JPH05134089A - プラント操作手順選択装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プラントの状態に対応する複数の操作手順の種
々の属性に対してその適切さを数値化するための評価基
準と、プロセスデータをオンライン入力し、プラント状
態を同定した信号から、操作手順の順序付けと整列を行
い、この順序に出力して運転員の判断、選定を援助する
プラント操作手順選択装置を提供する。 【構成】プラント状態に対応して導出された複数の操作
手順を一次的に記憶する一時記憶手段と、前記操作手順
の種々の属性に対してその適切さを数値化するための評
価基準を記憶する記憶手段と、この記憶手段による評価
基準及び別途入力したプラントのプロセスデータをオン
ラインで入力しプラントの状態を同定した信号を用いて
前記操作手順の各属性の評価を行なうと共にこれらを総
合して総合評価値を求める手順評価手段と、前記操作手
順の総合評価値に基づいて、前記一時記憶手段内の操作
手順を順序付けし整列する手順整列手段と、整列された
手順を順番に出力する出力手段を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種プラントの運転に際
して実施する操作手順の選択の支援に係り、特に複雑な
プロセスプラントにおける運転操作手順を容易に判定、
選択することのできるプラント操作手順選択装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】原子力プラントのような大規模で複雑な
プロセスプラントは、一般に複数の系統から構成されて
おり、これらの系統の運転操作手順は極めて複雑であ
る。例えば、沸騰水型原子力発電プラントを構成する系
統の一つである残留熱除去系では、低圧注水モード、原
子炉格納容器スプレーモード、蒸気凝縮モード、停止時
冷却モード、燃料プール冷却モードと言った夫々異なる
機能を果たす運転モードを保有しており、それらを実行
するために対応する操作手順が各々存在する。

【０００３】図３の系統構成図は、沸騰水型原子力発電
プラントの残留熱除去系と復水補給水系の一部を簡略化
したもので、低圧注入モード及び停止時冷却モードに必
要な範囲を示している。原子炉圧力容器１に結合して、
再循環ポンプ２を接続した原子炉再循環系３と、この原
子炉再循環系３に接続した吸込弁４、ポンプ５と圧力抑
制プール６、吸込弁７、さらに熱交換器入口弁８と熱交
換器出口弁９及び、熱交換器バイパス弁10を備えた熱交
換器11は、注入弁12と逆止弁13を介して原子炉圧力容器
１に接続された残留熱除去系である。

【０００４】また復水貯蔵タンク14から復水移送ポンプ
15を介して弁16により前記ポンプ５の吸込側に接続する
と共に、弁17を介して前記注入弁12の入口に接続した復
水補給水系、及びこの注入弁12入口と前記再循環ポンプ
２の吐出側の間に設けた逆止弁18及び注入弁19と、前記
注入弁12の入口から前記圧力抑制プール６に連結した弁
20から構成されていて、夫々の機器間を結んだ実線は配
管を表している。ここで、残留熱除去系を低圧注入モー
ドで運転する時には、吸込弁７、熱交換器入口弁８、熱
交換器出口弁９及び、注入弁12を開き、吸込弁４、熱交
換器バイパス弁10、注入弁19、弁16、弁17、弁20を閉じ
て、圧力抑制プール６内の水をポンプ５により熱交換器
11を通して原子炉圧力容器１に注入する。

【０００５】また停止時冷却モードで使用する時には、
始めに配管内を洗浄するため、復水移送ポンプ15を運転
し、弁16あるいは弁17と弁20を開いて復水貯蔵タンク14
の水を圧力抑制プール６に流す。次いで、吸込弁７、熱
交換器バイパス弁10、注入弁12、弁16、弁17及び、弁20
を閉じ、吸込弁４、注入弁19、熱交換器入口弁８及び熱
交換器出口弁９を開いて、原子炉圧力容器１内の水を熱
交換器11を通して冷却した後に、再循環系３から原子炉
圧力容器１に戻す。

