JP5766448B2 - 振動領域モニタおよびその健全性確認方法 - Google Patents

Description

本発明は、沸騰水型原子炉における炉心安定性対策としての振動領域モニタおよびその健全性確認方法に関する。

沸騰水型原子炉において、炉心安定性対策として振動領域モニタ（Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｍｏｎｉｔｏｒ：以下、ＯＰＲＭという。）が使用されている。このＯＰＲＭを使用したＯＰＲＭシステムは、核熱水力安定性で特性的な振動を示す中性子束振動を検知して原子炉スクラムをさせることにより、燃料健全性が損なわれる前に中性子束振動を抑制することを目的としている。

原子力発電プラントのＯＰＲＭシステムは４区分で構成されており、１区分のＯＰＲＭシステムは、局部出力領域モニタ（Ｌｏｃａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｍｏｎｉｔｏｒ：以下、ＬＰＲＭという。）、５２チャンネルのＬＰＲＭ検出器、ＯＰＲＭで構成される。

ＯＰＲＭは、ＬＰＲＭから、１区分に属する５２チャンネルのＬＰＲＭ検出器のＬＰＲＭ検出器信号を受信する。そして受信した各ＬＰＲＭ検出器信号はノイズ除去フィルタによってノイズ除去されて、各ＬＰＲＭ検出値としてバイパス処理部に入力される。バイパス処理部は、５２チャンネルのＬＰＲＭ検出値の中でバイパスされているＬＰＲＭ検出器からのＬＰＲＭ検出値のとき、またはＬＰＲＭ検出値が例えば５％以下の低い値を示しているときにそのＬＰＲＭ検出値をバイパス処理する。バイパス処理部から出力された各ＬＰＲＭ検出値は、４又は３チャンネルのＬＰＲＭ検出器から構成される４４個のＯＰＲＭセル平均化処理部に割り当られ、ＯＰＲＭセル毎にそのＯＰＲＭセルを構成するＬＰＲＭ検出器のＬＰＲＭ検出値からセル平均値が求められ、さらにセル平均値／セル時間平均値の演算により規格化セル値として、トリップ判定部に出力される。トリップ判定部では各規格化セル値の振幅や周期を検知して判定値を超えたときにトリップ信号を出力していた。

特開平４−３３５１９７号公報

従来のＯＰＲＭでは、バイパス処理部により、ＯＰＲＭセル（以下、セルという。）を構成するＬＰＲＭ検出器がバイパスされているとき、またはＬＰＲＭ検出値が例えば５％以下の低い値を示しているときには、バイパス処理しているため、パイパス処理されたＬＰＲＭ検出値は、後段のセル平均処理から除外され、バイパス処理されなかったＬＰＲＭ検出値によりそのセルの平均処理を行っていた。

しかしながら、ＬＰＲＭ検出器の異常等で、ＬＰＲＭ検出値は５％以下の低い値ではないが、位相が異なっていたり、一定値が継続していたりする場合は、バイパス処理部において、バイパス処理されないことがある。この場合、異常値を含めて平均処理され、トリップ判定部に出力される。そして、トリップ判定部では、時系列で４チャンネルのＬＰＲＭ検出値の平均値であるセル値の変化を捉えトリップ判定しているため、誤判定の可能性を含んでいた。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、トリップ判定の信頼性を向上させることのできる振動領域モニタおよびその健全性確認方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る振動領域モニタは、局部出力領域モニタから入力された複数のＬＰＲＭ検出値を演算単位であるセルに夫々割り当て、セル毎に割り当てられたＬＰＲＭ検出値の高さ方向のセル平均値を計算する平均化処理部と、各セル平均値が入力され該各セル平均値についての時間平均であるセル時間平均値を演算する時間平均処理部と、このセル時間平均値及び前記セル平均値が入力され前記セル毎に前記セル平均値を前記セル時間平均値で除することにより規格化セル値を演算する規格化セル値演算部と、この規格化セル値が入力され前記セル毎に出力振動の監視を行い前記規格化セル値が設定値を超えたときにスクラムトリップを出力するトリップ判定部と、前記複数のＬＰＲＭ検出値のそれぞれの振動に基づいてＬＰＲＭ検出値の異常を判定する異常判定手段と、を有し、前記異常判定手段は、前記複数のＬＰＲＭ検出値が入力され各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値を算出するチャンネル時間平均化処理部と、前記複数のＬＰＲＭ検出値及び各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値が入力され、前記複数のＬＰＲＭ検出値のそれぞれをＬＰＲＭ検出値のそれぞれ対応するチャンネル時間平均値で除することにより各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル規格化値を算出するチャンネル規格化演算部と、このチャンネル規格化演算部から出力されたチャンネル規格化値が演算単位であるセルに夫々割り当てられ、各セルに割り当てられたチャンネル規格化値を用いて異常判定する異常判定部と、を備え、前記異常判定部は、各セルに割り当てられた各チャンネル規格化値の振幅超過を検出し、各チャンネル規格化値に対する規定振幅超過信号を出力する振幅超過判定部と、この各チャンネル規格化値に対する規定振幅超過信号を受信し、受信した規定振幅超過信号を比較し、振動の小さいチャンネル規格化値を検出し異常判定を出力する無振動チャンネル検出部と、を具備することを特徴とするものである。
また、本発明に係る振動領域モニタは、局部出力領域モニタから入力された複数のＬＰＲＭ検出値を演算単位であるセルに夫々割り当て、セル毎に割り当てられたＬＰＲＭ検出値の高さ方向のセル平均値を計算する平均化処理部と、各セル平均値が入力され該各セル平均値についての時間平均であるセル時間平均値を演算する時間平均処理部と、このセル時間平均値及び前記セル平均値が入力され前記セル毎に前記セル平均値を前記セル時間平均値で除することにより規格化セル値を演算する規格化セル値演算部と、この規格化セル値が入力され前記セル毎に出力振動の監視を行い前記規格化セル値が設定値を超えたときにスクラムトリップを出力するトリップ判定部と、前記複数のＬＰＲＭ検出値のそれぞれの振動に基づいてＬＰＲＭ検出値の異常を判定する異常判定手段と、を有し、前記異常判定手段は、前記複数のＬＰＲＭ検出値が入力され各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値を算出するチャンネル時間平均化処理部と、前記複数のＬＰＲＭ検出値及び各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値が入力され、前記複数のＬＰＲＭ検出値のそれぞれをＬＰＲＭ検出値のそれぞれ対応するチャンネル時間平均値で除することにより各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル規格化値を算出するチャンネル規格化演算部と、このチャンネル規格化演算部から出力されたチャンネル規格化値が演算単位であるセルに夫々割り当てられ、各セルに割り当てられたチャンネル規格化値を用いて異常判定する異常判定部と、を備え、前記異常判定部は、各セルに割り当てられた各チャンネル規格化値のペリオドを計測するペリオド計測部と、この各セル単位で計測されたペリオドのばらつきを計測し判定値以上であれば異常判定を出力するばらつき検出部と、を具備することを特徴とするものである。

