JP4049064B2 - Signal transmission device - Google Patents
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Description
本発明はモニタ等からの微弱な検出信号を伝送する信号伝送装置に係り、特に原子力発電所における原子炉内の中性子束モニタ(以下、SRNMと略す)の検出信号である微弱電流信号を伝送するのに好適な信号伝送装置に関する。 The present invention relates to a signal transmission device that transmits a weak detection signal from a monitor or the like, and particularly transmits a weak current signal that is a detection signal of a neutron flux monitor (hereinafter abbreviated as SRNM) in a nuclear reactor in a nuclear power plant. The present invention relates to a signal transmission device suitable for the above.
信号伝送装置では、SRNMからの検出信号を伝送する際に伝送経路途中のプリアンプにおいて電圧信号に変換するとともに、増幅して監視部まで伝送している。そして、このプリアンプを駆動するためには電源が必要となり、この電源を供給するケーブルに外部機器からのノイズが混入する場合があった。この外部機器からのノイズ周波数の帯域は数
100Hzから数MHzであり、検出信号の周波数は数100kHzから数10MHzであるため混入したノイズの一部が検出信号に重畳してしまう問題があった。
In the signal transmission device, when transmitting the detection signal from the SRNM, the signal is converted into a voltage signal by a preamplifier in the middle of the transmission path, and is amplified and transmitted to the monitoring unit. In order to drive the preamplifier, a power source is required, and noise from an external device may be mixed into the cable that supplies the power. Since the noise frequency band from the external device is several hundred Hz to several MHz and the frequency of the detection signal is several hundred kHz to several tens of MHz, there is a problem that a part of the mixed noise is superimposed on the detection signal.
この為、従来の信号伝送装置では電源供給ケーブルに同軸シールド線を用い、さらに信号伝送ケーブルと電源供給ケーブルを離すことでノイズの発生を抑えていた。尚、シールド機能を強化するために電線管を電磁遮蔽体で被覆する方法が特開2000−56027号公報に開示されている。 For this reason, the conventional signal transmission apparatus uses a coaxial shield wire for the power supply cable, and further suppresses the generation of noise by separating the signal transmission cable and the power supply cable. Incidentally, a method for covering a conduit with an electromagnetic shield to enhance the shielding function is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-56027.
前記従来の技術では、外部機器や外部の伝送路からのノイズに対しては遮蔽効果があるものの、接続機器から混入するノイズに対しては効果が小さい。また、プラントによっては、プリアンプと監視部の間において、信号伝送ケーブルおよび電源供給ケーブルを同一電線管に敷設する場合があり、線間の干渉によって様々なノイズが発生する可能性があることが明らかになった。 The conventional technology has a shielding effect against noise from an external device or an external transmission line, but is less effective against noise mixed from a connected device. Also, depending on the plant, the signal transmission cable and the power supply cable may be laid on the same conduit between the preamplifier and the monitoring unit, and it is clear that various noises may occur due to interference between the lines. Became.
図4を用いて、具体的なノイズ混入ルートを説明する。微弱電流信号を伝送するシステムにおいては、プリアンプ401で信号を増幅し、監視装置402に伝送する。ここでは、同一の電線管403内に、信号伝送ケーブル(芯線404,シールド405),電源供給ケーブル(芯線406,シールド407)を敷設する場合について説明する。プリアンプ401内では、信号伝送ケーブルの芯線404はプリアンプ回路410からの信号を受け、電源供給ケーブルの芯線406はプリアンプ回路410の微小電源入力側に接続する。また、両ケーブルのシールド405,407はプリアンプ401の筐体に接続する。監視装置402内では、信号伝送ケーブルの芯線404は信号出力端408へ接続され、また電源供給ケーブルの芯線406およびシールド407は電源409へ接続される。この構成において、芯線およびシールドには、外部機器からの電磁ノイズが同時に混入し、コモンモードノイズとして重畳する(図4のA)。また、信号ケーブルと電源供給ケーブルが近接して敷設されていることから、信号ケーブルから電源供給ケーブルへ、静電誘導によりノーマルモードノイズが混入することが判明した(図4のB)。また、プリアンプ
401において両シールド405,407がフレームを通じて短絡するためそこから回り込んでくるノイズCがあるが、これもノーマルモードノイズとなる。さらに、電源供給ケーブルのシールド407から芯線に誘導されるノイズDもノーマルモードノイズとなる。前記A,B,C,Dのノイズの中で、Aの外部ノイズの周波数は、数100Hzから数
MHzであるが、B,C,Dは、信号伝送ケーブルから混入したものであり、その周波数も検出信号の周波数である数100kHzから数10MHzとほぼ同一となる。ここで、プリアンプ回路410には、コンデンサ411を設置してあるが、これは電源供給ケーブルからの直流電圧および低周波ノイズをカットするものであり、前記A,B,C,Dのノイズに対しては低減効果はほとんど無い。そのため、これらのノイズはアンプ412で増幅され信号伝送ケーブルの芯線404に混入してしまう。さらに、その一部は再度電源供給ケーブルの芯線406に混入しループとなって、より増幅されてしまう。
A specific noise mixing route will be described with reference to FIG. In a system that transmits a weak current signal, the signal is amplified by the
上記の様な新たな問題点を解決するために本発明の目的は、モニタ等からの微弱な検出信号を伝送する信号伝送装置、特に原子力発電所におけるSRNM検出装置において、信号伝送ケーブルに混入するノイズを低減し、良好な信号伝送を確保する信号伝送装置を提供することにある。 In order to solve the new problems as described above, an object of the present invention is to mix a signal transmission cable in a signal transmission device that transmits a weak detection signal from a monitor or the like, particularly an SRNM detection device in a nuclear power plant. An object of the present invention is to provide a signal transmission device that reduces noise and ensures good signal transmission.
