JPH11344590A

JPH11344590A - 制御棒挿入状態監視装置

Info

Publication number: JPH11344590A
Application number: JP10151691A
Authority: JP
Inventors: Kan Abe; 簡阿部; Hiroshi Inushima; 浩犬島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】制御棒が原子炉の炉心まで確実に挿入された
か否かを監視する。【解決手段】制御棒位置指示装置検出器（不図示）か
らの制御棒過渡位置信号をＡ／Ｄ変換し、変換したデー
タ（Ｙi ）を、離散ウェーブレット変換し、更に離散逆
ウェーブレット変換し、この逆変換結果の各スケール
（１，２，・・・，ｊ）ごとの出力の平均値を平均値演
算器１８，１９，２０で求め、求めた各平均値と設定器
２２，２４，２６で予め設定されている制御棒が正常に
挿入されたときに得られる平均値（正常値）とを比較器
２１，２３，２５で比較し、例えば、いずれかの比較結
果が正常値の３倍を超えると、比較器２７に出力する。
この出力と、設定器２８の設定値とを比較器２７で比較
して異常か否かを判断し、異常であれば警報出力３０を
発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、原子力発電所に
おける制御棒落下に伴う原子炉底での反動を検出して、
制御棒が確実に挿入されたことを確認するための、制御
棒挿入状態監視装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は例えば三菱電機技報Ｖｏｌ．５
９，Ｎｏ．２，１９８５年２月「制御棒過渡位置検出装
置」三菱電機発行第５９頁に示された、従来の制御棒落
下にともなう誘導起電力の波形を表示する制御棒挿入状
態監視装置の構成図である。図において、１は制御棒駆
動軸、２は制御棒位置指示装置検出器、３は制御棒位置
指示装置検出器２の電源供給ラインに接続された導体抵
抗、４は検出器用電源、７は制御棒の落下にともなう電
圧降下、８は制御棒過渡位置検出装置、９は検出器２の
インダクタンス変化のよる電圧変化を示す電圧波形、１
０は電圧波形で、電圧波形９の低周波成分を取り出し誘
導起電力による電圧波形変化として表示した場合の波形
であり、制御棒過渡位置信号となる。

【０００３】従来は、図６に示したように制御棒落下に
ともなう誘導起電力の電圧波形１０を人間が見て、制御
棒が確実に原子炉に挿入されたことを確認していた。こ
の作業は電圧波形１０の立ち上がりの形状や制御棒が原
子炉の炉底で数回バウンドすることなどから判断する熟
練を要する作業であり、また、制御棒の数量も原子炉出
力が大きいものでは５０数本におよんでいるので、作業
に長時間を要した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の制御棒挿入状態
監視装置は以上のように構成されているので、誘導起電
力の電圧波形変化の人間による認識は、個人差が大きく
また人間の負荷も大きいという問題点があった。このた
め、制御棒が確実に原子炉内に挿入されたかどうかの判
定に問題があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、検出された誘導起電力の電圧波
形変化をパターン化して制御棒が原子炉に挿入されたこ
との自動判別をする制御棒挿入状態監視装置を得ること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）この発明に係る制
御棒挿入状態監視装置は、制御棒挿入時に検出される制
御棒過渡位置信号をＡ／Ｄ変換し、この変換データを離
散ウェーブレット変換して更にこの変換結果を離散逆ウ
ェーブレット変換し、この逆変換結果の平均値を求める
演算手段と、上記平均値と、上記制御棒の正常挿入時の
制御棒過渡位置信号を上記演算手段で演算して得られる
平均値を正常値として比較し、その比較結果に応じて制
御棒の挿入状態を判断する比較手段とを備えたものであ
る。

【０００７】（２）また、制御棒挿入時に検出される制
御棒過渡位置信号をＡ／Ｄ変換し、この変換データを離
散ウェーブレット変換して更にこの変換結果を離散逆ウ
ェーブレット変換し、この逆変換結果の分散値を求める
演算手段と、上記分散値と、上記制御棒の正常挿入時の
制御棒過渡位置信号を上記演算手段で演算して得られる
分散値を正常値として比較し、その比較結果に応じて制
御棒の挿入状態を判断する比較手段とを備えたものであ
る。

【０００８】（３）また、制御棒挿入時に検出される制
御棒過渡位置信号をＡ／Ｄ変換し、この変換データを離
散ウェーブレット変換して更にこの変換結果を離散逆ウ
ェーブレット変換し、この逆変換結果の歪度を求める演
算手段と、上記歪度と、上記制御棒の正常挿入時の制御
棒過渡位置信号を上記演算手段で演算して得られる歪度
を正常値として比較し、その比較結果に応じて制御棒の
挿入状態を判断する比較手段とを備えたものである。

【０００９】（４）また、制御棒挿入時に検出される制
御棒過渡位置信号をＡ／Ｄ変換し、この変換データを離
散ウェーブレット変換して更にこの変換結果を離散逆ウ
ェーブレット変換し、この逆変換結果の尖度を求める演
算手段と、上記尖度と、上記制御棒の正常挿入時の制御
棒過渡位置信号を上記演算手段で演算して得られる尖度
を正常値として比較し、その比較結果に応じて制御棒の
挿入状態を判断する比較手段とを備えたものである。

