(57)【要約】【課題】より広い周波数範囲においてノイズ抑制が可能なノイズ抑制装置を提供する。【解決手段】炉心内の中性子検出器３Ａは、信号ケーブル４Ａで中性子監視装置１１Ａに接続される。ＲＰＶ１に設置されるインターナルポンプのモータ１５は、動力ケーブル１２でインバータを含むモータ制御装置１４に接続される。ノイズ抑制装置２０は、動力ケーブル１２を取り囲む電流検出器２２及び電流注入器２５、及び周波数特性補正回路２３を有するノイズ抑制制御装置２１を備える。動力ケーブル１２のノイズ電流を検出した電流検出器２２からの電圧信号に基づいて、周波数特性補正回路２３の演算装置は、電流注入器２５から動力ケーブル１２に注入する、ノイズ電流を打ち消す電流の値を算出する。電圧補正回路はこの電流値に基づいて入力した電圧信号を補正して出力する。補正された電圧信号が増幅後、電流注入器２５に入力される。【選択図】図１
2010068359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントに設けられたノイズ抑制対象ケーブルのコモンモード電流を非接触で検出する電流検出装置と、前記コモンモード電流の検出によって前記電流検出装置から出力される電圧信号に基づいて前記コモンモード電流を抑制する電流の値を算出し、算出された電流値に基づいて前記電圧信号を補正して補正された電圧信号を出力する周波数特性補正装置と、前記周波数特性補正装置から出力される前記補正された電圧信号を増幅する増幅装置と、増幅された前記電圧信号が入力され、この電圧信号に基づいて前記ノイズ抑制対象ケーブルに前記コモンモード電流を抑制する電流を注入する電流注入装置とを備えたことを特徴とするノイズ抑制装置。
【請求項２】
請求項１に記載のノイズ抑制装置を備え、前記電流検出装置をプラントのノイズ抑制対象ケーブルに非接触で設け、前記電流注入装置を前記ノイズ抑制対象ケーブルに非接触で設けたことを特徴とするノイズ抑制装置を有するプラント。
【請求項３】
前記ノイズ抑制対象ケーブルが動力ケーブルである請求項２に記載のノイズ抑制装置を有するプラント。
【請求項４】
前記ノイズ抑制対象ケーブルが信号ケーブルである請求項２に記載のノイズ抑制装置を有するプラント。
【請求項５】
前記信号ケーブルが原子力プラントの炉心に配置された中性子検出器で検出された信号を伝送するケーブルである請求項４に記載のノイズ抑制装置を有するプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズ抑制装置及びそれを有するプラントに係り、特に、原子力発電プラントの計装におけるノイズの抑制、例えば、原子力発電プラント内で稼動する電源及び動力機器で発生するノイズの抑制及び微小な信号を扱う核計装のノイズの抑制に好適なノイズ抑制装置及びそれを有するプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力発電プラントの核計装システムは、原子炉の起動状態から定格出力までの中性子束を計測できるようにするために、中性子源領域モニタ、中間領域モニタ（もしくは中性子源領域モニタ及び中間領域モニタを一体化した起動領域中性子モニタ）及び出力領域モニタを含んでいる。これらの中で起動領域中性子モニタは、原子炉の核出力が低い領域で使用されるため、出力される信号レベルが小さく、高い感度が要求される。感度が高いと、より小さなノイズにも影響を受けやすくなる。
【０００３】
このノイズ抑制技術として、例えば、特許第２８７７６０９号公報に記載された核計装ケーブルにコモンモードフィルタを適用する方法、特開２００８−８６４９号公報に開示された雑音が発生する動力機器に適用するスイッチングノイズを抑制する技術が知られている。また、動力線に重畳したノイズを抑制することにより、間接的に核計装ノイズを低減することができる可能性がある。核計装を対象としたものではないが、動力線に重畳したノイズをキャンセルするノイズ抑制方法が、特開２０００−２０１０４４号公報、特開２００３−８８０９９号公報、特開平１０−３０３６７４号公報及び特開２００３−８７９７３号公報に記載されている。
【０００４】
