JP7393316B2 - 運転支援システム、運転支援方法及びプログラム - Google Patents
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Description
以下、実施形態に係る運転支援システムについて、図1~図12を参照して説明する。
(システム構成)
図1は、実施形態に係るプラントの監視システムの一例を示す図である。
監視システム1は、プラント2と、I&C(Instrumentation and Control)システム3と、VDU(Visual Display Unit)4~6と、運転員にプラント2の安全機能を維持するためのサクセスパスを提示する計算機システム7と、サクセスパスを記憶するサクセスパスDB8と、を備える。プラント2は、例えば、原子力プラントである。I&Cシステム3はプラント2の制御システムである。VDU4~6は、運転員がプラント2の状態監視や指示操作を入力するための監視操作機器である。VDU4は、Non-safty HSI(Human System Interface)、VDU5は、Safty HSIである。VDU4~5は、コンピュータやソフトウェア等のデジタル技術を導入して構成されている。VDU4は、比較的大型のディスプレイを備え、機能上の制約も少なく、通常の監視操作に用いられる。VDU5は、機能的な制約が多い代わりに安全性や堅牢性に配慮した設計がなされた安全系機器の監視操作を対象とするVDUである。VDU6は、DAS(Diverse Actuation System) HSIである。VDU6は、デジタル技術が導入されたVDU4~5が共通要因等によって故障した場合でも監視操作を継続できるように用意されたバックアップ用のVDUである。I&Cシステム3とVDU4~6と計算機システム7は、通信線9によって通信可能に接続されている。例えば、プラント2のプロセス値やI&Cシステム3が出力した制御情報およびアラーム情報等は、通信線9を介してVDU4~6および計算機システム7へ送信される。また、VDU4~6から入力された指示操作は、通信線9を介してI&Cシステム3へ送信され、I&Cシステム3からプラント2の制御対象機器へ指示操作に応じた制御信号が出力される。
図2は、実施形態に係る運転支援システムの一例を示す機能ブロック図である。
図示するように運転支援システム10は、データ取得部11と、演算部12と、設定受付部13と、記憶部14と、出力部15と、を備える。
データ取得部11は、プラント2のプロセス値、I&Cシステム3が出力した制御情報、アラーム情報などを取得する。プロセス値、制御情報、アラーム情報を総称して運転データと呼ぶ。
演算部12は、現在利用可能なサクセスパスの判定、運転員に提示する画像の作成などを行う。演算部12は、パス状態判定部121と、プラント状態判定部122と、サクセスパス選択部123と、操作ガイド情報作成部124と、表示画面作成部125と、を備える。
プラント状態判定部122は、プラント2の状態(例えば、SAが発生しているか否か)を判定する。
サクセスパス選択部123は、プラント2の状態に応じたサクセスパスの候補の中から利用可能で最も優先度の高いサクセスパスを選択する。例えば、プラント2にSAが発生していない状態の場合、サクセスパス選択部123は、安全機能の維持に必要なサクセスパスを選択し、SAが発生している状態の場合、SAを緩和するために必要なサクセスパスを選択する。
表示画面作成部125は、サクセスパス選択部123が選択したサクセスパス(運転員に提示するサクセスパス)や、操作ガイド情報作成部124が作成した操作ガイド情報を表示した表示画面の画像を作成する。
記憶部14は、サクセスパスに関する情報や、データ取得部11が取得したプロセス値などを記憶する。記憶部14は、図1のサクセスパスDB8を含む。
出力部15は、表示画面作成部125が作成した表示画面を表示装置等へ出力する。
図3は、ある安全機能(“安全機能A”とする。)の目標(例えば、安全機能Aを正常な状態で維持すること、又は回復すること)の達成に必要な機能や機器等の関係を階層構造(木構造)で示した樹形図の一部である。この樹形図は、例えば、プラント2の機能要件を設計する際に、機能モデリング(Functional Modeling)によって作成される。プラント2の安全機能は、炉心徐熱維持、RCS(一次冷却系)インベントリ制御など複数存在する。これらの安全機能は、関連する下位の各種機能の制御により維持できると考えられており、機能モデリングでは、タスク分析等により、安全機能の維持に必要な下位の機能や機器等の構成要素が洗い出され、それらの構成要素間の関係性(依存関係など)が分析、定義される。