JP2810330B2 - 原子炉制御棒駆動装置の作動監視装置 - Google Patents

原子炉制御棒駆動装置の作動監視装置

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JP2810330B2 JP6239120A JP23912094A JP2810330B2 JP 2810330 B2 JP2810330 B2 JP 2810330B2 JP 6239120 A JP6239120 A JP 6239120A JP 23912094 A JP23912094 A JP 23912094A JP 2810330 B2 JP2810330 B2 JP 2810330B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、加圧水型の原子炉に
おける制御棒駆動装置(Control Rod Dr
ive Mechanism:以下、CRDMと呼ぶ)
の制御電流の変化特徴を抽出し、CRDMの異常発生を
初期段階で検出する作動監視装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、原子力発電所においては、CR
DMにより、原子炉の安全性が確保されており、CRD
Mに故障が生じると、原子炉が安全に停止するよう設計
されている。CRDMの故障により原子炉が停止する
と、電力を消費している末端である配電系統に停電事故
が発生したり、基幹系統への波及効果により、発電所に
トリップを誘発したり、変電所にトリップが生じたりす
る危険性がある。従って、CRDMに故障が発生した場
合には。故障発生の初期段階で異常を検知して速やかに
処置を施す必要があり、電力の安定供給上きわめて重要
なことである。
【0003】図17は例えば1989年に三菱重工業株
式会社より発行された三菱原子力技報No.52「CR
DM作動監視システム」に示された従来のCRDMまわ
りを示す構成図、図18は同公知文献に示されたCRD
Mの作動監視装置を示す構成図である。図17におい
て、1は原子炉容器、2は磁気ジャッキ方式を用いたC
RDMである。図18において、3はCRDM2のリフ
トコイル(以下、LFコイルと呼ぶ)、4はCRDM2
の可動取手コイル(Movable Gripper:
以下、MGコイルと呼ぶ)、5はCRDM2の固定取手
コイル(Stationary Gripper:以
下、SGコイルと呼ぶ)、6はLFコイル3を流れる電
流を計る電流計、7はMGコイル4を流れる電流を計る
電流計、8はSGコイル5を流れる電流を計る電流計、
9はLFコイル3とMGコイル4およびSGコイル5に
電流を流すための電源、10は加速度計、11は加速度
計10の出力を増幅する増幅器、15は電流計6〜7か
ら出力された電流信号および増幅器11から出力された
作動音信号をアナログ値からディジタル値に変換するア
ナログ/ディジタル変換器(以下、A/D変換器と呼
ぶ)、16は異常検出処理装置である。この異常検出処
理装置16はA/D変換器15からの出力を受け取るこ
とによって、電流計6〜7から出力されたLFコイル3
とMGコイル4およびSGコイルでの電流信号の変化と
増幅器11から出力された加速度計で検出した作動音信
号との時間的な関係から、上記電流の変化を時間を単位
とする特徴抽出することによって、CRDM2の異常診
断を支援する。
【0004】次に、従来例の動作について説明する。図
17に示す原子炉容器1中に設置されたCRDM2にお
ける機構の健全性は、外部から直接監視することができ
ない。しかし、図18に示す磁気ジャッキ方式を用いた
CRDM2は、機構の動作状態に伴ってLFコイル3と
MGコイル4およびSGコイル5のインダクタンスが変
化し、各コイル電流波形の形状に変化が生じることか
ら、各コイル電流波形の形状の中に含まれる機構の動作
に伴う異常の徴候情報を捉え、機構の健全性を確認して
いる。この従来の作動監視装置における異常診断の方法
は、電流波形の変化を時間を単位とする特徴抽出により
捉え、その平均、分散およびヒストグラムを用いて、複
数体存在するCRDM2の電流波形の特徴から、特異な
徴候を示すCRDM2中の制御棒を抽出したり、電流変
化のタイミング(動作のタイミング)が機構の動作限界
に近づいているかどうかを診断することにより、CRD
M2の劣化の兆候を検出し、故障の早期発見を図ってい
た。
【0005】上記異常診断について、図18乃至図20
を用いて詳述する。図18に示す電流計6〜8それぞれ
が計測したLFコイル3を流れる電流の時系列データと
計測したMGコイル4を流れる電流の時系列データおよ
