JP6727416B2 - プロセス信号監視制御システム - Google Patents

Description

この発明は、プロセス信号監視制御システムに関し、特に、原子力プラントに係わるプロセス信号を受信して、この受信したプロセス信号を外部に発信するプロセス信号監視制御システムに関するものである。

原子力プラントなどのプロセス信号は、プロセス信号監視制御システムのプロセス信号入力装置に入力される（例えば、特許文献１〜５を参照）。プロセス信号入力装置には、プロセス信号を測定するために、センサーや伝送器が取り付けられている。現在、広く利用されているプロセス信号入力装置は、センサーや伝送器からの圧力、温度、流量等のアナログ信号を、一旦、デジタル信号に変換している。

プロセス信号入力装置は、さらに、このデジタル信号を、プラント監視制御ユニットの信号処理装置（演算機構）に送っている。また、プロセス信号入力装置は、外部（信号処理装置）から得た電力を利用して、センサーや伝送器に電力を供給している。

特開2013-217923号公報 特開2002-23832号公報 特開2008-309748号公報 特表2011-524014号公報 国際公開2010/038794号

原子力プラントに係わるプロセス信号監視制御システムのプロセス信号入力装置は、以上のように構成されている。仮に、事故が原子力発電所において発生したとすると、プロセス信号入力装置は、外部電源を失うことも想定される。外部電源が失われた場合、このようなプロセス信号入力装置では、原子力プラントのプロセス信号を監視することができなくなり、運転員は、適切な判断ができなくなる。

この発明は上記のようなプロセス信号監視制御システムにおける課題を解決するためになされたものであり、外部電源が失われた場合においても、原子力プラントの安全性の向上を達成するために、プラントが発信するプロセス信号を監視可能なプロセス信号監視制御システムを得ることを目的とする。

本発明に係わるプロセス信号監視制御システムは、原子炉格納容器の外部に設置される信号処理装置と、前記信号処理装置から給電される電力を充電池に充電する内部電源と、前記原子炉格納容器の内部に設置されたセンサーから送信されてくるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ-デジタル変換部と、前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を前記信号処理装置に送信する内部通信部と、前記原子炉格納容器の内部に設置されている内部中継機と、前記原子炉格納容器の外部に設置され、前記内部中継機から信号を受信すると、この受信した信号を通信衛星に向けて発信する外部中継機と、を備えていて、前記内部電源は、前記信号処理装置からの給電が途絶えると、前記充電池に充電されている電力を前記アナログ-デジタル変換部と前記内部通信部に供給し、前記内部通信部は、前記信号処理装置との通信が継続しているか途絶えているかを判断し、通信は継続していると判断すれば、前記信号処理装置に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を継続して送信することを特徴とする。

本発明に係わるプロセス信号監視制御システムは、原子炉格納容器の外部に設置される信号処理装置と、前記信号処理装置から給電される電力を充電池に充電する内部電源と、前記原子炉格納容器の内部に設置されたセンサーから送信されてくるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ-デジタル変換部と、前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を前記信号処理装置に送信する内部通信部と、前記原子炉格納容器の内部に設置されている内部中継機と、前記原子炉格納容器の外部に設置され、前記内部中継機から信号を受信すると、この受信した信号を通信衛星に向けて発信する外部中継機と、を備えていて、前記内部電源は、前記信号処理装置からの給電が途絶えると、前記充電池に充電されている電力を前記アナログ-デジタル変換部と前記内部通信部に供給し、前記内部通信部は、前記信号処理装置との通信が継続しているか途絶えているかを判断し、通信は継続していると判断すれば、前記信号処理装置に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を継続して送信することを特徴とすることにより、外部電源を喪失した場合においても、原子力プラントのプロセス信号の監視が可能となる。これにより、原子力プラントの安全性の向上を達成できる。

緊急対策センターと、本発明の実施の形態１によるプロセス信号監視制御システムとの関係を示す全体構成図である。 本発明の実施の形態１による監視制御ユニットの概略を示す構成図である。 本発明の実施の形態１によるプロセス信号監視制御システムの構成を表している全体図である。 本発明の実施の形態１によるプロセス信号監視制御システムの動作を表しているフロー図である。 本発明の実施の形態２によるプロセス信号監視制御システムの動作を表しているフロー図である。 本発明の実施の形態３によるプロセス信号監視制御システムの構成を表している全体図である。 本発明の実施の形態３によるプロセス信号監視制御システムの動作を表しているフロー図である。 本発明の実施の形態４による監視制御ユニットの概略を示す構成図である。 緊急対策センターと、本発明の実施の形態５によるプロセス信号監視制御システムとの関係を示す全体構成図である。 本発明の実施の形態５によるプロセス信号監視制御システムの構成を表している全体図である。