特開２０００−２０１０４４号公報はコモンモードノイズ抑制装置について説明している。このコモンモードノイズ抑制装置は、動力線から、直接、コンデンサを介して電圧検出しており、また動力線に、直接、トランスを挿入して電流注入している。特開２００３−８８０９９号公報は電力変換装置のノイズ低減装置を記載する。このノイズ低減装置は、動力線から、直接、コンデンサを介して電圧検出しており、またコンデンサを介して動力線に電流注入している。特開平１０−３０３６７４号公報はＡＣラインフィルタを記述している。このＡＣラインフィルタは、動力線にチョークコイルを挿入し、またコンデンサを介して動力線に電流注入している。特開２００３−８７９７３号公報はアクティブフィルタを記載している。このアクティブフィルタは、動力線から零相ＣＴを介して非接触でコモンモード電流を検出しているが、電流注入においては動力線にトランスを挿入する構成となっている。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８７７６０９号公報
【特許文献２】特開２００８−８６４９号公報
【特許文献３】特開２０００−２０１０４４号公報
【特許文献４】特開２００３−８８０９９号公報
【特許文献５】特開平１０−３０３６７４号公報
【特許文献６】特開２００３−８７９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
原子力プラントで使用する電源及び動力機器類には、新たな技術を適用したものも導入されている。これらの電源及び動力機器類は、運転に伴ってノイズを発生することが多い。動力機器類の単なるリプレースでも、ノイズの発生周波数及び接地線の引き回しが従来の機器と同じになるとは限らないため、前述の核計装系に与える影響は変わってくる可能性がある。発明者らは、このような状況を考慮し、新たな機器の導入及びリプレースにおいて、核計装へのノイズを予測する手法の開発、この予測の結果に基づいた対策の必要性の有無の評価、対策のシミュレーションによる効果の確認手法についての研究を行っている。この研究の過程において、発明者らは、回路図上で接続されていないノイズの経路に浮遊容量が存在し、浮遊容量を介したノイズループが構成され、これがノイズ混入の原因になることを発見した。また、発明者らは、後述するシミュレーションにより、電源及び動力機器類で発生したノイズが核計装に伝播するメカニズムのうち、浮遊容量を通り接地線を介して核計装に達するノイズが無視できないことも分かった。
【０００７】
さらに、特許第２８７７６０９号公報に記載された信号線をコアに通すコモンモードフィルタは、条件によってはノイズを増加させる可能性がある。また、特開２００８−８６４９号公報に記載されたスイッチングノイズの抑制方法は、スイッチング以外で発生するノイズ以外に適用することができない。特開２０００−２０１０４４号公報、特開２００３−８８０９９号公報、特開平１０−３０３６７４号公報及び特開２００３−８７９７３号公報にそれぞれ記載されたる動力線に重畳したノイズをキャンセルするノイズ抑制方法をプラントの負荷に接続された動力線に適用する場合には、新設動力機器においては、充分な電流容量を有する電流注入トランスの準備、充分な耐電圧を有するコンデンサが必要になる。このため、動力系を構築する装置数の増加による信頼性の低下が予想される。既設動力機器においては、いったん敷設した動力系にノイズ抑制装置を設けるために動力線の切断など機器の停止を伴う工事が必要となるため、定期検査など特定の時期でないと簡単にノイズ抑制装置が導入できないという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、動力系の機能とは独立して存在し、且つより広い周波数範囲においてノイズ抑制が可能なノイズ抑制装置及びそれを有するプラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、プラントに設けられたノイズ抑制対象ケーブルのコモンモード電流を非接触で検出する電流検出装置と、そのコモンモード電流の検出によって電流検出装置から出力される電圧信号に基づいてコモンモード電流を抑制する電流の値を算出し、算出された電流値に基づいて入力する電圧信号を補正して補正された電圧信号を出力する周波数特性補正装置と、周波数特性補正装置から出力される、補正された電圧信号を増幅する増幅装置と、増幅された電圧信号が入力され、この電圧信号に基づいてノイズ抑制対象ケーブルにコモンモード電流を抑制する電流を注入する電流注入装置とを備えたことにある。
【００１０】