び計測したSGコイル5を流れる電流の時系列データを
A/D変換器15に伝送し、A/D変換器15が上記L
Fコイル3とMGコイル4およびSGコイル5それぞれ
の電流に関する時系列データをアナログ値からディジタ
ル値に変換して異常検出処理装置16に伝送する。この
異常検出処理装置16は、A/D変換器15から受信し
たLFコイル3の電流に関する時系列データにより、C
RDM2の駆動棒に対する引き抜き動作の完了時間と上
げ磁場の下降動作時間を計り、平均、分散およびヒスト
グラムなどの統計処理を用いて特異な動作を示すCRD
M2の制御棒を抽出したり、動作タイミングが動作限界
を示す判定基準からの裕度を測定することにより、CR
DM2の劣化の兆候を検出している(図19および図2
0の番号および番号参照)。また、異常検出処理装
置16は、受信したMGコイル4の電流に関する時系列
データにより、CRDM2の駆動棒に対する保持動作の
完了時間と解放動作完了時間を計り、平均、分散および
ヒストグラムによる統計処理を用いて限界タイミングか
らの裕度を測定し、CRDM2の劣化の兆候を検出して
いる(図19および図20の番号および番号参
照)。さらに、異常検出処理装置16は、受信したSG
コイル5の電流に関する時系列データにより、CRDM
2の駆動棒に対する保持動作の完了時間と解放動作完了
時間を計り、平均、分散およびヒストグラムによる統計
処理を用いて限界タイミングからの裕度を測定し、CR
DM2の劣化の兆候を検出している(図19および図2
0の番号および番号参照)。また、図19および図
20に示す番号および番号のように、MG保持後S
G開までの時間と、SG保持後MG開までの時間、すな
わちCRDM2の制御棒に対するつかみ替え時間に余裕
がないと、制御棒のつかみ替えを失敗し、制御棒が落下
してしまうことから、異常検出処理装置16ではつかみ
替え時間余裕をも評価している。これらの時間評価につ
いては、異常検出処理装置16では、加速度計10で測
定されている作動信号としての音響情報も加味して正確
さを向上させている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の作動監視装置
は、以上のように原子炉の制御棒を制御するための電流
の変化を時間を単位とする特徴抽出により捉えること
で、CRDM2の異常診断を行うように構成されていた
ので、測定された時間が一定の警報値を越えた場合に限
り異常と判断するが、電流波形が微妙に変化していても
時間幅は変化しない場合があり得ることから、電流の微
妙な変化を精度よく捉えられない。例えば、CRDM2
における機構のすきまにクラッドがつまり、機構の動作
に若干の遅れが生じてきた場合、電流の立ち上がり時間
に遅れが生じてくる。また、制御棒のラッチ機構が確実
に駆動軸の溝をつかまなかった場合、電流波形に微妙な
ひずみが現れる。しかし、従来の時間軸上での電流変化
の異常を捉える作動監視措置では、上記初期段階におけ
る異常を十分に診断することができなかった。
【0007】しかも、従来の作動監視装置では、ノイズ
を除去するためのフィルターが必要であり、フィルター
の特性が原因で、上記のような微妙な変化を識別するこ
とはできなかった。
【0008】さらに、従来の作動監視装置では、時間軸
情報の正確を期するために加速度計10が必要であっ
た。加速度計10は高温に耐える非常に高価なものが要
求されており、1プラント当たり最大53本も設置する
ことは現実的に困難であったため、定期検査中のみ1体
の加速度計10をつなぎ替えながらバッチ処理的に診断
に使っていた。
【0009】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、この発明の目的は、原子炉の制
御棒を制御するための電流のウェーブレット変換を行う
ことで、電流の変化の時間と周波数との2次元空間での
特徴を抽出し、異常発生を初期段階で検出でき、加速度
計のような複数個の高価な付帯器具が不要なCRDMの
作動を監視する装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された第
1の発明に係わるCRDMの作動監視装置は、CRDM
において観測されるLFコイルを流れる電流信号、MG
コイルを流れる電流信号およびSGコイルを流れる電流
信号のウェーブレット変換を行う異常検出処理装置を備
え、この異常検出処理装置がウェーブレット変換の実効
値を予め設定された基準値と比較し、このウェーブレッ
ト変換の実効値が基準値に対する所定の関係を越えたと
いう比較結果により制御棒駆動装置が異常であると診断