本発明の実施の形態に係わるプロセス信号監視制御システムについて、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、プロセス信号監視制御システムは、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。図１は、原子力発電所の緊急対策センターと原子炉格納容器の構成を概略的に表している。原子力発電所の緊急対策センター５０は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている。緊急対策センター５０の内部には、原子力発電所の監視装置５２が配置されている。緊急対策センター５０のネットワーク５３（第１のネットワーク）には、監視装置５２と無線通信機５１が接続されている。無線通信機５１は、通信衛星５４を介して、中継ユニット２０から情報を入手することができる。

原子炉格納容器６０には、中継ユニット２０と、複数台の監視制御ユニット７０が設置されている。それぞれの監視制御ユニット７０は、信号処理装置３０とプロセス信号入力装置１０とセンサー４０とによって構成されている。センサー４０とプロセス信号入力装置１０は、原子炉格納容器６０の内部に設置されている。信号処理装置３０は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている。信号処理装置３０は、原子炉格納容器６０の外部に配設されているネットワーク５６（第２のネットワーク）に接続している。

原子炉格納容器６０は、原子力プラントに係わるプロセス信号を外部に送信するために、プロセス信号監視制御システムを備えている（図３を参照）。センサー４０は、原子炉格納容器６０の内部に設置され、圧力、温度、流量などのプロセス情報を入手している。センサー４０が入手したプロセス信号（圧力、温度、流量などのアナログ信号）は、プロセス信号入力装置１０に送信される。プロセス信号入力装置１０は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている信号処理装置３０に、受信したプロセス信号を送信する。

ネットワーク５６には、無線通信機５５が接続している。平時には、監視制御ユニット７０（プロセス信号入力装置１０）は、無線通信機５５を経由して、無線通信機５１と通信している。監視制御ユニット７０は、緊急時には、中継ユニット２０にプロセス情報を伝達することができる。中継ユニット２０にプロセス信号入力装置１０からプロセス情報が伝達されると、通信衛星５４を介した衛星通信により、中継ユニット２０は、無線通信機５１とネットワーク５３を経由して、原子力発電所の外に設置されている緊急対策センター５０（監視装置５２）に、受信したプロセス情報を送信する。

図２は、プロセス信号入力装置１０と中継ユニット２０の構成を示している。監視制御ユニット７０は、信号処理装置３０とプロセス信号入力装置１０とセンサー４０とによって構成されている。プロセス信号入力装置１０は、アナログ-デジタル（Ａ/Ｄ）変換部１１、内部通信部１２、内部電源１３などから構成されている。プロセス信号入力装置１０は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている信号処理装置３０と、通信ケーブル６１および電源ケーブル６２によって接続されている。内部電源１３は、充電池（蓄電池）１３ａを内蔵している。アナログ-デジタル変換部１１は、センサー４０から受信したプロセス信号をＡ-Ｄ変換する。

内部電源１３は、電源ケーブル６２を経由して、信号処理装置３０から電力を供給されている。センサー４０は、プロセス信号入力装置１０と信号線６３によって接続されている。センサー４０には、伝送器、圧力計、温度計、流量計などが含まれている。センサー４０から入手したアナログ状態のプロセス信号は、信号線６３を経由して、プロセス信号入力装置１０（アナログ-デジタル変換部１１）に伝送される。中継ユニット２０は、内部中継機２１と外部中継機２２などから構成されている。

内部中継機２１と外部中継機２２は、通信ケーブル６４にて接続されている。内部中継機２１は、原子炉格納容器６０の内部に設置されている。外部中継機２２は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている。プロセス信号入力装置１０の内部通信部１２は、通信ケーブル６１により信号処理装置３０と通信する機能と、無線通信機５５（所外伝送装置）により無線通信機５１と通信する機能を有する。無線通信機５１は、ネットワーク５３により、原子力発電所の外にある緊急対策センター５０と通信することができる。

図３は、プロセス信号監視制御システムの構成を表している。プロセス信号監視制御システム１００は、中継ユニット２０と、プロセス信号入力装置１０と、信号処理装置３０から構成されている。信号処理装置３０は、外部通信部３１と外部電源３２を備えている。信号処理装置３０の外部通信部３１は、プロセス信号入力装置１０の内部通信部１２と接続され、ネットワーク５６に信号を発信する。プロセス信号入力装置１０の内部電源１３は、充電池（蓄電池）１３ａとＡＣ/ＤＣ充電器１３ｂを内蔵している。

