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1. (WO2018189865) PROCESS SIGNAL MONITORING CONTROL SYSTEM
Document

明 細 書

発明の名称 プロセス信号監視制御システム

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007  

発明の効果

0008  

図面の簡単な説明

0009  

発明を実施するための形態

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064  

符号の説明

0065  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : プロセス信号監視制御システム

技術分野

[0001]
 この発明は、プロセス信号監視制御システムに関し、特に、原子力プラントに係わるプロセス信号を受信して、この受信したプロセス信号を外部に発信するプロセス信号監視制御システムに関するものである。

背景技術

[0002]
 原子力プラントなどのプロセス信号は、プロセス信号監視制御システムのプロセス信号入力装置に入力される(例えば、特許文献1~5を参照)。プロセス信号入力装置には、プロセス信号を測定するために、センサーや伝送器が取り付けられている。現在、広く利用されているプロセス信号入力装置は、センサーや伝送器からの圧力、温度、流量等のアナログ信号を、一旦、デジタル信号に変換している。
[0003]
 プロセス信号入力装置は、さらに、このデジタル信号を、プラント監視制御ユニットの信号処理装置(演算機構)に送っている。また、プロセス信号入力装置は、外部(信号処理装置)から得た電力を利用して、センサーや伝送器に電力を供給している。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2013-217923号公報
特許文献2 : 特開2002-23832号公報
特許文献3 : 特開2008-309748号公報
特許文献4 : 特表2011-524014号公報
特許文献5 : 国際公開2010/038794号

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 原子力プラントに係わるプロセス信号監視制御システムのプロセス信号入力装置は、以上のように構成されている。仮に、事故が原子力発電所において発生したとすると、プロセス信号入力装置は、外部電源を失うことも想定される。外部電源が失われた場合、このようなプロセス信号入力装置では、原子力プラントのプロセス信号を監視することができなくなり、運転員は、適切な判断ができなくなる。
[0006]
 この発明は上記のようなプロセス信号監視制御システムにおける課題を解決するためになされたものであり、外部電源が失われた場合においても、原子力プラントの安全性の向上を達成するために、プラントが発信するプロセス信号を監視可能なプロセス信号監視制御システムを得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007]
 本発明に係わるプロセス信号監視制御システムは、原子炉格納容器の外部に設置される信号処理装置と、前記信号処理装置から給電される電力を充電池に充電する内部電源と、前記原子炉格納容器の内部に設置されたセンサーから送信されてくるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ-デジタル変換部と、前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を前記信号処理装置に送信する内部通信部と、前記原子炉格納容器の内部に設置されている内部中継機と、前記原子炉格納容器の外部に設置され、前記内部中継機から信号を受信すると、この受信した信号を通信衛星に向けて発信する外部中継機と、を備えていて、前記内部電源は、前記信号処理装置からの給電が途絶えると、前記充電池に充電されている電力を前記アナログ-デジタル変換部と前記内部通信部に供給し、前記内部通信部は、前記信号処理装置との通信が継続しているか途絶えているかを判断し、通信は継続していると判断すれば、前記信号処理装置に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を継続して送信することを特徴とする。

発明の効果

[0008]
 本発明に係わるプロセス信号監視制御システムは、原子炉格納容器の外部に設置される信号処理装置と、前記信号処理装置から給電される電力を充電池に充電する内部電源と、前記原子炉格納容器の内部に設置されたセンサーから送信されてくるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ-デジタル変換部と、前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を前記信号処理装置に送信する内部通信部と、前記原子炉格納容器の内部に設置されている内部中継機と、前記原子炉格納容器の外部に設置され、前記内部中継機から信号を受信すると、この受信した信号を通信衛星に向けて発信する外部中継機と、を備えていて、前記内部電源は、前記信号処理装置からの給電が途絶えると、前記充電池に充電されている電力を前記アナログ-デジタル変換部と前記内部通信部に供給し、前記内部通信部は、前記信号処理装置との通信が継続しているか途絶えているかを判断し、通信は継続していると判断すれば、前記信号処理装置に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を継続して送信することを特徴とすることにより、外部電源を喪失した場合においても、原子力プラントのプロセス信号の監視が可能となる。これにより、原子力プラントの安全性の向上を達成できる。