する構成としたものである。
【0011】請求項2に記載された第2の発明に係わる
CRDMの作動監視装置は、第1の発明における異常検
出処理装置がウェーブレット変換の基底関数として正常
時の電流信号波形を示す関数を用いる手段を備えたもの
である。
【0012】請求項3に記載された第3の発明に係わる
CRDMの作動監視装置は、第1の発明における異常検
出処理装置がウェーブレット変換の基底関数として時間
局在性に優れた矩形波を示すハール関数を用いる手段を
備えたものである。
【0013】請求項4に記載された第4の発明に係わる
CRDMの作動監視装置は、第1の発明における異常検
出処理装置がウェーブレット変換の基底関数として時間
局在性に優れた三角波を示すモーレ関数を用いる手段を
備えたものである。
【0014】請求項5に記載された第5の発明に係わる
CRDMの作動監視装置は、第1の発明における異常検
出処理装置がウェーブレット変換の基底関数として時間
および周波数の両空間において局在性に優れた波形を示
すガボール関数を用いる手段を備えたものである。
【0015】請求項6に記載された第6の発明に係わる
CRDMの作動監視装置は、第1の発明における異常検
出処理装置がウェーブレット変換の基底関数として周波
数空間において局在性に優れた波形を示すガウシャン関
数を用いる手段を備えたものである。
【0016】請求項7に記載された第7の発明に係わる
CRDMの作動監視装置は、第1の発明における異常検
出処理装置が第2の発明から第6の発明までに記載され
た正常時の電流信号波形を示す関数、ハール関数、モー
レ関数、ガボール関数およびガウシャ関数のうちの一つ
の関数をウェーブレット変換の基底関数として選択して
用いる手段を備えたものである。
【0017】請求項8に記載された第8の発明に係わる
CRDMの作動監視装置は、第1の発明における異常検
出処理装置がウェーブレット変換の基底関数として任意
波形を示す関数を用いる手段を備えたものである。
【0018】請求項9に記載された第9の発明に係わる
CRDMの診断装置は、第1の発明における異常検出処
理装置が制御棒駆動装置の異常診断を警報出力する手段
を備えたものである。
【0019】
【作用】第1の発明におけるCRDMの診断装置は、高
価な加速度計を用いずに、時間軸、基底関数の伸縮の度
合、および基底関数の相関度の3軸で表される情報を使
って波形の微妙な変化を精度よく捉えられる。
【0020】第2の発明におけるCRDMの診断装置
は、診断時において、基底関数である初期の電流波形と
の形状が相似であればあるほど実効値が大きくなり、初
期の電流波形との違いを精度よく捉えられる。
【0021】第3の発明におけるCRDMの診断装置
は、診断時において、時間局在性に優れた矩形波を示す
ハール関数によって、電流の急峻な立ち上がり部との相
関が強く検知される。
【0022】第4の発明におけるCRDMの診断装置
は、診断時において、時間局在性に優れた三角波を示す
モーレ関数によって、時間に比例して変化する電流波形
との相関度が正確に求められる。
【0023】第5の発明におけるCRDMの診断装置
は、診断時において、時間および周波数の両空間におい
て局在性に優れた波形を示すガボール関数によって、電
流の立ち上がり時間やひずみに対する特徴情報が精度よ
く捉えられる。
【0024】第6の発明におけるCRDMの診断装置
は、診断時において、周波数空間において局在性に優れ
た波形を示すガウシャン関数によって、電流波形のひず
みの特徴情報が精度よく捉えられる。
【0025】第7の発明におけるCRDMの診断装置
は、診断時において、第1の発明から第6の発明に用い
た各種関数のいずれかによって、最も波形の特徴を精度
よく捉える基底関数を選択することが可能となり、異常
の徴候種類に合わせて診断が行える。
【0026】第8の発明におけるCRDMの診断装置
は、診断時において、最も波形の特徴を示す信号を任意
に生成し、診断精度を向上する自由度が高まる。
【0027】第9の発明におけるCRDMの診断装置
は、診断時において、異常警報を出力することによっ
て、CRDMの異常が操作者に自動的に知らされる。
【0028】
【実施例】以下、この発明の各実施例を図1乃至図16
を用い、従来例と同一部分に同一符号を付して説明す
る。 実施例1(請求項1と請求項2および請求項9に対
応).図1は実施例1としてのCRDMの作動監視装置
を示す構成図、図2は実施例1の異常検出処理装置を示
す構成図、図3は実施例1の作用説明図である。
【0029】図1において,16Aは異常検出処理装置
であって、これは、診断時において、電流計6〜8によ