内部電源１３のＡＣ/ＤＣ充電器１３ｂは、通常、信号処理装置３０の外部電源３２から電源ケーブル６２を経由して給電された電力を、充電池１３ａに充電している。内部電源１３は、信号処理装置３０から給電が途絶えた場合、内蔵している充電池１３ａによって、一定時間、アナログ-デジタル（Ａ/Ｄ）変換部１１および内部通信部１２に、給電する機能を維持することができる。ＡＣ/ＤＣ充電器１３ｂは、プロセス信号入力装置１０に給電するとともに、内部の充電池（蓄電池）１３ａを充電している。

内部通信部１２または内部電源１３は、常時、ＡＣ/ＤＣ充電器１３ｂの入力側電圧１３ｃを検出している。内部電源１３または内部通信部１２は、このＡＣ/ＤＣ充電器１３ｂの入力側電圧１３ｃが規定値よりも低くなると、信号処理装置３０からの給電に不都合が発生した、すなわち、電源供給が喪失したと判断する。内部電源１３は、電源供給が喪失し、緊急動作モードになると、スイッチ１３ｄをＯＮにして、充電池（蓄電池）１３ａから、アナログ-デジタル（Ａ/Ｄ）変換部１１および内部通信部１２に、給電を開始する。

次に、図４を参照して、プロセス信号監視制御システム１００の動作について説明する。プロセス信号監視制御システム１００は、内部電源１３の供給状態によって、動作モード（通常動作モードおよび緊急動作モード）が異なる。はじめに、通常動作モードについて説明する。プロセス信号監視制御システム１００は、平静時には、通常動作モードを実行している（ステップ１）。通常動作モードでは、電源ケーブル６２によって信号処理装置３０の外部電源３２からプロセス信号入力装置１０の内部電源１３に電力が供給されている。

プロセス信号入力装置１０は、通常動作モードでは、電源ケーブル６２から供給された電源にて動作する。プロセス信号入力装置１０の内部通信部１２は、通信ケーブル６１にて、信号処理装置３０に、プロセス信号を送信している。信号処理装置３０は、他の監視制御ユニットとネットワーク５６で接続されている。監視制御ユニット７０で測定されたプロセス信号は、所外伝送装置（無線通信機５５）により原子力発電所外の緊急対策センター５０に伝送されている。

次に、緊急動作モードについて説明する。緊急動作モードでは、信号処理装置３０からプロセス信号入力装置１０への電源供給が失われ（ステップ２）、内部電源１３の充電池１３ａからプロセス信号入力装置１０（内部通信部１２）及びセンサー４０に給電が開始される（ステップ３）。信号処理装置３０から内部電源１３への電源供給が失われたとき、内部通信部１２は、通信ケーブル６１にて信号処理装置３０の動作状態を判断する。すなわち、内部通信部１２は、プロセス信号入力装置１０への電源供給が停止しているだけか、それとも信号処理装置３０の動作は継続しているか、どうかを確認する（ステップ４）。

信号処理装置３０の通信機能は正常に動作しており、プロセス信号入力装置１０への給電機能だけが停止していると内部通信部１２が判断した場合、プロセス信号入力装置１０は、内部電源１３の充電池１３ａからの給電により動作する。内部通信部１２は、通信ケーブル６１にて信号処理装置３０との通信を継続する（ステップ５）。プロセス信号入力装置１０への給電だけでなく、信号処理装置３０の動作も停止していると内部通信部１２が判断した場合、内部通信部１２は、無線通信にてプロセス信号を緊急対策センター５０に送信する緊急通信動作モードに切り替わる（ステップ６）。

プロセス信号入力装置１０は、内部電源１３の充電池１３ａからの給電により動作する。すなわち、プロセス信号入力装置１０の内部通信部１２は、緊急通信動作モードでは、中継ユニット２０の内部中継機２１にプロセス信号を伝達する。内部中継機２１は有線（通信ケーブル６４）で外部中継機２２にプロセス信号を伝達する。外部中継機２２にプロセス信号入力装置１０の内部通信部１２から伝達された情報は、通信衛星５４を介した衛星通信により、原子力発電所の外に設置されている緊急対策センター５０（無線通信機５１）に送られる（ステップ７）。

さらに、内部通信部１２が信号処理装置３０の動作状況を判断し、有線通信から無線通信に切り替わった場合、充電池１３ａの電力消費を節約するため、内部通信部１２は、有線通信にて信号処理装置３０にプロセス信号を送信していた時よりも送信周期を長くする、すなわち、通常動作モードの送信周期よりも送信周期を長くする。プロセス信号入力装置１０が原子炉格納容器６０の内部に設置されている場合、プロセス信号入力装置１０から送信された無線信号は、原子炉格納容器６０の内部に配置されている内部中継機２１にて受信される。

