(57)【要約】【課題】タービンの運転中に診断を実施可能なタービン保護装置およびその診断方法を提供する。【解決手段】一の実施形態によるタービン保護装置は、故障模擬信号を出力する故障診断部と、異常検出信号または前記故障模擬信号に応じて異常信号を出力する第１、第２、および第３の異常信号入力部とを備える。さらに、前記装置は、前記異常信号に応じて緊急停止信号を出力する第１、第２、および第３の演算部と、前記緊急停止信号に応じて緊急遮断信号を出力する第１、第２、第３、および第４の出力部とを備える。さらに、前記第１から第３の演算部の各々は、前記第１から第３の異常信号入力部のうちの２つ以上から前記異常信号を受信した場合に前記緊急停止信号を出力するように動作する。さらに、前記第１から第４の出力部の各々は、前記第１から第３の演算部のうちの２つ以上から前記緊急停止信号を受信した場合に前記緊急遮断信号を出力するように動作する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
故障模擬信号を出力する故障診断部と、
異常検出信号または前記故障模擬信号に応じて異常信号を出力する第１、第２、および第３の異常信号入力部と、
前記異常信号に応じて緊急停止信号を出力する第１、第２、および第３の演算部と、
前記緊急停止信号に応じて緊急遮断信号を出力する第１、第２、第３、および第４の出力部とを備え、
前記第１から第３の演算部の各々は、前記第１から第３の異常信号入力部のうちの２つ以上から前記異常信号を受信した場合に前記緊急停止信号を出力し、前記第１から第３の異常信号入力部のうちの２つ以上から前記異常信号を受信していない場合に前記緊急停止信号を出力しないように動作し、
前記第１から第４の出力部の各々は、前記第１から第３の演算部のうちの２つ以上から前記緊急停止信号を受信した場合に前記緊急遮断信号を出力し、前記第１から第３の演算部のうちの２つ以上から前記緊急停止信号を受信していない場合に前記緊急遮断信号を出力しないように動作する、
タービン保護装置。
【請求項２】
前記故障診断部は、第１、第２、および第３の演算部診断信号を出力し、
前記第１から第３の演算部の各々は、前記第１から第３の演算部診断信号のうちの２つ以上を受信した場合に、前記緊急停止信号を出力する、
請求項１に記載のタービン保護装置。
【請求項３】
前記故障診断部は、前記第１から第３の演算部を診断する場合に、前記第１から第３の演算部のうちのいずれか１つに、前記第１から第３の演算部診断信号のうちの２つ以上を出力する、請求項２に記載のタービン保護装置。
【請求項４】
前記故障診断部は、第１、第２、第３、および第４の出力部診断信号を出力し、
前記第１から第３の演算部の各々は、前記第１の出力部診断信号を受信した場合に前記第１の出力部に、前記第２の出力部診断信号を受信した場合に前記第２の出力部に、前記第３の出力部診断信号を受信した場合に前記第３の出力部に、前記第４の出力部診断信号を受信した場合に前記第４の出力部に、前記緊急停止信号を出力する、
請求項１から３のいずれか１項に記載のタービン保護装置。
【請求項５】
前記故障診断部は、前記第１から第４の出力部を診断する場合に、前記第１から第３の演算部のうちの２つ以上に、前記第１から第４の出力部診断信号のうちのいずれか１つを出力する、請求項４に記載のタービン保護装置。
【請求項６】
前記故障診断部は、前記異常信号、前記緊急停止信号、および前記緊急遮断信号を受信する、請求項１から５のいずれか１項に記載のタービン保護装置。
【請求項７】
診断を開始するための診断開始信号を、設定されたタイミングに前記故障診断部に出力するタイマを備える、請求項１から６のいずれか１項に記載のタービン保護装置。
【請求項８】
前記第１および第２の出力部は、弁の第１のコイルに前記緊急停止信号を出力し、
前記第３および第４の出力部は、前記弁の第２のコイルに前記緊急停止信号を出力し、
前記故障診断部は、前記弁の閉鎖を許可する弁閉鎖許可信号を受信した場合、前記第１および第２の出力部または前記第３および第４の出力部に前記緊急遮断信号を出力させるように前記第１から第４の出力部の動作を制御する、
請求項１から７のいずれか１項に記載のタービン保護装置。
【請求項９】
前記故障診断部は、診断情報をバウンダリスキャン信号により出力する、請求項１から８のいずれか１項に記載のタービン保護装置。
【請求項１０】
故障診断部が、故障模擬信号を出力し、
第１、第２、および第３の異常信号入力部が、異常検出信号または前記故障模擬信号に応じて異常信号を出力し、
第１、第２、および第３の演算部が、前記異常信号に応じて緊急停止信号を出力し、
第１、第２、第３、および第４の出力部が、前記緊急停止信号に応じて緊急遮断信号を出力することを含み、
前記第１から第３の演算部の各々は、前記第１から第３の異常信号入力部のうちの２つ以上から前記異常信号を受信した場合に前記緊急停止信号を出力し、前記第１から第３の異常信号入力部のうちの２つ以上から前記異常信号を受信していない場合に前記緊急停止信号を出力しないように動作し、
前記第１から第４の出力部の各々は、前記第１から第３の演算部のうちの２つ以上から前記緊急停止信号を受信した場合に前記緊急遮断信号を出力し、前記第１から第３の演算部のうちの２つ以上から前記緊急停止信号を受信していない場合に前記緊急遮断信号を出力しないように動作する、
タービン保護装置の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、タービン保護装置およびその診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タービン保護装置は、信頼性向上のために多重化構造を有するとともに、定期点検時に自己診断による動作試験を実施する。このようなタービン保護装置の一例を、図１５に示す。
【０００３】
図１５は、一般的なタービン保護装置１の構成を示すブロック図である。
【０００４】
このタービン保護装置１は、第１および第２の異常信号入力部１１ａ、１１ｂと、第１および第２の演算部１２ａ、１２ｂと、第１〜第４の出力部１３ａ〜１３ｄと、故障診断部１４とを備えている。また、タービン保護装置１に接続された弁２は、第１および第２のトリップソレノイドコイル１５ａ、１５ｂを備えている。
【０００５】
タービン保護装置１と弁２は、例えば、１台以上のタービンを備えるタービンプラント内に設置されている。これらのタービンの例は、作動流体として蒸気を使用する蒸気タービンである。弁２は例えば、これらのタービンに蒸気を供給するための配管に設けられている。
【０００６】
第１の異常信号入力部１１ａは、異常が検出されたことを通知する異常検出信号２１を受信すると、異常発生を通知する異常信号２２を第１および第２の演算部１２ａ、１２ｂに出力する。同様に、第２の異常信号入力部１１ｂは、異常検出信号２１を受信すると、第１および第２の演算部１２ａ、１２ｂに異常信号２２を出力する。
【０００７】
異常検出信号２１は、例えば、タービンプラント内の異常を検出するための検出器から第１および第２の異常信号入力部１１ａ、１１ｂへと出力される。このような異常の例としては、発電機のオーバースピード、タービン軸の過大な振動、過大な蒸気温度、過大な蒸気圧力などが挙げられる。
【０００８】
第１の演算部１２ａは、第１および第２の異常信号入力部１１ａ、１１ｂのいずれかから異常信号２２を受信すると、タービンを緊急停止するための緊急停止信号２３を第１〜第４の出力部１３ａ〜１３ｄに出力する。同様に、第２の演算部１２ｂは、第１および第２の異常信号入力部１１ａ、１１ｂのいずれかから異常信号２２を受信すると、第１〜第４の出力部１３ａ〜１３ｄに緊急停止信号２３を出力する。
