JP2013229691A - Nuclear power plant monitoring control system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、原子力発電プラント監視制御システムに関する。 The present invention relates to a nuclear power plant monitoring and control system.
例えば加圧水型原子炉を備えた原子力発電プラントの場合、原子炉格納容器内には、原子炉容器、蒸気発生器、加圧器、一次冷却水循環ポンプなどの設備機器が配置され、また、原子炉格納容器の外部には、タービン、発電機、二次冷却水循環ポンプ、給水ポンプ、復水器などの設備機器がそれぞれ配置される。 For example, in the case of a nuclear power plant equipped with a pressurized water reactor, equipment such as a reactor vessel, a steam generator, a pressurizer, and a primary cooling water circulation pump are arranged in the reactor containment vessel. Equipment such as a turbine, a generator, a secondary cooling water circulation pump, a feed water pump, and a condenser are arranged outside the container.
そして、原子力発電プラント監視制御システムは、原子炉格納容器の内部の上記原子炉容器、蒸気発生器、加圧器、一次冷却水循環ポンプなどの各設備機器の運転状態を監視するために、各種センサなどの計測機器や、それらの各計測機器で得られたプロセスデータに基づいて上記各設備を運転制御して原子炉を安全停止させるための制御装置を備え、各制御装置が有線のネットワークで接続されている。また、原子炉格納容器の外部のタービン、発電機、二次冷却水循環ポンプ、給水ポンプ、復水器などの各設備機器の運転状態を監視するために、各種センサなどの計測機器や、それらの各計測機器で得られたプロセスデータに基づいて上記の各設備機器を運転制御するための制御装置を備え、各制御装置が有線のネットワークで接続されている。 The nuclear power plant monitoring and control system is equipped with various sensors to monitor the operating state of each equipment such as the reactor vessel, steam generator, pressurizer, and primary cooling water circulation pump inside the reactor containment vessel. And control devices for operating and controlling each of the above facilities based on the process data obtained by each of these measuring devices to stop the reactor safely, and each control device is connected via a wired network. ing. In addition, in order to monitor the operational status of each equipment such as turbines, generators, secondary cooling water circulation pumps, feed water pumps, condensers, etc. outside the reactor containment vessel, A control device for controlling the operation of each facility device based on the process data obtained by each measurement device is provided, and each control device is connected by a wired network.
なお、ここでは上記のように原子炉を安全運転および停止させる上で必要な原子炉容器内に設けられた各種設備、計測機器、制御装置、ネットワークなどの各設備機器を安全系と、また、安全系に属する以外の各種設備、計測機器、制御装置、ネットワークなどの各設備機器を非安全系と称する。 In addition, each facility equipment such as various equipment, measurement equipment, control equipment, and network provided in the reactor vessel necessary for safe operation and shutdown of the reactor as described above is a safety system, and Various equipment other than those belonging to the safety system, such as measurement equipment, control devices, and networks, are referred to as non-safety systems.
そして、安全系と非安全系のネットワーク間はゲートウェイ装置を介して互いに接続され、また非安全系の制御装置には、安全系の制御装置から転送されてくるプロセスデータを収集して各設備機器の運転状態をディスプレイに表示できるようにデータ加工したり、各制御装置に対して各設備機器運転用の操作情報を送信するための計算機が接続されている。 The safety and non-safety networks are connected to each other via a gateway device, and the non-safety control device collects process data transferred from the safety control device and collects each facility device. A computer is connected to process data so that the operation state of the system can be displayed on the display, and to transmit operation information for operating each equipment device to each control device.
従来、このような原子力発電プラント監視制御システムにおいては、安全系の制御装置間を結ぶネットワーク、および非安全系の各制御装置を結ぶネットワーク、および安全系と非安全系間を中継するためのゲートウェイ装置は、全て有線のケーブルで互いに接続されている。このため、例えばネットワークの更新の際に、既設ケーブルの撤去や新設ケーブルの布設に多大なコストが掛かるという不具合がある。 Conventionally, in such a nuclear power plant monitoring and control system, a network connecting safety control devices, a network connecting non-safety control devices, and a gateway for relaying between the safety and non-safety systems The devices are all connected to each other with a wired cable. For this reason, for example, when updating the network, there is a problem that it takes a great deal of cost to remove existing cables or to lay new cables.