り得られたLFコイル3とMGコイル4およびSGコイ
ル5に流れる電流の信号の性質を示す指標的なデータを
ウェーブレット変換で演算し、当該診断時の実効値とし
てのデータを、予め設定された基準値としてのデータと
比較し、実効値が基準値に対する所定の関係を越えたと
いう比較結果により、CRDM2が異常であると診断す
る。上記基準値はCRDM2の状態が正常なときに、電
流計6〜8により得られたコイル電流の信号のデータか
ら予め求めたデータである。
【0030】この異常検出処理装置16Aは、人的操作
に基づく外部指令により切り替えらる基準設定モードと
診断モードと表現される二つの動作態様を有しており、
具体的には、図2に示すように、ウェーブレット変換演
算器17、基底関数設定器18、実効値演算器19、基
準値設定器20および比較器21を備える。比較器21
の出力は警報器22に供給される。ウェーブレット変換
演算器17はA/D変換器15から出力される電流信号
の時系列データYi(i=1,2,……,N)から電流
信号のウェーブレット変換を演算する。基底関数設定器
18は基準設定モードにおいて基底関数としての正常時
の電流波形を示す関数を予め記憶した状態になってい
る。実効値演算器19はウェーブレット変換演算器17
から出力されるウェーブレット変換の実効値を演算す
る。基準値設定器20は基準設定モードにおいて実効値
演算器19から出力される実効値を基準値として記憶す
る。比較器21は診断モードにおいて実効値演算器19
から出力される実効値を基準値設定器20に格納された
基準値と比較する。警報器22は比較器21における比
較結果に基づいて警報を出力する。上記基準設定モード
における信号の流れは図2に点線で示し、診断モードに
おける信号の流れは図2に実線で示してある。
【0031】次に、実施例1の動作について説明する。
A/D変換器15が電流計6〜8から出力される電流信
号を等時間隔ごとにサンプリングしてN個の時系列デー
タYi(i=1,2,……,N)をウェーブレット変換
演算器17に出力し、ウェーブレット変換演算器17が
時系列データYiに対してウェーブレット変換の演算を
行う。このウェーブレット変換の演算の基底関数として
は、基底関数設定器18に予め格納されている正常時の
電流波形を用いる。
【0032】基準設定モードにおいては、図2の点線に
示すように、ウェーブレット変換演算器17がウェーブ
レット変換を演算して実効値演算器19に出力し、実効
値演算器19がウェーブレット変換演算器17からの出
力の短時間実効値を演算して基準値設定器20に出力
し、基準値設定器20が上記短時間実効値を基準値とし
て格納する。
【0033】診断モードにおいては、図2の実線に示す
ように、ウェーブレット変換演算器17がウェーブレッ
ト変換を演算して実効値演算器19に出力し、実効値演
算器19がウェーブレット変換演算器17からの出力の
短時間実効値を演算して比較器21に出力する。そし
て、比較器21は実効値演算器19で演算された短時間
実効値が基準値設定器20に格納された短時間実効値の
例えば3倍を越えたとき、CRDM2が異常であると診
断し、この診断結果を意味する異常を警報するための信
号を警報器22に出力し、警報器22がブザーや発光ま
たは文字さらには音声などによる警報を出力する。この
診断モードにおける一連の動作は、例えば一定のサイク
ルで繰り返される。
【0034】つまり、この実施例1の作動監視装置によ
ると、製造時あるいは据え付け時等おいてCRDM2に
劣化や異常が生じていない正常時に、上記基準設定モー
ドの動作を行うことによって、基準値設定器20に短時
間実効値としての基準値を格納しておく。そして、その
後のCRDM2の稼働時には、上記診断モードの動作を
行うことによって、稼働時における電流波形の性質を示
すウェーブレット変換の短時間実効値をリアルタイムに
逐次求め、この求められたリアルタイムの短時間実効値
を正常時の基準値と比較し、正常時との違いが大きくな
ったときに、警報器20が警報を出力して操作者に知ら
せることができる。
【0035】要するに、この実施例1によれば、診断時
において、CRDM2におけるLFコイル3、MGコイ
ル4およびSGコイル5による三つの駆動用コイルから
得られた電流計6〜8の信号のウェーブレット変換を健
全時の電流波形を基底関数として演算し、当該診断時の
短時間実効値をCRDM2の状態が正常なときに上記各
電流信号のウェーブレット変換から予め求めた短時間実
効値としての基準値と比較し、当該診断時のウェーブレ
ット変換が基準値に対して例えば3倍というような所定
の関係を超えたときに、CRDM2が異常であると診断
