JPH06129883A - プラント診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プロセス値に異常かもしれない可能性をデータ
に曖昧さで追加表現してプロセスデータとし、このプロ
セスデータにより、異常かもしれない可能性を考慮し
て、プロセス値の異常検出を的確に行うプラント診断シ
ステムを提供する。 【構成】プロセス量を計測するセンサ部６と、このプロ
セス量を処理可能なプロセス値１とするセンサ入力部７
と、このプロセス値１を記憶するデータ記憶部８、およ
びプロセス値１を監視してプラントの異常検出をする異
常検出部９と、データ記憶部８に記憶してあるプロセス
値１および異常検出部９からの情報を処理して操作員に
報知するデータ処理部10からなるプラント診断システム
において、前記異常検出部９が入力したプロセス値に曖
昧さを持たせるプロセスデータ処理による異常検出を行
うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】原子力発電所等のプラントにおい
て各種プロセス量を計測し、この計測データをもとにプ
ラントの状態を検出するプラント診断システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般にプラント診断システムは、プラン
トにおける各種プロセス量を計測するセンサ部と、この
センサ部で計測したプロセス量を処理可能な所定のプロ
セス値とするセンサ入力部、このプロセス値のデータを
記憶するデータ記憶部と、異常データを検出する異常検
出部、および、これらの情報を操作員に報知するための
データ処理部から構成されている。

【０００３】ここで、従来の異常検出部は図５のブロッ
ク構成図に示すように、プロセス値１が確実に異常と判
断する異常検出用設定値のしきい値２を持ち、計測した
データがこのしきい値２に達した場合には、異常と判断
する機能の診断出力部３を備えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この異常検出方法にお
いては、プロセス値１が予め設定したしきい値２を超え
ない場合には、計測したプロセス値１がどのような挙動
をしたとしても異常としては検出されずに正常と診断さ
れている。

【０００５】従って、故障の検出をする場合にはこの方
法で何等支障はないが、構成部品の劣化等が原因でその
異常および変化が軽微であり、しきい値２を超えずにプ
ロセス値１が通常の値から徐々にずれていく事象の場合
には、そのずれが異常検出用設定値のしきい値２に達し
た時に初めて異常と判断されることになる。

【０００６】言い換えれば、センサ部の経年変化等のよ
うに長時間にわたってプロセス値１が変化する場合に
は、異常診断がされたとしても的確な診断ができず、プ
ラントの監視として十分とは言えないことになる。

【０００７】原子力発電プラントの給水制御系を例にす
ると、原子炉通常水位（ＮＷＬ）があり、それ以外に制
御で使用される水位設定としては水位低低（Ｌ-3）、水
位低（Ｌ-4）、水位高（Ｌ-7）、水位高高（Ｌ-8）があ
る。原子力発電プラントの通常運転時には、前記水位低
（Ｌ-4）から水位高（Ｌ-7）の範囲で制御するようにな
っており、運転中に原子炉水位が水位低または水位高に
達すれば制御上支障ありとして警報を発してこれを運転
員に報知する。

【０００８】ところが、例えば実際に原子炉水位が水位
低に達してはいないが、水位低に近いところで運転制御
が長時間行われているとしても、それは正常に制御され
ていると見なされる。しかしながら、水位低付近での制
御は必ずしも正常の制御が行われているとは考え難く。
制御装置やどこかのセンサ部等に異常が生じていると考
えるのが妥当である。

【０００９】図６の特性曲線図は、常用値の通常水位
（ＮＷＬ）を零として、この基準からどれだけ水位のプ
ロセス値の曲線４がずれているかを、横軸を時間軸とし
て示したものである。通常の制御においてはプロセス値
曲線４が、しきい値２に達した到達点５を検出して、警
報を出力するように設計されている。

【００１０】この原子炉水位で考えると、常用値を通常
水位、しきい値２を水位低として考えることができる。
原子炉水位は水位低に達しない限り警報が出ることはな
く、従って、この場合では約 600秒以降においては、制
御が正常であるとは言えないにもかかわらず、約1050秒
の到達点５まで異常であるとの判断がされないことを示
している。このように従来の診断方法では、実際に水位
制御が行われていても、それが適切な制御であるという
適確な判断はできないという課題があった。

【００１１】本発明の目的とするところは、プロセス値
に異常かもしれない可能性をデータに曖昧さで追加表現
してプロセスデータとし、このプロセスデータにより異
常かもしれない可能性を考慮して、プロセス値の異常検
出を的確に行うプラント診断システムを提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】プロセス量を計測するセ
ンサ部と、このセンサ部からのプロセス量を処理可能な
プロセス値とするセンサ入力部と、センサ入力部からの
プロセス値を記憶するデータ記憶部、およびプロセス値
を監視してプラントの異常検出をする異常検出部と、デ
ータ記憶部に記憶してあるプロセス値および異常検出部
からの情報を処理して操作員に報知するデータ処理部か
らなるプラント診断システムにおいて、前記異常検出部
が入力したプロセス値に曖昧さを持たせるプロセスデー
タ処理による異常検出を行うことを特徴とする。