【０００９】
第１および第２の出力部１３ａ、１３ｂの各々は、第１および第２の演算部１２ａ、１２ｂのいずれかから緊急停止信号２３を受信すると、タービンの作動流体を遮断するための緊急遮断信号２４を第１のトリップソレノイドコイル１５ａに出力する。同様に、第３および第４の出力部１３ｃ、１３ｄの各々は、第１および第２の演算部１２ａ、１２ｂのいずれかから緊急停止信号２３を受信すると、第２のトリップソレノイドコイル１５ｂに緊急遮断信号２４を出力する。
【００１０】
第１のトリップソレノイドコイル１５ａは、第１および第２の出力部１３ａ、１３ｂの両方から緊急遮断信号２４を受信すると、弁２を閉鎖する。同様に、第２のトリップソレノイドコイル１５ｂは、第３および第４の出力部１３ｃ、１３ｄの両方から緊急遮断信号２４を受信すると、弁２を閉鎖する。弁２が閉鎖されると、タービンへの作動流体の供給が弁２において遮断される。
【００１１】
故障診断部１４は、自己診断の開始を指示する自己診断開始信号を受信すると、自己診断用の模擬信号である故障模擬信号２７を、第１および第２の異常信号入力部１１ａ、１１ｂに出力する。この場合、第１および第２の異常信号入力部１１ａ、１１ｂは、異常検出信号２１を受信したときと同様に、第１および第２の演算部１２ａ、１２ｂに異常信号２２を出力する。
【００１２】
弁２が閉鎖されると、弁２から故障診断部１４に弁閉鎖検出信号２８が出力される。故障診断部１４は、故障模擬信号２７を出力した場合、弁閉鎖検出信号２８を受信したか否かに基づいてタービン保護装置１が故障しているか否かを診断する。故障診断部１４は、故障模擬信号２７を出力しても弁閉鎖検出信号２８を受信しなかった場合、タービン保護装置１の故障を知らせる警報信号を出力する。
【００１３】
なお、自己診断開始信号は、外部から故障診断部１４への上位インターフェース入力信号２５の例であり、警報信号は、故障診断部１４から外部への上位インターフェース出力信号２６の例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−１６４９０６号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】西田純「安全計装システムの最新動向〜ＰＳＴソリューションと統合ソリューション」横河技報, Vol.49, No.11, 2006
【非特許文献２】馬庭幸雄「CENTUM VPにおけるタービン制御」横河技報, Vol.52, No.2, 2008
【非特許文献３】小塙明比古「現場の安全を守る安全制御ソリューション」富士時報, Vol.82, No.5, 2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図１５のタービン保護装置１は、自己診断時に弁２を閉鎖するように動作するため、タービンの運転中に自己診断を実施できないという問題がある。また、タービン保護装置１のように高い信頼性を要求される装置は、機能安全規格（ＩＥＣ−６１５０８）に適合していることを要求される場合がある。この場合、タービン保護装置１のような低頻度作動モードの装置は、定期的に自己診断を実施して、作動要求あたりの平均危険側機能失敗確率を規定値以下にすることが要求される。
【００１７】
そこで、本発明は、タービンの運転中に診断を実施可能なタービン保護装置およびその診断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
一の実施形態によるタービン保護装置は、故障模擬信号を出力する故障診断部と、異常検出信号または前記故障模擬信号に応じて異常信号を出力する第１、第２、および第３の異常信号入力部とを備える。さらに、前記装置は、前記異常信号に応じて緊急停止信号を出力する第１、第２、および第３の演算部と、前記緊急停止信号に応じて緊急遮断信号を出力する第１、第２、第３、および第４の出力部とを備える。さらに、前記第１から第３の演算部の各々は、前記第１から第３の異常信号入力部のうちの２つ以上から前記異常信号を受信した場合に前記緊急停止信号を出力し、前記第１から第３の異常信号入力部のうちの２つ以上から前記異常信号を受信していない場合に前記緊急停止信号を出力しないように動作する。さらに、前記第１から第４の出力部の各々は、前記第１から第３の演算部のうちの２つ以上から前記緊急停止信号を受信した場合に前記緊急遮断信号を出力し、前記第１から第３の演算部のうちの２つ以上から前記緊急停止信号を受信していない場合に前記緊急遮断信号を出力しないように動作する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、タービンの運転中に診断を実施可能なタービン保護装置およびその診断方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態のタービン保護装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の第１の異常信号入力部と第１の演算部の構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態の異常信号入力部の自己診断手順を説明するための図である。
【図５】第１実施形態の第１の演算部と第１の出力部の構成を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態の演算部の自己診断手順を説明するための図である。
【図７】第１実施形態の出力部の自己診断手順を説明するための図(1/2)である。
【図８】第１実施形態の出力部の自己診断手順を説明するための図(2/2)である。
【図９】第１実施形態のタービン保護装置と一般的なタービン保護装置の作動要求あたりの平均危険側機能失敗確率を比較したグラフである。
【図１０】第２実施形態のタービン保護装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】第３実施形態のタービン保護装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】第３実施形態のトリップソレノイドコイルの故障診断手順を説明するための図である。
【図１３】第４実施形態のタービン保護装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】第５実施形態のタービン保護装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】一般的なタービン保護装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す概略図である。
【００２３】
この蒸気タービンプラントは、ボイラ１０１と、高圧タービン１０２と、再熱器１０３と、中圧タービン１０４と、低圧タービン１０５と、復水器１０６と、発電機１０７と、タービン軸１０８とを備えている。
【００２４】
さらに、この蒸気タービンプラントは、主蒸気止め弁１１１と、蒸気加減弁１１２と、再熱蒸気止め弁１１３と、インターセプト弁１１４と、タービン回転数検出器１２１と、第１温度検出器１２２と、第１圧力検出器１２３と、第２温度検出器１２４と、第２圧力検出器１２５と、タービン軸振動検出器１２６とを備えている。
【００２５】
