステップＳ２４）、それらの中から統計的に最も相関が良いものを選択する（ステップＳ２５）。相関としては、標準偏差が好適に用いられる。
【００５９】
ステップＳ２５において例えばΔＰＦｗが選択されたとすると、補助蒸気抽出量Ｆ２を横軸に取り、ΔＰＦｗを出力修正量として縦軸に取って描かれる曲線が、補助蒸気抽出量Ｆ２の修正曲線５２として修正曲線保存部１０６に保存される（ステップＳ２６）。
【００６０】
このように動作するプラント信頼性評価システムは、以下に説明する効果を有する。プラントは複雑なシステムであり、プラントの状態を示す各種のパラメータは相互に複雑に関係している。あるパラメータの変化は、他のあるパラメータの変化と高い相関を示す場合があり、他のパラメータの変化とは相関が無い場合がある。こうした相関は、プラント状態が変わるのに伴って変わることがある。主要パラメータによる信頼性評価において補助パラメータの変化による影響を取り入れるためには、補助パラメータと、該補助パラメータに最も相関が高い主要パラメータとの相関が用いられることが好ましい。上述の方法によって得られる修正曲線は、このような条件を満たしている。このような修正曲線を用いたプラント信頼性評価システムは精度が高く、特にプラント状態の変化に伴って複数のパラメータの間の相関関係が変化したときに高い精度を保つ。
【００６１】
更に、上述の方法は、複雑に関係している各種のパラメータのなかで相関が高い組を運転データから発見法的に見出す方法であり、処理時間が短い。こうした方法を用いたプラント信頼性評価システムは、処理時間が短い。
【００６２】
図８は、信頼性評価部２１の動作を示している。プラントの信頼性を評価するとき、信頼性評価部２１はデータ蓄積部１８から運転データを読み込む（ステップＳ３０）。
【００６３】
運転データには、主要パラメータＦｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ、補助パラメータＦ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２が含まれる。以下、主要パラメータとして給水流量Ｆｗの修正主要パラメータＦｗ´を求める場合を例として説明する。
【００６４】
修正主要パラメータ演算部１０９は、出力修正量ΔＣＦ１、ΔＣＦ２、ΔＣＰ１、ΔＣＰ２を求めるために用いられる基準値として、補助パラメータＦ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２の時間平均値＜Ｆ１＞、＜Ｆ２＞、＜Ｐ１＞、＜Ｐ２＞を計算する（ステップＳ３１）。
【００６５】
このような基準値としては、時間平均値に替えてプラント固有値を用いることが可能である。
【００６６】
修正主要パラメータ演算部１０９は修正曲線保存部１０６から修正曲線を読み込む（ステップＳ３２）。
【００６７】
修正主要パラメータ演算部１０９は、出力修正量ΔＣＦ１、ΔＣＦ２、ΔＣＰ１、ΔＣＰ２を計算する。計算は、式
ΔＣＦ１＝ＣＦ１（Ｆ１）−ＣＦ１（＜Ｆ１＞）
ΔＣＦ２＝ＣＦ２（Ｆ２）−ＣＦ２（＜Ｆ２＞）
ΔＣＰ１＝ＣＰ１（Ｐ１）−ＣＰ１（＜Ｐ１＞）
ΔＣＰ２＝ＣＰ２（Ｐ２）−ＣＰ２（＜Ｐ２＞）
によって行われる（ステップＳ３３）。
【００６８】
主要パラメータの一つである給水流量Ｆｗを、相関式Ｐ＝Ｋ１（Ｆｗ）を用いて出力の単位の量に換算し、補助パラメータの変動による影響を補正する修正係数１＋ΔＣＦ１＋ΔＣＦ２＋ΔＣＰ１＋ΔＣＰ２を掛けることで、出力の単位を持つ量である修正給水流量Ｆｗ´が得られる。式で表せば、
Ｆｗ´＝（１＋ΔＣＦ１＋ΔＣＦ２＋ΔＣＰ１＋ΔＣＰ２）Ｋ１（Ｆｗ）
である（ステップＳ３４）。
【００６９】
同様にして、出力Ｐから修正出力
Ｐ´＝（１＋ΔＣＦ１＋ΔＣＦ２＋ΔＣＰ１＋ΔＣＰ２）Ｐ
が求められる。
【００７０】
偏差演算評価部１１０は、修正給水流量Ｆｗ´の平均値＜Ｆｗ´＞と標準偏差Ｄ（Ｆｗ´）とを求める（ステップＳ３５）。
【００７１】
偏差演算評価部１１０は、修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´の各々に対して評価用の閾値を求め（ステップＳ３６）、修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´と合わせて出力する（ステップＳ３７）。
【００７２】
本発明によるプラント信頼性評価システムは処理時間が短いため、実質的にリアルタイムでプラントの運転フォローを行うことができる。
【００７３】
修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´と評価用の閾値とは、後からさまざまな分析を加えることが可能なように信頼性評価データ保存部１１１に保存される（ステップＳ３８）。
【００７４】
偏差演算評価部１１０は、修正給水流量Ｆｗ´の各々に対して評価用の閾値を作成する（ステップＳ３６）。
【００７５】
評価用の閾値は、平均値＜Ｆｗ´＞を中心として標準偏差Ｄ（Ｆｗ´）に比例した幅で決められることが好ましい。このような閾値を設定することで、プラントの信頼性評価を行うときに、修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´の変動が統計的なばらつきなのかドリフトを示しているのかを判断するための指標が得られる。このような閾値が設定されることで、プラントの信頼性評価のために修正主要パラメータが閾値から外側に外れている部分の運転データを自動的に抽出することができる。こうしたプラント信頼性評価システムは、処理時間が短い。
【００７６】
図１３は、運転データから得られた出力Ｐと、出力Ｐを修正して得られた修正出力Ｐ´の図である。補正前の出力は出力Ｐを、補正後の出力は修正出力Ｐ´を示している。図１３においてはＰ´がほぼ一定の値であることから、出力Ｐの値が波打っているのは補助パラメータによる影響であることが分かる。値が安定している修正出力Ｐ´を用いることで、プラントの信頼性評価が精度良く行われる。
【００７７】
図１４は、修正給水流量Ｆｗ´を用いた運転フォローの例を示している。給水流量Ｆｗ´はばらつきが少ないため、補助パラメータによる通常の影響以外の要因で給水流量が変動したときに、少ない変動でも気付くことが容易である。
【００７８】
図１５は、プラント信頼性評価システムを組み込んだプラント性能評価システムの一例を示している。原子力プラント１より供給される運転データは、プラント信頼性評価システム１１に送られて修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´が求められる。求められた修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´は、性能予測部１１２に送られ性能予測解析が行われる。性能予測に修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´が用いられることによって性能予測が精度良く行われる。
【００７９】
性能予測の結果はヒートバランス解析部１１３に送られ、ヒートバランス解析が実施される。性能予測部１１２での予測結果が用いられることにより最確的な解析を行うことができる。
【００８０】
プラント信頼性評価システム１１、性能予測部１１２及びヒートバランス解析部１１３における評価の結果は運転データ診断部１１４に集められ、運転データの評価が高い信頼性で行われる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、精度が高いプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムが提供される。
【００８２】
