JPH0534681B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発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。

〔従来の技術〕

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とからなる複雑なシステム
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種々提案されている。

これらの方法のなかには、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
した情報すなわち原因−結果関連トリーCause−
Consequence Treeを検索して運転ガイダンスを
得る方法がある。

第１図は、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−結果関連トリーの一
例を示す。この原因−結果関連トリーは、ノード
という事象または機器状態の因果関係を、オア回
路３ａ〜３ｃおよびアンド回路４ａ〜４ｃ等の論
理回路と遅延回路５ａ〜５ｃとで結合して、異常
事象の波及現象を記述したものである。各ノード
には、必要に応じて事象メツセージ１ａ〜１ｉお
よび対応操作メツセージ２ａ〜２ｇが付加され
る。なお、６ａ〜６ｃは、機器状態メツセージで
あり、図の○は観測不可能点、●観測可能点を示
す。

次に本明細書で使用する語句を次のように定義
する。記述された事象または機器状態が実際に発
生した場合に、対応するノードは活性であるとい
い、そうでない場合は非活性という。また、ノー
ドの活性または非活性の判定が、プラントデータ
で行われるノードを観測ノードといい、原因−結
果関連トリーの下方のノード状態から論理回路に
より判定されるノードを非観測ノードという。さ
らに、原因−結果関連トリーの最上位のノードを
トツプノードといい、下端のノードをプライマリ
ーノードという。

第２図は、上記の原因−結果関連トリーを用い
た従来の運転ガイダンスシステムの構成の一例を
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、メモリ１５に記憶されている異常の原
因−結果関連トリーの各観測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
いるしきい値と比較して、観測ノードの活性また
は非活性の判定を行なつた後、非観測ノードの活
性または非活性の判定を実行し、非観測ノードの
活性または非活性の状態を把握する。次に、原因
−結果関連トリーに記述されて異常事象のうち重
要とされている事象に対応し、予め指定されてい
るノードすなわちエントリーノードが活性である
場合または活性から非活性になつた場合は、原因
−結果関連トリーを用いた異常事象解析部１６に
信号を出力する。

第３図は、異常事象解析部１６の解析機能相互
の関係を示す機能ブロツク図である。原因−結果
関連トリーを用いた解析は、まずプラントで発生
している異常事象と原因−結果関連トリーと記述
している異常モデルとが一致していることを確認
するために、トリー検索出発点ノード設定部２９
で、原因−結果関連トリー検索の出発点となるノ
ードを設定する。このノードは、解析実行のトリ
ガとなるエントリーノードである。原因−結果関
連トリー検索の出発点ノードすなわちエントリー
ノードが設定された後、有効ノード検索部２２に
おいて、前記トリー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定を行ないながら、
活性ノードをたどり原因−結果関連トリーの下部
方向へ逆上つてゆき、論理を満足する活性ノード
を摘出し、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た後、異常波及ルート決定
部２４は、摘出された有効ノード群がプライマリ
ーノードからトリー検索ノード出発点ノードに至
るトリー経路を完全に示しているか否かを照合す
る。原因事象決定部２５は、有効ノード群に含ま
れるプライマリーノードを摘出し、原因事象を決
定する。

上記のように異常波及現象を把握した後、今後
の異常波及を予測する。まず、潜在的活性ノード
検索部２３は、トリー検索の出発点ノードから原
因−結果関連トリーの上方に向つて、現時点では
非活性であるが将来は活性化が予想されるノード
すなわち潜在的活性ノードを検索する。この場合
は、次のような規則に従つて検索する。

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 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は、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つて順番付けする。ガ
イダンスメツセージ選択部２７は、上記のように
して得られた異常波及ルート、原因事象、異常伝
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とをメツセージテーブル
から選択し、表示データ処理部２８に出力する。
第２図の表示部１７は、メツセージテーブルから
選択されたメツセージと異常波及ルートと原因事
象と異常伝播予測ルートとを、所定の様式で例え
ばCRT上に運転ガイダンスとして表示する。運
転員１８は、ガイダンスを目視し、運転操作入力
信号１９をプラント２０に入力する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような原因−結果関連トリーを用いた運
転ガイダンス方法は、異常の原因、波及ルート、
伝播予測、対応操作の情報が明確に与えられるた
め、例えば、原子力発電プラントにおいて異常波
及を防止する場合、稼動率向上や安全性向上に有
力な手段となるが、次のような問題がある。

まず、対応操作の決定にあたつては、一般に複
数個の対応操作ガイダンスが出力されるため、そ
の中から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。例えば、第１図の
事象メツセージ１ｉ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、第１図の原因−結果関連トリーによれば、遅
延回路５ｃによるτ₃時間遅延後には、プライマリ
ーノードであるノード１ｉから給水または主蒸気
ミスマツチ大になるノード１ｅ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A04、A05、A06
の内容は次の通りである。

