JP2014002490A - プラント監視制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 プラント監視制御システムにおける遠隔監視制御装置に多様性のある信号ルートを設け、信頼性を高くする。
【解決手段】 プラント監視制御システム１は、中央制御室用信号集約装置２を介して検出器１５からの監視信号１０２を受信し、制御信号１０１を現場機器７に送信する中央制御室監視制御装置２と、中央制御室ネットワーク１３に通信路１４を介して接続される遠隔用ネットワーク５と、遠隔用ネットワーク５に接続された遠隔監視制御装置６と、遠隔監視制御装置６に接続された遠隔監視制御用信号集約装置４と、遠隔監視制御装置６は、中央制御室用信号集約装置２および中央制御室監視制御装置３および中央制御室ネットワーク１３ならびに通信路１４、または遠隔監視制御用信号集約装置４のいずれかの信号経路を切替えて制御信号１０１を現場機器７に送信し、監視信号１０２を検出器１５から受信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラント建屋内の検出器からの監視信号を受信してプラントの監視を行うとともに、現場機器を操作してプラントの制御を行うプラント監視制御システムに関する。

原子力発電プラントにおいて、プラント建屋内に設置された現場機器を動作させるための制御機能、ならびにプラントの状態を把握するための監視機能は、主に中央制御室に集約され、運転員は中央制御室からプラント全体を監視し、状況に応じて現場機器の操作を行う。

ここで、原子力発電プラントにおいて中央制御室の監視制御機能が失われた状況、もしくはプラント内の環境悪化により運転員が中央制御室から退避しなければならない状況が起こった場合においては、運転員にプラント建屋外部からプラントを安全停止するための監視制御機能を有する遠隔プラント監視制御システムが必要である。このような遠隔プラント監視制御システムとして、プラント建屋内に設けられる検出器からの信号をプラント建屋外の遠隔地に設けた遠隔制御システムに送信して、遠隔制御装置によってプラントの監視、制御を行う技術が開発されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

特開２００３−３４５４２５号公報 特許第３６３７３３１号公報

しかしながら上述した特許文献に記載の遠隔プラント監視制御システムは、監視、制御信号の信号ルートが多様化されていない。特に、シビアアクシデント下では遠隔制御装置への信号ルートが全て健全であるかを確認することが難しい場合が想定される。

そこで本発明は、遠隔監視制御装置に多様性のある信号ルートを設け、信頼性を高くプラント建屋外からプラントの監視および制御を行うことができるプラント監視制御システム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、本発明のプラント監視制御システムは、検出器からの監視信号を中央制御室用信号集約装置を介して受信するとともに、制御信号を中央制御室用信号集約装置を介して現場機器に送信することができ、さらに監視信号および制御信号を中央制御室ネットワークに送受信することができる中央制御室監視制御装置と、中央制御室ネットワークに通信路を介して接続され、中央制御室ネットワークと監視信号および制御信号を送受信することができる遠隔用ネットワークと、プラント建屋外に設けられ、遠隔用ネットワークに接続された遠隔監視制御装置と、検出器からの監視信号を遠隔用ネットワークを介して遠隔監視制御装置に送信するとともに、遠隔用ネットワークを介した遠隔監視制御装置からの制御信号を現場機器に送信することができる遠隔監視制御用信号集約装置と、検出器からの監視信号の送信先を中央制御室監視制御装置と遠隔監視制御用信号集約装置の間で切替える監視信号切替装置と、現場機器への制御信号の送信元を中央制御室監視制御装置と遠隔監視制御用信号集約装置の間で切替える制御信号切替装置とを備え、遠隔監視制御装置は、中央制御室用信号集約装置および中央制御室監視制御装置および中央制御室ネットワークならびに通信路、または遠隔監視制御用信号集約装置のいずれかの信号経路を切替えて遠隔用ネットワークを介して制御信号を現場機器に送信し、監視信号を検出器から受信することを特徴とする。

