JP2000500254A - 技術的設備、特に発電所設備のプロセス信号を解析するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 設備プロセスが機能ユニット（ＦＥi）に分けられている技術的設備、特に発電所設備のプロセス信号を解析するための方法において、診断の際の信号遡及追跡を容易にするため、または設備状態を予測するため、本発明によれば、各プロセス信号（ＰＳi）および各機能ユニット（ＦＥi）に対して、このプロセス信号（ＰＳi）がこの機能ユニット（ＦＥi）の構成部分であるかどうかが検査される。その後にそれぞれ２つのプロセス信号（ＰＳi）に対してそれらの相関の度合が、それらが共通の構成部分である機能ユニット（ＦＥi）の数を手がかりにして決定される。続いて、予め定められたプロセス信号（ＰＳi）に対してこれと相関関係にあるプロセス信号（ＰＳi）が情報要素（Ｉi（ＰＳi））として、それぞれ２つの情報要素（Ｉi（ＰＳi））の間の間隔がそれらの相関の度合を表すように互いに位置決めされて表示される。

Description

【発明の詳細な説明】 技術的設備、特に発電所設備のプロセス信号を解析するための方法 本発明は、設備プロセスが機能ユニットに分けられている技術的設備、特に発 電所設備のプロセス信号を解析するための方法に関する。 発電所設備を制御するための制御所には常に、全体として設備または作動状態 を記述する大量の種々の測定データが生ずる。発電所設備のオペレータは、作動 状態に対してそれぞれ重要な測定データまたは測定量を識別し、またそれらの値 を設備の状態に関して追跡し、解析し、また解釈する課題に直面している。その 際にオペレータは通常、保管されたまたは専ら現在の設備状態に対して重要な測 定データまたは測定量を表示装置にもたらすために、発電所設備の制御技術に設 けられている情報フイルタにより支援されている。全体として検出される測定デ ータまたは測定量の圧倒的な部分は、通常単に電子的にプロトコルとして記録さ れる。 特にシステム診断の際に、それにより生ずる測定データプロトコルの解析また は解釈の際の優先的な目的は、発生された報知の原因を突きとめることである。 特に障害解析の際には、どの欠陥に基づいて障害信号が生じたかがオペレータに より解明されなければならない。そのためには信号遡及追跡が不可欠であり、そ の際に互いに結び付けられる報知事象の連鎖が、得られた障害報知からその原因 まで遡及追跡される。 このような信号遡及追跡を簡単化するため、発電所設備の設備プロセスは通常 、機能ユニットに分けられている。その際に、これらの機能ユニットの各々は、 コンピュータプログラムのサブプログラムに類似して、少数の互いに論理的に結 び付けられる方法過程を含んでいる。各機能ユニットにその際に、フローダイア グラムの形式で機能ユニットのなかのデータフローを表す機能プランが対応付け られ得る。たとえば障害の際の信号遡及追跡のために、オペレータは次いでこれ らの機能プランを手がかりにして、障害報知をもたらした報知連鎖を見つけ出す 。しかしこれは高い費用と結び付けられており、さらに、しばしば対策の開始の た めの短時間での決定がなされなければならないので、非常の大きい時間的圧迫に ついてのオペレータへの高い要求と結び付けられている。 従って、本発明の課題は、発電所設備のプロセス信号を解析するための方法で あって、確実で精密な報知解析を可能にする方法を提供することである。これは 、適当な対策が必要な場合に適時に講じられ、発電所設備の長い停止状態および ／または欠陥伝播が回避され得るように迅速に行われなければならない。 この課題は、設備プロセスが機能ユニットに分けられている技術的設備、特に 発電所設備のプロセス信号を解析するための方法に対して、本発明によれば、 −各プロセス信号および各機能ユニットに対して、このプロセス信号がこの機能 ユニットの構成部分であるかどうかが検査され、 −それぞれ２つのプロセス信号に対してそれらの相関の度合が、それらが共通の 構成部分である機能ユニットの数を手がかりにして決定され、 −予め定められたプロセス信号に対してこれと相関関係にあるプロセス信号が情 報要素として、それぞれ２つの情報要素の間の間隔がそれらの相関の度合を表す ように互いに位置決めされて表示される ことによって解決される。 本発明はその際に、形式的な概念解析の数学的モデルに基づいて、大量のプロ セス信号が、発電所設備の作動状態に対するそれらの意義に関して、“コンテキ スト上の近さが空間的な近さに相当する”という原理に従ってフイルタされ、圧 縮され、かつ／または構造化され得るという考察から出発している。 