JP2007048141A - プラント監視システムおよびその監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】時刻付けされた原子力発電所の計測制御情報に基づき、プラント運営情報を適切に時間管理することができるプラント監視システムおよびその監視方法を提供する。
【解決手段】プラント監視システム１０は、計測制御情報の入出力機能を備えた入出力装置２６とこの計測制御情報を発信する伝送コントローラ２７とを有する制御装置２５と、この制御装置２５からの計測制御情報を受信する収集装置１１と、この収集装置１１からの計測制御情報を加工してプラント監視支援処理を行なう監視装置１３と、この監視装置１３の監視処理結果をプラント運転支援情報として提供する表示装置１４とを備える。入出力装置２６は、時間管理装置２８に接続され、この時間管理装置２８からの定期的な時刻補正によって前記計測制御情報を時間管理するように設定する一方、時間管理装置２８は、共通の時間軸による時間管理を行なうように、各制御装置２５に時刻情報を送信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラント監視技術に係り、特にプラント監視系とプラント制御系とで一元化した情報管理を行なうプラント監視システムおよびその監視方法に関する。

従来の原子力発電所等におけるプラント監視システムは、アナログ製品を主流としたプラント計測制御設備を多く有する。このプラント計測制御設備は、制御装置を主に備えるので、以下、呼称を制御装置に集約する。

プラント監視システムは、制御装置の出力用端子台からプラント監視システムに従属するプロセス入力装置の入力端子台までをハードワイヤードケーブルで接続し、制御装置からプロセス装置等の計測制御情報を電気信号で入力し、入力した電気信号をプラント監視システムの入力点データベースによって工学値変換したり、番号管理している。

さらに、この入力点データベースに格納される工学値変換ならびに番号管理に、プラント監視システムで管理される時間情報を付加して原子力発電所等の所員へ提供している。

一方、最新の原子力発電所には、アナログ製品を主流とした制御装置からディジタル製品の制御装置を採用しており、このディジタル制御装置の採用によってプラント監視システムとデータ通信可能なネットワークが備えられる。

このプラント監視システムは、ディジタル制御装置からプロセス量等の計測制御情報を工学値で入力し、プラント監視システムの入力点データベースによって番号管理し、さらに、プラント監視システムで管理される時間情報を付加して原子力発電所等の所員に提供している。ディジタル制御装置を採用したプラント監視システムでは、プラント入力装置が不要となり、削減される。

ディジタル制御装置を採用したプラント監視システムは、原子力発電所等の所員の負担軽減を目的とした監視設備であり、ディジタル制御装置から入力される工学値の計測制御情報を活用し、リアルタイムでプラントの監視制御、状態制御、プラント診断やバッファ情報の運転履歴を主な機能として備える（特許文献１〜３参照）。

従来の原子力発電所等におけるプラント監視システムは、図３に示すような概略構成を有する。

従来のプラント監視システム１は、図３のブロック図に概略構成を示すように、複数の制御装置（ｉ＝１〜ｘ）２からの計測制御情報をハードワイヤードケーブル３によって入力している。プラント監視システム１は、制御装置２からの計測制御情報を中継する中継端子台筐体４と、この計測制御情報をＡ／Ｄ変換するプロセス入力装置５と、ディジタル変換された計測制御情報に基づいて、プラント運転支援機能を有する監視装置６とを備える。この監視装置６には時刻管理装置７が接続され、人工衛星等から取得する時間情報が付与されるようになっている。

従来のプラント監視システム１は、原子力発電所等のプラント運転支援を目的としたプラント補助設備に位置付けられる。プラント監視システム１へ制御装置２からの計測制御情報の入力手段にハードワイヤードケーブル３を必要とする。

プラント監視システム１がプラント補助設備としての特性上、費用対効果が充分に得られないと判断されるケースが多く、容易な入力点の拡張を果たしていない。アナログ製品を主流とした原子力発電所等では、ディジタル製品の制御装置を採用した最新の原子力発電所等並みのプラント運転支援を達成する環境が整っていない。
特開２００２−２１５２２７号公報 特開平５−２６６３８１号公報 特開平６−２０１８０号公報

原子力発電所等のプラント監視システム１において、プラントプロセス量である計測制御情報の真値は、制御装置２が有する計測制御情報であるが、制御装置２では時間管理の概念が無いことから、プラント監視システム１独自の時間軸で情報管理を行なっている。