更に本発明によれば、精度が高く処理時間が短いプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムが提供される。
【００８３】
更に本発明によれば、プラントの信頼性評価において機器の計測誤差や製作誤差等の不確定要因による影響を低減するプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、プラント信頼性評価システムの構成を表す。
【図２】図２は、安定サイクル選択部の構成を示す。
【図３】図３は、修正曲線作成部の構成を示す。
【図４】図４は、修正曲線生成部の構成を示す。
【図５】図５は、信頼性評価部の構成を示す。
【図６】図６は、安定サイクル選択部の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、修正曲線作成部の動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、信頼性評価部の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、復水器真空度の修正曲線である。
【図１０】図１０は、蒸気圧力の修正曲線である。
【図１１】図１１は、補助蒸気使用量の修正曲線である。
【図１２】図１２は、水質管理用水流量の修正曲線である。
【図１３】図１３は、補正前と補正後の熱出力の比較図である。
【図１４】図１４は、修正給水流量を用いた運転フォロー図である。
【図１５】図１５は、プラント信頼性評価システムを用いたプラント性能評価システムを示す。
【符号の説明】
１…原子力プラント
２…原子炉
３…蒸気発生器
４…圧力計
５…タービン
６…復水器
７…流量計
８…流量計
９…１次系ループ
１０…２次系ループ
１１…プラント信頼性評価システム
１２…運転条件データ取得部
１３…蒸気発生性能データ取得部
１４…水質管理用水流量取得部
１５…主蒸気圧力データ取得部
１６…流量データ取得部
１７…真空度データ取得部
１８…データ蓄積部
１９…安定サイクル選択部
２０…修正曲線作成部
２１…信頼性評価部
２２…圧力計
２３…温度計
２８…炉心温度差データ取得部
２９…タービン第１段後圧力データ取得部
３０…補助蒸気抽出量取得部
３１…流量計
３２…補助蒸気配管
３３…発電機
３４…電力計
３５…電気出力取得部
１０１…相関式生成部
１０２…修正主要パラメータ相関計算部
１０３…安定サイクル抽出部
１０４…第１種補助パラメータ選択部
１０５…修正曲線生成部
１０６…修正曲線保存部
１０７…出力修正量候補演算部
１０８…修正曲線選択部
１０９…修正主要パラメータ演算部
１１０…偏差演算評価部
１１１…信頼性評価データ保存部
１１２…性能予測部
１１３…ヒートバランス解析部
１１４…運転データ診断部
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力プラントに例示されるプラントにおいて、計測された物理量を用いてプラントの信頼性を評価するシステム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力プラントに例示されるプラントにおいて、プラントの運転状態を示すパラメータが計測され、それらのパラメータにもとづいてプラントの信頼性が評価される。更に、計測されたパラメータの挙動をフォローすることで、プラントが安定的に運転されていることが確認される。
【０００３】
プラントの評価は、プラントの運転状態を示すパラメータの計測値から一定の規則に基づいてプラントの状態を推定することで行なわれる。あるいはプラントの評価は、プラントの各機器とその相互関係を計算機上でモデル化して数値シミュレーションを行い、プラントの運転状態を示すパラメータの計測値と比較することで行なわれる。
【０００４】
運転状態が連続量で表される機器において、機器の定常状態を表す変数の関係式を微分して得られる変数の増分についての線形の関係式と運転監視用の測定点における変数の変動量を用いて、他の変数の変動量を計算する方法に基づいて、機器の異常個所を推定する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３６５３８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、精度が高いプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、精度が高く処理時間が短いプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、プラントの信頼性評価において機器の計測誤差や製作誤差等の不確定要因による影響を低減するプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明におけるプラント信頼性評価システム（１１）は、プラントの信頼性を評価するために監視される主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）をプラント（１）の運転データから時系列的に取得する主要パラメータ取得部（１６、２８、２９）と、プラント（１）の運転データ（１８）から補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）を時系列的に取得する補助パラメータ取得部（１４、１５、１７、３０）を具備している。補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）が変化することによるプラント（１）の出力の変化は主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）が変化することによるプラント（１）の出力の変化よりも小さい。プラント信頼性評価システム（１１）は更に、主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）と補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）との関係を表す修正関数（５０、５１、５２、５３）を生成する修正関数作成部（２０）を具備している。こうしたプラント信頼性評価システム（１１）は、プラント（１）の信頼性を評価するときに修正関数（５０、５１、５２、５３）を用いて修正された主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）を監視対象として用いる。
【００１１】
プラント信頼性評価システム（１１）は更に、プラント（１）の運転データを用いて主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）と出力との相関式（Ｋ１（Ｆｗ）、Ｋ２（ΔＴ）、Ｋ３（Ｐ１ｓｔ））を生成する相関式生成部（１０１）と、補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）の変化に伴う主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）の変化を計算し、その変化を相関式（Ｋ１（Ｆｗ）、Ｋ２（ΔＴ）、Ｋ３（Ｐ１ｓｔ））を用いて出力の変化に換算し、補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）の変化と出力の変化とを対応づける修正関数（５０、５１、５２、５３）を作成する修正関数作成部（２０）とを具備している。こうしたプラント信頼性評価システム（１１）は、修正関数（５０、５１、５２、５３）を用いて修正された主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）を監視対象とすることでプラント（１）の信頼性の評価を行う。