内部中継機２１は、通信ケーブル６４にて原子炉格納容器６０の外部に配置されている外部中継機２２と接続している。外部中継機２２から無線通信されたプロセス信号は、現場の状況に影響されない衛星通信により、原子力発電所外の緊急対策センター５０に送られ、発電所の状況把握に活用することができる。

すなわち、本発明に係わるプロセス信号監視制御システムは、原子炉格納容器の外部に設置される信号処理装置と、前記信号処理装置から給電される電力を充電池に充電する内部電源と、前記原子炉格納容器の内部に設置されたセンサーから送信されてくるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ-デジタル変換部と、前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を前記信号処理装置に送信する内部通信部と、前記原子炉格納容器の内部に設置されている内部中継機と、前記原子炉格納容器の外部に設置され、前記内部中継機から信号を受信すると、この受信した信号を通信衛星に向けて発信する外部中継機と、を備えていて、前記内部電源は、前記信号処理装置からの給電が途絶えると、前記充電池に充電されている電力を前記アナログ-デジタル変換部と前記内部通信部に供給し、前記内部通信部は、前記信号処理装置との通信が継続しているか途絶えているかを判断し、通信は継続していると判断すれば、前記信号処理装置に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を継続して送信することを特徴とする。

また、本発明に係わる監視制御ユニットのプロセス信号入力装置は、外部の電源が失われた場合においてもプロセス信号を監視するために、信号処理装置の動作状態により動作モードを切り替えることができる通信部と外部の電源が失われた場合においてもプロセス信号を監視するために、蓄電池（充電池）を有する電源を備えている。本発明によれば、通常時に使用するプロセス信号入力装置と外部電源が失われた場合に使用するプロセス信号入力装置を共有化できるため、動作状況を常に確認可能であり、信頼性が高く、省設備化を図ることが可能となる。

実施の形態２．
セキュリティ上、原子力発電所の測定データを無線通信する緊急動作モードは最小限とすべきである。実施の形態１では、内部通信部１２は、信号処理装置３０の給電状態及び通信状態から判断して、動作モードを決定していた。無線通信による緊急動作モードへの判定条件に、監視しているパラメータの値による判定を加えることにより、無線通信の動作モードへの切り替わりをより最小限にすることができる。

次に、図５を参照して、本実施の形態にかかわるプロセス信号監視制御システム１００の動作について説明する。プロセス信号監視制御システム１００は、内部電源１３の供給状態によって、動作モード（通常動作モードおよび緊急動作モード）が異なる。はじめに、通常動作モードについて説明する。プロセス信号監視制御システム１００は、平静時には、通常動作モードを実行している（ステップ１）。通常動作モードでは、電源ケーブル６２によって信号処理装置３０の外部電源３２からプロセス信号入力装置１０の内部電源１３に電力が供給されている。

プロセス信号入力装置１０は、通常動作モードでは、電源ケーブル６２から供給された電源にて動作する。プロセス信号入力装置１０の内部通信部１２は、通信ケーブル６１にて、信号処理装置３０に、プロセス信号を送信している。信号処理装置３０は、他の監視制御ユニットとネットワーク５６で接続されている。監視制御ユニット７０で測定されたプロセス信号は、所外伝送装置（無線通信機５５）により原子力発電所外の緊急対策センター５０に伝送されている。

次に、緊急動作モードについて説明する。緊急動作モードでは、信号処理装置３０からプロセス信号入力装置１０への電源供給が失われ（ステップ２）、内部電源１３の充電池１３ａからプロセス信号入力装置１０（内部通信部１２）及びセンサー４０に給電が開始される（ステップ３）。信号処理装置３０から内部電源１３への電源供給が失われたとき、内部通信部１２は、通信ケーブル６１にて信号処理装置３０の動作状態を判断する。すなわち、内部通信部１２は、プロセス信号入力装置１０への電源供給が停止しているだけか、それとも信号処理装置３０の動作は継続しているか、どうかを確認する（ステップ４）。

信号処理装置３０の通信機能は正常に動作しており、プロセス信号入力装置１０への給電機能だけが停止していると内部通信部１２が判断した場合、プロセス信号入力装置１０は、内部電源１３の充電池１３ａからの給電により動作する。内部通信部１２は、通信ケーブル６１にて信号処理装置３０との通信を継続する（ステップ５）。プロセス信号入力装置１０への給電だけでなく、信号処理装置３０の動作も停止していると内部通信部１２が判断した場合、内部通信部１２は、監視パラメータの値を判定する（ステップ８）。監視パラメータと設定値との比較を行い、監視パラメータが設定値の範囲内に納まっていれば、通信を行わない（ステップ９）。監視パラメータには、例えば、原子炉格納容器６０の内部温度を採用する。

