JPH05158531A - システムの安全保護系健全性確認方法及び装置 - Google Patents

システムの安全保護系健全性確認方法及び装置

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JPH05158531A
JPH05158531A JP3348784A JP34878491A JPH05158531A JP H05158531 A JPH05158531 A JP H05158531A JP 3348784 A JP3348784 A JP 3348784A JP 34878491 A JP34878491 A JP 34878491A JP H05158531 A JPH05158531 A JP H05158531A
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signal
soundness
safety protection
protection system
confirming
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JP3348784A
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English (en)
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Shoji Kumagami
昭二 熊耳
Atomi Noguchi
跡見 野口
Ichiro Kano
一郎 加野
Eiichi Komatsuzaki
栄一 小松崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率的かつ合理的であり、第三者に対しもわ
かり易く説得性の有るシステムの安全保護系健全性確認
方法及び装置を提案する。 【構成】 原子炉等のシステムの安全保護系の健全性確
認方法において、第1及び第2の校正時切替器(11
0、140)により被校正対象である演算装置(10
0)をプロセスから切り離し、健全性確認装置(13
0)の模擬信号発生部(131)により事故等の事象解
析に基づく過渡事象プロセス信号を時系列に合成模擬し
た模擬信号(200)を発生し、これを当該演算装置に
注入する。そして、健全性確認装置(130)の判定論
理部(132)はその出力(36)から応答特性の良否
を判定する。一方、学習機能を付加し、過渡事象のプロ
セス信号の記録を合理化し高効率化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば原子炉や一般産
業制御プラントを監視制御し、その安全保護機能を司る
システムの安全保護系の健全性を確認する為の方法及び
その装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来における原子力及び一般産業のプラ
ントの監視制御システムの健全性を確認する方法には、
その1つとしては、センサー自体にプロセスの状態を印
加することがよく行われる。すなわち、温水にてサーモ
カプルに温度を与え、その特性を見ることが行われる。
あるいは、模擬信号として、プロセス信号のフルスケー
ルの0、10、20、30、……90、100%を印加
して、その演算装置の直線性やドリフトをチェックする
方法がよくとられている。
【0003】又、別の公知技術として、例えば、特願昭
62−226370号においては、冗長化された制御・
保護装置の特定回路に対し、模擬信号を自動的に注入
し、それによって得られる出力信号からその応答性を見
て診断を行うことが提案されている。
【0004】しかしながら、上述の従来技術は、いづれ
の方法においても、プラントの特性解析をベースにした
ものではなく、むしろ、ハードウェアの特性に起因した
条件、すなわち、その上限・下限などの限界条件から作
成される模擬信号を用い、当該装置の健全性をチェック
するものである。従って、プラントの特性解析との関連
においては、第三者に対し必ずしも充分な説得性を有し
ていない面があった。
【0005】さらに、他の公知例として、特開昭60−
108910号公報によれば、プログラミングにより任
意に作成される制御ループを有し、該制御ループがプロ
セス系に接続可能に構成されたDDCループコントロー
ラが知られている。そして、この公知例においては、プ
