JP2594976B2 - Function hierarchy configuration output control system - Google Patents

Function hierarchy configuration output control system

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JP2594976B2
JP2594976B2 JP62253666A JP25366687A JP2594976B2 JP 2594976 B2 JP2594976 B2 JP 2594976B2 JP 62253666 A JP62253666 A JP 62253666A JP 25366687 A JP25366687 A JP 25366687A JP 2594976 B2 JP2594976 B2 JP 2594976B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機能階層構成出力制御システムに係り、特
に原子力発電プラントに適用するのに好適な機能階層構
成出力制御システムに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a function hierarchy configuration output control system, and more particularly to a function hierarchy configuration output control system suitable for application to a nuclear power plant.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、電力系統に占める原子力発電プラントの比重の
増大に伴ない、原子力発電プラントを基底負荷運転に留
めることなく負荷追従運転、自動周波数制御運転及びガ
バナフリー運転等の出力調整運転を行なうために使用す
る必要性が高まつてきた。また、原子力発電プラントの
発電効率向上及び運転員の負担軽減の観点から、プラン
トの起動、停止、出力一定運転に対しても、出力制御を
自動的に行なう必要性が生じている。
In recent years, as the specific gravity of the nuclear power plant in the power system has increased, it has been used to perform output adjustment operations such as load following operation, automatic frequency control operation, and governor-free operation without leaving the nuclear power plant at base load operation. The need to do so has grown. Further, from the viewpoint of improving the power generation efficiency of the nuclear power plant and reducing the burden on the operators, there is a need to automatically perform the output control for the start, stop, and constant output operation of the plant.

ところで、原子力発電プラントにおいて高範囲に亘り
出力制御を自動的に行なうようにすると、関連する制御
装置が多岐に亘り、かつ制御プロセス量及び制御を行な
う場合に監視する必要のあるプロセス量が多数に及ぶこ
とになる。例えば、沸騰水型原子力発電プラントにおい
ては、出力制御に係る制御装置として、中性子吸収材で
ある制御棒を炉心に挿抜して炉心熱出力を変化させる制
御棒制御装置中性子束減速機能を有する炉心流量を変化
させることによりその密度を変化させて炉心熱出力を変
化させる再循環流量制御装置及びタービンを駆動する蒸
気流量を変化させることによつて発電機出力を変化させ
るタービン制御装置等がある。
By the way, if the power control is automatically performed over a high range in a nuclear power plant, the related control devices are diversified, and the control process amount and the process amount that needs to be monitored when performing the control are large. Will be extended. For example, in a boiling water nuclear power plant, as a control device related to power control, a control rod control device that inserts and removes a control rod, which is a neutron absorbing material, into a core to change a core thermal output, a core flow rate having a neutron flux deceleration function There is a recirculation flow control device that changes the core thermal output by changing the density by changing the steam flow, and a turbine control device that changes the generator output by changing the steam flow that drives the turbine.

従来、これらを関連づけ所定の出力制御を行なう際に
は、これらを統括し、かつ最上位に位置付けられた出力
調整装置の設置が考えられてきた。その際、重要なこと
は、沸騰水型原子炉では、核燃料及び各種機器の健全性
を維持するため、炉心運転領域や出力に関連した種々の
プロセス量を監視し、それらが所定の制限内で運転され
るよう考慮する必要がある。これらを解決する方法とし
て、これまでは次に示す2つの方式が考えられてきた。
Conventionally, when performing predetermined output control by associating them, it has been considered to install an output adjustment device that supervises them and is positioned at the top. It is important that the boiling water reactor monitor various process quantities related to the core operating area and power in order to maintain the integrity of nuclear fuel and various equipment, and make sure that these are within specified limits. You need to consider driving. To solve these problems, the following two methods have been considered.

(1)1つは監視すべきプロセス量を制御プロセス量と
してフイードバツク信号として用い、直接監視プロセス
量を所定に制御しようとする方式である。例えば、再循
環流量制御系における中性子束フイードバツク方式がこ
れに相当する。
(1) One method uses a process amount to be monitored as a control process amount as a feedback signal to directly control the monitored process amount in a predetermined manner. For example, the neutron flux feedback system in the recirculation flow control system corresponds to this.

(2)他の1つは特開昭61−165690号公報の様に、出力
調整装置において、予め、監視すべきパラメータが所定
の制限値を超えることがない様、予測演算することによ
つて、出力設定パターン(運転パターン)を設定する方
式である。
(2) Another method is to perform a predictive calculation in an output adjusting device in advance so that a parameter to be monitored does not exceed a predetermined limit value as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-165690. And an output setting pattern (operation pattern).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来技術に対する問題点を以下に示す。 Problems with the prior art are described below.