ステップ８の判定は繰り返して行われるため、監視パラメータが設定値の範囲内に納まっている限りは、プロセス信号入力装置１０から信号処理装置３０への通信は実施されない。監視パラメータと設定値との比較を行い、監視パラメータが設定値の範囲から外れていると判断すれば、内部通信部１２は、無線通信にてプロセス信号を緊急対策センター５０に送信するモードに切り替わる（ステップ６）。この緊急通信動作モードでは、プロセス信号入力装置１０は、内部電源１３の充電池１３ａからの給電により動作している。

プロセス信号入力装置１０の内部通信部１２は、緊急通信動作モードでは、中継ユニット２０の内部中継機２１にプロセス信号を伝達する。内部中継機２１は有線（通信ケーブル６４）で外部中継機２２にプロセス信号を伝達する。外部中継機２２にプロセス信号入力装置１０の内部通信部１２から伝達された情報は、通信衛星５４を介した衛星通信により、原子力発電所の外に設置されている緊急対策センター５０（無線通信機５１）に送られる（ステップ７）。

以上のように、本実施の形態に係わるプロセス信号監視制御システムでは、内部通信部１２は、信号処理装置３０の給電状態及び通信状態だけから判断して、動作モードを決定するのではなく、無線通信の動作モードへの判定条件に監視しているパラメータの値による判定を加えている。このことにより、本実施の形態に係わるプロセス信号監視制御システムでは、無線通信の動作モードへの切り替わりをより最小限にすることができる。

実施の形態３．
本実施の形態にかかわる中継ユニット２０および内部通信部１２は、プロセス信号を送信する機能だけではなく、外部から情報を受信する機能を備えている。無線通信機５１は、通信衛星５４を介して、中継ユニット２０（プロセス信号入力装置１０）から情報を入手するとともに、通信衛星５４を介して、中継ユニット２０に緊急対策センター５０から発信された情報を伝送する。

原子炉格納容器６０は、原子力プラントに係わるプロセス信号を外部に送信するために、プロセス信号監視制御システム１００を備えている。図６は、本実施の形態にかかわるプロセス信号監視制御システム１００の構成を概略的に表している。外部中継機２２が、衛星通信を通じて緊急対策センター５０から信号を受信すると、内部中継機２１は、外部中継機２２が衛星通信を通じて受信した信号を、原子炉格納容器６０の内部に向けて発信する。このため、内部通信部１２は、双方向に、原子力発電所の外にある緊急対策センター５０と通信することが可能である。

センサー４０は、原子炉格納容器６０の内部に設置され、圧力、温度、流量などのプロセス情報を入手している。センサー４０が入手したプロセス信号（圧力、温度、流量などのアナログ信号）は、プロセス信号入力装置１０に送信される。プロセス信号入力装置１０は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている信号処理装置３０に、受信したプロセス信号を送信する。

原子炉格納容器６０には、中継ユニット２０と、複数台の監視制御ユニット７０が設置されている。それぞれの監視制御ユニット７０は、信号処理装置３０とプロセス信号入力装置１０とセンサー４０とによって構成されている。センサー４０とプロセス信号入力装置１０は、原子炉格納容器６０の内部に設置されている。信号処理装置３０は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている。信号処理装置３０は、原子炉格納容器６０の外部に配設されているネットワーク５６（第２のネットワーク）に接続している。

ネットワーク５６には、無線通信機５５が接続している。平時には、監視制御ユニット７０（プロセス信号入力装置１０）は、無線通信機５５を経由して、無線通信機５１と通信している。監視制御ユニット７０は、緊急時には、中継ユニット２０にプロセス情報を伝達することができる。中継ユニット２０にプロセス信号入力装置１０からプロセス情報が伝達されると、通信衛星５４を介した衛星通信により、中継ユニット２０は、無線通信機５１とネットワーク５３を経由して、原子力発電所の外に設置されている緊急対策センター５０（監視装置５２）に、受信したプロセス情報を送信する。

内部中継機２１と外部中継機２２は、通信ケーブル６４にて接続されている。内部中継機２１は、原子炉格納容器６０の内部に設置されている。外部中継機２２は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている。プロセス信号入力装置１０の内部通信部１２は、緊急動作モードでも、中継ユニット２０により双方向に、原子力発電所の外にある緊急対策センター５０と通信することができる。

