JPS58172701A - プラントの運転ガイダンス方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本＠明はプラントの運転ガイダンス方法に係り、特に原
子力発電所等のプラントの異常発生時に適切な運転操作
のガイダンスを提供するプラントの運転ガイダンス方法
に関する。

一般に、原子力発電所等の大規模プラントは、多数の機
器と制御装置から成る複雑なシステムであるため、異常
発生時に適切な運転操作のガイダンスを提供する方法が
鴇々爽施されている。

これらの方法のなかに、プラントデータを周期的に取込
んで、異常の因果関係を樹木状に表わし圧情報（以下原
因−結果関連樹木（Ｃａｕｌｅ　−Ｃｏ　−ｎｌｅｑｕ
ｅｎＣｅ　’ｌ’ｒｅｅ　）という）を検索して運転ガ
イダンスを得る方法がある。嬉１図に、原子力発電所の
給水制御系異常から原子炉スクラムに至る原因−結果関
連樹木の一例を示す。この原因−結果関連樹木は、図に
示すように、ノードと称する事象ま九は機器状繍の因果
関係を、オア回路３１〜３Ｃおよびアンド回路４ａ〜４
Ｃ等の論理回路と、遅延回路５ａ〜５Ｃとで結合して、
異常事象４Ｍｌ及現象を記述し友ものである。各ノード
には、必要に応じて事象メツセージ１ｍ〜１［および対
応操作メツセージ２１〜２ｇが付加される。なお、６ａ
〜６Ｃは、懺器状態メツ竜−ジでＴｏシ、−のＯはＷｔ
側不可能点、・は績可能点を示す。

次に本発明で使用する語句を次のように定義する。記述
された事象ま九はｍ器状態が実際に発生した場合に、対
応するノードは活性であると称し、そうでない場合は非
活性と称する。１九、ノードの活性ｔたは非活性の判定
が、プラントデータで！ 行なわれるノードを観測ノードと称し、原因−結果関連
樹木の下方のノード状態から論理回路に従って判定され
るノードを非観測ノードと称する。

ｔた、原因−結果関係樹木の蛾上位のノードをトップノ
ードと称し、下端のノードをブライマリ−ノードと称す
る。

上記の原因−結果関連樹木を用い九運転ガイダンスシス
テムの構成図を第２図に示す。プラント２０で検出され
たプロセス量信号２１は、プラントデータテーブル１３
に入力される。異常監視部１４は、プラントデータテー
ブル１３から、メモＩＪ　１５に記憶されている異常の
原因−結果関連樹木の各観ノードに対応するプラントデ
ータを周期的に取込み、予め設定されている閾値と比較
して、観測ノードの活性または非活性の判定を行なった
恢、非観測ノードの活性または非活性を行なって、原因
−結果関連樹木の全ノードの活性または非活性の状態を
把握する。次に、原因−結果関連樹木に記述されている
異常事象のうち重要とされる事象に対応し、かつ、予め
推定されているノード（以下、エントリーノードと称す
）が活性ｔｉは活性から非活性になり九場合には、原因
−結果関連樹木を用い九異常事象解析部１６に信号を出
力する。

上記異常事象解析部１６の解析方式を示す機能ブロック
図１第３図に示す、原因−結果関連樹木を用いた解析は
、まずプラントで発生している異常事象と、原因−結果
関連樹木と記述している＾富モデルとが一致しているこ
とを確認する丸めに、原因−結果関連樹木検索の出発点
となるノードを樹木横木出発点ノード設定１Ｉ１２９で
設定する。このノードは、解析実行のトリガとなつ九エ
ントリーノードである。原因−結果関連樹木検索の出発
点ノードが設定された後、有効ノード検宰部２２にしい
て、上記の樹木検索の出発点ノードから論理回路および
遅延回路の論理判嚢を行ないながら活性ノードをたどっ
て原因−結果関連樹木の下部方向へ逆Ｅつてゆき、論理
を満足する活性ノードを摘出して、この活性ノードを有
効ノードとする。

有効ノードが摘出され九彼、異１１波及ルート決定部２
４は、摘出され九有効ノード群がプライマリ−ノードか
ら樹木検索の出発点ノードに至る樹木経路を完全に示し
ているか否かを照合する。また、′　原因事象決定部２
５は、有効ノード群に含まれるプライマリ−ノードを摘
出し、原因事象を決定する。