監視プロセス量をフイードバツクする方式では、特に、
出力制御が高範囲に亘つてくると、監視すべきプロセス
量が多数となり、かつ制御モードに応じて重要な監視プ
ロセス量が変わつてくるため、制御アルゴリズムが複雑
になる恐れがある。また、特開昭61−165690号公報に示
された方式では、制御を実行する前に、予め予測演算し
た結果に基づき出力設定パターンを決定しているので、
予測精度に伴なう不正確さが存在し、それを初期の設定
パターンに盛り込むことによつて、制御範囲が限定され
たり、きめ細い監視が行なわれないことが予想される。
In the method of feeding back the monitoring process volume,
When the output control extends over a high range, the amount of process to be monitored becomes large, and the amount of important monitored process varies depending on the control mode, so that the control algorithm may be complicated. Further, in the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-165690, the output setting pattern is determined based on the result of the prediction calculation before executing the control.
There is an inaccuracy associated with the prediction accuracy, and it is expected that the control range will be limited and detailed monitoring will not be performed by incorporating it into the initial setting pattern.

本発明の目的は、全ての出力制御モードに対して、所
定の運転制限範囲内で、効率良く制御が行なわれ、しか
もその構成が簡便でかつ拡張性のある機能階層構成出力
制御システムを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a function hierarchy configuration output control system in which control is efficiently performed within a predetermined operation limit range for all output control modes, and the configuration is simple and scalable. It is in.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記の目的は、原子炉プラントの出力制御を行なう制
御棒制御装置、再循環流量制御装置及びタービン制御装
置が階層化された制御手段、制御許容量監視設定手段及
び保護ブロツク手段をそれぞれ有しており、各々の前記
制御装置の前記制御手段を統括する統括制御装置と、各
々の前記制御装置の前記制御許容量監視設定手段を統括
する統括制御許容量監視設定装置と、各々の前記制御装
置の前記保護ブロツク手段を統括する統括保護ブロツク
装置とを備えていることによつて達成できる。
The above object is to provide a control rod control device for controlling the output of a nuclear reactor plant, a recirculation flow control device and a control device in which a turbine control device is hierarchized, a control allowable amount monitoring setting device and a protection block device. A general control device that supervises the control means of each of the control devices, a general control allowance monitoring and setting device that supervises the control allowance monitoring and setting device of each of the control devices, and This can be attained by providing a general protection block device for controlling the protection block means.

〔作用〕[Action]

制御棒制御装置、再循環流量制御装置及びタービン制
御装置の各々に階層化された制御手段、制御許容量監視
設定手段及び保護ブロツク手段が設けられているので、
制御、許容制御量の設定及びプラントの保護を同時に独
立してしかも機能的に補間し合いながら行なうことがで
きる。このため所定の運転制限範囲を守つて速やかに効
率のよい制御を実施することができる。
Each of the control rod control device, the recirculation flow control device and the turbine control device is provided with a hierarchized control means, a control allowance monitoring setting means and a protection block means.
The control, the setting of the allowable control amount, and the protection of the plant can be performed simultaneously and independently and functionally while interpolating each other. For this reason, efficient control can be quickly performed while maintaining the predetermined operation restriction range.

本発明の好適な一実施例である原子力発電プラントの
出力制御システムを第1図に基づいて以下に説明する。
An output control system for a nuclear power plant according to a preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

