JPS6229793B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発電プラント模擬装置に係り、特に原
子力、火力発電プラントのような多くのプロセス
量が存在し、その調節操作が頻繁に行なわれるよ
うなプラントにおける運転操作の訓練および挙動
の解析に好適な発電プラント模擬装置に関する。

一般に、原子力、火力発電プラントは、安全性
および運用面から社会におよぼす影響力が極めて
大きく、しかも、そのシステム構成は大規模、複
雑であるため、この種の発電プラントには、運転
操作訓練用の模擬装置が必要となる。一方、その
模擬装置は、プラント運転中に異常が生じた際の
挙動解析を行う場合にも必要となる。

しかるに、従来のこの種の模擬装置は、運転操
作の訓練を主眼において、運転員が臨場感を持つ
ことができるように、実際の発電プラントと同型
の模擬制御盤を用いて構成していたため、規模が
大きくなり、経済性の面から、各発電プラントに
設置することができず、数個の発電プラントに対
して１台の割合で設置せざるを得なかつた。

第１図は、その従来例を示したものであり、ａ
は実際の原子力発電所、ｂはその模擬装置が設置
される運転訓練所を示したものである。

ａに示すように、原子力発電所１のタービン発
電機建屋２には、タービン発電機および関連の設
備が設置され、原子炉建屋３には、原子炉とその
関連設備が設置されている。更に、制御建屋４内
の中央制御室５には、発電所の運転制御操作を集
中的に行えるように、中央制御盤６が設置されて
いる。制御建屋４の中央制御室５に隣接した計算
機室７には、発電所の監視・制御を行うプロセス
計算機８が設置されている。

一方、その模擬装置は、多くの発電プラントで
共同利用するため、一般には原子力発電所１から
遠く離れた運転訓練所に設置され、ｂに示すよう
に、その運転訓練所１０には、前記中央制御５室
と同型の訓練室１１が形成され、その訓練室１１
内に、運転員の訓練に用いる前記中央制御盤６と
同じ訓練用の模擬制御盤１２が設置される。更
に、訓練室１１に隣接する計算機室１３には、模
擬計算機１４が設置され、前記原子力発電所１の
挙動を模擬するため、模擬制御盤１２と接続され
ている。

従つて、模擬制御盤１２自体は大型である上、
その模擬制御盤１２には、中央制御盤６と同様、
多数のプロセス信号（この中には多数のアナログ
信号とデジタル信号が含まれる）を模擬計算機１
４から入出力させなければならず、その計算機１
４には数千点を越すプロセス入出力装置が必要と
なり、模擬計算機１４も規模の大きなものとなつ
ている。更に、これらを収納する訓練室１１、計
算機室１３等の大きな建物および付帯設備１５と
して、訓練教官用の設備、教室、宿泊設備等多く
の設備を備え、運転訓練所１０はコストおよびス
ペースの点から非常に大規模なものとなつてい
る。

このように、従来の発電プラントの模擬装置
は、経済性の面から多数の発電プラントに対して
１個の割合で設置せざるを得ず、それも、各発電
プラントからは遠隔の地に設置されていたため、
使用スケジユールは常に混雑し、発電プラント運
転員が手軽に使用できず、発電プラントの運転に
も支障をきたす不具合があつた。

本発明は、極めて経済的かつコンパクトに模擬
装置を構成することにより、各発電プラントに設
置可能とし、運転員が常時使用できる発電プラン
ト模擬装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明は、CRT表
示器、キイボード、ライトペン等の入力装置を用
い、そのCRT表示器上にプラント系統図、制御
盤配置図等、シミユレーシヨンを行うに必要な模
擬制御盤と同等の画面を表示させ、模擬制御盤と
同様の運転操作（各種のアナログ量例えば弁開
度、蒸気流量の増加、減少のインチング操作も含
めて）を可能とすることにより、模擬制御盤を不
要としたことを特徴とする。