図面の簡単な説明

[0009]
[図1] 緊急対策センターと、本発明の実施の形態1によるプロセス信号監視制御システムとの関係を示す全体構成図である。
[図2] 本発明の実施の形態1による監視制御ユニットの概略を示す構成図である。
[図3] 本発明の実施の形態1によるプロセス信号監視制御システムの構成を表している全体図である。
[図4] 本発明の実施の形態1によるプロセス信号監視制御システムの動作を表しているフロー図である。
[図5] 本発明の実施の形態2によるプロセス信号監視制御システムの動作を表しているフロー図である。
[図6] 本発明の実施の形態3によるプロセス信号監視制御システムの構成を表している全体図である。
[図7] 本発明の実施の形態3によるプロセス信号監視制御システムの動作を表しているフロー図である。
[図8] 本発明の実施の形態4による監視制御ユニットの概略を示す構成図である。
[図9] 緊急対策センターと、本発明の実施の形態5によるプロセス信号監視制御システムとの関係を示す全体構成図である。
[図10] 本発明の実施の形態5によるプロセス信号監視制御システムの構成を表している全体図である。

発明を実施するための形態

[0010]
 本発明の実施の形態に係わるプロセス信号監視制御システムについて、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、プロセス信号監視制御システムは、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。
[0011]
実施の形態1.
 以下、この発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。図1は、原子力発電所の緊急対策センターと原子炉格納容器の構成を概略的に表している。原子力発電所の緊急対策センター50は、原子炉格納容器60の外部に設置されている。緊急対策センター50の内部には、原子力発電所の監視装置52が配置されている。緊急対策センター50のネットワーク53(第1のネットワーク)には、監視装置52と無線通信機51が接続されている。無線通信機51は、通信衛星54を介して、中継ユニット20から情報を入手することができる。
[0012]
 原子炉格納容器60には、中継ユニット20と、複数台の監視制御ユニット70が設置されている。それぞれの監視制御ユニット70は、信号処理装置30とプロセス信号入力装置10とセンサー40とによって構成されている。センサー40とプロセス信号入力装置10は、原子炉格納容器60の内部に設置されている。信号処理装置30は、原子炉格納容器60の外部に設置されている。信号処理装置30は、原子炉格納容器60の外部に配設されているネットワーク56(第2のネットワーク)に接続している。
[0013]
 原子炉格納容器60は、原子力プラントに係わるプロセス信号を外部に送信するために、プロセス信号監視制御システムを備えている(図3を参照)。センサー40は、原子炉格納容器60の内部に設置され、圧力、温度、流量などのプロセス情報を入手している。センサー40が入手したプロセス信号(圧力、温度、流量などのアナログ信号)は、プロセス信号入力装置10に送信される。プロセス信号入力装置10は、原子炉格納容器60の外部に設置されている信号処理装置30に、受信したプロセス信号を送信する。
[0014]
 ネットワーク56には、無線通信機55が接続している。平時には、監視制御ユニット70(プロセス信号入力装置10)は、無線通信機55を経由して、無線通信機51と通信している。監視制御ユニット70は、緊急時には、中継ユニット20にプロセス情報を伝達することができる。中継ユニット20にプロセス信号入力装置10からプロセス情報が伝達されると、通信衛星54を介した衛星通信により、中継ユニット20は、無線通信機51とネットワーク53を経由して、原子力発電所の外に設置されている緊急対策センター50(監視装置52)に、受信したプロセス情報を送信する。
[0015]
 図2は、プロセス信号入力装置10と中継ユニット20の構成を示している。監視制御ユニット70は、信号処理装置30とプロセス信号入力装置10とセンサー40とによって構成されている。プロセス信号入力装置10は、アナログ-デジタル(A/D)変換部11、内部通信部12、内部電源13などから構成されている。プロセス信号入力装置10は、原子炉格納容器60の外部に設置されている信号処理装置30と、通信ケーブル61および電源ケーブル62によって接続されている。内部電源13は、充電池(蓄電池)13aを内蔵している。アナログ-デジタル変換部11は、センサー40から受信したプロセス信号をA-D変換する。
[0016]
 内部電源13は、電源ケーブル62を経由して、信号処理装置30から電力を供給されている。センサー40は、プロセス信号入力装置10と信号線63によって接続されている。センサー40には、伝送器、圧力計、温度計、流量計などが含まれている。センサー40から入手したアナログ状態のプロセス信号は、信号線63を経由して、プロセス信号入力装置10(アナログ-デジタル変換部11)に伝送される。中継ユニット20は、内部中継機21と外部中継機22などから構成されている。
[0017]