ここでは、沸騰水型原子力発電プラントに適用した例
を示している。出力制御に係る制御装置としては、制御
棒制御装置6再循環流量制御装置7、及びタービン制御
装置8が設けられている。制御装置6は制御手段6A、制
御許容量監視設定手段6B及び保護ブロツク手段6Cと階層
化された手段を有しており、制御装置7も階層化された
制御手段7A、制御許容量監視設定手段7B及び保護ブロツ
ク手段7Cを有している。制御装置8も、制御手段8A、制
御許容量監視設定手段8B及び保護ブロツク手段8Cを階層
化して有している。更に制御手段6A,7A及び8Aをシステ
ム的に統括する統括制御装置3、制御許容量監視設定手
段6B,7B及び8Bを統括する統括制御許容量監視設定装置
4及び保護ブロツク手段6C,7C及び8Cを統括する統括保
護ブロツク装置5が設けられている。ここで重要なこと
は、各階層部はシステム的に機能分類されていることを
示しているのであつて、統括装置3〜5は、実際の構成
上必要な場合に設置すればよい。各階層部は前述の統括
装置3〜5を介して(又は直接)中央給電指令所1、プ
ロセス計算機2及び第1図では省略されているがプラン
ト等と連絡されている。20は運転員である。制御手段6
A,7A及び8Aは、各制御装置6,7及8の上位に配せられ、
統括制御装置3からの指令に基づいて、制御モード及び
制御プロセス量の選択を行ない、統括制御装置3からの
指令により設定された制御パターンとを比較演算するこ
とによつて、該当する制御装置6,7及び8の操作量を算
出する。制御許容量監視設定手段6B,7B及び8Bは、制御
装置6,7及び8の操作量設定部位に配せられ、各制御装
置(6,7及び8)において制御時に監視することが必要
な沸騰水型原子力発電プラントの監視プロセス量(例え
ば炉心運転領域、炉周期、炉水温度変化率、中性子束上
昇率、中性子束分布及び燃料の熱的制限値等)と各々に
対する所定の制限値との裕度から、対応する制御装置で
許容される操作量及び操作量変化率を算出し、設定す
る。したがつて、制御手段6A,7A及び8Aで算出された操
作量は、該当する制御許容量監視設定手段6B,7B及び8B
で制限されることになる。保護ブロツク手段6C,7C及び8
Cは該当する制御装置6,7及び8の出力端に配置され、前
述の制御許容量監視設定手段6B,7B及び8Bとは別に原子
力発電プラントまたは炉心の監視を行なう。これらの保
護ブロツク手段は、必要な場合に制御装置とは構成上分
離独立した機能により、出力ブロツク及び操作端トリツ
プ等の保護動作を行なう。
Here, an example in which the present invention is applied to a boiling water nuclear power plant is shown. As control devices related to output control, a control rod control device 6, a recirculation flow control device 7, and a turbine control device 8 are provided. The control unit 6 includes a control unit 6A, a control allowable amount monitoring / setting unit 6B, and a protection block unit 6C, which are hierarchized. The control unit 7 also includes a hierarchical control unit 7A, a control allowable amount monitoring / setting unit. 7B and a protection block means 7C. The control device 8 also has a control means 8A, a control allowable amount monitoring and setting means 8B and a protection block means 8C in a hierarchical structure. Further, a general control device 3 for systematically controlling the control means 6A, 7A and 8A, a general control allowance monitoring and setting device 4 for controlling the control capacity monitoring setting means 6B, 7B and 8B, and protection block means 6C, 7C and 8C. Is provided with an overall protection block device 5 for supervising. What is important here is that each hierarchical section is systematically classified into functions, and the supervising devices 3 to 5 may be installed when necessary in an actual configuration. Each hierarchical unit is communicated (or directly) with the central power supply command center 1, the process computer 2, and a plant or the like (not shown in FIG. 1) via the above-mentioned control devices 3 to 5. 20 is an operator. Control means 6
A, 7A and 8A are arranged above the control devices 6, 7 and 8,
A control mode and a control process amount are selected based on a command from the general control device 3, and a control pattern set by the command from the general control device 3 is compared with the control pattern to calculate a corresponding control device 6. , 7 and 8 are calculated. The control allowable amount monitoring and setting means 6B, 7B and 8B are arranged at the operation amount setting portions of the control devices 6, 7 and 8, and the boiling required to be monitored at the time of control in each control device (6, 7 and 8). The monitoring process amount of the water nuclear power plant (for example, core operating area, reactor cycle, reactor water temperature change rate, neutron flux rise rate, neutron flux distribution, thermal limit value of fuel, etc.) and the predetermined limit value for each The operation amount and the operation amount change rate allowed by the corresponding control device are calculated and set from the allowance. Therefore, the manipulated variables calculated by the control means 6A, 7A, and 8A correspond to the corresponding control allowance monitoring setting means 6B, 7B, and 8B.
Will be limited. Protection block means 6C, 7C and 8
C is disposed at the output end of the corresponding control device 6, 7, and 8, and monitors the nuclear power plant or the core separately from the above-mentioned control allowable amount monitoring and setting means 6B, 7B, and 8B. These protection block means perform the protection operation of the output block and the operation end trip, etc., when necessary, by a function which is separated and independent from the control device in terms of structure.