周波数特性補正装置が、コモンモード電流の検出によって電流検出装置から出力される電圧信号に基づいてコモンモード電流を抑制する電流の値を算出し、算出された電流値に基づいて入力する電圧信号を補正して補正された電圧信号を出力するので、ノイズ抑制対象ケーブルにコモンモード電流を抑制する電流を注入することができる。このため、動力系とは独立して設けられるノイズ抑制装置によって、より広い周波数範囲においてノイズ抑制が可能になる。
【００１１】
前述した各従来技術は、上記した周波数特性補正装置を備えていない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、動力系の機能とは独立して存在するノイズ抑制装置によって、より広い周波数範囲においてノイズ抑制が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の好適な一実施例であるノイズ抑制装置を、図１及び図２を用いて説明する。本実施例のノイズ抑制装置が適用される沸騰水型原子力プラントを、図１を用いて説明する。この沸騰水型原子力プラントは、改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）を備えている。
【００１５】
この沸騰水型原子力プラントは、炉心を内蔵する原子炉圧力容器１及び複数のインターナルポンプ（図示せず）を有する。インターナルポンプは原子炉圧力容器１の底部に取り付けられ、インターナルポンプのインペラー（図示せず）が原子炉圧力容器１内に配置される。インターナルポンプにはモータ１５が設けられる。図１では、インターナルポンプはモータ１５のみを示している。中性子検出器３Ａ，３Ｂは、原子炉圧力容器１内に設置された計装管２Ａ，２Ｂ内に収納されている。中性子検出器３Ａ，３Ｂは、起動領域中性子モニタ用であり、原子炉内の熱中性子による電離作用によって微弱電流を発生させる。中性子検出器３Ａは、配線により計装管２Ａ下端に設けられたコネクタ２８Ａに接続される。コネクタ２８Ａに接続された同軸ケーブル（以下、信号ケーブルという）４Ａは、原子炉格納容器５に設けられたケーブル貫通部６Ａを通って原子炉格納容器５の外部に配置された前置増幅器８Ａに接続される。中性子検出器３Ｂは、配線により計装管２Ｂ下端に設けられたコネクタ２８Ｂに接続される。コネクタ２８Ｂに接続された同軸ケーブルである信号ケーブル４Ｂは、原子炉格納容器５に設けられたケーブル貫通部６Ｂを通って原子炉格納容器５の外部に配置された前置増幅器８Ｂに接続される。コネクタ２８Ａ，２８Ｂを用いることによって、保守時等で信号ケーブル４Ａ，４Ｂが取り外し可能になる。信号ケーブル４Ａ，４Ｂは、厚鋼電線管７Ａ，７Ｂ内に敷設されている。前置増幅器８Ａは、厚鋼電線管７Ａ内に設置されている信号ケーブル（図示していない）により制御建屋１０内の中性子監視装置１１Ａに接続される。前置増幅器８Ｂは、厚鋼電線管７Ｂ内に設置されている信号ケーブル（図示していない）により制御建屋１０内の中性子監視装置１１Ｂに接続される。
【００１６】
原子炉格納容器５内には、原子炉の制御及び保護のためにモータ、ポンプ及び電磁弁などの各種の電磁機器が多数設置されている。これら電磁機器は、交流電源及び直流電源から電流を供給することによって駆動される。この電磁機器の１つであるモータ１５には、動力ケーブル１２が接続されている。動力ケーブル１２は、原子炉格納容器５に設けられたケーブル貫通部６Ｃを通り、インバータ（図示せず）を内蔵したモータ制御装置１４に接続される。モータ制御装置１４のインバータは、三相電源１９に接続される。動力ケーブル１２は厚鋼電線管７Ｃ内に敷設されている。動力ケーブル１２は、厚鋼電線管７Ｃより金属部分が薄い可撓電線管内に敷設してもよい。厚鋼電線管７Ｃ及び可撓電線管を用いずに、動力ケーブル１２をそのまま敷設してもよい。モータ制御装置１４は、制御建屋１０内に設置された操作・表示盤１８に接続される。
【００１７】
沸騰水型原子力プラントの運転時において、炉心に装荷された燃料集合体に含まれている核燃料物質の核分裂によって発生する中性子は冷却水によって熱中性子化される。発生した熱中性子の一部が中性子検出器３Ａ，３Ｂにそれぞれ入射される。熱中性子を入射した中性子検出器３Ａ，３Ｂはそれぞれ微弱電流信号を発生する。これらの微弱電流信号は、信号ケーブル４Ａ，４Ｂを通って前置増幅器８Ａ，８Ｂに入力されて増幅され、原子炉出力信号となる。前置増幅器８Ａから出力された原子炉出力信号は、信号ケーブル４Ａを通って中性子監視装置１１Ａに入力される。前置増幅器８Ｂから出力された原子炉出力信号は、信号ケーブル４Ｂを通って中性子監視装置１１Ｂに入力される。