本発明によれば、プラント監視制御システムにおける遠隔監視制御装置に多様性のある信号ルートを設け、信頼性を高くすることができる。

本発明の第１の実施形態に係るプラント監視制御システムの概略構成図。 本発明の第１の実施形態に係るプラント監視制御システムの制御信号切替装置を示す概略構成図。 本発明の第１の実施形態に係るプラント監視制御システムの監視信号切替装置を示す概略構成図。 本発明の第２の実施形態に係るプラント監視制御システムの概略構成図。

以下、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第１の実施形態に係るプラント監視制御システムについて図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るプラント監視制御システムの概略構成図である。プラント監視制御システム１は、中央制御室用信号集約装置２と、中央制御室監視制御装置３と、遠隔監視制御用信号集約装置４と、遠隔用ネットワーク５と、遠隔監視制御装置６と、外部電源８と、監視信号切替装置１１と、制御信号切替装置１２と、中央制御室ネットワーク１３と、通信路１４とから構成される。プラント監視制御システム１の構成のうち、遠隔監視制御装置６と、外部電源８はプラント建屋９外に設けられる。原子力発電プラント建屋９は、内部に原子炉および中央制御室を収容する建屋である。

プラント建屋９内には、現場機器７と、検出器１５とが設けられる。現場機器７は、タービンや弁、制御棒といった原子力発電プラントを運転、制御するための機器である。現場機器７は、後述するように中央制御室監視制御装置３または遠隔監視制御装置６からの制御信号１０１を受信して動作する。現場機器７は、制御信号切替装置１２に接続される。制御信号切替装置１２は、制御信号１０１を中央制御室用信号集約装置２または遠隔監視制御用信号集約装置４から切り替え可能に受信できるように接続される。

検出器１５は、プラント建屋９内の温度や放射線量、水素量等を測定する各種センサや、現場機器７の電力量や温度、流量等を測定する測定機器を適用することができる。検出器１５は、後述するように測定した監視信号１０２を中央制御室監視制御装置３または遠隔監視制御装置６に送信する。検出器１５は、監視信号切替装置１１に接続される。監視信号切替装置１１は、監視信号１０２を中央制御室用信号集約装置２または遠隔監視制御用信号集約装置４に切り替え可能に送信できるように接続される。

制御信号切替装置１２は、図２に示すように遠隔監視制御装置６から送信される制御信号切替指令１０３によって、制御信号１０１の送信元を中央制御室用信号集約装置２または遠隔監視制御用信号集約装置４に切替えることができる。監視信号切替装置１１は、図３に示すように遠隔監視制御装置６から送信される監視信号切替指令１０４によって、検出器１５からの監視信号１０２の送信先を中央制御室用信号集約装置２または遠隔監視制御用信号集約装置４に切替えることができる。なお、制御信号１０１および監視信号１０２は、それぞれの検出器１５および現場機器１５ごと、あるいは複数機器をまとめて切替えることができるものとする。さらに制御信号１０１のみの切替え、監視信号１０２のみの切り替えも可能である。

中央制御室ネットワーク１３は、原子力発電プラント建屋９内に布設され、中央制御室監視制御装置３と制御信号１０１および監視信号１０２を送受信可能に接続される。中央制御室監視制御装置３は、中央制御室用信号集約装置２と制御信号１０１および監視信号１０２を送受信可能に接続される。

遠隔用ネットワーク５は、原子力発電プラント建屋９内に布設される。遠隔用ネットワーク５は、遠隔監視制御装置６に接続されるとともに、通信路１４を介して中央制御室ネットワーク１３に接続される。遠隔用ネットワーク５と中央制御室ネットワーク１３は、通信路１４によって制御信号１０１および監視信号１０２の送受信が可能である。

遠隔監視制御装置６は、遠隔用ネットワーク５および中央制御室ネットワーク１３を経由し、中央制御室監視装置３ならびに中央制御室用信号集約装置２を通って検出器１５および現場機器７にアクセスするルートと、遠隔用ネットワーク５を経由し遠隔監視制御信号集約装置４から検出器１５および現場機器７にアクセスするルートの２つの信号ルートにより、検出器１５および現場計器７との信号送受信をすることができる。

