JPH0254561B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、原子力発電所の安全保護系の設備の
ようなシステムにおいて、運転機がトリツプした
ときに電気的に異系統となる予備機へ信号を送り
これを自動起動させる電気設備の系統分離した自
動予備起動装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

原子力発電所で使用される設備のほとんどはシ
ステムの信頼度を上げるため同一機能を有する動
的機器（例えばタンク等の静的機器に対して回転
機をそなえるポンプとはフアンを示す）は２台設
けて内１台は運転機、他の１台は予備機とし、常
に100％予備を持つ冗長系を構成している。

また、特に重要な安全保護系の設備では上記冗
長性の外に、１つの故障例えば短絡、地絡、火災
等により運転機と予備機が同時に機能を喪失する
ことがないように冗長系に対して電気設備の系統
分離が絶対的な要求となつている。

すなわち、同一機能をもつ機器Ａと機器Ｂは、
動力電源、制御電源、制御回路、動力および制御
ケーブルルート、各種検知器等を全て電気的およ
び物理的に分離している。また、ある制御装置内
に機器Ａと機器Ｂのケーブル、電線または制御器
具が一緒に入る場合は、機器Ａ用と機器Ｂ用のケ
ーブル、電線または制御器具の間に一定の距離を
設けるか、または金属製隔壁を設ける等の物理的
分離も要求される。

ここで運転機が運転中にトリツプしたとき、こ
れにより生起したトリツプ信号による予備起動信
号を予備機側へ渡し、予備機を起動させる一般的
な制御回路について説明する。

第１図は、従来例の電気的略線図である。

第１図は電気設備の系統分離を必要としない常
用系統で使用される予備起動回路の１例であり、
トリツプ信号により予備起動信号を無電圧接点の
条件で予備機へ渡し、予備機を起動させる予備起
動装置の回路図である。

１の制御盤Ｂの中の制御回路は運転機がトリツ
プしたことを検出しパルス形状の予備起動信号を
発生する回路である。

３は運転機の遮断器５２Ｂの補助接点で、運転
時は閉路、停止時は開路となり、運転機の遮断器
が入ると機器は運転に入る。この時点に遮断器５
２Ｂのａ接点３を増幅する４のリレー５２BXが
励磁されａ接点５が閉路、ｂ接点６が開路する。

これにより７のリレーLBXが励磁され自己保
持する。

この状態から運転機の遮断機がトリツプすると
４のリレー５２BXが無励磁となり、５のａ接点
が開路、６のｂ接点が閉路し、同時に８のタイマ
ーLBTが励磁されカウントを開始し、９のリレ
ーLBYも励磁されそのａ接点１０が閉路する。

一定時間T₁後８のタイマーLBTがカウントア
ツプすると７のリレーLBXが無励磁となり、９
のリレーLBYのａ接点１０が開路する。

このａ接点１０は電気的配線で２の制御盤Ａの
予備機の遮断器制御回路に引込まれており、ａ接
点１０が閉路したときに、操作スイツチが“自
動”位置に選択されていれば接点１１が閉路して
おり、さらに過負荷トリツプした場合の投入ロツ
ク用リレー３０Ｘのｂ接点１２が閉路していれ
ば、１３の遮断器５２Ａに投入信号が与えられ予
備機が起動する。

２の制御盤Ａの中の操作スイツチの接点１４は
“入”位置で閉路する接点で、操作スイツチを
“入”にすると遮断器１３に投入指令が与えられ、
投入する。また、操作スイツチの接点１５は
“切”位置で閉路する接点で、操作スイツチを
“切”にすると遮断器１３は遮断する。操作スイ
ツチは通常スプリングで“自動”位置に戻るよう
になつており、操作時および“引き保持”位置以
外は接点１１は閉路している。接点１６と接点１
２は予備機となる機器Ａが運転中に過負荷になつ
た場合に動作するリレー３０Ｘの接点で、接点１
６は機器Ａのトリツプ用、接点１２は再投入ロツ
ク用のものである。