プロセス信号はその際に、形式的な概念解析の意味で、特徴として機能ユニッ トが、プロセス信号が機能ユニットの構成部分であるか否かの判断基準に従って 対応付けられる対象として解釈される。プロセス信号はその際に、それが、たと えば論理演算がこのプロセス信号に応用されることによって、機能ユニットのな かで処理されるならば、その機能ユニットの構成部分としてみなされる。それに は特に、プロセス信号が機能ユニットに入力量として供給されること、プロセス 信号が機能ユニットにより発生され、出力量として供給されること、またはプロ セス信号が変更されずに機能ユニットを通り抜けて通されることも属する。 すべてのプロセス信号に対する対応表の形式で、それらがどの機能ユニットの 構成部分であり、またどの機能ユニットの構成部分でないかが検査された後に、 それぞれ２つのプロセス信号のコンテキスト上または内容的な近さが決定される 。そのために、２つのプロセス信号が共通の構成部分である機能ユニットの数と 、両プロセス信号の少なくとも１つが構成部分である機能ユニットの数との比が 求められる。換言すれば、等しい機能ユニットの構成部分である故にすべての特 徴で合致するそれぞれ２つのプロセス信号は、互いに内容的に特に近いものとし て分類され、それに対して、機能ユニットの共通の構成部分ではない故に特徴が 合致しない２つのプロセス信号は互いに内容的に近くないものとして分類される 。 グラフ表示のために、予め定められたプロセス信号に対して、このプロセス信 号の他のプロセス信号に対する内容的な近さが、プロセス信号を表す情報要素の 空間的な近さに変換される。この予め定められたプロセス信号は、その際にたと えば障害報知であり得る。グラフ表示によりこうして、選択されたプロセス信号 と特に強い相関関係にある他のプロセス信号が、選択されたプロセス信号の近く に位置決めされて表示されるので、オペレータにとって、どの測定データまたは 測定量が障害報知と関連して発生されたかが特に容易に認識可能である。こうし て信号遡及追跡、従ってまた欠陥診断が特に確実かつ効率的に可能である。 設備状態の診断のために、オンラインで検出されたプロセス信号が予め与えら れることは目的にかなっている。遡及追跡の目的で、オンラインで検出された保 管されたプロセス信号も予め与えられ得る。こうしてこのオンラインで検出され たプロセス信号と相関関係があるプロセス信号を迅速に求めることができるので 、欠陥報知に対する原因認識が特に効率的に実行され得る。 設備状態の予測のために、シミュレートされたプロセス信号が予め与えられる ことは目的にかなっている。それにより、論理連鎖の形式であるプロセス信号に より発生された別のプロセス信号を追跡することが可能である。こうして発電所 設備の作動状況が特に良好に推定可能、計画可能または予測可能である。 信号遡及追跡を特に効率的に支援するため、プロセス信号（ＰＳi）の時間的 および／または論理的な順序が表示されることは目的にかなっている。その際に 表示の際に、第１のプロセス信号が第２のプロセス信号に時間的および／または 論理的に先行しているか後続しているかが区別される。こうして設備状態の発展 が特に容易に解釈可能である。プロセス信号の順序はその際に、たとえばそれぞ れ２つのプロセス信号に対応付けられている情報要素の間の矢印により表され得 る。その際に矢印の先端は、時間的ないし論理的に遅いほうのプロセス信号を表 す情報要素の方向を指している。 発生されたグラフ表示は単にプロセス信号を表す情報要素の配列であってよい 。しかし、プロセス信号の情報要素も機能ユニットの情報要素も、それらの相互 の間の相関を手がかりにして表示されることは好ましい。追加的にプロセス信号 を互いに結び付ける演算子が情報要素として表示されることは目的にかなってい る。 情報要素が表示される情報空間はｎ時限、好ましくは三次元である。従って、 この情報空間のなかの各情報要素の位置を決定するために、好ましくは３つの空 間的座標が求められる。従って、制御所のなかの適当な表示装置の上、たとえば 画像スクリーンの上に３Ｄ表示が選ばれることは有利である。 本発明の実施例を以下図面により一層詳細に説明する。 図１は発電所設備に対する解析方法を実行するために設けられている構成要素 を有する機能概要図、また 図２は発電所設備の作動状態に対して特徴的な、プロセス信号または機能ユニ ットを表す情報要素の配置を示す図である。 発電所設備として、図１中にはガス‐および蒸気タービン設備１が概要図で示 されている。これはガスタービン２とその煙道ガス側に後段に接続されている加 熱蒸気発生器４とを含んでおり、後者の加熱面は蒸気タービン８の水‐蒸気循環 ループ６のなかに接続されている。 （図示されていない）センサにより検出された測定値ＭＷならびに（図示され ていない）報知要素から発せられた報知信号ＭＳは、自動化システム１０ａおよ び制御技術的情報システム１０ｂに供給される。 ガス‐および蒸気タービン設備１の自動化‐および情報システム１０ａ、１０ ｂのなかで、測定値ＭＷおよび報知信号ＭＳが前処理される。場合によっては制 御信号Ｓiがガスおよび蒸気タービン設備１の構成要素に与えられる。測定‐、 調節‐および制御事象に関する、また信号発生に関する合流する情報は、情報シ ステム１０ｂのなかに格納される。自動化‐および情報システム１０ａ、１０ｂ のなかで進行するプロセスにより、ガス‐および蒸気タービン設備１が自動的に 制御かつ監視される。自動化‐および情報システム１０ａ、１０ｂからオンライ ンで検出された測定値ＭＷおよび報知信号ＭＳならびに制御システムＳiを手が かりにして、設備プロセスに対して重要なプロセス信号ＰＳiが発生される。こ れらは自動化‐および情報システムシステム１０ａ、１０ｂに接続されている計 算機モジュール２０に伝達される。 その構造に応じてガス‐および蒸気タービン設備１の設備プロセスは、機能ユ ニットＦＥiに分けられている。各機能ユニットＦＥiはフローダイアグラムの形 式で機能プランとして計算機モジュール２０と接続されているメモリモジュール ２２のなかに格納される。 その際各機能ユニットＦＥiは、コンピュータプログラムのサブルーチンの形 式で、オペレーションの実行のために必要な複数個の技術的な方法過程を含んで いる。このようにしてたとえば機能ユニット“ポンプの非常遮断”は、方法過程 “ポンプのエネルギー供給を遮断する”、“ポンプの供給管および排出管を閉じ る”および“予備ポンプを能動化する”を含んでいる。機能ユニットＦＥiには 、そのために複数個のプロセス信号ＰＳiが供給される。これらのプロセス信号 ＰＳiは機能ユニットＦＥiのなかで処理され、またその際に変更を加えられ、ま たは他のプロセス信号ＰＳiに変換される。機能ユニットＦＥiのなかで発生され たプロセス信号ＰＳiは、機能ユニットＦＥiから出力量として出力される。こう して各プロセス信号ＰＳiは複数個の機能ユニットＦＥiの構成部分である。換言 すれば、各プロセス信号ＰＳiは、複数個の機能ユニットＦＥiに対する入力量で あり、またはそれらからの出力量である。しかしプロセス信号ＰＳiは機能ユニ ットＦＥiにより変更されずにも伝達され得る。 呼出しに基づいて機能ユニットＦＥiが計算機モジュール２０に供給される。 計算機モジュール２０のなかで各プロセス信号ＰＳiに対して、また各機能ユニ ットＦＥiに対して、このプロセス信号ＰＳiがこの機能ユニットＦＥiの構成部 分であるかどうかが検査される。そのためにコンテクストが発生され、そのなか でマトリックス２４の形態で機能ユニットＦＥiからプロセス信号ＰＳiへの一義 的な対応付けが実行される。この対応付けは形式的概念解析の意味で対象へ の特徴の割当てとして理解できる。 特定のプロセス信号ＰＳiを予め定めた後に、コンテキストのなかに存在する 情報を手がかりにして、すべてのプロセス信号ＰＳiに計算機モジュール２０か ら空間的な座標が対応付けられる。その際に“コンテキスト上の近さは空間的な 近さに相当する”の原理に従って、それぞれ２つのプロセス信号ＰＳiの間の相 関の度合が決定される。そのために、両プロセス信号ＰＳiが共通の構成部分で ある機能ユニットＦＥiの数と、両プロセス信号ＰＳiの少なくとも１つが構成部 分である機能ユニットＦＥiの数との比が求められる。この比から、次いでこれ らの両プロセス信号ＰＳiの間の相関の度合に対する定量的な尺度が得られる。 たとえば両プロセス信号ＰＳiが専ら同一の機能ユニットＦＥiの構成部分であれ ば、両プロセス信号ＰＳiは高い度合で相関関係にある。それに対して、２つの プロセス信号ＰＳiがどの機能ユニットＦＥiのなかでも共通の構成部分でないな らば、それらは互いに相関閏係にない。２つのプロセス信号ＰＳiの間の相関の この定量的な尺度は、それらの空間的座標の相応の相互間隔に変換される。 この空間的な対応付けに基づいて、プロセス信号ＰＳiに対するグラフィック 表示がグラフィックモジュール２６のなかで発生される。グラフィックモジュー ル２６により、先ず予め定められたプロセス信号ＰＳiと相閏関係にあるプロセ ス信号ＰＳiに対する情報要素Ｉi（ＰＳi）が発生され、空間的座標を手がかり にして表示装置２８の上で位置決めされる。