【００１０】（５）上記（１）〜（４）のいずれか１項
において、演算手段は、制御棒挿入時に検出される制御
棒過渡位置信号をＡ／Ｄ変換し、この変換データを離散
ウェーブレット変換して更にこの変換結果を離散逆ウェ
ーブレット変換し、この逆変換結果の任意のスケールの
平均値、分散値、歪度、または尖度を求める演算手段と
すると共に、比較手段は、上記任意のスケール毎に求め
た演算結果と、この演算結果に対応し上記制御棒の正常
挿入時の制御棒過渡位置信号を上記演算手段で演算して
得られる上記任意のスケール毎の正常値とを比較し、そ
の比較結果に応じて制御棒の挿入状態を判断する比較手
段としたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の
実施の形態１による制御棒挿入状態監視装置を示す構成
図である。１１は図６に示す制御棒位置指示装置検出器
２からの信号である誘導起電力の電圧波形１０を、所定
時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換
し、複数個の時系列データＹi （ｉ＝１，２，・・・，
Ｎ）を出力するＡ／Ｄ変換器（サンプリング手段）、１
２は時系列データＹi に基づいて警報を出す異常検出処
理装置である。

【００１２】図２は異常検出処理装置１２の詳細な構成
を示す構成図であり、図において、１３はＡ／Ｄ変換器
１１から出力された時系列データＹi に基づいて誘導起
電力の電圧波形１０の離散ウェーブレット変換を演算す
る離散ウェーブレット変換演算器、１４は離散ウェーブ
レット変換演算器１３から出力された離散ウェーブレッ
ト変換に基づき離散逆ウェーブレット変換を演算する離
散逆ウェーブレット変換演算器、１５，１６，１７は離
散逆ウェーブレット変換演算器１４から出力された結果
で１，２，・・・，Ｊ個のスケールに分割される。１８
は離散逆ウェーブレット変換演算器１４から出力された
スケール１の平均値を演算する平均値演算器１、１９は
離散逆ウェーブレット変換演算器１４から出力されたス
ケール２の平均値を演算する平均値演算器２、２０は離
散逆ウェーブレット変換演算器１４から出力されたスケ
ールｊの平均値を演算する平均値演算器ｊ、なおこの平
均値演算器はｊ個設定しておく。

【００１３】２２は制御棒が正常に挿入された場合の離
散逆ウェーブレット変換のスケール１の平均値を記憶す
る設定器１、２１は平均値演算器１（１８）により演算
された誘導起電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換
の離散逆ウェーブレット変換のスケール１の平均値と設
定器２２に記憶された、正常時の離散ウェーブレット変
換の離散逆ウェーブレット変換のスケール１の平均値を
比較する比較器１である。

【００１４】２４は制御棒が正常に挿入された場合の離
散逆ウェーブレット変換のスケール２の平均値を記憶す
る設定器２、２３は平均値演算器１（１９）により演算
された誘導起電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換
の離散逆ウェーブレット変換のスケール１の平均値と設
定器２４に記憶された、正常時の離散ウェーブレット変
換の離散逆ウェーブレット変換のスケール２の平均値を
比較する比較器２である。

【００１５】２６は制御棒が正常に挿入された場合の離
散逆ウェーブレット変換のスケールｊの平均値を記憶す
る設定器ｊ、２５は平均値演算器１（２０）により演算
された誘導起電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換
の離散逆ウェーブレット変換のスケール１の平均値と設
定器２６に記憶された、正常時の離散ウェーブレット変
換の離散逆ウェーブレット変換のスケールｊの平均値を
比較する比較器ｊである。

【００１６】なお、図では比較器２１、比較器２３、比
較器２５という具合に３個で代表して表記しているが、
実際にはｊ個の比較器が必要である。同様に設定器２
２、設定器２４、設定器２６という具合に３個で代表し
て表記しているが、実際にはｊ個の設定器が必要であ
る。

【００１７】２８は比較器１（２１）、比較器２（２
３），．．．，比較器ｊ（２６）において制御棒が正常
に挿入された場合の許容パターンを記憶する設定器Ｍで
ある。２７は比較器１（２１），比較器２（２
３），．．．，比較器ｊ（２６）の比較結果と設定器Ｍ
に記憶された正常時の許容パターンを比較する比較器、
２９は比較器２７の比較結果に基づいて警報を出力する
警報発生器である。

【００１８】なお、離散ウェーブレット変換演算器１３
から平均値演算器１８，１９，２０までで演算手段が構
成され、比較器２１，２３，２５から比較器２７、設定
器２８までで比較手段が構成される。

【００１９】次に動作について説明する。まず、従来の
ものと同様に、制御棒挿入状態監視装置で測定されたは
誘導起電力の電圧波形１０をＡ／Ｄ変換器１１が所定時
間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換
し、複数個の時系列データＹi （ｉ＝１，２，・・・，
Ｎ）を出力する。

【００２０】そして、複数個の時系列データＹi が異常
検出処理装置１２に入力されると、異常検出処理装置１
２における離散ウェーブレット変換演算器１３が以下に
示すように、時系列データＹi から離散ウェーブレット
変換を演算する。

【００２１】

【数１】

【００２２】一般に２つの整数ｊ，ｋによって、（ｂ，
１／ａ）＝（２^-jk，２^j）と置いて離散化する。

【００２３】

【数２】

【００２４】と表現される。式（２）の逆変換は下記の
式（３）で表現される。

【００２５】次に、離散ウェーブレット変換演算器１３
からの出力から、異常検出処理装置１２における離離散
逆ウェーブレット変換演算器１４が以下に示すように、
離散逆ウェーブレット変換を演算する。離散逆ウェーブ
レット変換結果はスケール１，２，・・・，Ｊで示され
る。

【００２６】

【数３】

【００２７】式（３）の離散ウェーブレット変換の信号
平面は幅１／２^j 、高さα２^j の長方形に分割され
る。セルそれぞれに番地（ｋ，ｊ）が対応する。したが
って、ｄ_k ^(j)の値をセル（ｋ，ｊ）に当てはめる。α
の値はマザーウェーブレット変換により適宜決定する。
各スケールは以下のような列として表現される。