ボイラ１０１は、水を加熱して蒸気を発生させる。ボイラ１０１からの蒸気は、配管２０１を介して高圧タービン１０２内に供給され、高圧タービン１０２を駆動させる。高圧タービン１０２から排出された蒸気は、配管２０２を介して再熱器１０３に供給される。なお、ボイラ１０１は、蒸気発生器に置き換えてもよい。
【００２６】
再熱器１０３は、高圧タービン１０２から供給された蒸気を再加熱する。再熱器１０３からの蒸気は、配管２０３を介して中圧タービン１０４内に供給され、中圧タービン１０４を駆動させる。中圧タービン１０４から排出された蒸気は、配管２０４を介して低圧タービン１０５内に供給され、低圧タービン１０５を駆動させる。低圧タービン１０５から排出された蒸気は、配管２０５、２０６を介して復水器１０６に供給される。
【００２７】
復水器１０６は、低圧タービン１０５から供給された蒸気を水に戻す。この水は、配管２０７を介してボイラ１０１に再び供給される。この際、この水は、配管２０７上の給水加熱器（図示せず）により加熱される。
【００２８】
発電機１０７は、タービン軸１０８により高圧、中圧、低圧タービン１０２、１０４、１０５に連結されている。高圧、中圧、低圧タービン１０２、１０４、１０５が駆動されると、タービン軸１０８が回転し、発電機１０７による発電が行われる。
【００２９】
主蒸気止め弁１１１と蒸気加減弁１１２は、配管２０１に設けられており、ボイラ１０１から高圧タービン１０２に供給される蒸気の制御用に使用される。再熱蒸気止め弁１１３とインターセプト弁１１４は、配管２０３に設けられており、再熱器１０３から中圧、低圧タービン１０４、１０５に供給される蒸気の制御用に使用される。
【００３０】
タービン回転数検出器１２１は、タービン軸１０８の回転数を検出する。第１温度検出器１２２と第１圧力検出器１２３は、配管２０２に設けられており、配管２０２を流れる蒸気の温度、圧力を検出する。第２温度検出器１２４と第２圧力検出器１２５は、配管２０３に設けられており、配管２０３を流れる蒸気の温度、圧力を検出する。タービン軸振動検出器１２６は、タービン軸１０８の振動の大きさを検出する。
【００３１】
図２は、第１実施形態のタービン保護装置１の構成を示すブロック図である。図２の説明において、図１５の説明との共通事項については説明を省略する。
【００３２】
このタービン保護装置１は、第１、第２、第３の異常信号入力部１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、第１、第２、第３の演算部１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、第１、第２、第３、第４の出力部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと、故障診断部１４とを備えている。また、タービン保護装置１に接続された弁２は、第１、第２のトリップソレノイドコイル１５ａ、１５ｂを備えている。このように、本実施形態の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃと演算部１２ａ〜１２ｃは三重化されている。
【００３３】
タービン保護装置１と弁２は、図１の蒸気タービンプラント内に設置されている。弁２の例は、主蒸気止め弁１１１、蒸気加減弁１１２、再熱蒸気止め弁１１３、インターセプト弁１１４などである。なお、タービン保護装置１と弁２は、作動流体として蒸気以外を使用するタービンプラント内に設置されていてもよい。
【００３４】
第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃの各々は、異常が検出されたことを通知する異常検出信号２１を受信すると、異常発生を通知する異常信号２２を第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃに出力する。
【００３５】
異常検出信号２１は、例えば、図１の蒸気タービンプラント内の異常を検出するための検出器から第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃに出力される。検出器の例は、タービン回転数検出器１２１、第１温度検出器１２２、第１圧力検出器１２３、第２温度検出器１２４、第２圧力検出器１２５、タービン軸振動検出器１２６などである。
【００３６】
タービン回転数検出器１２１は、タービン軸１０８の回転数が閾値を超えると、異常検出信号２１を出力する。第１温度検出器１２２と第１圧力検出器１２３はそれぞれ、配管２０２を流れる蒸気の温度、圧力が閾値を超えると、異常検出信号２１を出力する。第２温度検出器１２４と第２圧力検出器１２５はそれぞれ、配管２０３を流れる蒸気の温度、圧力が閾値を超えると、異常検出信号２１を出力する。タービン軸振動検出器１２６は、タービン軸１０８の振動の大きさが閾値を超えると、異常検出信号２１を出力する。
【００３７】
これらの検出器によれば、発電機１０７のオーバースピード、タービン軸１０８の過大な振動、過大な蒸気温度、過大な蒸気圧力のいずれかの異常が発生した場合に、異常検出信号２１が出力される。
【００３８】
第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃの各々は、異常信号２２を受信すると、所定の条件が満たされた場合に、高圧、中圧、低圧タービン１０２、１０４、１０５を緊急停止するための緊急停止信号２３を第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄに出力する。この所定の条件の詳細については後述する。
【００３９】
第１および第２の出力部１３ａ、１３ｂの各々は、緊急停止信号２３を受信すると、所定の条件が満たされた場合に、高圧、中圧、低圧タービン１０２、１０４、１０５用の蒸気を遮断するための緊急遮断信号２４を第１のトリップソレノイドコイル１５ａに出力する。同様に、第３および第４の出力部１３ｃ、１３ｄの各々は、緊急停止信号２３を受信すると、所定の条件が満たされた場合に、第２のトリップソレノイドコイル１５ｂに緊急遮断信号２４を出力する。これらの所定の条件の詳細については後述する。
【００４０】
故障診断部１４は、自己診断用の模擬信号である故障模擬信号２７を、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃに出力する。この場合、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃは、異常検出信号２１を受信したときと同様に、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃに異常信号２２を出力する。本実施形態の故障模擬信号２７は、異常信号入力部１１ａ〜１１ｃの自己診断を行うための入力部診断信号に相当する。
【００４１】
また、故障診断部１４は、演算部１２ａ〜１２ｃの自己診断を行うための演算部診断信号２９を、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃに出力する。この場合、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃは、異常信号２２を受信したときと同様に、所定の条件が満たされた場合に第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄに緊急停止信号２３を出力する。
【００４２】