その結果、例えば、図3に例示するRCSインベントリ制御に関する樹形図が得られる。図3の樹形図は、安全目標の達成(P1)にはRCSインベントリ制御(P2)が必要で、RCSインベントリ制御(P2)はRCS圧力制御(P3)により達成できること、RCS圧力制御(P3)はPROVs(加圧器逃がし弁)(P4)の制御、または、加圧器の制御(P8)によって達成できること等を示している。サクセスパスとは、安全目標の達成(P1)を可能とする制御系統のことである。サクセスパスは、樹形図において、最上位P1から、例えば、最下層のノード(P5~P7、P13~P15、P19~P22)に連なるライン及びそのライン上の要素(ノード)によって構成される。樹形図には、複数のサクセスパスが含まれている。それぞれのサクセスパスは、当該サクセスパスのうちの少なくとも1つのノードに表示された機能や機器を対象とする適切な制御を行うことにより、P1の安全目標が達成できることを示している。複数のサクセスパスには優先度が付され、プラント2の運転員は、優先度の高いサクセスパスを制御対象として運転を行うことで、安全目標の達成、つまり、安全機能の維持を達成する。例えば、図3において、太い実線で示された制御系統は、最も優先度が高いサクセスパスである。このサクセスパスには、”Safty goal”(P1)、”RCS inventory control”(P2)、”RCS pressure control”(P3)、”PROVs”(P4)、”Non-safety HSI”(P5)の各要素が含まれている。これは、運転員が”Non-safety HSI”(P5)を操作して”PROVs”(P4)を制御し、RCS圧力制御(P3)を適切に行うことにより、RCSインベントリ制御(P2)が適切に実行され、安全目標が達成できることを示している。一方、破線で示された制御系統は、優先度が最も高いサクセスパスが何らかの理由で使用できなくなった場合の代替サクセスパスを示している。代替サクセスパスには、太い実線で示すサクセスパスよりも低い優先度(例えば、2番目の優先度)が付されている。代替サクセスパスには、”Safty goal”(P1)、”RCS inventory control”(P2)、”RCS pressure control”(P3)、”Pzr pressure control”(P8)の各要素が含まれている。図3の樹形図は、代替サクセスパスが選択された際には、RCS圧力が目標値より高ければ、RCS圧力を低下させること(”Pressure decreasing”(P9))が必要で、そのためには”Pzr spray valvs(加圧器スプレー弁)”の制御(P11)と”RCP(一次冷却材ポンプ)”の制御(P12)が必要であることを示している。なお、ANDゲート(P10)は、P9の達成にはP11とP12の両方が必要であることを示している。RCS圧力が目標値より高い場合、運転員は、例えば、”Non-safety HSI”(P13、P15)を操作して、加圧器スプレー弁(P11)と一次冷却材ポンプ(P12)の制御を行うことにより、RCS圧力を低下させることができる。一方、RCS圧力が目標値より低ければ、RCS圧力を上昇させること(”Pressure increasing”(P16))が必要で、そのためには”Pzr proportional heaters”(P17)又は”Pzr backup heaters”(P18)の制御が必要であることを示している。この場合、運転員は、例えば、”Non-safety HSI”(P21)を操作して、加圧器バックアップヒーター(P18)の制御を行うことにより、RCS圧力を上昇させることができる。図3では、代替サクセスパスを示す破線がP1からP8のノードまでしか至っていないが、例えば、加圧器の圧力が所定値以上となる状況であれば、加圧器の圧力低下を達成するためのパスであるP8、P9、P10、P11、P13、P12、P15を結ぶ破線のラインを図8に例示する破線の先に追加した制御系統が代替サクセスパスとして選択されてもよい。反対に、加圧器の圧力が所定値未満となる状況であれば、例えば、P16、P18、P21を結ぶ破線のラインを図8に例示する破線に追加した制御系統が代替サクセスパスとして選択されてもよい。
図3、図4の樹形図および優先度の最も高いサクセスパス、代替サクセスパスの設定は、知見を有する技術者によって行われる。
なお、図5、図6に示すテーブルレイアウト、データ構造は一例であってこれに限定されない。