次に、図７を参照して、本実施の形態にかかわるプロセス信号監視制御システム１００の動作について説明する。プロセス信号監視制御システム１００は、内部電源１３の供給状態によって、動作モード（通常動作モードおよび緊急動作モード）が異なる。はじめに、通常動作モードについて説明する。プロセス信号監視制御システム１００は、平静時には、通常動作モードを実行している（ステップ１）。通常動作モードでは、電源ケーブル６２によって信号処理装置３０の外部電源３２からプロセス信号入力装置１０の内部電源１３に電力が供給されている。

プロセス信号入力装置１０は、通常動作モードでは、電源ケーブル６２から供給された電源にて動作する。プロセス信号入力装置１０の内部通信部１２は、通信ケーブル６１にて、信号処理装置３０に、プロセス信号を送信している。信号処理装置３０は、他の監視制御ユニットとネットワーク５６で接続されている。監視制御ユニット７０で測定されたプロセス信号は、所外伝送装置（無線通信機５５）により原子力発電所外の緊急対策センター５０に伝送されている。

次に、緊急動作モードについて説明する。緊急動作モードでは、信号処理装置３０からプロセス信号入力装置１０への電源供給が失われ（ステップ２）、内部電源１３の充電池１３ａからプロセス信号入力装置１０（内部通信部１２）及びセンサー４０に給電が開始される（ステップ３）。信号処理装置３０から内部電源１３への電源供給が失われたとき、内部通信部１２は、通信ケーブル６１にて信号処理装置３０の動作状態を判断する。すなわち、内部通信部１２は、プロセス信号入力装置１０への電源供給が停止しているだけか、それとも信号処理装置３０の動作は継続しているか、どうかを確認する（ステップ４）。

信号処理装置３０の通信機能は正常に動作しており、プロセス信号入力装置１０への給電機能だけが停止していると内部通信部１２が判断した場合、プロセス信号入力装置１０は、内部電源１３の充電池１３ａからの給電により動作する。内部通信部１２は、通信ケーブル６１にて信号処理装置３０との通信を継続する（ステップ５）。プロセス信号入力装置１０への給電だけでなく、信号処理装置３０の動作も停止していると内部通信部１２が判断した場合、内部通信部１２は、無線通信にてプロセス信号を緊急対策センター５０に送信するモードに切り替わる（ステップ６）。

プロセス信号入力装置１０は、内部電源１３の充電池１３ａからの給電により動作する。すなわち、プロセス信号入力装置１０の内部通信部１２は、緊急動作モードでは、中継ユニット２０の内部中継機２１にプロセス信号を伝達する。内部中継機２１は有線（通信ケーブル６４）で外部中継機２２にプロセス信号を伝達する。外部中継機２２にプロセス信号入力装置１０の内部通信部１２から伝達された情報は、通信衛星５４を介した衛星通信により、原子力発電所の外に設置されている緊急対策センター５０（無線通信機５１）に送られる（ステップ７）。

さらに、充電池１３ａの電力消費を節約するため、緊急対策センター５０は、有線通信にて信号処理装置３０にプロセス信号を送信していた時よりも送信周期を長くする変更命令を発行することができる。すなわち、緊急対策センター５０は、通常動作モードの送信周期よりも送信周期を長くするように、中継ユニット２０を経由して、プロセス信号入力装置１０の内部通信部１２に指示を出す。内部通信部１２は、緊急対策センター５０からの指示に従って、通常動作モードの送信周期よりも送信周期を長くする（ステップ１０）。

以上のように、本実施の形態に係わるプロセス信号監視制御システムでは、中継ユニット２０および内部通信部１２にプロセス信号の送信機能だけでなく、外部からの受信機能を設けることにより、送信周期を事前に設定した値以外に変更することができる。内部通信部１２と中継ユニット２０に外部からの通信の受信機能を設けることにより、内部通信部１２は、外部の緊急対策センターからの指示に基づき送信周期を変更する。これにより、さらに、省電力化を図り、電源喪失後の長時間の監視が可能となる。

実施の形態４．
なお、実施の形態１では、内部電源１３は内部に充電池（蓄電池）１３ａを有していた。プロセス信号入力装置１０の電源には、原子炉格納容器６０の内部排熱（配管の温度差）を利用した熱電発電も利用可能である。図８は、本実施の形態にかかわるプロセス信号監視制御システム１００の構成を概略的に表している。同図に示すように、本実施の形態にかかわる監視制御ユニット７０（プロセス信号入力装置１０）は、熱電素子７１を備えている。