以下、本発明を原子発電所に適用した場合を例
にとつて、図面を参照して説明する。

第２図は、本発明の一実施例を示す発電プラン
ト模擬装置の構成図で、２０は電子計算機、３０
は訓練コンソールである。

電子計算機２０は、補助記憶装置２１、演算制
御装置２２、主記憶装置２３、周辺装置２４およ
びCRT制御装置２５を備え、補助記憶装置２１
には、原子力発電プラントの機器、装置の構成お
よび動作を模擬するシミユレータモデルやインス
トラクタ機能モデルなどが予め格納、記憶されて
いる。これらのモデルは実行時に演算制御装置２
２を介して主記憶装置２３に転送される。更に、
プログラム実行時に、これらのモデルは必要に応
じて順次演算制御装置２２に取り出され、原子力
発電プラントの模擬演算処理が行われる。この演
算処理結果はプリンタ等の周辺装置２４および
CRT制御装置２５に出力される。

一方、訓練コンソール３０は、運転員カラー
CRT表示器３１、運転員キイボード３２、運転
員ライトペン３３および指導員カラーCRT表示
器３４、指導員キイボード３５、指導員ライトペ
ン３６を備え、運転員キイボード３２、運転員ラ
イトペン３３および指導員キイボード３５、指導
員ライトペン３６を介して入力される操作内容は
CRT制御装置２５を経て演算制御装置２２に加
えられ、その操作に対するモデルを用いた演算処
理結果がCRT制御装置２５を経て運転員カラー
CRT表示器３１、運転員キイボード３２に表示
される。

第３図は、演算制御装置２２の細部の構成を機
能的に表現した図である。

即ち、第３図における論理モデル部５１、物理
モデル部５２、プラントコンピユータモデル部５
３、インストラクタ機能モデル部５４は、入力デ
ータ部５５より入力されるデータに基づいて模擬
演算処理を行つて、その結果を表わすデータを出
力データ部５６に出力するための各モデル演算処
理を行う機能を示したもので、これらの処理を行
うため演算処理手順およびデータは補助記憶装置
２１、主記憶装置２３より随時読み込まれる。ま
た、入力データ部５５には、訓練コンソール３０
CRT制御装置２５より表示入力処理部５７１、
運転員用データ入力部５７２、指導員用データ入
力部５７３から成る入力部５７を介して操作デー
タが読み込まれる。一方、出力データ部５６から
は、表示データが表示出力処理部５８１、運転員
用データ出力部５８２、指導員用データ出力部５
８３から成る出力部５８を介してCRT制御装置
２５から訓練コンソール３０へと出力される。
尚、出力データ部５６からの表示データは必要に
応じて印字出力処理部５９を介してプリンタ等の
周辺装置２４にも出力される。

次に、以上のように構成される模擬装置の動作
を原子力発電プラントにおけるタービン起動操作
を例にとつて、更に、第４図および第５図に示す
指導員カラーCRT表示器３４の図面および運転
員カラーCRT表示器３１の画面を参照しながら
説明する。

今、訓練コンソール３０上に設置されている指
導員カラーCRT表示器３４には、第４図に示す
ように、プラントの状態設定用表示がなされてい
るものとする。指導員はこの表示を見て、指導員
キイボード３５あるいは指導員ライトペン３６を
操作してプラント状態を「タービン起動」状態に
設定する。この信号はCRT制御装置２５から演
算制御装置２２の入力部５７で処理され入力デー
タ部５５にセツトされる。一方、運転員カラー
CRT表示器３１上には、第５図に示すように、
タービン系統図表が表示される。運転員はこれを
見て、運転員キイボード３２、運転員ライトペン
３３を操作してタービン起動に必要な操作を行
う。例えば、タービン起動のため、CRT画面上
の「低速50rpm／分」の表示を運転員ライトペン
３２にて指示し、次に「回転数100rpm」の表示
場所を運転員ライトペン３２にて指示する。これ
に応じてその操作データは入力部５７で処理さ
れ、各設定値50rpm／分、100rpmなるデータが
入力データ部５５にセツトされる。