上記の課題を解決するために、本願の第1の発明の信号伝送装置は、原子炉の中性子束を検出信号として出力する検出器と、該検出信号を伝送するケーブルと、該検出信号を増幅し出力信号とするプリアンプと、前記プリアンプから該出力信号を伝送する信号伝送ケーブルと、前記プリアンプに電源を供給する電源供給ケーブルと、前記出力信号を基に中性子束の状態を出力する監視部とを備えた信号伝送装置において、前記電源供給ケーブルに高周波信号を減衰させるフィルタを備えたことを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, a signal transmission device according to a first invention of the present application includes a detector that outputs a neutron flux of a nuclear reactor as a detection signal, a cable that transmits the detection signal, and an amplification of the detection signal A preamplifier for the output signal, a signal transmission cable for transmitting the output signal from the preamplifier, a power supply cable for supplying power to the preamplifier, and a monitoring unit for outputting the state of the neutron flux based on the output signal; In the signal transmission device having the above, the power supply cable is provided with a filter for attenuating a high frequency signal.
また、上記の課題を解決するために、本願の第2の発明の信号伝送装置は、前記電源供給ケーブルとして同軸シールドケーブルを用いる構成とし、第1の発明の前記フィルタとしてフェライトを用い前記電源供給ケーブルが貫通するように前記プリアンプの外部に近接して設置することを特徴とするものである。 In order to solve the above problem, the signal transmission device according to the second invention of the present application is configured to use a coaxial shielded cable as the power supply cable, and uses the ferrite as the filter according to the first invention to supply the power. The cable is installed close to the outside of the preamplifier so that the cable penetrates.
また、上記の課題を解決するために、本願の第3の発明の信号伝送装置は、第1の発明の前記フィルタとしてフェライトを用い、それを前記プリアンプ内部の電源供給ケーブルを取り囲むように設置することを特徴とするものである。 In order to solve the above problem, the signal transmission device of the third invention of the present application uses ferrite as the filter of the first invention and installs it so as to surround the power supply cable inside the preamplifier. It is characterized by this.
また、上記の課題を解決するために、本願の第4の発明の信号伝送装置は、第1の発明の前記フィルタとしてLCフィルタを用い、前記プリアンプ内部の電源供給ラインに挿入して設置することを特徴とするものである。 In order to solve the above problem, the signal transmission device of the fourth invention of the present application uses an LC filter as the filter of the first invention, and is installed by being inserted into a power supply line inside the preamplifier. It is characterized by.
また、上記の課題を解決するために、本願の第5の発明の信号伝送装置は、第1の発明の前記信号伝送ケーブルおよび前記電源供給ケーブルとして同軸シールドケーブルを用い、前記信号伝送ケーブルのシールドと、前記電源供給ケーブルのシールドを絶縁することを特徴としたものである。 In order to solve the above problems, a signal transmission device according to a fifth aspect of the present invention uses a coaxial shielded cable as the signal transmission cable and the power supply cable according to the first aspect of the invention, and shields the signal transmission cable. And the shield of the power supply cable is insulated.
これにより、本願の第1の発明の信号伝送装置によれば、信号ラインへのノイズ混入を低減出来るようになるので、結果として、信号ケーブルと電源供給ケーブルを同一電線管に敷設しても良好な信号伝送を実現出来る。 As a result, according to the signal transmission device of the first invention of the present application, it becomes possible to reduce noise mixing into the signal line, and as a result, it is good even if the signal cable and the power supply cable are laid on the same conduit. Signal transmission can be realized.
また、本願の第2の発明の信号伝送装置によれば、電源供給ケーブルの芯線,シールド共にノイズが乗る場合、即ちコモンモードノイズを低減することが実現できる。 Further, according to the signal transmission device of the second invention of the present application, it is possible to realize a case where noise is applied to both the core and shield of the power supply cable, that is, to reduce common mode noise.