監視制御ユニット７０は、信号処理装置３０とプロセス信号入力装置１０とセンサー４０と熱電素子７１などによって構成されている。プロセス信号入力装置１０は、アナログ-デジタル（Ａ/Ｄ）変換部１１、内部通信部１２、内部電源１３などから構成されている。プロセス信号入力装置１０は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている信号処理装置３０と、通信ケーブル６１および電源ケーブル６２によって接続されている。内部電源１３は、充電池を内蔵しているうえに、熱電素子７１とも繋がっている。アナログ-デジタル変換部１１は、センサー４０から受信したプロセス信号をＡ-Ｄ変換する。

内部電源１３は、通常動作モードでは、電源ケーブル６２を経由して、信号処理装置３０から電力を供給されている。センサー４０は、プロセス信号入力装置１０と信号線６３によって接続されている。センサー４０には、伝送器、圧力計、温度計、流量計などが含まれている。センサー４０から入手したアナログ状態のプロセス信号は、信号線６３を経由してプロセス信号入力装置１０（アナログ-デジタル変換部１１）に伝送される。中継ユニット２０は、内部中継機２１と外部中継機２２などから構成されている。

内部中継機２１と外部中継機２２は、通信ケーブル６４にて接続されている。内部中継機２１は、原子炉格納容器６０の内部に設置されている。外部中継機２２は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている。プロセス信号入力装置１０の内部通信部１２は、通信ケーブル６１により信号処理装置３０と通信する機能と、無線通信機５５（所外伝送装置）により無線通信機５１と通信する機能を有する。無線通信機５１は、ネットワーク５３により、原子力発電所の外にある緊急対策センター５０と通信することができる。

内部電源１３は、通常、信号処理装置３０の外部電源３２から電源ケーブル６２を経由して給電された電力を、充電池に充電している。内部電源１３は、信号処理装置３０から給電が途絶えた場合、内蔵している充電池１３ａによって、一定時間、アナログ-デジタル（Ａ/Ｄ）変換部１１および内部通信部１２に、給電する機能を維持することができる。内部電源１３は、充電池１３ａの電力が枯渇し始めると、電力の供給元を充電池１３ａから熱電素子７１に変更する。

また、内部電源１３は、この熱電素子７１から供給されてくる電力を充電池１３ａに貯蔵する。なお、内部電源１３は、充電池１３ａの出力側電圧が規定値よりも低くなると、充電池１３ａの電力が枯渇したと判断する。したがって、本発明に係わる監視制御ユニットのプロセス信号入力装置は、外部の電源が失われた場合においても、プロセス信号を監視するために、熱電発電等の原子炉格納容器内のエネルギーを利用し発電できる電源を備えている。

実施の形態５．
実施の形態１では、内部通信部１２と中継ユニット２０は、無線で通信を行っていた。信頼性の向上のため、内部通信部１２と中継ユニット２０の通信に通信ケーブルを利用することも可能である。図９は、本実施の形態に係わる緊急対策センターと原子炉格納容器の構成を概略的に表している。中継ユニット２０は、有線対応の内部中継機２３と、無線対応の外部中継機２２などから構成されている。プロセス信号入力装置１０と中継ユニット２０は、通信ケーブル６５で接続されている。同図に示すように、原子炉格納容器６０を貫くケーブル量を減らすため、有線対応の内部中継機２３は、原子炉格納容器内のすべてのプロセス信号入力装置１０と双方向に通信する。

原子力発電所の緊急対策センター５０は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている。緊急対策センター５０の内部には、原子力発電所の監視装置５２が配置されている。緊急対策センター５０のネットワーク５３（第１のネットワーク）には、監視装置５２と無線通信機５１が接続されている。無線通信機５１は、通信衛星５４を介して、中継ユニット２０から情報を入手することができる。

原子炉格納容器６０には、中継ユニット２０と、複数台の監視制御ユニット７０が設置されている。それぞれの監視制御ユニット７０は、信号処理装置３０とプロセス信号入力装置１０とセンサー４０とによって構成されている。センサー４０とプロセス信号入力装置１０は、原子炉格納容器６０の内部に設置されている。信号処理装置３０は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている。信号処理装置３０は、原子炉格納容器６０の外部に配設されているネットワーク５６（第２のネットワーク）に接続している。

図１０は、本実施の形態に係わるプロセス信号監視制御システムの構成を表している。プロセス信号監視制御システム１００は、中継ユニット２０と、プロセス信号入力装置１０と、信号処理装置３０から構成されている。センサー４０は、原子炉格納容器６０の内部に設置され、圧力、温度、流量などのプロセス情報を入手している。センサー４０が入手したプロセス信号（圧力、温度、流量などのアナログ信号）は、プロセス信号入力装置１０に送信される。