【００１２】
プラント信頼性評価システム（１１）は更に、修正関数（５０、５１、５２、５３）において補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）が運転データから得られた値を取る時の出力の変化と、補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）がプラント固有値あるいは所定時間内での平均値を取る時の出力の変化との差を修正係数として得、その修正係数を用いて主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）に対応する修正主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）を算出する修正主要パラメータ演算部（１０９）を具備している。
【００１３】
プラント信頼性評価システムは更に、補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）の変化に伴う複数の主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）の各々の変化を計算し、主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）の各々の変化を相関式（Ｋ１（Ｆｗ）、Ｋ２（ΔＴ）、Ｋ３（Ｐ１ｓｔ））を用いて出力の変化に換算した結果を複数の出力修正量候補として得る出力修正量候補演算部（１０７）と、それら複数の出力修正量候補のうちで補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）と統計的に最も相関が良いものを出力修正量として選び、補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）と選ばれた出力修正量とを対応づけた修正関数（５０、５１、５２、５３）を作成する修正関数選択部（１０８）とを具備している。プラント信頼性評価システム（１１）は更に、修正関数（５０、５１、５２、５３）と所定の時間内における補助パラメータの時間平均値（＜Ｆ１＞、＜Ｆ２＞、＜Ｐ１＞、＜Ｐ２＞）とを用いて出力の修正係数を得、修正係数を用いて複数の主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）の各々に対応する複数の修正主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）を算出する修正主要パラメータ演算部（１０９）を具備している。
【００１４】
複数の修正主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）は、相関式（Ｋ１（Ｆｗ）、Ｋ２（ΔＴ）、Ｋ３（Ｐ１ｓｔ））を用いて出力の単位で表されている。プラント信頼性評価システム（１１）は更に、複数の修正主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）から任意の２つを取り出してその差（ａ、ｂ、ｃ）を計算し、その差（ａ、ｂ、ｃ）を時系列的に記録した偏差関数を作成し、その偏差関数において差（ａ、ｂ、ｃ）の最大値あるいは偏差値が予め設定された閾値以下となる時間範囲を安定サイクルとして取り出す安定サイクル抽出部（１０３）を具備している。こうしたプラント信頼性評価システム（１１）は、プラント（１）が安定した運転状態にあるときのプラント状態の監視をするために、前記安定サイクルを前記信頼性監視の対象として取り出す。
【００１５】
該閾値としては、標準偏差に例示される統計確率的な手法を用いて決められた値か、あるいは任意に設定された値が用いられる。本明細書の［発明の詳細な説明］において使用される閾値という表現は、すべてこの意味で用いられる。
【００１６】
プラント信頼性評価システム（１１）は、原子力発電プラント（１）の信頼性評価に用いられることがある。そのとき、主要パラメータ（Ｆｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ）は冷却水の給水流量（Ｆｗ）、原子炉出入口温度差（ΔＴ）、タービン調速段後圧力（Ｐ１ｓｔ）のうちの少なくとも１つを含んでいる。補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）は、電気出力（Ｇ）、復水器真空度（Ｐ２）、主蒸気圧力（Ｐ１）、補助蒸気圧力（Ｆ２）、水質管理水流量（Ｆ１）のうちの少なくとも１つを含んでいる。
【００１７】
補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）は、第１種補助パラメータ（Ｐ２）と第２種補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１）とにグループ化される。第１種補助パラメータ（Ｐ２）が変化することによるプラント（１）の出力の変化は、第２種補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１）が変化することによる変化よりも大きい。プラント信頼性評価システム（１１）は更に、プラント（１）の時系列的な運転データのうちで、第１種補助パラメータ（Ｐ２）の値が、第１種補助パラメータ（Ｐ２）の変化による出力の変化が予め決められた閾値よりも小さい値であるような時間範囲を抽出する第１種補助パラメータ選択部（１０４）を具備している。こうしたプラント信頼性評価システム（１１）は、プラント（１）の信頼性評価において第２種補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１）の影響を取り入れるために、第１種補助パラメータ選択部（１０４）によって抽出された時間範囲を信頼性評価の対象として取り出す。
【００１８】
第１種補助パラメータ（Ｐ２）の変化によるプラントの出力の変化は１０パーセント程度であり、第２種補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１）の変化による出力の変化は１パーセント程度である。好ましくは、第１種補助パラメータ（Ｐ２）の変化によるプラントの出力の変化は１０パーセント未満であり、第２種補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１）の変化による出力の変化は１パーセント未満である。
【００１９】
こうしたプラント信頼性評価システム（１１）が原子力発電プラント（１）の信頼性評価に用いられるとき、第１種補助パラメータ（Ｐ２）は復水器真空度（Ｐ２）であり、第２種補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１）は、電気出力（Ｇ）、主蒸気圧力（Ｐ１）、補助蒸気圧力（Ｆ２）、水質管理水流量（Ｆ１）のうちの少なくとも１つを含んでいる。
【００２０】
本発明によるプラント性能評価システムは、修正関数（５０、５１、５２、５３）を用いて、任意の時刻における運転データに示される補助パラメータ（Ｆ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｇ）の値に対応する修正関数（５０、５１、５２、５３）の値を用いて修正された主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）と、所定の時間内における補助パラメータの時間平均値（＜Ｆ１＞、＜Ｆ２＞、＜Ｐ１＞、＜Ｐ２＞）に対応する修正関数（５０、５１、５２、５３）の値あるいはプラント固有値（図示せず）における補助パラメータの値に対応する修正関数（５０、５１、５２、５３）の値を用いて修正された主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）との差を、予め設定された閾値（図示せず）と比較することにより運転フォローを行う。
