JPH0652286B2

JPH0652286B2 - 電源インタ−フエ−ス回路の検査装置

Info

Publication number: JPH0652286B2
Application number: JP61260512A
Authority: JP
Inventors: ロバート・エドワード・ヘイガー
Original assignee: ウエスチングハウスエレクトリックコ−ポレ−ション
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPS62106378A; EP0223461A1; US4664870A

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野この発明は保護装置を附勢するために票決論理電源回路
が使用される原子力プラントのような複合プロセスのた
めの保護装置に関し、特にかかる回路のオンライン検査
を行う装置に関する。

従来技術の説明複合プロセスのための保護装置は、温度、圧力及び流量
のような選択されたプロセス・パラメータならびに弁が
開いているか閉じているか或はポンプが走行しているか
停止しているかのような種々な要素の状態を監視して、
異常なプロセス状態の影響を阻止或は軽減するために積
極的な関与を要求するパラメータの測定値ならびに要素
の検出された状態値に自動的応答を行う。このような保
護装置にとっては、信頼性が高いことが本質的要件であ
る。信頼性を高めるために、各選択されたパラメータ及
び要素の状態を検知する目的で冗長度をもってセンサを
設けることが一般的慣行となっている。また、冗長セン
サの応答を票決すること、言い換えるならば、誤動作の
確立を減少するために、活動が開始される前に、すべて
とは限らず、複数のセンサが異常状態を検出するのを要
件とすることが一般的慣行である。

原子力発電プラントは、このような保護装置が用いられ
る複雑もしくは複合的なプロセスの一例である。原子力
プラントにおける保護装置は複数の機能を行う。すなわ
ち、保護装置は原子炉の状態に依存し原子炉の停止もし
くは引外し（トリップ）を行うことができるし、或はま
た、弁の開閉、およびポンプやその他の要素の投入或は
遮断等のようないくつかの付設された安全機能を行うこ
とができる。典型例として、引外し機能では、通常炉心
から引き出された位置に制御棒を保持している電気機械
的ジャッキが消勢され、制御棒は炉心内に再挿入されて
炉心を臨界未満の状態にする。さらに、付設されている
安全機能には、通常附勢されている負荷装置の消勢或は
通常消勢されている負荷装置の附勢が含まれている。典
型的な付設された安全もしくは保護機能システムにおい
ては、選択されたパラメータ及び／または状態の状況を
検出するのに４つの冗長センサが用いられている。各セ
ンサの応答は、設定点値と比較されて、部分的附勢信号
と称するディジタル信号が発生される。部分的附勢信号
と称する理由は、安全要素もしくは装置を作動するのに
２つ以上のセンサからの指示が要求されるからである。
各パラメータまたは状態状況に関する４つの部分的附勢
信号はすべて、電気的に分離されている２つの同じ論理
列の各々に供給される。典型例として、このことは、各
論理列に１組の接点を有するリレーのコイルに各部分的
附勢信号を印加することにより達成される。各論理列は
それら部分的附勢信号を２アウト・オブ４等で独立的に
票決し、１つの附勢信号を発生する。２つの附勢信号が
独立的に発生されると、該附勢信号は電源インターフェ
ース回路に印加されて、付設安全機能を開始する。ここ
に電源インターフェース回路は、通常附勢されている要
素であれ、通常消勢されている要素であれ負荷装置を作
動するのに２つの附勢信号の存在を必要とするものであ
る。このような２アウト・オブ２票決電源インターフェ
ース回路は、２つのチャンネルの内の１つに単一の故障
が生ずればそれにより不能化され得る。

規制によれば電源インターフェース内にスイッチを含む
保護装置は周期的に検査することが要求されている。現
在はスイッチング装置の検査は手動で行われている。プ
ラントが運転中である間は消勢することができない、通
常附勢されている負荷の場合に用いられる装置及び方法
として、米国特許第３，９６７，２５７号明細書に記述
されているものがある。この公知技術によれば、検査下
のスイッチング装置と直列に電流モニタが接続され、さ
らにこの組み合わせ（即ち電流モニタとスイッチング装
置との直列接続）に並列に、やはり可視電流モニタが設
けられている第２のスイッチング装置が接続される。検
査を行うに当たり、負荷に対する電源を維持するため
に、第２のスイッチング装置が最初に「閉成」される。
次いで検査下のスイッチング装置を操作し、その間、対
応の電流モニタを介してスイッチング状態の表示もしく
は指示を観察する。