このため、プラント監視システム１は、制御装置２から入力した計測制御情報と、実際の制御装置２の計測制御情報との間に、計測制御情報の伝送経路、制御装置２の伝送周期およびプラント監視システム１の入力点データベースにおける各入力点の更新周期に応じて時間軸のズレが生じる。計測制御情報の時間軸のズレは、従来の原子力発電所等のプラント監視システムと、最新の原子力発電所等におけるプラント監視システムに共通する課題である。

従来の原子力発電所等のプラント監視システム１に各制御装置２から入力される計測制御情報に時間管理の概念が存在しないために、昨今の原子力発電所等に要求されるプラント運営情報の管理が必ずしも充分ではない。特に、公的文書の定量証明を困難とする一方、制御装置からの計測制御情報の手記録ではプラント運営情報の管理が充分であるとは言えない。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、制御装置からの時刻付けされた計測制御情報に基づいて、プラント運転支援情報やプラント監視支援情報を提供し、プラント運営情報を適切に時間管理できるようにしたプラント監視システムおよびその監視方法を提供することを目的とする。

本発明に係る原子力発電プラントのプラント監視システムは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、計測制御情報の入出力機能を備えた入出力装置とこの計測制御情報を発信する伝送コントローラとを有する制御装置と、この制御装置からの計測制御情報を受信する収集装置と、この収集装置からの計測制御情報を加工してプラント監視支援処理を行なう監視装置と、この監視装置の監視処理結果もしくは前記制御装置からの計測制御情報を受信して加工し、プラント運転支援情報として提供する表示装置とを備え、前記制御装置に備えられる入出力装置は、時間管理装置に接続され、この時間管理装置からの定期的な時刻補正によって前記計測制御情報を時間管理するように設定し、前記時間管理装置は、共通の時間軸による時間管理を行なうように、各制御装置に時刻情報を送信するように設定したものである。

本発明に係るプラント監視方法は、上述した課題を解決するために、請求項１０に記載したように、制御装置に入力された計測制御情報に時刻付けを行ない、この時刻付けされた計測制御情報を収集装置に受信させ、受信された時刻付け計測制御情報を加工して監視装置でプラント監視支援処理を行ない、この監視装置からのプラント監視支援処理結果もしくは前記制御装置からの時刻付き計測制御情報を表示装置で加工してプラント運転支援情報を提供あるいは表示する方法である。

本発明のプラント監視システムおよびその監視方法においては、プラント運営情報を適切に時間管理することができる。

本発明に係るプラント監視システムとその監視方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係るプラント監視システムの一実施形態を示す概略構成図であり、図２は、図１に示されたプラント監視システムの機能を概略的に示した機能ブロック図である。

プラント監視システム１０は、図１の構成ブロック図に示すように、プラント監視系を構成しており、収集装置１１、蓄積装置１２、監視装置１３、表示装置１４、ゲートウェイ装置１５および外部表示装置１６を監視システムとして複数台、例えば６台備える。各監視システムを構成する収集装置１１、蓄積装置１２、監視装置１３、表示装置１４、ゲートウェイ装置１５および外部表示装置１６は分散配置され、ネットワーク１７でデータ通信可能に相互に電気的に接続される。

分散配置された各監視システム１１〜１６は、特定の監視システムの故障によって、各監視システム、例えば収集装置１１、蓄積装置１２、監視装置１３、表示装置１４、ゲートウェイ装置１５および外部表示装置１６が作動停止しないように、独立性を備えている。

プラント監視システム１０のうち、少なくとも１台の表示装置１４は、原子力発電所の運転員によるプラント運転支援と、デマンド要求に応じるマンマシンとしての役割が与えられ、中央（操作）制御室に設置される。その他の監視システムとしての各装置１１，１２，１３，１５および１６は、中央制御室から分散配置された別の制御室や原子力発電所に隣設する発電所員の執務エリアにそれぞれ配置される。

また、プラント監視システム１０のネットワーク１７は、監視バス１８、情報バス１９および業務交換（外部伝送）バス２０を、例えば３式に階層化して備える。さらに、プラント監視システム１０は、原子力発電所の現場情報２１収集用にローカルバス２２を備える一方、このローカルバス２２が監視バス１８に接続される。

プラント監視システム１０の監視バス１８には、さらに、プラント制御系２４の各制御装置２５がそれぞれ接続される。制御装置２５は原子力発電所に多数台ｉ（ｉ＝１〜ｘ）設置されて原子力発電所の計測制御設備として機能し、各制御装置２５は、プラント量等の計測制御情報を検出し、収集している。