〔背景技術の問題点〕

第１図で示される装置を電気設備の系統分離の
要求を満足させるには、次の２点の問題を解決す
る必要がある。

第１に１の制御盤ＢにおけるリレーLBYのコ
イル９の充電部（制御電源Ｂ系）とリレーLBY
の接点１０の充電部（制御電源Ａ系）の間を、要
求される最小分離距離の約15cm以上離す必要があ
る。しかし上記要求を満足するリレーは入手困難
である。

第２は１の制御盤Ｂの中でリレーLBYのａ接
点１０から外部端子１７，１８までの配線２本は
それ以外の配線とは異なつた系統のものとなるた
め、前記２本の配線をそれ以外の配線から約15cm
以上離して配線の引きまわしを行なう配線分離が
必要となる。さらに外部端子台およびケーブル引
込み位置にも物理的分離を考慮する必要がある。
第２の問題は技術的にはさほど難しいものではな
いが、盤内スペースに余裕のある盤でない限り系
統分離の要求を配線分離で満足させるためには、
スペース的および作業的に非常に不経済である。

特にリレー接点を他の冗長系へ接点信号として
渡すことが出来ないことは致命的である。

したがつて従来の安全保護系はＡ系統の制御回
路は制御盤Ａに、Ｂ系統の制御回路は制御盤Ｂに
収納し、これら制御盤を距離的に離して設置す
る。さらにＡ系統とＢ系統の制御回路が混在する
ことを避けるために、制御盤Ａ，Ｂ間には一切の
電気的インターロツクを設けないことにして、安
全保護系以外の常用系統の常用機と予備機の間で
行なつている自動予備起動のインターロツクを設
けていない。したがつて運転機がトリツプした場
合は故障表示および警報により、運転員が手動操
作で予備機を起動させる方式をとつている。

安全保護系の中には非常時しか作動しない設備
もあるが、中には常時と非常時の運転を一つの設
備で兼用するものもあり、それらは運転上からは
常用系統と同じ自動予備起動の機能をもつ運転方
式が要求される設備である。

しかし非常時の運転の信頼性を確保するために
安全保護系としての系統分離を行なつて手動予備
起動方式としているのが現状である。

このような設備は、原子炉停止操作には直接関
係のないものが多く、非常時の原子炉停止操作中
には運転員の監視操作範囲から除外することが出
来れば、より重要な系統操作に専念できるため自
動予備起動方式の採用は運転員の負担軽減から安
全上好ましい。

そこで、電気設備の系統分離を満足し、かつ信
頼性の高い異系統間の自動予備起動装置が要求さ
れる。

〔発明の目的〕

ここにおいて、本発明は、従来装置の欠陥を克
服するため、盤内の配線分離による系統分離を不
要とし、運転機と予備機と光フアイバケーブルで
結び、運転機のトリツプによる予備機の起動信号
を光信号で伝送し、かつ伝送系のトラブルによる
誤動作を防止するように前記光信号は一定時間特
定の光信号を受光することで弁別するようにした
自動予備起動装置を提供することを、その目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明は、運転機の遮断器のトリツプ事象を発
光器により光信号に変換（“１”→“０”）し、そ
れを光フアイバーケーブルを介して予備機の受光
器で受信するとともに、一定時間T₁で前記光信
号（“０”）が前記トリツプ事象の前の状態
（“１”）に復帰すれば前記トリツプと判断し予備
機遮断器を投入させ、第２の一定時間T₂（ただし
T₂＞T₁）経過後も前記前の状態（“１”）に復帰
しなければ光伝送系の障碍としてそれを表示し警
報を発生させるようにした自動予備起動装置であ
る。

〔発明の実施例〕

第２図と第３図は、本発明の一実施例におけ
る、トリツプ光信号を送信する発光器の制御回路
とそのトリツプ光信号を受信する受光器の制御回
路のブロツク図である。

第２図において、１００の制御盤Ｂは運転中の
機器Ｂの遮断器がトリツプしたことにより光信号
で予備機側へ発信するため、光信号を“１”から
“０”にし、一定時間T₁後、“０”から“１”に
戻すようにしている。

