JPS62139577A - 小型シミユレ−タ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、小型シミュレータ装置に係り、特に、大型大
容量の原子力発電プラント等における中央操作室設置制
御盤の運転操作方法を修得させるために、実機制御盤を
大幅に縮約化し、運転員の操作方法学習を主体として構
成された小型シミュレータ装置に関する。

〔従来の技術〕

原子力発電プラント運転訓練用シミュＶ−タ（Ｃより従
来の技術を説明する。

一般的にプラントシミュレータは、実機運転操作の訓練
用として用いられ、実機中央操作室設置の制御盤（ペン
チ盤）をほぼ全面的に忠実に模擬すると共Ｋ、計算機を
用いて実機の全系統をモデル化している。また、シミュ
レータ制御盤のマンマシンインターフェースは、操作ス
イッチ、指示計、警報窓２表示ランプ、ＣＲＴ等からな
り、実機と全く同一にしである。

このような訓練用シミュレータでは、はとんど実機と同
一の操作監視方法によりシミュレーショ：／１ｌｌａテ
＠、シミュレーション時間制御は基本的に実時間性にの
み注目すれば良い。そこには、シミュレータの効率的利
用のためファースト、スロモーションの機能は一応付加
されているものの。

あくまでも補助的機能であり、原則的には実時間シミュ
レーション能力が前提となる。

一方、上記実機相当制御盤を持つフルスコープシミュレ
ータに対して、最近、設備費の低減を目的とし、また操
作訓練ではなくその前段階の運転方法学習を主眼として
、特に操作盤サイズを縮約化した小型シミュレータ装置
が検討されつつある。

このような小型シミュレータでは、シミュレータ設置場
所を優小化り、計算機規模を縮約化することが求められ
るから、操作盤は自ずと実機とは全く鶏なる構成、Ｌな
る。

前記フルスコープシミュレータでは、実機と同様、各個
別系統１機器毎に専用の操作スイッチが設置され、また
、監視機能についても、各ハードウェア単体レベルまで
の異常を告知する専用警報窓、各プロセスパラメータ状
態値を示す専用指示計、及びそれらを統括して集約表示
するＣＴ’ＬＴが設けられている。これに対し、これら
を縮約化した小型シミュレータ用操作盤は、その盤面サ
イズの制約から、各機器専用の操作スイッチを設けず、
少数スイッチによる多種機器の操作、同様に少数指示計
による多種パラメータの監視、あるいはＣＲＴ画面を監
視の主体とし１画面切替により複数パラメータを監視す
る手法が取られる。

これを汎用化という。すなわち、操作表示対象を特定せ
ず、機能を切換え、小数のスイッチ等で複数機器やパラ
メータの操作監視を行うものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような縮約化された操作盤を用いる場合、各機器の
操作あるいはパラメータの監視タイミング学習において
は１通常の起動停止操作等のゆっくりした事象または複
数の操作が同一時期に重ならない例では、フルスケール
シミュレータト同程度の操作監視性が期待できる。しか
しながら、同一時期に複数操作が重なったり、プラント
過渡変化、事故時のように緊急的判断、操作が要求され
るシミュレーションケースに対しては、監視対象画面の
選択、操作対象の切替え等のシミュレータ自体の操作技
術に多くの労力が必要となり１本来の目的である運転手
法、操作技術修得の面で明らかに不利である。

これに対処するために小型シミュレータにおけるプラン
ト対象範囲（モデル化の範囲）を縮小した場合、上記シ
ミュレーション訓線上の不具合は解消される方向にはな
るものの、シミュレータの特徴である実機で体験する機
会の少ない事象を幅広く模擬体験することができなくな
る問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、実機プラントの中央操作室内設置操作
盤に比べ縮約化された操作盤を用いる小型シミュレーシ
ョン手法において、操作盤縮約化に伴う操作監視性の制
約を補い、特にプラント運転手法学習の面で、従来のフ
ルスケールシミュレータ以上の効果を期待しうる小型シ
ミュレータ装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、実機プラントの操作盤に対し縮約化された操
作盤を持つ小型シミュレータ装置において、常時一定の
シミュレーションを継続するのではなく、スロモーショ
ン、一時停止の機能を自動的に選択すれば、シミュレー
タ自体自体の操作とシミュレーション対象であるプラン
トの運転操作とを見かけ土丹離しうろことに着目し、実
機プラントの操作では必要のないシミュレータ個有の操
作に対してはシミュレーションの状態を自動的に変更す
ると共に、シミュレータを操作中の訓練者に対して操作
の必要性も間接的に指示指導していく装置を提案するも
のである。

〔作用〕

本発明の小型シミュレータ装置においては、被制御パラ
メータがある設定値に達して操作タイミングになったと
きは、自動的にスローモーションに移り、訓練者があわ
てずに操作項目を学習できるようにし、スローモーショ
ンに移ってから更に一定時間経過しても対策がとられな
いときに、第２段階としてプロセスの進行を自動的に停
止し、２１１１１練者の確認及び対処を待って、元のプ
ロセスに復帰する。従って訓練者はそれぞれのレベルに
合ったＩＩ＋練ができ、学習効果が上がる。