次に本実施例が、どのように動作するのかを説明す
る。統括制御装置3は、中央給電指令所1、運転員20及
びプロセス計算機2の指令又は操作により出力制御モー
ド、(起動,停止,日負荷通従,自動周波数制御、ガバ
ナフリー、出力一定)及び目標出力、出力パターンを選
択する。統括制御装置3は、選択した出力制御モードに
応じて、各制御装置6〜8に制御モード(自動,一定)
制御プロセス量の選択(炉周期、炉水温度、出力、操作
量)、及び設定パターン(目標値、時間、周期)を指令
する。制御装置6〜8の制御手段6A,7A及び8Aは統括制
御装置3から出力された指令に従つて制御演算を実行
し、操作量(制御棒移動量、再循環ポンプ速度変化量、
蒸気加減弁開度変化量)を算出する。一方、制御許容量
監視設定手段6B,7B,8Aは、該当する制御装置毎にまたは
統括制御許容量監視設定装置4にて、制御時において監
視が必要な原子力発電プラントのプロセス量(炉心運転
領域、炉周期、炉水温度変化率、中性子束上昇率、中性
子束分布、燃料の熱的制限値等)と所定の制限値との裕
度から許容される操作量及び操作量変化率を算出し、こ
れらの操作量及び操作量変化率と前述の制御手段6A,7A
及び8A部で算出された操作量と比較する。制御手段で算
出された操作量が許容量を超えた場合には、該当する制
御許容量監視設定手段にて操作量が制限されて出力され
る。これによつて、前述の監視パラメータが制限値を超
えることはなく、原子力発電プラントは所定の運転制限
範囲内で自動的に目標の出力、又は出力パターンに制御
されることになる。また、万一、制御装置に故障等が発
生し、前述の機能が果せないような場合で、かつプラン
ト及び炉心健全性上の問題が生ずる可能性がある場合
は、各制御装置の出力端に配せられた保護ブロツク手段
にて、出力ブロツク、操作端トリツプ等の保護動作が実
行されるので、プラント及び炉心健全性が損なわれるこ
とはない。
Next, how the present embodiment operates will be described. The overall control device 3 is controlled by the central power supply command center 1, the operator 20 and the process computer 2 to output control mode, (start, stop, daily load compliance, automatic frequency control, governor free, constant output) and target Select output and output pattern. The overall control device 3 controls each of the control devices 6 to 8 in a control mode (automatic, constant) according to the selected output control mode.
Command the selection of control process amount (furnace cycle, reactor water temperature, output, manipulated variable) and set pattern (target value, time, cycle). The control means 6A, 7A and 8A of the control devices 6 to 8 execute the control calculation in accordance with the command output from the general control device 3 and operate the operation amounts (control rod movement amount, recirculation pump speed change amount,
The amount of change in the steam control valve opening is calculated. On the other hand, the control allowance monitoring setting means 6B, 7B, 8A controls the process amount (core operating area) of the nuclear power plant which needs to be monitored at the time of control by the corresponding control device or the general control allowance monitoring setting device 4. , Reactor cycle, reactor water temperature change rate, neutron flux rise rate, neutron flux distribution, fuel thermal limit value, etc.) and the predetermined limit value, and calculate the allowable operation amount and the operation amount change rate. , These manipulated variables and the rate of change of manipulated variables and the aforementioned control means 6A, 7A
And the operation amount calculated in the section 8A. If the operation amount calculated by the control means exceeds the allowable amount, the operation amount is limited and output by the corresponding control allowable amount monitoring and setting means. As a result, the above-mentioned monitoring parameter does not exceed the limit value, and the nuclear power plant is automatically controlled to the target output or output pattern within the predetermined operation limit range. Also, in the event that a failure or the like occurs in the control device and the above functions cannot be performed, and there is a possibility that a problem with the plant and core soundness may occur, the output terminal of each control device may be used. The protection operation such as the output block and the operation end trip is performed by the protection block means disposed in the above, so that the soundness of the plant and the core is not impaired.

以上に本実施例の概念を説明したが、第2図により更
に具体的に説明する。
The concept of the present embodiment has been described above, and will be described more specifically with reference to FIG.

第2図における1〜8は第1図に示す機能階層化構成
出力制御システムである。沸騰水型原子力発電プラント
は、原子力9で発生した蒸気を蒸気加減弁16を介してタ
ービン14に導き、タービン14の回転により発電機15にて
電気を発生させる。このような沸騰水型原子力発電プラ
ントにおける出力制御は、制御棒制御装置6、再循環流
量制御装置7及びタービン制御装置8にて行われる。制
御棒制御装置6は、中性子吸収材である制御棒11を炉心
21に挿入または引抜いて原子炉出力を変化させる制御棒
駆動装置12を制御する。再循環流量制御装置7は再循環
ポンプ電源装置13をコントロールする。再循環ポンプ電
源装置13は、中性子束減速機能を有する炉心流量調節す
る再循環ポンプ10の回転数を調節する。このような炉心
流量の変化によりその密度が変化され、これによつて原
子炉出力が変化される。タービン14を駆動する蒸気流量
を変化させることによつて発電機出力を変化させる蒸気
加減弁16がタービン制御装置8によつてコントロールさ
れる。第2図にて一点鎖線で囲まれた部分の構成は第1
図において一点鎖線で囲まれた部分の構成と同じであ
る。
Reference numerals 1 to 8 in FIG. 2 denote the function hierarchical configuration output control system shown in FIG. In the boiling water nuclear power plant, the steam generated in the nuclear power 9 is guided to the turbine 14 via the steam control valve 16, and the generator 15 is generated by the rotation of the turbine 14. Output control in such a boiling water nuclear power plant is performed by the control rod control device 6, the recirculation flow control device 7, and the turbine control device 8. The control rod control device 6 controls the control rod 11 which is a neutron absorbing material in the core.
The control rod drive device 12 that changes the reactor power by inserting or removing the control rod drive device 12 is controlled. The recirculation flow controller 7 controls the recirculation pump power supply 13. The recirculation pump power supply device 13 adjusts the rotation speed of the recirculation pump 10 that adjusts the core flow rate having a neutron flux deceleration function. Such a change in the core flow changes the density, thereby changing the reactor power. The steam control valve 16 that changes the generator output by changing the steam flow that drives the turbine 14 is controlled by the turbine controller 8. In FIG. 2, the configuration of the portion surrounded by the one-dot chain line is the first configuration.
In the figure, the configuration is the same as that of the portion surrounded by the dashed line.

