JP2544927B2 - プラント運転支援システム - Google Patents

プラント運転支援システム

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JP2544927B2
JP2544927B2 JP62135458A JP13545887A JP2544927B2 JP 2544927 B2 JP2544927 B2 JP 2544927B2 JP 62135458 A JP62135458 A JP 62135458A JP 13545887 A JP13545887 A JP 13545887A JP 2544927 B2 JP2544927 B2 JP 2544927B2
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哲志 三木
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    • 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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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は原子力プラントに異常が発生した時、その
原因を同定し、その異常がどのように進展したかを定性
的、かつ定量的に分析して運転員に提示することにより
異常発生事象の物理的メカニズムをより深く理解させる
プラント運転支援システムに関するものである。
〔従来の技術〕
従来のこの種プラント支援システムとして第4図に示
すものがあった。図において、1は運転対象となる原子
力発電プラント、2は制御棒挿入限界監視などを行なう
プロセス計算機システム、3はプラント計測データを取
り込み、単位変換したり、動的因果ネットワークモデル
を構成するノードに異常が発生しているかどうかを判定
し、異常が発生した場合、その時系列データを格納する
入力・監視処理システム、4は異常原因を診断し、その
対応操作ガイドを生成する診断・ガイド処理システム、
5は異常ノードの時系列データと動的因果ネットワーク
モデルを使って異常の進展を分析する異常進展分析シス
テム、6は運転員が分かり易い形態に上記情報処理結果
を編集する出力表示システム、7は各サブシステムで共
通に使用する共有データベース、8は入力・監視処理シ
ステム3で使うデータを格納する補助メモリ、9は異常
診断用知識ベースなど診断・ガイド処理システム4で使
うデータを格納する補助メモリ、10は動的因果ネットワ
ークモデルなど異常進展分析システム5で使うデータを
格納する補助メモリ、11は出力表システム6で使うデー
タを格納する補助メモリ、12は中央制御盤、13はCRT、1
4は音声告知装置である。
動的因果ネットワークモデルはプラントの各変数相互
管の因果関係をネットワークにより表現した知識ベース
であり、より詳細な定義を以下に示す。
(A) プラント変数をノードにとる。変数としては必
ずしも可観測である必要はなく、物理的メカニズムをう
まく表現できる場合には非可観測変数を採用してもよ
い。ただし可観測ノードに対してのみ異常かどうかを判
定し、非可観測ノードは隣接した可観測ノードにより状
態を推定する。
(B) 原因と結果の関係にあるノードの間を前者から
後者への矢印がついた有向弧で結ぶ。前者が増加(減
少)するとき必ず後者も増加(減少)する場合は上記有
向弧に+の符号をつけ、逆の関係にある場合は−の符号
をつける。なおプラント状態に依存して上記関係が変わ
る場合には符号はつけないものとする。
(C) 異常の第1原因もノードにより表わす。なお、
これらはソースノードとなる。
(D) 異常状態は、正方向(規準値に比べて大き過ぎ
る場合)と負方向(規準値に比べて小さ過ぎる場合)に
区別する。
第5図と第6図に加圧水型原子力発電プラントの動的
因果ネットワークモデルの例を示す。第5図は原子炉で
エネルギーを発生するメカニズムを示し、また、第6図
は燃料から冷却材へ熱エネルギーを伝達するメカニズム
を表わしている。両図において,,…,は離れた
ノード相互間の関連を示すために便宜上設けた記号であ
り、特に,,,,は両図にまたがった関連を示し
ている。
次に動作について説明する。まず原子力発電プラント
1より取り込まれたプラントデータはプロセス計算機シ
ステム2と入力・監視処理システム3とに伝達される。
プロセス計算機システム2においては制御棒挿入限界な
どのプラント監視パラメータを計算して入力・監視処理
システム3とCRT13に転送する。一方、前記入力・監視
処理システム3では、補助メモリ8に格納されている単
位変換テーブルや異常ノード判定境界値データなどを使
って単位変換やノードに異常が発生しているか否かを判
定し、共有データベース7に異常ノードの時系列データ
などを格納する。診断・ガイド処理システム4では、共
有データベース7より入力し、補助メモリ9に格納され
ている異常診断用知識ベース、ガイダンス選択ロジック
などを使って異常原因を診断し、対応操作のガイドを生
成し、共有データベース7に結果を伝達する。異常進展