また、本発明に係る振動領域モニタの健全性確認方法は、局部出力領域モニタから入力された複数のＬＰＲＭ検出値を演算単位であるセルに夫々割り当て、セル毎に割り当てられたＬＰＲＭ検出値の高さ方向のセル平均値を計算する平均化処理工程と、各セル平均値が入力され該各セル平均値についての時間平均であるセル時間平均値を演算する時間平均処理工程と、このセル時間平均値及び前記セル平均値が入力され前記セル毎に前記セル平均値を前記セル時間平均値で除することにより規格化セル値を演算する規格化セル値演算工程と、この規格化セル値が入力され前記セル毎に出力振動の監視を行い前記規格化セル値が設定値を超えたときにスクラムトリップを出力するトリップ判定工程と、前記平均化処理工程ないしトリップ判定工程に並行して、前記複数のＬＰＲＭ検出値が入力され各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値を算出するチャンネル時間平均化処理工程と、前記複数のＬＰＲＭ検出値及び各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値が入力され、前記複数のＬＰＲＭ検出値のそれぞれをＬＰＲＭ検出値のそれぞれ対応するチャンネル時間平均値で除することにより各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル規格化値を算出するチャンネル規格化演算工程と、このチャンネル規格化演算部から出力されたチャンネル規格化値が演算単位であるセルに夫々割り当てられ、各セルに割り当てられたチャンネル規格化値の振幅を判定値と比較し、判定値を超えたら異常と判定する振幅異常判定工程を有する異常判定工程と、を有することを特徴とするものである。
また、本発明に係る振動領域モニタの健全性確認方法は、局部出力領域モニタから入力された複数のＬＰＲＭ検出値を演算単位であるセルに夫々割り当て、セル毎に割り当てられたＬＰＲＭ検出値の高さ方向のセル平均値を計算する平均化処理工程と、各セル平均値が入力され該各セル平均値についての時間平均であるセル時間平均値を演算する時間平均処理工程と、このセル時間平均値及び前記セル平均値が入力され前記セル毎に前記セル平均値を前記セル時間平均値で除することにより規格化セル値を演算する規格化セル値演算工程と、この規格化セル値が入力され前記セル毎に出力振動の監視を行い前記規格化セル値が設定値を超えたときにスクラムトリップを出力するトリップ判定工程と、前記平均化処理工程ないしトリップ判定工程に並行して、前記複数のＬＰＲＭ検出値が入力され各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値を算出するチャンネル時間平均化処理工程と、前記複数のＬＰＲＭ検出値及び各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値が入力され、前記複数のＬＰＲＭ検出値のそれぞれをＬＰＲＭ検出値のそれぞれ対応するチャンネル時間平均値で除することにより各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル規格化値を算出するチャンネル規格化演算工程と、このチャンネル規格化演算部から出力されたチャンネル規格化値が演算単位であるセルに夫々割り当てられ、各セルに割り当てられたチャンネル規格化値のペリオドを判定値と比較し、判定値を超えたら異常と判定するペリオド異常判定工程を有する異常判定工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、トリップ判定の信頼性を向上したＯＰＲＭを得ることができる。

本発明の第１の実施の形態のＯＰＲＭシステムの構成を示すブロック図。 図１の振幅異常判定部を示すブロック図。 図２の振幅超過判定部の概要を示すグラフ。 図２の無振動チャンネル検出部の判定ロジックを示すブロック図。 ＡＢＡトリップ判定部の概要を示すグラフ。 ＧＲＡトリップ判定部の概要を示すグラフ。 ＰＢＤＡトリップ判定部の概要を示すグラフ。 本発明の第２の実施の形態のＯＰＲＭの構成を示すブロック図。 図８のペリオド異常判定部を示すブロック図。 図８のペリオド計測部の概要を示すグラフ。 図８のばらつき検出部の判定アルゴリズムを示すブロック図。 本発明の第３の実施の形態のＯＰＲＭの構成を示すブロック図。

本発明に係る振動領域モニタおよびその健全性確認方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態のＯＰＲＭシステムの構成を示すブロック図である。

まず、ＯＰＲＭ９の構成について、図１を用いて説明する。

原子力発電プラントのＯＰＲＭシステムは４区分で構成されているが、ここでは、１区分のＯＰＲＭシステムを示している。ＯＰＲＭシステムは、５２チャンネルのＬＰＲＭ検出器１０、ＬＰＲＭ８、ＯＰＲＭ９で構成される。ＬＰＲＭ８は、４つのＬＰＲＭユニット６で構成され、ＬＰＲＭユニット６は、１３個のＬＰＲＭモジュールを内蔵しており、それぞれのＬＰＲＭモジュールにＬＰＲＭ検出器１０が接続されている。５２チャンネルのＬＰＲＭ検出器１０で検出された中性子束を示す電流信号は、各ＬＰＲＭモジュールで電圧変換、フィルタリング、信号処理などがなされる。信号処理されたＬＰＲＭ検出値はＬＰＲＭユニット６でデジタル処理され、一定時間間隔毎にＯＰＲＭ９にＬＰＲＭ検出器信号を出力する。