制御装置２５は、入出力装置（ｉ＝１〜ｘ）２６および伝送コントローラ（ｉ＝１〜ｘ）２７を、それぞれ備える。入出力装置２６は原子力発電所に備えられた時刻管理装置２８に接続され、この時刻管理装置２８から定周期で時刻情報を受信している。

制御装置２５に備えられる入出力装置２６は、時間管理装置２８からの定期的な時刻補正によって、制御装置２５の計測制御情報を時間管理するように設定されており、制御装置２５の計測制御情報は、入出力装置２６により発電所共通の時刻付けが行なわれる。

時間管理装置２８は、各制御装置２５の入出力装置（ｉ＝１〜ｘ）２６に接続されて、人工衛星からの時間電波（絶対時刻）を受信して発電所共通時刻を各制御装置２５に送信している。時間管理装置２８は、原子力発電所共通の時間軸による時間管理を行ない、各制御装置２５に絶対時刻に基づく時間情報を送信している。

制御装置２５の入出力装置２６は、時刻管理装置２８に基づく発電所共通時刻で管理した計測制御情報ａ１を、伝送コントローラ２７を介して監視バス１８に出力している。

プラント監視システム１０の収集装置１１は監視バス１８に接続され、図２に示すように、制御装置２５からの計測制御情報ａ１を受信している。この計測制御装置ａ１には、情報生成時刻が付加されている。制御装置２５からの生成時刻付加の計測制御情報ａ１の送信によって、収集装置１１は、多数の制御装置２５からリアルタイムの計測制御情報ａ１を収集し、収集装置１１から生成時刻が付加された計測制御情報ａ２が蓄積装置１２に出力され、この蓄積装置１２に蓄積（格納）される。この蓄積装置１２も監視バス１８に接続される。

収集装置１１は、監視バス１８を介してプラント制御系２４の各制御装置２５に接続されており、原子力発電所のプラント計測制御情報の多様化に対応できる。原子力発電所では、収集多様化と情報信頼性、透明性が今後不可欠となるが、このプラント監視システム１０では、コストワースに優れた収集装置１１を備え、発電所共有時間軸による情報管理を実施でき、プラント制御系２４とプラント監視系１０を発電所共有の時間軸を用いて、一元的に管理することができるので利便性が向上する。

一方、監視装置１３は監視バス１８に接続され、監視装置１３の入出力点データベースへのアクセスｂ１と履歴データベースへのアクセスｂ２とによって、プラント監視支援に係る処理が実行される。

監視装置１３は、プラント運営（運用）に必要な情報を提供するプラント監視支援機能を有する。このプラント監視支援機能には、プラント異常を示すトリガ情報と、このトリガ情報に関連した同時刻のパラメータを蓄積装置１２から読み出す機能があり、出力装置としてのゲートウェイ装置１５は、リアルタイムでプラント支援機能の集約結果を出力するようになっている。

他方、監視装置１３で処理された運転支援処理情報ｂ３は、表示装置１４に、また、監視装置の処理結果（生成時刻が付加された）情報（運転支援処理情報）ｂ２は、蓄積装置１２にそれぞれ出力される。

また、表示装置１４は監視バス１８に接続され、制御装置２５から生成時刻付加の計測制御情報ａ１が入力される。表示装置１４は、制御装置２５からリアルタイムの計測制御情報ａ１を収集してプラント監視支援に係る処理を実行する。さらに、表示装置１４は、情報バス１９に接続されて、蓄積装置１２の履歴データベースへのアクセスｂ４が行なわれ、表示装置１４によるプラント監視支援に係る処理が実行される。

監視装置１３および表示装置１４は、時間管理装置２８からの定期的な時刻補正によって、監視装置１３からのプラント運転支援処理情報Ｃ_１（Ｃ_２，Ｃ_３）や表示装置１４からのプラント運転支援情報ｂ４に時間管理を行なうようになっている。

プラント監視システム１０の各監視システムを構成する収集装置１１、蓄積装置１２、監視装置１３および表示装置１４は情報バス１９にもそれぞれ接続され、運転支援処理情報のやりとりが行なわれる。

さらに、プラント監視システム１０のゲートウェイ装置１５は、ファイアウォール機能を有し、情報バス１９と外部伝送バス（業務支援バス）２０とを分離している。ゲートウェイ装置１５に接続を許可された外部表示装置１６は、外部伝送バス２０に接続される。外部表示装置１６は、ゲートウェイ装置１５を介して蓄積装置１２にアクセスＣ_１し、この蓄積装置１２に対する履歴検索手段Ｃ_１によって遠隔地から時刻付けされた計測制御情報ａ２の収集ができるようになっている。外部表示装置１６は、原子力発電所に隣接した執務エリアから蓄積装置１２にアクセス可能になっている。

