JP2000214924A - プラント異常監視装置および異常発生箇所同定方法 - Google Patents

プラント異常監視装置および異常発生箇所同定方法

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JP2000214924A
JP2000214924A JP1808199A JP1808199A JP2000214924A JP 2000214924 A JP2000214924 A JP 2000214924A JP 1808199 A JP1808199 A JP 1808199A JP 1808199 A JP1808199 A JP 1808199A JP 2000214924 A JP2000214924 A JP 2000214924A
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abnormality
plant
group
qualitative
diagnosis
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JP1808199A
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Yukinori Hirose
行徳 廣瀬
Yukio Sonoda
幸夫 園田
Yoshihiko Uhara
義彦 鵜原
Hiroki Yamamoto
博樹 山本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラントの各プロセス状態値の定性的な変化
をその伝播関係に関する知識データベースと照合し、長
期にわたり徐々に変化する異常事象についても異常発生
箇所を容易に同定すること。 【解決手段】 プラント異常監視装置はプラント内の各
機器のプロセス値を測定するプラント状態計測装置11
と、プロセス状態信号を数値信号に変換し、プラント状
態データとして時系列に保存するデータ収集装置12
と、各プロセス状態値の長期にわたる定性的な特徴に関
する知識を格納したデータベースに基づいて異常発生箇
所を固定する異常診断装置13と、得られた診断結果を
イラストおよび図表化して表示する表示装置14とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発電プラント、化学
プラントなどの複数の装置、機器群から構成される大規
模プラントにおいて、知識データベースに基づく推論に
より異常発生箇所および異常の原因を診断するプラント
異常監視装置および異常発生箇所同定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】発電プラント、化学プラントなどの大規
模プラントにおいては局部的な機器の異常を早期に発見
し、適切な処置を講じることが異常のプラント全体への
波及を抑え、プラント全停止に至る事態を未然に回避す
るうえで極めて重要な問題となっている。過去に、機器
類の異常監視のために測定したプロセス状態量を計器等
に表示させ、また測定データとして収集する等の方法が
用いられていたが、膨大な量のプロセス状態量のすべて
を運転員が常時監視することは、実際上、不可能に近
い。
【0003】このため、近年人手に頼らない方法として
計算機に依存したデータ収集が採用されている。この計
算機を主体に構成したものではプロセス状態信号が計算
機に与えられ、データ処理を含めてすべてを自動化した
プラント監視装置として構成することが可能である。さ
らに、今日、プラントで測定したプロセス信号に基づい
てそのときのプラントの状態を診断し、監視および診断
を支援するプラント異常監視装置が数多く提案されてい
る。
【0004】代表的なものはプラントに発生する可能性
のある異常を想定し、その場合の代表的なプラント状態
量の過渡的変化パターンを記憶しておき、異常発生時に
この変化パターンと照合することによりプラントにどの
ような異常が発生したかを同定するものである。この結
果は表示装置のディスプレイ上に表示され、異常発生箇
所等の明示により直ちに対策に着手することが可能であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなプラント異常監視装置には次のような問題がある。
すなわち、各プロセス信号毎に個別に設定される警報の
設定値を超えるような変化が検知された場合、それぞれ
の信号に対する警報を個別に確認する必要があるために