また、故障診断部１４は、出力部１３ａ〜１３ｄの自己診断を行うための出力部診断信号３０を、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃに出力する。この場合、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃは、所定の規則に従って、第１〜第４の出力部１３ａ〜１３ｄのうちのいずれか１つ以上に緊急停止信号２３を出力する。この所定の規則の詳細については後述する。
【００４３】
さらに、故障診断部１４は、異常信号２２を第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃを介して受信し、緊急停止信号２３を第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄを介して受信し、緊急遮断信号２４を第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄから直接受信する。故障診断部１４がこれらの信号を受信する理由についても後述する。
【００４４】
図３は、第１実施形態の第１の異常信号入力部１１ａと第１の演算部１２ａの構成を示すブロック図である。
【００４５】
（１）異常信号入力部１１ａ〜１１ｃの自己診断手順
以下、図３を参照して、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃの自己診断手順について説明する。
【００４６】
第１の異常信号入力部１１ａは、論理和演算を行う３つの第１ＯＲ部４１ａ〜４１ｃを備えている。
【００４７】
第１の異常信号入力部１１ａに異常検出信号２１が入力されると、異常検出信号２１が第１ＯＲ部４１ａ〜４１ｃに入力される。その結果、第１ＯＲ部４１ａ〜４１ｃがＯＮになり、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃに異常信号２２が出力される。
【００４８】
同様に、第１の異常信号入力部１１ａに故障模擬信号２７が入力されると、故障模擬信号２７が第１ＯＲ部４１ａ〜４１ｃに入力される。その結果、第１ＯＲ部４１ａ〜４１ｃがＯＮになり、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃに異常信号２２が出力される。
【００４９】
第２、第３の異常信号入力部１１ｂ、１１ｃは、第１の異常信号入力部１１ａと同様に第１ＯＲ部４１ａ〜４１ｃを備えている。よって、第２、第３の異常信号入力部１１ｂ、１１ｃに異常検出信号２１または故障模擬信号２７が入力されると、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃに異常信号２２が出力される。
【００５０】
第１の演算部１２ａは、論理和演算を行う３つの第２ＯＲ部４２ａ〜４２ｃと、第１判定部４３と、論理和演算を行う４つの第３ＯＲ部４４ａ〜４４ｄとを備えている。
【００５１】
符号２２ａ〜２２ｃは、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃから第１の演算部１２ａに入力された異常信号２２を示す。異常信号２２ａ〜２２ｃは適宜、第１から第３の入力部状態信号とも呼ぶことにする。第１の演算部１２ａは、第１から第３の入力部状態信号２２ａ〜２２ｃを故障診断部１４に出力する。
【００５２】
第２、第３の演算部１２ｂ、１２ｃは、第１の演算部１２ａと同様に、第２ＯＲ部４２ａ〜４２ｃと、第１判定部４３と、第３ＯＲ部４４ａ〜４４ｃとを備えている。また、第２、第３の演算部１２ｂ、１２ｃは、第１の演算部１２ａと同様に、第１から第３の入力部状態信号２２ａ〜２２ｃを故障診断部１４に出力する。
【００５３】
故障診断部１４は、第１の異常信号入力部１１ａを診断する際、第１の異常信号入力部１１ａに故障模擬信号２７を出力する。そして、故障診断部１４は、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのすべてから第１の入力部状態信号２２ａを受信した場合、第１の異常信号入力部１１ａは正常であると判定する。一方、故障診断部１４は例えば、第１の演算部１２ａから第１の入力部状態信号２２ａを受信しなかった場合、第１の異常信号入力部１１ａの第１ＯＲ部４１ａに異常があり、第１の異常信号入力部１１ａは故障していると判定する。
【００５４】
故障診断部１４は、この処理を第２、第３の異常信号入力部１１ｂ、１１ｃに対しても行う。その結果、故障診断部１４は、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃの９個の第１ＯＲ部４１ａ〜４１ｃに異常があるか否かを判定し、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃが故障しているか否かを判定することができる。
【００５５】
以上の自己診断手順を、図４に示す。図４は、第１実施形態の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃの自己診断手順を説明するための図である。
【００５６】
図４(ａ)は、第１の異常信号入力部１１ａの自己診断手順を示す。故障診断部１４は、第１の異常信号入力部１１ａに故障模擬信号２７を出力する。この場合、第１の異常信号入力部１１ａが正常であれば、故障診断部１４は、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのすべてから第１の入力部状態信号２２ａを受信する。
【００５７】
図４(ｂ)は、第２の異常信号入力部１１ｂの自己診断手順を示す。故障診断部１４は、第２の異常信号入力部１１ｂに故障模擬信号２７を出力する。この場合、第２の異常信号入力部１１ｂが正常であれば、故障診断部１４は、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのすべてから第２の入力部状態信号２２ｂを受信する。
【００５８】
図４(ｃ)は、第３の異常信号入力部１１ａの自己診断手順を示す。故障診断部１４は、第３の異常信号入力部１１ｃに故障模擬信号２７を出力する。この場合、第３の異常信号入力部１１ｃが正常であれば、故障診断部１４は、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのすべてから第３の入力部状態信号２２ｃを受信する。
【００５９】
（２）演算部１２ａ〜１２ｃの動作
次に、再び図３を参照して、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃの動作について説明する。
【００６０】
第１の演算部１２ａに異常信号２２ａ〜２２ｃが入力されると、異常信号２２ａ〜２２ｃがそれぞれ第２ＯＲ部４２ａ〜４２ｃに入力される。その結果、第２ＯＲ部４２ａ〜４２ｃがＯＮになり、第１判定部４３に異常信号２２ａ〜２２ｃが供給される。これは、第２、第３の演算部１２ｂ、１２ｃにおいても同様である。
【００６１】
本実施形態の第１判定部４３は、多数決論理により動作する。
【００６２】
具体的には、第１判定部４３は、２つ以上の異常信号２２を受信した場合には、異常信号２２を第３ＯＲ部４４ａ〜４４ｄに供給するように動作する。その結果、第３ＯＲ部４４ａ〜４４ｄがＯＮになり、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄに緊急停止信号２３が出力される。
【００６３】