上記の機能部分によって異常波及現象を把握し友後、次
のように異常波及の予測を行なう。まず、潜在的活性ノ
τド検索部２３は、樹木検索の出発点ノードから原因−
結果関連樹木の上方に向って、現時点では非活性である
が将来活性化することが予想されるノード（以下、潜在
的活性ノードと称　　−す）を検索する。この場合には
、次のような規則に従って検索される。すなわち、論理
回路の活性または潜在的活性の入力点ノードが論理条件
を満足するとき、および、遅延回路の入力点ノードが活
性または潜在的活性のとき、出力点が非活性のノードを
潜在的活性ノードとする。潜在的活性ノードが検索され
た後、異常伝播予測部２６においｆて、摘出された潜在
的活性ノードを下位ノードから上位ノードに向って順番
付けをする。そして、ガイダンスメツセージ選択部２７
において、上記のようにして得られ九異常波及ルート、
原因事象、１４常伝播予測ルートの各ノードに付属して
いる事象メツセージと、異常波及ルートの各ノードに付
属している対応操作メツセージをメツセージテーブルか
ら選択して表示データ処理部２８に出力する。表示部１
７（第２図）は、上記の選択されたメツセージと、異常
波及ルート、原因事象、異常伝播予測ルートとを、所定
の様式で例えばＣＲＴ管上に運転ガイダンスとして表示
し、運転員１８は、ガイダンスを目視して、運転操作入
力信号をプラント２０に入力する。

上記のような原因−結果関連樹木を用い九運転ガイダン
ス方法は、異常の原因、波及ルート、伝播予測および対
応操作の情報が明確に与えられるため、原子力発電プラ
ントにおいて異常波及を防止することによって稼動率向
上、安全性向上に有□力な手段となるが、次のような問
題点がある。

まず、対応操作の決定にＴｏ九っては、一般に複数個の
対応操作ガイダンスが出力される丸め、運転員がプラン
ト状態に応じた最適の対応操作を選定する必要がある、
ということである。例えば、第１Ｈの事象メツセージ１
１に示すように、給水制御系の水位検出器Ａが高側に振
切れる異常が発生した場合には、第１図に示す原因−結
果関連樹木によれば、遅延回路５Ｃによるτ３時間遅延
稜では、プライマリ−ノードであるノード１１から給水
または主蒸気ミスマツチ大になるノードＩＣが活性化さ
れ、対応操作メツセージ２ｄ、２ｅ。

２ｇが出力される。これらの対応操作メツセージの内容
、Ａ０４９人０５．ＡＯ６は次の通りである。

ＡＯ４：！子炉出力を］・げよ。

Ａ０５：給水制御系をマニュアルに切換えよ。

Ａ０６：水位検出器をＢに切換えよ。

これらの対応操作ρうち、最も簡単な操作は、内容ＡＯ
６に相対するものであるが、この操作を実施シてトップ
ノード１ａの炉スクラムへの異常波及を防止できるか否
かは、この対応操作の所要時間と、炉水位低下の変化率
から見積られる炉水位低トリップまでの余裕時間とを比
較して判断される。しかし、この判断を行なう丸めの情
報は、従来の原因−結果関連樹木を用いた解析方法から
は得ることが出来ず、運転員の能力に依存しており、多
重量常発生時などに適切な対応操作が選択できない虞れ
が生じる、という問題点が生じる。

ま友、原因−結果関連樹木が異常の発生時点の因果関係
を基に作成されている丸め、対応操作が実施されてＪ！
４ｉｉ１が回復するときの確１を行なえない場合が多い
、ということである。例えば、炉水位低トリップ発生で
炉スクラムに至つ九後、炉水位が通常水位に回復しても
炉スクラムは消滅しないが、原因−結果関連樹木の論理
モデルでは、上記の内容は矛盾することＫなる。ま良、
遅延時間もノードが活性から非活性と表る場合には、こ
の逆の場合と異なる遅延時間が、一般に全景となる。