【００１３】

【作用】センサ部で測定したプロセス量をセンサ入力部
において処理可能なプロセス値に変換する。このプロセ
ス値はデータ記憶部に記憶させると共に、異常検出部に
入力する。異常検出部においては、入力したプロセス値
がどれくらいの確率で異常と診断されるかをファジイ理
論におけるメンバーシップ関数で表現して、プロセス値
とメンバーシップ関数を一つのプロセスデータとする。

【００１４】すなわち、プロセス値の通常値を正常状態
の基準とし、これからのずれの割合を異常と診断するも
のとし、ずれの割合を定量化して、これをメンバーシッ
プ関数の出力とする。このプロセス値とメンバーシップ
関数出力をプロセスデータとし、プロセスデータにおい
て異常と診断される割合をみて、その異常と診断される
割合を積算した結果を監視し、積算した結果が予め設定
したしきい値に到達した時に異常検出と判断する。この
異常検出結果、および前記データ記憶部に記憶してある
プロセス値はデータ処理部において警報等の情報に処理
して操作員に報知される。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術の同じ構成部分については
同一符号を付して詳細な説明を省略する。図１はブロッ
ク構成図で、プラント診断システムは、プラント各部に
おけるプロセス量を測定するセンサ部６と、このセンサ
部６で計測したプロセス量を処理可能な所定のプロセス
値１とするセンサ入力部７、このプロセス値１のデータ
を記憶するデータ記憶部８と、異常検出部９、さらに、
これらデータ記憶部８、異常検出部９からの各種情報を
操作員に伝達、報知するためのデータ処理部10から構成
されている。

【００１６】また異常検出部９は、図２のブロック構成
図に詳細を示すように、入力したプロセス値１をファジ
ィ理論におけるメンバーシップ関数によりプロセスデー
タとするプロセスデータ生成部11と、この出力を積算す
る演算部12および、このプロセスデータにおいて確実に
異常と判断するための、しきい値13を持ち演算部12で演
算されたデータの出力がこのしきい値13に到達した場合
に、異常と判断する機能の診断出力部３で構成されてい
る。

【００１７】図３の特性曲線図は、前記プロセスデータ
生成部11におけるファジィ理論のメンバーシップ関数の
一例を示す。これは直交座標系で、ここで常用値の通常
水位（ＮＷＬ）を異常の確率が零とし、水位低（Ｌ-4）
および水位高（Ｌ-7）の時には、異常が発生する確率を
夫々１として、前記通常水位（ＮＷＬ）と水位低（Ｌ-
4）および水位高（Ｌ-7）を通る２次関数の放物線のメ
ンバーシップ関数曲線14を設定したものである。なお、
この時のしきい値は１としている。

【００１８】またメンバーシップ関数は、そのファジィ
理論適用により自由に設定できる関数で、しきい値13の
設定は、メンバーシップ関数をどの様に設定するかによ
っ決まる。但し、その時の設定する決定要因はいかに適
切なメンバーシップ関数を設定できるかということと、
警報をどれだけ有効に出せるかという問題によって変わ
る。

【００１９】例示した図３のメンバーシップ関数は、正
規分布を逆様にした形となっていて、通常水位零（ＮＷ
Ｌ）より原子炉水位がずれてくると、どのくらいずれて
いるかを横軸で読み、それに対応したメンバーシップ関
数の出力15（異常である確率）を縦軸で読むことができ
る。

【００２０】その異常である確率を原子炉水位を測定す
る度に、メンバーシップ関数から測定した原子炉水位に
対応した値として読み、プロセスデータとしてプロセス
データ生成部11より出力する。この値を演算部12にて積
分した結果が図４の特性曲線図に示す演算部出力曲線16
で、この演算部出力曲線16のしきい値13への到達点17を
検出して、警報を出力するようになっている。なお、こ
こで図４におけるしきい値13は、上記図６のしきい値２
と同じ値を採用している。

【００２１】次に上記構成による作用について原子炉水
位を例として説明する。センサ部６で計測した原子炉水
位は、センサ入力部７より原子炉水位のプロセス値１と
して出力される。このプロセス値１はデータ記憶部８に
記憶されると共に、異常検出部９において異常か否かの
診断が行われ、正常の場合には、その信号がデータ処理
部10に出力される。

【００２２】この異常検出部９における異常か否かの診
断に際してファジイ理論を用いる。このファジイ理論で
は原子炉水位に関し、通常水位（ＮＷＬ）以外であれ
ば、全ていくらか正常でないと規定することができる。
またどれくらい正常でないかを表す基準としてはメンバ
ーシップ関数がある。なお、メンバーシップ関数の形態
については特にどのような形でなければならかいかとい
うことはなく、ファジイ理論の採用に際して自由に設定
できる関数である。