【００２１】
本発明によるプラント性能評価システムは、修正関数（５０、５１、５２、５３）を用いて修正された主要パラメータ（Ｆｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´）を用いてプラント（１）の性能予測解析を行う性能予測部（１１２）と、性能予測解析の結果を用いてヒートバランス解析を行うヒートバランス解析部（１１３）とを具備している。プラント性能評価システムは、性能予測解析の結果とヒートバランス解析の結果とを用いてプラント（１）の性能を評価する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態において、プラント信頼性評価システム及びプラント信頼性評価方法は、原子力プラントの信頼性を評価するために用いられる。
【００２３】
図１を参照して、プラント信頼性評価システム１１は、原子力プラント１に接続されている。原子力プラント１は、加圧水型の原子力発電プラントである。本発明におけるプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムは、沸騰水型の原子力発電プラントあるいは新型の原子力発電プラントにも好適に用いられる。
【００２４】
原子力プラント１は、炉心Ｒを格納する原子炉２を備えている。原子炉２は１次系ループ９に接続されており、１次系ループ９の往路と復路の間に温度差計２３を備えている。１次系ループ９は蒸気発生器３を備えている。蒸気発生器３は水質管理用配管３６を備えており、水質管理用配管３６には流量計８が設置されている。蒸気発生器３は２次系ループ１０に接続されている。２次系ループ１０は、蒸気発生器３の下流側に圧力計４を備えている。
【００２５】
２次系ループ１０は更に、圧力計４の下流側にタービン５を備えている。タービン５の第１段（調速段）の後には圧力計２２が設けられている。タービン５は発電機３３に接続され、発電機３３には電力計３４が設置されている。
【００２６】
２次系ループ１０は更に、タービン５より下流側に補助蒸気抽出配管３２を接続されており、補助蒸気抽出配管３２には流量計３１が設置されている。２次系ループ１０は更に、補助蒸気抽出配管３２の接続部よりも下流側に復水器６を備えている。復水器６の下流側には流量計７が設けられている。
【００２７】
プラント信頼性評価システム１１は、原子力プラント１の運転条件の設定値を取得する運転条件データ取得部１２を備えている。プラント信頼性評価システム１１は、温度計２３からのデータを取得する炉心温度差データ取得部２８と、蒸気発生器のデータを取得する蒸気発生性能データ取得部１３と、流量計８からのデータを取得する水質管理用水流量取得部１４と、圧力計４からのデータを取得する主蒸気圧力データ取得部１５と、流量計７からのデータを取得する流量データ取得部１６と、復水器６からのデータを取得する真空度データ取得部１７と、圧力計２２からのデータを取得するタービン第１段後圧力データ取得部２９と、流量計３１からのデータを取得する補助蒸気抽出量取得部３０と、電力計３４からのデータを取得する電気出力取得部３５とを備えている。
【００２８】
プラント信頼性評価システム１１は更に、データ蓄積部１８を備えている。データ蓄積部１８は、運転条件データ取得部１２、炉心温度差データ取得部２８、蒸気発生性能データ取得部１３、水質管理用水流量取得部１４、主蒸気圧力データ取得部１５、流量データ取得部１６、真空度データ取得部１７、タービン第１段後圧力データ取得部２９、補助蒸気抽出量取得部３０及び電気出力取得部３５からデータを受け取り蓄積する。プラント信頼性評価システム１１は更に、安定サイクル選択部１９と、修正曲線作成部２０と、信頼性評価部２１とを備えている。
【００２９】
図２を参照して、安定サイクル選択部１９は、相関式生成部１０１と、修正主要パラメータ相関計算部１０２と安定サイクル抽出部１０３とを備えている。
【００３０】
図３を参照して、修正曲線作成部２０は、第１種補助パラメータ選択部１０４と、修正曲線生成部１０５と、修正曲線保存部１０６とを備えている。図４を参照して、修正曲線生成部１０５は、出力修正量候補演算部１０７と、修正曲線選択部１０８とを備えている。
【００３１】
図５を参照して、信頼性評価部３１は、修正主要パラメータ演算部１０９と、偏差演算評価部１１０及び信頼性評価データ保存部１１１を備えている。
【００３２】
以上のような構成を備えたプラント信頼性評価システム１１は、次のように動作する。
【００３３】
図６は、安定サイクル選択部１９の動作を示している。プラントの運転は、サイクルに分けて行なわれる。プラント信頼性評価システム１１が動作するとき、データ蓄積部１８に蓄積された運転データがサイクル毎に区別されて安定サイクル選択部１９に読み込まれる（ステップＳ１）。
【００３４】
読み込まれるデータは、主要パラメータと補助パラメータと出力と運転条件データである。実施の形態においては出力として熱出力が用いられる。出力としては、熱出力に代えて電気出力を用いても、それ以外の構成と動作とは同一である。主要パラメータはプラントの出力に顕著に相関を示すパラメータであり、熱出力Ｐ、流量データ取得部１６が取得する２次系ループ１０の給水流量Ｆｗ、炉心温度差データ取得部２８が取得する炉心温度差ΔＴ、タービン第１段後圧力データ取得部２９が取得するタービン第１段後圧力Ｐ１ｓｔが例示される。補助パラメータは、その値が変化したことによるプラントの出力の変動が小さく、例えばプラントの定格出力の１パーセント程度、好ましくは１パーセント以下であるようなパラメータである。補助パラメータとしては、電気出力取得部３５が取得する発電機３３の電気出力Ｇ、主蒸気圧力データ取得部１５が取得する主蒸気圧力Ｐ１、復水器真空度データ取得部１７が取得する復水器真空度Ｐ２、水質管理水流量取得部１４が取得する水質管理水流量Ｆ１、補助蒸気抽出量取得部３０が取得する補助蒸気抽出量Ｆ２が例示される。運転条件データ取得部１２が取得する運転条件データは、サイクルの開始と終了の時期、定期検査を行なった時期、機器の修理または交換の実施記録などを含んでいる。
【００３５】
ステップＳ１において読み込まれたデータから給水流量Ｆｗが変化し炉心温度差ΔＴとタービン第１段後圧力Ｐ１ｓｔが実質的に一定である時間範囲のデータを抽出し統計的な処理を施すことで、給水流量Ｆｗと出力Ｐとの近似的な相関式Ｐ＝Ｋ１（Ｆｗ）が得られる。同様の手続きによって、炉心温度差ΔＴと出力Ｐとの相関式Ｐ＝Ｋ２（ΔＴ）と、タービン第１段後圧力Ｐ１ｓｔと出力Ｐとの相関式Ｐ＝Ｋ３（Ｐ１ｓｔ）が得られる（ステップＳ２）。
【００３６】
安定サイクル選択部１９は、処理中のデータが属するサイクルが過去に修正曲線５０、５１、５２、５３を計算したサイクルであるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００３７】
過去に修正曲線５０、５１、５２、５３を計算したサイクルであったとき（ステップＳ３Ｙｅｓ）、安定サイクル選択部１９は、修正曲線作成部２０から修正曲線５０、５１、５２、５３を読み込む（ステップＳ４）。
【００３８】
修正曲線５０、５１、５２、５３の詳細な説明は、ステップＳ２０からステップＳ２７までを説明する際に与えられる。修正曲線５０、５１、５２、５３は、順に図９、図１０、図１１、図１２に示されている。
【００３９】