この入力データ部５５にセツトされたデータ
は、論理モデル部５１に入力され、タービン起動
に必要な論理インターロツク例えば発電機、ロツ
クアウトリレーがリセツト、真空トリツプリセツ
ト等が演算され、論理上タービン起動ができれ
ば、入力データ部５５にタービン起動の信号即ち
加減弁開信号データが論理モデル部５１の演算結
果の論理信号（１または０）として設定される。
物理モデル部５２においては、この物理モデル部
５２の一部を構成するアクチユエータの物理モデ
ル例えば弁の物理モデルが前記加減弁開信号を参
照して所定時間間隔で演算を繰り返すことにより
加減弁開度のデータを演算し開度データを増加さ
せる。この加減弁開度データは再び入力データ部
５５に設定される。更に、その入力データ部５５
に設定された加減弁開信号、加減弁開度等からタ
ービン蒸気流量が、例えば、次の(1)式に従つて算
出される。

Ｑ_T＝CV×Ｐ_T×KI×IV ………(1) ここで、 Ｑ_Tはタービン蒸気流量 CVは加減弁開度信号 Ｐ_Tはタービン入口蒸気圧力 KIは定数 IVは加減弁開のとき１、閉のとき０となる変数 である。

更に、前記タービン蒸気流量Ｑ_Tと蒸気の熱力
学特性およびタービン特性等から、次の(2)式に従
い、タービン回転数を時々刻々と算出され、その
結果が出力データ部５６にセツトされる。

ここで、 Ｎはタービン回転数 N₀はタービン回転数の定格値 QLはタービン損失（定数） Ｇはタービン慣性 K2、K3は定数 である。

出力データ部５６にセツトされたタービン回転
数、加減弁開度、その他の信号データは出力部５
８より読出され、表示画面のフオーマツトデータ
として準備されてCRT制御装置を介して運転員
カラーCRT表示器３１、指導員カラーCRT表示
器３４に表示される。また、同時に印字出力処理
部５９を介して必要に応じてプリンタ等の周辺装
置２４にも出力される。

このように、カラーCRT表示器上に表示され
た中央制御盤の一部分を示す制御盤表示により、
操作すべき機器を特定し、模擬の操作信号を発す
ることにより、模擬の運転操作が可能となる。

従つて、本実施例によれば、上述の説明から明
らかなように、従来の模擬制御盤が訓練コンソー
ル３０に置き換わり、また、計算機２０も従来の
プロセス入出力装置がCRT制御処理に置き換わ
り、模擬装置が非常にコンパクトになり、従来の
ように制御盤専用の室を設けることなく、第１図
ａに示す中央制御室４に隣接する計算機室に収納
できるようになる。

尚、上記実施例では、原子力発電プラント模擬
装置を例にとり説明したが、火力発電プラントに
も適用できることは言う迄もない。即ち、前述の
論理モデル部５１、物理モデル部５２に与えられ
るモデルが、例えば、タービンを例にとると、原
子力発電プラントでは加減弁を用いてタービンを
起動するモデルとなるのに対し、火力発電所で
は、主蒸気止メ弁バイパス弁を用いてタービンを
起動するモデルとなるように各々の用途に対して
異つたモデルを装荷しさえすればよい。前述のタ
ービン蒸気流量Ｑ_Tの算出式(1)については、火力
発電所の場合には次のようになる。