し、その診断結果としての異常を警報する信号を出力す
る。すなわち、観測される電流信号の特徴を表すデータ
を正常時と比較し、このデータの正常時との違いが所定
の範囲を越えたときに、異常を警報する信号を出力す
る。基底関数である初期の電流波形との形状が相似であ
ればあるほど実効値が大きくなる。また、正常時にも検
出されるようなもともと存在している電流波形のみであ
れば、上記ウェーブレット変換による短時間実効値は正
常時に近いものとなるので、異常を警報する信号は出力
されない。この実施例1では、図3に示すように、例え
ば、LFコイル電流をウェーブレット変換することによ
って、時間軸で表された情報、基底関数の伸縮の度合、
および基底関数の相関度の3軸で表される情報を使うこ
とができ、結果として、3軸で表される等高線表示は基
底関数との相関が高いほど大きくなるので、診断時の電
流波形における正常時の電流波形との微妙な変化を精度
よく捉える特徴を有する。
【0036】しかも、この実施例1によれば、異常検出
処理装置16Aが出力する異常を警報する信号を警報器
22に使用するので、警報器22が発する警報によって
操作者にCRDM2の異常を自動的に知らせることがで
きる。この点は請求項9に記載した発明に対応する特徴
である。また、この実施例1では異常検出処理装置16
Aが出力する異常を警報する信号を警報器22に使用す
る態様を図示して説明したが、この異常検出処理装置1
6Aが出力する異常を警報する信号をCRDM2の異常
を回避するために使用する態様を実施することも可能で
ある。
【0037】実施例2(請求項3に対応).図4は実施
例2の異常検出処理装置を示す構成図、図5は実施例2
に使用するハール関数を示す図、図6は実施例2の作用
説明図である。図4において、異常検出処理装置16A
は上記実施例1の基底関数設定器18に代えて基底関数
設定器23を備え、この基底関数設定器23はウェーブ
レット変換の基底関数としてハール関数を予め記憶した
状態になっている。
【0038】次に、実施例2の動作について説明する。
ウェーブレット変換演算器17がA/D変換器15にて
サンプリングされた時系列データYiに対しハール関数
を用いたウェーブレット変換の演算を行う。そして、基
準設定モードにおいては、図4の点線に示すように、実
効値演算器19がウェーブレット変換演算器17からの
出力の短時間実効値を演算して基準値設定器20に格納
する。また、診断モードにおいては、図4の実線に示す
ように、実効値演算器19がウェーブレット変換演算器
17からの出力の短時間実効値を演算し、この演算され
た短時間実効値が基準値設定器20に格納された基準値
の例えば3倍を越えたとき、比較器21が異常を警報す
る信号を警報器22に出力する。
【0039】この実施例2におけるハール関数は、図5
に示すように、ψ(t)=1;0≦t≦1/2、ψ
(t)=−1;1/2≦t≦1で表され、時間局在性に
優れた矩形波であり、電流の立ち上がり時間の遅れなど
の時間軸情報の診断に適している。よって、このハール
関数をウェーブレット変換の基底関数として用いた実施
例2の作動監視装置は、図6に示すように、急峻な電流
変化との相関度を正確に求めることができる。
【0040】実施例3(請求項4に対応).図7は実施
例3の異常検出処理装置を示す構成図、図8は実施例3
に使用するモーレ関数を示す図、図9は実施例3の作用
説明図である。
【0041】図7において、異常検出処理装置16Aは
上記実施例1の基底関数設定器18に代えて基底関数設
定器24を備え、この基底関数設定器24はウェーブレ
ット変換の基底関数としてモーレ関数を予め記憶した状
態になっている。
【0042】次に、実施例3の動作について説明する。
ウェーブレット変換演算器17がA/D変換器15にて
サンプリングされた時系列データYiに対しモーレ関数
を用いたウェーブレット変換の演算を行う。そして、基
準設定モードにおいては、図7の点線に示すように、実
効値演算器19がウェーブレット変換演算器17からの
出力の短時間実効値を演算して基準値設定器20に格納
する。また、診断モードにおいては、図7の実線に示す
ように、実効値演算器19がウェーブレット変換演算器
17からの出力の短時間実効値を演算し、この演算され
た短時間実効値が基準値設定器20に格納された基準値
の例えば3倍を越えたとき、比較器21が異常を警報す
る信号を警報器22に出力する。
【0043】この実施例3におけるモーレ関数は、図8
に示すように、ψ(t)=t;0≦t≦1/3、ψ
(t)=1−2t;1/3≦t≦2/3、ψ(t)=t
−1;2/3≦t≦1で表され、時間局在性に優れた三