【００２３】このメンバーシップ関数によれば、完全に
異常でなくても測定プロセス値が通常水位より離れれば
離れるほど異常である確率が高くなり、水位低（Ｌ-
4）、水位高（Ｌ-7）に達して、初めて完全な異常とさ
れる。さらに、水位低（Ｌ-4）付近（例えば、メンバー
シップ関数で確率が 0.9となる原子炉水位）で水位制御
している時に、メンバーシップ関数で得られた確率を積
分しておいて、例えば積分した結果が１を超えたときに
は制御は異常であると判断して、運転員に警報にて報知
すると制御異常を早急かつ正確に診断、監視することが
可能となる。

【００２４】従って、異常検出部９に入力されたプロセ
ス値１は、図２に示すプロセスデータ生成部11において
通常水位零（ＮＷＬ）に対し、水位低（Ｌ-4）あるいは
水位高（Ｌ-7）の方向に、どれだけずれているか、さら
に、このずれから図３に示すメンバーシップ関数曲線14
によるメンバーシップ関数出力としてプロセスデータ出
力15が演算部12に出力される。

【００２５】演算部12では入力したプロセスデータ出力
15の積算を行い、図４の演算部出力曲線16で示すような
出力となる。この出力は前記プロセスデータ生成部11に
おいて計測したプロセス値が、正常とする通常値（ＮＷ
Ｌ）からのずれの割合を異常と診断し、この異常分のず
れの割合を定量化して、このプロセス値とメンバーシッ
プ関数をプロセスデータとし、プロセスデータにおいて
異常と診断される割合をみて、その異常と診断される割
合を積算した結果である。

【００２６】この演算部12の出力が、予め設定してある
しきい値13に達した到達点17において、診断出力部３は
異常信号をデータ処理部10に出力する。データ処理部10
では、この異常信号により警報を発して操作員に異常発
生を報知する。操作員は前記データ処理部10により異常
状態の詳細内容を知り、異常発生原因の確認と、原因除
去さらに正常化の確認等を行う。

【００２７】ここで原子炉水位の挙動は、上記図６の水
位のプロセス値曲線４で示すように、 180秒および 350
秒付近で周期的に水位のデータが変化しているが、本発
明では、ずれ始めている斜線部分を積分し、この積分値
がしきい値13を超えた時に異常と診断する。

【００２８】従って図４の演算部出力曲線16は、丁度 3
50秒付近では再び零付近まで近付くが、それ以降は図６
のプロセス値曲線４にある水位が大きく上昇しているの
を受けて、演算部出力曲線16においても急激に積分結果
が上昇している。この結果から従来よりも速く 700秒程
度でしきい値13に到達（到達点17）している。このよう
にファジイ理論を採用することで、より正確な監視がで
きることがわかる。

【００２９】このように本発明では、例えばプロセス値
を計測するセンサ部１の劣化などによるプロセス値１の
ずれがある場合の異常診断も可能であり、また一時的に
プロセス値が通常の値からずれて計測された場合に、反
対方向のずれが生じない限りそのプロセス値での積分値
は残されているので、記録した過去のデータを参考にす
る必要はなく、プロセス値のより細かい変位を監視する
ことが可能となる。

【００３０】さらに本発明の他の実施例として、複数の
プロセス値から一つのプロセス値として検出する場合
に、夫々のプロセス値にメンバーシップ関数を持たせて
いるので、新たに算出されるプロセス値に対してもメン
バーシップ関数を持たせることが可能である。従って、
監視すべきプロセス値に対してメンバーシップ関数を付
加し、このプロセスデータを記録しておけば、プラント
全体の監視についても不確からしさを含んだ診断が容易
に可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上本発明によれば、従来のプロセス値
に対する異常検出用設定値のしきい値による異常検出で
は不可能であった徐々に特性が変化するセンサや部品の
劣化等に関しても、容易に適確な監視、診断が可能とな
り、プラントの安全な運転の維持が可能となることか
ら、プラントの稼働率を向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例のブロック構成図。

【図２】本発明に係る一実施例の異常検出部ブロック構
成図。

【図３】本発明に係る一実施例のメンバーシップ関数特
性曲線図。

【図４】本発明に係る一実施例の特性曲線図。

【図５】従来のプラント診断システムにおける異常検出
部ブロック構成図。

【図６】従来のプラント診断システムによる特性曲線
図。

【符号の説明】

１…プロセス値、２，13…しきい値、３…診断出力部、
４，16…演算部出力曲線、５，17…しきい値到達点、６
…センサ部、７…センサ入力部、８…データ記憶部、９
…異常検出部、10…データ処理部、11…プロセスデータ
生成部、12…演算部、14…メンバーシップ関数曲線、15
…メンバーシップ関数出力。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｃ 17/035

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセス量を計測するセンサ部と、この
   センサ部からのプロセス量を処理可能なプロセス値とす
   るセンサ入力部と、センサ入力部からのプロセス値を記
   憶するデータ記憶部、およびプロセス値を監視してプラ
   ントの異常検出をする異常検出部と、データ記憶部に記
   憶してあるプロセス値および異常検出部からの情報を処
   理して操作員に報知するデータ処理部からなるプラント
   診断システムにおいて、前記異常検出部が入力したプロ
   セス値に曖昧さを持たせるプロセスデータ処理による異
   常検出を行うことを特徴とするプラント診断システム。