素早く対応するには多大な労力を必要とする。
【0006】また、プロセス状態値が制御系の応答速度
よりも十分に速く、警報の設定値を超えるような過渡的
な変化として現われる事象に対しては異常が全体に伝播
する以前の信号の変化パターンを調べることにより従来
の異常診断方法によっても、異常発生箇所の同定は可能
であったが、制御系の応答速度の範囲で制御され、従来
の警報の設定値を超えず、かつ長期にわたり徐々に変化
する異常事象に対しては異常発生箇所を同定することが
極めて難しい。
【0007】本発明の目的はプラントの各プロセス状態
値の定性的な変化をその伝播関係に関する知識データベ
ースと照合し、長期にわたり徐々に変化する異常事象に
ついても異常発生箇所を容易に同定することのできるプ
ラント異常監視装置および異常発生箇所同定方法を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明はプラント内の各
機器のプロセス状態値を測定するプラント状態計測装置
と、与えられるプロセス状態信号を数値信号に変換し、
プラント状態データとして時系列に保存するデータ収集
装置と、各プロセス状態値の長期にわたる定性的な特徴
に関する知識を格納したデータベースに基づいて異常発
生箇所を同定する異常診断装置と、得られた診断結果を
イラストおよび図表化して表示する表示装置とを備える
ものである。
【0009】上記構成からなるプラント異常監視装置に
おいてはプラントの各プロセス状態値の定性的な変化を
その伝播関係に関する知識と照合し、長期にわたり徐々
に変化する異常事象についても異常発生箇所を容易に同
定することができる。
【0010】また、本発明は、望ましくは、異常診断装
置が、さらに異常発生の原因となる機器に関する異常原
因、事象間の因果関係の知識を格納したデータベースを
備える。
【0011】上記構成からなるプラント異常監視装置に
おいては異常発生箇所の候補についてデータベースに格
納した当該機器に関する情報から異常要因を推定するこ
とが可能になる。
【0012】さらに、本発明の異常発生箇所同定方法は
機器で生じた異常を同定するにあたり、対象とする系統
を構成する機器を流体流量および差圧が測定される単位
に分割してグループ化し、このグループ化された系統の
それぞれについて流量バランスが保たれているか、否か
を判定し、流量バランスが保たれているとき、さらにそ
れぞれのパラメータについて定性的な変化パターンと異
常診断知識データベースのパラメータとの間の定性的な
伝播関係とを照合して矛盾の有無を判定し、流量バラン
スが保たれていない、あるいは伝播関係において矛盾が
ある場合に当該系統を異常と同定するものである。
【0013】このような異常発生箇所同定方法において
は対象の系統で異常が生じたならば、伝播関係に関する
知識データベースと照合し、長期にわたり徐々に変化す
る異常事象についても異常発生箇所を容易に同定するこ
とが可能になる。
【0014】また、本発明方法は、望ましくは、グルー
プ毎に流量バランスを確認するにあたり、各グループの
入口および出口の流量の絶対値を比較する。
【0015】さらに、本発明方法は、望ましくは、グル
ープ毎に定性的な伝播関係を確認するにあたり、予め設
定した正常時のプロセス値間の伝播関係と実際の観測値
についての流れの方向に接続の順に順次定性的な変化パ
ターンを比較し、矛盾を見出す。
【0016】また、本発明方法は、望ましくは、グルー
プ毎に定性的な伝播関係を確認するにあたり、予め設定
した正常時のプロセス値間の伝播関係と実際の観測値に
ついて各診断グループ毎にグループ出口の流量の変化パ
ターンを基準にしてそれぞれの観測値の定性的な変化パ
ターンと比較し、矛盾を見出す。
【0017】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)発明の第1
の実施の形態を図面を参照して説明する。図1におい
て、プラント異常監視装置はプラント状態計測装置1
1、データ収集装置12、異常診断装置13および表示
装置14から構成されている。
【0018】プラント状態計測装置11はプラント10
内の機器のプロセス状態値を測定する。データ収集装置
12は伝送されるプロセス状態信号を数値信号に変換
し、プラント状態データとして時系列データに保存す
る。異常診断装置13は各プロセス状態値の定性的な変
化から異常発生箇所を同定すると共に、異常原因の候補
を推定する。表示装置14は得られた診断結果を図表化
して表示する。