運転支援システム10は、運転データと、テーブル100と、テーブル200に基づいて、利用可能で優先度の高いサクセスパスを選択し、その情報を運転員に提示する。次に、図7~図10を用いて、運転支援システム10サクセスパスを提示する処理について説明する。
図7は、実施形態に係る運転支援システムの動作の一例を示すフローチャートである。
前提として、設定受付部13による樹形図情報およびサクセスパス情報のテーブル100、200への登録は完了しているとする。
運転支援システム10は、プラント2の運転中、以下の処理を所定の制御周期で繰り返し実行する。
まず、データ取得部11は、プラント2に設けられた各種センサが計測したプロセス値、I&Cシステム3が出力した制御情報、アラーム情報など、プラント2の状態を示す運転データを取得する(ステップS11)。
次にプラント状態判定部122がプラント2の状態を判定する(ステップS12)。例えば、プラント状態判定部122は、プラント2は安全機能が有効に動作している状態か、SAが発生した状態かを判定する。SAの発生を判定するプロセス値およびその閾値は、予め記憶部14に登録されていて、プラント状態判定部122は、この閾値に基づいて、プラント2の状態を判定する。プラント状態判定部122は、判定したプラント状態を、サクセスパス選択部123へ通知する。
また、プラントでは、可用性を高めるために多重化された系統が用意されている場合が多く存在する。そのような場合に代替手段を見つけることは容易である。一方で、多重化されていない系統では、同一の系統において代替手段はなく、また、原子力プラントのような大規模かつ複雑な構成を有する場合に、代替手段を探すことは容易ではない。本実施形態によれば、樹形図に基づいて予め複数のサクセスパスを設定することにより、代替手段を容易に提示することができる。
また、機器の状態によっては、当該機器を含む系統による制御は諦めて、プラントの安全機能という単位で代替手段(サクセスパス)を考慮する必要がある。本実施形態によれば、異常があった機器等の代替といった局所的な観点ではなく、大局的な観点から安全機能ごとに複数のサクセスパスを設定する。これにより、安全機能を維持するための代替手段を提供することができる。
また、プラントの中には機器等を数千個以上備えるものがある。それらすべてを対象とするのではなく、機能モデリングによって得られた樹形図に基づいて安全機能に関係する機器等のみに限定して生死状態を監視し、その結果に基づいてサクセスパスの状態判定を行うので、効率よくサクセスパスの監視を行うことができる。
コンピュータ900は、CPU901、主記憶装置902、補助記憶装置903、入出力インタフェース904、通信インタフェース905を備える。
上述の運転支援システム10は、コンピュータ900に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置903に記憶されている。CPU901は、プログラムを補助記憶装置903から読み出して主記憶装置902に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU901は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置902に確保する。また、CPU901は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置903に確保する。
各実施形態に記載の運転支援システム、運転支援方法及びプログラムは、例えば以下のように把握される。
特定されたサクセスパスにより、運転目標の達成に必要なサクセスパスを容易に把握することができ、そのサクセスパスに対する操作、制御を行うことによりプラントの運転目標の達成することができる。
これにより、サクセスパスが利用不可能になった場合でも、速やかに代替サクセスパス(他の利用可能なサクセスパス)を把握し、必要な操作等を代替サクセスパスに対して行うことにより、運転目標を達成することができる。
これにより、サクセスパスの状態をリアルタイムに判定することができる。従って、サクセスパスが利用不可能な状態となった場合に、速やかに代替パスを提示することができる。
これにより、サクセスパスの切り替えが必要となった場合に速やかに代替サクセスパスを見つけることができ、代替サクセスパス特定のために時間を費やしてプラント状態を悪化させることを防ぐことができる。
プラントの設計工程で作成された機能モデリング結果を活用することができるので、プラント毎に新たにモデルを作成する必要が無い。
安全機能の維持に必要なサクセスパスを把握することができる。安全機能のサクセスパスを監視しながらプラントの運転を行うことで、原子力プラントを安全に運転することができる。また、原子力プラントにシビアアクシデントが発生することを防止することができる。