論理列もしくはスイッチング装置における単一の故障に
対しても許容性を与えるために、本件出願人によって１
９８５年１０月３１日に米国に出願された米国特許シリ
アル番号第７９３、３８３号には、通常の２アウト・オ
ブ２配列の代わりに２アウト・オブ３票決電源インター
フェースを使用することが提案されている。そこに記載
されたインターフェースは、並列接続されたスイッチの
直列接続された群を使用しており、その場合インターフ
ェースを通る電流を測定するための漏洩路を提供するよ
う大きな抵抗がスイッチを分路してスイッチ状態を決定
するようにしている。

この発明の第１の目的は、票決論理電源インターフェー
ス回路を自動的に検査するための新規な装置を提供する
ことである。

この発明のもう１つの目的は、保護装置の保護機能を維
持したままでかかる検査を行うことである。

この発明のこれら及び他の目的はｎアウト・オブｍ票決
電源インターフェースで実現される。例えば原子炉と共
に使用されるような保護装置内に組み込まれるとき、ｎ
及びｍに対する実際の値はそれぞれ２及び３であり、そ
れ故２アウト・オブ３の独立した電源による確認が動作
を開始するために必要とされる。このような２アウト・
オブ３のインターフェースは並列接続された３つのリレ
ースイッチのリレー接点群で配列された３つの対のリレ
ー接点を含んでいる。各群は、３つの対のリレー接点の
異なった１つから１つづつの、直列に接続された２つの
リレー接点の異なった組み合わせを含んでいる。並列接
続された３つのリレー接点群は負荷と電源とに直列に接
続されている。リレースイッチの各対はリレー接点の対
の３つの内の２つに対応するリレーコイルが負荷を附勢
するために附勢されなければならないように別々の附勢
信号で附勢される。通常附勢される負荷の場合にはスイ
ッチは通常閉じていて開位置に附勢され、他方、常開ス
イッチは通常消勢された負荷と共に使用される。

電源インターフェース回路は電源インターフェース内の
各スイッチに対して検査信号を発生する検査信号発生器
によって検査される。そのスイッチと関連した附勢信号
もしくは検査信号のいずれかに応答してスイッチを附勢
する。電流検出器は直列接続されたスイッチの各群内の
スイッチを通って流れる電流を検出する。検査信号発生
器は、選択されたスイッチを附勢する検査信号のパター
ンを発生し、そして電流検出器によって検出された電流
を各パターンのための予想値と比較する。予想値からの
偏差はシステム内の故障を指示する。通常附勢される負
荷に対しては、保護機能は電源インターフェースが検査
されている間、動作のままである。

この発明のより完全な理解は添付図面と共に為される以
下の説明から容易に得ることができるであろう。

好適な実施例の説明この発明は原子力プラントのための保護装置に適用され
るものとして説明するが、他の多くの型の複雑もしくは
複合プロセスのための保護装置にも組み込まれ得るとい
うことを理解されたい。第１図に示すように、例示的な
装置１はセンサ３の冗長的な４つの組みを使用して、圧
力、温度、流量、放射能レベル等のような選択されたプ
ラント・パラメータや、及び／またはバルブが開いてい
るか閉じているか、またはポンプが運転しているかして
いないか等のような種々の要素の状態を監視する。かか
る装置が特定の安全機能に対して使用される場合には、
センサ３はプラント・パラメータまたは状態の１つだけ
もしくは複数を監視し得る。センサ３の各組みによって
発生された信号は１から４まで番号付けられた別々のチ
ャンネル・セット５に与えられ、ここでセンサ信号の検
出された値は、それらを選ばれた設定点の値と比較する
ことによって異常状態の指示のために分析もしくは解析
される。ある事例においては、測定されたパラメータの
値は、制御装置の技術分野で良く知られているように異
常状態を指示するために制限値と比較される他のパラメ
ータを計算するために使用される。各チャンネル・セッ
トは、そのチャンネル・セット内のセンサが、関連の安
全機能の附勢を正当化する状態を検知しているか否かを
示すディジタル出力信号を発生する。１つ以上のチャン
ネル・セットによる確認が安全機能を開始するために必
要とされるならば、ディジタル信号は“部分的附勢信
号”といわれる。