ここで、従来、装置間でデータ伝送を行うための技術として、無線通信を用いたものがある。例えば、下記の特許文献1では、ノイズ環境下での無線通信の信頼性を向上させる技術について記載されている。また、特許文献2では、現場エリアに設けられた電気機器の情報を収集して各電気機器の状態を遠隔監視するため、現場エリアで得られた機器情報を管理エリアに設けられた受信手段に無線通信を用いてデータ伝送することが記載されている。また、下記の特許文献3、4では、複数の計測機器あるいは携帯機器と、これらの各機器で得られたデータを収集管理する制御装置との間のデータ伝送に無線通信を使用する技術が示されている。さらに、特許文献5では、プラント監視制御システムにおいて、被制御対象となる設備機器の稼働状態を監視するための各種の計測機器と、これらの各計測機器で得られたプロセスデータに基づいて設備機器を制御するための制御装置とを備え、各計測機器からのプロセスデータの収集や各制御装置による設備機器の制御指令の伝送に無線のネットワークを使用することが記載されている。
Here, conventionally, there is a technique using wireless communication as a technique for performing data transmission between apparatuses. For example, the following Patent Document 1 describes a technique for improving the reliability of wireless communication under a noise environment. Moreover, in
しかしながら、上記の特許文献1〜5の技術は、いずれも原子力発電プラント監視制御システムを対象とするものではなく、同システムにおいて安全系と非安全系とのネットワークを分離して人的および設備上の安全性を従来と同様に維持しつつ、無線ネットワークの適用を可能としてケーブル布設コストの削減を図るものではない。 However, none of the techniques of the above-mentioned Patent Documents 1 to 5 are intended for a nuclear power plant monitoring and control system. However, it is not intended to reduce the cable laying cost by making it possible to apply a wireless network while maintaining the same safety as before.
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、原子力発電プラント監視制御システムにおいて、安全系と非安全系とのネットワークを分離して人的および設備上の安全性を従来と同様に維持しつつ、無線ネットワークの適用を可能としてケーブル布設のコスト削減を図ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a nuclear power plant monitoring and control system, the safety and non-safety systems are separated from each other so that the safety in terms of human and equipment is the same as in the past. The purpose is to reduce the cost of cable laying by making it possible to apply a wireless network.
この発明の原子力発電プラント監視制御システムは、安全系に属する設備機器を制御する制御装置が接続された安全系ネットワークと、非安全系に属する設備機器を制御する制御装置が接続された非安全系ネットワークとを有し、両ネットワーク間にはゲートウェイ装置が介在されており、上記安全系ネットワークは有線通信で構築され、上記非安全系ネットワークは無線通信で構築されていることを特徴としている。 A nuclear power plant monitoring and control system according to the present invention includes a safety network to which a control device that controls equipment belonging to a safety system is connected, and a non-safety system to which a control device that controls equipment that belongs to a non-safety system is connected. And a gateway device is interposed between the two networks, the safety network is constructed by wired communication, and the non-safety network is constructed by wireless communication.
この発明によれば、原子力発電プラント監視制御システムにおいて、安全系と非安全系とのネットワークを分離して人的および設備上の安全性を従来と同様に維持しつつ、非安全系には無線ネットワークを適用するため、ケーブル布設のコスト削減を図ることが可能となる。 According to the present invention, in a nuclear power plant monitoring and control system, a safety system and a non-safety system are separated to maintain human and facility safety in the same manner as in the past, while the non-safety system is wireless. Since the network is applied, it is possible to reduce the cost of cable laying.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による原子力発電プラント監視制御システムを示すブロック構成図である。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a nuclear power plant monitoring and control system according to Embodiment 1 of the present invention.
