KR102124779B1 - Early warning device of plant of start and stop using multi-predictive model - Google Patents

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민지호
김대웅
이병오
김윤구
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한국수력원자력 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an early warning device for starting and stopping a power plant using a multi-prediction model and a method thereof. The early warning device includes a multi-prediction model provided to receive information on the starting and stopping states of a power plant for each of a plurality of sections of the starting and stopping states and allow each of a plurality of prediction models to output a predicted value and a reliability of the predicted value in one section; a reliability analysis module for selecting one from the plurality of prediction models by comparing and analyzing the reliability output from each of the plurality of prediction models provided in the multi-prediction model in one of the plurality of sections in the starting state of the power plant or one of the plurality of sections in the stopping state and outputting a final predicted value of a corresponding prediction model for the one section; a predicted value regulation module for regulating discontinuities of the predicted values output from different prediction models for each of the plurality of sections and comparing the final predicted values output for each of the plurality of sections with actual measured values to output a residual; and a determination module for analyzing the residual to determine whether there are defects in the starting and stopping states of the power plant.

Description

다중 예측 모델을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치 및 방법{Early warning device of plant of start and stop using multi-predictive model}Early warning device of plant and start and stop using multi-predictive model

본 발명은 다중 예측 모델을 이용한 발전소 기동 및 정지의 조기 경보 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 기동 및 정지 운전 구간별로 예측 모델을 변경하여 사용함으로써 발전소 기동 및 정지를 조기 경보할 수 있도록 하는 다중 예측 모델을 이용한 발전소 기동 및 정지의 조기 경보 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an early warning device and method for starting and stopping a power plant using multiple prediction models, and more specifically, to enable early warning of starting and stopping a power plant by changing and using a prediction model for each start and stop operation section. An early warning device and method for starting and stopping a power plant using multiple prediction models.

조기 경보 장치는 기기의 고장을 사전에 예방하기 위하여 사용되는 시스템으로서 군사, 항공, 발전 분야에서 많이 도입하여 사용되고 있다.The early warning device is a system used to prevent equipment failure in advance and has been widely used in the military, aviation, and power generation fields.

조기 경보 장치의 원리는 과거의 정상운전 데이터를 이용하여 예측 모델이 운전 상태에 대한 예측값을 만들고, 이 예측값을 실측값과 비교하여 잔차(residual)를 계산함으로써 그 잔차가 정상운전 범위를 벗어나면 경보가 발생되도록 하는 방법이다.The principle of the early warning device is that the predictive model uses the past normal operation data to make a predicted value for the driving condition, and compares the predicted value with the measured value to calculate the residual, thereby alerting if the residual is out of the normal operating range. Is a way to make it happen.

기존에 기기들의 운전 상태에 대한 예측값을 계산하기 위해서는 여러 가지 수학적 방법들이 사용되는데 그 대표적인 방법이 통계적 방법을 이용한 커널회귀법, 가우시안 프로세스 회귀법, 신경망 방법 및 칼만 필터 등이 있다.Conventionally, various mathematical methods are used to calculate the predicted value of the operating state of devices, and the representative methods include a kernel regression method using a statistical method, a Gaussian process regression method, a neural network method, and a Kalman filter.

조기 경보 장치는 오경보가 발생할 확률을 최소화 시켜야만 실질적인 효과를 볼 수 있다. 그렇지 않으면, 운영자가 수많은 경보를 분석하는 동안 중요한 경보를 놓칠 수 있고, 운영자의 집중력을 저하시켜 실제 기기의 문제로 발생되는 경보를 찾아낼 수 없게 될 수도 있다.The early warning device has a minimal effect on the occurrence of false alarms, so that the actual effect can be seen. Otherwise, while an operator analyzes a large number of alerts, important alerts may be missed, and the operator's concentration may be degraded, making it impossible to locate alerts that are caused by problems with the actual device.

이러한 상황에서 종래에는 발전소의 정상 운전 시의 데이터를 사용해 예측 모델을 학습시키기 때문에 발전소가 기동 및 정지의 과도 상태에서는 이러한 예측 모델을 사용하여 조기 경보를 수행하는 것이 용이하지 못하였고, 이에 따라 발전소가 기동 및 정지 상태에서는 조기에 이상 징후를 파악하지 못하는 문제점이 있었다.In this situation, since the predictive model is trained using the data of the normal operation of the power plant, it is not easy to perform an early warning using the predictive model when the power plant is in the start and stop transient state. In the maneuvering and stopping states, there was a problem in that it was impossible to identify abnormal signs early.

따라서 발전소 내의 기기들이 아닌 발전소가 기동 및 정지의 과도 상태에서도 조기 경보가 수행될 수 있는 장치 및 방법이 요구되는 실정이다.Therefore, there is a need for an apparatus and a method capable of performing an early warning even in a transient state of starting and stopping of a power plant, not devices in a power plant.