本発明は上記問題点を解消すぺ〈成され友もので、プラ
ントの異常発生時における複数個の対応操作メツ竜−ジ
の中から最も適切なものを選択してガイダンスすると共
に、対応操作情報後のプラント状態を把握して操作効果
の確關をガイダンスすることのできるプラントの運転ガ
イダンス方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の構成は、プラントデ
ータを周期的に取込み、異常の因果関係を表わした情報
音検索して運転ガイダンスを得るプラントの運転ガイダ
ンス方法において、出力側ノードが活性化し九とき入力
側ノードが論理条件を満足しない場合においても出力側
ノードの活性を保持する自己保持論理手段と、入力匈ノ
ードが活性化して出力側ノードが活性化する場合と人力
餉ノードが非活性化して出力側ノードが非活性化する場
合との各々に時間遅れを設定可能な双方向遅延手段と、
前記プラントの操作機器のオンまたはオフの状態が付属
のノードの活性または非活性に対応しかつ状態切換え所
要時間が与えられ九機器操作情報と、付属するノードが
活性化したときの対応操作の内容と咳対応操作の操作所
要時間とが与えられた対応操作情報とを用いて前記因果
関係を表わした情報を組立て、咳因果関係を懺わした情
報を用いて異常の波及時間を検索して前記対応操作の実
施余裕時間を求め、前記操作所要時間と異常回復時間と
を検索して対応操作実施効果の遅れ時間を求め、前記対
応操作の実施余裕時間より前記対応操作実施効果の遅れ
時間が短かいときに対応操作を選定し、ノードの活性化
を九は活性化から非活性化への各々の状態に応じ九論理
判断により前記因果関係を表わし九情報を検索して異常
事象の波及を九は回復経路を求めて対応操作実施状況の
情報を得るようにし九ものである。

本発明に用いられる異常の因果関係を表わし九情報（以
下、多機能原因−結果関連樹木（Ｍｕｌｔｉ　−１＋”
ｕｎｃｔｉＯｎａｌ　ｃａｕＳｅ　−（”ｏｎｓｅｑｕ
ｅｎｃｅ　’ｌ’ｒｅｅ）という）は、従来の原因−結
果関連樹木を基本とするもので、新たに、異常が消絨す
るときの因果関係を記述するための論塩岬略シよび遅延
回路を設け、対応操作と機器操作情報を持たせている。

上記の多機ｆ＃、ｌＡ因−結果開−結果関連樹木給水制
御系異常への適用例を第４図に示す。従来の原因−結果
関連樹木と相違する点は次の４点である。

まず第１に、自己保持アンド回路７および自己保持オア
（ロ）路を採用した点である。この自己保持アンド囲路
または自己保持オア回路は、回路の出力側が一度活性化
したならば、回路の入力側の論理条件が成立しなくなっ
ても、活性状部を保持するものである。

第２に、双方向遅延回路１１ａ〜ｌｌｃを採用した点で
ある。この双方向遅延回路において、大枠で囲んだ右下
の遅延時間τ１〜τ３が、ノード活性化時における下位
側ノードから上位側ノードへの波及の時間遅れを表わし
、左上の遅延時間ｒ　、／〜τ１′が、ノードが活性か
ら非活性に戻る場合における下位側ノードから上位側ノ
ードへの波及の時間遅れを表わす。

第３に、機器操作情報９１〜９ｃを採用した点である。

この機器操作情報において、機器状態が大枠で囲んだ右
下の状態のとき付属しているノードは活性、左上の状態
のときは非活性と判定され、円で囲まれ九数値は、これ
らの２つの状態の一力から他方に機器を切換えるに賛す
る時間を貌わす。

第４に、対応操作情報１０ｍ、１０ｂを採用した点であ
る。この対応操作情報は、付加しているノードが活性化
した場合、記入しているメツセージの対応操作を実施す
れば、円で囲まれた数値で示される所要時間で非活性に
戻すことが可能であることを表わす。

なお、１２ｍ、１２ｂは監視メツセージである。

上記のように多機能原因−結果関連樹木と従来の原因−
結果関連樹木との主な相違点は、対応操作・機器操作情
報と監視メツセージとを区別し２、対応操作・機器操作
情報に所要時間を付加してノード情報に組込んたこと、
および、論ｍ回路と遅延回路とにノード状態の双方向推
移情報を組込れたこと、である、これらによｐ１対応操
作選定機能と操作確認機能とに必要な情報が提供される
。

上記の多績能鳳因−緒果関連樹木を用いて必要な運転ガ
イダンスを得る場合の本発明の解析方法の物像は、ノー
ドの状態推移に応じてノード検索のｉ！理′に変更する
点、更に、対応操作選定のために異常がトップノードに
波及するまでの余裕時間評価を遅延回路の検索から行な
う機能および対応操作確認のための７−ド検ｔｊ、機能
が付加されている点である。