【００２８】

【数４】

【００２９】離散逆ウェーブレット変換結果はスケール
１，２，・・・，Ｊで求められると、異常検出処理装置
１２における平均値演算器１８、平均値演算器１９、平
均値演算器２０が、以下に示すように、スケール１，
２，・・・，Ｊの各平均値μ1，μ2 ，・・・，μｊを
式（４）で演算する。

【００３０】

【数５】

【００３１】そして、平均値演算器１８、平均値演算器
１９、平均値演算器２０により平均値μ1 ，μ2 ，・・
・，μｊが演算されると、比較器２１、比較器２３、比
較器２５が、誘導起電力の電圧波形が正常であるとき
の、離散ウェーブレット変換の離散逆ウェーブレット変
換のスケール１，２，・・・，Ｊの平均値を設定器２
２、設定器２４、設定器２６から入力し、その演算され
たμ1 ，μ2 ，・・・，μｊと正常時の各スケール１，
２，・・・，Ｊの平均値と比較する。

【００３２】ここで、設定器２２、設定器２４、設定器
２６には、誘導起電力の電圧波形が正常であるときの、
離散ウェーブレット変換の離散逆ウェーブレット変換の
スケール１，２，・・・，Ｊの平均値が記憶されている
が、外部の装置（図示せず）が演算した正常時の平均値
を記憶するようにしてもよいことは言うまでもない。

【００３３】そして、比較器２１、比較器２３、比較器
２５は演算されたμ1 ，μ2 ，・・・，μｊと正常時の
平均値を比較した結果、例えば、演算されたμ1 ，μ2
，・・・，μｊが正常時の平均値の３倍を超えた時、
異常と判定し、比較器２７に出力する。

【００３４】ここで、誘導起電力の電圧波形の離散ウェ
ーブレット変換の離散逆ウェーブレット変換のスケール
１，２，・・・，Ｊの平均値が、制御棒の挿入状態の正
常・異常が区別できる理由を簡単に説明すると、誘導起
電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離散逆ウェ
ーブレット変換のスケール１，２，・・・，Ｊは相当周
波数ごとのフィルターになっており、フィルターをかけ
た時系列データの平均値は、正常の場合ある値のまわり
に分布する。異常になると、特定のスケールあるいは、
全部のスケールの平均値が正常の場合の平均値からずれ
る。このずれ方は、異常な制御棒の挿入のされ方に依存
するので、平均値を比較することで正常・異常の判別す
ることができる。

【００３５】すなわち、平均値は確率密度分布関数の平
均を示す指標であり、確率密度分布関数は制御棒の正常
挿入時には定型の分布をするが、正常に挿入されない場
合には定型の分布とは異なるため、平均値を比較するこ
とによって上記区別が行えるようになる。

【００３６】そして、比較器２７は、比較器２１、比較
器２３、比較器２５の判定結果と正常時にあらかじめ定
められた各スケールごとの正常・異常パターンと比較し
て最終的な判定を決定する。この判定は、対象に応じ
て、設定器２８に格納しておく。例えば、一番単純な設
定基準は、各スケールが一つでも異常なら、最終判断は
異常であるという設定である。

【００３７】そして、最後に、比較器２７が異常と判断
すると、警報発生器（制御棒異常挿入検出手段）２９
が、制御棒異常挿入されたことを明らかにすべく、表示
装置（図示せず）に制御棒異常挿入が発生した旨を表示
し、あるいは、プラントを監視する監視装置（図示せ
ず）等に制御棒異常挿入が発生した旨を示す信号等を出
力し、一連の処理を終了する。

【００３８】以上より、この実施の形態１によれば制御
棒挿入の正常・異常を判断する指標と成り得る誘導起電
力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離散逆ウェー
ブレット変換のスケール１，２，・・・，Ｊの平均値に
基づいて制御棒挿入の正常・異常を判断するように構成
したので、判断する人間に影響されず制御棒挿入の正常
・異常を判断できるように成り、また、人間の負荷を従
来のものに比べて小さくすることができ、制御棒挿入の
正常・異常の判断の時間を短くできるようになる。

【００３９】実施の形態２以下、この発明の実施の形態２を図について説明する。
この発明の実施の形態２による制御棒挿入状態監視装置
を示す構成図は、図１と同様であるので、説明を省略す
る。

【００４０】図３は異常検出処理装置１２の詳細な構成
を示す構成図である。図において、１３〜１７は図２の
同一符号のものと同様であるので説明を省略する。３１
は離散逆ウェーブレット変換演算器１４から出力された
スケール１の分散値を演算する分散値演算器１、３２は
離散逆ウェーブレット変換演算器１４から出力されたス
ケール２の分散値を演算する分散値演算器２、３３は離
散逆ウェーブレット変換演算器１４から出力されたスケ
ールｊの分散値を演算する分散値演算器ｊ、なおこの分
散値演算器はｊ個設定しておく。

【００４１】２２は制御棒が正常に挿入された場合の離
散逆ウェーブレット変換のスケール１の分散値を記憶す
る設定器１、２１は分散値演算器１（３１）により演算
された誘導起電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換
の離散逆ウェーブレット変換のスケール１の分散値と設
定器２２に記憶された、正常時の離散ウェーブレット変
換の離散逆ウェーブレット変換のスケール１の分散値を
比較する比較器１である。