 内部中継機21と外部中継機22は、通信ケーブル64にて接続されている。内部中継機21は、原子炉格納容器60の内部に設置されている。外部中継機22は、原子炉格納容器60の外部に設置されている。プロセス信号入力装置10の内部通信部12は、通信ケーブル61により信号処理装置30と通信する機能と、無線通信機55(所外伝送装置)により無線通信機51と通信する機能を有する。無線通信機51は、ネットワーク53により、原子力発電所の外にある緊急対策センター50と通信することができる。
[0018]
 図3は、プロセス信号監視制御システムの構成を表している。プロセス信号監視制御システム100は、中継ユニット20と、プロセス信号入力装置10と、信号処理装置30から構成されている。信号処理装置30は、外部通信部31と外部電源32を備えている。信号処理装置30の外部通信部31は、プロセス信号入力装置10の内部通信部12と接続され、ネットワーク56に信号を発信する。プロセス信号入力装置10の内部電源13は、充電池(蓄電池)13aとAC/DC充電器13bを内蔵している。
[0019]
 内部電源13のAC/DC充電器13bは、通常、信号処理装置30の外部電源32から電源ケーブル62を経由して給電された電力を、充電池13aに充電している。内部電源13は、信号処理装置30から給電が途絶えた場合、内蔵している充電池13aによって、一定時間、ナログ-デジタル(A/D)変換部11および内部通信部12に、給電する機能を維持することができる。AC/DC充電器13bは、プロセス信号入力装置10に給電するとともに、内部の充電池(蓄電池)13aを充電している。
[0020]
 内部通信部12または内部電源13は、常時、AC/DC充電器13bの入力側電圧13cを検出している。内部電源13または内部通信部12は、このAC/DC充電器13bの入力側電圧13cが規定値よりも低くなると、信号処理装置30からの給電に不都合が発生した、すなわち、電源供給が喪失したと判断する。内部電源13は、電源供給が喪失し、緊急動作モードになると、スイッチ13dをONにして、充電池(蓄電池)13aから、アナログ-デジタル(A/D)変換部11および内部通信部12に、給電を開始する。
[0021]
 次に、図4を参照して、プロセス信号監視制御システム100の動作について説明する。プロセス信号監視制御システム100は、内部電源13の供給状態によって、動作モード(通常動作モードおよび緊急動作モード)が異なる。はじめに、通常動作モードについて説明する。プロセス信号監視制御システム100は、平静時には、通常動作モードを実行している(ステップ1)。通常動作モードでは、電源ケーブル62によって信号処理装置30の外部電源32からプロセス信号入力装置10の内部電源13に電力が供給されている。
[0022]
 プロセス信号入力装置10は、通常動作モードでは、電源ケーブル62から供給された電源にて動作する。プロセス信号入力装置10の内部通信部12は、通信ケーブル61にて、信号処理装置30に、プロセス信号を送信している。信号処理装置30は、他の監視制御ユニットとネットワーク56で接続されている。監視制御ユニット70で測定されたプロセス信号は、所外伝送装置(無線通信機55)により原子力発電所外の緊急対策センター50に伝送されている。
[0023]
 次に、緊急動作モードについて説明する。緊急動作モードでは、信号処理装置30からプロセス信号入力装置10への電源供給が失われ(ステップ2)、内部電源13の充電池13aからプロセス信号入力装置10(内部通信部12)及びセンサー40に給電が開始される(ステップ3)。信号処理装置30から内部電源13への電源供給が失われたとき、内部通信部12は、通信ケーブル61にて信号処理装置30の動作状態を判断する。すなわち、内部通信部12は、プロセス信号入力装置10への電源供給が停止しているだけか、それとも信号処理装置30の動作は継続しているか、どうかを確認する(ステップ4)。
[0024]
 信号処理装置30の通信機能は正常に動作しており、プロセス信号入力装置10への給電機能だけが停止していると内部通信部12が判断した場合、プロセス信号入力装置10は、内部電源13の充電池13aからの給電により動作する。内部通信部12は、通信ケーブル61にて信号処理装置30との通信を継続する(ステップ5)。プロセス信号入力装置10への給電だけでなく、信号処理装置30の動作も停止していると内部通信部12が判断した場合、内部通信部12は、無線通信にてプロセス信号を緊急対策センター50に送信する緊急通信動作モードに切り替わる(ステップ6)。
[0025]
 プロセス信号入力装置10は、内部電源13の充電池13aからの給電により動作する。すなわち、プロセス信号入力装置10の内部通信部12は、緊急通信動作モードでは、中継ユニット20の内部中継機21にプロセス信号を伝達する。内部中継機21は有線(通信ケーブル64)で外部中継機22にプロセス信号を伝達する。外部中継機22にプロセス信号入力装置10の内部通信部12から伝達された情報は、通信衛星54を介した衛星通信により、原子力発電所の外に設置されている緊急対策センター50(無線通信機51)に送られる(ステップ7)。
[0026]