ＯＰＲＭ９は、ＬＰＲＭ８から、１区分に属する５２チャンネルのＬＰＲＭ検出器１０のＬＰＲＭ検出器信号ＬＰ１〜ＬＰ５２を受信する。受信したＬＰＲＭ検出器信号ＬＰ１〜ＬＰ５２は、ノイズ除去フィルタ１によりノイズ除去され、各ＬＰＲＭ検出値ＣＦ１〜ＣＦ５２となりバイパス処理部７に入力される。バイパス処理部７は、５２チャンネルのＬＰＲＭ検出値ＣＦ１〜ＣＦ５２の中で、バイパスされているＬＰＲＭ検出器１０からのＬＰＲＭ検出値のとき、またはＬＰＲＭ検出値が例えば５％以下の低い値を示しているときにそのＬＰＲＭ検出値をバイパス処理する。

バイパス処理部７から出力された各ＬＰＲＭ検出値ＣＦＢ１〜ＣＦＢ５２は、平均化処理部２に入力され、ＬＰＲＭ検出値ＣＦＢ１〜ＣＦＢ５２は、平均化処理部２において４又は３チャンネルのＬＰＲＭ検出器１０から構成される４４個のセル平均化処理部２ａに割り当てられ、各セル平均化処理部２ａで各セルを構成するＬＰＲＭ検出器１０のＬＰＲＭ検出値の高さ方向のセル平均値ＡＦ１〜ＡＦ４４が計算される。

このセル平均値ＡＦ１〜ＡＦ４４が時間平均処理部３を介して、規格化セル値演算部４に出力される。時間平均処理部３では、セル時間平均値ＴＦ１〜ＴＦ４４が演算される。規格化セル値演算部４によって高さ方向のセル平均値／セル時間平均値の演算が行われ、規格化セル値ＣＮ１〜ＣＮ４４として、トリップ判定部５に出力される。

トリップ判定部５においては、規格化セル値ＣＮ１〜ＣＮ４４が入力され、セル毎に振幅ベーストリップ判定部（以下、ＡＢＡトリップ判定部という。）５ａ、増加率トリップ判定部（以下、ＧＲＡトリップ判定部という。）５ｂ及びペリオドベーストリップ判定部（以下、ＰＢＤＡトリップ判定部という。）５ｃの３種類の多様性を持ったアルゴリズムで出力振動の監視を行い規格化セル値ＣＮ１〜ＣＮ４４が設定値を超えたときに、トリップ信号１５を出力する。

さらに、ＯＰＲＭ９には、各セルに割り当てられた各ＬＰＲＭ検出値の振動に基づいて、所定の振動を呈していないＬＰＲＭ検出値を検出して異常判定する振幅異常判定手段１４が設けられている。

この振幅異常判定手段１４は、チャンネル時間平均処理部１１、チャンネル規格化演算部１２及び振幅異常判定部１３から構成されている。

チャンネル時間平均処理部１１では、ノイズ除去フィルタ１を通過した５２チャンネルのＬＰＲＭ値ＣＦＢ１〜ＣＦＢ５２が入力され、時間平均処理を行い、チャンネル時間平均値ＡＶ１〜ＡＶ５２が算出され、チャンネル規格化演算部１２へ出力される。

チャンネル規格化演算部１２では、ノイズ除去フィルタ通過後の５２チャンネルのＬＰＲＭ値ＣＦＢ１〜ＣＦＢ５２を、それぞれチャンネル時間平均値ＡＶ１〜ＡＶ５２で割ることにより、チャンネル規格化値Ｎ１〜Ｎ５２が算出され、振幅異常判定部１３へ出力される。

この振幅異常判定部１３について、図２を用いて説明する。

図２は、図１の振幅異常判定部１３を示すブロック図である。

図２に示すように、振幅異常判定部１３において、入力されたチャンネル規格化値Ｎ１〜Ｎ５２は、例えば、４４個あるセルに相応した４４個からなる振幅超過判定部３１へ分配される。各振幅超過判定部３１へ入力される４つのチャンネル規格化値ＮＡ、ＮＢ、ＮＣ、ＮＤは、ＬＰＲＭ検出器集合体の高さ方向の４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに配置されたＬＰＲＭ検出器１０の出力に相応する。この振幅超過判定部３１では、４つのチャンネル規格化値ＮＡ、ＮＢ、ＮＣ、ＮＤの振幅が判定値を超過するか否かを判定し、無振動チャンネル検出部３２へ出力される。

次に、振幅超過判定部３１について図３を用いて説明する。

図３は、図２の振幅超過判定部の概要を示すグラフである。ここでは、チャンネル規格化値ＮＡについて説明しているが、ＮＢ，ＮＣ，ＮＤについても同様な処理を行う。

図３に示すように、チャンネル規格化値ＮＡを判定値Ｈ１と比較する。チャンネル規格化値ＮＡが判定値Ｈ１を超えた場合には、規定振幅超過信号ＮＡＨを無振動チャンネル検出部３２へ出力を開始する。

次に、チャンネル規格化値ＮＡを判定値Ｈ２と比較し、一定時間ｔ１内にチャンネル規格化値ＮＡが判定値Ｈ２を下回るかどうかをチェックする。Ｈ２を下回った時には、ＮＡＨの出力を継続し、次にＮＡを判定値Ｈ１と比較し、一定時間ｔ１内に判定値を超えた場合には、ＮＡＨの出力を継続する。

判定値Ｈ１、Ｈ２を設定する目的は、各チャンネル規格値が持っている揺らぎ、ノイズの影響を除去し、振動を選択的に検知することにある。判定値Ｈ１、Ｈ２は、ＡＢＡトリップの判定値Ｓ１と同程度の値、例えば１．１に設定される。