【００４２】２４は制御棒が正常に挿入された場合の離
散逆ウェーブレット変換のスケール２の分散値を記憶す
る設定器２、２３は分散値演算器１（３２）により演算
された誘導起電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換
の離散逆ウェーブレット変換のスケール１の分散値と設
定器２４に記憶された、正常時の離散ウェーブレット変
換の離散逆ウェーブレット変換のスケール２の分散値を
比較する比較器２である。

【００４３】２６は制御棒が正常に挿入された場合の離
散逆ウェーブレット変換のスケールｊの分散値を記憶す
る設定器ｊ、２５は分散値演算器１（３３）により演算
された誘導起電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換
の離散逆ウェーブレット変換のスケール１の分散値と設
定器２６に記憶された、正常時の離散ウェーブレット変
換の離散逆ウェーブレット変換のスケールｊの分散値を
比較する比較器ｊである。

【００４４】なお、図では比較器２１、比較器２３、比
較器２５という具合に３個で代表して表記しているが、
実際にはｊ個の比較器が必要である。同様に設定器２
２、設定器２４、設定器２６という具合に３個で代表し
て表記しているが、実際にはｊ個の設定器が必要であ
る。

【００４５】２８は比較器１（２１）、比較器２（２
３），．．．，比較器ｊ（２６）において制御棒が正常
に挿入された場合の許容パターンを記憶する設定器Ｍで
ある。２７は比較器１（２１），比較器２（２
３），．．．，比較器ｊ（２６）の比較結果と設定器Ｍ
に記憶された正常時の許容パターンを比較する比較器、
２９は比較器２７の比較結果に基づいて警報を出力する
警報発生器である。

【００４６】なお、離散ウェーブレット変換演算器１３
から分散値演算器３１，３２，３３までで演算手段が構
成され、比較器２１，２３，２５から比較器２７、設定
器２８までで比較手段が構成される。

【００４７】次に動作について説明する。実施の形態１
と同様に、図１において、制御棒挿入状態監視装置で測
定された誘導起電力の電圧波形１０をＡ／Ｄ変換器１１
が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタ
ル変換し、複数個の時系列データＹi （ｉ＝１，２，・
・・，Ｎ）を出力し、異常検出処理装置１２に入力され
る。

【００４８】そして図３に示すように、複数個の時系列
データＹi が離散ウェーブレット変換演算器１３で変換
され、更に離散ウェーブレット逆変換されスケール１，
２，，・・・，ｊと出力されるまでの動作は、実施の形
態１と同様であるので説明を省略する。

【００４９】離散逆ウェーブレット変換結果はスケール
１，２，・・・，Ｊで求められると、異常検出処理装置
１２における分散値演算器３１、分散値演算器３２、分
散値演算器３３が、以下に示すように、スケール１，
２，・・・，Ｊの各分散値μ1，μ2 ，・・・，μｊを
式（５）で演算する。

【００５０】

【数６】

【００５１】そして、分散値演算器３１、分散値演算器
３２、分散値演算器３３により分散値μ1 ，μ2 ，・・
・，μj が演算されると、比較器２１、比較器２３、比
較器２５が、誘導起電力の電圧波形が正常であるとき
の、離散ウェーブレット変換の離散逆ウェーブレット変
換のスケール１，２，・・・，Ｊの分散値を設定器２
２、設定器２４、設定器２６から入力し、その演算され
たμ1 ，μ2 ，・・・，μj と正常時の各スケール１，
２，・・・，Ｊの分散値と比較する。

【００５２】ここで、設定器２２、設定器２４、設定器
２６には、誘導起電力の電圧波形が正常であるときの、
離散ウェーブレット変換の離散逆ウェーブレット変換の
スケール１，２，・・・，Ｊの分散値が記憶されている
が、外部の装置（図示せず）が演算した正常時の分散値
を記憶するようにしてもよいことは言うまでもない。

【００５３】そして、比較器２１、比較器２３、比較器
２５は演算されたμ1 ，μ2 ，・・・，μj と正常時の
分散値を比較した結果、例えば、演算されたμ1 ，μ2
，・・・，μj が正常時の分散値の３倍を超えた時、
異常と判定し、比較器２７に出力する。

【００５４】ここで、誘導起電力の電圧波形の離散ウェ
ーブレット変換の離散逆ウェーブレット変換のスケール
１，２，・・・，Ｊの分散値が、制御棒の挿入状態の正
常・異常が区別できる理由を簡単に説明すると、誘導起
電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離散逆ウェ
ーブレット変換のスケール１，２，・・・，Ｊは相当周
波数ごとのフィルターになっており、フィルターをかけ
た時系列データの分散値は、正常の場合ある値のまわり
に分布する。分散値は確率密度分布関数のばらつきを示
す指標であり、通常はほぼ正規に分布する。異常になる
と、特定のスケールあるいは、全部のスケールの分散値
が正常の場合の分散値からずれる。このずれ方は、異常
な制御棒の挿入のされ方に依存するので、分散値を比較
することで正常・異常の判別することができる。

【００５５】すなわち、分散値は確率密度分布関数のば
らつきを示す指標であり、確率密度分布関数は制御棒の
正常挿入時には定型の分布をするが、正常に挿入されな
い場合には定型の分布とは異なるため、分散値を比較す
ることによって上記区別が行えるようになる。

【００５６】そして、比較器２７は、比較器２１、比較
器２３、比較器２５の判定結果と正常時にあらかじめ定
められた各スケールごとの正常・異常パターンと比較し
て最終的な判定を決定する。この判定は、対象に応じ
て、設定器２８に格納しておく。例えば、一番単純な設
定基準は、各スケールが一つでも異常なら、最終判断は
異常であるという設定である。