ロセス系の特性を近似演算するシュミレーション演算器
を設け、且つ、前記制御ループの入力端に、該制御ルー
プとプロセス系又はシュミレーション演算器との接続を
切り換えるためのスイッチ手段を設け、もって制御ルー
プの制御特性のシュミレーションテストを可能としたも
のが提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術におい
ては、特に、特開昭60−108910号公報によれ
ば、そのシュミレーションテストは、例えばPID演算
の如く一義的に定義できる場合には有効と考えられる。
しかしながら、例えば原子力プラントや一般の産業用プ
ラントの如く、大規模なシステムにおいては、その事故
事象や過渡事象を解析してプロセスの挙動に対応した監
視制御システムの健全性を確認する必要があり、かかる
場合にまで適用することは困難であり、システムの安全
保護系健全性確認装置としては不十分であった。
【0007】そこで、本発明の目的は、上記の従来技術
の問題点に鑑み、第三者に対しよりわかり易く、かつ、
説得性の有るシステムの安全保護系健全性確認方法及び
装置を提案することにある。
【0008】さらに、本発明の目的は、より効率的かつ
合理的に上記システムの安全保護系健全性確認を実行す
る方法を提案することに有る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の本発明の目的を達
成するために、本発明によれば、システムの安全保護系
の監視制御システムの健全性を定期的に確認するシステ
ムの安全保護系健全性確認方法において、プラントの監
視制御を行う安全保護系をプロセスから切り離し、プラ
ントの事象解析に基づく過渡事象を模擬するプロセス信
号を時系列的に発生する模擬信号を発生し、上記模擬信
号を上記プロセスから切り離された上記被試験安全保護
系に注入し、その応答出力信号を取り込み、さらに、上
記模擬信号に対する上記出力信号の応答特性から上記シ
ステムの健全性を確認するシステムの安全保護系健全性
確認方法が提案されている。
【0010】また、本発明によれば、上記模擬信号は、
複数の過渡事象を組合せて時間的変化を包絡する信号に
よって形成するを生成してもよい。
【0011】さらに、上記模擬信号の生成は、プラント
の通常運転及び異常運転におけるプロセス信号の挙動か
ら代表的な過渡事象を抽出し、あるいは、システムを構
成する複数の被試験システムのうち、応答特性において
経年変化の著しいものを選択し、これらの過渡事象に基
づいて上記模擬信号を再生することも可能である。
【0012】加えるに、本発明によれば、上記の本発明
の目的を達成するために、システムの安全保護系の監視
制御システムの健全性を定期的に確認するシステムの安
全保護系健全性確認装置において、プラントプロセスを
演算制御する演算手段をプロセスから切り離す手段と、
プラントの事象解析に基づく過渡事象を模擬するプロセ
ス信号を時系列的に発生する模擬信号発生手段と、該模
擬信号を上記プロセスから切り離された演算手段に注入
すると共にその応答出力信号を取り込み、その応答特性
の経時的変化から上記システムの健全性を確認する手段
とを有するシステムの安全保護系健全性確認装置が提案
される。
【0013】また、上記模擬信号発生手段は、複数の過
渡事象を組合せて時間的変化を包絡する信号を生成する
手段を備えていてもよく、あるいは、プラントの通常運
転及び異常運転におけるプロセス信号の挙動から代表的
な過渡事象を抽出して上記模擬信号として再生する手段
を備えてもよい。
【0014】さらに、上記被試験演算手段に代わって正
常な出力信号を発生する養生信号発生手段を備えること
も可能である。
【0015】
【作用】すなわち、上記の本発明により提案されるシス
テムの安全保護系健全性確認方法及び装置によれば、上
記模擬信号発生手段は、プラントの事象解析に基づき、
代表的な過渡事象を模擬するプロセス信号を時系列的に
発生し、あるいは、複数の過渡事象を組み合わせた包絡
する模擬信号を発生することにより、この模擬信号を被
試験システムの安全保護系に注入する。そして、この模
擬信号に対する被試験システムの応答信号を取り込み、
時系列的に観測して、その安全保護系が所期の応答精度
と時間等の特性を有していることを確認するものであ
る。
【0016】また、上記の本発明により提案されるシス
テムの安全保護系健全性確認方法及び装置装の他の特徴
によれば、プラントの通常及び異常事象におけるプロセ