角波であり、電流の立ち上がり時間の遅れなどの時間軸
情報の診断に適している。よって、このモーレ関数をウ
ェーブレット変換の基底関数として用いた実施例3の作
動監視装置は、図9に示すように、時間に比例して変化
する電流波形との相関度を正確に求めることができる。
【0044】実施例4(請求項5に対応).図10は実
施例4の異常検出処理装置を示す構成図、図11は実施
例4に使用するガボール関数を示す図、図12は実施例
4の作用説明図である。
【0045】図10において、異常検出処理装置16A
は上記実施例1の基底関数設定器18に代えて基底関数
設定器25を備え、この基底関数設定器25はウェーブ
レット変換の基底関数としてガボール関数を予め記憶し
た状態になっている。
【0046】次に、実施例4の動作について説明する。
ウェーブレット変換演算器17がA/D変換器15にて
サンプリングされた時系列データYiに対しガボール関
数を用いたウェーブレット変換の演算を行う。そして、
基準設定モードにおいては、図10の点線に示すよう
に、実効値演算器19がウェーブレット変換演算器17
からの出力の短時間実効値を演算して基準値設定器20
に格納する。また、診断モードにおいては、図10の実
線に示すように、実効値演算器19がウェーブレット変
換演算器17からの出力の短時間実効値を演算し、この
演算された短時間実効値が基準値設定器20に格納され
た基準値の例えば3倍を越えたとき、比較器21が異常
を警報する信号を警報器22に出力する。
【0047】この実施例4におけるガボール関数は、図
11に示すように、ωp;中心周波数、γ=5.33
6;定数、ψ(t)=π-1/4(ωp/γ)1/2×exp
(−(tωp/γ)2/2−iωpt)で表され、時間
および周波数の両空間において局在性に優れた波形であ
り、電流の立ち上がり時間の遅れと、電流波形のひずみ
(周波数空間における異常)の両方の異常の診断に適し
ている。よって、このガボール関数をウェーブレット変
換の基底関数として用いた実施例4の作動監視装置は、
図12に示す電流波形のひずみと、時間に比例して変化
する電流波形との相関度の両方を正確に求めることがで
きる。なお、図12において、点線部分は正常時の波形
を示す。
【0048】実施例5(請求項6に対応).図13は実
施例5の異常検出処理装置を示す構成図、図14は実施
例5に使用するガウシャン関数を示す図である。
【0049】図13において、異常検出処理装置16A
は上記実施例1の基底関数設定器18に代えて基底関数
設定器26を備え、この基底関数設定器26はウェーブ
レット変換の基底関数としてガウシャン関数を予め記憶
した状態になっている。
【0050】次に、実施例5の動作について説明する。
ウェーブレット変換演算器17がA/D変換器15にて
サンプリングされた時系列データYiに対しガウシャン
関数を用いたウェーブレット変換の演算を行う。そし
て、基準設定モードにおいては、図13の点線に示すよ
うに、実効値演算器19がウェーブレット変換演算器1
7からの出力の短時間実効値を演算して基準値設定器2
0に格納する。また、診断モードにおいては、図13の
実線に示すように、実効値演算器19がウェーブレット
変換演算器17からの出力の短時間実効値を演算し、こ
の演算された短時間実効値が基準値設定器20に格納さ
れた基準値の例えば3倍を越えたとき、比較器21が異
常を警報する信号を警報器22に出力する。
【0051】この実施例5におけるガウシャン関数は、
図14に示すように、
【数1】 としてのガウシャン関数の8回微分で表され、周波数空
間において局在性に優れた波形であり、電流波形のひず
みの診断に適している。よって、このガウシャン関数を
ウェーブレット変換の基底関数として用いた実施例5の
作動監視装置は、電流波形のひずみ(図12参照)を正
確に求めることができる。
【0052】実施例6(請求項7に対応).図15は実
施例6の異常検出処理装置を示す構成図である。この図
15において、異常検出処理装置16Aは上記実施例1
の基底関数設定器18に代えて基底関数設定器27を備
える。この基底関数設定器27は、上記実施例1から実
施例5までに示した、正常時の電流波形を記憶する基底
関数設定器27a、ハール関数を記憶した基底関数設定
器27b、モーレ関するを記憶した基底関数設定器27
c、ガボール関数を記憶した基底関数設定器27dおよ
びガウシャン関数を記憶した基底関数設定器27dを備
え、基底関数設定器27は人的操作に基づく外部指令に
より複数の基底関数設定器27a〜27eのいずれか一
つを選択して用いる。
【0053】次に、実施例6の動作について説明する。