分析システム5では、異常が発生して適当な時間が経過
した時点で今までの異常ノードの時系列データを使って
異常が動的因果ネットワークモデルの上をどのように進
展したかを分析し、パス列(開いている連続した弧列)
あるいはサイクル列(閉じている連続した弧列)を同定
し、共有データベース7に結果を伝達する。出力表示シ
ステム6では、共有データベース7より入力し、補助メ
モリ11に格納されているCRT画面データ、音声告知用メ
ッセージデータなどを使ってCRT13に表示する情報や音
声告知装置14で伝える情報を編集する。中央制御盤12上
にはCRT13、音声告知装置14ざ設置されており運転員に
画面情報や音声情報を伝達し運転を支援する。本システ
ムを特徴づける画面情報として動的因果ネットワークモ
デルの上を異常がどのように進展していくか実時間より
も高速に(ただし運転員が理解できる程度の速度で)ア
ニメーション的に表示することがあげられ、これにより
運転員が発生事象の物理的メカニジムを定性的に把握す
ることが可能となる。ただし、本システムは異常進展過
程の定量的分析は行なっていない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のプラント運転支援システムは以上のように構成
されているので、発生した異常事象の進展過程を動的因
果ネットワークモデルを使って定性的に把握することが
できるが、進展過程の定量的分析は行なっていないた
め、多数の入力変換の関数によって値が定まる変数(例
えば、第5図における反応度、制御棒速度信号、キセノ
ン変化率など)が異常になった場合、なぜそのようにな
ったかを定量的に把握することができないなどの問題点
があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので動的因果ネットワークモデルにおける多入力
関数の出力が異常になった場合、各入力が出力に与える
影響の度合いを定量的に分析し、その結果を提示するこ
とにより、多入力関数の出力がなぜ異常になったか理解
させることのできる運転支援システムを得ることを目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るプラント運転支援システムは、従来の
動的因果ネットワークモデルに多入力関数ノード(多入
力と出力との間の関数関係を定義するノード)を新たに
追加するとともに多入力関数の出力が異常になった場
合、各入力が当該出力に与える影響の度合い定量的に分
析する多入力関数分析システムを新たに追加したもので
ある。
〔作用〕
この発明におけるプラント運転支援システムは、多入
力関数分析システムにより各入力が出力に与える影響の
度合いを定量的に分析し、その結果を運転員に分り易く
CRT上に表示する。
〔実施例〕
次に、この発明の一実施例を図について説明する。図
中、第4図と同一の部分は同一の符号をもって図示した
第1図において、15は動的因果ネットワークモデルの構
成要素の一つである多入力関数の出力が異常になった場
合、各入力が当該出力に与える影響の度合いを定量的に
分析する多入力関数分析システムである。
次に、動的因果ネットワークモデルはプラントの各変
数相互間の因果関係をネットワークにより表現した知識
ベースであり、より詳細な定義として従来例における
(A)〜(D)の定義の外に新たに定義(E)を追加す
る。すなわち、(E)多入力と出力との間の関係を定義
する関数もノードにより表わす。
また、第2図と第3図に加圧水型原子力発電プラント
の動的因果ネットワークモデルの例を示す。第2図は原
子炉でエネルギーを発生するメカニズムを示し、また第
3図は燃料から冷却材へ熱エネルギーを伝達するメカニ
ズムを表わしている。両図において,,…,は離
れたノード相互間の関連を示すために便宜上設けた記号
であり、特に,,,,は両図にまたがった関連を
示している。
次に動作について説明する。まず原子力発電プラント
1より取り込まれたプラントデータはプロセス計算機シ
ステム2と入力・監視処理システム3に伝達される。プ
ロセス計算機システム2においては制御棒挿入限界など
のプラント監視パラメータを計算し、入力・監視処理シ
ステム3とCRT13に転送する。一方、入力・監視処理シ
ステム3では補助メモリ8に格納されている単位変換テ
ーブルや異常ノード判定境界値データなどを使って単位
変換やノードに異常が発生しているか否かを判定し共有
データベース7に異常ノードの計測値および異常に関す
る定性値の時系列データなどを格納する。診断・ガイド
処理システム4では、共有データベース7より入力し、
補助メモリ9に格納されている異常診断用知識ベース、
ガイダンス選択ロジックなどを使って異常原因を診断
し、対応操作のガイドを生成し、共有データベース7に
結果を伝達する。異常進展分析システム5では、異常が
発生して適当な時間が経過した時点で今までの異常ノー
ドの時系列定性値データを使って異常が動的因果ネット
ワークモデルの上をどのように進展したかを分析し、パ
ス列(開いている連続した弧列)あるいはサイクル列
(閉じている連続した弧列)を同定し、共有データベー
ス7に結果を伝達する。多入力関数分析システム15では
動的因果ネットワークモデルの構成要素の一つである多