【０００６】以上のように、プラントを構成するシステ
ムの配管ネットワークを変えることによってプラントの
各種機器を様々の目的で使用できる。これらの運転操作
は、通常、運転手順書に記述されているが、原子力発電
プラントの場合には機器の構造が複雑であり、かつ、多
数あるため、これらの運転手順書の内容は厖大なものと
なっている。そのため特に異常・事故発生時において迅
速かつ適切な操作を行なうことは、運転員に大きな負担
を掛けることになる。さらに、状況によっては運転手順
書に記述されていない異常・事故が含まれることも可能
性としては考えられる。

【０００７】従来においても以上のような問題点を解決
し、プラント運転員の負担をできるだけ軽減する目的
で、プラントの運転支援装置、及び運転自動化装置が開
発されており、これらは計算機を利用して運転員からの
入力、またはオンラインでのプラントの状態の入力に対
して、予め用意された運転操作手順を運転員に提供、あ
るいは自動的に実行するものでる。

【０００８】例えばプラントを停止状態から他の運転モ
ード、例えば全出力運転に移行させようとした場合に、
運転員は目標となる運転モードを運転支援装置、または
運転自動化装置に入力する。運転支援装置は最初の状態
をプロセスデータから判定し、予め定められたプログラ
ムに従って目標となる運転モードを達成するための操作
手順を選択して、これを運転員に提供する。一方運転自
動化装置では、同様に選択された操作手順を必要に応じ
て運転員の承認を得ながら運転を実行する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術は運転モー
ド及び、それに至る操作手順が、予め固定的に決定され
ている場合を想定している。しかしながら、例えば原子
力プラントにおける設計想定外事故のように、予め予測
することが困難なプラント状態を仮定した場合には、プ
ラントの安全を確保するために、予め決められていない
運転操作手順を用いることも想定される。即ち、例えば
次のようなケースが想定される。沸騰水型原子力プラン
トの冷却材喪失事故時には、原子炉圧力容器１内の冷却
材である水が流出する。その場合に、原子炉圧力容器１
内に収納された炉心を冷却するために、原子炉圧力容器
１内に外部水源より水を注入する必要がある。

【００１０】この目的のために沸騰水型原子力プラント
においては、非常用炉心冷却系が設けられており、図３
に示した残留熱除去系もその設備の一部である。以下、
説明のために図３に示した残留熱除去系を除き、他の非
常用炉心冷却系は全て故障で使用できず、更に図３の残
留熱除去系のポンプ５も故障で作動しないと仮定する。
以上の仮定のもとでは、運転手順書に記述されている操
作手順で、原子炉圧力容器１に水を注入することはでき
ない。

【００１１】しかしながら、操作手順を導出する装置
が、プラントの構成と機能に基づいて操作手順を動的に
導出できるならば、運転手順書に記述されていない次の
様な操作手順を導出することも可能である。即ち、復水
貯蔵タンク14の水を、復水移送ポンプ15を用いて、弁1
6、または弁17から残留熱除去系に導き、注入弁12、ま
たは注入弁19を通じて原子炉圧力容器１内に注入すると
いうものである。但し、この手段は原子炉圧力容器１の
圧力が十分に低い状態でないと行えない。

【００１２】以上の方法で供給される水が通過する機器
類（弁、ポンプ、熱交換器、タンク等）のパス（経路）
を機器の符号をリストして表現して列挙すると次の(A)
〜(F) の６通りになる。 (A)-（14…15…16…５…10…12…13…１） (B)-（14…15…16…５…10…19…18…１） (C)-（14…15…16…５…８…11…９…12…13…１） (D)-（14…15…16…５…８…11…９…19…18…１） (E)-（14…15…17…12…13…１） (F)-（14…15…17…19…18…１） ところが、以上のようにして導出された６通りの操作手
順は、予め定められたものではないから、実際に適用す
る際に、これらの適切さを判定して、どれを採用すべき
かを選定することは従来の技術ではできなかった。従っ
て、この判定、選択は、運転員の経験と判断によるため
に、特に緊急の場合には負担が多く掛かるという課題が
あった。