多機能原因−結果関連樹木を用いた異常事象解析方法の
機にヒブロック図を第５図に示す。なり、第３図と対応
する部分には、同一符号を付して説明する。樹木検索出
発点ノード設定部２９は、解析実行のトリガとなったエ
ントリーノードを出発点ノードとして設定する。有効ノ
ード検木部２２は、樹木検索の出発点ノードが活性状態
である場合に、この出発点ノードから１１ｉｉｉｉ理回
路および遅延回路の論理判定を行ないながら活性ノー　
ドをたどって樹木下部方向へ逆上ってゆき、論理を満足
する活性ノードを摘出して、この活性ノードを有効ノー
ドとする。異常波及ルート決定部２４は、摘出された有
効ノード群がブライマリ−ノードから樹木検索の出発点
ノードに至る樹木紅路を完全に示していることを照合す
る。原因事象決定部２５は、有効ノード群の中からプラ
イマリ−ノードを摘出し、原因事象を決定する。ＩＦ在
的活性ノード検索部２３は、樹木検索の出発点ノードが
活性ノードの場合に、この出発点ノードから樹木上方に
向って、前述の従来の原因−結果関連樹木の潜在的活性
ノード横木の規則と同様な規則に従って潜在的活性ノー
ドを摘出する。異常伝播予創部２６は、摘出した潜在的
活性ノードを下位から上位に向って願香付けする。

次に、対応操作実施余裕時間計算部３９において、樹木
検索の出発点ノードが活性ノードの場合に、この出発点
ノードから潜在的活性ノードを馴次たどって潜在的活性
ノードの最上位ノードに至る経路における双方向遅延（
ロ）路活性化時の遅嬌時出発点メートの活性化時刻ｔ・
から現在時刻１１での経過時間４重を減算し、対応操作
実施余裕時間Δｔ＊を求める。すなわち、次式の演算ｔ
−打な−）て、対応操作実施余裕時間Δｔ＊を求める。

Δｔ＊ニΣτ１−Δｔ　　　　　　、、、、−０，０，
（１）ただし、Δｔシｔ−ｔ・である。

対応操作範囲決定部３４では、樹木検索の出発点ノード
が活性ノードの場合に、この出発点ノードから論理回路
および双方向遅延回路の論理判定を行ないながら、活性
ノードをたどって樹木下部方向に逆上って行き、活性ノ
ードに付属している対応操作情報または機器操作情報を
摘出する。この場合において、途中で自己保持論理回路
に達したら、これより下位に付属する操作情報は異常波
及防止に効果がないため、更に下位への検索は中止する
。対応操作範囲決定部３４に＊続され九対応操作効果遅
れ時間計算部４０は、対応操作範囲決定部３４で摘出さ
れ九各対応情報または機器操作情報が各々付属している
各活性ノードを出発点とし、樹木検索の出発点ノードに
至る経路に在る双方向遅延回路の活性から非活性に戻る
場合の遅延時間を総て加算した値〔Στｆ）ｋとこの操
作所要時間δｔｋとを次式の上うに加算して、操作情報
にの対応操作効果遅れ時間Δｔｋを求める。

Δｔｂ”（ΣτＩ）ｋ＋δ１．　　　　　・・・・・・
・・・（２）」 そして、対応操作選定部４１において、摘出され九操作
情報の中から、対応操作効果遅れ時間Δ１ｋが対応操作
実施余裕時間Δｔ“よシ短い場合の操作情報を取出し、
この操作情報のうちで蝋も下位鯛のノードに付属してい
る対応操作情報または機器操作情報を対し操作ガイダン
スとして選定する。

また、対応操作確認検索部３５は、樹木検索の出発点ノ
ードを出発点として論理回路および双方向遅延回路の論
理判定を行ないながら、活性を九は活性から非活性にな
ったノードをたどって、樹木下部方向および樹木上部方
向へ向って検索を行ない、活性または活性から非活性に
なっ九ノードを摘出する。なお、この場合の論理回路お
よび双方向遅延時間の論理判定規則は、入力側および出
力輪ノードの状態によって変更される。