本実施例の動作の概略については既に説明しているの
で次に、具体的に種々の出力制御モードに対する本実施
例の動作を示す。先に説明したように、以下に示す出力
制御モードの選択及び目標出力、出力パターンは、中央
給電指令所1、運転員、プロセス計算機2からの指令又
は操作により、統括制御装置3にて決定される。
Since the outline of the operation of this embodiment has already been described, the operation of this embodiment for various output control modes will now be specifically described. As described above, the selection of the output control mode, the target output, and the output pattern described below are determined by the central control device 3 according to commands or operations from the central power supply command station 1, the operator, and the process computer 2. You.

(1)原子炉の起動 a)臨界近接 統括制御装置3から出力された指令信号により、制御
棒制御装置6は自動モード、制御プロセス量として炉周
期を選択し、再循環流量制御装置7は一定モードを選択
し、タービン制御装置8は圧力制御モードを選択する。
制御許容量監視設定手段では、炉周期等が重要プロセス
量として監視される。これらによつて、制御棒11の操作
量は設定された炉周期になるよう算出され、許容操作量
は同じく炉周期と制限値との裕度から算出され、制御棒
操作量を制限する。
(1) Reactor start-up a) Critical proximity The control rod controller 6 selects an automatic mode, a reactor cycle as a control process amount according to a command signal output from the overall controller 3, and the recirculation flow controller 7 is constant. Mode, and the turbine controller 8 selects the pressure control mode.
In the control allowable amount monitoring and setting means, the furnace cycle and the like are monitored as important process amounts. Thus, the operation amount of the control rod 11 is calculated so as to have the set furnace cycle, and the allowable operation amount is similarly calculated from the margin between the furnace cycle and the limit value to limit the control rod operation amount.

b)圧力上昇 統括制御装置3から出力された指令信号に基づいて制
御棒制御装置6では自動モード、制御プロセス量として
炉心温度変化率が選択され、再循環流量制御装置7では
一定モードが選択され、タービン制御装置8では圧力制
御モードが選択される。制御許容量監視設定手段では、
炉水温度変化率、中性子束分布、燃料の熱的制限等が重
要プロセス量として監視される。これらによつて、制御
棒11の操作量は設定された炉水温度上昇率になるよう算
出され、許容操作量は前述の監視プロセス量と制限値と
の裕度から算出され、制御棒操作量を制限する。
b) Pressure rise Based on the command signal output from the general controller 3, the control rod controller 6 selects the automatic mode, the core temperature change rate as the control process amount, and the recirculation flow controller 7 selects the constant mode. In the turbine control device 8, the pressure control mode is selected. In the control allowance monitoring setting means,
Reactor water temperature change rate, neutron flux distribution, thermal limitation of fuel, etc. are monitored as important process quantities. As a result, the operation amount of the control rod 11 is calculated so as to become the set reactor water temperature rise rate, and the allowable operation amount is calculated from the tolerance between the monitoring process amount and the limit value, and the control rod operation amount is calculated. Restrict.