【００１８】
沸騰水型原子力プラントの運転時に、モータ１５によってインターナルポンプのインペラーが回転されることによって、冷却水が炉心に供給される。オペレータが操作・表示盤１８を操作することによりモータ１５の回転数の設定指令が出力される。この設定指令はモータ制御装置１４に入力され、設定指令に基づいてインバータが制御される。この制御によりインバータから出力されて動力ケーブル１２を通してモータ１５に供給される電流の周波数が調節され、モータ１５の回転数が制御される。設定指令の出力に伴い、動力ケーブル１２にはインバータで発生したノイズ電流も流れる。このノイズ電流は、モータ制御装置１４に内蔵されたインバータの出力の三相間の不平衡成分であり、コモンモード電流とも呼ばれる。ノイズは、図３を用いて後述するように、動力ケーブル１２から主に電磁誘導、静電誘導及び接地線を介した回り込みにより信号ケーブル４Ａ，４Ｂに伝わる。
【００１９】
沸騰水型原子力プラントの動力ケーブル（ノイズ抑制対象ケーブル）１２に適用される、本実施例のノイズ抑制装置２０は、電流検出器２２、ノイズ抑制制御装置２１及び電流注入器２５を備えている。ノイズ抑制制御装置２１は周波数特性補正回路（周波数特性補正装置）２３及び増幅器２４を有する。環状の電流検出器２２は、動力ケーブル１２と非接触で動力ケーブル１２の周囲を取り囲んで配置される。環状の電流注入器２５も、動力ケーブル１２と非接触で動力ケーブル１２の周囲を取り囲んで配置される。電流検出器２２はケーブル２６によって周波数特性補正回路２３に接続される。周波数特性補正回路２３は増幅器２４に接続される。増幅器２４に接続されるケーブル２７は、フェライトコアである環状の電流注入器２５内を貫通している。電流注入器２５内を貫通しているケーブル２７と動力ケーブル１２は高い結合係数で磁気的に結合されている。周波数特性補正回路２３の詳細な構成は後述する。
【００２０】
ここで、動力系統で発生したノイズが信号系統に伝わる理由を、図３を用いて説明する。
【００２１】
図３は、動力系統と信号系統の結合を示すための等価回路の一例である動力ケーブル１２と信号ケーブル４Ａの結合を示す等価回路を表している。コモンモード電流が流れる系統に対するものである。動力系統に設けられるモータ制御装置１４は、動力ケーブル１２及び動力ケーブル１２のインピーダンス３１を介してインターナルポンプのモータ１５に接続される。モータ制御装置１４は、内蔵するインバータと筐体の間の浮遊容量３３から接地インピーダンス３６を通して接地されている。モータ１５はモータコイルとモータケース間の浮遊容量３２を通って接地インピーダンス４４に接地されている。一方、信号系統は、前置増幅器８Ａ、信号ケーブル４Ａ、信号ケーブル４Ａのインピーダンス３５を通って中性子検出器３Ａに接続されている。前置増幅器８Ａは、接地インピーダンス３９を通して接地されている。また、中性子検出器３Ａは、中性子検出器３Ａと計装管２Ａ間の浮遊容量３４を通って接地インピーダンス４１に接地されている。その他の接地線のインピーダンス３７、３８，４０，４２，４３，４５も、直接ではないが、動力系統及び信号系統に接続されている。
【００２２】
図３に示す等価回路から、動力ケーブル１２にノイズ電流が流れた場合、接地インピーダンス３６〜４５により、信号ケーブル４Ａ側にも、その一部のノイズ電流が流れることは明白である。また、図３で示した動力ケーブル１２と信号ケーブル４Ａが並走している領域では、電磁誘導及び静電誘導で、信号ケーブル３Ａ側にノイズ電流が流れることになる。
【００２３】
図３において、ポンプ用モータ１５、モータ制御装置１４及び中性子検出器３Ａなどの設置に伴って接地間との間に浮遊容量３２、３３，３４が存在することを示した。従来、これらの浮遊容量は、存在することは理論上明らかであるが、必ずしもその値を評価して、定量的な影響を検討することはあまりやられていない。例えば、信号系統である中性子検出器３Ａ及び前置増幅器８Ａは１点接地と呼ばれており、ノイズに強い構成であると信じられている。しかし、発明者らが行った浮遊容量の評価では、ノイズが高周波になった場合には、浮遊容量３４のインピーダンスが小さくなり、いわゆる１点接地とみなすことができなくなることが分かった。