修正曲線５０、５１、５２、５３は、ＣＦ１＝ＣＦ１（Ｆ１）、ＣＦ２＝ＣＦ２（Ｆ２）、…、という式で表される。ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＰ１、ＣＰ２は補助パラメータの各々に対応する出力修正量である。
【００４０】
給水流量Ｆｗを、相関式Ｐ＝Ｋ１（Ｆｗ）を用いて出力の単位の量に換算し、補助パラメータの変動による影響を補正する修正係数１＋ＣＦ１＋ＣＦ２＋ＣＰ１＋ＣＰ２を掛けることで、出力の単位を持つ量である修正給水流量Ｆｗ´が得られる。修正炉心出入口温度差ΔＴ´、修正タービン第１段後圧力Ｐ１ｓｔ´も同様の手続で得られる。式で表せば、
Ｆｗ´＝（１＋ＣＦ１＋ＣＦ２＋ＣＰ１＋ＣＰ２）Ｋ１（Ｆｗ）、
ΔＴ´＝（１＋ＣＦ１＋ＣＦ２＋ＣＰ１＋ＣＰ２）Ｋ２（ΔＴ）、
Ｐ１ｓｔ´＝（１＋ＣＦ１＋ＣＦ２＋ＣＰ１＋ＣＰ２）Ｋ３（Ｐ１ｓｔ）
である（ステップＳ５）。
【００４１】
ステップＳ３において、処理中のデータが属するサイクルが過去に修正曲線５０、５１、５２、５３を計算したサイクルではないとき（ステップＳ３Ｎｏ）、主要パラメータＦｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔを相関式で出力の単位に換算した量を修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´とする。式で表せば、
Ｆｗ´＝Ｋ１（Ｆｗ）、
ΔＴ´＝Ｋ２（ΔＴ）、
Ｐ１ｓｔ´＝Ｋ３（Ｐ１ｓｔ）
である（ステップＳ６）。
【００４２】
修正主要パラメータの任意の２つの差、
ａ＝Ｆｗ´−ΔＴ´、
ｂ＝Ｆｗ´−Ｐ１ｓｔ´、
ｃ＝ΔＴ´−Ｐ１ｓｔ´
が計算される（ステップＳ７）。
【００４３】
ａ、ｂ、ｃの各々の標準偏差と、｜ａ｜、｜ｂ｜、｜ｃ｜の各々の最大値が計算される（ステップＳ８）。
【００４４】
プラントは、低圧タービンのロータ取り換えに例示されるプラントの各機器の交換あるいは調整、あるいは定期検査によって挙動が異なったものになる。そうしたプラントの状態の変化があった場合、サイクルはプラント状態ごとに分けらる（ステップＳ９）。以下で説明される安定サイクルの摘出および修正曲線５０、５１、５２、５３の導出は、例えば低圧タービンのロータの取り換えの前後など異なるプラント状態ごとに別々に行われる。
【００４５】
安定サイクルを摘出するために、標準偏差に対する閾値Ｔ１と、最大値に対する閾値Ｔ２が設定される。ａ、ｂ、ｃの標準偏差の全てがＴ１を下回り、あるいは｜ａ｜、｜ｂ｜、｜ｃ｜の最大値の全てがＴ２を下回るサイクルが安定サイクルとして摘出される。
【００４６】
閾値Ｔ１、Ｔ２としては、標準偏差に例示される統計確率的な手法を用いて決められた値か、あるいは任意に設定された値が用いられる。本明細書の［発明の詳細な説明］において使用される閾値という表現は、すべてこの意味で用いられる。
【００４７】
ａ、ｂ、ｃの絶対値が小さく標準偏差が小さいサイクルは、プラント１の各部でハンチングやドリフト等の不規則な挙動が起きていないサイクルである。このような安定サイクルの運転データは、プラント１の運転データから信頼性を評価しあるいは運転フォローを行なう上で、そのプラント１の基準となる運転データとして用いられる。
【００４８】
プラント１の信頼性評価を行うための基準となる運転データとして、設計値あるいはシミュレーションによって得られる仮想データではなく、運転データから摘出された安定サイクルを用いることで、機器の計測誤差や製作誤差、あるいは定期検査での調整誤差などの不確定要因による信頼性評価への影響が低減され、精度が良い信頼性評価が行われる。
【００４９】
安定サイクルの摘出が機器の交換の前後など異なるプラント状態ごとに行われることで、複数の運転状態の各々に対応して信頼性評価あるいは運転フォローの基準となる運転データが選択されることになる。このようなプラント信頼性評価システム１１は精度が高い。
【００５０】
図７は、修正曲線５２を作成するときの修正曲線作成部２０の動作を示している。修正曲線作成部２０は、安定サイクル抽出部１０３によって抽出された安定サイクルに含まれる運転データを読み込む（ステップＳ２０）。
【００５１】
補助蒸気抽出量Ｆ２が変化することによるプラントの出力の変化は０．１パーセント程度であるのに対して復水器真空度Ｐ２が変化することによるプラントの出力の変化は３パーセント程度の大きさに達することがある。そのため補助蒸気抽出量Ｆ２の修正曲線５２を求めるとき、第１種補助パラメータ選択部１０４はステップＳ２０で読み込まれた運転データの中から、復水器真空度Ｐ２による出力修正量が小さい時間範囲のデータを抽出する（ステップＳ２１）。
【００５２】
出力に与える影響の桁が異なる複数のパラメータが混在している場合、出力に対する影響が比較的大きくなることがあるパラメータの影響が小さい時間範囲の運転データを抽出した上で、出力に対する影響が比較的小さいパラメータの修正曲線を求めることで、出力に対する影響が比較的小さいパラメータに関しても修正曲線を得ることができ、高い精度でプラントの信頼性評価が行われる。
【００５３】
修正曲線候補演算部１０７は、ステップＳ２１で抽出されたデータの中から補助蒸気抽出量Ｆ２実質的に変化している個所を探し、補助蒸気抽出量Ｆ２が変化する前後における主要パラメータＦｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔの値を摘出する（ステップＳ２２）。
【００５４】
補助蒸気抽出量Ｆ２が実質的に変化している個所は、補助蒸気抽出量Ｆ２が所定の時間内に所定の閾値よりも大きく変化しているという条件を満たす個所が選ばれる。所定の時間内における補助蒸気抽出量Ｆ２の変化が所定の閾値よりも大きくなることが少ないとき、所定の閾値は段階的により小さい値に再設定される。
【００５５】
プラントの各部のパラメータの値はさまざまな要因からの影響によって変動するため、補助パラメータの変化が小さい部分の運転データにおいては、補助パラメータと主要パラメータの相関は、さまざまな要因からの影響によるノイズに隠される。そのため、上述のように補助パラメータが閾値よりも大きく変化する部分の運転データを摘出することは、ノイズの影響を低減して補助パラメータと主要パラメータとの相関を調べる上で好ましい。
【００５６】
更に、補助パラメータが閾値よりも大きく変化する部分の運転データを摘出することで、修正曲線を得るための処理にかかる時間が短くなる。
【００５７】
修正曲線候補演算部１０７は、ステップＳ２１で摘出された補助蒸気抽出量Ｆ２の変化の前後における主要パラメータの値の変化を、式
ΔＰＦｗ＝｜変化前Ｆｗ−変化後Ｆｗ｜×Ｋ１、
ΔＰΔＴ＝｜変化前ΔＴ−変化後ΔＴ｜×Ｋ２、
ΔＰＰ１ｓｔ＝｜変化前Ｐ１ｓｔ−変化後Ｐ１ｓｔ｜×Ｋ３
に従って出力の単位をもつ量ΔＰＦｗ、ΔＰΔＴ、ΔＰＰ１ｓｔに換算する（ステップＳ２３）。ここでＫ１、Ｋ２、Ｋ３は、相関式Ｋ１（Ｆｗ）、Ｋ２（ΔＴ）、Ｋ３（Ｐ１ｓｔ）から得られる係数である（ステップＳ２３）。
【００５８】
修正曲線選択部１０８は、補助蒸気抽出量Ｆ２の変化量とΔＰＦｗ、ΔＰΔＴ、ΔＰＰ１ｓｔの各々との相関を取り（ステップＳ２４）、それらの中から統計的に最も相関が良いものを選択する（ステップＳ２５）。相関としては、標準偏差が好適に用いられる。
【００５９】
ステップＳ２５において例えばΔＰＦｗが選択されたとすると、補助蒸気抽出量Ｆ２を横軸に取り、ΔＰＦｗを出力修正量として縦軸に取って描かれる曲線が、補助蒸気抽出量Ｆ２の修正曲線５２として修正曲線保存部１０６に保存される（ステップＳ２６）。
【００６０】