A04：原子炉出力を下げよ。

A05：給水制御系をマニユアルに切換えよ。

A06：水位検出器をＢに切換えよ。

これら対応操作のうち、最も簡単な操作は、内
容A06に相当するものであるが、この操作を実施
してトツプノード１ａの炉スクラムに異常が波及
すること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
炉水位低トリツプまでの余裕時間とを比較して判
断される。

しかし、この判断のための情報は、従来の原因
−結果関連トリーを用いた解析方法から得ること
ができず、運転員の能力に依存しており、多重異
常発生時などに適切な対応操作を選択できないお
それが生じる。

また、原因−結果関連トリーが異常の発生時点
の因果関係を基に作成されているため、対応操作
が実施されて異常が回復するときの確認ができな
い場合が多い。例えば、炉水位低トリツプ発生で
炉スクラムに至つた後、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
連トリーの論理モデルでは、上記の内容は矛盾す
ることになる。

さらに、ノードが活性から非活性となる場合、
逆の場合とは所要時間が一般に同じではないの
で、異なる遅延時間を用いる必要がある。

本発明の目的は、プラントの異常発生時に複数
個の対応操作メツセー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ともに、対応操作実
施後のプラント状態を予測して操作効果の確認を
ガイダンスのできるプラントの運転ガイダンス方
法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、プラン
トデータを周期的に取込み、異常の因果関係を表
わした異常関連トリーを用いて運転操作を決定す
るプラントの運転ガイダンス方法において、プラ
ント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り換
え所要時間が入力されている機器操作ノードと、
付属するノードが活性化したときの対応操作方法
と当該対応操作の操作所要時間が与えられた対応
操作方法が入力されているプラント状態ノード
と、出力側ノードが活性化したとき入力側ノード
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
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遅れ時間を設定可
能な双方向遅延手段とを新たに付加した多機能異
常関連トリーを用い、ノードが活性化または非活
性化したとき各々の状態変化に応じたトリー回路
の論理判断を適用して因果関係を満足する異常事
象の波及または回復経路を決定し、異常が発生し
た場合に、異常の波及遅れ時間の総和から対応操
作の実施余裕時間を求め、操作所要時間と異常回
復時間とを検索して対応操作効果の遅れ時間を求
め、その対応操作の実施余裕時間より対応操作効
果の遅れ時間が短い時にその対応操作を有効な対
応操作として決定するプラントの運転ガイダンス
方法を提案するものである。

〔作用〕

本発明においては、プラントの異常発生時に複
数個の対応操作メツセージの中から最も適切なも
のを選択してガイダンスするので、運転員の能力
に依存せず、迅速確実な対応操作を実行できる。

また、対応操作実行後のプラント状態を予測し
て操作効果の確認をガイダンスすることから、原
因−結果関連トリーの論理モデルによる予測内容
とプラントの実際の状態との間には、矛盾は生じ
ない。

〔実施例〕

本発明に用いる異常の因果関係を表わした多機
能原因−結果関連トリーMulti−Functional
Cause−Consequence Treeは、従来の原因−結
果関連トリーを基本としているが、新たに、異常
が消滅するときの因果関係を記述する論理回路お
よび遅延回路を設け、対応操作と機器操作情報と
を持たせるいる。

第４図は、多機能原因−結果関連トリーの原子
炉給水制御系異常への適用例を示す。従来の原因
−結果関連トリーと異なる個所は、次の４点であ
る。

第１に、自己保持アンド回路７および自己保持
オア回路８を採用した。この自己保持アンド回路
７または自己保持オア回路８は、回路の出力側が
一度活性化したら、回路の入力側の論理条件が成
立しなくなつても、活性状態を保持する。

第２に、双方向遅延回路１１ａ〜１１ｃを採用
した。これらの双方向遅延回路において、太枠で
囲んだ右下の遅延時間τ₁〜τ₃が、ノード活性化時
の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τ₁′〜τ₃′が、ノー
ドが活性から非活性に戻る場合の下位側ノードか
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９ａ〜９ｃを採用した。
この機器操作情報において、機器状態が太枠で囲
んだ右下の状態のとき付属しているノードは活性
であり左下の状態のときは非活性であると判定さ
れ、円で囲まれた数値は、これら２つの状態の一
方から他方に機器を切換える際に要する時間を表
わす。

第４に、対応操作情報１０ａ，１０ｂを採用し
た。この対応操作情報は、それが付加されている
ノードが活性化した場合、記入してあるメツセー
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。ノードが活性化したか否かすな
わち事象が発生したか否かの判定は、観測ノード
については、プラントデータを予め設定されてい
るしきい値と比較して行ない、非観測ノードにつ
いては、原因−結果関連トリーの下方のノード状
態から論理回路を作動させて実行する。