事故発生時に求められる要求を満たした運転に必要なサクセスパスを把握することができる。これにより、万が一事故が発生してしまった場合でも、その影響を低減する原子力プラントの運転が可能になる。
これによりプラントの運転状態が変化(例えば、シビアアクシデントが発生していない状態からシビアアクシデントが発生した状態へ変化)したときでも、それに合わせて変化する運転目標に準じたサクセスパスを速やかに提示することができる。これにより運転目標の変化に速やかに対応し、必要な対処を迅速に行うことができる。
これにより、サクセスパスを把握するだけではなく当該サクセスパスに対して行うべき対処を把握することができる。
2・・・プラント
3・・・I&Cシステム
4、5、6・・・VDU
7・・・計算機システム
8・・・サクセスパスDB
9・・・通信線
10・・・運転支援システム
11・・・データ取得部
12・・・演算部
121・・・パス状態判定部
122・・・プラント状態判定部
123・・・サクセスパス選択部
124・・・操作ガイド情報作成部
125・・・表示画面作成部
13・・・設定受付部
14・・・記憶部
15・・・出力部
900・・・コンピュータ
901・・・CPU、
902・・・主記憶装置、
903・・・補助記憶装置、
904・・・入出力インタフェース
905・・・通信インタフェース
Claims (11)
- プラントの状態を示す運転データを取得するデータ取得部と、
前記プラントの運転目標の達成に関係する前記プラントの機能又は機器を示す要素の関係を示したモデルと、前記運転データと、に基づいて、前記運転目標を達成できる前記要素の組合せを示すサクセスパスのうち、利用可能な前記サクセスパスを特定する特定部と、
特定した前記サクセスパスを出力する出力部と、
前記サクセスパスの状態を判定するパス状態判定部と、
前記サクセスパスが、優先度とともに登録されたサクセスパスデータベースと、
を備え、
前記特定部は、前記サクセスパスデータベースと前記パス状態判定部の判定結果に基づいて優先度が最も高く利用可能な第1の前記サクセスパスと、その次に前記優先度が高く利用可能な他の第2の前記サクセスパスとを特定し、
前記出力部は、前記第1の前記サクセスパスを前記優先度が最も高い前記サクセスパスとして出力するとともに、前記第2の前記サクセスパスを代替の前記サクセスパスとして出力し、
前記パス状態判定部によって前記第1の前記サクセスパスが利用不可能な状態で前記第2の前記サクセスパスが利用可能な状態と判定されると、
前記特定部は、前記第2の前記サクセスパスを前記優先度が最も高い前記サクセスパスとして特定し、
前記出力部は、前記第1の前記サクセスパスを利用することができないことを出力するとともに、前記第2の前記サクセスパスを前記優先度が最も高い前記サクセスパスとして出力する、
運転支援システム。 - 前記パス状態判定部によって利用不可能な状態と判定された前記第1の前記サクセスパスが利用可能な状態になると、パス状態判定部は前記第1の前記サクセスパスを利用可能と判定し、
前記特定部は、前記第1の前記サクセスパスを前記優先度が最も高い前記サクセスパスとして特定し、
前記出力部は、前記第1の前記サクセスパスを前記優先度が最も高い前記サクセスパスとして出力するとともに、前記第2の前記サクセスパスを代替の前記サクセスパスとして出力する、
請求項1に記載の運転支援システム。 - 前記出力部は、前記第1の前記サクセスパスが、前記優先度が最も高い前記サクセスパスのときには、前記第1の前記サクセスパスを用いて前記プラントの安全機能を維持する方法や異常に対処する方法を提示した操作ガイド情報を出力し、前記第1の前記サクセスパスが利用不可能な状態となると、前記第2の前記サクセスパスを用いた場合についての前記操作ガイド情報を出力する、
請求項1又は請求項2に記載の運転支援システム。 - 前記サクセスパスの状態を判定するための判定情報が登録された故障判定データベース、をさらに備え、
前記パス状態判定部は、前記運転データと、前記故障判定データベースと、に基づいて前記サクセスパスの利用可否状態を判定する、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の運転支援システム。 - 前記モデルは、前記プラントの機能要求分析において、機能モデリングによって作成された、前記プラントの機能、機器を前記要素とする樹形図である、