【００５７】そして、最後に、比較器２７が異常と判断
すると、警報発生器（制御棒異常挿入検出手段）２９
が、制御棒異常挿入されたことを明らかにすべく、表示
装置（図示せず）に制御棒異常挿入が発生した旨を表示
し、あるいは、プラントを監視する監視装置（図示せ
ず）等に制御棒異常挿入が発生した旨を示す信号等を出
力し、一連の処理を終了する。

【００５８】以上より、この実施の形態２によれば制御
棒挿入の正常・異常を判断する指標と成り得る誘導起電
力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離散逆ウェー
ブレット変換のスケール１，２，・・・，Ｊの分散値に
基づいて制御棒挿入の正常・異常を判断するように構成
したので、判断する人間に影響されず制御棒挿入の正常
・異常を判断できるように成り、また、人間の負荷を従
来のものに比べて小さくすることができ、制御棒挿入の
正常・異常の判断の時間を短くできるようになる。

【００５９】実施の形態３以下、この発明の実施の形態３を図について説明する。
この発明の実施の形態３による制御棒挿入状態監視装置
を示す構成図は、図１と同様であるので、説明を省略す
る。

【００６０】図４は異常検出処理装置１２の詳細な構成
を示す構成図である。図において、１３〜１７は図２の
同一符号のものと同様であるので説明を省略する。３４
は離散逆ウェーブレット変換演算器１４から出力された
スケール１の歪度を演算する歪度演算器１、３５は離散
逆ウェーブレット変換演算器１４から出力されたスケー
ル２の歪度を演算する歪度演算器２、３６は離散逆ウェ
ーブレット変換演算器１４から出力されたスケールｊの
歪度を演算する歪度演算器ｊ、なおこの歪度演算器はｊ
個設定しておく。

【００６１】２２は制御棒が正常に挿入された場合の離
散逆ウェーブレット変換のスケール１の歪度を記憶する
設定器１、２１は歪度演算器１（３４）により演算され
た誘導起電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離
散逆ウェーブレット変換のスケール１の歪度と設定器２
２に記憶された、正常時の離散ウェーブレット変換の離
散逆ウェーブレット変換のスケール１の歪度を比較する
比較器１である。

【００６２】２４は制御棒が正常に挿入された場合の離
散逆ウェーブレット変換のスケール２の歪度を記憶する
設定器２、２３は歪度演算器１（３５）により演算され
た誘導起電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離
散逆ウェーブレット変換のスケール１の歪度と設定器２
４に記憶された、正常時の離散ウェーブレット変換の離
散逆ウェーブレット変換のスケール２の歪度を比較する
比較器２である。

【００６３】２６は制御棒が正常に挿入された場合の離
散逆ウェーブレット変換のスケールｊの歪度を記憶する
設定器ｊ、２５は歪度演算器１（３６）により演算され
た誘導起電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離
散逆ウェーブレット変換のスケール１の歪度と設定器２
６に記憶された、正常時の離散ウェーブレット変換の離
散逆ウェーブレット変換のスケールｊの歪度を比較する
比較器ｊである。

【００６４】なお、図では比較器２１、比較器２３、比
較器２５という具合に３個で代表して表記しているが、
実際にはｊ個の比較器が必要である。同様に設定器２
２、設定器２４、設定器２６という具合に３個で代表し
て表記しているが、実際にはｊ個の設定器が必要であ
る。

【００６５】２８は比較器１（２１），比較器２（２
３），．．．，比較器ｊ（２６）において制御棒が正常
に挿入された場合の許容パターンを記憶する設定器Ｍで
ある。２７は比較器１（２１），比較器２（２
３），．．．，比較器ｊ（２６）の比較結果と設定器Ｍ
に記憶された正常時の許容パターンを比較する比較器，
２９は比較器２７の比較結果に基づいて警報を出力する
警報発生器である。

【００６６】なお、離散ウェーブレット変換演算器１３
から歪度演算器３４，３５，３６までで演算手段が構成
され、比較器２１，２３，２５から比較器２７、設定器
２８までで比較手段が構成される。

【００６７】次に動作について説明する。実施の形態１
と同様に、図１において、制御棒挿入状態監視装置で測
定された誘導起電力の電圧波形１０をＡ／Ｄ変換器１１
が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタ
ル変換し、複数個の時系列データＹi （ｉ＝１，２，・
・・，Ｎ）を出力し、異常検出処理装置１２に入力され
る。

【００６８】そして図４に示すように、複数個の時系列
データＹi が離散ウェーブレット変換演算器１３で変換
され、更に離散ウェーブレット逆変換されスケール１，
２，ｊと出力されるまでの動作は、実施の形態１と同様
であるので説明を省略する。

【００６９】離散逆ウェーブレット変換結果はスケール
１，２，・・・，Ｊで求められると，異常検出処理装置
１２における歪度演算器３４、歪度演算器３５、歪度演
算器３６が、以下に示すように、スケール１，２，・・
・，Ｊの各歪度μ1 ，μ2 ，・・・，μj を演算する。

【００７０】

【数７】

【００７１】そして、歪度演算器３４、歪度演算器３
５、歪度演算器３６により歪度μ1 ，μ2 ，・・・，μ
j が演算されると、比較器２１、比較器２３、比較器２
５が、誘導起電力の電圧波形が正常であるときの、離散
ウェーブレット変換の離散逆ウェーブレット変換のスケ
ール１，２，・・・，Ｊの歪度を設定器２２、設定器２
４、設定器２６から入力し、その演算されたμ1 ，μ2
，・・・，μj と正常時の各スケール１，２，・・
・，Ｊの歪度と比較する。