【００１３】本発明の目的とするところは、プラントの
状態に対応して導出された複数の操作手順の種々の属性
に対してその適切さを数値化するための評価基準と、プ
ラントのプロセスデータをオンライン入力し、プラント
の状態を同定した信号を用いて、前記操作手順の各属性
の評価を行ない、それらの総合評価値に基づいて、前記
操作手順の順序付けと整列を行い、この出力により運転
員の判断、選定を援助するプラント操作手順選択装置を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】プラント状態に対応して
導出された複数の操作手順を一次的に記憶する一時記憶
手段と、前記操作手順の種々の属性に対してその適切さ
を数値化するための評価基準を記憶する記憶手段と、こ
の記憶手段による評価基準及び別途入力したプラントの
プロセスデータのオンライン入力でプラントの状態を同
定した信号を用いて前記操作手順の各属性の評価を行な
うと共にこれらの総合評価値を求める手順評価手段と、
前記操作手順の総合評価値に基づいて、前記一時記憶手
段内の操作手順を順序付けし整列する手順整列手段と、
整列された手順を順番に出力する出力手段を具備する。

【００１５】

【作用】一時記憶手段は、外部の操作手順導出装置から
出力された操作手順を表現するデータを入力して記憶
し、記憶手段では操作手順一般に対して、その種々の属
性の適切さを評価するために予め与えられた評価基準を
記憶している。手順評価手段においては、プラントのプ
ロセスデータをオンラインで入力してプラント及び、そ
の構成機器の状態を同定するプロセス監視装置からの出
力と、前記記憶手段からの評価基準を用いて、操作手順
の各属性の評価を行い、総合評価値を求めて手順整列手
段に出力する。この手順整列手段は、前記手順評価手段
における総合評価値に基づき、前記一時記憶手段内の操
作手順を順序付けして整列させる。この整列された手順
は、出力手段から順番に出力して運転員に提供されるの
で、運転員による適切な操作手順の選択が容易に行え
る。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分については
同一符号を付して詳細な説明を省略する。運転操作の例
として、図３に示した沸騰水型原子力発電プラントの冷
却材喪失事故時における残留熱除去系に適用した場合に
ついて説明する。

【００１７】図１はブロック構成図で、プラント操作手
順選択装置30は、プラントの状態に対応して通常、複数
の操作手順を導出する運転操作手順導出装置36からの操
作手順を記憶する一時記憶手段31と、操作の適切さを数
値化するために予め定められた評価基準を記憶させた記
憶手段32、及びこの記憶手段32に記憶された評価基準、
及び評価に必要なプラント機器の状態を同定するプロセ
ス監視装置37からの入力により、前記操作手順の評価を
する手順評価手段33と、この手順評価手段33の評価結果
から前記一時記憶手段31に記憶された操作手順の順序付
けをして、整列させる手順整列手段34、及びこの手順整
列手段34により整列させられた操作手順を順番に出力す
る出力手段35で構成されている。

【００１８】なお、上記プラント操作手順選択装置30に
おける各手段は、通常計算機化されていて、出力手段35
における最終段は、例えばＣＲＴ、及びプリンタ等で構
成されて運転員に直接報知されるようになっているが、
必要に応じて信号として外部に出力することもできる。

【００１９】次に上記構成による作用について説明す
る。運転操作手順導出装置36からは、プラントの状態に
対応して一般に複数個の操作手順が導出されるが、上記
した従来の例では(A) 〜(F) に対応する６通りの操作手
順が導出される。ここでは操作手順は、パス（経路）を
形成する機器のリスト、開くべき弁のリスト、閉じるべ
き弁のリスト、起動すべきポンプのリスト、及び各種
弁、ポンプ等の操作順序の５項目からなるものとする。