以下同様の判定によりＮＡＨの出力を継続する。一定時間ｔ１以内で判定値Ｈ１、Ｈ２の超過が検出されなかった場合には、ＮＡＨの出力を停止し、振幅超過検出処理へ戻る。これらの処理はチャンネル規格化値ＮＢ、ＮＣ、ＮＤに対しても行われ、上述の条件で、規定振幅超過信号ＮＢＨ、ＮＣＨ、ＮＤＨを無振動チャンネル検出部３２へ出力する。無振動チャンネル検出部３２では、規定振幅超過信号ＮＡＨ、ＮＢＨ、ＮＣＨ、ＮＤＨの４入力の状態が判定される。

次に、無振動チャンネル検出部３２について、図４を用いて説明する。

図４は、図２の無振動チャンネル検出部３２の判定ロジックを示すブロック図である。

図４に示すように、４入力の内、３入力のみ入力有りの状態が一定時間ｔ２以上継続した場合に、セル異常判定を出力する。この状態は１入力が故障により一定値を示している可能性があることを意味する。

セルを構成するチャンネル数が、検出器レイアウト上の理由により又はバイパスにより、３又は２チャンネルのセルが存在する場合があるが、このようなセルに対しては、判定のアルゴリズムは３入力の内２入力のみ入力有り、又は２入力の内１入力のみ入力有りの状態が一定時間ｔ２以上継続したかどうかを検出する。

なお、異常判定の通知は、ＯＰＲＭ９の機器については、前面パネルにテキスト表示、インジケータ表示、アラーム音の出力等によって行われ、外部（制御室）に対しては警報信号を制御室へ出力する。この外部出力については、警報信号だけでなく、異常値発生セル番号及び異常値発生ＬＰＲＭ検出器番号等の付随情報をも出力することにより、運転員の異常診断や故障診断のための情報を提供する。

ここで、上述したトリップ判定部５における各種トリップ判定の特徴について、図５乃至図７を参照して説明する。

図５は、ＡＢＡトリップ判定部５ａの概要を示すグラフであり、図６は、ＧＲＡトリップ判定部５ｂの概要を示すグラフであり、図７は、ＰＢＤＡトリップ判定部５ｃの概要を示すグラフである。

まず、ＡＢＡトリップ判定部５ａについて図５を参照して説明する。ＡＢＡトリップ判定は各セルに対して行われる。ＡＢＡトリップ判定部５ａは、以下のステップで判定が行われる。

１．規格化したセル値Ｓ（ｔ）の山ピーク値を判定値Ｓ１と比較する。

２．超えた場合には発振波形の谷ピーク値を二番目の判定値Ｓ２と比較し、山ピーク値の時刻から谷ピーク値の時刻までの時間Ｔ１が一定時間内ＴＬ、ＴＨの判定値内に入るかどうかをチェックする。

３．Ｓ２を下回った時には、次の山ピーク値を判定値Ｓｍａｘと比較し、谷ピーク値の時刻から山ピーク値の時刻までの時間Ｔ２が一定時間ＴＬ、ＴＨの判定値を超えた場合にはＯＰＲＭトリップ信号を出力する。

次に、ＧＲＡトリップ判定部５ｂについて図６を参照して説明する。ＧＲＡトリップ判定も各セルに対して行われる。ＧＲＡトリップはセルの信号が発振して増加する割合によりトリップを判断するもので、ＡＢＡトリップとほぼ同様のアルゴリズムであり、同じ処理の中で行われる。ＧＲＡトリップ判定部５ｂは、以下のステップで判定が行われる。

１．規格化したセル値Ｓ（ｔ）の山ピーク値を判定値Ｓ１と比較する。（ＡＢＡトリップ判定部と同様の処理）
２．超えた場合には発振波形の谷ピーク値を二番目の判定値Ｓ２と比較し、山ピーク値の時刻から谷ピーク値の時刻までの時間Ｔ１が一定時間ＴＬ、ＴＨの判定値内に入るかどうかをチェックする。（ＡＢＡトリップ判定部と同様の処理）
３．Ｓ２を下回った時には、前サイクルの山ピーク値Ｐ１と許容される最大の増倍率ＤＲ３からトリップ判定値Ｓ３を計算し、信号がこれを超えるとＯＰＲＭトリップ信号を出力する。

次に、ＰＢＤＡトリップ判定部５ｃについて図７を参照して説明する。ＰＢＤＡトリップ判定部５ｃは、規格化セル値の振動の周期（ペリオド）をモニタし、特定範囲内の周期のペリオドの連続回数を示す振動継続数Ｎと、その時の規格化セル値Ｓ（ｔ）が判定値を超えるかを検知し、トリップを判断するものである。

１．ある範囲の特定範囲内の周波数を示すペリオド（Ｔ０〜Ｔ１６）の連続した振動継続数Ｎが設定値Ｎｐを超えるかどうかをチェックする。

２．超えた場合には規格化セル値Ｓ（ｔ）をトリップ判定値Ｓｐと比較し、これを超えた場合にはＯＰＲＭトリップ信号を出力する。

上述のようにＯＰＲＭのトリップ判定は、時系列で４チャンネルのＬＰＲＭ検出値の平均値であるセル値の変化を捉えトリップ判定を行っている。

このように構成された本実施の形態において、ＯＰＲＭ９は、処理速度の向上及び容量の大規模化が進んだＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で構成し、各ＬＰＲＭ検出値の振幅をモニタしてもよい。セルを構成する４チャンネルのＬＰＲＭ検出値のうち、振動値を示すものと、一定値を示すものの二つの状態が検出された場合には、ＯＰＲＭの前面パネルに表示又は警報を制御室に送信することにより、運転員に振動の兆候を認識させることができる。