入力関数の出力が異常になった場合、プラント計測値デ
ータと多入力関数パラメータと使って各入力が当該出力
に与える影響の度合いを定量的に分析する。例えば、多
入力関数(1)式のように表わされるとする。
x4=f(x1,x2,x3)=ax1+bx2+cx3 …(1) ここで、 f;多入力関数 x1,x2,x3;入力の計測値 x4;出力の計測値 a,b,c;多入力関数パラメータ(定数) この場合、入力と出力の規準値からの偏差の関係は
(2)式のように求められる。
ここで、 ▲x0 1▼,▲x0 2▼,▲x0 3▼,;x1,x2,x3の規準値 Δx4とa・Δx1,b・Δx2,c・Δx3を比較することによ
り各入力が当該出力に与える影響の度合いを評価するこ
とができる。
出力表示システム6では共有データベース7より入力
し、補助メモリ11に格納されているCRT画面データ、音
声告知用メッセージデータなどを使ってCRT13に表示す
る情報や音声告知装置14で伝える情報を編集する。中央
制御盤12上にはCRT13、音声告知装置14が設置されてお
り運転員に画面情報や音声情報を伝達し運転を支援す
る。本システムを特徴づける画面情報として動的因果ネ
ットワークモデルの上を異常がどのように進展していく
か実時間よりも高速に(ただし、運転員が理解できる程
度の速度)、アニメーション的に表示すること、また、
多入力関数分析システム15の結果を使って、各入力が異
常になった時に出力に与える影響の度合いの時系列デー
タをトレンドグラフで表示することがあげられる。これ
らにより運転員が発生事象の物理的メカニズムをより深
く理解することが可能となり、前もって定めたシナリオ
以外の事象が発生した場合にも適切な対応操作をとるこ
とができる。
なお、上記実施例では原子力発電プラントを例にとり
説明したが原子力プラント以外のものであっても上記実
施例と同様の効果を奏する。また、上記実施例は運転支
援システムに適用した例について説明したがシミュレー
タを使用した運転員の教育訓練システムの一環として対
象プラントの物理的メカニズムを理解させるために適用
しても上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、動的因果ネットワー
クモデルの構成要素の一つである多入力関数の出力が異
常になった場合、各入力が当該出力に与える影響の度合
いを定量的に分析する機能を設けたので、運転員が発生
事象の物理的メカニズムをより深く把握でき速やか、か
つ確実に異常事象に対処することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるプラント運転支援シ
ステムの構成図、第2図はこの発明で使用する動的因果
ネットワークモデルの部分図、第3図はこの発明で使用
する動的因果ネットワークモデルの部分図、第4図は従
来のプラント運転支援システムの構成図、第5図は従来
のプラント運転支援システムで使用する動的因果ネット
ワークモデルの部分図、第6図は従来のプラント運転支
援システムで使用する動的因果ネットワークモデルの部
分図である。 図において、1は原子力発電プラント、2はプロセス計
算機システム、3は入力・監視処理システム、4は診断
・ガイド処理システム、5は異常進展分析システム、6
は出力表示システム、7は共有データベース、8〜11は
補助メモリ、12は中央制御盤、13はCRT、14は音声告知
装置、15は多入力関数分析システムである。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】運転対象となる原子力発電プラントよりデ
    ータを取り込みプラント監視パラメータを計算するプロ
    セス計算機システムと、前記対象プラントのデータとプ
    ラント監視パラメータとを入力として単位変換すると共
    に動的因果ネットワークモデルを構成するノードに異常
    が発生しているか否かを判定し、異常が発生した場合、
    そのノードの計測値及び異常判定結果の時系列データを
    格納する入力監視処理システムと、前記対象プラントの
    異常原因を診断し、その異常原因の対応操作ガイドを生
    成する診断ガイド処理システムと、前記対象プラントの
    異常判定結果の時系列データと動的因果ネットワークモ
    デルを使って異常の進展を分析する異常進展分析システ
    ムと、前記対象プラントの異常処理結果を編集する出力
    表示システムと、前記入力監視処理システム,診断ガイ
    ド処理システム,異常進展分析システム,出力表示シス
    テム等のサブシステムでデータを共通に使用する共有デ
    ータベースと、前記各サブシステムが使用するデータを
    格納する補助メモリ群及び運転を支援する中央制御盤と
    を備えたプラント運転支援システムにおいて、前記因果
    ネットワークモデルの構成要素の一つである多入力関数
    の出力が異常になった場合、各入力が当該出力に与える
    影響の度合いを定量的に分析する多入力関数分析システ
    ムを設けたことを特徴とするプラント運転支援システ
    ム。
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