ここで、２０は運転機の遮断器５２Ｂのａ接点
（機器が運転中は閉路し停止中は開路する）、２１
のリレー５２BXは遮断器の接点増幅用リレーで
ある。

遮断器５２Ｂが投入され機器２が運転に入ると
リレー５２BXのａ接点２２が閉路、ｂ接点２３
が開路し、２４のリレーLBXが励磁され自己保
持する。この状態から遮断器５２Ｂがトリツプす
ると２１のリレー５２BXは無励磁となり、リレ
ー５２BXのａ接点２２が開路しｂ接点２３が閉
路する。これにより２５のリレーLBYと２６の
タイマLBTが励磁され、カウントを開始し、発
光器２７を制御しているリレーLBYのｂ接点２
８が開路し、発光器２７の出力は“０”となる。

ここで、発光器２７はリレーLBYのｂ接点２
８が閉路している間は出力“１”（光レベル高）、
ｂ接点２８が開路すると出力“０”（光レベル低
または消光状態）となるものである。

一定時間T₁後２６のタイマLBTがカウントア
ツプすると２４のリレーLBXの自己保持が解除
され、２５のリレーLBYも無励磁となり、リレ
ーLBYのｂ接点２８が閉路し、発光器２７の出
力が再び“１”となる。２９は制御盤Ａの受光器
に接続される光フアイバーケーブルを示し、この
ケーブルを通して運転機のトリツプ時はT₁時間
幅の“０”信号が受光器側へ伝送される。

一方、第３図における２００の制御盤Ａは、予
備起動信号検出回路、伝送系監視回路および予備
機の遮断器制御回路を具える。予備機側の発光器
２７からの光信号を受け、その光信号が予備起動
信号かどうかを判定し、予備起動信号と判定する
と予備機の操作スイツチが“自動”位置に選択さ
れていることを条件に遮断器へ投入信号を与え、
予備機を自動起動させる。誤つた信号と判定する
と光伝送系の異常を故障表示および警報する。

３０は制御盤Ｂの発光器２７と接続している光
フアイバーケーブルで、受光器３１は通常時
“１”の光信号を受けており、受光器３１の内部
にある出力接点３２は“１”の光信号を受けると
閉路し受信する光信号が“０”になると開路す
る。受光器３１の出力接点増幅用の３３のリレー
KAは受光器３１が受ける光信号が“１”になる
励磁され、“０”になると無励磁となる。

次に、運転機がトリツプした時正常な予備起動
信号が発光器２７から送られ、それを受光器３１
が受けた場合の判定回路の動作を説明する。

先ず、運転機がトリツプする前に受信している
光信号は“１”であり、３３のリレーKAは励磁
されリレーKAのｂ接点３４は開路しており３５
のリレーKBは無励磁となつている。運転機がト
リツプすると光信号が“０”となる。これにより
３３のリレーKAは無励磁となり、リレーKAの
ｂ接点３４は閉路する。したがつて３５のリレー
KBが励磁され自己保持し、同時にリレーKBの
ａ接点３６が閉路し３７のタイマーKTが励磁さ
れカウントを開始するが、このとき３８のリレー
KCと３９のリレーKDは励磁されない。

一定時間T₁後光信号が“０”から“１”にな
ると３３のリレーKAは励磁されリレーKAのｂ
接点３４は開路するが、３５のリレーKBはまだ
自己保持しており、したがつてリレーKBのａ接
点３６は閉路したまゝであるためリレーKAのａ
接点４０が閉路すると３８のリレーKCが励磁さ
れ、ｂ接点５３で３９のリレーKDの頭をはね
る。つまり開路する。この時操作スイツチが“自
動”位置に選択してあれば接点４１は閉路し、ま
た４２の投入ロツク用接点３０Ｘも閉路している
ので、リレーKCのａ接点４３が閉路すると４４
の遮断器５２Ａの投入回路（端子番号Ｃ）に投入
信号が与えられ、４４の遮断器５２Ａが投入し予
備機が起動する。