【００７２】ここで、設定器２２、設定器２４、設定器
２６には、誘導起電力の電圧波形が正常であるときの、
離散ウェーブレット変換の離散逆ウェーブレット変換の
スケール１，２，・・・，Ｊの歪度が記憶されている
が、外部の装置（図示せず）が演算した正常時の歪度を
記憶するようにしてもよいことは言うまでもない。

【００７３】そして、比較器２１、比較器２３、比較器
２５は演算されたμ1 ，μ2 ，・・・，μj と正常時の
歪度を比較した結果、例えば、演算されたμ1 ，μ2 ，
・・・，μj が正常時の歪度の３倍を超えた時、異常と
判定し、比較器２７に出力する。

【００７４】ここで、誘導起電力の電圧波形の離散ウェ
ーブレット変換の離散逆ウェーブレット変換のスケール
１、２、・・・、Ｊの歪度が、制御棒の挿入状態の正常
・異常が区別できる理由を簡単に説明すると、誘導起電
力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離散逆ウェー
ブレット変換のスケール１、２、・・・、Ｊは相当周波
数ごとのフィルターになっており、フィルターをかけた
時系列データの歪度は、正常の場合ある値のまわりに分
布する。歪度は確率密度分布関数の偏りを示す指標であ
り、通常はほぼ正規に分布する。異常になると、特定の
スケールあるいは、全部のスケールの歪度が正常の場合
の歪度からずれる。このずれ方は、異常な制御棒の挿入
のされ方に依存するので、歪度を比較することで正常・
異常の判別することができる。

【００７５】すなわち、歪度は確率密度分布関数の偏り
を示す指標であり、確率密度分布関数は制御棒の正常挿
入時には定型の分布をするが、正常に挿入されない場合
には定型の分布とは異なるため、歪度を比較することに
よって上記区別が行えるようになる。

【００７６】そして、比較器２７は、比較器２１、比較
器２３、比較器２５の判定結果と正常時にあらかじめ定
められた各スケールごとの正常・異常パターンと比較し
て最終的な判定を決定する。この判定は、対象に応じ
て、設定器２８に格納しておく。例えば、一番単純な設
定基準は、各スケールが一つでも異常なら、最終判断は
異常であるという設定である。

【００７７】そして、最後に、比較器２７が異常と判断
すると、警報発生器（制御棒異常挿入検出手段）２９
が、制御棒異常挿入されたことを明らかにすべく、表示
装置（図示せず）に制御棒異常挿入が発生した旨を表示
し、あるいは、プラントを監視する監視装置（図示せ
ず）等に制御棒異常挿入が発生した旨を示す信号等を出
力し、一連の処理を終了する。

【００７８】以上より、この実施の形態３によれば制御
棒挿入の正常・異常を判断する指標と成り得る誘導起電
力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離散逆ウェー
ブレット変換のスケール１，２，・・・，Ｊの歪度に基
づいて制御棒挿入の正常・異常を判断するように構成し
たので、判断する人間に影響されず制御棒挿入の正常・
異常を判断できるように成り、また、人間の負荷を従来
のものに比べて小さくすることができ、制御棒挿入の正
常・異常の判断の時間を短くできるようになる。

【００７９】実施の形態４以下、この発明の実施の形態４を図について説明する。
この発明の実施の形態２による制御棒挿入状態監視装置
を示す構成図は、図１と同様であるので、説明を省略す
る。

【００８０】図５は異常検出処理装置１２の詳細な構成
を示す構成図である。図において、１３〜１７は図２の
同一符号のものと同様であるので説明を省略する。３７
は離散逆ウェーブレット変換演算器１４から出力された
スケール１の尖度を演算する尖度演算器１、３８は離散
逆ウェーブレット変換演算器１４から出力されたスケー
ル２の尖度を演算する尖度演算器２、３９は離散逆ウェ
ーブレット変換演算器１４から出力されたスケールｊの
尖度を演算する尖度演算器ｊ、なおこの尖度演算器はｊ
個設定しておく。

【００８１】２２は制御棒が正常に挿入された場合の離
散逆ウェーブレット変換のスケール１の尖度を記憶する
設定器１、２１は尖度演算器１（３７）により演算され
た誘導起電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離
散逆ウェーブレット変換のスケール１の尖度と設定器２
２に記憶された、正常時の離散ウェーブレット変換の離
散逆ウェーブレット変換のスケール１の尖度を比較する
比較器１である。

【００８２】２４は制御棒が正常に挿入された場合の離
散逆ウェーブレット変換のスケール２の尖度を記憶する
設定器２、２３は尖度演算器１（３８）により演算され
た誘導起電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離
散逆ウェーブレット変換のスケール１の尖度と設定器２
４に記憶された、正常時の離散ウェーブレット変換の離
散逆ウェーブレット変換のスケール２の尖度を比較する
比較器２である。

【００８３】２６は制御棒が正常に挿入された場合の離
散逆ウェーブレット変換のスケールｊの尖度を記憶する
設定器ｊ、２５は尖度演算器１（３９）により演算され
た誘導起電力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離
散逆ウェーブレット変換のスケール１の尖度と設定器２
６に記憶された、正常時の離散ウェーブレット変換の離
散逆ウェーブレット変換のスケールｊの尖度を比較する
比較器ｊである。

【００８４】なお、図では比較器２１、比較器２３、比
較器２５という具合に３個で代表して表記しているが、
実際にはｊ個の比較器が必要である。同様に設定器２
２、設定器２４、設定器２６という具合に３個で代表し
て表記しているが、実際にはｊ個の設定器が必要であ
る。