【００２４】
ところで、従来、ノイズ対策であるコモンモードフィルタの設置は、信号ケーブル４Ａのインピーダンス３５に、インダクタ−を追加して、信号ケーブル４Ａのインダクタンスを大きくすることに相当する。この場合、前置増幅器８Ａと中性子検出器３Ａを結ぶ信号ケーブル４Ａの高周波のインピーダンスが大きくなるため、コモンモードフィルタが設けられていない場合よりも流れる電流は抑制されることになる。従来技術では、この点からノイズ対策としてコモンモードフィルタを使用していた。しかしながら、信号ケーブル４Ａ及び接地インピーダンス３６〜４５を含むループ（前置増幅器８Ａ、ケーブルインピーダンス３５及び中性子検出器３Ａもこのループに含まれる。）のインピーダンスよりもコモンモードフィルタを用いた場合のインピーダンスを大きくしなければ、コモンモードフィルタによるノイズの抑制効果を顕著に得ることはできない。以下、断らない限り、そのループは、前置増幅器８Ａ、ケーブルインピーダンス３５及び中性子検出器３Ａも含んでいる。コモンモードフィルタのインダクタンスを大きくするために、従来技術では、コモンモードフィルタのコアに信号ケーブル４Ａを複数回巻きつけるなどの工夫をしていた。
【００２５】
中性子検出器３Ａと接地間には浮遊容量３４が存在するので、ノイズ対策であるコモンモードフィルタの設置によりインダクタンスが増えた場合には、信号ケーブル４Ａ及び接地インピーダンス３６〜４５を含むループのインピーダンスが増大する。しかしながら、そのループの共振周波数が低下する現象が生じる。この現象は、インダクタンスとキャパシタンスの直列接続で生じる直列共振である。これは、図３で示す等価回路を用いて定量評価を行うことによって明らかになる現象である。特に、信号ケーブル４Ａ及び接地インピーダンス３６〜４５を含むループは、同軸線のシールド及びアース線、増幅器及び検出器の筐体から構成されているので、その抵抗は極めて小さい。このため、共振時のＱ、いわゆる選択度が高く、共振点のインピーダンスの変化が大きくなる。つまり、コモンモードフィルタの設置によって、共振周波数が低下してループのインピーダンスが極端に小さくなる。このため、共振周波数付近はかえってコモンモード電流が流れやすくなり、結果的にノイズが増える場合もある。信号ケーブル４Ａ及び接地インピーダンス３６〜４５には、ある程度のインダクタンス成分が含まれている。しかし、生じる共振周波数は、比較的大きいので、信号系統の使用周波数帯域を超える場合もある。したがって、共振周波数そのものは問題とならない場合もある。
【００２６】
図３に示す等価回路は、信号ケーブル４Ａを信号ケーブル４Ｂに置き換えることによって、動力ケーブル１２と信号ケーブル４Ｂに対しても成り立つ。動力ケーブル１２と信号ケーブル４Ａに対する上記の説明は、動力ケーブル１２と信号ケーブル４Ｂに対しても言えることである。
【００２７】
本実施例では、コモンモードフィルタを使用していない。本実施例は、ノイズを抑制するケーブルに逆向きの電流を加えて、ノイズ電流を抑制しようとするものである。このようにすることによって、共振点があっても、それに応じた逆向きの電流を流すことでノイズ抑制が可能になる。また、本実施例は、信号ケーブル４Ａではなく、ノイズ発生側である動力ケーブル１２にノイズ抑制策を施している。
【００２８】
周波数特性補正回路２３の一例を、図４を用いて説明する。周波数特性補正回路２３は、入力バッファ増幅器２１１、インダクタ２１２、抵抗２１３，２１４を含む一段目の周波数補正回路と、入力バッファ増幅器２１５、インダクタ２１６、抵抗２１７，２１８を含む二段目の周波数補正回路と、出力バッファ増幅器２１９とを有している。入力バッファ増幅器２１１はケーブル２６によって電流検出器２２に接続される。並列に配置されたインダクタ２１２及び抵抗２１３は、それぞれの入力端が入力バッファ増幅器２１１に接続され、出力端が接地している抵抗２１４に接続される。入力バッファ増幅器２１５はインダクタ２１２及び抵抗２１３の出力端に接続される。並列に配置されたインダクタ２１６及び抵抗２１７は、それぞれの入力端が入力バッファ増幅器２１５に接続され、出力端が接地している抵抗２１８に接続される。出力バッファ増幅器２１９は、インダクタ２１６及び抵抗２１７の出力端に接続され、さらに、増幅器２４に接続される。
【００２９】