c)出力上昇 統括制御装置3からの指令により、制御棒制御装置6
では自動モード、制御プロセス量として出力が選択さ
れ、再循環流量制御装置7では一定モードが選択される
場合と、制御棒制御装置6では一定モードが選択され、
再循環流量制御装置7では自動モード、制御プロセス量
として出力が選択される場合とがある。何れの場合もタ
ービン制御装置8は圧力/負荷モードが選択される。制
御許容量監視設定手段では炉心運転領域、中性子束上昇
率、中性子束分布、燃料の熱的制限値等が重要プロセス
量として監視される。これらによつて、制御棒11制御と
再循環ポンプ10制御が交互に行なわれ、所定の目標出力
に到達する。この間、制御棒操作量再循環ポンプ操作量
は前述の監視プロセス量と制限値との裕度に応じて制限
される。また、何らかの故障等により、前記監視プロセ
ス量が監視制限値を超えて、別に定めた保護制限値に到
つた場合には、保護ブロツク手段にて、制御棒11操作の
ブロツクや再循環ポンプ10の一部トリツプを行ないプラ
ント及び炉心の健全性を維持する。
c) Output rise Control rod controller 6 according to a command from general controller 3
In the automatic mode, the output is selected as the control process amount. In the recirculation flow control device 7, a constant mode is selected. In the control rod control device 6, a constant mode is selected.
In the recirculation flow controller 7, the output may be selected as the automatic mode and the control process amount in some cases. In either case, the turbine controller 8 selects the pressure / load mode. The control allowable amount monitoring and setting means monitors the core operation region, the neutron flux rising rate, the neutron flux distribution, the thermal limit value of the fuel, and the like as important process quantities. As a result, control of the control rod 11 and control of the recirculation pump 10 are alternately performed to reach a predetermined target output. During this time, the operation amount of the control rod operation amount and the operation amount of the recirculation pump are limited in accordance with the tolerance between the above-mentioned monitoring process amount and the limit value. If the monitoring process amount exceeds the monitoring limit value and reaches a separately specified protection limit value due to some failure or the like, the protection block means operates the control rod 11 or blocks the recirculation pump 10. Perform some trips to maintain the integrity of the plant and core.

(2)負荷追従運転 統括制御装置3からの指令信号により、以下に示す負
荷追従モード運転及びそれらの重畳運転ができる。何れ
の場合も、制御許容量監視設定手段では炉心運転領域、
中性子束上昇率、中性子束分布、燃料の熱的制限値等が
重要プロセス量として監視され、制限値との裕度に応じ
て各制御装置の許容操作量が算出され操作量の制限が行
なわれる。また、この場合も前述と同様に、保護ブロツ
ク部にてプラント及び炉心健全性の監視保護が行なわれ
る。
(2) Load following operation In response to a command signal from the overall control device 3, a load following mode operation and a superimposed operation thereof can be performed as described below. In any case, the control allowable amount monitoring and setting means uses the core operation area,
The neutron flux rising rate, the neutron flux distribution, the thermal limit value of the fuel, and the like are monitored as important process amounts, and the allowable operation amounts of the respective control devices are calculated according to the margin with the limit values, and the operation amount is limited. . Also in this case, as in the case described above, monitoring and protection of the plant and core soundness are performed in the protection block.

a)日負荷追従 統括制御装置3からの指令信号により、制御棒制御装
置6には直接、制御棒操作量が設定され、再循環流量制
御装置7では自動モード、制御プロセス量として出力が
選択される。この時の各プロセス量及び出力の変化の様
子を第3図に示す。出力変更後、中性子吸収物質である
ゼノン135の濃度変化が生じるが、再循環流量制御によ
り、出力は一定に保たれる。また、この時の制御許容量
監視設定部と保護ブロツク手段部の動作例を第4図〜第
6図を用いて、以下に説明する。第4図は原子炉出力と
炉心流量との関係を示したが炉心運転領域を表わしてい
る。制御許容量監視設定部では、炉心運転領域をイ〜ハ
3つの領域に分けている。第5図は各制御装置のブロツ
ク図の例であり、出力と出力設定パターンとを制御手段
である制御演算器17で比較演算して操作量を算出しその
後制御許容量監視設定手段にて設定された信号制限器1
8、変化率制限器19により操作量は制限される。前述の
運転領域イ〜ハに応じて、この信号制限器18、変化率制
限器19の設定が変化することによつて、運転領域が制限
値に近づけば近づくほど、制御許容量の許容度は小さく
なるようになつている。第6図は、再循環流量制御の動
作を示したものである。炉心運転領域の監視及び制御許
容量の設定により、制限値を超えることなく、速やかに
応答していることがわかる。第4図において一点鎖線二
は炉心健全性維持の観点から設けられた設定であり、こ
の設定を超えた場合には、保護ブロツク手段にて、制御
棒ブロツク、再循環ポンプ一部トリツプの保護動作が行
なわれる。
a) Daily load follow-up A control rod operation amount is directly set in the control rod control device 6 by a command signal from the general control device 3, and an output is selected as an automatic mode and a control process amount in the recirculation flow control device 7. You. FIG. 3 shows how each process amount and output change at this time. After the output is changed, a change in the concentration of the neutron absorbing substance Zenon 135 occurs, but the output is kept constant by the recirculation flow rate control. The operation examples of the control allowable amount monitoring setting unit and the protection block means at this time will be described below with reference to FIGS. 4 to 6. FIG. 4 shows the relationship between the reactor power and the core flow rate, but shows the core operating region. The control allowable amount monitoring and setting unit divides the core operation region into three regions (a) to (c). FIG. 5 is an example of a block diagram of each control device. An output and an output setting pattern are compared and calculated by a control computing unit 17 as a control means, and an operation amount is calculated. Signal limiter 1
8. The operation amount is limited by the change rate limiter 19. By changing the settings of the signal limiter 18 and the change rate limiter 19 in accordance with the above-described operating ranges A to C, the closer the operating range is to the limit value, the more the tolerance of the control allowable amount becomes. It is getting smaller. FIG. 6 shows the operation of the recirculation flow rate control. By monitoring the core operating region and setting the control allowance, it can be seen that the reactor responds promptly without exceeding the limit value. In FIG. 4, the dashed line 2 is a setting provided from the viewpoint of maintaining the integrity of the core. If the setting is exceeded, the protection block means protects the control rod block and a part of the recirculation pump trip. Is performed.