即ち、BVL＜K4のとき、ICV＝０、IBV＝１と
し、 Ｑ_T1＝BVL×Ｆ（Ｐ_T、Ｔ_T）×K5×IBV ………(3) また、BVL≧K4のとき、IBV＝０、ICV＝１と
し、 Ｑ_T2＝CV×Ｆ（Ｐ_T、Ｔ_T）×K6×ICV ………(4) ここで、BVLは主蒸気止メ弁バイパス弁揚程 Ｐ_Tはタービン入口蒸気圧力 Ｔ_Tはタービン入口蒸気温度 CVは加減弁開度信号 K4、K5、K6は定数 IBVは主蒸気止メ弁バイパス弁開のとき１、閉の
とき０となる変数 Ｆ（Ｐ_T、Ｔ_T）はタービン入口蒸気圧力、温度と
から求める変数 Ｑ_T1はバイパス弁を流れる蒸気流量 Ｑ_T2は加減弁を流れる蒸気流量 であり、Ｑ_T1、Ｑ_T2からタービン蒸気流量を求め
る。

更に、中央制御盤についても、各々の用途によ
り形状が異なるから、制御盤表示についても各々
の中央制御盤に合致した表示とすればよい。

また、前記実施例では、電子計算機を１台で実
施する場合について述べたが、本発明は、電子計
算機の台数によらず、実施可能であることは言う
迄もない。更に、前記実施例では、表示器として
カラーCRT表示器を例に説明したが、これに限
らず、プラズマデイスプレイ、液晶デイスプレイ
等の表示装置でもよく、要するにキイボード、ラ
イトペン等の入力装置を介して対話により操作可
能なものであればよい。

以上述べたように、本発明によれば、表示装置
とその入力装置を用いることによつて中央制御盤
なしに、発電プラントの模擬操作が可能となるこ
とから、小型かつ安価なものとなり、発電所の中
央制御室に隣接して設置可能な発電プラント模擬
装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプラント模擬装置を説明するた
めの図で、ａは実際の原子力発電所配置図、ｂは
訓練所配置図、第２図は本発明の一実施例を示す
模擬装置のブロツク図、第３図はその演算制御装
置の詳細機能ブロツク図、第４図はプラント状態
設定用表示の例を説明するためのCRT画面図、
第５図は制御盤表示の例を説明するためのCRT
画面図である。 １……原子力発電所、２……タービン発電機建
屋、３……原子炉建屋、４……制御建屋、５……
中央制御室、６……中央制御盤、７……計算機
室、８……計算機、１０……運転訓練所、１１…
…訓練室、１２……模擬制御盤、１３……シミユ
レータ計算機室、１４……シミユレータ計算機、
２０……電子計算機、２１……補助記憶装置、２
２……演算制御装置、２３……主記憶装置、２４
……周辺装置、２５……CRT制御装置、３０…
…訓練コンソール、３１……運転員カラーCRT
表示器、３２……運転員キイボード、３３……運
転員ライトペン、３４……指導員カラーCRT表
示器、３５……指導員キイボード、３６……指導
員ライトペン、５１……論理モデル部、５２……
物理モデル部、５３……プラントコンピユータモ
デル部、５４……インストラクタ機能モデル部、
５５……入力データ部、５６……出力データ部、
５９……印字出力処理部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発電プラントを模擬する発電プラント模擬装
   置において、前記発電プラントの動特性を模擬す
   る物理モデル部と、前記発電プラントの論理回路
   を模擬する論理モデル部と、前記発電プラントを
   監視制御するプラントプロセス計算機を模擬する
   プラントコンピユータモデル部と、これらの各モ
   デルで演算された刻々変化するプラント模擬状態
   の表示とプラント操作を行なうに必要な模擬制御
   盤相当の表示画面を作成して出力する表示出力処
   理部と、この表示出力処理部で作成された画面を
   表示する表示装置と、この表示装置に表示された
   前記模擬制御盤相当の画面上の操作器具類を操作
   する入力装置と、この入力装置から入力される操
   作入力を処理して前記各モデルにプラント模擬に
   必要な指示を与える表示入力処理部とを備え、模
   擬制御盤を前記表示装置と入力装置に置き換えた
   ことを特徴とする発電プラント模擬装置。