ノイズ抑制装置２０の作用について説明する。図２は、ノイズ抑制装置２０以外に、動力ケーブル１２及び信号ケーブル４Ａと接地インピーダンス３６〜４５の結合状態を併せて示している。
【００３０】
沸騰水型原子力プラント運転時、すなわち、インターナルポンプの駆動時に、環状の電流検出器２２は、動力ケーブル１２に流れるコモンモード電流を検出する。すなわち、三相の動力ケーブル３本の周囲を取り囲んでいる環状の電流検出器２２は、ノイズである不平衡電流成分のみを検出する。電流検出器２２から出力されたコモンモード電流の検出信号である電圧信号は、ケーブル２６を通して周波数特性補正回路２３の入力バッファ増幅器２１１に入力され、さらに、一段目のインダクタ２１２及び抵抗２１３の並列回路に入力される。一段目のインダクタ２１２及び抵抗２１３の並列回路では，入力信号の周波数の増加に伴いインダクタ２１２のインピーダンスが増加するため、インダクタ２１２及び抵抗２１３の並列回路に入力された入力バッファ増幅器２１１の出力電流はインダクタ２１２及び抵抗２１３の並列回路の作用によって小さくなる。入力信号の周波数がさらに増加すると、インダクタ２１２のインピーダンスがさらに増加し、ほとんどの電流が抵抗２１３を流れるため、インダクタ２１２及び抵抗２１３の並列回路の出力電流が一定電流となる。ここで、抵抗２１４は抵抗２１３のインピーダンスより十分小さく設定されている。抵抗２１４の両端電圧は、入力バッファ増幅器２１１の出力電流に比例する。つまり、インダクタ２１２、抵抗２１３，２１４を含む一段目の周波数補正回路は、入力信号の周波数が増加するに従って出力電流を小さし、インダクタ２１２のインピーダンスが抵抗２１３より十分大きくなる周波数以上では出力電流を一定電流にする特性を有している。これは、入力信号の周波数が増加するに従ってゲインが増加し、入力信号の周波数がある周波数以上なると一定のゲインを有するハイパスフィルタの逆の特性を有している。伝達関数で表せば、ハイパスフィルタの伝達関数の逆数である。抵抗２１４は抵抗２１３に比べて小さく、流れる電流に対して発生する抵抗２１４の両端電圧は小さいため、バッファ増幅器２１１、２１５，２１７で所望のゲインを得ている。入力バッファ増幅器２１５、インダクタ２１６及び抵抗２１７，２１８を含む二段目の周波数補正回路も、一段目の周波数補正回路と同様な動作をする。電流検出器２２は、その中心を流れる電流に対してハイパスフィルタ特性を有しており、一段目の周波数補正回路は、電流検出器２２のハイパスフィルタの逆特性に設定している。同様に、電流注入器２５もまたハイパスフィルタ特性を有しており、二段目の周波数補正回路は、電流注入器２５のハイパスフィルタの逆特性に設定している。また、電流注入器２５は、検出電流と逆向きの方向に電流が流れるように設置している。
【００３１】
以上に述べた周波数特性補正回路２３を用いることにより、電流検出器２２及び電流注入器２５の周波数特性が補正でき、広い周波数範囲にわたって検出したコモンモードノイズ電流に応じた電圧を電流注入器２５に印加し、動力ケーブル１２にコモンモード電流（ノイズ電流）を打ち消す電流を注入することができる。図４に示すノイズ抑制制御装置２１では、増幅器２４のゲインをある程度大きくしているので、コモンモード電流が有意な場合、すなわち電流検出器２２の出力が有意な場合は、必ず電流注入器２５を通して打ち消すための電流が動力ケーブル１２に流れることになり、コモンモードノイズ電流の抑制が図れることになる。
【００３２】
したがって、信号ケーブル４Ａ及び接地インピーダンス３６〜４５を含むループに流れるノイズ電流をなくすことができる。信号ケーブル４Ｂ及び該当するインピーダンスを含む他のループに流れるノイズ電流もなくすることができる。
【００３３】
図５は、本実施例におけるノイズ抑制機能を各部の伝達関数を用いて示している。入力はノイズ源４６（モータ制御装置１４に相当）であり、コモンモード電圧ＶNと表記する。出力４８は動力ケーブル１２のコモンモード電流ｉcとする。コモンモードノイズループ４７は、図２に示すモータ制御装置１４、インピーダンス３１、モータ１５、浮遊容量３２，３３及び接地インピーダンス３６〜４５などを含み、伝達関数Ｇ1と表記する。電流検出器２２の伝達関数をＧd、周波数特性補正回路２３の伝達関数をＧ2で示している。増幅器２０２の伝達関数は、Ａであり、増幅度を表す。電流注入器２４の伝達関数はＧｉであり、図４では分離して示しているが加算機能も電流注入器２５の機能である。図４に示す構成を有する周波数特性補正回路２３の伝達関数Ｇ2は、ＧdとＧｉの積の逆数に等しくなっている。ノイズ電圧ＶNが印加されたときに流れるノイズ電流（コモンモード電流）ｉcは、（１）式で表される。