 さらに、内部通信部12が信号処理装置30の動作状況を判断し、有線通信から無線通信に切り替わった場合、充電池13aの電力消費を節約するため、内部通信部12は、有線通信にて信号処理装置30にプロセス信号を送信していた時よりも送信周期を長くする、すなわち、通常動作モードの送信周期よりも送信周期を長くする。プロセス信号入力装置10が原子炉格納容器60の内部に設置されている場合、プロセス信号入力装置10から送信された無線信号は、原子炉格納容器60の内部に配置されている内部中継機21にて受信される。
[0027]
 内部中継機21は、通信ケーブル64にて原子炉格納容器60の外部に配置されている外部中継機22と接続している。外部中継機22から無線通信されたプロセス信号は、現場の状況に影響されない衛星通信により、原子力発電所外の緊急対策センター50に送られ、発電所の状況把握に活用することができる。
[0028]
 すなわち、本発明に係わるプロセス信号監視制御システムは、原子炉格納容器の外部に設置される信号処理装置と、前記信号処理装置から給電される電力を充電池に充電する内部電源と、前記原子炉格納容器の内部に設置されたセンサーから送信されてくるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ-デジタル変換部と、前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を前記信号処理装置に送信する内部通信部と、前記原子炉格納容器の内部に設置されている内部中継機と、前記原子炉格納容器の外部に設置され、前記内部中継機から信号を受信すると、この受信した信号を通信衛星に向けて発信する外部中継機と、を備えていて、前記内部電源は、前記信号処理装置からの給電が途絶えると、前記充電池に充電されている電力を前記アナログ-デジタル変換部と前記内部通信部に供給し、前記内部通信部は、前記信号処理装置との通信が継続しているか途絶えているかを判断し、通信は継続していると判断すれば、前記信号処理装置に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を継続して送信することを特徴とする。
[0029]
 また、本発明に係わる監視制御ユニットのプロセス信号入力装置は、外部の電源が失われた場合においてもプロセス信号を監視するために、信号処理装置の動作状態により動作モードを切り替えることができる通信部と外部の電源が失われた場合においてもプロセス信号を監視するために、蓄電池(充電池)を有する電源を備えている。本発明によれば、通常時に使用するプロセス信号入力装置と外部電源が失われた場合に使用するプロセス信号入力装置を共有化できるため、動作状況を常に確認可能であり、信頼性が高く、省設備化を図ることが可能となる。
[0030]
実施の形態2.
 セキュリティ上、原子力発電所の測定データを無線通信する緊急動作モードは最小限とすべきである。実施の形態1では、内部通信部12は、信号処理装置30の給電状態及び通信状態から判断して、動作モードを決定していた。無線通信による緊急動作モードへの判定条件に、監視しているパラメータの値による判定を加えることにより、無線通信の動作モードへの切り替わりをより最小限にすることができる。
[0031]
 次に、図5を参照して、本実施の形態にかかわるプロセス信号監視制御システム100の動作について説明する。プロセス信号監視制御システム100は、内部電源13の供給状態によって、動作モード(通常動作モードおよび緊急動作モード)が異なる。はじめに、通常動作モードについて説明する。プロセス信号監視制御システム100は、平静時には、通常動作モードを実行している(ステップ1)。通常動作モードでは、電源ケーブル62によって信号処理装置30の外部電源32からプロセス信号入力装置10の内部電源13に電力が供給されている。
[0032]
 プロセス信号入力装置10は、通常動作モードでは、電源ケーブル62から供給された電源にて動作する。プロセス信号入力装置10の内部通信部12は、通信ケーブル61にて、信号処理装置30に、プロセス信号を送信している。信号処理装置30は、他の監視制御ユニットとネットワーク56で接続されている。監視制御ユニット70で測定されたプロセス信号は、所外伝送装置(無線通信機55)により原子力発電所外の緊急対策センター50に伝送されている。
[0033]
 次に、緊急動作モードについて説明する。緊急動作モードでは、信号処理装置30からプロセス信号入力装置10への電源供給が失われ(ステップ2)、内部電源13の充電池13aからプロセス信号入力装置10(内部通信部12)及びセンサー40に給電が開始される(ステップ3)。信号処理装置30から内部電源13への電源供給が失われたとき、内部通信部12は、通信ケーブル61にて信号処理装置30の動作状態を判断する。すなわち、内部通信部12は、プロセス信号入力装置10への電源供給が停止しているだけか、それとも信号処理装置30の動作は継続しているか、どうかを確認する(ステップ4)。
[0034]
 信号処理装置30の通信機能は正常に動作しており、プロセス信号入力装置10への給電機能だけが停止していると内部通信部12が判断した場合、プロセス信号入力装置10は、内部電源13の充電池13aからの給電により動作する。内部通信部12は、通信ケーブル61にて信号処理装置30との通信を継続する(ステップ5)。プロセス信号入力装置10への給電だけでなく、信号処理装置30の動作も停止していると内部通信部12が判断した場合、内部通信部12は、監視パラメータの値を判定する(ステップ8)。監視パラメータと設定値との比較を行い、監視パラメータが設定値の範囲内に納まっていれば、通信を行わない(ステップ9)。監視パラメータには、例えば、原子炉格納容器60の内部温度を採用する。