なお、振幅異常判定手段１４は、ノイズ除去フィルタ１、平均化処理部２、時間平均処理部３、規格化セル値演算部４及びトリップ判定部５を構成するＦＰＧＡ内部のロジックで構成してもよい。このように同一のＦＰＧＡ内部のロジック構成にすることにより、省スペース化、経済性を図ることができる。

加えて、振幅異常判定手段１４は、ノイズ除去フィルタ１、平均化処理部２、時間平均処理部３、規格化セル値演算部４及びトリップ判定部５を構成するＦＰＧＡとは別のＦＰＧＡのロジックで構成してもよい。このように相違するＦＰＧＡのロジックで構成することにより、検証性、ＦＰＧＡ異常時の機能分離性を図ることができる。

本実施の形態によれば、例えば、セルを構成する４チャンネルのうち、３チャンネルのＬＰＲＭ検出値が全て同振幅で振動し、１チャンネルのＬＰＲＭ検出器が故障や、炉内の振動モードの局部異常などにより一定の値のＬＰＲＭ検出値を示す、または応答が著しく遅くなっている状態にある場合、平均化処理部２により、セルの平均値が計算されたときに、規格化セル値の振動の振幅は、４チャンネルのＬＰＲＭ検出値が全て振動しているときよりも小さくなる。振幅の減少量によっては、ＡＢＡトリップ判定部５ａ、ＧＲＡトリップ判定部５ｂで検出されないが、振幅異常判定部１３により１チャンネルの異常を検知することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、平均化処理部２と並行に、チャンネル時間平均処理部１１、チャンネル規格化演算部１２及び振幅異常判定部１３を備えたことにより、実測されたセル１〜４４の規格化セル値のトリップ判定と並行して、個々のＬＰＲＭ検出値の異常値判定を行うことができる。

かくして、異常セル、異常ＬＰＲＭ検出器の発見を容易化することにより、トリップ判定の信頼性を向上したＯＰＲＭを得ることができる。また、ＯＰＲＭ９を処理の高速化及び容量の大規模化が進んだＦＰＧＡで構成することにより、さらに性能を向上させることができる。

（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態のＯＰＲＭの構成を示すブロック図である。

本実施の形態は、図１の振幅異常判定手段１４の代わりにペリオド異常判定手段１４ａを設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

ＯＰＲＭ９ａには、各セルに割り当てられた各ＬＰＲＭ検出値の振動に基づいてペリオド（周期）が所定の範囲以上に変動していることを検出し異常判定するペリオド異常判定手段１４ａが設けられている。

このペリオド異常判定手段１４ａは、チャンネル時間平均処理部１１、チャンネル規格化演算部１２及びペリオド異常判定部２３から構成されている。

チャンネル時間平均処理部１１では、時間平均処理を行い、チャンネル時間平均値ＡＶ１〜ＡＶ５２が算出され、チャンネル規格化演算部１２へ出力される。チャンネル規格化演算部１２は、チャンネル規格化値Ｎ１〜Ｎ５２をペリオド異常判定部２３へ出力する。

このペリオド異常判定部２３について、図９を参照して説明する。
ペリオド異常判定部２３では、チャンネル規格化値Ｎ１〜Ｎ５２を４４個あるセルに相応した４４個からなるペリオド計測部６１へ分配する。各ペリオド計測部６１へ入力される４つのチャンネル規格化値ＮＡ、ＮＢ、ＮＣ、ＮＤは、ＬＰＲＭ検出器集合体の高さ方向の４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに配置されたＬＰＲＭ検出器１０の出力に相応する。

ペリオド計測部６１では、４つのチャンネル規格化値ＮＡ、ＮＢ、ＮＣ、ＮＤの振幅が判定値を超過するか否かを判定し、判定値を超えている間の振動の周期（ペリオド）を計測し、ばらつき検出部６２へ出力する。

ペリオド計測部６１について図１０を参照して説明する。

ここでは、チャンネル規格化値ＮＡについて説明しているが、ＮＢ，ＮＣ，ＮＤについても同様な処理を行う。

まず、チャンネル規格化値ＮＡを判定値Ｈ１と比較する。判定値を超えたときには、山ピークの検出を行う。山ピークを検出したときに、山ピークのペリオド計測を開始する。次に、チャンネル規格化値ＮＡを判定値Ｈ２と比較し、一定時間ｔ３内に下回るかどうかをチェックする。

判定値Ｈ１、Ｈ２を設定する目的は、各チャンネル規格値が持っている揺らぎ、ノイズの影響を除去し、振動を選択的に検知することにある。判定値Ｈ１、Ｈ２は、ＡＢＡトリップの判定値Ｓ１と同程度の値、例えば１．１に設定される。

判定値Ｈ２を下回ったときには、谷ピークの検出を行う。谷ピークを検出したときに、谷ピークのペリオド計測を開始する。次に、チャンネル規格化値ＮＡを判定値Ｈ１と比較し、一定時間ｔ３以内に判定値を超過するかチェックする。判定値Ｈ１を超過した場合には、山ピークの検出を行う。山ピークを検出したら山ピークのペリオド計測結果ＰＡ０をばらつき検出部６２へ出力し、次の山ピークのペリオド計測を開始する。

次に、チャンネル規格化値ＮＡを判定値Ｈ２と比較し、一定時間ｔ３以内に下回るかどうかをチェックする。Ｈ２を下回ったときには、谷ピークの検出を行う。谷ピークを検出したら、谷ピークのペリオド計測結果ＰＡ１をばらつき検出部６２へ出力し、次の谷ピークのペリオド計測を開始する。

以下同様にペリオドの計測を行う。一定時間ｔ３以内で判定値Ｈ１の超過が検出されず、判定値Ｈ２を下回ることが検出されなかったときには、ペリオドリセット信号ＲＡをばらつき検出部６２に出力し、振幅超過検出処理に戻る。これらの処理はチャンネル規格化値ＮＢ、ＮＣ、ＮＤに対しても行われ、上述の条件で、ペリオドＰＢｎ、ＰＣｎ、ＰＤｎ（ｎ＝０，１，２，３・・・）、リセット信号ＲＢ、ＲＣ、ＲＤをばらつき検出部６２へ出力する。