外部電源８は、原子力発電プラント建屋９外に設けられる。外部電源８は、図１の破線に示すように、検出器１５、中央制御室用信号集約装置２、中央制御室監視制御装置３、遠隔監視制御用信号集約装置４、遠隔用ネットワーク５、遠隔監視制御装置６、現場機器７、監視信号切替装置１１、制御信号切替装置１２、中央制御室ネットワーク１３に給電できるように接続される。

上記の電力供給ラインによって、原子力発電プラント建屋６内部の所内電源喪失時にも信号ルートの切替、ならびに遠隔プラント監視制御システム６と検出器１５および現場機器７との信号送受信を行うことができる。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るプラント監視制御システムの制御信号切替装置を示す概略構成図である。図２の点線で示すように遠隔監視制御装置６は、操作員の手動操作によって制御信号１０１の送信元を示す制御信号切替指令１０３を送信することができる。図２は中央制御室用信号集約装置２を制御信号１０１の送信元とする場合を示している。制御信号切替指令１０３は、中央制御室用信号集約装置２および遠隔監視制御用信号集約装置４に送信され制御信号１０１の送信元を指定する。さらに制御信号切替指令１０３は、中央制御室用信号集約装置２もしくは遠隔監視制御用信号集約装置４のいずれかを介して、または直接制御信号切替装置１２内の制御信号切替部２２に送信され、制御信号切替部２２によって制御信号１０１を、中央制御室用信号集約装置２もしくは遠隔監視制御用信号集約装置４のいずれかを送信元として現場機器７に出力されるように切替える。

図３は、本発明の第１の実施形態に係るプラント監視制御システムの監視信号切替装置を示す概略構成図である。図３の点線で示すように遠隔監視制御装置６は、操作員の手動操作によって監視信号１０２の送信先を示す監視信号切替指令１０４を送信することができる。図３は中央制御室用信号集約装置２を監視信号１０２の送信元とする場合を示している。監視信号切替指令１０４は、中央制御室用信号集約装置２および遠隔監視制御用信号集約装置４に送信され監視信号１０２の送信先を指定する。さらに監視信号切替指令１０４は、中央制御室用信号集約装置２もしくは遠隔監視制御用信号集約装置４のいずれかを介して、または直接監視信号切替装置１１内の監視信号切替部２１に送信され、監視信号切替部２１によって監視信号１０２を、中央制御室用信号集約装置２もしくは遠隔監視制御用信号集約装置４のいずれかを送信先として出力されるように切替える。なお、遠隔監視制御装置６における制御信号切替指令１０３および監視信号切替指令１０４の送信は、操作員の手動操作によって送信するだけでなく、無線による送信指令を受信して送信する構成とすることもできる。

（作用）
以下、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。まず、プラント通常運転時の作用について説明する。プラント通常運転時においてプラント監視制御システム１は、監視信号切替装置１１の信号送信先および制御信号切替装置１２の信号受信元を中央制御室用信号集約装置２に切替える。中央制御室監視制御装置３は、制御信号１０１を中央制御室用信号集約装置２を介して現場機器１５に送信して操作を行う。ここで一部の制御信号１０１は、中央制御室ネットワーク１３に接続された他の制御装置（図示せず。）から中央制御室ネットワーク１３を介して中央制御室監視制御装置３に入力し、中央制御室監視制御装置３を介して現場機器１５に送信することもできる。

さらに検出器１５からの監視信号１０２は、中央制御室用信号集約装置２を介して中央制御室監視制御装置３に送信され監視が行われる。ここで一部の監視信号１０２は、プラント全体の監視、状態把握のために中央制御室監視制御装置３からさらに中央制御室ネットワーク１３に送信され、他の制御装置（図示せず。）に送信することができる。

次にプラント非常事態における作用について説明する。プラント非常事態とは、原子力発電プラントにおいて中央制御室の監視制御機能が失われた状況、もしくはプラント内の環境悪化により運転員が中央制御室から退避しなければならない状況である。