このように動作するプラント信頼性評価システムは、以下に説明する効果を有する。プラントは複雑なシステムであり、プラントの状態を示す各種のパラメータは相互に複雑に関係している。あるパラメータの変化は、他のあるパラメータの変化と高い相関を示す場合があり、他のパラメータの変化とは相関が無い場合がある。こうした相関は、プラント状態が変わるのに伴って変わることがある。主要パラメータによる信頼性評価において補助パラメータの変化による影響を取り入れるためには、補助パラメータと、該補助パラメータに最も相関が高い主要パラメータとの相関が用いられることが好ましい。上述の方法によって得られる修正曲線は、このような条件を満たしている。このような修正曲線を用いたプラント信頼性評価システムは精度が高く、特にプラント状態の変化に伴って複数のパラメータの間の相関関係が変化したときに高い精度を保つ。
【００６１】
更に、上述の方法は、複雑に関係している各種のパラメータのなかで相関が高い組を運転データから発見法的に見出す方法であり、処理時間が短い。こうした方法を用いたプラント信頼性評価システムは、処理時間が短い。
【００６２】
図８は、信頼性評価部２１の動作を示している。プラントの信頼性を評価するとき、信頼性評価部２１はデータ蓄積部１８から運転データを読み込む（ステップＳ３０）。
【００６３】
運転データには、主要パラメータＦｗ、ΔＴ、Ｐ１ｓｔ、補助パラメータＦ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２が含まれる。以下、主要パラメータとして給水流量Ｆｗの修正主要パラメータＦｗ´を求める場合を例として説明する。
【００６４】
修正主要パラメータ演算部１０９は、出力修正量ΔＣＦ１、ΔＣＦ２、ΔＣＰ１、ΔＣＰ２を求めるために用いられる基準値として、補助パラメータＦ１、Ｆ２、Ｐ１、Ｐ２の時間平均値＜Ｆ１＞、＜Ｆ２＞、＜Ｐ１＞、＜Ｐ２＞を計算する（ステップＳ３１）。
【００６５】
このような基準値としては、時間平均値に替えてプラント固有値を用いることが可能である。
【００６６】
修正主要パラメータ演算部１０９は修正曲線保存部１０６から修正曲線を読み込む（ステップＳ３２）。
【００６７】
修正主要パラメータ演算部１０９は、出力修正量ΔＣＦ１、ΔＣＦ２、ΔＣＰ１、ΔＣＰ２を計算する。計算は、式
ΔＣＦ１＝ＣＦ１（Ｆ１）−ＣＦ１（＜Ｆ１＞）
ΔＣＦ２＝ＣＦ２（Ｆ２）−ＣＦ２（＜Ｆ２＞）
ΔＣＰ１＝ＣＰ１（Ｐ１）−ＣＰ１（＜Ｐ１＞）
ΔＣＰ２＝ＣＰ２（Ｐ２）−ＣＰ２（＜Ｐ２＞）
によって行われる（ステップＳ３３）。
【００６８】
主要パラメータの一つである給水流量Ｆｗを、相関式Ｐ＝Ｋ１（Ｆｗ）を用いて出力の単位の量に換算し、補助パラメータの変動による影響を補正する修正係数１＋ΔＣＦ１＋ΔＣＦ２＋ΔＣＰ１＋ΔＣＰ２を掛けることで、出力の単位を持つ量である修正給水流量Ｆｗ´が得られる。式で表せば、
Ｆｗ´＝（１＋ΔＣＦ１＋ΔＣＦ２＋ΔＣＰ１＋ΔＣＰ２）Ｋ１（Ｆｗ）
である（ステップＳ３４）。
【００６９】
同様にして、出力Ｐから修正出力
Ｐ´＝（１＋ΔＣＦ１＋ΔＣＦ２＋ΔＣＰ１＋ΔＣＰ２）Ｐ
が求められる。
【００７０】
偏差演算評価部１１０は、修正給水流量Ｆｗ´の平均値＜Ｆｗ´＞と標準偏差Ｄ（Ｆｗ´）とを求める（ステップＳ３５）。
【００７１】
偏差演算評価部１１０は、修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´の各々に対して評価用の閾値を求め（ステップＳ３６）、修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´と合わせて出力する（ステップＳ３７）。
【００７２】
本発明によるプラント信頼性評価システムは処理時間が短いため、実質的にリアルタイムでプラントの運転フォローを行うことができる。
【００７３】
修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´と評価用の閾値とは、後からさまざまな分析を加えることが可能なように信頼性評価データ保存部１１１に保存される（ステップＳ３８）。
【００７４】
偏差演算評価部１１０は、修正給水流量Ｆｗ´の各々に対して評価用の閾値を作成する（ステップＳ３６）。
【００７５】
評価用の閾値は、平均値＜Ｆｗ´＞を中心として標準偏差Ｄ（Ｆｗ´）に比例した幅で決められることが好ましい。このような閾値を設定することで、プラントの信頼性評価を行うときに、修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´の変動が統計的なばらつきなのかドリフトを示しているのかを判断するための指標が得られる。このような閾値が設定されることで、プラントの信頼性評価のために修正主要パラメータが閾値から外側に外れている部分の運転データを自動的に抽出することができる。こうしたプラント信頼性評価システムは、処理時間が短い。
【００７６】
図１３は、運転データから得られた出力Ｐと、出力Ｐを修正して得られた修正出力Ｐ´の図である。補正前の出力は出力Ｐを、補正後の出力は修正出力Ｐ´を示している。図１３においてはＰ´がほぼ一定の値であることから、出力Ｐの値が波打っているのは補助パラメータによる影響であることが分かる。値が安定している修正出力Ｐ´を用いることで、プラントの信頼性評価が精度良く行われる。
【００７７】
図１４は、修正給水流量Ｆｗ´を用いた運転フォローの例を示している。給水流量Ｆｗ´はばらつきが少ないため、補助パラメータによる通常の影響以外の要因で給水流量が変動したときに、少ない変動でも気付くことが容易である。
【００７８】
図１５は、プラント信頼性評価システムを組み込んだプラント性能評価システムの一例を示している。原子力プラント１より供給される運転データは、プラント信頼性評価システム１１に送られて修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´が求められる。求められた修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´は、性能予測部１１２に送られ性能予測解析が行われる。性能予測に修正主要パラメータＦｗ´、ΔＴ´、Ｐ１ｓｔ´が用いられることによって性能予測が精度良く行われる。
【００７９】
性能予測の結果はヒートバランス解析部１１３に送られ、ヒートバランス解析が実施される。性能予測部１１２での予測結果が用いられることにより最確的な解析を行うことができる。
【００８０】
プラント信頼性評価システム１１、性能予測部１１２及びヒートバランス解析部１１３における評価の結果は運転データ診断部１１４に集められ、運転データの評価が高い信頼性で行われる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、精度が高いプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムが提供される。
【００８２】
更に本発明によれば、精度が高く処理時間が短いプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムが提供される。
【００８３】
更に本発明によれば、プラントの信頼性評価において機器の計測誤差や製作誤差等の不確定要因による影響を低減するプラント信頼性評価システム、評価方法及びプラント性能評価システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、プラント信頼性評価システムの構成を表す。
【図２】図２は、安定サイクル選択部の構成を示す。
【図３】図３は、修正曲線作成部の構成を示す。
【図４】図４は、修正曲線生成部の構成を示す。
【図５】図５は、信頼性評価部の構成を示す。