【００３４】
【数１】
2010068359.tif 000003
【００３５】
ここで、分母の第２項が１に比べて大きいとき、（１）式は（２）式のようになる。
【００３６】
【数２】
2010068359.tif 000004
【００３７】
さらに、Ｇ２がＧdとＧｉの積の逆関数に等しいので、（２）式は（３）式で表される。
【００３８】
【数３】
2010068359.tif 000005
【００３９】
（３）式から理想的には、周波数に依存しないでノイズ電流値を抑制できることが分かる。実際には、コモンモードノイズループ４７の伝達関数Ｇ1は、低周波では小さくなるので、（１）式の第２項が１に比べて大きいという条件が成立しない。このため、低周波では（３）式が成立しない。この様相を示すため、発明者らは、周波数特性補正回路２３の有無におけるノイズ電流ｉcの周波数特性を計算した。この計算結果を図６に示す。図６は、周波数特性補正回路２３を設置した場合及びこれを設置しない場合のそれぞれにおける、周波数とコモンモード電流振幅の関係を示している。ノイズであるコモンモード電流は小さい方が望ましい。周波数特性補正回路２３を設置した場合には、広い周波数帯域で、周波数特性補正回路２３を設置しない場合に比べて小さくなっていることが分かる。周波数特性の計算において、伝達関数Ｇ1は、Ｌ，Ｃ，Ｒを含むコモンモードノイズループを模擬した構成とした。電流注入器２４および電流検出器２２はハイパスフィルタ特性を有しており、従来法のノイズキャンセル方法は、周波数特性補正回路２３を設置していない場合の特性に類似している。
【００４０】
本実施例では、周波数特性補正回路２３の演算装置は、電流検出器２２で検出したコモンモード電流の検出信号である電圧信号を用いて（３）式によりノイズ電流ｉcを算出し、算出されたノイズ電流ｉcと逆向きになる電流値を算出する。周波数特性補正回路２３の電圧補正回路は、算出されたこの電流値を用いて補正により前述の補正された電圧信号を生成する。したがって、コモンモード電流を打ち消すコモンモード電流と逆向きの電流が電流注入器２５を通して動力ケーブル１２に注入される。
【００４１】
ノイズ抑制装置２０のノイズ抑制効果を確認するため、発明者らは、図２に示す構成を用いた、ノイズとして雷インパルス波形２×７０μｓ波形が動力ケーブル１２で誘導にて混入した場合を想定したシミュレーションを行った。このシミュレーションの結果を図7に示す。破線が、ノイズ抑制装置２０が機能していない場合（対策前）の動力ケーブル１２に流れるノイズ電流ｉ1、実線が、ノイズ抑制装置２０が機能している場合（対策後）のノイズ電流ｉ1の変化を示している。ノイズ抑制装置２０が機能している場合には、ノイズ電流ｉ1は、ピーク値が１／１０以下に抑制されている。
【００４２】
電流検出器２２及び電流注入器２５はそれぞれ周波数特性を有するので、ノイズ電流を抑制する電流を生成するとき、その周波数特性を考慮することによって安定な抑制電流の生成が可能となる。電流注入器２５は、透磁率の高い材料で構成されたコア（例えば、フェライトコア）を有している。動力ケーブル１２が電流注入器２５のコアを貫通しており、ケーブル２７がそのコアに巻き付けられている。ノイズ抑制対象ケーブルである動力ケーブル１２に比べて電流注入器２５のコアの占める長さは少ないので、動力ケーブル１２のインダクタンスの増加量は大きくならない。電流検出器２２及び電流注入器２５のそれぞれの周波数特性は計算もしくは実測で予め求めることができる。前述したように、電流検出器２２及び電流注入器２５のそれぞれの伝達関数の逆関数を考慮して補正された電圧信号を得ることで、広い周波数範囲のノイズ電流抑制が可能となる。
【００４３】
本実施例では、周波数特性補正回路２３が、ノイズ発生源側である動力ケーブル１２に設けた電流検出器２２で検出したノイズ電流に基づいて電流検出器２２から出力される電圧信号に基づいてそのノイズ電流を抑制する（好ましくは消滅させる）ための電流値を算出し、この電流値に基づいて入力した電圧信号を補正して得られる補正された電圧信号を出力している。このため、補正された電圧信号が入力される電流注入器２５が、動力ケーブル１２に、ノイズ電流を抑制する（好ましくは打ち消す）電流を注入することができる。したがって、本実施例は、動力系とは独立して設けられるノイズ抑制装置２０によって、より広い周波数範囲においてノイズ抑制が可能になる。本実施例は、ノイズ発生源側でノイズ対策を行っているため、核計装系だけでなく他の計装系へのノイズの影響も低減できる。したがって、他の計装系のノイズ対策の簡易化が図れる。