ス信号の挙動を記録して学習することにより代表的なも
のを抽出し、上記のプラントの過渡事象として選択する
する働きを有することから、複数の被試験システムのう
ち、経年変化を観測し、特に変化の著しいものについて
のみ、当該する過渡事象に対する模擬信号との対応を明
らかにし、健全性を確認する頻度を調整することが可能
となることから、合理的かつ効率的な方法及び装置を実
現することが可能となる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について、添
付の図を参照しながら説明する。先ず、図2は、本発明
が適用される、例えば原子炉安全保護系監視制御システ
ムの全体構成を示す。図において、システムは、複数の
区分(本実施例では4区分(1)、(2)、(3)、
(4)。即ち、1〜4の数字にカッコをつけたものを区
分として示した)に区分されており、これら各区分は、
それぞれ、独立にプロセス信号を形成しながら冗長系を
形成しており、これらのプロセス信号に基づいて、例え
ば2アウトオブ4論理等によりバルブ等の制御を介し、
もって、原子炉等のプラントの停止を行う安全保護機能
をもつのである。
【0018】すなわち、区分(1)(各区分の構成要素
の符号には、各区分の記号(1)、(2)、(3)、
(4)を付加する)では、検出部10(例えば、原子炉
の内部やプラントの内部に配置される)に設けられた複
数のセンサー10a〜10nからの入力信号は伝送ステ
ーション20(1)に入力され、その後、論理回路部3
0(1)に入力されて演算処理が行われている。この伝
送ステーション20(1)は、図にも示すように、必要
な場合上記各センサーからのアナログ入力をディジタル
信号に変換し、あるいは、所定の信号処理を行うための
入力装置21(1)と、上記入力装置からの信号を所定
の設定値と比較するするための設定値比較器22(1)
と、その信号を後段に伝送するための伝送装置23
(1)とから構成されている。また、論理回路部30
(1)は、上記伝送ステーション20(1)から伝送さ
れる出力信号を受け取るための伝送装置31(1)と、
複数の(本実施例では4個)多数決論理部32a(1)
〜32n(1)と、これら論理部からの信号に基づいて
2アウトオブ4論理により出力を決定する1/N論理部
33(1)と、そして、出力装置34(1)によって構
成されている。
【0019】その他の区分(2)、(3)、(4)につ
いても上記と同様に構成されており、そして、これら4
区分(1)、(2)、(3)、(4)からの出力36
(1)〜36(4)は、さらに、いわゆる多数決論理機
能を果たす出力論理部40へ入力される。この出力論理
部40は、例えば多数決原理に基づいて動作指令信号4
5を例えば上記のバルブ50等へ出力することとなる。
また、図からも明らかなように、区分(1)の論理回路
部30(1)の複数の多数決論理部32a(1)〜32
n(1)へは、他の論理回路部30(2)、30
(3)、30(4)からの出力が入力されている(図
中、これらの信号線が符号35で表されている)。
【0020】すなわち、上記の安全保護系監視制御シス
テムでは、相互に独立し分離された4区分の各プロセス
信号について、2アウトオブ4論理と各プロセスに対す
る条件、更に、4区分に対する2アウトオブ4論理によ
り、バルブの制御を通じて監視制御対象である原子炉を
停止する機能を有している。
【0021】次に、図1には、本発明のシステムの安全
保護系健全性確認方法を実施する安全保護系監視制御シ
ステムの全体構成と機能を示す。この図において、安全
保護系健全性確認方法によって校正される被校正(試
験)対象である演算装置100(通常は、センサーから
の信号を入力し、安全保護のためのソフトロジック処理
を実行する)は、上記の図2の伝送ステーション20と
論理回路部30とから構成される。そして、この演算装
置100の前後には、第1の校正時切替器110と校正
時養生装置120が設けられる。また、上記第1の校正
時切替器110へ模擬信号200を発生する健全性確認
装置130が設けられ、そして、上記校正時養生装置1
20の入力と健全性確認装置130との間には第2の校
正時切替器140が設けられ、上記演算装置100の出
力36を健全性確認装置130へ導くようになってい
る。図からも明らかなように、上記の健全性確認装置1
30は、事故解析に基づく全ての代表的過渡事象に対す
る模擬信号200を発生する模擬信号発生部131と、