一方、第１判定部４３は、２つ以上の異常信号２２を受信していない場合には、異常信号２２を第３ＯＲ部４４ａ〜４４ｄに供給しないように動作する。その結果、第３ＯＲ部４４ａ〜４４ｄがＯＦＦになり、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄには緊急停止信号２３が出力されない。
【００６４】
よって、故障診断部１４は、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃを診断する際には、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃのうちのいずれか１つのみに故障模擬信号２７を出力する。そのため、本実施形態の第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃの診断時において、第１判定部４３に２つ以上の異常信号２２が同時に供給されることはない。なお、この様子は、図４(ａ)〜図４(ｃ)に示されている。
【００６５】
よって、本実施形態によれば、第１から第３の異常検出入力部１１ａ〜１１ｃをタービンの運転中に診断することが可能となる。
【００６６】
なお、本実施形態においては、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃのうちの２つ以上が異常検出信号２１を受信すると、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃの第１判定部４３から第３ＯＲ部４４ａ〜４４ｄに異常信号２２が供給され、最終的に弁２が閉鎖されることとなる。
【００６７】
図５は、第１実施形態の第１の演算部１２ａと第１の出力部１３ａの構成を示すブロック図である。
【００６８】
（３）演算部１２ａ〜１２ｃの自己診断手順
以下、図５を参照して、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃの自己診断手順について説明する。
【００６９】
符号２９ａ〜２９ｃは、故障診断部１４から第１の演算部１２ａの第２ＯＲ部４２ａ〜４２ｃに入力された第１から第３の演算部診断信号を示す。故障診断部１４は、第１から第３の演算部診断信号２９ａ〜２９ｃを、第１の演算部１２ａだけでなく、第２、第３の演算部１２ｂ、１２ｃにも同様に出力可能である。
【００７０】
故障診断部１４は、第１の演算部１２ａを診断する際、第１から第３の演算部診断信号２９ａ〜２９ｃのうちの２つ以上を第１の演算部１２ａに出力する。その結果、第１判定部４３に２つ以上の演算部診断信号２９が供給され、第１判定部４３は、演算部診断信号２９を第３ＯＲ部４４ａ〜４４ｄに供給するように動作する。そして、第３ＯＲ部４４ａ〜４４ｄがＯＮになり、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄに緊急停止信号２３が出力される。
【００７１】
なお、第１から第３の演算部診断信号２９ａ〜２９ｃのうちの１つのみが第１の演算部１２ａに出力された場合、第１判定部４３は、演算部診断信号２９を第３ＯＲ部４５ａ〜４５ｄに供給しないように動作する。
【００７２】
第１の出力部１３ａは、第２判定部４５を備えている。符号２３ａ〜２３ｃは、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃから第１の出力部１３ａに入力された緊急停止信号２３を示す。緊急停止信号２３ａ〜２３ｃは適宜、第１から第３の演算部状態信号とも呼ぶことにする。第１の出力部１３ａは、第１から第３の演算部状態信号２３ａ〜２３ｃを故障診断部１４に出力する。
【００７３】
第２から第４の出力部１３ｂ〜１３ｄは、第１の出力部１３ａと同様に、第２判定部４５を備えている。また、第２から第４の出力部１３ｂ〜１３ｄは、第１の出力部１３ａと同様に、第１から第３の演算部状態信号２３ａ〜２３ｃを故障診断部１４に出力する。
【００７４】
故障診断部１４は、第１の演算部１２ａを診断する際、上述のように、第１から第３の演算部診断信号２９ａ〜２９ｃのうちの２つ以上を第１の演算部１２ａに出力する。そして、故障診断部１４は、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄのすべてから第１の演算部状態信号２３ａを受信した場合、第１の演算部１２ａは正常であると判定する。一方、故障診断部１４は例えば、第１の出力部１３ａから第１の演算部状態信号２３ａを受信しなかった場合、第１の演算部１２ａの第２ＯＲ部４２ａ〜４２ｃ、第１判定部４３、または第３ＯＲ部４１ａに異常があり、第１の演算部１２ａは故障していると判定する。
【００７５】
故障診断部１４は、この処理を第２、第３の演算部１２ｂ、１２ｃに対しても行う。その結果、故障診断部１４は、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃの９個の第２ＯＲ部４２ａ〜４２ｃ、３個の第１判定部４３、および１２個の第３ＯＲ部４４ａ〜４４ｃに異常があるか否かを判定し、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃが故障しているか否かを判定することができる。
【００７６】
なお、第２ＯＲ部４２ａ〜４２ｃのどれが故障しているかは、第１から第３の演算部診断信号２９ａ〜２９ｃのうちの２つのみを使用した自己診断を３通りの組合せについて実施することで特定可能である。
【００７７】
以上の自己診断手順を、図６に示す。図６は、第１実施形態の演算部１２ａ〜１２ｃの自己診断手順を説明するための図である。
【００７８】
図６(ａ)は、第１の演算部１２ａの自己診断手順を示す。故障診断部１４は、第１から第３の演算部診断信号２９ａ〜２９ｃのうちの２つ以上（ここでは、第１および第２の演算部診断信号２９ａ、２９ｂ）を第１の演算部１２ａに出力する。この場合、第１の演算部１２ａの第１判定部４３は、多数決論理により、演算部診断信号２９を第３ＯＲ部４４ａ〜４４ｄに供給するように動作する。よって、第１の演算部１２ａが正常であれば、故障診断部１４は、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄのすべてから第１の演算部状態信号２３ａを受信する。
【００７９】
図６(ｂ)は、第２の演算部１２ｂの自己診断手順を示す。故障診断部１４は、第１から第３の演算部診断信号２９ａ〜２９ｃのうちの２つ以上（ここでは、第１および第２の演算部診断信号２９ａ、２９ｂ）を第２の演算部１２ｂに出力する。この場合、第２の演算部１２ｂが正常であれば、故障診断部１４は、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄのすべてから第２の演算部状態信号２３ｂを受信する。
【００８０】
図６(ｃ)は、第３の演算部１２ｃの自己診断手順を示す。故障診断部１４は、第１から第３の演算部診断信号２９ａ〜２９ｃのうちの２つ以上（ここでは、第１および第２の演算部診断信号２９ａ、２９ｂ）を第３の演算部１２ｃに出力する。この場合、第３の演算部１２ｃが正常であれば、故障診断部１４は、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄのすべてから第３の演算部状態信号２３ｃを受信する。
【００８１】
（４）出力部１３ａ〜１３ｄの動作
次に、再び図５を参照して、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄの動作について説明する。
【００８２】