この実施の形態1の原子力発電プラント監視制御システムは、安全系に属する弁やポンプ等の制御機器(図示せず)を制御する安全系の制御装置1が接続された安全系ネットワーク2と、非安全系に属する弁やポンプ等の制御機器(図示せず)を制御する非安全系の制御装置4が接続された非安全系ネットワーク5とを有する。そして、この非安全系ネットワーク5には、上記の各制御装置1,4で得られるプロセスデータを処理したり制御装置1,4に対する操作情報を送信するための演算手段としての複数台のマイクロコンピュータなどからなる計算機7が接続されている。また、安全系と非安全系のネットワーク2,5間にはゲートウェイ装置8が介在されている。
The nuclear power plant monitoring and control system according to the first embodiment includes a
この場合、安全系の各制御装置1が接続された安全系ネットワーク2はケーブルを用いた有線通信で構築されるとともに、安全系ネットワーク2とゲートウェイ装置8間もケーブルを用いた有線で接続されている。また、非安全系の制御装置4および計算機7が接続された非安全系ネットワーク5は無線通信で構築されるとともに、非安全系ネットワーク5とゲートウェイ装置8間も無線で接続されている。また、一部の非安全系の各制御装置4の相互間、および各計算機7の相互間は有線のローカルバス10,11で接続されている。
In this case, the
無線通信で構築される非安全系ネットワーク5は、無線信号を中継する2つの無線アクセスポイント12,13を備え、この例では、一方の無線アクセスポイント12は、非安全系の制御装置4、他方の無線アクセスポイント13、およびゲートウェイ装置8の相互間の無線信号を中継する。また、他方の無線アクセスポイント13は、計算機7および一方の無線アクセスポイント12の相互間の無線信号を中継する。
The
安全系の各制御装置1は、例えば原子炉格納容器の内部に設けられた安全系に属する各種の設備機器の運転状態を監視するためのセンサなどの計測機器で得られたプロセスデータを安全系ネットワーク2に送信するとともに、計算機7から送信された操作情報に基づいて弁やポンプなどの制御機器に対して操作信号を送信する。
Each safety system control device 1 uses, for example, process data obtained by a measuring device such as a sensor for monitoring the operating state of various facility devices belonging to the safety system provided inside the reactor containment vessel as a safety system. While transmitting to the
非安全系の各制御装置4は、例えば原子炉格納容器の外部に設けられた非安全系に属する各種の設備機器の運転状態を監視するためのセンサなどの計測機器で得られたプロセスデータを非安全系ネットワーク5に送信するとともに、計算機7から送信された操作情報に基づいて弁やポンプなどの制御機器に対して操作信号を送信する。
For example, each non-safety control device 4 uses process data obtained by a measuring device such as a sensor for monitoring the operating state of various equipment belonging to the non-safety system provided outside the reactor containment vessel. While transmitting to the
各計算機7は、各ネットワーク2,5を経由して受信する安全系や非安全系の制御装置1,4からのプロセスデータを収集して、後述のヒューマンインタフェース装置15に各設備機器の運転状態を表示できるようにデータ加工を施したり、後述のヒューマンインタフェース装置15から入力される各制御装置1,4に対する各設備機器運転用の操作情報を非安全系ネットワーク5に送信する。
Each computer 7 collects process data from the safety and non-safety control devices 1 and 4 received via the
また、一つの計算機7には、図示しないがディスプレイ、キーボード、マウスなどを備えたヒューマンインタフェース装置15が接続されており、このヒューマンインタフェース装置15のディスプレイには、各制御装置1,4から転送されてくるプロセスデータに基づいて各設備機器の運転状態が表示され、また、キーボードやマウスにより各制御装置1,4に対して各設備機器運転用の操作情報が入力できるようになっている。
A single computer 7 is connected to a
ゲートウェイ装置8は、アドレス変換やプロトコル変換等の変換機能を有し、安全系の各制御装置1で得られるプロセスデータを安全系ネットワーク2から非安全系ネットワーク5に中継し、また、ヒューマンインタフェース装置15から入力された安全系の各制御装置1に対する各操作情報を非安全系ネットワーク5から安全系ネットワーク2に中継する。さらに、ゲートウェイ装置8は、正常な操作情報を中継する必要があるため、正常な操作情報とそれ以外の情報とを判別する仕組みを有する。
The gateway device 8 has a conversion function such as address conversion and protocol conversion, relays process data obtained by each safety control device 1 from the
上記構成により、安全系と非安全系のネットワーク2,5を分離して人的および設備上の安全性を従来と同様に維持しつつ、非安全系ネットワーク5には無線ネットワークを適用するため、ケーブル布設のコスト削減を図ることができる。
In order to apply the wireless network to the