[0035]
 ステップ8の判定は繰り返して行われるため、監視パラメータが設定値の範囲内に納まっている限りは、プロセス信号入力装置10から信号処理装置30への通信は実施されない。監視パラメータと設定値との比較を行い、監視パラメータが設定値の範囲から外れていると判断すれば、内部通信部12は、無線通信にてプロセス信号を緊急対策センター50に送信するモードに切り替わる(ステップ6)。この緊急通信動作モードでは、プロセス信号入力装置10は、内部電源13の充電池13aからの給電により動作している。
[0036]
 プロセス信号入力装置10の内部通信部12は、緊急通信動作モードでは、中継ユニット20の内部中継機21にプロセス信号を伝達する。内部中継機21は有線(通信ケーブル64)で外部中継機22にプロセス信号を伝達する。外部中継機22にプロセス信号入力装置10の内部通信部12から伝達された情報は、通信衛星54を介した衛星通信により、原子力発電所の外に設置されている緊急対策センター50(無線通信機51)に送られる(ステップ7)。
[0037]
 以上のように、本実施の形態に係わるプロセス信号監視制御システムでは、内部通信部12は、信号処理装置30の給電状態及び通信状態だけから判断して、動作モードを決定するのではなく、無線通信の動作モードへの判定条件に監視しているパラメータの値による判定を加えている。このことにより、本実施の形態に係わるプロセス信号監視制御システムでは、無線通信の動作モードへの切り替わりをより最小限にすることができる。
[0038]
実施の形態3.
 本実施の形態にかかわる中継ユニット20および内部通信部12は、プロセス信号を送信する機能だけではなく、外部から情報を受信する機能を備えている。無線通信機51は、通信衛星54を介して、中継ユニット20(プロセス信号入力装置10)から情報を入手するとともに、通信衛星54を介して、中継ユニット20に緊急対策センター50から発信された情報を伝送する。
[0039]
 原子炉格納容器60は、原子力プラントに係わるプロセス信号を外部に送信するために、プロセス信号監視制御システム100を備えている。図6は、本実施の形態にかかわるプロセス信号監視制御システム100の構成を概略的に表している。外部中継機22が、衛星通信を通じて緊急対策センター50から信号を受信すると、内部中継機21は、外部中継機22が衛星通信を通じて受信した信号を、原子炉格納容器60の内部に向けて発信する。このため、内部通信部12は、双方向に、原子力発電所の外にある緊急対策センター50と通信することが可能である。
[0040]
 センサー40は、原子炉格納容器60の内部に設置され、圧力、温度、流量などのプロセス情報を入手している。センサー40が入手したプロセス信号(圧力、温度、流量などのアナログ信号)は、プロセス信号入力装置10に送信される。プロセス信号入力装置10は、原子炉格納容器60の外部に設置されている信号処理装置30に、受信したプロセス信号を送信する。
[0041]
 原子炉格納容器60には、中継ユニット20と、複数台の監視制御ユニット70が設置されている。それぞれの監視制御ユニット70は、信号処理装置30とプロセス信号入力装置10とセンサー40とによって構成されている。センサー40とプロセス信号入力装置10は、原子炉格納容器60の内部に設置されている。信号処理装置30は、原子炉格納容器60の外部に設置されている。信号処理装置30は、原子炉格納容器60の外部に配設されているネットワーク56(第2のネットワーク)に接続している。
[0042]
 ネットワーク56には、無線通信機55が接続している。平時には、監視制御ユニット70(プロセス信号入力装置10)は、無線通信機55を経由して、無線通信機51と通信している。監視制御ユニット70は、緊急時には、中継ユニット20にプロセス情報を伝達することができる。中継ユニット20にプロセス信号入力装置10からプロセス情報が伝達されると、通信衛星54を介した衛星通信により、中継ユニット20は、無線通信機51とネットワーク53を経由して、原子力発電所の外に設置されている緊急対策センター50(監視装置52)に、受信したプロセス情報を送信する。
[0043]
 内部中継機21と外部中継機22は、通信ケーブル64にて接続されている。内部中継機21は、原子炉格納容器60の内部に設置されている。外部中継機22は、原子炉格納容器60の外部に設置されている。プロセス信号入力装置10の内部通信部12は、緊急動作モードでも、中継ユニット20により双方向に、原子力発電所の外にある緊急対策センター50と通信することができる。
[0044]
 次に、図7を参照して、本実施の形態にかかわるプロセス信号監視制御システム100の動作について説明する。プロセス信号監視制御システム100は、内部電源13の供給状態によって、動作モード(通常動作モードおよび緊急動作モード)が異なる。はじめに、通常動作モードについて説明する。プロセス信号監視制御システム100は、平静時には、通常動作モードを実行している(ステップ1)。通常動作モードでは、電源ケーブル62によって信号処理装置30の外部電源32からプロセス信号入力装置10の内部電源13に電力が供給されている。