b)自動周波数制御 中央給電指令所1からの指令により、統括制御装置3
は、再循環流量制御装置7に対し、自動モード、制御プ
ロセス量として出力の選択を指令し、出力設定パターン
を与える。これによつて、再循環流量制御による自動周
波数制御運転が行なわれる。
b) Automatic frequency control According to a command from the central power supply command center 1, the central control device 3
Commands the recirculation flow control device 7 to select an output as an automatic mode and a control process amount, and gives an output setting pattern. Thereby, the automatic frequency control operation by the recirculation flow rate control is performed.

c)ガバナフリー 統括制御装置3は、タービン制御装置8に対し、ガバ
ナフリーモードの選択を指令する。これによつて、ター
ビン制御装置8ではタービン速度制御を行なうと共に、
再循環流量制御装置7に出力変更要求を出力する。
c) Governor-free The general control device 3 instructs the turbine control device 8 to select a governor-free mode. Accordingly, the turbine control device 8 controls the turbine speed, and
An output change request is output to the recirculation flow controller 7.

(出力一定運転、停止モードについての説明は、省略す
る。) 以上説明した様に、本実施例によれば、出力制御の全
てのモードに対して、所定の運転制限範囲を守り、速や
かな制御を行なうことができる。
(A description of the constant output operation and the stop mode is omitted.) As described above, according to the present embodiment, for all the modes of the output control, the predetermined operation restriction range is maintained, and prompt control is performed. Can be performed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の機能階層化構成出力制御システムによれば、
全ての出力制御モードに対して、各出力制御装置の制御
・監視プロセス量の監視による許容制御量の設定、プラ
ント及び炉心の健全性保護が同時に独立でかつ機能的に
補間し合いながら効率的に行うことができるので、所定
の運転制限範囲を守り、速やかな制御を行なうことがで
きるという効果がある。また、本出力制御システムは、
機能毎に分離した構成としているため、構成が簡便であ
り、多くの拡張性を有しているという効果がある。
According to the function hierarchical configuration output control system of the present invention,
For all power control modes, setting of allowable control amount by monitoring the control / monitoring process amount of each power control unit, and protecting the soundness of the plant and core simultaneously and efficiently while interpolating independently and functionally Since it can be performed, there is an effect that a predetermined operation restriction range can be maintained and quick control can be performed. Also, this output control system
Since the configuration is separated for each function, there is an effect that the configuration is simple and that there is much expandability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例である機能階層化構成出力制御
システムの構成図、第2図は第1図の制御システムを沸
騰水型原子力発電プラントに適用した例を示す構成図、
第3図は第2図における日負荷追従運転の特性図、第4
図は炉心運転領域を表わした説明図、第5図は第2図の
実施例における制御装置のブロツク図、第6図は第2図
の実施例における再循環流量制御による出力上昇の特性
図である。 1…中央給電指令所、2…プロセス計算機、3…統括制
御装置、4…統括制御許容量監視設定装置、5…統括保
護ブロツク装置、6…制御棒制御装置、7…再循環流量
制御装置、8…タービン制御装置、9…原子炉、10…再
循環ポンプ、11…制御棒、12…制御棒駆動装置、13…再
循環ポンプ電源装置、14…タービン、15…発電機、16…
蒸気加減弁、17…制御演算器、18…信号制限器、19…変
化率制限器。
FIG. 1 is a configuration diagram of a function hierarchical configuration output control system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram showing an example in which the control system of FIG. 1 is applied to a boiling water nuclear power plant,
FIG. 3 is a characteristic diagram of the daily load following operation in FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a core operation region, FIG. 5 is a block diagram of a control device in the embodiment of FIG. 2, and FIG. 6 is a characteristic diagram of an output increase by recirculation flow control in the embodiment of FIG. is there. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Central power supply dispatching station, 2 ... Process computer, 3 ... Overall control device, 4 ... Overall control allowable amount monitoring and setting device, 5 ... Overall protection block device, 6 ... Control rod control device, 7 ... Recirculation flow control device, 8 Turbine controller, 9 Reactor, 10 Recirculation pump, 11 Control rod, 12 Control rod drive, 13 Recirculation pump power supply, 14 Turbine, 15 Generator, 16