解析結果情報集約部４２では、上述し九各蝋能ブロック
から出力された情報をメツセージ形式またはグラフィッ
ク表示等の形で集約し、運転力イターンス情報として表
示データ処理部２８に転送する。、そし７て、表示部１
γ（第２図）において、ＣＲＴ管上に運転ガイダンスと
して表示される。

なお、上記においては主として本発明の特徴部分につい
て説明したが、本発明は、従来の原因−結果関連樹木を
用いた運転ガイダンス方法における異常の原因究明およ
び波及予測の機能を有していることは首うまでもない。

次に、本発明をコンピュータによりプログラム化してシ
ュミレーション試験を行なった場合の実施例の結果をｔ
ｓ６図に示す。初期原因事象としては、給水流量制御系
の水位検出器Ａが高側に振切れる事象を発生させ友。異
常発生約２０秒後に、水位検出器人から水位検出器Ｂへ
の切換え運転ガイダンスが出力され、運転員の切換え操
作の結果、給水制御系の機能が正常に復帰していること
が理解される。

以上説明し九ように本発明によれば、最も適切な対応操
作をガイダンスすることができると共に、対応操作の効
果確認を正確に行なうことができる、という特有の効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の原因−結果関連樹木の給水制御系異常
への適用例を示す線図、１１４２図は、異常の原因−緒
果関連樹木を用い九運転ガイダンスシステムを示すブロ
ック図、ＪｌｌＥＳ＆Ｊは、従来の原因−結果関連樹木
を用いた異常事象解析方法を示す機能ブロック図、ｊＩ
４図は、本発明の多機能原因−結米関連樹木の前述と同
様の適用例を示すＩＩＡ図、第５図は、本発明の多機能
原因−結束関連樹木を用い九ＳＸ＊象の解析方法を示す
機能ブロック図、第６図は、本発明を給水制御系Ｊ４常
に実施した場合の７ユミレーシヨン試験結果を示す１１
１図である。 ７・・・自己保持アンド回路、８・・・自己保持オア回
路、９ａ〜９Ｃ・・・愼−操作情報、１０ａ、１０ｂ・
・・対応操作情報、１ｌａ−ｔｉｃ・・・駅方向遅地回
路、１２１．１２ｂ・・・監視メツセージ、２０・・・
プラント、２２・・・有効ノード積率部、２３・・・潜
在的活性ノード検木部、２４・・・Ｊ１４爾波及ルート
決定部、２５・・・腺因拳歇決定部、２６・・・異常伝
播ｆａｔ部、２８・・・表円くデータ処理部、２９・・
・出発点ノード設定部、３４・−・対応操作Ｉｉ！囲医
定部、３５・・・対応操作確認検索部、３９・・・対応
操作実施余裕時間計算部、４０・・・対応操作効果遅れ
時間計算部、４１・・・第　１　図 穿２［ｉ］ １３図 ｖ、４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、プラントデータを周期的に取込み、＾當の因果関係
   を表わし友情報な検−して運転ガイダンスを得るプラン
   トの運転ガイダンス方法において、出力側ノードが活性
   化したと龜入力憫ノードが論理条件を満足しない場合に
   、おいても出力側ノードの活性を保持する自己保持論理
   手段と、入力側ノードが活性化して出力側ノードが活性
   化する場合と入力側ノードが非活性化して出力側ノード
   が非活性化する場合との各々に時間遅れを設定可能な双
   方向遅延手段と、前記プラントの操作ＩＩＩＡ器のオン
   またはオフの状態が付属のノードの活性を九は非活性に
   対応しかつ状態切換えイ簀時間が与えられた機器操作情
   報と、付属するノードが活性化したと１の対応操作の内
   容と鎖対直、７操作の操作所要時間とが与えられた対応
   操作情報とを用いて前記因果関係を表わした情報を組立
   て、骸因果関係を表わした情報を用いてＪＩ４１の波及
   時間を検索して前記対応操作の実施余裕時間を求め、前
   記操作所要時間と異常回復時間とを検索して対応操作実
   施効果の遅れ時間を求め、前記対応操作の実施余裕時間
   よ妙前記対応操作集施効果の遅れ時間が短かいと亀に対
   応操作を選定し、ノードの活性化または活性化から非活
   性化への各々の状態に応じ九論壇判断により前記因果関
   係を表わした情報を検索して＾常事象の波及または（ロ
   ）復経路を求めて対応操作実施状況の情報を得ることを
   ％黴とするプラントの運転ガイダンス方法。