人為的な操作に基づき基底関数設定器27が基底関数設
定器27a〜27eのいずれか一つを選択しておき、ウ
ェーブレット変換演算器17がA/D変換器15にてサ
ンプリングされた時系列データYiに対し上記選択され
た基底関数設定器に記憶された関数を用いたウェーブレ
ット変換の演算を行う。そして、基準設定モードにおい
ては、図15の点線に示すように、実効値演算器19が
ウェーブレット変換演算器17からの出力の短時間実効
値を演算して基準値設定器20に格納する。また、診断
モードにおいては、図15の実線に示すように、実効値
演算器19がウェーブレット変換演算器17からの出力
の短時間実効値を演算し、この演算された短時間実効値
が基準値設定器20に格納された基準値の例えば3倍を
越えたとき、比較器21が異常を警報する信号を警報器
22に出力する。要するに、この実施例6の作動監視装
置によれば、最も波形の特徴を精度よく捉える基底関数
を人為的に選択できるので、異常の徴候種類に合わせた
診断を行うことができる。
【0054】実施例7(請求項8に対応).図16は実
施例7の異常検出処理装置を示す構成図である。この図
16において、異常検出処理装置16Aは上記実施例1
の基底関数設定器18に代えて基底関数設定器28を備
え、この基底関数設定器28は基底関数として任意波形
を示す関数を予め記憶した状態になっている。
【0055】したがって、この実施例7の作動監視装置
によれば、診断に有効な波形の特徴を示す信号を生成
し、異常検知の精度を向上する自由度を高めることがで
きる。
【0056】
【発明の効果】第1の発明によれば、診断時において、
CRDMの電流のウェーブレット変換を演算し、このウ
ェーブレット変換の実効値を予め設定された基準値と比
較し、このウェーブレット変換の実効値が基準値に対す
る所定の関係を越えたという比較結果によりCRDMが
異常であると診断する構成であるので、高価な加速度計
を用いることなく、時間軸、基底関数の伸縮の度合、お
よび基底関数の相関度の3軸で表される情報を使った波
形の微妙な変化を精度よく捉えることができるという効
果がある。
【0057】第2の発明によれば、ウェーブレット変換
の演算に正常時の電流信号波形を示す関数を基底関数と
して用いる構成であるので、診断時において、基底関数
である初期の電流波形との形状が相似であればあるほど
実効値が大きくなり、初期の電流波形との違いを精度よ
く捉えることができるという効果がある。
【0058】第3の発明によれば、ウェーブレット変換
の演算にハール関数を基底関数として用いる構成である
ので、診断時において電流の急峻な立ち上がり部との相
関を強く検知できるという効果がある。
【0059】第4の発明によれば、ウェーブレット変換
の演算に時間に比例して立ち上がる電流波形との相関を
強く検知する特徴を有するモーレ関数を基底関数として
用いる構成であるので、診断時において時間に比例して
変化する電流波形との相関度を正確に求めることができ
るという効果がある。
【0060】第5の発明によれば、ウェーブレット変換
の演算に時間および周波数の両空間において最も局在性
に優れたガボール関数を基底関数として用いて構成であ
るので、診断時において電流の立ち上がり時間やひずみ
に対する特徴情報を精度よく捉えることができるという
効果がある。
【0061】第6の発明によれば、ウェーブレット変換
の演算に周波数空間で局在性に優れたガウシャン関数を
基底関数として用いる構成であるので、診断時において
電流波形のひずみの特徴情報を精度よく捉えることがで
きるという効果がある。
【0062】第7の発明によれば、ウェーブレット変換
の演算に上記第2の発明から第6の発明までの各関数の
いずれかを基底関数として用いる構成であるので、診断
時において最も波形の特徴を精度よく捉える基底関数を
選択することが可能となり、異常の徴候種類に合わせて
診断を行うことができるという効果がある。
【0063】第8の発明によれば、ウェーブレット変換
の演算に診断時において任意の波形を用いる構成である
ので、診断時において最も波形の特徴を示す信号を任意
に生成し、診断精度を向上する自由度を高めることがで
きるという効果がある。
【0064】第9の発明によれば、異常警報を出力する
構成であるので、操作者にCRDMの異常を自動的に知
らせることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1のCRDM作動監視装置を示す構成
図である。
【図2】 実施例1の異常検出処理装置を示す構成図で
ある。
【図3】 実施例1の作用説明図である。