プラント非常事態において、中央制御室用信号集約装置２、中央制御室監視制御装置３、中央制御室ネットワーク１３のいずれかが装置故障等によって遠隔制御監視制御装置６が制御信号１０１および監視信号１０２を通信路１４経由で送受信できない場合には、監視信号切替装置１１の信号送信先および制御信号切替装置１２の信号受信元を遠隔監視制御用信号集約装置４に信号ルートとして、遠隔用ネットワーク５を介して検出器１５および現場機器７との信号送受信を行う。

一方、遠隔監視制御用信号集約装置４の装置故障等によって遠隔制御監視制御装置６が制御信号１０１および監視信号１０２を監視制御用信号集約装置４経由で送受信することができない場合には、監視信号切替装置１１の信号送信先および制御信号切替装置１２の信号受信元を中央制御室監視制御装置２に切替えて、中央制御室用信号集約装置２および中央制御室監視制御装置３および中央制御室ネットワーク１３ならびに通信路１４を信号ルートとして、遠隔用ネットワーク５を介して検出器１５および現場機器７との信号送受信を行う。

（効果）
本発明の第１の実施形態によれば、遠隔監視制御装置６は、中央制御室用信号集約装置２および中央制御室監視制御装置３および中央制御室ネットワーク１３ならびに通信路１４、または遠隔監視制御用信号集約装置４のいずれかの信号ルートを切替えて、遠隔用ネットワーク５を介して制御信号１０１および監視信号１０２の送受信を行うことができ、遠隔監視制御装置６に多様性のある信号ルートを設けて、原子力発電プラント建屋９外からプラントの監視および制御を行うことができる。

なお、制御信号１０１ならびに監視信号１０２は、遠隔監視制御装置６から運転員の手動操作によって信号ルートを切替えるだけでなく、遠隔監視制御装置６が検出器１５および現場機器７との接続が確立されない場合に、自動的に制御信号切替指令１０３および監視信号切替指令１０４を送信し、もう一方の信号ルートに切替えることもできる。

さらに遠隔監視制御装置６と検出器１５および現場機器７との接続情報を表示モニタ等に一覧表示させることもできる。この場合、一覧表示をもとに運転員の判断によって制御信号切替指令１０３および監視信号切替指令１０４を手動で送信し、信号ルートを切替えることができる。

また、中央制御室監視制御装置３でプラントの異常状態や遠隔監視制御装置６の待機状態を監視し、運転員が遠隔監視制御装置６からプラントの監視、制御操作を実施すべき異常状態を自動的に検知し、中央制御室監視制御装置３と遠隔監視制御装置６の間の優先権の譲渡を自動的に行ってもよい。

（第２の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第２の実施形態に係るプラント監視制御システムについて図４を参照して説明する。第１の実施形態に係るプラント監視制御システムの各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。

図４は、本発明の第２の実施形態に係るプラント監視制御システムの概略構成図である。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、無線通信送受信機３１ａ、３１ｂ、３１ｃを新たに設けた点である。無線通信送受信機３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、遠隔監視制御装置６、中央制御室ネットワーク１３、遠隔監視制御用信号集約装置４にそれぞれ制御信号１０１および監視信号１０２を送受信可能に接続される。

（作用）
本発明の第２の実施形態の作用について説明する。プラント非常事態において遠隔監視制御装置６は、遠隔用ネットワーク５を介して信号の送受信を行うが、遠隔用ネットワーク５に異常が発生する場合が想定される。この状態において遠隔監視制御装置６は、無線通信送受信機３１ａによって無線通信送受信機３１ｂ、３１ｃと制御信号１０１および監視信号１０２の送受信を行い、無線通信によって検出器１５および現場機器７との信号ルートを確立することができる。また、制御信号切替指令１０３および監視信号切替指令１０４についても、無線通信によって監視信号切替装置１１および制御信号切替装置１２に送信し切替を行う構成とすることもできる。