一方、蓄積装置１２は、監視システムである吸気装置１１とのプロセス間通信により、原子力発電所で認知された時刻（発電所共通時刻）で管理された計測制御情報ａ１（ａ２）および運転支援処理情報Ｃ_１（Ｃ_２，Ｃ_３）を、例えばＤＶＤ−ＲＯＭ等の書き換え不可の記憶媒体に記憶させ、情報蓄積を行なう。

蓄積装置１２は、制御装置２５で工学値変換され、収集装置１１で受信した計測制御情報ａ２と、制御装置２５が工学変換した実時刻と、収集装置１１が受信した計測制御情報ａ２を監視装置１３で処理した結果（プラント運転支援情報）と、この監視装置１３がプラント運転支援情報を提供した実時刻と、表示装置１４で計測制御情報ａ１を受信し、処理したプラント運転支援情報ｂ４と、この表示装置１４がプラント運転支援情報を提供した実時刻とを蓄積するようになっている。

さらに、蓄積装置１２は、監視装置１３および表示装置１４による処理結果ｂ２，ｂ４と、この処理結果に使用した収集装置１１による入力情報ａ１，ｂ１，ｄ１とを書き換え不可能な形式のＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に保管させている。

図１および図２に示されたプラント監視システム１０は、計測制御情報ａ１に発電所共通時刻の生成時刻を付加することで、制御装置２５から入力された計測制御情報ａ１と、実際の制御装置２５の計測制御情報とは、計測制御情報ａ１の伝送経路、制御装置２５の伝送周期およびプラント監視システムの入力点データベースにおける各入力点の更新周期に応じて、時間軸のズレを回避することができる。時間軸のズレを回避することで、原子力発電所における取扱い情報を簡単かつ容易に説明することができ、さらに、プラント監視システムの出力情報と時間軸で一元管理でき、一連の紐付けをすることができる。

したがって、図１および図２に示されたプラント監視システム１０においては、
（１）プラント監視システム１０の入力装置を、プラント制御系２４を構成する入出力装置２６に供給し、プラント監視システム（プラント監視系）１０とプラント制御系２４で一元化した情報管理を行なうことができる。

プラント制御系２４とプラント監視系１０のネットワーク１７による統合化が実現でき、加工元であるプラント制御系２４に発電所共通時刻、すなわち、実時刻を付与できる。

（２）プラント監視システム１０の入出力情報を、改ざん不可能な形式、例えばＤＶＤ−ＲＯＭ等の書き換え不可記憶媒体に保存させることができる。

原子力発電所の連続運転（２４時間３６５日）によるプラント情報の連続性の担保が図れる。

（３）原子力発電所共通の時間軸で管理した入力情報（計測制御情報）を蓄積し、またこの入力情報を運転支援情報へ加工する際も同一時刻（発電所共通時刻）の情報を利用し、さらに発電所共通の時刻付加情報を蓄積するため、計測制御情報の収集から運転管理情報の提供までのプラントを論理的に証明することができる。

原子力発電所の計測制御情報の収集、運転支援情報への加工、運転管理情報の提供をプラント監視システム１０の分散ネットワークにより独立して構成することができる。

（４）中央制御室外でも中央制御室の表示装置１４に表示される情報（計測制御情報、運転支援情報、運転管理情報）と同等の情報をリアルタイムで確認することができ、シナジー効果が得られる。

表示装置１４の配置の多様性を実現できる。

このプラント監視システム１０においては、プラント制御系２４とプラント監視系１０とを統合して一元化させることができ、制御装置レベルでの時間管理と、プラント監視システム１０による運転監視結果の蓄積の仕組みに、発電所共通の時間管理を加えて、プラント監視システム１０の入力から出力まで、時間管理した紐付けが可能となり、プラント監視システム１０から提供できる運転監視情報等の情報に関する工業性を簡単かつ容易に、時系列と伴って説明することができる。