ところで、非安全系ネットワーク5は無線通信で構築されているため、電波状態の悪化などで一時的に各装置4,7,8が非安全系ネットワーク5に接続できない状態が生じることが想定されるが、その都度、警報や故障情報を通知するとプラント運転の妨げとなる。このため、この実施の形態1では、上記のゲートウェイ装置8と各計算機7とが非安全系ネットワーク5の無線状態の良否について相互監視を行うように構成されている。
By the way, since the
すなわち、ゲートウェイ装置8は、非安全系ネットワーク5を介した一つの制御装置4との間の無線通信が不良であった場合、他の制御装置4との無線通信が可能で、かつ制御装置4相互間の有線のローカルバス10を介したデータ通信が確認できたときは、当該無線通信できなかった制御装置4に対しては、無線通信が一時的な不良であったと判断する。このため、ゲートウェイ装置8は警報信号を出力しない。
That is, when the wireless communication between the gateway device 8 and one control device 4 via the
同様に、非安全系ネットワーク5を介した一つの計算機7との間の無線通信が不良であった場合、他の計算機7との無線通信が可能で、かつ計算機7相互間の有線のローカルバス11を介したデータ通信が確認できたときは、当該無線通信できなかった計算機7に対しては、無線通信が一時的な不良であったと判断する。このため、ゲートウェイ装置8は警報信号を出力しない。
Similarly, when the wireless communication with one computer 7 via the
一方、ゲートウェイ装置8は、非安全系ネットワーク5を介した一つの特定の制御装置4との間の無線通信が一定期間にわたって不良である場合、他の制御装置4との無線通信が可能であるが、無線通信可能な制御装置4と無線通信できない制御装置4の相互間の有線のローカルバス10を介したデータ通信が確認できなければ、当該無線通信できなかった特定の制御装置4が故障しているものと判断する。このため、ゲートウェイ装置8は、計算機7に対して警報信号を出力する。これにより、警報信号を受信した計算機7は、ヒューマンインタフェース装置15のディスプレイに、無線通信できない制御装置4が故障している旨の警告を表示する。
On the other hand, the gateway device 8 can perform wireless communication with other control devices 4 when wireless communication with one specific control device 4 via the
同様に、ゲートウェイ装置8は、非安全系ネットワーク5を介した一つの特定の計算機7との間の無線通信が一定期間にわたって不良である場合、他の計算機7との無線通信が可能であるが、無線通信可能な計算機7と無線通信できない計算機7の相互間の有線のローカルバス11を介したデータ通信が確認できなければ、当該無線通信できなかった特定の計算機7が故障しているものと判断する。このため、ゲートウェイ装置8は、無線通信可能な計算機7に対して警報信号を出力する。これにより、警報信号を受信した計算機7は、ヒューマンインタフェース装置15のディスプレイに、無線通信できない計算機7が故障している旨の警告を表示する。
Similarly, the gateway device 8 can perform wireless communication with other computers 7 when wireless communication with one specific computer 7 via the
一方、計算機7は、ゲートウェイ装置8を経由した安全系の一つの制御装置1からのプロセスデータが受信されない場合、この安全系の制御装置1が機器故障していると判断し、ヒューマンインタフェース装置15のディスプレイに、安全系の当該制御装置1が故障している旨の警告を表示する。また、計算機7は、ゲートウェイ装置8を経由した全ての安全系の制御装置1からのプロセスデータが受信されない場合には、ゲートウェイ装置8自体の故障あるいは非安全系ネットワーク5の電波障害が生じているものと判断し、ヒューマンインタフェース装置15のディスプレイに、その旨の警告を表示する。
On the other hand, if the process data is not received from the single safety control device 1 via the gateway device 8, the computer 7 determines that the safety control device 1 has failed and the
このように、ゲートウェイ装置8と計算機7とは相互監視を行っているので、非安全系ネットワーク5の一時的な電波障害発生するたびに、頻繁に不要な警報が出されるのを回避しつつ、一定期間にわたって電波障害が発生したり、機器が故障した場合には確実に警報を発生して機器の修理交換などを実施することができる。
As described above, the gateway device 8 and the computer 7 perform mutual monitoring, so that an unnecessary alarm is not frequently issued every time a temporary radio wave failure of the
この発明は上記の実施の形態1の構成のみに限定されるものではなく、その発明範囲内において、各種の変形を適宜加えることが可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the first embodiment described above, and various modifications can be appropriately added within the scope of the invention.
1 安全系の制御装置、2 安全系ネットワーク、4 非安全系の制御装置、
5 非安全系ネットワーク、7 計算機(演算手段)、8 ゲートウェイ装置。
1 Safety control device, 2 Safety network, 4 Non-safety control device,
5 Non-safety network, 7 computer (calculation means), 8 gateway device.
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