なお、１２ａ，１２ｂは監視メツセージであ
る。

本発明の多機能原因−結果関連トリーと従来の
原因−結果関連トリーとの主な相違点は、 ａ 対応操作・機器操作情報と監視メツセージと
を区別し、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だこと、 ｂ 論理回路と遅延回路とにノード状態の双方向
推移情報を組入れたこと である。これらにより、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。

本発明の多機能原因−結果関連トリーを用いて
必要な運転ガイダンスを得る場合の解析方法の特
徴は、 ｃ ノードの状態推移に応じてノード検索の論理
を変更すること ｄ 対応操作選定のために異常がトツプノードに
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ノ
ード検索機能が付加されていること である。

第５図は、多機能原因−結果関連トリーを用い
て異常事象を解析する機能相互の関係を示すブロ
ツク図である。第３図と対応する部分には、同一
符号を付けてある。トリー検索出発点ノード設定
部２９は、解析実行のトリガとなつたエントリー
ノードを出発点ノードとして設定する。有効ノー
ド検索部２２は、トリー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論理
回路および遅延回路の論理判定を行ないながら活
性ノードをたどり、トリー下部方向へ逆上つてゆ
き、論理を満足する活性ノードを摘出し、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プライマ
リーノードからトリー検索の出発点ノードに至る
トリー経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
ライマリーノードを摘出し、原因事象を決定す
る。潜在的活性ノード検索部２３は、トリー検索
の出発点ノードが活性ノードの場合、この出発点
ノードからトリー上方に向つて、前述の従来の原
因−結果関連トリーの潜在的活性ノード検索の規
則と同様な規則に従い、潜在的活性ノードを摘出
する。異常伝播予測部２６は、摘出した潜在的活
性ノードを下位から上位に向つて順番付けする。

次に、対応操作実施余裕時間計算部３９におい
て、トリー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
順次たどり、潜在的活性ノードの最上位ノードに
至る経路の双方向遅延回路活性化時の遅延時間を
総て加算して 〓ⁱ τ_iを求め、この 〓ⁱ τ_iから出発点ノ
ードの活性化時刻t₀から現在時刻ｔまでの経過時
間Δtを減算し、対応操作実施余裕時間Δt＊を求
める。すなわち、次式により対応操作実施余裕時
間Δt＊を求める。

Δt＊＝ 〓ⁱ τ_i−Δt ……(1) ただし、Δt＝ｔ−t₀である。

換言すれば、(1)式は、潜在的活性ノードの最上
位ノードについての対応操作実施余裕時間Δt＊
を求める式である。すなわち、必要な対応操作を
実施しなければ、現時点からΔt＊時間後に潜在
的活性ノードの最上位ノードに対応する事象が発
生すると予測している。

対応操作範囲決定部３４では、トリー検索の出
発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、活性ノードをたどつてトリー下
部方向に逆上つて行き、活性ノードに付属してい
る対応操作情報または操作機器情報を摘出する。
この場合、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。

自己保持論理回路は、従来技術のトリーによる
事象波及モデルにおいて、ノードが活性から非活
性になつた場合（事象復旧時）に論理的な整合性
が満足されないという問題を解決するために導入
したものである。すなわち、自己保持論理回路
は、すでに述べたように、異常が消滅する時の因
果関係も記述可能としたもので、対応操作実施後
の操作効果確認のために、トリーを用いて事象を
解析し、プラント状態を予測するために有効であ
る。

対応操作範囲決定部３４に接続された対応操作
効果遅れ時間計算部４０は、対応操作範囲決定部
３４で摘出された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、
トリー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 〓ⁱ τ′_i〕_Kとこの操作所要時間
δt_Kとを次式のように加算して、操作情報ｋの対
応操作効果遅れ時間Δt_Kを求める。

Δt_K＝〔〓τ′_i〕_K＋δt_K ……(2) 潜在的ノードが活性化するすなわちその事象が
発生することを防ぐには、何らかの対応操作を実
施する必要がある。一般的に、対応操作の実施所
要時間およびその効果が実際に出てくるまでの遅
れ時間を考慮し、その対応操作で間に合うかどう
かを判断する必要がある。従来の運転ガイダンス
法では、対応操作の候補を表示するのみで、上記
の判断は運転員に任されていた。しかし、緊急時
にそのような判断を常に正確に行なうことは困難
と考えられる。

そこで、本発明の運転ガイダンス方法において
は、上記対応操作の実施余裕時間Δt＊と対応操
作効果遅れ時間Δt_Kとを比較し、そのような判断
を自動的に行なうようにした。