[0045]
 プロセス信号入力装置10は、通常動作モードでは、電源ケーブル62から供給された電源にて動作する。プロセス信号入力装置10の内部通信部12は、通信ケーブル61にて、信号処理装置30に、プロセス信号を送信している。信号処理装置30は、他の監視制御ユニットとネットワーク56で接続されている。監視制御ユニット70で測定されたプロセス信号は、所外伝送装置(無線通信機55)により原子力発電所外の緊急対策センター50に伝送されている。
[0046]
 次に、緊急動作モードについて説明する。緊急動作モードでは、信号処理装置30からプロセス信号入力装置10への電源供給が失われ(ステップ2)、内部電源13の充電池13aからプロセス信号入力装置10(内部通信部12)及びセンサー40に給電が開始される(ステップ3)。信号処理装置30から内部電源13への電源供給が失われたとき、内部通信部12は、通信ケーブル61にて信号処理装置30の動作状態を判断する。すなわち、内部通信部12は、プロセス信号入力装置10への電源供給が停止しているだけか、それとも信号処理装置30の動作は継続しているか、どうかを確認する(ステップ4)。
[0047]
 信号処理装置30の通信機能は正常に動作しており、プロセス信号入力装置10への給電機能だけが停止していると内部通信部12が判断した場合、プロセス信号入力装置10は、内部電源13の充電池13aからの給電により動作する。内部通信部12は、通信ケーブル61にて信号処理装置30との通信を継続する(ステップ5)。プロセス信号入力装置10への給電だけでなく、信号処理装置30の動作も停止していると内部通信部12が判断した場合、内部通信部12は、無線通信にてプロセス信号を緊急対策センター50に送信するモードに切り替わる(ステップ6)。
[0048]
 プロセス信号入力装置10は、内部電源13の充電池13aからの給電により動作する。すなわち、プロセス信号入力装置10の内部通信部12は、緊急動作モードでは、中継ユニット20の内部中継機21にプロセス信号を伝達する。内部中継機21は有線(通信ケーブル64)で外部中継機22にプロセス信号を伝達する。外部中継機22にプロセス信号入力装置10の内部通信部12から伝達された情報は、通信衛星54を介した衛星通信により、原子力発電所の外に設置されている緊急対策センター50(無線通信機51)に送られる(ステップ7)。
[0049]
 さらに、充電池13aの電力消費を節約するため、緊急対策センター50は、有線通信にて信号処理装置30にプロセス信号を送信していた時よりも送信周期を長くする変更命令を発行することができる。すなわち、緊急対策センター50は、通常動作モードの送信周期よりも送信周期を長くするように、中継ユニット20を経由して、プロセス信号入力装置10の内部通信部12に指示を出す。内部通信部12は、緊急対策センター50からの指示に従って、通常動作モードの送信周期よりも送信周期を長くする(ステップ10)。
[0050]
 以上のように、本実施の形態に係わるプロセス信号監視制御システムでは、中継ユニット20および内部通信部12にプロセス信号の送信機能だけでなく、外部からの受信機能を設けることにより、送信周期を事前に設定した値以外に変更することができる。内部通信部12と中継ユニット20に外部からの通信の受信機能を設けることにより、内部通信部12は、外部の緊急対策センターからの指示に基づき送信周期を変更する。これにより、さらに、省電力化を図り、電源喪失後の長時間の監視が可能となる。
[0051]
実施の形態4.
 なお、実施の形態1では、内部電源13は内部に充電池(蓄電池)13aを有していた。プロセス信号入力装置10の電源には、原子炉格納容器60の内部排熱(配管の温度差)を利用した熱電発電も利用可能である。図8は、本実施の形態にかかわるプロセス信号監視制御システム100の構成を概略的に表している。同図に示すように、本実施の形態にかかわる監視制御ユニット70(プロセス信号入力装置10)は、熱電素子71を備えている。
[0052]
 監視制御ユニット70は、信号処理装置30とプロセス信号入力装置10とセンサー40と熱電素子71などによって構成されている。プロセス信号入力装置10は、アナログ-デジタル(A/D)変換部11、内部通信部12、内部電源13などから構成されている。プロセス信号入力装置10は、原子炉格納容器60の外部に設置されている信号処理装置30と、通信ケーブル61および電源ケーブル62によって接続されている。内部電源13は、充電池を内蔵しているうえに、熱電素子71とも繋がっている。アナログ-デジタル変換部11は、センサー40から受信したプロセス信号をA-D変換する。
[0053]
 内部電源13は、通常動作モードでは、電源ケーブル62を経由して、信号処理装置30から電力を供給されている。センサー40は、プロセス信号入力装置10と信号線63によって接続されている。センサー40には、伝送器、圧力計、温度計、流量計などが含まれている。センサー40から入手したアナログ状態のプロセス信号は、信号線63を経由してプロセス信号入力装置10(アナログ-デジタル変換部11)に伝送される。中継ユニット20は、内部中継機21と外部中継機22などから構成されている。
[0054]