その後一定時間T₂が３７のタイマKTがカウン
トアツプするとタイマKTのｂ接点４５が開路
し、３５のリレーKBの自己保持回路がリセツト
され無励磁となる。これにより３８のリレーKC
は無励磁となりリレーKCのａ接点４３は開路す
る。この時点でもリレーKDは励磁されることが
ない。

一方、発光器２７の故障（制御盤Ｂの制御電源
PB−NBの喪失も含む）または受光器３１の故
障により受光器の出力が“０”になり放しになつ
た場合は３３のリレーKAは無励磁となる。

そうするとリレーKAのｂ接点３４が閉路し35
リレーKBが励磁され自己保持する。同時にリレ
ーKBのａ接点３６が閉路するため３７のタイマ
KTが励磁されカウントを開始する。

しかしこの場合は一定時間T₁を経過しても受
光器の出力が“１”に戻らないため、リレーKA
のａ接点４０は開路しており３８のリレーKCは
励磁されず、予備起動信号となる遮断器投入信号
が４４の遮断器５２Ａに与えられることはない。

その後、一定時間T₂で３７のタイマKTがカウ
ントアツプして、タイマKTのｂ接点４５が開路
すると３５のリレーKBの自己保持回路が開路さ
れるが、リレーKAのｂ接点３４で３５のリレー
KBは励磁されたまゝとなる。

他方、タイマKTのａ接点４７が閉路するため
３９のリレーKDが励磁され、そのａ接点４８で
伝送回路の異常の故障表示および警報を行なう。
同時に、伝送回路の故障回復時の誤動作を防止す
るためリレーKDのｂ接点４６で３５のリレー
KBの自己保持回路を開路する。ここで、３９の
リレーKDは限時動作、限時復帰の機能を持つも
のを使用する。

なお、４４は機器Ａの遮断器５２Ａを示し、端
子Ｃは投入回路を表わしここに信号が与えられる
と遮断器が投入される。また、端子Ｋは引外し回
路を示し、ここに信号が与えられると遮断器がト
リツプする。またＮはＮ（マイナス）電源の接続
部を示している。

遮断器制御回路のうち操作スイツチ“入”の接
点５０は手動投入用でありこれを閉路すると遮断
器は投入され、操作スイツチ“切”の接点５１は
手動トリツプ用でありこれを閉路すると遮断器が
トリツプする。また、操作スイツチには“引き保
持”位置をもたせ“引き保持”位置では“切−自
動−入”位置の接点が全て開路するようにし、ま
た“入”と“切”位置からはスプリングで“自
動”位置に戻るようなスイツチとする。

また、リレー３０Ｘのａ接点５２とｂ接点４２
は過負荷トリツプによる自動停止および起動ロツ
クのインターロツクとして使われるものである。

以上、第２図と第３図の動作説明を行なつた
が、運転機がトリツプした時の自動予備起動信号
の生起の状態および伝送系の異常を検出する態様
を示すタイムチヤートを第４図に示す。

第４図で経過時間方向に示したＡ〜Ｅの各点は
次の状態を表わしている。つまり、Ａは光伝送系
の異常発生時、Ｂは光伝送系の異常検出による警
報発生時、Ｃは光伝送系の故障回復時、Ｄは運転
機のトリツプ時、Ｅは予備機に起動信号が与えら
れた時をそれぞれ示す。したがつて、Ａ〜Ｃは運
転機のトリツプでない光伝送系の故障時であり、
Ｄ〜Ｅが運転機の遮断器が実際にトリツプした時
である。

第４図のタイムチヤートでも分る通り本発明で
は予備機の起動が２０の遮断器５２Ｂのトリツプ
から２６のタイマLBTの設定時間T₁分だけ遅れ
ることになるけれども、従来は手動予備起動を行
なつて来た機器に適用することを考えると、２６
のタイマLBTの設定値T₁が短時間であれば、何
ら問題はなく、本発明の利点を損うことはない。