プロセス信号入力装置１０は、原子炉格納容器６０の外部に設置されている信号処理装置３０に、受信したプロセス信号を送信する。ネットワーク５６には、無線通信機５５が接続している。平時には、監視制御ユニット７０（プロセス信号入力装置１０）は、無線通信機５５を経由して、無線通信機５１と通信している。監視制御ユニット７０は、緊急時には、中継ユニット２０の内部中継機２３を経由して、双方向に、緊急対策センター５０と情報を通信することができる。

通信ケーブル６５により中継ユニット２０にプロセス信号入力装置１０からプロセス情報が伝達されると、通信衛星５４を介した衛星通信により、中継ユニット２０は、無線通信機５１とネットワーク５３を経由して、原子力発電所の外に設置されている緊急対策センター５０（監視装置５２）に、受信したプロセス情報を送信する。すなわち、本発明に係わる監視制御ユニットのプロセス信号入力装置は、原子炉格納容器内の無線通信を原子炉格納容器外に通信ケーブルにて中継し、所外へは衛星通信で通信する中継ユニットを備えている。

また、外部からの通信により、プロセス信号の無線通信による送信周期を変更することができるプロセス信号入力装置と中継ユニットを備えている。また、外部の電源が失われた場合においてもプロセス信号を監視するために、信号処理装置の動作状態および測定しているプロセス信号の値により動作モードを切り替えることができる監視制御ユニットの通信部を備えている。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０ プロセス信号入力装置、１１ アナログ-デジタル変換部、１２ 内部通信部、１３ 内部電源、１３ａ 充電池、１３ｂ 充電器、１３ｃ 入力側電圧、１３ｄ スイッチ、２０ 中継ユニット、２１ 内部中継機、２２ 外部中継機、２３ 内部中継機、３０ 信号処理装置、３１ 外部通信部、３２ 外部電源、４０ センサー、５０ 緊急対策センター、５１ 無線通信機、５２ 監視装置、５３ ネットワーク、５４ 通信衛星、５５ 無線通信機、５６ ネットワーク、６０ 原子炉格納容器、６１ 通信ケーブル、６２ 電源ケーブル、６３ 信号線、６４ 通信ケーブル、６５ 通信ケーブル、７０ 監視制御ユニット、７１ 熱電素子、１００ プロセス信号監視制御システム

Claims (8)

1. 原子炉格納容器の外部に設置される信号処理装置と、
   前記信号処理装置から給電される電力を充電池に充電する内部電源と、
   前記原子炉格納容器の内部に設置されたセンサーから送信されてくるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ-デジタル変換部と、
   前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を前記信号処理装置に送信する内部通信部と、
   前記原子炉格納容器の内部に設置されている内部中継機と、
   前記原子炉格納容器の外部に設置され、前記内部中継機から信号を受信すると、この受信した信号を通信衛星に向けて発信する外部中継機と、を備えていて、
   前記内部電源は、前記信号処理装置からの給電が途絶えると、前記充電池に充電されている電力を前記アナログ-デジタル変換部と前記内部通信部に供給し、
   前記内部通信部は、前記信号処理装置との通信が継続しているか途絶えているかを判断し、通信は継続していると判断すれば、前記信号処理装置に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を継続して送信することを特徴とするプロセス信号監視制御システム。
2. 前記内部通信部は、前記信号処理装置との通信が途絶えたと判断すると、前記内部中継機に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を送信することを特徴とする請求項１に記載のプロセス信号監視制御システム。
3. 前記内部通信部は、前記内部中継機に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を無線で送信することを特徴とする請求項２に記載のプロセス信号監視制御システム。
4. 前記内部通信部は、前記内部中継機に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を無線で送信する際に、有線通信にて前記信号処理装置にプロセス信号を送信していた時よりも送信周期を遅くして送信することを特徴とする請求項３に記載のプロセス信号監視制御システム。
5. 前記外部中継機が、通信衛星から信号を受信すると、
   前記内部中継機は、この外部中継機が通信衛星から受信した信号を、発信することを特徴とする請求項２に記載のプロセス信号監視制御システム。
6. 前記内部通信部は、前記内部中継機が発信した信号を受信すると、有線通信にて前記信号処理装置にプロセス信号を送信していた時よりも送信周期を遅くして、前記内部中継機に送信することを特徴とする請求項５に記載のプロセス信号監視制御システム。
7. 前記内部通信部は、前記内部中継機に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を有線で送信することを特徴とする請求項２に記載のプロセス信号監視制御システム。
8. 前記原子炉格納容器の内部に設置されている熱電素子を備え、
   前記内部通信部は、この熱電素子が供給する電力によって動作することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のプロセス信号監視制御システム。

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