被校正対象である演算装置100からの出力信号を取り
込み、その時間的変化を見て所定の応答精度と時間より
良否を判定する判定論理部132とから構成されてい
る。また、上記の校正時養生装置120は、図にも示す
ように、切替器121と、養生信号を発生する養生信号
発生器122とから構成されている。
【0022】また、上記健全性確認装置130は、具体
的には、添付の図3に示すように、中央演算装置(CP
U)123、アナログ出力部124、メモリ装置12
5、アナログ入力部126、ディジタル入力部127、
及び、これらの間に配置されたバスライン128を備え
たコンピュータによって構成されている。そして、過去
の事故や事象の解析における全ての代表的な過渡事象は
メモリ装置125に記憶され、この記憶内容を基にして
プロセスの模擬信号200が形成される。また、演算装
置100からの出力36は上記アナログ入力部126と
ディジタル入力部127へ入力される。
【0023】続いて、上記の安全保護系監視制御システ
ムの健全性確認の動作について説明すると、先ず、図1
において、第1の校正時切替器110及び第2の校正時
切替器140を図の方向に倒すことにより、被試験体で
ある演算装置100を通常のプロセスから切り離し、そ
の入力を健全性確認装置130に接続する。同時に、校
正時養生装置120の養生信号発生器122が、上記の
演算装置100の出力信号の代わりに、正常な出力信号
を発生し、これにより、プラント制御に悪影響を及ぼさ
ないようにする。
【0024】一方、健全性確認装置130は、事故解析
に基づく全ての代表的過渡事象を模擬するプロセス信号
を時系列的に発生して模擬信号200とする。この発生
された模擬信号200は、被試験体である演算装置10
0に注入されると共に、その演算装置100の出力信号
は第2の校正時切替器140を介して健全性確認装置1
30の判定論理部132へ入力される。そして、この判
定論理部132は、上記の模擬信号発生部131からの
模擬信号200と演算装置100からの出力を取り込
み、その時間的変化を見て、所定の応答精度と時間より
良否を判定することとなる。
【0025】図4は、上記コンピュータによって構成さ
れた健全性確認装置130の確認操作を示すフローであ
り、健全性確認操作が行われると、先ず、校正時養生装
置120を操作して養生信号を発生させる(ステップS
11)。次に、第1及び第2の校正時切替器110、1
40、さらに、校正時養生装置120の切替器121を
操作して演算装置100を通常のルートから切り離し、
健全性確認装置130と電気的に接続する(ステップS
12)。次いで、過渡解析に基づくプロセス信号を時系
列的に発生させて形成した模擬信号200を発生して演
算装置100へ入力し(ステップS13)、この模擬信
号200に応答する演算装置100からの出力を入力
し、初期の応答であることを論理的に判定する(ステッ
プ14)。
【0026】図5は、例えば原子炉プラントにおける過
渡事象の一例をもって説明するものである。すなわち、
ケース1では、炉心流量増加に対する中性子束信号の過
渡変化の状況と、この時の中性子計装の演算装置100
の出力信号の判定例を示す。すなわち、炉心流量の増加
に伴い中性子束信号が5〜20%/分の速度で上昇し、
この時、精度0.1%で低速変化信号に対して追従と判
定された。同じく、同図のケース2には、バイパス弁操
作に対する例についても同様に示す。すなわち、これら
の中性子束信号を模擬信号200として発生し、これを
上記健全性確認装置130に適用することができる。こ
の様に、原子炉安全保護系の各種監視制御システムに対
する各種過渡事象に対するプロセス模擬信号を発生させ
ることにより、プラント事象に対し、より忠実な健全性
評価ができることとなる。
【0027】また、実プラントにおける通常運転及び異
常運転におけるプロセス信号の挙動から、代表的な過渡
事象を抽出し、これら複数の過渡事象を組合せ、その時
間的変化を包絡することにより、より厳し目の信号を生
成することが可能となる。複数の過渡事象を包絡してシ
ステム上より厳しめの信号を生成する方法は、システム
により様々である。一例をあげれば、例えば図6に示す
ように、経過時間的に変化するプロセス量の最大値を包
絡させるとか、その他、プロセス量の時間微分の最大値
をほうらくさせるとか、色々ありうる。しかし、いづれ
にせよ、ソフトプログラムによるのでそれに対する柔軟