【図4】 実施例2の異常検出処理装置を示す構成図で
ある。
【図5】 実施例2に使用するハール関数を示す図であ
る。
【図6】 実施例2の作用説明図である。
【図7】 実施例3の異常検出処理装置を示す構成図で
ある。
【図8】 実施例3に使用するモーレ関数を示す図であ
る。
【図9】 実施例3の作用説明図である。
【図10】 実施例4の異常検出処理装置を示す構成図
である。
【図11】 実施例4に使用するガボール関数を示す図
である。
【図12】 実施例4の作用説明図である。
【図13】 実施例5の異常検出処理装置を示す構成図
である。
【図14】 実施例5に使用するガウシャン関数を示す
図である。
【図15】 実施例6の異常検出処理装置を示す構成図
である。
【図16】 実施例7の異常検出処理装置を示す構成図
である。
【図17】 従来の原子炉のCRDMまわりを示す構成
図である。
【図18】 従来のCRDMの作動監視装置を示す構成
図である。
【図19】 従来のCRDMの信号波形と特徴抽出を示
す図である。
【図20】 従来のCRDMの動作と特徴との関係を示
す図表である。
【符号の説明】
2 制御棒駆動装置(CRDM)、3 LFコイル、4
MGコイル、5 SGコイル、6〜8 電流計、15
A/D変換器、16A 異常検出処理装置、17 ウ
ェーブレット変換演算器、18,23〜28,27a〜
27e 基底関数設定器、19 実効値演算器 20
基準値設定器、21 比較器、22 警報器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G21C 17/10 G21C 7/08

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原子炉の制御棒を駆動制御するための電
    流の変化の特徴を抽出することで制御棒駆動装置の異常
    診断を支援する原子炉制御棒駆動装置の作動監視装置に
    おいて、上記原子炉の制御棒を駆動制御するための電流
    のウェーブレット変換を演算し、このウェーブレット変
    換の実効値を予め設定された基準値と比較し、このウェ
    ーブレット変換の実効値が基準値に対する所定の関係を
    越えたという比較結果により制御棒駆動装置が異常であ
    ると診断する異常検出処理装置を備えたことを特徴とす
    る原子炉制御棒駆動装置の作動監視装置。
  2. 【請求項2】 前記異常検出処理装置がウェーブレット
    変換の基底関数として正常時の電流信号波形を示す関数
    を用いる手段を備えたことを特徴とする請求項第1項記
    載の原子炉制御棒駆動装置の作動監視装置。
  3. 【請求項3】 前記異常検出処理装置がウェーブレット
    変換の基底関数としてハール関数を用いる手段を備えた
    ことを特徴とする請求項第1項記載の原子炉制御棒駆動
    装置の作動監視装置。
  4. 【請求項4】 前記異常検出処理装置がウェーブレット
    変換の基底関数としてモーレ関数を用いる手段を備えた
    ことを特徴とする請求項第1項記載の原子炉制御棒駆動
    装置の作動監視装置。
  5. 【請求項5】 前記異常検出処理装置がウェーブレット
    変換の基底関数としてガボール関数を用いる手段を備え
    たことを特徴とする請求項第1項記載の原子炉制御棒駆
    動装置の作動監視装置。
  6. 【請求項6】 前記異常検出処理装置がウェーブレット
    変換の基底関数としてガウシャン関数を用いる手段を備
    えたことを特徴とする請求項第1項記載の原子炉制御棒
    駆動装置の作動監視装置。
  7. 【請求項7】 前記異常検出処理装置が、前記正常時の
    電流信号波形を示す関数、ハール関数、モーレ関数、ガ
    ボール関数およびガウシャン関数のうちの一つの関数を
    ウェーブレット変換の基底関数として選択して用いる手
    段を備えたことを特徴とする請求項第1項記載の原子炉
    制御棒駆動装置の作動監視装置。
  8. 【請求項8】 前記異常検出処理装置がウェーブレット
    変換の基底関数として任意波形を示す関数を用いる手段
    を備えたことを特徴とする請求項第1項記載の原子炉制
    御棒駆動装置の作動監視装置。
  9. 【請求項9】 前記異常検出処理装置が制御棒駆動装置
    の異常診断を警報出力する手段を備えたことを特徴とす
    る請求項第1項記載の原子炉制御棒駆動装置の作動監視
    装置。
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