【００２０】即ち、上記(A) 操作手順のパスに対応する
操作手順は次の様に表現される。 1.［パス（14…15…16…５…10…12…13…１）］ 2.［弁−開（16，10，12）］ 3.［弁−閉（４，７，８，９，17，19，20）］ 4.［ポンプ−起動（15）］ 5.［操作順序（４，７，17，19，20，10，８，９，16，
12，15）］ また上記番号は図３で示した各機器の符号である。な
お、弁の開閉操作は手順が導出される時点における弁の
開閉状態に依存するので、必ずしも上記の通りになると
は限らない。

【００２１】一時記憶手段31においては、前記運転操作
手順導出装置36より送られてきた前記(A) 〜(F) に相当
する操作手順を記憶する。この一時記憶手段31における
データ構造は、図２のデータ構成図に示すように、手順
キュー40において記録されている操作手順の識別記号41
ａ〜41ｆと、前記の操作手順を表すリストを構成するデ
ータメモリ42の操作手順のデータ43ａ〜43ｆがポインタ
ーで結ばれている。操作手順の式別記号41ａ〜41ｆは手
順キュー40に記録されており、各識別記号41ａ〜41ｆは
操作手順を表すリストのデータメモリ42に比べてデータ
量が少ないため、手順キュー40内で容易に並べ替えるこ
とができる。

【００２２】記憶手段32は、操作の適切さを数値化する
ために予め定められた評価基準を設定するための記憶装
置で、評価基準は操作手順の属性の適切さを［０、１］
の間の数値化として表現するためのプログラムと、各属
性に対する評価値を総合するときに用いる重みからな
る。

【００２３】操作手順の各属性について、その適切さを
数値化するプログラムとして次のＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ
４を記録する。 Ｆ１：ポンプの状態と性能を以下の基準で数値化する。 (1) 操作手順で使用されるパスに含まれるポンプの状態
について、故障中なら 0.1、電源喪失なら 0.2、正常待
機なら 0.9、運転中なら１を一時変数ｒに代入する。 (2) ポンプの揚程が、注入先の圧力に対して不足なら、
ｒに 0.5を掛ける。 (3) ｒを評価値として返す。

【００２４】Ｆ２：配管の状態と性能を以下の基準で数
値化する。 (1) パスを構成する口径が最小の配管について、口径が
50cm以下なら 0.1、150cm以下なら 0.5、 300cm以下な
ら 0.8、それ以外なら１を一時変数ｒに代入する。 (2) パスを構成する配管のうち、設計圧力が注入先の圧
力より低いものがあれば、ｒに 0.5を掛ける。 (3) ｒを評価値として返す。

【００２５】Ｆ３：開くべき弁の状態を以下の基準で数
値化する。 (1) 開くべき全ての弁について、次の評価を行なう。 (1ａ) ｉ番目の弁について、閉固着していれば 0.1、閉
かつ電源喪失なら0.2、閉なら 0.9、開なら１を一時変
数ｒ_iに代入する。 (2) 一時変数ｒにｒ₁ の最小値を代入する。 (3) ｒを評価値として返す。

【００２６】Ｆ４：閉じるべき弁の状態を以下の基準で
数値化する。 (1) 閉じるべき全ての弁について、次の評価を行なう。 (1ａ) ｉ番目の弁について、開固着していれば 0.1、開
かつ電源喪失なら0.2、開なら 0.9、閉なら１を一時変
数ｒ_iに代入する。 (2) 一時変数ｒにｒ_i の最小値を代入する。 (3) ｒを評価値として返す。 重みｗ_j は区間［０、１］内の数で、ｊ番目の属性に対
する重みをｗ_j とした時、Σ_j ｗ_j ＝１を満たす様に選
択する。