性は十分有ることはいうまでもなく、必要に応じて適宜
選択され得る。
【0028】次に、学習機能を用いプラントの通常運転
及び異常運転のプロセス信号の挙動から代表的な事象を
抽出する作業は、以下のようにして行われる。先ず、プ
ラントプロセスからの実際の信号を、プラントの運転中
も常にある一定時間、例えば、想定される過渡事象の継
続時間のスパンにおいて、プロセス信号を常時記録し、
それ以前のものは捨てるなどの処置を行い、あるいは、
運転員の判断で必要と思われる記録についてはそれを保
存する。そして、定期的に行う健全性確認試験時にそれ
を再生し、上記の模擬信号200として当該の被試験体
である制御装置100に対し、上述された方法で注入す
ることにより、所期の機能を実行することを確認する。
これにより、実際にプラントで経験された事象にたいし
て被試験体である制御装置100の応答特性の再現性を
確認することが可能になる。
【0029】また、これらの記録をメモリ装置に蓄積す
ることにより、その学習効果として、さらに完成度の高
い健全性評価手段とすることができる。
【0030】さらに、プロセス信号の挙動から代表的な
事象の抽出は、以下のように実施することが可能であ
る。すなわち、一般に、この様な被試験システム(制御
装置)は、例えば原子炉安全保護系においても多数有
り、それらの全てについて、定期的に(例えば、毎日あ
るいは毎週)全ての過渡事象や事故事象の解析をベース
とした模擬信号により健全性確認試験を行うことは、い
くら自動化しても時間的負担は大きい。そこで経年変化
の無いものについては、学習機能を用いずに簡略に行
い、一方、経年変化の著しいものについてのみ詳細に確
認試験を行うように学習機能を用いるというものであ
る。すなわち、運転員の判断により、その試験ケースに
ついて各々の被試験体システムについて、選択すること
により実現するものである。健全性確認システムとして
は、各プロセス信号に対する各々の試験ケースについ
て、識別符号を与え、それらの組合せを任意に選択し実
行できるようにすれば容易に実現できる。
【0031】これにより、より合理的かつ効果的な定期
的健全性確認試験を行うことができる。一例をあげれ
ば、バルブの上記確認試験において、その印加する電圧
に対するその応答の電流信号波形を見ることにより、そ
の健全性だけでなく、摩耗の度合いを進行状況を適切に
把握し将来予想することができ予防保全を可能とする。
【0032】さらにもう一例をあげるなら、中性子束検
出器についても同様な機能を有することができる。すな
わち、印加電圧に対する出力電流を定期的に測定し、感
度変化を捕らえ、将来予想を行う。この様なものにたい
し、一方においては、サーモカプルやサーミスターのよ
うに経年変化はほとんど無く、プロセス量の一点を確認
すればその健全性についてほぼ確実に確認することが出
来るものがある。従って、この様なものにたいしては、
上記の選択機能を知ることにより、合理化することがで
きる。
【0033】
【発明の効果】上記の本発明の詳細な説明からも明らか
なように、本発明になるシステムの安全保護系健全性確
認方法及び装置によれば、原子炉や産業プラント等の複
雑な安全保護系の監視制御システムの定期的な健全性確
認操作において、過去の事故などを含めた事象解析によ
り、より忠実な過渡事象に対応した模擬信号を発生する
ことにより、第三者に対しもよりわかり易く、かつ、説
得性の有るシステムの安全保護系健全性確認方法及び装
置を提供することが可能になる。また、その際、複数の
過渡事象を包絡して厳しめに評価することにより、より
説得性を持たせることが可能となる。
【0034】さらに、学習機能を適用し、プラントの通
常運転及び異常運転のプロセス信号から過渡事象を抽出
し、その事象を解析して模擬信号として上記試験に用い
ることにより、より精度の高い健全性確認を実現する効
果がある。さらに、応答特性の経年変化の著しいもの
と、そうでないものの健全性確認試験の頻度を変えるこ
とにより、より合理的かつ効果的な方法を実現する効果
がある。これにより、プラント全体システムとして均一
な稼動率と信頼性を有する監視制御システムを確認する
合理的な優れた健全性確認手法を提供することが可能に
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の特徴部を示すシステムの安全保護系健
全性確認装置の構成を示すブロック図である。
【図2】上記システムの安全保護系健全性確認装置を適