チャンネル・セット５の各からの部分的附勢信号は、第
１図にＡ、Ｂ及びＣが付されている３つの別々の論理列
７にそれぞれ与えられる。冗長的な部分的附勢信号の間
に分離を与えるために、それら部分的附勢信号は現在慣
行されているように、各々の論理列内の別々のリレーの
コイルにそれら部分的附勢信号の各々を与えるような方
法によって、互いに電気的に絶縁もしくは分離されてい
る。これらのリレーのコイルと接点との分離は附勢信号
間で、及び論理列間で電気絶縁を提供する。絶縁はまた
リレーの代わりに例えばソリッド・ステート・スイッチ
を使用した光アイソレータによっても提供され得る。

論理列７は、４つのチャンネル・セット５から受信され
た部分的トリップ信号を別々に票決し、あらかじめ決め
られた数の部分的トリップ信号が検出された時それら論
理列７の関連の出力線９に附勢信号ａ、ｂまたはｃを発
生する。代表的には２アウト・オブ４票決論理がこれら
の論理列によって使用される。すなわち、論理列が附勢
信号を発生するためには、４つのチャンネル・セットの
内の２つが部分的附勢信号を発生していなければならな
い。このような機構は、ただ１つの部分的トリップ信号
が附勢信号を発生するように要求された場合に生じ得る
スプリアスなトリップの可能性を減じるけれども、チャ
ンネル・セットの２つによる部分的附勢信号の発生を妨
げる故障を許容してしまう。通常の場合においては、４
つのチャンネル・セットのすべてが異常状態の発生と同
時に部分的附勢信号を発生するであろうし、そして３つ
の論理列７のすべてが附勢信号を発生するであろう。も
ちろん２アウト・オブ４以外の票決方法(strategies)が
論理列７によって使用され得る。

リード９上の附勢信号は、第１図に参照数字１３で概略
的に示した電源インターフェースを介して電圧源Ｖによ
る負荷装置１１の附勢を制御するように使用される。負
荷装置１１は関連の異常状態の検出に対して自動応答を
行うある種の電気的に操作される装置であって良い。こ
のような装置は例えば、ポンプ、電気的に制御される
弁、ヒータ、回路遮断器、もしくはある種のモータ駆動
される装置であり得る。第１図の装置において負荷装置
は通常に附勢される装置であるが、以下解るようにこの
発明はまた通常消勢される負荷装置と共にも使用され得
る。

電源インターフェース１３は、電圧源Ｖを横切って負荷
装置１１と直列に接続されたスイッチ回路網を含む。第
１図の回路においてそれらスイッチは、リレーＡ、
(A)、Ｂ、(B)、Ｃ及び(C)の常閉接点１５である。２つ
のリレーのコイル１７が各々の論理列７からの出力線９
に接続されている。これらコイルの接点は、各々が２つ
の接点からなる３つの群１９で接続され、各群内の２つ
の接点は直列に接続され、そしてそれら群は並列に接続
されている。各群内の２つの接点は異なった論理列によ
って附勢されるリレーと関連している。従って第１の群
はリレーＡ及びＢのブレーク接点を含み、第２の群はリ
レー(A)及び(C)の接点を含み、そして第３の群はリレー
(B)及びＣの接点を含んでいる。それ故第１図から、３
つの論理列７の内の２つによって線９上に発生された附
勢信号のどのような組み合わせに対しても、電圧源Ｖ及
び負荷装置１１間の回路を遮断し、これによって接点が
負荷１１を附勢するための電源インターフェース１３に
おいて開かれるというのが解るであろう。この電源イン
ターフェースでもって、スプリアスな附勢に対する保護
が、論理列の少なくとも２つによる異常状態の確認を必
要とすることによって与えられるが、いずれか１つの論
理チャンネルにおける故障はシステムを不能化しないで
あろう。

この発明は第１図に示したような電源インターフェース
を検査する独特の装置を達成している。第２図は、第１
図に示した保護装置１の部分を形成する通常附勢される
負荷１１のための電源インターフェース回路１３を検査
するための装置を示す。検査装置は例えば、マイクロプ
ロセッサの形態にある検査ユニットすなわち検査信号発
生器２１を含んでいる。マイクロプロセッサ２１は、電
源インターフェース回路１３のリレーの各々に対して別
々の検査信号を発生する。各々の検査信号はナンド回路
２３を介して関連のリレーのコイル１７に与えられる。
これらナンド回路２３は特許請求の範囲記載のゲート装
置に対応している。３つの論理列７（第１図参照）の１
つによって線９上に発生された論理列レベル附勢信号
ａ，ｂまたはｃは、インバータ２５を介して各々のナン
ド回路２３に第２入力として与えられる。検査モードに
無い時、マイクロプロセッサ２１は、論理列によって発
生されるどの附勢信号をも、適当なリレー・コイルに通
す高レベル信号を発生する。検査はマイクロプロセッサ
２１に検査開始信号ＴＩを与えることによって自動的に
開始されるか、もしくは検査ボタンＴＢを附勢すること
によって手動で開始されるが、その検査中にはマイクロ
プロセッサは、介在するナンド回路２３を介して関連の
リレー・コイル１７を附勢する低レベル信号のパターン
を順次発生する。