また、本願の第3の発明の信号伝送装置によれば、電源供給ケーブルの芯線、若しくはシールドのいずれか一方にノイズが乗るか、若しくは一方のノイズレベルが高い場合、すなわちノーマルモードノイズを低減することが実現できる。 Further, according to the signal transmission device of the third invention of the present application, when noise is applied to either the core wire or the shield of the power supply cable or when one of the noise levels is high, that is, normal mode noise is reduced. Can be realized.
また、本願の第4の発明の信号伝送装置によれば、ノーマルモードのノイズに関し、除去したいノイズの周波数を選択的に指定することができ、より効率の良いノイズ低減が実現できる。 Further, according to the signal transmission device of the fourth invention of the present application, it is possible to selectively specify the frequency of noise to be removed with respect to the noise in the normal mode, and it is possible to realize more efficient noise reduction.
また、本願の第5の発明の信号伝送装置によれば、シールドを通して回り込んでくるノイズの混入を防ぐことが実現できる。 In addition, according to the signal transmission device of the fifth invention of the present application, it is possible to prevent the mixing of noise that wraps around through the shield.
以上説明したように、本願の発明によれば、原子力発電所の信号伝送装置において、外部からのノーマルモードノイズ,信号伝送ケーブルと電源供給ケーブル間の誘導ノイズ,回り込みノイズ,漏洩ノイズ等のノーマルモードノイズを低減することが可能になり、非常に微弱な信号を計測している計測系へのノイズの影響を最小限に抑えた適切な計測を行うことができ、原子力発電プラントの安全性及び運転裕度を確保できる。 As described above, according to the invention of the present application, in a signal transmission device of a nuclear power plant, normal mode noise such as normal mode noise from outside, induction noise between signal transmission cable and power supply cable, sneak noise, leakage noise, etc. Noise can be reduced, and appropriate measurements can be performed with minimal effects on the measurement system that measures very weak signals. Safety and operation of nuclear power plants Tolerance can be secured.
[第一実施例]
本発明の第一の実施例を示す。原子力発電所のSRNM計測装置について、図1および図2を用いて説明する。図1において、原子炉圧力容器101内に挿入されたドライチューブ102に収納された起動領域用核分裂電離箱103は、原子炉内の熱中性子による電離作用によって数μAの微弱電流を発生させる。この微弱電流信号を、微弱電流伝送ケーブル104により原子炉格納容器105の外に設置したプリアンプ106に伝送する。さらに、SRNM信号伝送ケーブル107により原子炉建屋109外にあるSRNM処理装置110に伝送する。プリアンプ106には、プリアンプ用電源供給ケーブル108を用いて直流電源を供給している。なお、微弱電流伝送ケーブル104,SRNM信号伝送ケーブル107,プリアンプ用電源供給ケーブル108は、厚鋼電線管111により保護されている。
[First embodiment]
The 1st Example of this invention is shown. An SRNM measuring device for a nuclear power plant will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In FIG. 1, a start-up region
図2を用いて、図1におけるプリアンプとSRNM処理装置間を詳細に説明する。SRNM信号伝送ケーブル107およびプリアンプ電源供給ケーブル108は、ともに同軸シールドケーブル(SRNM信号伝送ケーブルの芯線201,SRNM信号伝送ケーブルのシールド202,プリアンプ電源供給ケーブルの芯線203,プリアンプ電源供給ケーブルのシールド204)を用いる。プリアンプ106内において、微弱電流伝送ケーブル104から入力された起動領域用核分裂電離箱103からの微弱電流は、プリアンプ回路207によりチャージ、増幅され、SRNM信号伝送ケーブル107により伝送される。一方、SRNM処理装置110内において、SRNM信号伝送ケーブルの芯線201は信号出力端205に接続し、プリアンプ電源供給ケーブル108の芯線203およびシールド204は直流電源206に接続する。ここで、図4において説明した外部ノイズAをカットするために、プリアンプ電源供給ケーブル108に、コモンモードノイズ除去用フェライト
208を取り付ける。フェライトは、数10MHzから数100MHzにインピーダンスのピークを持つインピーダンス素子であり、1個以上、理想的には複数個設置することで、より減衰量を大きくすることができる。コモンモードノイズである外部ノイズAは、主にケーブル上で混入し、プリアンプに伝わるため、コモンモードノイズ除去用フェライト208は、なるべくケーブルの終端、すなわちプリアンプ106に接続する部分に取り付ける。これによりコモンモードノイズを低減することが実現できる。
The space between the preamplifier and the SRNM processing apparatus in FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG. SRNM