Steam control valve, 17 ... Control calculator, 18 ... Signal limiter, 19 ... Change rate limiter.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】原子炉プラントの出力制御を行なう制御棒
制御装置、再循環流量制御装置及びタービン制御装置を
備え、しかも各々の前記制御装置が階層化された制御手
段、制御許容量監視設定手段及び保護ブロツク手段をそ
れぞれ有しており、各各の前記制御装置の前記制御手段
を統括する統括制御装置と、各々の前記制御装置の前記
制御許容量監視設定手段を統括する統括制御許容量監視
設定装置と、各々の前記制御装置の前記保護ブロツク手
段を統括する統括保護ブロツク装置とを備えていること
を特徴とする機能階層構成出力制御システム。
1. A control rod control device, a recirculation flow control device, and a turbine control device for controlling the output of a nuclear reactor plant, wherein each of the control devices is hierarchized control means, and a control allowable amount monitoring and setting means. And a protection block unit, and a general control unit for supervising the control unit of each of the control units, and a general control allowance monitoring unit for supervising the control allowance monitoring setting unit of each of the control units. A functional hierarchy configuration output control system, comprising: a setting device; and a general protection block device that supervises the protection block means of each of the control devices.
【請求項2】前記制御手段は各々の前記制御装置の上位
に配せられ、選択された制御モード、制御プロセス量及
び設定された制御パターンに基づく、制御プロセス量と
制御パターンとの比較演算により操作量の算出を行な
い、前記制御許容量監視設定手段は各々の前記制御装置
の操作量設定部位に配せられ、制御を行なう際に、監視
すべきプロセス量と所定の制限値との裕度から各制御装
置操作量の許容操作量の設定を行なつて前記操作量の制
限を行ない、前記保護ブロツク手段は各々の前記制御装
置の出力端に配せられ、プラント又は炉心監視により必
要な場合、制御装置とは構成上分離独立した機能によ
り、出力ブロツク、操作端トリツプ等の操作を行なう特
許請求の範囲第1項記載の機能階層構成出力制御システ
ム。
2. The control means is arranged above each of the control devices, and performs a comparison operation between the control process amount and the control pattern based on a selected control mode, a control process amount, and a set control pattern. An operation amount is calculated, and the control allowable amount monitoring and setting means is provided at an operation amount setting portion of each of the control devices, and when performing control, a margin between a process amount to be monitored and a predetermined limit value. The operation amount is limited by setting the allowable operation amount of each control device operation amount, and the protection block means is provided at the output end of each of the control devices, and when necessary by plant or core monitoring. 2. A function hierarchy configuration output control system according to claim 1, wherein an operation of an output block, an operation end trip, and the like is performed by a function which is configured and separated and independent from the control device.
【請求項3】前記制御手段は、運転員、プロセス計算機
又は中央給電指令所からの指令信号により、起動,停
止,日負荷追従・自動周波数制御、ガバナフリー、出力
一定等の出力制御モードを把握し、各々の前記制御装置
に制御モード、制御プロセス量の選択、制御パターンの
設定を行なう特許請求の範囲第2項記載の機能階層構成
出力制御システム。
3. The control means grasps output control modes such as start, stop, daily load follow-up / automatic frequency control, governor-free, and constant output by a command signal from an operator, a process computer or a central power supply command station. 3. The function hierarchy configuration output control system according to claim 2, wherein a control mode, a control process amount, and a control pattern are set for each of said control devices.
【請求項4】前記制御許容量監視手段は、炉心運転領
域、炉周期、炉水温度変化率、中性子束上昇率、中性子
束分布、燃料の熱的制限値等の監視プロセス量とそれぞ
れの所定の制限値との裕度から、各々の前記制御装置に
対し許容される操作量及び操作量変化率を算出し、設定
する特許請求の範囲第2項記載の機能階層構成出力制御
システム。
4. The control permissible amount monitoring means includes a monitoring process amount such as a core operation area, a reactor cycle, a reactor water temperature change rate, a neutron flux rising rate, a neutron flux distribution, and a fuel thermal limit value, and a predetermined process quantity for each. 3. The function hierarchy configuration output control system according to claim 2, wherein an operation amount and an operation amount change rate allowed for each of said control devices are calculated and set from a margin with respect to the limit value.
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