第１の出力部１３ａに緊急停止信号２３ａ〜２３ｃが入力されると、緊急停止信号２３ａ〜２３ｃが第２判定部４５に入力される。これは、第２から第４の出力部１３ｂ〜１３ｄにおいても同様である。
【００８３】
本実施形態の第２判定部４５は、多数決論理により動作する。
【００８４】
具体的には、第２判定部４５は、２つ以上の緊急停止信号２３を受信した場合には、緊急遮断信号２４を出力するように動作する。一方、第２判定部４５は、２つ以上の緊急停止信号２３を受信していない場合には、緊急遮断信号２４を出力しないように動作する。
【００８５】
よって、故障診断部１４は、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃを診断する際には、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのうちのいずれか１つのみに、第１から第３の演算部診断信号２９ａ〜２９ｃのうちの２つ以上を出力する。そのため、本実施形態の第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃの診断時において、第２判定部４５に２つ以上の緊急停止信号２３が同時に供給されることはない。なお、この様子は、図６(ａ)〜図６(ｃ)に示されている。
【００８６】
よって、本実施形態によれば、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃをタービンの運転中に診断することが可能となる。
【００８７】
（５）出力部１３ａ〜１３ｄの自己診断手順
次に、再び図５を参照して、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄの自己診断手順について説明する。
【００８８】
符号３０ａ〜３０ｄは、故障診断部１４から第１の演算部１２ａの第３ＯＲ部４４ａ〜４４ｄに入力された第１から第４の出力部診断信号を示す。第１の演算部１２ａは、第１の出力部診断信号３０ａを受信した場合に第１の出力部１３ａに、第２の出力部診断信号３０ｂを受信した場合に第２の出力部１３ｂに、第３の出力部診断信号３０ｃを受信した場合に第３の出力部１３ｃに、第４の出力部診断信号３０ｄを受信した場合に第４の出力部１３ｄに、緊急停止信号２３を出力する。故障診断部１４は、第１から第４の出力部診断信号３０ａ〜３０ｄを、第１の演算部１２ａだけでなく、第２、第３の演算部１２ｂ、１２ｃにも同様に出力可能である。
【００８９】
故障診断部１４は、第１の出力部１３ａを診断する際、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのうちの２つ以上に第１の出力部診断信号３０ａを出力する。その結果、第２判定部４５に２つ以上の緊急停止信号２３が供給され、第２判定部４５は、第１のトリップソレノイドコイル１５ａに緊急遮断信号２４を出力するように動作する。
【００９０】
なお、第１から第３の出力部診断信号３０ａ〜３０ｃのうちの１つのみが第１の演算部１２ａに出力された場合、第２判定部４５は、第１のトリップソレノイドコイル１５ａに緊急遮断信号２４を出力しないように動作する。
【００９１】
符号２４ａは、第１の出力部１３ａから出力された緊急遮断信号２４を示す。緊急遮断信号２４ａは適宜、出力部状態信号とも呼ぶことにする。第１の出力部１４ａは、出力部状態信号２４ａを故障診断部１４に出力する。第２から第４の出力部１３ｂ〜１３ｄは、第１の出力部１３ａと同様に、出力部状態信号２４ａを故障診断部１４に出力する。
【００９２】
故障診断部１４は、第１の出力部１３ａを診断する際、上述のように、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのうちの２つ以上に第１の出力部診断信号３０ａを出力する。そして、故障診断部１４は、第１の出力部１３ａから出力部状態信号２４ａを受信した場合、第１の出力部１３ａは正常であると判定する。一方、故障診断部１４は例えば、第１の出力部１３ａから出力部状態信号２４ａを受信しなかった場合、第２判定部４５に異常があり、第１の出力部１３ａは故障していると判定する。
【００９３】
故障診断部１４は、この処理を第２から第４の出力部１３ｂ〜１３ｄに対しても行う。その結果、故障診断部１４は、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄの４個の第２判定部４５に異常があるか否かを判定し、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄが故障しているか否かを判定することができる。
【００９４】
なお、第２判定部４５のどの入力端子が故障しているかは、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのうちの２つのみを使用した自己診断を３通りの組合せについて実施することで特定可能である。
【００９５】
以上の自己診断手順を、図７および図８に示す。図７および図８は、第１実施形態の出力部１３ａ〜１３ｄの自己診断手順を説明するための図である。
【００９６】
図７(ａ)は、第１の出力部１３ａの自己診断手順を示す。故障診断部１４は、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのうちの２つ以上（ここでは、第１および第２の演算部１２ａ、１２ｂ）に第１の出力部診断信号３０ａを出力する。この場合、第１の出力部１３ａの第２判定部４５は、多数決論理により、第１のトリップソレノイドコイル１５ａに緊急遮断信号２４を出力するように動作する。よって、第１の出力部１３ａが正常であれば、故障診断部１４は、第１の出力部１３ａから第１の出力部状態信号２４ａを受信する。
【００９７】
図７(ｂ)は、第２の出力部１３ｂの自己診断手順を示す。故障診断部１４は、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのうちの２つ以上（ここでは、第１および第２の演算部１２ａ、１２ｂ）に第２の出力部診断信号３０ｂを出力する。この場合、第２の出力部１３ｂが正常であれば、故障診断部１４は、第２の出力部１３ｂから第２の出力部状態信号２４ｂを受信する。
【００９８】
図８(ａ)は、第３の出力部１３ｃの自己診断手順を示す。故障診断部１４は、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのうちの２つ以上（ここでは、第１および第２の演算部１２ａ、１２ｂ）に第３の出力部診断信号３０ｃを出力する。この場合、第３の出力部１３ｃの第２判定部４５は、多数決論理により、第２のトリップソレノイドコイル１５ｂに緊急遮断信号２４を出力するように動作する。よって、第３の出力部１３ｃが正常であれば、故障診断部１４は、第３の出力部１３ｃから第３の出力部状態信号２４ｃを受信する。
【００９９】
図８(ｂ)は、第４の出力部１３ｂの自己診断手順を示す。故障診断部１４は、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのうちの２つ以上（ここでは、第１および第２の演算部１２ａ、１２ｂ）に第４の出力部診断信号３０ｄを出力する。この場合、第４の出力部１３ｄが正常であれば、故障診断部１４は、第４の出力部１３ｄから第４の出力部状態信号２４ｄを受信する。
【０１００】
（６）トリップソレノイドコイル１５ａ、１５ｂの動作
次に、再び図２を参照して、第１および第２のトリップソレノイドコイル１５ａ、１５ｂの動作について説明する。