また、信号伝送ケーブルと電源供給ケーブルを近接させて敷設したことにより、静電誘導が発生し、電源供給ケーブルに信号伝送ケーブルから誘導ノイズBが混入する。さらに、電源供給ケーブルをプリアンプに接続する部分において、シールドから芯線への漏洩ノイズCが発生する。誘導ノイズBと漏洩ノイズCは、ノーマルモードノイズであり、これをカットするために、プリアンプ106内の芯線部分にノーマルモードノイズ除去用フェライト209を取り付ける。また、信号ラインへの混入を防ぐため、なるべく電源供給点210の近くに取り付けることが望ましい。前記の様に、ここで重畳するノーマルモードノイズの周波数は、信号周波数と同じ数100kHzから数10MHzの成分が主であるが、フェライトは、これらの帯域のノイズをカットするに十分な特性を有するものを使用する。これによりノーマルモードノイズを低減することが実現できる。
Further, since the signal transmission cable and the power supply cable are installed close to each other, electrostatic induction occurs, and the induction noise B is mixed into the power supply cable from the signal transmission cable. Further, leakage noise C from the shield to the core wire is generated at the portion where the power supply cable is connected to the preamplifier. Inductive noise B and leakage noise C are normal mode noise, and in order to cut them, normal mode
さらに、図4の信号ケーブルから電源ケーブルへの回り込みを抑えるため、プリアンプ電源供給ケーブルのシールドは、SRNM処理装置110は接地せず、SRNM処理装置110の筐体と導通の無い外部の接地点に装置外アース211により接地するようにし、プリアンプ106では非接地シールド212を設けて接地しないことで、シールドを通して回り込んでくるノイズの混入を防ぐことが実現できる。
[第二実施例]
本発明の第二の実施例を、図3を用いて説明する。本実施例は、第一の実施例と同様、原子力発電所のSRNMの信号伝送装置に関するものであり、第一の実施例とは、ノーマルモードノイズの除去手段が異なり、同一符号の部材については第一の実施例と同様のものを用いている。以下、第一の実施例と異なる点のみ説明する。本実施例では、信号ケーブルから電源ケーブルへの誘導ノイズや、シールドから芯線への漏洩ノイズをカットするために、プリアンプ106内の芯線部分にノーマルモードノイズ除去用LCフィルタ301を取り付けたものである。ノーマルモードノイズであるこれらのノイズの信号ラインへの混入を防ぐため、ノーマルモードノイズ除去用LCフィルタは電源供給点210の近くに取り付けることが望ましい。
Further, in order to suppress the wraparound from the signal cable to the power cable in FIG. 4, the shield of the preamplifier power supply cable is not grounded to the
[Second Example]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment, like the first embodiment, relates to an SRNM signal transmission device for a nuclear power plant, and differs from the first embodiment in terms of normal mode noise removal means. The same one as in the first embodiment is used. Only differences from the first embodiment will be described below. In the present embodiment, in order to cut the induction noise from the signal cable to the power cable and the leakage noise from the shield to the core wire, a normal mode noise removing
この本発明の実施例によれば、ノーマルモードのノイズに関し、LCフィルタの特性を設定することで、除去したいノイズの周波数を選択的に指定することができ、より効率の良いノイズ低減が実現できる。 According to this embodiment of the present invention, regarding the noise in the normal mode, by setting the characteristics of the LC filter, it is possible to selectively designate the frequency of the noise to be removed, thereby realizing more efficient noise reduction. .
101…原子炉圧力容器、102…ドライチューブ、103…起動領域用核分裂電離箱、104…微弱電流伝送ケーブル、105…原子炉格納容器、106,401…プリアンプ、107…SRNM信号伝送ケーブル、108…プリアンプ用電源供給ケーブル、109…原子炉建屋、110…SRNM処理装置、111…厚鋼電線管、201…SRNM信号伝送ケーブルの芯線、202…SRNM信号伝送ケーブルのシールド、203…プリアンプ電源供給ケーブルの芯線、204…プリアンプ電源供給ケーブルのシールド、205…信号出力端、206…直流電源、207,410…プリアンプ回路、208,408…コモンモードノイズ除去用フェライト、209…ノーマルモードノイズ除去用フェライト、210…電源供給点、211…装置外アース、212…非接地シールド、301…ノーマルモードノイズ除去用LCフィルタ、402…監視装置、403…電線管、404…信号伝送ケーブルの芯線、405…信号伝送ケーブルのシールド、406…電源供給ケーブルの芯線、407…電源供給ケーブルのシールド、409…電源、411…コンデンサ、
412…アンプ、A…外部ノイズ、B…信号ケーブルから電源ケーブルへの誘導ノイズ、C…シールドから芯線への漏洩ノイズ、D…信号ケーブルから電源ケーブルへの回り込みノイズ。
DESCRIPTION OF
412 ... Amplifier, A ... External noise, B ... Inductive noise from the signal cable to the power cable, C ... Leakage noise from the shield to the core wire, D ... Need noise from the signal cable to the power cable.
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