検査装置はまた、電源インターフェース回路における接
点１５の各群１９と直列に接続された電流検出器２７を
も含んでいる。この電流検出器２７は特許請求の範囲記
載の電流検出手段に対応している。各接点群１９におけ
る接点のいずれかの組みと関連したリレーのコイルを附
勢すると、その群を通る電流は遮断されることとなり、
このことが関連の電流検出器２７によって検出される。
電流検出器２７によって検出された電流値は線２９を渡
ってマイクロプロセッサ２１に報らされる。

第３図は、この発明を常時消勢される負荷１１′のため
の電源インターフェース回路１３′に適用した場合を示
す。この装置において、論理レベル附勢信号ａ，ｂ及び
ｃは、オア回路３１を介して、反転することなく適当な
リレー・コイル１７′に与えられる。マイクロプロセッ
サ２１は検査モードに無い時にオア回路３１に低レベル
論理信号を与え、それ故附勢信号はそれが発生された時
には関連のリレー・コイルに通される。検査中、マイク
ロプロセッサは、電源インターフェース回路１３′内の
適当な常開接点１５′を閉じるよう関連のリレー・コイ
ル１７′を附勢する高レベル論理信号のパターンを順次
発生する。再度、電流検出器２７′はリレー接点の３つ
の群１９′を通って流れる電流を監視し、そしてリード
２９′を介してマイクロプロセッサ２１にその読みを送
り返す。回路の正当な動作を検出するために常開接点１
５の２つの組みと関連したリレーは、その関連した電流
検出器２７′を通って電流が流れるように附勢されなけ
ればならない。このことは負荷１１′を附勢するように
もする。通常消勢されている負荷を検査中にこのように
瞬間的に附勢することは、ある種の付設安全機能にたい
して許容され得るものである。瞬間的な附勢でさえ許容
され得ないという状況に対しては、本件出願人によって
１９８５年１０月３１日に米国出願されたもう１つの出
願、米国特許出願シリアル番号第７９３，３８１号があ
り、これは、電流検出器２７によって検出されるべき充
分な電流を提供しつつ、負荷１１′を附勢するために必
要とされる電圧以下に附勢電圧を減じている。

第２図におけるナンド回路及び第３図のオア回路のよう
なゲート回路の選択は、負荷は通常附勢されているかも
しくは消勢されているかに依存し、かつ所望の故障状態
にも依存する。例えば通常附勢された負荷の場合、第２
図におけるナンド・ゲートをしようすることによって、
マイクロプロセッサの故障は、高レベル・ゲート信号が
それらゲートに与えられないようなマイクロプロセッサ
の故障は、附勢、この場合負荷の消勢、をもたらす。他
方、通常消勢された負荷の場合には第３図におけるオア
・ゲートを使用することによって、検査装置の故障は通
常の動作中にオア・ゲートに低レベル信号を与えるが、
これは負荷の附勢をもたらさない。いずれの場合におい
ても、２アウト・オブ３附勢信号ａ，ｂ及びｃの発生が
常に負荷の附勢をもたらす。

以下の表１は第２図の回路を検査するためにマイクロプ
ロセッサ２１によって発生されるステップ信号はシーケ
ンス及び各検査シーケンスからの予想される結果を示
す。

ステップ１は通常の動作モードにあり、それにおいてマ
イクロプロセッサは、論理列７によって発生されるどの
附勢信号ａ，ｂ，またはｃも適当なリレー・コイルに通
されるように第２図のナンド回路２３のすべてに高レベ
ル信号を与える。表１のステップ８ないし１３は負荷が
検査中消勢されない場合には省略される。