ばらつき検出部６２について図１１を用いて説明する。

ばらつき検出部６２において、最新の４チャンネルのペリオドＰＡｎ、ＰＢｎ、ＰＣｎ、ＰＤｎが保持される（Ｓ１１）。初期値は０である。保持している各チャンネルのペリオドは、このチャンネルのペリオドリセット信号により０にクリアされる（Ｓ１２）。

ばらつき検出部６２では、これらの保持している４つのペリオドのデータを、一定時間間隔ｄｔ毎に、最大値と最小値との差分値の演算を行う（Ｓ１４）。この演算はリアルタイム演算であり、各ペリオドのｎは一致する必要はない。０のデータは演算に使用しない。最大値と最小値との差分演算ができるのは、メモリデータ数が２つ以上あるときである（Ｓ１３）。最大値と最小値との差分値に対して、上限値を設定し、これを超過した場合に、セル異常判定を出力する。この異常状態は、１つだけ周期の異なるＬＰＲＭ検出値のために、ペリオドの定期性が乱れている可能性があることを意味する。

なお、この異常判定には、最大値と最小値との差分値の演算以外にも、分散値を利用してもよい。分散値に対して、上限値を設定し、これを超過するときに、セル異常判定を出力する（Ｓ１５、Ｓ１６）。

また、これらの異常値判定を補助する機能として、各ペリオド値の上下限判定を利用してもよい。各ペリオドに対しては上限値、下限値を設定し、これを超過又は下回るときにセル異常判定を出力する。各ペリオド、分散値、最大値と最小値との差分値について、これらの任意の組み合わせの判定結果の論理和で異常判定を出力してもよい。

したがって、ＯＰＲＭ９ａにより、個々のＬＰＲＭ検出値のペリオド異常判定を行うことが可能となる。

このように構成された本実施の形態において、ＯＰＲＭ９ａは、処理速度の向上及び容量の大規模化が進んだＦＰＧＡで構成し、各ＬＰＲＭ検出値のペリオドをモニタしてもよい。セルを構成する４チャンネルのペリオドに大きくばらつきが検出された場合には、第１の実施の形態と同様に、ＯＰＲＭの前面パネルに表示又は警報を制御室に送信すること等により、運転員に振動の兆候を認識させることができる。

本実施の形態によれば、例えば、セルを構成する４チャンネルのうち、３チャンネルのＬＰＲＭ検出値が同一周期で振動し、１チャンネルのＬＰＲＭ検出器が故障等により他の３チャンネルと異なる周期でＬＰＲＭ検出値を示している状態である場合、平均化処理部２により、セルの平均値が計算されたときに、規格化セル値の振動の振幅は、１つだけ位相の異なるＬＰＲＭ検出値のために、４チャンネルのＬＰＲＭ検出値が全て振動している場合よりも小さくなる。振幅の減少量によっては、ＡＢＡトリップ判定部５ａ、ＧＲＡトリップ判定部５ｂで検出されない可能性があり、また１つだけ位相の異なるＬＰＲＭ検出値のために、ペリオドの定期性が乱れ、ＰＢＤＡトリップ判定部５ｃで検出されない可能性があるが、ペリオド異常判定部２３により１チャンネルの異常を検知することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、平均化処理部２の処理と並行に、チャンネル時間平均処理部１１、チャンネル規格化演算部１２、ペリオド異常判定部２３を備えたことにより、実測されたセル１〜４４の規格化セル値のトリップ判定と並行して、個々のＬＰＲＭ検出値の異常値判定を行うことができる。

かくして、異常セル、異常ＬＰＲＭ検出器の発見を容易化することにより、トリップ判定の信頼性を向上したＯＰＲＭを得ることができる。また、ＯＰＲＭ９ａを処理の高速化及び容量の大規模化が進んだＦＰＧＡで構成することにより、さらに性能を向上させることができる。

（第３の実施の形態）
図１２は、本発明の第３の実施の形態のＯＰＲＭ９ｂの構成を示すブロック図である。本実施の形態は、図１の振幅異常判定手段１４の代わりに振幅・ペリオド異常判定手段１４ｂを設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

ＯＰＲＭ９ｂには、各セルに割り当てられた各ＬＰＲＭ検出値の振動に基づいて、所定の振動を呈していないＬＰＲＭ検出値を検出して異常判定し、さらに、ペリオドが所定の範囲以上に変動していることを検出し異常判定する振幅・ペリオド異常判定手段１４ｂが設けられている。

この振幅・ペリオド異常判定手段１４ｂは、チャンネル時間平均処理部１１、チャンネル規格化演算部１２及び異常判定部９３から構成されている。この異常判定部９３は、振幅異常判定部９４及びペリオド異常判定部９５から構成される。

この振幅異常判定部９４は、図１における振幅異常判定手段１４の振幅異常判定部１３の持つ異常判定する機能を有し、ペリオド異常判定部９５は、図８におけるペリオド異常判定手段１４ａのペリオド異常判定部２３の持つ異常判定する機能を有し、異常判定部９３は、両者の持つ異常判定する機能を併合したものである。

このように構成された本実施の形態において、ＯＰＲＭ９ｂは、処理速度の向上及び容量の大規模化が進んだＦＰＧＡで構成し、各ＬＰＲＭ検出値の振幅をモニタしてもよい。セルを構成する４チャンネルのＬＰＲＭ検出値のうち、振動値を示すものと、一定値を示すものの二つの状態が検出された場合や、各ＬＰＲＭ検出値のペリオドをモニタし、セルを構成する４チャンネルのペリオドに大きくばらつきが検出された場合には、先の実施の形態と同様に、ＯＰＲＭの前面パネルに表示又は警報を制御室に送信すること等により、運転員に振動の兆候を認識させることができる。