対応操作選定部４１において、摘出された操作
情報の中から、対応操作効果遅れ時間Δt_Kが対応
操作実施余裕時間Δt＊より短い場合の操作情報
を取出し、それでも複数の操作情報が残つている
場合は、これらの操作情報のうちで最も下位側の
ノードに付属している対応操作情報または機器操
作情報を対応操作ガイダンスとして選定する。一
般に、原因−結果関連トリーでは、ノードの下位
側に対応する事象ほど軽微と考えられ、それらに
付属する対応操作がプラントに与える影響も軽微
であると考えられるからである。

また、対応操作確認検索部３５は、トリー検索
の出発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断を実行しながらがら、活性
または非活性になつたノードをたどり、トリー下
部方向およびトリー上部方向へ向つて検索を行な
い、活性または活性から非活性になつたノードを
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
側の状態によつて変更される。

双方向遅延回路は、上記判断を行なうために必
要な原因−結果関連トリーの構成要素である。な
お、遅延時間は、着目している事象についての知
識や動特性解析結果に基づいて設定するものであ
り、自由に決めるものではない。

解析結果情報集約部４２では、各機能ブロツク
から出力された情報をメツセージ形式またはグラ
フイツク表示等の形で集約し、運転ガイダンス情
報として表示データ処理部２８に転送する。そし
て、第２図の表示部１７のCRT管上に運転ガイ
ダイスとして表示する。

なお、上記実施例の説明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−結果関連トリー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いうまでもない。

第６図は、本発明方法をコンピユータによりプ
ログラム化して給水制御系異常をシユミレーシヨ
ンした結果を示す図である。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
られる事象を発生した。異常発生約20秒後に、水
位検出器Ａ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。

〔発明の効果〕

本発明によれば、プラントの異常発生時に複数
個の対応操作メツセージの中から最も適切なもの
を選択してガイダンスできる。

また、対応操作実行後のプラント状態を予測し
て操作効果の確認をガイダンスすることから、原
因−結果関連トリーの論理モデルによる予測内容
とプラントの実際の状態との間には、矛盾が生じ
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は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−結果関連トリーの一例
を示す図、第２図は原因−結果関連トリーを用い
た従来の運転ガイダンスシステムの構成の一例を
示す図、第３図は異常事象解析部の解析機能相互
の関係を示す機能ブロツク図、第４図は本発明の
多機能原因−結果関連トリーの前述と同様の適用
例を示す線図、第５図は多機能原因−結果関連ト
リーを用いて異常事象を解析する機能相互の関係
を示すブロツク図、第６図は本発明方法をコンピ
ユータによりプログラム化して給水制御系異常を
シユミレーシヨンした結果を示す図である。 １……事象メツセージ、２……対応操作メツセ
ージ、３……オア回路、４……アンド回路、５…
…遅延回路、６……機器状態メツセージ、７……
自己保持アンド回路、８……自己保持オア回路、
９ａ〜９ｃ……機器操作情報、１０ａ，１０ｂ…
…対応操作情報、１１ａ〜１１ｃ……双方向遅延
回路、１２ａ，１２ｂ……監視メツセージ、１３
……プラントデータテーブル、１４……異常監視
部、１５……メモリ、１６……異常事象解析部、
１７……表示部、１８……運転員、１９……運転
操作入力信号、２０……プラント、２２……有効
ノード検索部、２３……潜在的活性ノード検索
部、２４……異常波及ルート決定部、２５……原
因事象決定部、２６……異常伝播予測部、２７…
…ガイダンスメツセージ選択部、２８……表示デ
ータ処理部、２９……出発点ノード設定部、３４
……対応操作範囲決定部、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……
対応操作選定部、４２……解析結果情報集約部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プラントデータを周期的に取込み、異常の因
   果関係を表わした異常関連トリーを用いて運転操
   作を決定するプラントの運転ガイダンス方法にお
   いて、 プラント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
   切り換え所要時間が入力されている機器操作ノー
   ドと、付属するノードが活性化したときの対応操
   作方法と当該対応操作の操作所要時間が与えられ
   た対応操作方法が入力されているプラント状態ノ
   ードと、出力側ノードが活性化したとき入力側ノ
   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遅れ時間を設
   定可能な双方向遅延手段とを新たに付加した多機
   能異常関連トリーを用い、 ノードが活性化または非活性化したとき各々の
   状態変化に応じたトリー回路の論理判断を適用し
   て因果関係を満足する異常事象の波及または回復
   経路を決定し、異常が発生した場合に、異常の波
   及遅れ時間の総和から対応操作の実施余裕時間を
   求め、操作所要時間と異常回復時間とを検索して
   対応操作効果の遅れ時間を求め、当該対応操作の
   実施余裕時間より対応操作効果の遅れ時間が短い
   時に当該対応操作を有効な対応操作として決定す
   ることを特徴とするプラントの運転ガイダンス方
   法。