【０１０１】
第１のトリップソレノイドコイル１５ａは、第１、第２の出力部１３ａ、１３ｂの両方から緊急停止信号２４を受信した場合に弁２を閉鎖するが、第１、第２の出力部１３ａ、１３ｂの片方のみから緊急停止信号２４を受信した場合には弁２を閉鎖しない。
【０１０２】
同様に、第２のトリップソレノイドコイル１５ｂは、第３、第４の出力部１３ｃ、１３ｄの両方から緊急停止信号２４を受信した場合に弁２を閉鎖するが、第３、第４の出力部１３ｃ、１３ｄの片方のみから緊急停止信号２４を受信した場合には弁２を閉鎖しない。
【０１０３】
よって、故障診断部１４は、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄを診断する際には、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのうちの２つ以上に、第１から第４の出力部診断信号３０ａ〜３０ｄのいずれか１つのみを出力する。そのため、本実施形態の第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄの診断時において、第１または第２のトリップソレノイドコイル１５ａ、１５ｂに２つの緊急遮断信号２４が同時に供給されることはない。なお、この様子は、図７(ａ)〜図８(ｂ)に示されている。
【０１０４】
よって、本実施形態によれば、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄをタービンの運転中に診断することが可能となる。
【０１０５】
（７）平均危険側機能失敗確率
図９は、第１実施形態のタービン保護装置１と一般的なタービン保護装置１の作動要求あたりの平均危険側機能失敗確率（以下「失敗確率」と呼ぶ）を比較したグラフである。
【０１０６】
曲線Ｌ１は、一般的なタービン保護装置１の失敗確率を示し、曲線Ｌ２は、本実施形態のタービン保護装置１の失敗確率を示す。また、破線Ｍ１は、一般的なタービン保護装置１の平均失敗確率を示し、破線Ｍ２は、本実施形態のタービン保護装置１の平均失敗確率を示す。なお、図９では、これらのタービン保護装置１の危険側故障確率（以下「故障確率」と呼ぶ）が同等となっている。
【０１０７】
これらのタービン保護装置１の動作確認試験を実施した場合、失敗確率は、曲線Ｌ１およびＬ２に示すように、試験の実施直後には０になり、試験の実施から時間が経過するほど増加する。
【０１０８】
一般的なタービン保護装置１は、タービンの運転中に自己診断を行うことができないため、１回の試験を実施してから次の試験を実施するまでの周期が長くなる。よって、破線Ｍ１で示すように、平均失敗確率が高くなってしまう。
【０１０９】
一方、本実施形態のタービン保護装置１は、タービンの運転中に自己診断を行うことができるため、１回の試験を実施してから次の試験を実施するまでの周期を短くすることができる。よって、本実施形態によれば、破線Ｍ２で示すように、平均失敗確率を低くすることが可能となる。その結果、本実施形態によれば、平均失敗確率を規定値以下にすることが可能となる。
【０１１０】
なお、図９のグラフは、以下の計算から与えられる。
失敗確率ＰＦＤ（ｔ）は、以下の式（１）のように与えられる。
ＰＦＤ（ｔ）＝１−ｅ−λｔ  ・・・（１）
ただし、λは故障確率を表し、ｔは時間を表す。
ここで、λｔ＜＜１であるため、式（１）は以下の式（２）に近似される。
ＰＦＤ（ｔ）＝λｔ  ・・・（２）
よって、平均失敗確率ＰＦＤａｖ（ｔ）は、以下の式（３）のように求められる。
ＰＦＤａｖ（ｔ）＝λＴ２／２  ・・・（３）
ただし、Ｔは動作確認試験の実施周期を表す。
【０１１１】
以上のように、本実施形態のタービン保護装置１は、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃと、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃと、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄと、故障診断部１４とを備えており、異常信号入力部１１ａ〜１１ｃと演算部１２ａ〜１２ｃが三重化されている。
【０１１２】
また、本実施形態の第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃの各々は、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃのうちの２つ以上から異常信号２２を受信した場合に緊急停止信号２３を出力し、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃのうちの２つ以上から異常信号２２を受信していない場合に緊急停止信号２３を出力しないように動作する。
【０１１３】
また、本実施形態の第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄの各々は、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのうちの２つ以上から緊急停止信号２３を受信した場合に緊急遮断信号２４を出力し、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのうちの２つ以上から緊急停止信号２３を受信していない場合に緊急遮断信号２４を出力しないように動作する。
【０１１４】
よって、本実施形態によれば、タービン保護装置１の第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃ、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃ、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄの自己診断をタービンの運転中に実施することが可能となる。
【０１１５】
その結果、本実施形態によれば、信頼性が高く、機能安全規格に適合したタービン保護装置１を提供することが可能となる。また、本実施形態によれば、タービンの運転中に自己診断を実施できるため、タービン保護装置１のオンラインメンテナンスも可能となる。
【０１１６】
なお、本実施形態のタービン保護装置１は、４つ以上の異常信号入力部１１を備えていてもよい。また、本実施形態のタービン保護装置１は、４つ以上の演算部１２を備えていてもよい。また、本実施形態のタービン保護装置１は、５つ以上の出力部１３を備えていてもよい。
【０１１７】
（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態のタービン保護装置１の構成を示すブロック図である。
【０１１８】
本実施形態のタービン保護装置１は、図２に示す構成要素に加えて、タイマ１６を備えている。タイマ１６は、自己診断の開始を指示する自己診断開始信号３１を、設定されたタイミングに故障診断部１４に出力する。タイマ１６は例えば、自己診断開始信号３１を一定周期で出力する。
【０１１９】
故障診断部１４は、タイマ１６から自己診断開始信号３１を受信すると、第１から第３の異常信号入力部１１ａ〜１１ｃ、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃ、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄの自己診断を順番に実施する。
【０１２０】