 内部中継機21と外部中継機22は、通信ケーブル64にて接続されている。内部中継機21は、原子炉格納容器60の内部に設置されている。外部中継機22は、原子炉格納容器60の外部に設置されている。プロセス信号入力装置10の内部通信部12は、通信ケーブル61により信号処理装置30と通信する機能と、無線通信機55(所外伝送装置)により無線通信機51と通信する機能を有する。無線通信機51は、ネットワーク53により、原子力発電所の外にある緊急対策センター50と通信することができる。
[0055]
 内部電源13は、通常、信号処理装置30の外部電源32から電源ケーブル62を経由して給電された電力を、充電池に充電している。内部電源13は、信号処理装置30から給電が途絶えた場合、内蔵している充電池13aによって、一定時間、ナログ-デジタル(A/D)変換部11および内部通信部12に、給電する機能を維持することができる。内部電源13は、充電池13aの電力が枯渇し始めると、電力の供給元を充電池13aから熱電素子71に変更する。
[0056]
 また、内部電源13は、この熱電素子71から供給されてくる電力を充電池13aに貯蔵する。なお、内部電源13は、充電池13aの出力側電圧が規定値よりも低くなると、充電池13aの電力が枯渇したと判断する。したがって、本発明に係わる監視制御ユニットのプロセス信号入力装置は、外部の電源が失われた場合においても、プロセス信号を監視するために、熱電発電等の原子炉格納容器内のエネルギーを利用し発電できる電源を備えている。
[0057]
実施の形態5.
 実施の形態1では、内部通信部12と中継ユニット20は、無線で通信を行っていた。信頼性の向上のため、内部通信部12と中継ユニット20の通信に通信ケーブルを利用することも可能である。図9は、本実施の形態に係わる緊急対策センターと原子炉格納容器の構成を概略的に表している。中継ユニット20は、有線対応の内部中継機23と、無線対応の外部中継機22などから構成されている。プロセス信号入力装置10と中継ユニット20は、通信ケーブル65で接続されている。同図に示すように、原子炉格納容器60を貫くケーブル量を減らすため、有線対応の内部中継機23は、原子炉格納容器内のすべてのプロセス信号入力装置10と双方向に通信する。
[0058]
 原子力発電所の緊急対策センター50は、原子炉格納容器60の外部に設置されている。緊急対策センター50の内部には、原子力発電所の監視装置52が配置されている。緊急対策センター50のネットワーク53(第1のネットワーク)には、監視装置52と無線通信機51が接続されている。無線通信機51は、通信衛星54を介して、中継ユニット20から情報を入手することができる。
[0059]
 原子炉格納容器60には、中継ユニット20と、複数台の監視制御ユニット70が設置されている。それぞれの監視制御ユニット70は、信号処理装置30とプロセス信号入力装置10とセンサー40とによって構成されている。センサー40とプロセス信号入力装置10は、原子炉格納容器60の内部に設置されている。信号処理装置30は、原子炉格納容器60の外部に設置されている。信号処理装置30は、原子炉格納容器60の外部に配設されているネットワーク56(第2のネットワーク)に接続している。
[0060]
 図10は、本実施の形態に係わるプロセス信号監視制御システムの構成を表している。プロセス信号監視制御システム100は、中継ユニット20と、プロセス信号入力装置10と、信号処理装置30から構成されている。センサー40は、原子炉格納容器60の内部に設置され、圧力、温度、流量などのプロセス情報を入手している。センサー40が入手したプロセス信号(圧力、温度、流量などのアナログ信号)は、プロセス信号入力装置10に送信される。
[0061]
 プロセス信号入力装置10は、原子炉格納容器60の外部に設置されている信号処理装置30に、受信したプロセス信号を送信する。ネットワーク56には、無線通信機55が接続している。平時には、監視制御ユニット70(プロセス信号入力装置10)は、無線通信機55を経由して、無線通信機51と通信している。監視制御ユニット70は、緊急時には、中継ユニット20の内部中継機23を経由して、双方向に、緊急対策センター50と情報を通信することができる。
[0062]
 通信ケーブル65により中継ユニット20にプロセス信号入力装置10からプロセス情報が伝達されると、通信衛星54を介した衛星通信により、中継ユニット20は、無線通信機51とネットワーク53を経由して、原子力発電所の外に設置されている緊急対策センター50(監視装置52)に、受信したプロセス情報を送信する。すなわち、本発明に係わる監視制御ユニットのプロセス信号入力装置は、原子炉格納容器内の無線通信を原子炉格納容器外に通信ケーブルにて中継し、所外へは衛星通信で通信する中継ユニットを備えている。
[0063]
 また、外部からの通信により、プロセス信号の無線通信による送信周期を変更することができるプロセス信号入力装置と中継ユニットを備えている。また、外部の電源が失われた場合においてもプロセス信号を監視するために、信号処理装置の動作状態および測定しているプロセス信号の値により動作モードを切り替えることができる監視制御ユニットの通信部を備えている。
[0064]
 なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