【0019】図2に異常診断装置13および表示装置1
4の詳細を示している。異常診断装置13は異常診断処
理部15、異常診断知識データベース16および異常要
因データベース17からなる。異常診断処理部15は異
常診断知識データベース16により観測されたプロセス
状態信号の変化パターンとそれぞれの信号間の定性的な
伝播関係とを照合することにより異常発生箇所を同定す
る。図3に異常診断知識データベース16の構成例を示
す。
【0020】さらに、異常診断処理部15は固定された
異常発生箇所に関する異常要因データベース17から観
測された信号挙動を検索することにより異常要因を推定
する。図4に異常要因データベースの構成例を示す。ま
た、表示装置14は表示処理部18およびディスプレイ
19からなる。
【0021】表示処理部18は異常診断処理部15から
伝送される診断結果について視覚での判別を可能とする
ように数値信号をイラストおよび図表化のための処理を
行う。ディスプレイ19は処理結果を図表等により表示
する。
【0022】一方、図5は異常診断処理部15での処理
内容をフローチャートで示している。診断対象となる系
統を予め流量Fおよび差圧dP(=Pj−Pi)が計測
される単位に分割してグループ化しておき、異常診断知
識データベース16の一部として格納しておく。図6に
診断対象系統のパラメータ観測状況によるグループ化の
概念を示す。
【0023】異常診断処理部15での処理は、初めに、
各グループの入口と出口との絶対値を比較することによ
り流量バランス(質量保存)を確認する(ステップ1な
いしステップ3)。次に、流量バランスが保たれている
場合、診断グループ内のそれぞれのパラメータについて
観測された定性的な変化パターンと、異常診断知識デー
タベース16に格納されているパラメータ間の定性的な
伝播関係とを照合する(ステップ4)。図7に伝播関係
チェックの概念を示す。
【0024】ここでは、診断グループ内の観測値を系統
上の接続の順に流れの上流側から下流側に順次確認す
る。たとえば、上流側の圧力の観測値が増加(減少)し
た場合、下流側の流量の観測値が減少(増加)とていれ
ば、矛盾があると判定し、観測された定性的な変化パタ
ーンが対象系統に対して定義された伝播関係と矛盾がな
いときには次のグループの確認に進む(ステップ5)。
【0025】流量バランスの確認(ステップ2)におい
てバランスが保たれていない、と判定されたとき、ある
いは伝播関係の確認(ステップ4)において矛盾があ
る、と判定された場合には該当する診断グループあるい
は観測パラメータ付近を異常発生箇所の候補と判断して
候補リストに登録する(ステップ6)。
【0026】以上の処理を対象系統の上流から下流の方
向に順次行い、すべての観測点について処理を終了した
時点(ステップ1)で、ステップ6で登録した異常発生
箇所の候補のすべてについて異常要因データベース17
に格納した当該機器に関する情報から該当する信号挙動
を検索して異常要因を推定する(ステップ7)。
【0027】以上のステップを経ることにより異常発生
箇所の同定および異常要因の推定を行うことができる。
【0028】本実施の形態によれば、プラントの各プロ
セス状態値の定性的な変化をその伝播関係に関する知識
と照合し、長期にわたり徐々に変化する異常事象に対し
ても異常発生箇所を容易に同定することができる。
【0029】(第2の実施の形態)さらに、本発明の第
2の実施の形態を説明する。本実施の形態の伝播関係チ
ェックの概念を図8に示している。ここでは診断グルー
プ内の観測値に対して診断グループの出口流量の定性的
な変化パターンを基準として伝播関係の確認を行う。た
とえば、診断グループの出口流量の観測値が増加(減
少)した場合、診断グループ内の差圧が増加(減少)し
ていれば、矛盾がない、と判定し、診断グループの出口
の流量の観測値が増加(減少)した場合、診断グループ
内の差圧が減少(増加)していれば、矛盾がある、と判
定する。この伝播関係の確認以外の処理は上述した第1
の実施の形態で述べたものと同様な手順で処理する。
【0030】本実施の形態によれば、プラントの各プロ
セスは状態値の定性的な変化をその伝播関係に関する知
識と照合し、長期にわたり徐々に変化する異常事象に対
しても異常発生箇所を容易に同定することが可能であ
る。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、プラントの各プロセス
状態値の定性的な変化をその伝播関係に関する知識と照
合し、長期にわたり徐々に変化する異常事象についても