表２は第３図の回路に対する検査シーケンス及び予想さ
れる結果を示す。

再度ステップ１は論理列７からのどの附勢信号ａ，ｂ，
またはｃも適当なリレー・コイルに通されるように第２
図のオア回路３１のすべてに低レベル信号が与えられる
時の検査の間の正常状態を表す。一度に１つのコイルだ
けが附勢されるステップ２ないし７は、通常、検出器２
７を通るどんな電流をももたらさないが、それらはある
故障を検出するに有用である。例えば、もし群内の接点
の他の組みが粘着閉成される(stuk closed)か、もしく
は接点のその他の組みと関連したコイルがある故障に起
因して附勢される場合には、回路は完成しそして関連の
電流検出器２７によって検出されるであろう。

マイクロプロセッサ２１は、電流検出器２７によって検
出された電流を、発生された検査信号の各々の組み合わ
せに対する予想値と比較する。これら比較の結果は、検
査中なんらかの故障が検出されたか否かを示す出力状態
信号を発生するためにマイクロプロセッサによって使用
される。マイクロプロセッサはこの検査を急速に行いか
つ保護機能を不能化しないので、回路状態を密接に監視
するように頻繁に検査を行い得る。

この発明をスイットとしてリレーを使用したものについ
て説明してきたけれども、例えばトライアック、ＳＣ
Ｒ、または電力ＭＯＳＦＥＴのような他の型のスイッチ
ング・デバイスも使用され得る。上述したようにリレー
は本質的にコイル−接点分離によって電気的絶縁を提供
する。ソリッドステート・スイッチは、例えば光−アイ
ソレータまたは他の適当な保護段(grade)絶縁装置によ
ってチャンネルの分離を維持するよう電気的に絶縁され
得る。

この発明の特定の実施例を詳細に説明してきたけれど
も、その細部に対して種々の変更及び置き換えが全体的
な開示内容に鑑みて可能であるということが当業者には
理解されるであろう。従って開示された特定の装置は説
明のためだけのものであることを意味し、この発明の範
囲をそれに制限しようとするものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の教示に従って構成された通常附勢さ
れる負荷のための電源インターフェース回路を含む保護
装置を示す回路図、第２図は、検査装置を含む第１図の
電源インターフェース回路を示す回路図、第３図はこの
発明による、通常消勢される負荷のための電源インター
フェース回路を示す回路図である。図において、３はセ
ンサ、５はチャンネル・セット、７は２／４票決論理
列、１１及び１１′は負荷、１３及び１３′は電源イン
ターフェース、１５及び１５′は接点、１７及び１７′
はリレーのコイル、１９は接点群、２１はマイクロプロ
セッサ、２３はナンド回路、３１はオア回路、２７は電
流検出器である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷装置を附勢するためにｍ対のリレース
イッチの内のｎ個のリレースイッチがリレーコイルに与
えられる別々の附勢信号によって閉じられなければなら
ないような回路網内で配列された前記ｍ対のリレースイ
ッチのリレー接点を介して前記負荷装置を電源に接続す
る電源インターフェース回路を検査するために、前記リレーコイルの各々に対して検査信号を選択的に発
生するための検査信号発生器と、前記リレーコイルの各々に接続され、該リレーコイルと
関連した前記附勢信号及び該リレーコイルのための前記
検査信号の少なくとも１つに応答して前記リレーコイル
の附勢を制御するゲート装置と、前記リレー接点の前記回路網の選択された部分における
電流を測定して前記検査信号発生器にその測定値を与え
るための電流測定手段と、を備え、前記検査信号発生器は、選択されたリレースイ
ッチに対応するリレーコイルを閉じるために検査信号の
選択されたパターンを発生し、各々の選択されたパター
ンに対する予想電流測定値を記憶し、前記電流測定手段
によって検出された電流測定値を前記記憶された予想の
測定値と比較し、そして比較結果を表す出力信号を発生
する手段を含んでいることを特徴とする電源インターフ
ェース回路の検査装置。
【請求項２】前記回路網内の前記リレー接点は複数個の
リレー接点群で配列され、前記リレー接点群は互いに並
列に接続されると共に前記負荷及び前記電源に直列に接
続され、各々のリレー接点群は、前記一対のリレー接点
の異なった１つからの各々と直列に接続される、ｎ個の
リレー接点の異なった組み合わせを含み、前記複数個の
リレー接点群は、一度にｍ個のリレー接点からｎ個を取
る可能なすべての異なった組み合わせを含み、そして前
記電流検出手段は各々のリレー接点群を通って流れる電
流を検出するための電流検出器を含んでいる特許請求の
範囲第１項記載の電源インターフェース回路の検査装
置。