以上、機器Ｂが運転中にその遮断器５２Ｂがト
リツプすることにより予備の機器Ａの遮断器５２
Ａを自動投入し、自動予備起動させる方式につい
て説明したが、運転機を機器Ａ、予備機を機器Ｂ
とした場合も全く同様である。また、前記発光器
制御回路を発光器の中に組込み発光装置とし、前
記予備起動信号検出回路および伝送系監視回路を
受光器の中に組み込み受光装置として自動予備起
動装置を構成することもできる。

〔発明の効果〕

このように本発明の装置を使用することによ
り、従来困難であつた盤内での冗長系統間の配線
距離を離す配線分離および信号リレーの接点とコ
イルの充電部の距離を離す物理的分離を行なうこ
となく、冗長系統間の電気設備の系統分離を満足
させることが可能となり、この結果盤内の配線は
単一系統として処理できる。したがつて盤内でろ
系統分離から採用が困難であつた自動予備起動も
可能になる。

一方、本発明は原子力発電所に安全保護系のよ
うな重要な設備に使用するので、光伝送により信
頼性が落ちることは許されない。しかして、最近
では光通信技術が進歩し伝送機器自体の信頼性が
上つており、さらに本発明の装置では伝送系の常
時監視を行ない、伝送系故障による予備機の誤動
作を阻止する方式となつているため、光伝送系を
使用しても信頼性が低下する恐れはない。

したがつて安全保護系のうち直接原子炉停止操
作に関係ない設備に、本発明の自動予備起動装置
を適用すれば通常時の運転機のトリツプに対して
迅速で確実な処置が期待できる。

また、非常時には原子炉停止操作に関係のない
設備が自動運転となるため原子炉停止操作に専念
できる。したがつて、運転員の精神的負担が軽減
されプラントの安全上からも好ましい結果とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気設備の系統分離を必要としない常
用系統で使用される予備起動回路の従来例の回路
説明図、第２図および第３図は本発明の一実施例
における予備起動信号の発信側およびその受信側
のブロツク図、第４図は本発明の動作を示すタイ
ムチヤートである。 １，１００……制御盤Ｂ、２，２００……制御
盤Ａ、３，２０……運転機遮断器５２Ｂ補助接
点、８，２６……タイマーLBT（時間T₁設定）、
１３，４４……遮断器５２Ａ、２７……発光器、
２９，３０……光フアイバーケーブル、３１……
受光器、３３……リレーKA、３７……タイマー
KT（時間T₂設定）、３８……リレーKC、３９…
…リレーKD。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 運転機の遮断器がトリツプしてから一定時間
   予備機へ予備起動信号を送出する予備起動装置に
   おいて、前記運転機の遮断器がトリツプした信号
   を受けると出力が“０”から“１”に変り第１の
   一定時間T₁後に再び出力を“０”とする発光器
   制御回路と、この発光器制御回路の出力が“０”
   の場合は光出力が“１”となり前記発光器制御回
   路の出力が“１”の場合は光出力が“０”となる
   発光器と、光信号“１”を受信すると出力が
   “１”となり光信号“０”を受信すると出力が
   “０”となる受光器と、前記発光器の出力側と前
   記受光器の入力側を接続し光信号を伝送する光フ
   アイバーケーブルと、前記受光器の出力が“１”
   状態から“０”となり前記第１の一定時間T₁よ
   り長い第２の一定時間T₂以内に出力が“１”の
   状態に戻つたことを検知し出力を“１”とする予
   備起動信号検出回路と、前記受光器の出力が
   “１”状態から“０”となり前記第２の一定時間
   T₂経過後も出力が“０”のまゝである場合に故
   障表示および警報用の出力を“１”とする光伝送
   系監視回路とから成ることを特徴とする自動予備
   起動装置。