本実施の形態によれば、平均化処理部２と並行に、チャンネル時間平均処理部１１、チャンネル規格化演算部１２、振幅異常判定部９４及びペリオド異常判定部９５を備えたことにより、実測されたセル１〜４４の規格化セル値のトリップ判定と並行して、個々のＬＰＲＭ検出値の異常値判定を行うことができる。

かくして、異常セル、異常ＬＰＲＭ検出器の発見を容易化することにより、トリップ判定の信頼性を向上したＯＰＲＭを得ることができる。また、ＯＰＲＭ９ｂを処理の高速化及び容量の大規模化が進んだＦＰＧＡで構成することにより、さらに性能を向上させることができる。

第１〜第３の実施の形態においては、ＡＢＷＲ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ）の場合に基づいて説明したが、他のＢＷＲの炉型に対しても、全体のＬＰＲＭ検出器のチャンネル数及びセル数を読み替えることで適用可能である。

また異常判定として、上述の異常判定の通知に加え、この異常判定の結果とＡＢＡトリップ判定部５ａ、ＧＲＡトリップ判定部５ｂ及びＰＢＤＡトリップ判定部５ｃの出力との論理和でトリップを出力してもよい。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、各実施の形態の構成を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１…ノイズ除去フィルタ、２…平均化処理部、２ａ…セル平均化処理部、３…時間平均処理部、４…規格化セル値演算部、５…トリップ判定部、５ａ…ＡＢＡトリップ判定部、５ｂ…ＧＲＡトリップ判定部、５ｃ…ＰＢＤＡトリップ判定部、６…ＬＰＲＭユニット、７…バイパス処理部、８…ＬＰＲＭ、９，９ａ，９ｂ…ＯＰＲＭ、１０…ＬＰＲＭ検出器、１０…ＬＰＲＭ、１１…チャンネル時間平均処理部、１２…チャンネル規格化演算部、１３…振幅異常判定部、１４…振幅異常判定手段、１４ａ…ペリオド異常判定手段、１４ｂ…振幅・ペリオド異常判定手段、１５…トリップ信号、２３…ペリオド異常判定部、３１…振幅超過判定部、３２…無振動チャンネル検出部、６１…ペリオド計測部、６２…ばらつき検出部、９３…異常判定部、９４…振幅異常判定部、９５…ペリオド異常判定部。

Claims (15)