（効果）
本発明の第２の実施形態によれば、遠隔用ネットワーク５の異常時においても無線通信送受信機３１ａ、３１ｂ、３１ｃによって制御信号１０１および監視信号１０２の送受信をすることができ、より信頼性高くプラントの監視および制御を行うことができる。

１・・・プラント監視制御システム
２・・・中央制御室用信号集約装置
３・・・中央制御室監視制御装置
４・・・遠隔監視制御用信号集約装置
５・・・遠隔用ネットワーク
６・・・遠隔監視制御装置
７・・・現場機器
８・・・外部電源
９・・・原子力発電プラント建屋
１１・・・監視信号切替装置
１２・・・制御信号切替装置
１３・・・中央制御室ネットワーク
１４・・・通信路
１５・・・検出器
２１・・・監視信号切替部
２２・・・制御信号切替部
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ・・・無線通信送受信機
１０１・・・制御信号
１０２・・・監視信号
１０３・・・制御信号切替指令
１０４・・・監視信号切替指令

Claims (6)

1. 検出器からの監視信号を中央制御室用信号集約装置を介して受信するとともに、制御信号を前記中央制御室用信号集約装置を介して現場機器に送信することができ、さらに前記監視信号および前記制御信号を中央制御室ネットワークに送受信することができる中央制御室監視制御装置と、
   前記中央制御室ネットワークに通信路を介して接続され、前記中央制御室ネットワークと前記監視信号および前記制御信号を送受信することができる遠隔用ネットワークと、
   前記プラント建屋外に設けられ、前記遠隔用ネットワークに接続された遠隔監視制御装置と、
   前記検出器からの前記監視信号を前記遠隔用ネットワークを介して前記遠隔監視制御装置に送信するとともに、前記遠隔用ネットワークを介した前記遠隔監視制御装置からの前記制御信号を前記現場機器に送信することができる遠隔監視制御用信号集約装置と、
   前記検出器からの前記監視信号の送信先を前記中央制御室用信号集約装置と前記遠隔監視制御用信号集約装置の間で切替える監視信号切替装置と、
   前記現場機器への前記制御信号の送信元を前記中央制御室用信号集約装置と前記遠隔監視制御用信号集約装置の間で切替える制御信号切替装置とを備え、
   前記遠隔監視制御装置は、前記中央制御室用信号集約装置および前記中央制御室監視制御装置および前記中央制御室ネットワークならびに前記通信路、または前記遠隔監視制御用信号集約装置のいずれかの信号経路を切替えて前記遠隔用ネットワークを介して前記制御信号を前記現場機器に送信し、前記監視信号を前記検出器から受信することを特徴とするプラント監視制御システム。
2. 前記プラント建屋外に設けられ、少なくとも前記遠隔用ネットワークと、前記遠隔監視制御用信号集約装置と、前記検出器と、前記現場機器に電力を供給することができる外部電源をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプラント監視制御システム。
3. 前記中央制御室ネットワークおよび前記遠隔監視制御用信号集約装置および前記遠隔監視制御装置にそれぞれ接続され、前記遠隔監視制御装置と前記中央制御室ネットワークとの間、および前記遠隔監視制御装置と前記遠隔監視制御用信号集約装置との間で前記制御信号および前記監視信号の送受信を行うことができる無線通信送受信機をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の監視制御システム。
4. 前記制御信号および前記監視信号の接続異常情報を前記遠隔監視制御装置に送信し、前記遠隔監視制御装置において異常信号を一覧表示させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のプラント監視制御システム。
5. 前記制御信号および前記監視信号の接続異常情報を前記遠隔制御監視制御装置に受け渡し、異常な信号に対して前記遠隔監視制御装置から前記監視信号切替装置および前記制御信号切替装置に切替指令を出力し、信号ルートを切替えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のプラント監視制御システム。
6. 運転員が遠隔監視制御装置から監視操作を実施すべきプラントの異常状態を検知し、監視制御の優先権を前記中央制御室監視制御装置から前記遠隔監視制御装置に切替えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のプラント監視制御システム。

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