〔実施例〕

第１図は、本発明による小型シミュレータ装置の構成を
示すブロック図である。因において、シミュレータ操作
盤１は実機プラントと同等あるいは縮約化された制御盤
であ抄、プラントの運転状況に応じて必要な操作、監視
を行うためのものである。計算機２は、操作盤での操作
情報を取込みシミュレーション結果を操作盤に表示させ
る入出力処理部３と、プラント機器やパラメータの状態
をシミュレートするプラントモデル部４と、シミュレー
ションに必要な各種情報、すなわち初期条件やシミュレ
ーション速度やマルファンクション発生の有無等につい
て管理制御するシミュレータ制御部５とから構成される
、シミユレータ制御部５には、計算機の付属装置として
設置されたキーボード６により１例えば指導者が初期条
件、シミュレーション速度等を設定することができる。

以上の構成は従来のシミュレータ装置とほぼ同じである
が、本発明の実施例では、シミュレータ制御部５のシミ
ュレーション速度設定をキーボード６で外部からできる
だけでなく、シミュレータの内部処理として自動的に設
定するためのシミュレーション速度管理部７が設置され
ている。このシミュレーション速度管理部７は、基本的
にシミュレーション速度自動設定のため基準情報を保持
する判定用データ部８と、基準情報とシミュレーション
状態を比較しシミニレ−ジョン速度変更指令１０を出力
する判定指令部９とからなる。

判定用データ部８の持つデータは、あらかじめキーボー
ド６や磁気テープ等の補助装置から与えられ、プラント
パラメータの状態に応じた系統機器操作項目と正規の操
作タイミング（マルファンクション発生からの時間や関
連プロセスパラメータ値との関係）を蓄えている。一方
、判定指令部９は、シミュレータ制御部から現在設定さ
れているマルファンクション項目を示すマルファンクシ
ョン設定信号１１．プラントパラメータの状態と系統機
器操作実施の有無を示す操作状況信号１２゜正規の対応
操作に伴い必要となるＣＲ，Ｔ画面あるいは操作スイッ
チ機能の切替が行われたか否かを示す操作盤状態信号１
３を取込む。これらの信号と判定用データを比較し、操
作すべき項目の時間タイミング領域となったか、あるい
は操作すべき項目が操作済であるかを判定して、操作タ
イミングの領域に入った時点ではシミュレーション速度
をスローモーションにし、！た、操作タイミング領域を
逸脱する時点においてまだその操作がなされていない場
合には、シミュレーションの一時停止を指示するシミュ
レーション速度変更指令１゜をシミュレータ制御部５に
出力する。

以上のシミュレータ時間管理部の動作において。

正規の千屓で操作盤が操作されている場合はスローモー
ションあるいは一時停止のためのシミュレーション速度
変更指令１０は出力されず、標準の実時間のままシミュ
レーションを継続する。また。

一旦スローモーション化あるいは一時停止が行われた後
であっても、正規の操作がなされた時点で、シミュレー
ション時間は実時間に復帰し通常のシミュレーションが
再開される。このスローモーション化され走間に、縮約
化に伴ないどうしても必要となったシミュレータ自体の
操作を自動的にあるいは手動で行なえば、小型化したこ
とによるデメリットは避けられることになる。

以上のシミュレーション速度自動変更機能によるシミュ
レーション例として、原子力発電プラントにおいて負荷
遮断が発生した場合について説明する。

第４図は、負荷遮断発生直後における標準的運転操作の
流れを示し、具体的には、負荷遮断直後に必要となる操
作の関連パラメータである原子炉水位及び発電機出力推
移概略を示している。標準的運転操作では、負荷遮断に
よるスクラム発生のため一旦低下した水位は、タービン
駆動給水ボン７”（ＴＤ−ＲＦＰ）Ｋよる給水のため徐
々に上昇し、放置した場合水位Ｌ８設定値に達し、給水
ポンプトリップ、全給水喪失事象に到る。これを避ける
には、原子炉水位がＬ３３設定値上まで復帰してきた時
点でＴＤ−Ｒ，ＦＰを停止する操作を行う。

更に、原子炉スクラム発生により給水制御系原子炉水位
設定値は通常値よル下げられており、設定値変更のリセ
ット操作が必要となる。一方、発電機出力は原子炉スク
ラム発生による原子炉発生蒸気減少に伴い城少し、１０
０ＭＷｅ　（１１００ＭＷｅ級プラントの場合）ｔで低
下した時点でタービントリップ操作を行うことになる。

このような対応操作は極めて緊急度の高いものであり、
概ね事象発生から１分前後で行わなければならず、従来
のリアルタイムシミュレータでは、初心者が操作する余
裕もなく通過してしまうことがままあったつ これに対し、本発明の実施例を用いた場合のシミュレー
ションの流れを第２図に、そのフローチャートを第３図
に示す。第２図は、負荷遮断後の状態変化として、第４
図と同じく、原子炉水位と発電機出力とを示している。