用するシステムの安全保護系の構成を示すシステムブロ
ック図である。
【図3】上記図1の健全性確認装置の具体的構造を示す
回路図である。
【図4】上記健全性確認装置における動作を説明するフ
ロー図である。
【図5】本発明の健全性確認装置内の模擬信号発生器が
発生する過渡事象と判定論理の例を示す図である。
【図6】健全性確認装置内の模擬信号発生器が発生する
包絡信号を説明するための波形図である。
【符号の説明】
10 検出部 20(1)〜(4) 伝送ステーション 30(1)〜(4) 論理回路部 36 出力 40 出力論理部 50 バルブ 100 被校正演算装置 110、140 校正時切替器 120 校正時養成装置 130 健全性確認装置 131 模擬信号発生部 132 判定論理部 200 模擬信号 123 CPU 124 アナログ出力部 125 メモリ装置 126 アナログ入力部 127 ディジタル入力部 128 バスライ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松崎 栄一 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 システムの安全保護系の監視制御システ
    ムの健全性を定期的に確認するシステムの安全保護系健
    全性確認方法において、プラントの監視制御を行う安全
    保護系をプロセスから切り離し、プラントの事象解析に
    基づく過渡事象を模擬するプロセス信号を時系列的に発
    生する模擬信号を発生し、上記模擬信号を上記プロセス
    から切り離された上記被試験安全保護系に注入し、その
    応答出力信号を取り込み、さらに、上記模擬信号に対す
    る上記出力信号の応答特性から上記システムの健全性を
    確認することを特徴とするシステムの安全保護系健全性
    確認方法。
  2. 【請求項2】 上記請求項1において、上記模擬信号
    は、複数の過渡事象を組合せて時間的変化を包絡する信
    号によって生成することを特徴とするシステムの安全保
    護系健全性確認方法。
  3. 【請求項3】 上記請求項1において、上記模擬信号の
    生成は、プラントの通常運転及び異常運転におけるプロ
    セス信号の挙動から代表的な過渡事象を抽出し、これら
    に基づいて上記模擬信号として再生することにより行わ
    れることを特徴とするシステムの安全保護系健全性確認
    方法。
  4. 【請求項4】 上記請求項1において、システムを構成
    する複数の被試験システムのうち、その応答特性におい
    て経年変化の著しいものを選択し、それに対応する過渡
    事象から上記模擬信号を選択形成することを特徴とする
    原子炉安全保護系健全性確認方法。
  5. 【請求項5】 システムの安全保護系の監視制御システ
    ムの健全性を定期的に確認するシステムの安全保護系健
    全性確認装置において、プラントプロセスを演算制御す
    る演算手段をプロセスから切り離す手段と、プラントの
    事象解析に基づく過渡事象を模擬するプロセス信号を時
    系列的に発生する模擬信号発生手段と、該模擬信号を上
    記プロセスから切り離された演算手段に注入すると共に
    その応答出力信号を取り込み、その応答特性の経時的変
    化から上記システムの健全性を確認する手段とを有する
    ことを特徴とするシステムの安全保護系健全性確認装
    置。
  6. 【請求項6】 上記請求項5において、上記模擬信号発
    生手段は、複数の過渡事象を組合せて時間的変化を包絡
    する信号を生成する手段を備えていることを特徴とする
    システムの安全保護系健全性確認装置。
  7. 【請求項7】 上記請求項5において、上記模擬信号発
    生手段は、プラントの通常運転及び異常運転におけるプ
    ロセス信号の挙動から代表的な過渡事象を抽出して上記
    模擬信号として再生する手段を有していることを特徴と
    するシステムの安全保護系健全性確認装置。
  8. 【請求項8】 上記請求項5において、さらに、上記被
    試験演算手段に代わって正常な出力信号を発生する養生
    信号発生手段を備えていることを特徴とするシステムの
    安全保護系健全性確認装置。
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