【００８５】２８は比較器１（２１），比較器２（２
３），．．．，比較器ｊ（２６）において制御棒が正常
に挿入された場合の許容パターンを記憶する設定器Ｍで
ある。２７は比較器１（２１），比較器２（２
３），．．．，比較器ｊ（２６）の比較結果と設定器Ｍ
に記憶された正常時の許容パターンを比較する比較器、
２９は比較器２７の比較結果に基づいて警報を出力する
警報発生器である。

【００８６】なお、離散ウェーブレット変換演算器１３
から尖度演算器３７，３８，３９までで演算手段が構成
され、比較器２１，２３，２５から比較器２７、設定器
２８までで比較手段が構成される。

【００８７】次に動作について説明する。実施の形態１
と同様に、図１において、制御棒挿入状態監視装置で測
定された誘導起電力の電圧波形１０をＡ／Ｄ変換器１１
が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタ
ル変換し、複数個の時系列データＹi （ｉ＝１，２，・
・・，Ｎ）を出力し、異常検出処理装置１２に入力され
る。

【００８８】そして図５に示すように、複数個の時系列
データＹi が離散ウェーブレット変換演算器１３で変換
され、更に離散ウェーブレット逆変換されスケール１，
２，ｊと出力されるまでの動作は、実施の形態１と同様
であるので説明を省略する。

【００８９】離散逆ウェーブレット変換結果はスケール
１，２，・・・，Ｊで求められると、異常検出処理装置
１２における尖度演算器３７、尖度演算器３８、尖度演
算器３９が、以下に示すように、スケール１，２，・・
・，Ｊの各尖度μ1 ，μ2 ，・・・，μj を演算する。

【００９０】

【数８】

【００９１】そして、尖度演算器３７、尖度演算器３
８、尖度演算器３９により尖度μ1 ，μ2 ，・・・，μ
j が演算されると、比較器２１、比較器２３、比較器２
５が、誘導起電力の電圧波形が正常であるときの、離散
ウェーブレット変換の離散逆ウェーブレット変換のスケ
ール１，２，・・・，Ｊの尖度を設定器２２、設定器２
４、設定器２６から入力し、その演算されたμ1 ，μ2
，・・・，μj と正常時の各スケール１，２，・・
・，Ｊの尖度と比較する。

【００９２】ここで、設定器２２、設定器２４、設定器
２６には、誘導起電力の電圧波形が正常であるときの、
離散ウェーブレット変換の離散逆ウェーブレット変換の
スケール１，２，・・・，Ｊの尖度が記憶されている
が、外部の装置（図示せず）が演算した正常時の尖度を
記憶するようにしてもよいことは言うまでもない。

【００９３】そして、比較器２１、比較器２３、比較器
２５は演算されたμ1 ，μ2 ，・・・，μj と正常時の
尖度を比較した結果、例えば、演算されたμ1 ，μ2 ，
・・・，μj が正常時の尖度の３倍を超えた時、異常と
判定し、比較器２７に出力する。

【００９４】ここで、誘導起電力の電圧波形の離散ウェ
ーブレット変換の離散逆ウェーブレット変換のスケール
１，２，・・・，Ｊの尖度が、制御棒の挿入状態の正常
・異常が区別できる理由を簡単に説明すると、誘導起電
力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離散逆ウェー
ブレット変換のスケール１，２，・・・，Ｊは相当周波
数ごとのフィルターになっており、フィルターをかけた
時系列データの尖度は、正常の場合ある値のまわりに分
布する。尖度は確率密度分布関数の広がりを示す指標で
あり、通常はほぼ正規に分布する。異常になると、特定
のスケールあるいは、全部のスケールの尖度が正常の場
合の尖度からずれる。このずれ方は、異常な制御棒の挿
入のされ方に依存するので、尖度を比較することで正常
・異常の判別することができる。

【００９５】すなわち、尖度は確率密度分布関数の広が
りぐあいを示す指標であり、確率密度分布関数は制御棒
の正常挿入時には定型の分布をするが、正常に挿入され
ない場合には定型の分布とは異なるため、尖度を比較す
ることによって上記区別が行えるようになる。

【００９６】そして、比較器２７は、比較器２１、比較
器２３、比較器２５の判定結果と正常時にあらかじめ定
められた各スケールごとの正常・異常パターンと比較し
て最終的な判定を決定する。この判定は、対象に応じ
て、設定器２８に格納しておく。例えば、一番単純な設
定基準は、各スケールが一つでも異常なら、最終判断は
異常であるという設定である。

【００９７】そして、最後に、比較器２７が異常と判断
すると、警報発生器（制御棒異常挿入検出手段）２９
が、制御棒異常挿入されたことを明らかにすべく、表示
装置（図示せず）に制御棒異常挿入が発生した旨を表示
し、あるいは、プラントを監視する監視装置（図示せ
ず）等に制御棒異常挿入が発生した旨を示す信号等を出
力し、一連の処理を終了する。

【００９８】以上より、この実施の形態４によれば制御
棒挿入の正常・異常を判断する指標と成り得る誘導起電
力の電圧波形の離散ウェーブレット変換の離散逆ウェー
ブレット変換のスケール１，２，・・・，Ｊの尖度に基
づいて制御棒挿入の正常・異常を判断するように構成し
たので、判断する人間に影響されず制御棒挿入の正常・
異常を判断できるように成り、また、人間の負荷を従来
のものに比べて小さくすることができ、制御棒挿入の正
常・異常の判断の時間を短くできるようになる。