なお、第２，４図において、Ｌ３，６は原子カプラント
における通常の原子炉水位ｐ１１１１は主タービン、給
水ポンプのトリップが発生する設定値、Ｌ３は原子炉ス
クラム。

格納容器隔離が発生する設定値である。

第２図は上記第４図の対応操作のうち、原子炉水位に関
するＴＤ−Ｒ，ＦＰトＩＪツブ及び水位設定変更リセッ
ト操作が遅れた場合の例である。ここで、原子炉水位再
上昇が生じＬ３をやや超えた時点ａがＴＤ−ＲＦＰ）リ
ップ操作のタイミング範囲開始点であり、シミュレータ
は自動的にスローモーション状態に移行する。また、Ｔ
Ｄ−ＲＦＰトリップ操作のタイミング範囲終了点はｂで
あり、シミュレータは自動的に停止する。すなわち、あ
らかじめ定められた負荷遮断、原子炉スクラムというマ
ルファンクションにおいて、ＴＤ−ＲＦＰトリップ操作
のタイミング範囲は、あらかじめＬ３＋α〜Ｌ＠−βに
設定されていたことになる。

その後、Ｃ時点でＴＤ−ＲＦＰｉＪッ、プ操作がなされ
ると、シミュレータは実時間シミュレーションを再開す
る。ところが、この場合は水位設定変更リセット操作も
同様に連れてしまったため、あらかじめ定めていた水位
設定変更リセット操作のタイミング範囲Ｌ４〜Ｌ３＋α
に対応する時点ｄ。

ｅでも同様のスロモーション、停止が自動的に行われ、
時点ｆで実時間に復帰する。

一方、発電機出力に対応するタービントリ　ノブ操作は
正規の手順で行われたため、特にシミュレーション速度
変更トリガとはならず、上記の原子炉水位関連操作に応
じたシミュレーションを続けることになる。

以上と同様な手法で他の事象あるいはパラメータに対し
てもタイミング範囲を設定することが可能である。゛ま
た、操作タイミング範囲は訓練者のレベルに応じて任意
に設定可能である。一方、スローモーション化のみなら
ず、逆に途中をスキップするためのファースト化を入れ
ることもできる。

更に本発明はフルスケール型シミュレータニ適用するこ
とも当然可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、特に小型７ミユレータ装置のように、
実機プラントの操作盤に比べて縮約化された操作盤を用
いて、運転手法や操作技術を修得する場合、縮約化に伴
なう操作監視性の制約を補うことができるとともに１本
シミュレータを学習主体として用いる場合、学習効果が
更に上がる。

【図面の簡単な説明】 ｍ１図は本発明による小型７ミユレータ装置の一実施例
の機能構成を示すブロック図、第２図は本発明を使用し
たシミュレーション例を示す図。 第３図はそのフローチャート、第４図は本発明を使用し
ない従来のシミュレータでのシミュレーション例を示す
図である。 ｌ・・・シミュレータ操作盤、２・・・計算機、３・・
・入出力処理部、４・・・プラントモデル部、５・・・
シミュレータ制御部、６・・・キーボード、７・・・シ
ミュレーション速度管理部、８・・・判定用データ部、
９・・・判定指令部、１０・・・ノミュレーション速度
変更指令、１１・・・マルファンクション設定信号、１
２・・・操作状況信号、１３・・・操作盤状態信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、操作スイッチや表示装置等に実際の機器の複数の機
   能を対応させ切換えて兼用するように縮約化された操作
   盤と、操作盤の操作情報を取込みシミユレーシヨン結果
   を表示させる入出力処理部と、機器やパラメータの状態
   をシミユレートするプラントモデル部と、シミユレーシ
   ヨンに必要な初期条件等の各種情報を管理制御するシミ
   ユレータ制御部とからなる小型シミユレータ装置におい
   て、プラントパラメータの状態に応じた系統機器操作項
   目と正規の操作タイミングとを記憶する判定用データ部
   と、入出力処理部、プラントモデル部、シミユレータ制
   御部からの信号を取込み前記判定用データと比較し予め
   設定された項目に対応するプラントの運転状況及びこれ
   に対して通常なされるべき操作がなされたか否かに従い
   シミユレーシヨン速度を自動的に変えてゆく判定指令部
   とを有するシミユレーシヨン速度管理部を設けたことを
   特徴とする小型シミユレータ装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、判定用データ部が
   、実時間シミユレーシヨンの標準速度と行われるべき操
   作項目と操作タイミングとを記憶し、判定指令部が、操
   作すべきタイミング範囲へのプロセス量の到達に応じて
   シミユレーシヨン速度を遅くし、更に操作すべきタイミ
   ング範囲を逸脱する直前に一旦停止して、正規の操作が
   なされた時点で実時間シミユレーシヨンを再開させるこ
   とを特徴とする小型シミユレータ装置。