本実施形態によれば、タービン保護装置１の自己診断を実施するタイミングを自動的に制御することが可能となる。この場合、自己診断を実施するタイミングは、平均失敗確率を規定値以下に維持できるタイミングに設定することが望ましい。
【０１２１】
（第３実施形態）
図１１は、第３実施形態のタービン保護装置１の構成を示すブロック図である。
【０１２２】
本実施形態のタービン保護装置１の故障診断部１４は、弁２の閉鎖を許可する弁閉鎖許可信号３２を弁制御装置３から受信する。また、本実施形態の弁２は、弁２の開閉を制御する弁制御信号３３を弁制御装置３から受信する。
【０１２３】
故障診断部１４は、弁閉鎖許可信号３２を受信した場合、第１および第２の出力部１３ａ、１３ｂまたは第３および第４の出力部１３ｃ、１３ｄに緊急遮断信号２４を出力させるように、第１から第４の出力部１３ａ〜１３ｄの動作を制御する。例えば、故障診断部１４は、第１から第３の演算部１２ａ〜１２ｃのうちの２つ以上に第１および第２の出力部診断信号３０ａ、３０ｂを出力することにより、第１および第２の出力部１３ａ、１３ｂに緊急遮断信号２４を出力させる。
【０１２４】
その結果、第１、第２のトリップソレノイドコイル１５ａ、１５ｂのいずれかが弁２を閉鎖し、故障診断部１４に弁閉鎖検出信号２８が出力される。故障診断部１４は、弁閉鎖検出信号２８を受信した場合、タービン保護装置１および弁２は正常であると判定する。一方、故障診断部１４は、弁閉鎖検出信号２８を受信しなかった場合、タービン保護装置１または弁２は故障していると判定する。このように、本実施形態においては、弁２の緊急遮断動作を模擬することが可能である。
【０１２５】
なお、故障診断部１４は、第１および第２の出力部１３ａ、１３ｂに緊急遮断信号２４を出力させることで、第１のトリップソレノイドコイル１５ａが故障しているか否かを判定することができる。また、故障診断部１４は、第３および第４の出力部１３ｃ、１３ｄに緊急遮断信号２４を出力させることで、第２のトリップソレノイドコイル１５ｂが故障しているか否かを判定することができる。
【０１２６】
以上の故障診断手順を、図１２に示す。図１２は、第３実施形態のトリップソレノイドコイル１５ａ、１５ｂの故障診断手順を説明するための図である。
【０１２７】
図１２(ａ)は、第１のトリップソレノイドコイル１５ａの故障診断手順を示す。故障診断部１４は、第１および第２の出力部１３ａ、１３ｂに緊急遮断信号２４を出力させるように、第１および第２の出力部１３ａ、１３ｂの動作を制御する。この場合、第１のトリップソレノイドコイル１５ａが正常であれば、第１のトリップソレノイドコイル１５ａが弁２を閉鎖し、故障診断部１４は弁閉鎖検出信号２８を弁２から受信する。
【０１２８】
図１２(ｂ)は、第２のトリップソレノイドコイル１５ｂの故障診断手順を示す。故障診断部１４は、第３および第４の出力部１３ｃ、１３ｄに緊急遮断信号２４を出力させるように、第３および第４の出力部１３ｃ、１３ｄの動作を制御する。この場合、第２のトリップソレノイドコイル１５ｂが正常であれば、第２のトリップソレノイドコイル１５ｂが弁２を閉鎖し、故障診断部１４は弁閉鎖検出信号２８を弁２から受信する。
【０１２９】
本実施形態のタービン保護装置１は、例えば以下のような場合に適用可能である。事業用発電所に適用される大容量タービンは、複数の弁２を有し、タービンの運転中にこれらの弁２のテストを実施可能な構成を有している。この場合、これらの弁２の各々は、タービンの運転中でも閉鎖可能である。この場合、本実施形態の弁制御装置３は、弁制御信号３３により図１１の弁２の開度を閉鎖直前に調整しておき、その後、弁閉鎖許可信号３２をＯＮにする。これにより、本実施形態によれば、この弁２の緊急遮断動作を模擬することが可能となる。
【０１３０】
（第４実施形態）
図１３は、第４実施形態のタービン保護装置１の構成を示すブロック図である。
【０１３１】
本実施形態のタービン保護装置１の故障診断部１４は、バウンダリスキャン対応素子により構成されており、上位インターフェース入力信号および出力信号２５、２６をバウンダリスキャン信号３４として外部と通信可能である。よって、故障診断部１４は、診断情報をバウンダリスキャン信号３４により外部に出力することができる。診断情報の例としては、異常信号入力部１１ａ〜１１ｃ、演算部１２ａ〜１２ｃ、出力部１３ａ〜１３ｄの診断結果情報や、タービン保護装置１の故障を知らせる警報情報などが挙げられる。
【０１３２】
バウンダリスキャン信号３４は、タービン保護装置１の外部の監視装置４により常時監視されている。監視装置４は、バウンダリスキャン信号３４を検出することにより、診断状態の監視や診断結果の確認を行うことができる。
【０１３３】
本実施形態によれば、故障診断部１４が診断情報をバウンダリスキャン信号３４に出力することにより、タービン保護装置１を継続的に監視することが可能となる。
【０１３４】
（第５実施形態）
図１４は、第５実施形態のタービン保護装置１の構成を示すブロック図である。
【０１３５】
本実施形態のタービン保護装置１は、第２実施形態と同様に、設定されたタイミングに故障診断部１４に自己診断開始信号３１を出力するタイマ１６を備えている。また、本実施形態の故障診断部１４は、第４実施形態と同様に、診断情報をバウンダリスキャン信号３４により外部に出力し、このバウンダリスキャン信号３４が監視装置４により常時監視されている。
【０１３６】
本実施形態によれば、バウンダリスキャン信号３４を継続的に監視している監視装置４に対し、バウンダリスキャン信号３４をタイマ１６により定期的に出力することが可能となる。
【０１３７】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【０１３８】
１：タービン保護装置、２：弁、３：弁制御装置、４：監視装置、
１１ａ〜１１ｃ：第１〜第３の異常信号入力部、
１２ａ〜１２ｃ：第１〜第３の演算部、
１３ａ〜１３ｄ：第１〜第４の出力部、１４：故障診断部、
１５ａ、１５ｂ：第１、第２のトリップソレノイドコイル、１６：タイマ、
２１：異常検出信号、２２、２２ａ〜２２ｃ：異常信号、
２３、２３ａ〜２３ｃ：緊急停止信号、２４、２４ａ〜２４ｄ：緊急遮断信号、
２５：上位インターフェース入力信号、２６：上位インターフェース出力信号、
２７：故障模擬信号、２８：弁閉鎖検出信号、
２９：演算部診断信号、２９ａ〜２９ｃ：第１〜第３の演算部診断信号、
３０：出力部診断信号、３０ａ〜３０ｄ：第１〜第４の出力部診断信号、
３１：自己診断開始信号、３２：弁閉鎖許可信号、
３３：弁制御信号、３４：バウンダリスキャン信号、
４１ａ〜４１ｃ：第１ＯＲ部、４２ａ〜４２ｃ：第２ＯＲ部、
４３：第１判定部、４４ａ〜４４ｄ：第３ＯＲ部、４５：第２判定部、
１０１：ボイラ、１０２：高圧タービン、１０３：再熱器、１０４．中圧タービン、
１０５：低圧タービン、１０６：復水器、１０７：発電機、１０８：タービン軸、
１１１：主蒸気止め弁、１１２：蒸気加減弁、
１１３：再熱蒸気止め弁、１１４：インターセプト弁、
１２１：タービン回転数検出器、１２２：第１温度検出器、１２３：第１圧力検出器、
１２４：第２温度検出器、１２５：第２圧力検出器、１２６：タービン軸振動検出器、
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７：配管
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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