また、このプラント監視システム１０では、制御装置１４に入力された原子力発電所の計測制御情報に時刻付けを行ない、この時刻付けされた計測制御情報ａ１を収集装置１１に受信させ、受信された時刻付け計測制御情報ａ２を加工して監視装置１３でプラント監視支援処理を行ない、この監視装置１３からのプラント監視支援処理結果ｂ２もしくは前記制御装置２５からの時刻付き計測制御情報ａ１を表示装置１４で加工してプラント運転支援情報ｂ４を提供あるいは表示する原子力発電所のプラント監視方法を提供できる。

本発明に係るプラント監視システムの一実施形態を概略的に示す構成図。 図１に示されたプラント監視システムの機能を概略的に示す機能ブロック図。 従来のプラント監視システムの概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１０ プラント監視システム
１１ 収集装置
１２ 蓄積装置
１３ 監視装置
１４ 表示装置
１５ ゲートウェイ装置
１６ 外部表示装置
１７ ネットワーク
１８ 監視バス
１９ 情報バス
２０ 業務支援バス（外部伝送バス）
２１ 現場情報
２２ ローカルバス
２４ プラント制御系
２５ 制御装置（計測制御設備）
２６ 入出力装置
２７ 伝送コントローラ
２８ 時刻管理装置

Claims (10)

1. 計測制御情報の入出力機能を備えた入出力装置とこの計測制御情報を発信する伝送コントローラとを有する制御装置と、
   この制御装置からの計測制御情報を受信する収集装置と、
   この収集装置からの計測制御情報を加工してプラント監視支援処理を行なう監視装置と、
   この監視装置の監視処理結果もしくは前記制御装置からの計測制御情報を受信して加工し、プラント運転支援情報として提供する表示装置とを備え、
   前記制御装置に備えられる入出力装置は、時間管理装置に接続され、この時間管理装置からの定期的な時刻補正によって前記計測制御情報を時間管理するように設定し、
   前記時間管理装置は、共通の時間軸による時間管理を行なうように、各制御装置に時刻情報を送信するように設定したことを特徴とするプラント監視システム。
2. 前記監視装置および表示装置は、時間管理装置からの定期的な時刻補正により時刻付けされた計測制御情報を用いて加工処理結果を時間管理するように設定した請求項１記載のプラント監視システム。
3. 前記収集装置に受信された時刻付けの計測制御情報を入力する蓄積装置を有し、この蓄積装置は、上記収集装置が受信した制御装置からの工学値変換された計測制御情報と、
   前記制御装置で工学変換された実時刻と、
   前記収集装置が受信した計測制御情報を用いて監視装置で監視交換処理した結果と、
   上記監視装置が運転支援情報を提供した実時刻と、
   前記収集装置で受信した計測制御情報に基づき表示装置で加工処理した結果と、
   前記表示装置が運転支援情報を提供した実時刻とを蓄積するように構成した請求項１記載のプラント監視システム。
4. 前記蓄積装置は、前記監視装置および表示装置による処理結果と、
   この処理結果に使用される入力情報とを、書き換え不可能な形式で保存するようにした請求項１記載のプラント監視システム。
5. 前記プラント監視システムは、分散配置された収集装置、監視装置および表示装置等の複数の監視システムをネットワークにて相互にデータ通信可能に接続された請求項１ないし４のいずれか１項記載のプラント監視システム。
6. 前記各監視システムは、特定の装置の故障によって作動停止しない独立性を備えた請求項５記載のプラント監視システム。
7. 前記プラント監視システムは、蓄積装置にファイアウォール機能を有するゲートウェイ装置を介して接続される外部表示装置を備え、この外部表示装置は、原子力発電所に隣接した執務エリアから前記蓄積装置にアクセス可能に設けられた請求項１記載のプラント監視システム。
8. 前記監視装置は、プラント運営に必要な情報を提供するプラント監視支援機能を備えた請求項１記載のプラント監視システム。
9. 前記監視装置に備えられるプラント監視支援機能は、プラントの異常を示すトリガ情報と、このトリガ情報に関連したパラメータを前記蓄積装置から読み出す機能であり、前記ゲートウェイ装置はリアルタイムで前記監視装置のプラント監視支援機能の集約結果を外部伝送バスに出力する出力装置である請求項１または７記載のプラント監視システム。
10. 制御装置に入力された計測制御情報に時刻付けを行ない、
    この時刻付けされた計測制御情報を収集装置に受信させ、
    受信された時刻付け計測制御情報を加工して監視装置でプラント監視支援処理を行ない、
    この監視装置からのプラント監視支援処理結果もしくは前記制御装置からの時刻付き計測制御情報を表示装置で加工してプラント運転支援情報を提供あるいは表示することを特徴とするプラント監視方法。

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