異常発生箇所を容易に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプラント異常監視装置の第1の実
施の形態を示すブロック図。
【図2】図1の異常診断装置および表示装置の詳細を示
すブロック図。
【図3】本発明の異常診断知識データベースの例を示す
図。
【図4】本発明の異常要因データベースの例を示す図。
【図5】本発明の異常診断処理部の処理内容を示すフロ
ーチャート。
【図6】診断対象系統のパラメータ観測状況によるグル
ープ化の概念を示す図。
【図7】伝播関係チェックの概念を示す図。
【図8】本発明の第2の実施の形態に係る伝播関係チェ
ックの概念を示す図。
【符号の説明】
11 プラント状態計測装置 12 データ収集装置 13 異常診断装置 14 表示装置 15 異常診断処理部 16 異常診断知識データベース 17 異常要因データベース 18 表示処理部 19 ディスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜原 義彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 山本 博樹 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 2G075 AA01 BA03 CA02 DA04 DA05 EA05 FB07 FB09 FB13 FB16 FC05 FD01 FD09 GA34 5H223 AA02 BB01 EE06 FF06 9A001 BB06 HH03 JJ01 KK37 KK54 LL05 LL09

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラント内の各機器のプロセス状態値を
    測定するプラント状態計測装置と、与えられるプロセス
    状態信号を数値信号に変換し、プラント状態データとし
    て時系列に保存するデータ収集装置と、各プロセス状態
    値の長期にわたる定性的な特徴に関する知識を格納した
    データベースに基づいて異常発生箇所を同定する異常診
    断装置と、得られた診断結果をイラストおよび図表化し
    て表示する表示装置とを備えてなるプラント異常監視装
    置。
  2. 【請求項2】 前記異常診断装置が、さらに異常発生の
    原因となる機器に関する異常原因、事象間の因果関係の
    知識を格納したデータベースを備え、機器の異常原因を
    該データベースの知識から推定するようにしたことを特
    徴とする請求項1記載のプラント異常監視装置。
  3. 【請求項3】 機器で生じた異常を同定するにあたり、
    対象とする系統を構成する機器を流体流量および差圧が
    測定される単位に分割してグループ化し、このグループ
    化された系統のそれぞれについて流量バランスが保たれ
    ているか、否かを判定し、流量バランスが保たれている
    とき、さらにそれぞれのパラメータについて定性的な変
    化パターンと異常診断知識データベースのパラメータと
    の間の定性的な伝播関係とを照合して矛盾の有無を判定
    し、流量バランスが保たれていない、あるいは伝播関係
    において矛盾がある場合に当該系統を異常と同定する異
    常発生箇所同定方法。
  4. 【請求項4】 グループ毎に流量バランスを確認するに
    あたり、各グループの入口および出口の流量の絶対値を
    比較することを特徴とする請求項3記載の異常発生箇所
    同定方法。
  5. 【請求項5】 グループ毎に定性的な伝播関係を確認す
    るにあたり、予め設定した正常時のプロセス値間の伝播
    関係と実際の観測値についての流れの方向に接続の順に
    順次定性的な変化パターンを比較し、矛盾を見出すこと
    を特徴とする請求項3または4記載の異常発生箇所同定
    方法。
  6. 【請求項6】 グループ毎に定性的な伝播関係を確認す
    るにあたり、予め設定した正常時のプロセス値間の伝播
    関係と実際の観測値について各診断グループ毎にグルー
    プ出口の流量の変化パターンを基準にしてそれぞれの観
    測値の定性的な変化パターンと比較し、矛盾を見出すこ
    とを特徴とする請求項3または4記載の異常発生箇所同
    定方法。
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