【００４４】
本実施例は、周波数特性補正回路２３の演算装置が、電流検出器２２で検出したノイズ電流から出力される電圧信号に基づいてそのノイズ電流を消滅させるための電流値を算出しており、周波数特性補正回路２３の電圧補正回路がこの電流値に基づいて入力した電圧信号を補正して得られる補正された電圧信号を出力している。このため、ノイズ電流を抑制する、補正された電圧信号を容易に得ることができる。
【００４５】
電流検出器２２及び電流注入器２５は、非接触で動力ケーブル１２を取り囲んでいる。新規に設置する動力ケーブル１２だけでなく既設の動力ケーブル１２への、電流検出器２２及び電流注入器２５の設置が容易になる。したがって、新規の動力ケーブル１２へのノイズ対策だけではなく、既存の動力ケーブル１２への対策も容易に行うことができる。動力ケーブル１２がシールドで被覆されている場合、ノイズ電流の一部がシールドからモータ制御装置１４に戻されるが、この場合でも、本実施例と同様の構成でノイズ電流を抑制することができる。
【００４６】
周波数補正回路２３は、実施例１ではアナログ回路で実現しているが、デジタル回路を用いて伝達関数を差分方程式に変換することによっても実現することが可能である。
【実施例２】
【００４７】
本発明の他の実施例であるノイズ抑制装置を、図８を用いて説明する。本実施例のノイズ抑制装置２０は、実施例１のノイズ抑制装置２０と同じ構成を有する。実施例１では電流検出器２２及び電流注入器２５が電力ケーブル１２に設けられているのに対して、本実施例では、電流検出器２２及び電流注入器２５が信号ケーブル４Ａに設けられている。本実施例も、実施例１と同様に、ノイズ抑制装置２０が作用して信号ケーブル４Ａのノイズ電流を抑制することができる。信号ケーブル４Ｂのノイズ電流を抑制する場合には、電流検出器２２及び電流注入器２５を信号ケーブル４Ｂに設ける。
【００４８】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。複数の計装系にノイズ源が存在する場合には、ノイズ抑制装置２０の電流検出器２２及び電流注入器２５を該当する各計装系の信号ケーブルに設けるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の好適な一実施例であるノイズ抑制装置を適用した原子力発電プラントの構成図である。
【図２】図１に示すノイズ抑制装置の詳細構成図である。
【図３】接地線を介したノイズ伝播回路のモデルを示す説明図である。
【図４】図２に示す周波数特性補正回路の詳細構成図である。
【図５】伝達関数を用いて図２に示すノイズ抑制装置によるノイズ抑制の機能を説明するブロック線図である。
【図６】周波数特性補正回路の有無によるノイズであるコモンモード電流の、各周波数における振幅の変化を示す説明図である。
【図７】図２に示すノイズ抑制装置のノイズ抑制効果をシミュレーションで確認した結果を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施例であるノイズ抑制装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…原子炉圧力容器、３Ａ，３Ｂ…中性子検出器、４Ａ，４Ｂ…信号ケーブル、５…原子炉格納容器、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…ケーブル貫通部、８Ａ，８Ｂ…前置増幅器、１１Ａ，１１Ｂ…中性子監視装置、１２…動力ケーブル、１４…モータ制御装置、１５…モータ、２０…ノイズ抑制装置、２１…ノイズ抑制制御装置、２２…電流検出器、２３…周波数特性補正回路、２４…増幅器、２５…電流注入器、３６〜４５…接地インピーダンス、３２，３３，３４…浮遊容量。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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