符号の説明

[0065]
 10 プロセス信号入力装置、11 アナログ-デジタル変換部、12 内部通信部、13 内部電源、13a 充電池、13b 充電器、13c 入力側電圧、13d スイッチ、20 中継ユニット、21 内部中継機、22 外部中継機、23 内部中継機、30 信号処理装置、31 外部通信部、32 外部電源、40 センサー、50 緊急対策センター、51 無線通信機、52 監視装置、53 ネットワーク、54 通信衛星、55 無線通信機、56 ネットワーク、60 原子炉格納容器、61 通信ケーブル、62 電源ケーブル、63 信号線、64 通信ケーブル、65 通信ケーブル、70 監視制御ユニット、71 熱電素子、100 プロセス信号監視制御システム

請求の範囲

[請求項1]
 原子炉格納容器の外部に設置される信号処理装置と、
前記信号処理装置から給電される電力を充電池に充電する内部電源と、
前記原子炉格納容器の内部に設置されたセンサーから送信されてくるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ-デジタル変換部と、
前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を前記信号処理装置に送信する内部通信部と、
前記原子炉格納容器の内部に設置されている内部中継機と、
前記原子炉格納容器の外部に設置され、前記内部中継機から信号を受信すると、この受信した信号を通信衛星に向けて発信する外部中継機と、を備えていて、
 前記内部電源は、前記信号処理装置からの給電が途絶えると、前記充電池に充電されている電力を前記アナログ-デジタル変換部と前記内部通信部に供給し、
 前記内部通信部は、前記信号処理装置との通信が継続しているか途絶えているかを判断し、通信は継続していると判断すれば、前記信号処理装置に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を継続して送信することを特徴とするプロセス信号監視制御システム。
[請求項2]
 前記内部通信部は、前記信号処理装置との通信が途絶えたと判断すると、前記内部中継機に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を送信することを特徴とする請求項1に記載のプロセス信号監視制御システム。
[請求項3]
 前記内部通信部は、前記内部中継機に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を無線で送信することを特徴とする請求項2に記載のプロセス信号監視制御システム。
[請求項4]
 前記内部通信部は、前記内部中継機に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を無線で送信する際に、通常動作時よりも送信周期を遅くして送信することを特徴とする請求項3に記載のプロセス信号監視制御システム。
[請求項5]
 前記外部中継機が、通信衛星から信号を受信すると、
前記内部中継機は、この外部中継機が通信衛星から受信した信号を、発信することを特徴とする請求項2に記載のプロセス信号監視制御システム。
[請求項6]
 前記内部通信部は、前記内部中継機が発信した信号を受信すると、通常動作時よりも送信周期を遅くして、前記内部通信部に送信することを特徴とする請求項5に記載のプロセス信号監視制御システム。
[請求項7]
 前記内部通信部は、前記内部中継機に前記アナログ-デジタル変換部で変換されたデジタル信号を有線で送信することを特徴とする請求項2に記載のプロセス信号監視制御システム。
[請求項8]
 前記原子炉格納容器の内部に設置されている熱電素子を備え、
前記内部通信部は、この熱電素子が供給する電力によって動作することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のプロセス信号監視制御システム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]