【図６】図６は、安定サイクル選択部の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、修正曲線作成部の動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、信頼性評価部の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、復水器真空度の修正曲線である。
【図１０】図１０は、蒸気圧力の修正曲線である。
【図１１】図１１は、補助蒸気使用量の修正曲線である。
【図１２】図１２は、水質管理用水流量の修正曲線である。
【図１３】図１３は、補正前と補正後の熱出力の比較図である。
【図１４】図１４は、修正給水流量を用いた運転フォロー図である。
【図１５】図１５は、プラント信頼性評価システムを用いたプラント性能評価システムを示す。
【符号の説明】
１…原子力プラント
２…原子炉
３…蒸気発生器
４…圧力計
５…タービン
６…復水器
７…流量計
８…流量計
９…１次系ループ
１０…２次系ループ
１１…プラント信頼性評価システム
１２…運転条件データ取得部
１３…蒸気発生性能データ取得部
１４…水質管理用水流量取得部
１５…主蒸気圧力データ取得部
１６…流量データ取得部
１７…真空度データ取得部
１８…データ蓄積部
１９…安定サイクル選択部
２０…修正曲線作成部
２１…信頼性評価部
２２…圧力計
２３…温度計
２８…炉心温度差データ取得部
２９…タービン第１段後圧力データ取得部
３０…補助蒸気抽出量取得部
３１…流量計
３２…補助蒸気配管
３３…発電機
３４…電力計
３５…電気出力取得部
１０１…相関式生成部
１０２…修正主要パラメータ相関計算部
１０３…安定サイクル抽出部
１０４…第１種補助パラメータ選択部
１０５…修正曲線生成部
１０６…修正曲線保存部
１０７…出力修正量候補演算部
１０８…修正曲線選択部
１０９…修正主要パラメータ演算部
１１０…偏差演算評価部
１１１…信頼性評価データ保存部
１１２…性能予測部
１１３…ヒートバランス解析部
１１４…運転データ診断部
Claims (20)
- プラントの信頼性を評価するために監視される主要パラメータを前記プラントの運転データから時系列的に取得する主要パラメータ取得部と、
前記運転データから補助パラメータを時系列的に取得する補助パラメータ取得部と、前記補助パラメータが変化することによる前記プラントの出力の変化は前記主要パラメータが変化することによる前記出力の変化よりも小さく、
前記主要パラメータと前記補助パラメータとの関係を表す修正関数を生成する修正関数作成部とを具備し、
前記プラントの信頼性を評価するときに、前記修正関数を用いて修正された前記主要パラメータを監視対象として用いる、
プラント信頼性評価システム。 - プラントの信頼性を評価するために監視される主要パラメータを前記プラントの運転データから時系列的に取得する主要パラメータ取得部と、
前記プラントの運転データから補助パラメータを時系列的に取得する補助パラメータ取得部と、前記補助パラメータが変化することによる前記プラントの出力の変化は前記主要パラメータが変化することによる前記出力の変化よりも小さく、
前記運転データを用いて前記主要パラメータと前記プラントの出力との相関式を生成する相関式生成部と、
前記補助パラメータの変化に伴う前記主要パラメータの変化を計算し、前記主要パラメータの変化を前記相関式を用いて前記出力の変化に換算し、前記補助パラメータと前記出力の変化とを対応づける修正関数を作成する修正関数作成部とを具備し、
前記プラントの信頼性を評価するときに、前記修正関数を用いて修正された前記主要パラメータを監視対象として用いる、
プラント信頼性評価システム。 - 請求項２において、
更に、前記修正関数において、前記補助パラメータが前記運転データから得られた値を取るときの前記出力の変化と、前記補助パラメータが所定時間内での平均値あるいは前記プラントのプラント固有値を取るときの前記出力の変化との差を修正係数として得、前記修正係数を用いて前記主要パラメータに対応する修正主要パラメータを算出する修正主要パラメータ演算部を具備し、
前記修正主要パラメータを用いて前記プラントの信頼性を評価する、
プラント信頼性評価システム。 - プラントの信頼性を評価するために監視される複数の主要パラメータを前記プラントの運転データから時系列的に取得する主要パラメータ取得部と、
前記プラントの運転データから補助パラメータを時系列的に取得する補助パラメータ取得部と、前記補助パラメータが変化することによる前記プラントの出力の変化は前記複数の主要パラメータのうちの任意の１つが変化することによる前記出力の変化よりも小さく、
前記複数の主要パラメータの各々に対応して、前記プラントの出力の測定値との複数の相関式を導出する相関式生成部と、
前記補助パラメータの変化に伴う前記複数の主要パラメータの各々の変化を計算し、前記主要パラメータの各々の変化を前記相関式を用いて前記出力の変化に換算した結果を複数の出力修正量候補として得る出力修正量候補演算部と、
前記複数の出力修正量候補のうちで前記補助パラメータと統計的に最も相関が良いものを出力修正量として選び、前記補助パラメータと選ばれた前記出力修正量とを対応づけた修正関数を作成する修正関数選択部とを具備し、
前記プラントの信頼性を評価するときに、前記修正関数を用いて修正された前記主要パラメータを監視対象として用いる、
プラント信頼性評価システム。 - 請求項４において、
更に、前記修正関数において、前記運転データから読み込まれた前記補助パラメータの値に対応する前記出力の変化と前記プラントのプラント固有値あるいは所定時間内における前記補助パラメータの平均値に対応する前記出力の変化との差を修正係数として得、前記修正係数を用いて前記複数の主要パラメータの各々に対応する複数の修正主要パラメータを算出する修正主要パラメータ演算部を具備し、
前記修正主要パラメータを用いて前記プラントの信頼性を評価する、
プラント信頼性評価システム。 - 請求項５において、
前記複数の修正主要パラメータは、前記相関式を用いて出力の単位で表されており、
更に、前記複数の修正主要パラメータから任意の２つを取り出してその差を計算し、前記差を時系列的に記録した偏差関数を作成し、前記偏差関数において前記差の最大値あるいは標準偏差が予め設定された閾値以下となる時間範囲を安定サイクルとして取り出す安定サイクル抽出部を具備し、
前記プラントが安定した運転状態にあるときのプラント状態の監視をするために、前記安定サイクルを前記プラントの信頼性監視の対象として取り出す、
プラント信頼性評価システム。 - 請求項１から６のうちのいずれか一項において、
前記プラントは原子力発電プラントであり、
前記主要パラメータは、冷却水の給水流量、原子炉出入口温度差、タービン調速段後圧力のうちの少なくとも一つを含み、
前記補助パラメータは、電気出力、復水器真空度、主蒸気圧力、補助蒸気抽出量、水質管理水流量のうちの少なくとも一つを含む、
プラント信頼性評価システム。 - 請求項１から６のうちのいずれか一項において、
前記補助パラメータは第１種補助パラメータと第２種補助パラメータとにグループ化され、
前記第１種補助パラメータが変化することによる前記出力の変化は、前記第２種補助パラメータが変化することによる前記出力の変化よりも大きく、
更に、前記プラントの時系列的な運転データのうちで、前記第１種補助パラメータの値が、前記第１種補助パラメータの変化による前記出力の変化が予め決められた閾値よりも小さい値であるような時間範囲を抽出する、第１種補助パラメータ選択部とを具備し、
前記プラントの信頼性評価において前記第２種補助パラメータの影響を取り入れるために、前記第１種補助パラメータ選択部によって抽出された時間範囲を前記信頼性評価の対象として取り出す、