【００２７】手順評価手段33においては、前記記憶手段
32に記憶されている上記プログラムＦ１，Ｆ２，Ｆ３，
Ｆ４に基づいて、一時記憶手段31に記憶されている操作
手順の各属性の評価値を求める。この時、評価に必要な
プラント機器の状態はプロセス監視装置37より入力され
る。

【００２８】一時記憶手段31に記憶されている、ｉ番目
の操作手順のプログラムＦ_j による評価値をｒ_ijとし、
ｉ番目の操作手順の総合評価値ｑ_i を次の (1)式で求め
る。 ｑ_i ＝Σ_j ｗ_j ｒ_ij……(1) 次の手順整列手段34では、前記手順評価手段33によって
各手順に対して計算された評価値ｑ_j の大きい順に、前
記一時記憶手段31内に記憶されている操作手順を整列す
る。この手順整列手段34によって適切なものから順に整
列された操作手順のデータ43ａ〜43ｆ等は、例えばＣＲ
Ｔ等による出力手段35において表示して、プラントの運
転員に提供する。

【００２９】以上のように、動的に構成された操作手順
に対しても、その適切さに応じて明確に順序付けがされ
るため、運転員は適切なものから選択することが容易と
なる。なお、以上の一実施例では、操作手順を評価する
ために４つの属性を用いているが、プラントシステムの
構成、及び操作の目的よって他の属性を用いる場合も容
易に考えることができる。

【００３０】また前記の例では各属性の評価を総合する
ときに、重み付きの総和を求めたが、操作手順に必要不
可欠な属性が存在する場合には、その属性の評価値と他
の属性の評価値の総和との積をとることにより、必要不
可欠な属性の重要性を総合的な評価値に反映することが
できる。さらに各属性の関係が独立ではない場合は、各
属性の評価値にＦuzzy積分を適用することも考えられ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上本発明によれば、予め優先度を決め
ておくことができないプラントを構成する機器の構造、
機能に基づいて、動的に導出された操作手順データを整
列し、優先度が決定されて明確に運転員に提示されるの
で、特に緊急の場合等においても運転員に多くの経験が
要求されず、判断、選択のための負担が軽減できてプラ
ント運転の信頼性が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラント操作手順選択装置のブロック
構成図。

【図２】本発明のデータ構成図。

【図３】沸騰水型原子力発電プラントの残留熱除去系と
復水補給水系の系統構成図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…再循環ポンプ、３…再循環
系、４，７…吸込弁、５…ポンプ、６…圧力抑制プー
ル、８…熱交換器入口弁、９…熱交換器出口弁、10…熱
交換器バイパス弁、11…熱交換器、12，19…注入弁、1
3，18…逆止弁、14…復水貯蔵タンク、15…復水移送ポ
ンプ、16，17，20…弁、30…プラント操作手順選択装
置、31…一時記憶手段、32…記憶手段、33…手順評価手
段、34…手順整列手段、35…出力手段、36…運転操作手
順導出装置、37…プロセス監視装置、40…手順キュー、
41ａ，41ｂ，41ｃ，41ｄ，41ｅ，41ｆ…操作手順の識別
記号、42…操作手順リストのデータメモリ、43ａ，43
ｂ，43ｃ，43ｄ，43ｅ，43ｆ…操作手順のデータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラント状態に対応して導出された複数
   の操作手順を一次的に記憶する一時記憶手段と、前記操
   作手順の種々の属性に対してその適切さを数値化するた
   めの評価基準を記憶する記憶手段と、この記憶手段によ
   る評価基準及び別途入力したプラントのプロセスデータ
   のオンライン入力からプラントの状態を同定した信号を
   用いて前記操作手順の各属性の評価を行なうと共にこれ
   らを総合して総合評価値を求める手順評価手段と、前記
   操作手順の総合評価値に基づいて前記一時記憶手段内の
   操作手順の順序付けと整列を行う手順整列手段と、この
   整列された手順を順番に出力する出力手段からなること
   を特徴とするプラント操作手順選択装置。