1. 局部出力領域モニタから入力された複数のＬＰＲＭ検出値を演算単位であるセルに夫々割り当て、セル毎に割り当てられたＬＰＲＭ検出値の高さ方向のセル平均値を計算する平均化処理部と、
   各セル平均値が入力され該各セル平均値についての時間平均であるセル時間平均値を演算する時間平均処理部と、
   このセル時間平均値及び前記セル平均値が入力され前記セル毎に前記セル平均値を前記セル時間平均値で除することにより規格化セル値を演算する規格化セル値演算部と、
   この規格化セル値が入力され前記セル毎に出力振動の監視を行い前記規格化セル値が設定値を超えたときにスクラムトリップを出力するトリップ判定部と、
   前記複数のＬＰＲＭ検出値のそれぞれの振動に基づいてＬＰＲＭ検出値の異常を判定する異常判定手段と、
   を有し、
   前記異常判定手段は、
   前記複数のＬＰＲＭ検出値が入力され各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値を算出するチャンネル時間平均化処理部と、
   前記複数のＬＰＲＭ検出値及び各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値が入力され、前記複数のＬＰＲＭ検出値のそれぞれをＬＰＲＭ検出値のそれぞれ対応するチャンネル時間平均値で除することにより各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル規格化値を算出するチャンネル規格化演算部と、
   このチャンネル規格化演算部から出力されたチャンネル規格化値が演算単位であるセルに夫々割り当てられ、各セルに割り当てられたチャンネル規格化値を用いて異常判定する異常判定部と、
   を備え、
   前記異常判定部は、
   各セルに割り当てられた各チャンネル規格化値の振幅超過を検出し、各チャンネル規格化値に対する規定振幅超過信号を出力する振幅超過判定部と、
   この各チャンネル規格化値に対する規定振幅超過信号を受信し、受信した規定振幅超過信号を比較し、振動の小さいチャンネル規格化値を検出し異常判定を出力する無振動チャンネル検出部と、
   を具備することを特徴とする振動領域モニタ。
2. 局部出力領域モニタから入力された複数のＬＰＲＭ検出値を演算単位であるセルに夫々割り当て、セル毎に割り当てられたＬＰＲＭ検出値の高さ方向のセル平均値を計算する平均化処理部と、
   各セル平均値が入力され該各セル平均値についての時間平均であるセル時間平均値を演算する時間平均処理部と、
   このセル時間平均値及び前記セル平均値が入力され前記セル毎に前記セル平均値を前記セル時間平均値で除することにより規格化セル値を演算する規格化セル値演算部と、
   この規格化セル値が入力され前記セル毎に出力振動の監視を行い前記規格化セル値が設定値を超えたときにスクラムトリップを出力するトリップ判定部と、
   前記複数のＬＰＲＭ検出値のそれぞれの振動に基づいてＬＰＲＭ検出値の異常を判定する異常判定手段と、
   を有し、
   前記異常判定手段は、
   前記複数のＬＰＲＭ検出値が入力され各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値を算出するチャンネル時間平均化処理部と、
   前記複数のＬＰＲＭ検出値及び各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値が入力され、前記複数のＬＰＲＭ検出値のそれぞれをＬＰＲＭ検出値のそれぞれ対応するチャンネル時間平均値で除することにより各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル規格化値を算出するチャンネル規格化演算部と、
   このチャンネル規格化演算部から出力されたチャンネル規格化値が演算単位であるセルに夫々割り当てられ、各セルに割り当てられたチャンネル規格化値を用いて異常判定する異常判定部と、
   を備え、
   前記異常判定部は、
   各セルに割り当てられた各チャンネル規格化値のペリオドを計測するペリオド計測部と、
   この各セル単位で計測されたペリオドのばらつきを計測し判定値以上であれば異常判定を出力するばらつき検出部と、
   を具備することを特徴とする振動領域モニタ。
3. 前記異常判定部は、
   各セルに割り当てられた各チャンネル規格化値のペリオドを計測するペリオド計測部と、
   この各セル単位で計測されたペリオドのばらつきを計測し判定値以上であれば異常判定を出力するばらつき検出部と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の振動領域モニタ。
4. 前記ばらつき検出部は、前記ペリオドのばらつき検出に最大値と最小値との差分値を利用すること、を特徴とする請求項２または請求項３に記載の振動領域モニタ。
5. 前記ばらつき検出部は、前記ペリオドのばらつき検出に分散値を利用すること、を特徴とする請求項２または請求項３に記載の振動領域モニタ。
6. 前記ばらつき検出部は、前記ペリオドのばらつき検出を補助する機能として、各ペリオドに対しては上限値及び下限値を設定しこの上下限値の判定を利用すること、を特徴とする請求項２または請求項３に記載の振動領域モニタ。
7. 前記異常判定手段は、異常判定結果を、振動領域モニタ上でテキスト表示、インジケータ表示、アラーム音及び外部への警報信号の少なくとも一つの方式によって出力すること、を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動領域モニタ。
8. 前記異常判定手段は、異常判定結果に加えて、異常値発生セル番号及び異常値発生ＬＰＲＭ検出器番号の付随情報を出力すること、を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動領域モニタ。
9. 前記異常判定手段からの異常判定結果の出力と前記トリップ判定部からのトリップ出力との論理和でトリップを出力すること、を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動領域モニタ。
10. 前記平均化処理部、前記時間平均処理部、前記規格化セル値演算部、前記トリップ判定部及び前記異常判定手段はＦＰＧＡで構成されていること、を特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動領域モニタ。
11. 前記異常判定手段は、前記平均化処理部、前記時間平均処理部、前記規格化セル値演算部及び前記トリップ判定部を構成するＦＰＧＡの内部のロジックで構成されていること、を特徴とする請求項１０に記載の振動領域モニタ。
12. 前記異常判定手段は、前記平均化処理部、前記時間平均処理部、前記規格化セル値演算部及び前記トリップ判定部を構成するＦＰＧＡとは別のＦＰＧＡの内部のロジックで構成されていること、を特徴とする請求項１０に記載の振動領域モニタ。
13. 局部出力領域モニタから入力された複数のＬＰＲＭ検出値を演算単位であるセルに夫々割り当て、セル毎に割り当てられたＬＰＲＭ検出値の高さ方向のセル平均値を計算する平均化処理工程と、
    各セル平均値が入力され該各セル平均値についての時間平均であるセル時間平均値を演算する時間平均処理工程と、
    このセル時間平均値及び前記セル平均値が入力され前記セル毎に前記セル平均値を前記セル時間平均値で除することにより規格化セル値を演算する規格化セル値演算工程と、
    この規格化セル値が入力され前記セル毎に出力振動の監視を行い前記規格化セル値が設定値を超えたときにスクラムトリップを出力するトリップ判定工程と、
    前記平均化処理工程ないしトリップ判定工程に並行して、前記複数のＬＰＲＭ検出値が入力され各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値を算出するチャンネル時間平均化処理工程と、
    前記複数のＬＰＲＭ検出値及び各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値が入力され、前記複数のＬＰＲＭ検出値のそれぞれをＬＰＲＭ検出値のそれぞれ対応するチャンネル時間平均値で除することにより各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル規格化値を算出するチャンネル規格化演算工程と、
    このチャンネル規格化演算部から出力されたチャンネル規格化値が演算単位であるセルに夫々割り当てられ、各セルに割り当てられたチャンネル規格化値の振幅を判定値と比較し、判定値を超えたら異常と判定する振幅異常判定工程を有する異常判定工程と、
    を有することを特徴とする振動領域モニタの健全性確認方法。
14. 局部出力領域モニタから入力された複数のＬＰＲＭ検出値を演算単位であるセルに夫々割り当て、セル毎に割り当てられたＬＰＲＭ検出値の高さ方向のセル平均値を計算する平均化処理工程と、
    各セル平均値が入力され該各セル平均値についての時間平均であるセル時間平均値を演算する時間平均処理工程と、
    このセル時間平均値及び前記セル平均値が入力され前記セル毎に前記セル平均値を前記セル時間平均値で除することにより規格化セル値を演算する規格化セル値演算工程と、
    この規格化セル値が入力され前記セル毎に出力振動の監視を行い前記規格化セル値が設定値を超えたときにスクラムトリップを出力するトリップ判定工程と、
    前記平均化処理工程ないしトリップ判定工程に並行して、前記複数のＬＰＲＭ検出値が入力され各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値を算出するチャンネル時間平均化処理工程と、
    前記複数のＬＰＲＭ検出値及び各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル時間平均値が入力され、前記複数のＬＰＲＭ検出値のそれぞれをＬＰＲＭ検出値のそれぞれ対応するチャンネル時間平均値で除することにより各ＬＰＲＭ検出値のチャンネル規格化値を算出するチャンネル規格化演算工程と、
    このチャンネル規格化演算部から出力されたチャンネル規格化値が演算単位であるセルに夫々割り当てられ、各セルに割り当てられたチャンネル規格化値のペリオドを判定値と比較し、判定値を超えたら異常と判定するペリオド異常判定工程を有する異常判定工程と、
    を有することを特徴とする振動領域モニタの健全性確認方法。
15. 前記異常判定工程は、チャンネル規格化値のペリオドを判定値と比較し、判定値を超えたら異常と判定するペリオド異常判定工程をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の振動領域モニタの健全性確認方法。

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