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の運転支援システム。 - 前記プラントは、原子力プラントであって、前記モデルは、安全性を確保しつつ前記プラントを運転するために必要な安全機能の維持、回復を前記運転目標とするときの前記要素の関係を木構造で示した樹形図である、
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の運転支援システム。 - 前記プラントは、原子力プラントであって、前記モデルは、前記プラントにて事故が発生したときに所定の安全基準に沿って前記プラントを運転することを前記運転目標とするときの前記要素の関係を木構造で示した樹形図である、
請求項1から請求項6の何れか1項に記載の運転支援システム。 - 前記運転データに基づいて前記プラントの状態を判定するプラント状態判定部、をさらに備え、
前記特定部は、前記プラント状態判定部によって提供された前記プラントの状態に応じた前記運転目標に対応する前記モデルに基づいて、前記サクセスパスを特定する、
請求項1から請求項7の何れか1項に記載の運転支援システム。 - 選択された前記サクセスパスに含まれる前記要素についての操作ガイド情報を作成する操作ガイド情報作成部、をさらに備え、
前記出力部は、特定された前記サクセスパスと、前記操作ガイド情報作成部によって提供された当該サクセスパスについての前記操作ガイド情報と、を表示したサクセスパス状態表示画面を出力する、
請求項1から請求項8の何れか1項に記載の運転支援システム。 - 運転支援システムが、
プラントの状態を示す運転データを取得するステップと、
前記プラントの運転目標の達成に関係する前記プラントの機能又は機器を示す要素の関係を示したモデルと、前記運転データと、に基づいて、前記運転目標を達成できる前記要素の組合せを示すサクセスパスのうち、利用可能な前記サクセスパスを特定するステップと、
特定した前記サクセスパスを出力するステップと、
前記サクセスパスの状態を判定するステップと、
を有し、
前記特定するステップでは、前記サクセスパスが優先度とともに登録されたサクセスパスデータベースと前記判定するステップによる判定結果に基づいて優先度が最も高く利用可能な第1の前記サクセスパスと、その次に前記優先度が高い利用可能な他の第2の前記サクセスパスとを特定し、
前記出力するステップでは、前記第1の前記サクセスパスを前記優先度が最も高い前記サクセスパスとして出力するとともに、前記第2の前記サクセスパスを代替の前記サクセスパスとして出力し、
前記判定するステップによって前記第1の前記サクセスパスが利用不可能な状態で前記第2の前記サクセスパスが利用可能な状態と判定されると、
前記特定するステップにて、前記第2の前記サクセスパスを前記優先度が最も高い前記サクセスパスとして特定し、
前記出力するステップにて、前記第1の前記サクセスパスが利用することができないことを出力するとともに、前記第2の前記サクセスパスを前記優先度が最も高い前記サクセスパスとして出力する、
運転支援方法。 - コンピュータに、
プラントの状態を示す運転データを取得するステップと、
前記プラントの運転目標の達成に関係する前記プラントの機能又は機器を示す要素の関係を示したモデルと、前記運転データと、に基づいて、前記運転目標を達成できる前記要素の組合せを示すサクセスパスのうち、利用可能な前記サクセスパスを特定するステップと、
特定した前記サクセスパスを出力するステップと、
前記サクセスパスの状態を判定するステップと、
を有し、
前記特定するステップでは、前記サクセスパスが優先度とともに登録されたサクセスパスデータベースと前記判定するステップによる判定結果に基づいて優先度が最も高く利用可能な第1の前記サクセスパスと、その次に前記優先度が高い利用可能な他の第2の前記サクセスパスとを特定し、
前記出力するステップでは、前記第1の前記サクセスパスを前記優先度が最も高い前記サクセスパスとして出力するとともに、前記第2の前記サクセスパスを代替の前記サクセスパスとして出力し、
前記判定するステップによって前記第1の前記サクセスパスが利用不可能な状態で前記第2の前記サクセスパスが利用可能な状態と判定されると、
前記特定するステップにて、前記第2の前記サクセスパスを前記優先度が最も高い前記サクセスパスとして特定し、
前記出力するステップにて、前記第1の前記サクセスパスが利用することができないことを出力するとともに、前記第2の前記サクセスパスを前記優先度が最も高い前記サクセスパスとして出力する処理、
を実行させるプログラム。
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