【００９９】実施の形態５．上記実施の形態１から実施
の形態４の図２〜図５において、比較器Ｍの代わりに、
論理回路のＯＲ回路、ＡＮＤ回路、または、２ｏｕｔ
ｏｆ３等の回路としてもよい。また、比較器Ｍを省
いて、比較器２１，２３，２５からそれぞれ警報出力を
送出するようにしてもよい。

【０１００】また、比較器２１，２３，２５の内、いず
れか１台または２台のみ用いるようにしてもよい。これ
はスケール１からスケールｊまでの各スケールの内、制
御棒挿入状態の判別容易な比較結果が得られるスケール
のみ用いるようにするものである。また、スケール１か
らスケールｊに分けずに全体を１つのスケールとして比
較してもよい。この場合、比較器２１，２３，２５は１
台のみあればよく、比較器Ｍも不要になる。

【０１０１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば制御棒
過渡位置信号をＡ／Ｄ変換したデータを離散ウェーブレ
ット変換し、この変換結果を離散逆ウェーブレット変換
し、この逆変換結果の平均値、分散値、歪度、または尖
度を演算し、この演算結果と正常値との比較に応じて制
御棒の挿入状態を判断するようにしたので、正確に判断
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による制御棒挿入状
態監視装置を示す構成図である。

【図２】この発明の実施の形態１による制御棒挿入状
態監視装置における異常処理装置１２の構成図である。

【図３】この発明の実施の形態２による制御棒挿入状
態監視装置における異常処理装置１２の構成図である。

【図４】この発明の実施の形態３による制御棒挿入状
態監視装置における異常処理装置１２の構成図である。

【図５】この発明の実施の形態４による制御棒挿入状
態監視装置における異常処理装置１２の構成図である。

【図６】従来の制御棒挿入状態監視装置を示す構成図
である。

【符号の説明】

１制御棒駆動軸２制御棒位置指
示装置検出器４検出器用電源８制御棒過渡位
置検出装置９電圧波形１０電圧波形（制
御棒過渡位置信号）１１Ａ／Ｄ変換器１２異常検出処
理装置１３離散ウェーブレット変換演算器１４離散逆ウェ
ーブレット変換演算器１５スケール１の波形１６スケール２
の波形１７スケールｊの波形１８平均値演算
器１１９平均値演算器２２０平均値演算
器ｊ２１比較器１２２設定器１２３比較器２２４設定器２２５比較器ｊ２６設定器ｊ２８設定器Ｍ２７比較器２９警報発生器３０警報３１分散値演算器１３２分散値演算
器２３３分散値演算器ｊ３４歪度演算器
１３５歪度演算器２３６歪度演算器
ｊ３７尖度演算器１３８尖度演算器
２３９尖度演算器ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御棒挿入時に検出される制御棒過渡位
置信号をＡ／Ｄ変換し、この変換データを離散ウェーブ
レット変換して更にこの変換結果を離散逆ウェーブレッ
ト変換し、この逆変換結果の平均値を求める演算手段
と、上記平均値と、上記制御棒の正常挿入時の制御棒過
渡位置信号を上記演算手段で演算して得られる平均値を
正常値として比較し、その比較結果に応じて制御棒の挿
入状態を判断する比較手段とを備えた制御棒挿入状態監
視装置。
【請求項２】制御棒挿入時に検出される制御棒過渡位
置信号をＡ／Ｄ変換し、この変換データを離散ウェーブ
レット変換して更にこの変換結果を離散逆ウェーブレッ
ト変換し、この逆変換結果の分散値を求める演算手段
と、上記分散値と、上記制御棒の正常挿入時の制御棒過
渡位置信号を上記演算手段で演算して得られる分散値を
正常値として比較し、その比較結果に応じて制御棒の挿
入状態を判断する比較手段とを備えた制御棒挿入状態監
視装置。
【請求項３】制御棒挿入時に検出される制御棒過渡位
置信号をＡ／Ｄ変換し、この変換データを離散ウェーブ
レット変換して更にこの変換結果を離散逆ウェーブレッ
ト変換し、この逆変換結果の歪度を求める演算手段と、
上記歪度と、上記制御棒の正常挿入時の制御棒過渡位置
信号を上記演算手段で演算して得られる歪度を正常値と
して比較し、その比較結果に応じて制御棒の挿入状態を
判断する比較手段とを備えた制御棒挿入状態監視装置。
【請求項４】制御棒挿入時に検出される制御棒過渡位
置信号をＡ／Ｄ変換し、この変換データを離散ウェーブ
レット変換して更にこの変換結果を離散逆ウェーブレッ
ト変換し、この逆変換結果の尖度を求める演算手段と、
上記尖度と、上記制御棒の正常挿入時の制御棒過渡位置
信号を上記演算手段で演算して得られる尖度を正常値と
して比較し、その比較結果に応じて制御棒の挿入状態を
判断する比較手段とを備えた制御棒挿入状態監視装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項の制御棒挿
入状態監視装置において、演算手段は、制御棒挿入時に
検出される制御棒過渡位置信号をＡ／Ｄ変換し、この変
換データを離散ウェーブレット変換して更にこの変換結
果を離散逆ウェーブレット変換し、この逆変換結果の任
意のスケールの平均値、分散値、歪度、または尖度を求
める演算手段とすると共に、比較手段は、上記任意のス
ケール毎に求めた演算結果と、この演算結果に対応し上
記制御棒の正常挿入時の制御棒過渡位置信号を上記演算
手段で演算して得られる上記任意のスケール毎の正常値
とを比較し、その比較結果に応じて制御棒の挿入状態を
判断する比較手段としたことを特徴とする制御棒挿入状
態監視装置。