プラント信頼性評価システム。 - 請求項８において、
前記第１種補助パラメータの変化による前記出力の変化は１０パーセント程度であり、
前記第２種補助パラメータの変化による前記出力の変化は１パーセント程度である、
プラント信頼性評価システム。 - 請求項８または９において、
前記プラントは原子力発電プラントであり、
前記主要パラメータは、冷却水の給水流量、原子炉出入口温度差、タービン調速段後圧力のうちの少なくとも一つを含み、
前記第１種補助パラメータは復水器真空度を含み、
前記第２種補助パラメータは、電気出力、主蒸気圧力、補助蒸気抽出量、水質管理水流量のうちの少なくとも一つを含む、
プラント信頼性評価システム。 - 補助パラメータとプラントの信頼性を評価するために監視される主要パラメータとの関係を表す修正関数を生成するステップと、前記補助パラメータが変化することによる前記プラントの出力の変化は前記主要パラメータが変化することによる前記出力の変化よりも小さく、
前記修正関数を用いて前記主要パラメータを修正して修正主要パラメータを得るステップと、
前記修正主要パラメータを用いて前記プラントの信頼性を評価するステップとを具備する、
プラント信頼性評価方法。 - プラントの運転データから主要パラメータと補助パラメータとを時系列的に抽出するステップと、前記補助パラメータが変化することによる前記プラントの出力の変化は前記主要パラメータが変化することによる前記出力の変化よりも小さく、
前記主要パラメータと前記プラントの出力との相関式を導出するステップと、
前記補助パラメータの変化に伴う前記主要パラメータの変化を計算するステップと、
前記計算の結果を前記相関式を用いて前記出力の変化に換算するステップと、
前記補助パラメータの変化と前記出力の変化とを対応づける修正関数を作成するステップと、
前記修正関数において、前記補助パラメータが前記運転データから得られた値を取るときの前記出力の変化と前記補助パラメータが所定の時間内での平均値あるいは前記プラントのプラント固有値を取る時の出力の変化との差を修正係数として得るステップと、
前記修正係数を用いて前記主要パラメータに対応する修正主要パラメータを算出するステップと、
前記修正主要パラメータを用いて前記プラントの信頼性を評価するステップとを具備する、
プラント信頼性評価方法。 - プラントの運転データから複数の主要パラメータと少なくとも１つの補助パラメータとを時系列的に抽出するステップと、前記補助パラメータが変化することによる前記プラントの出力の変化は前記主要パラメータのうちの任意の１つが変化することによる前記出力の変化よりも小さく、
前記補助パラメータの変化に伴う前記複数の主要パラメータの各々の変化を計算するステップと、
前記複数の主要パラメータの各々に対応して、前記プラントの出力の測定値との複数の相関式を導出するステップと、
前記複数の相関式を用いて前記計算の結果を前記出力の変化に換算した結果を複数の出力修正両候補として得るステップと、
前記複数の出力修正量候補のうちで前記補助パラメータと統計的に最も相関が良いものを出力修正量として選び、前記補助パラメータの変化と前記出力修正量の変化とを対応づけた修正関数を作成するステップと、
前記修正係数において、前記運転データから読み込まれた前記補助パラメータの値に対応する前記出力の変化と、前記プラントのプラント固有値あるいは所定時間内における前記補助パラメータの平均値に対応する前記出力の変化との差を修正係数として得るステップと、
前記修正係数に基づいて前記複数の主要パラメータの各々に対応する複数の修正主要パラメータを算出するステップと、
前記修正主要パラメータを用いて前記プラントの信頼性を評価するステップとを含む、
プラント信頼性評価方法。 - 請求項１３において、
前記複数の修正主要パラメータは、前記相関式を用いて出力の単位で表されており、
更に、前記複数の修正主要パラメータから任意の２つを取り出してその差を計算し、前記差を時系列的に記録した偏差関数を作成するステップと、
前記偏差関数において前記差の最大値あるいは標準偏差が予め設定された閾値以下となる時間範囲を、前記プラントが安定した運転状態にあるときの信頼性評価の対象となる時間として取り出すステップとを具備する、
プラント信頼性評価方法。 - 請求項１１から１４のうちのいずれか一項において、
前記プラントは原子力発電プラントであり、
前記主要パラメータは、冷却水の給水流量、原子炉出入口温度差、タービン調速段後圧力のうちの少なくとも一つを含み、
前記補助パラメータは、電気出力、復水器真空度、主蒸気圧力、補助蒸気抽出量、水質管理水流量のうちの少なくとも一つを含む、
プラント信頼性評価方法。 - 請求項１１から１４のうちのいずれか一項において、
更に、前記補助パラメータを第１補助パラメータと第２補助パラメータとにグループ化するステップと、前記第１種補助パラメータが変化することによる前記出力の変化は、前記第２種補助パラメータが変化することによる前記出力の変化よりも大きく、
前記プラントの時系列的な運転データのうちで、前記第１種補助パラメータの値が、設計値の上で前記第１種補助パラメータの変化による前記主要パラメータの変化が予め決められた閾値よりも小さくなるような値である時間範囲に含まれる前記運転データを前記プラントの信頼性評価の対象として抽出するステップとを具備する、
プラント信頼性評価方法。 - 請求項１６において、
前記第１種補助パラメータの変化による前記出力の変化は１０パーセント程度であり、
前記第２種補助パラメータの変化による前記出力の変化は１パーセント程度である、
プラント信頼性評価方法。 - 請求項１６または１７において、
前記プラントは原子力発電プラントであり、
前記主要パラメータは、冷却水の給水流量、原子炉出入口温度差、タービン調速段後圧力のうちの少なくとも一つを含み、
前記第１種補助パラメータは復水器真空度であり、
前記補助パラメータは、電気出力、主蒸気圧力、補助蒸気抽出量、水質管理水流量のうちの少なくとも一つを含む、
プラント信頼性評価方法。 - 請求項１から１８のうちのいずれか一項における修正関数を用いて、任意の時刻における前記運転データに示される前記補助パラメータの値に対応する前記修正関数の値を用いて修正された前記主要パラメータと、所定の時間内における前記補助パラメータの平均値に対応する前記修正関数の値あるいはプラント固有値における前記補助パラメータの値に対応する前記修正関数の値を用いて修正された前記主要パラメータとの差を、予め設定された閾値と比較することにより、オンラインとオフラインとのうち少なくとも一方の手段を用いて運転フォローを行う、
プラント性能評価システム。 - 請求項１から１８のうちのいずれか一項における前記修正関数を用いて修正された前記主要パラメータを用いて前記プラントの性能予測解析を行う性能予測部と、
前記性能予測解析の結果を用いてヒートバランス解析を行うヒートバランス解析部とを具備し、
前記性能予測解析の結果と前記ヒートバランス解析の結果とを用いて前記プラントの性能を評価する、
プラント性能評価システム。
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| JP2002338734A JP2004171425A (ja) | 2002-11-22 | 2002-11-22 | プラント信頼性評価方法及び性能評価システム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2002
- 2002-11-22 JP JP2002338734A patent/JP2004171425A/ja not_active Withdrawn
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