その際にオペレータは既に予め定め られたプロセス信号ＰＳiの情報要素Ｉi（ＰＳi）へのプロセス信号ＰＳiの情報 要素Ｉi（ＰＳi）の間隔から、このプロセス信号ＰＳiが前記予め定められたプ ロセス信号ＰＳiとどのような度合で相関関係にあるかを認識し得る。それによ り、各プロセス信号ＰＳiが予め定められたプロセス信号ＰＳiに対していかなる 意義を有するかが明らかにされる。たとえば、予め定められたプロセス信号ＰＳ iとして障害報知が選ばれるならば、どのプロセス信号ＰＳiがこの障害報知に対 して重要であるかがオペレータに対して容易に明らかにされる。こうして診断の ための信号遡及追跡、特に障害の原因の解析、が明らかに容易にされる。 代替的に、計算機モジュール２０には、計算機モジュール２０と接続されてい るシミュレータモジュール３０のなかで発生されたシミュレートされたプロセス 信号ＰＳi′も予め与えられ得る。この場合、表示装置２８の上に、シミュレー トされた予め与えられたプロセス信号ＰＳi′と相関関係にあるプロセス信号Ｐ Ｓiの情報要素Ｉi（ＰＳi）が表示される。こうしてオペレータに対して、どの プロセス信号ＰＳi′がどのプロセス信号ＰＳiの発生のために寄与するかを予測 の形式で想定することが可能である。 また、プロセス信号ＰＳiに対応付けられている情報要素Ｉi（ＰＳi）が、機 能ユニットＦＥiおよび／またはプロセス信号（ＰＳi）を互いに結び付ける演算 子（Ｏi）に対応付けられている情報要素Ｉi（ＦＥi）ないしＩi（Ｏi）と一緒 に表示され得る。これは図２に測定データプロトコルのグラフィック表示で示さ れている。その際に、プロセス信号ＰＳiの時間的および／または論理的順序は それぞれ２つのプロセス信号ＰＳiに対してこれらに対応付けられている情報要 素Ｉi（ＰＳi）の間の矢印により表示されている。矢印の先端は時間的および／ または論理的に遅いほうのプロセス信号ＰＳiにそれぞれ対応付けられている情 報要素Ｉi（ＰＳi）の方向を指している。それにより報知列の基礎となっている プロセス信号ＰＳiの連鎖が表示されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パニール、イリ ドイツ連邦共和国 デー−81373 ミユン ヘン マインドルシユトラーセ 18ツエー (72)発明者 ポリチアデイス−ベーレンス、アレクサン ダー ドイツ連邦共和国 デー−91315 ヘヒシ ユタツト アンデア アイシユ グラスリ ツツアーシユトラーセ 25 (72)発明者 プライザー、ウルリツヒ ドイツ連邦共和国 デー−81541 ミユン ヘン バランシユトラーセ 63

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．設備プロセスが機能ユニット（ＦＥi）に分けられている技術的設備、特に 発電所設備のプロセス信号を解析するための方法において、 −各プロセス信号（ＰＳi）および各機能ユニット（ＦＥi）に対して、このプロ セス信号（ＰＳi）がこの機能ユニット（ＦＥi）の構成部分であるかどうかが検 査され、 −それぞれ２つのプロセス信号（ＰＳi）に対してそれらの相関の度合が、それ らが共通の構成部分である機能ユニット（ＦＥi）の数を手がかりにして決定さ れ、 −予め定められたプロセス信号（ＰＳi）に対してこれと相関関係にあるプロセ ス信号（ＰＳi）が情報要素（Ｉi（ＰＳi））として、それぞれ２つの情報要素 （Ｉi（ＰＳi））の間の間隔がそれらの相関の度合を表すように互いに位置決め されて表示される ことを特徴とする技術的設備のプロセス信号を解析するための方法。 ２．設備状態の診断のために、オンラインで検出された測定値（ＭＷ）または報 知信号（ＭＳ）から発生されたプロセス信号（ＰＳi）が予め与えられることを 特徴とする請求項１記載の方法。 ３．設備状態の予測のために、シミュレートされたプロセス信号（ＰＳi′）が 予め与えられることを特徴とする請求項１記載の方法。 ４．プロセス信号（ＰＳi）の時間的および／または論理的な順序が表示される ことを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の方法。 ５．複数個の機能ユニット（ＦＥi）が情報要素（Ｉi（ＦＥi））としてそれら の相互の間のおよびプロセス信号（ＰＳi）との相関を手がかりにして表示され ることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の方法。 ６．追加的にプロセス信号（ＰＳi）を互いに結び付ける演算子（Ｏi）が情報要 素（Ｉi（Ｏi））として表示されることを特徴とする請求項１ないし５の１つに 記載の方法。