대한민국 등록특허 제10-1827108호Republic of Korea Registered Patent No. 10-1827108

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발전소 기동 및 정지 시의 이상 징후를 감지하여 조기 경보를 수행하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, it is an object to perform an early warning by detecting the abnormal signs at the start and stop of the power plant.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치는 발전소의 기동 및 정지 상태에 관한 정보를 상기 기동 및 상기 정지 상태의 복수의 구간마다 수신하여 하나의 구간에서 복수의 예측 모델이 각각 예측값 및 상기 예측값에 대한 신뢰도를 출력하도록 구비된 다중 예측 모델; 발전소의 기동 상태의 복수의 구간 중 하나의 구간 또는 발전소의 정지 상태 진입 시의 복수의 구간 중 하나의 구간에서 상기 다중 예측 모델에 구비된 상기 복수의 예측 모델이 각각 출력한 신뢰도를 비교 및 분석하여 상기 복수의 예측 모델들 중 하나를 선택함으로써, 상기 하나의 구간에 대한 해당 예측 모델의 최종 예측값을 출력하는 신뢰도 분석 모듈; 상기 복수의 구간마다 상이한 예측 모델에서 출력된 상기 예측값의 불연속을 평탄화 하고, 상기 복수의 구간의 각각에 대해 출력된 상기 최종 예측값을 실측값과 비교하여 잔차를 출력하는 예측값 평탄화 모듈; 및 상기 잔차를 분석하여 상기 발전소의 기동 및 정지 상태의 결함유무를 판단하는 결정 모듈;을 포함할 수 있다.An early warning device for starting and stopping a power plant according to the present invention for achieving the above object receives information about a starting and stopping state of a power plant for each of a plurality of sections of the starting and stopping states, and predicts a plurality of sections in one section A multi-prediction model in which the model is provided to output a predicted value and a reliability for the predicted value, respectively; By comparing and analyzing the reliability outputted by the plurality of prediction models provided in the multiple prediction models in one of a plurality of sections of a power plant starting state or one of a plurality of sections when entering a stationary state of a power plant, A reliability analysis module that outputs a final prediction value of a corresponding prediction model for the one section by selecting one of the plurality of prediction models; A predicted value flattening module that flattens the discontinuity of the predicted values output from different prediction models for each of the plurality of sections, and outputs a residual by comparing the final predicted values output for each of the plurality of sections with actual values; And a determination module that analyzes the residuals to determine whether the power plant is in a start and stop state or not.

여기서, 상기 신뢰도 분석 모듈은 상기 복수의 구간 중에서 상기 하나의 구간으로부터 다른 구간으로 전환할 시 상기 신뢰도가 임계값 이상인 것을 기준으로 하여 상기 구간의 전환을 결정할 수 있다.Here, the reliability analysis module may determine the switching of the section on the basis that the reliability is greater than or equal to a threshold when switching from one section to another section among the plurality of sections.

또한, 상기 다중 예측 모델은 기동 예측 모델을 포함하고, 상기 기동 예측 모델은 제1 기동 예측 모델, 제2 기동 예측 모델 및 제N 기동 예측 모델까지 복수로 구비되어 상기 발전소의 기동 상태에서 정상운전 상태까지 분류된 복수의 구간마다 예측값 및 신뢰도를 생성할 수 있다.In addition, the multi-prediction model includes a maneuver prediction model, and the maneuver prediction model includes a plurality of first maneuver prediction models, a second maneuver prediction model, and an N maneuver prediction model. Prediction values and reliability can be generated for a plurality of sections classified as.

또, 상기 다중 예측 모델은 정지 예측 모델을 포함하고, 상기 정지 예측 모델은 제1 정지 예측 모델, 제2 정지 예측 모델 및 제N 정지 예측 모델까지 복수로 구비되어 상기 발전소의 정상운전 상태에서 정지 상태까지 분류된 복수의 구간마다 예측값 및 신뢰도를 생성할 수 있다.In addition, the multi-prediction model includes a static prediction model, and the static prediction model includes a plurality of first static prediction models, second static prediction models, and N static prediction models, so that the power plant is in a stationary state in a normal operation state. Prediction values and reliability can be generated for a plurality of sections classified as.

또한, 상기 다중 예측 모델은 기동 예측 모델 및 정지 예측 모델을 포함하고, 상기 기동 예측 모델 및 정지 예측 모델은 서로 동일한 종류의 동일한 예측 모델을 사용할 수 있다.In addition, the multi-prediction model includes a maneuver prediction model and a stop prediction model, and the maneuver prediction model and the stop prediction model may use the same prediction model of the same type.

아울러, 사용자가 설정한 분류 기준에 따라 상기 발전소의 기동 및 정지 상태에 관한 정보를 수신하여 상기 발전소의 기동 상태에서 정상운전 상태 및 상기 발전소의 정상운전 상태에서 정지 상태에 관한 상기 복수의 구간을 분류하는 구간 설정부를 포함할 수 있다.In addition, according to the classification criteria set by the user, the information on the starting and stopping states of the power plant is received to classify the plurality of sections on the normal operating state in the starting state of the power plant and the stopped state in the normal operating state of the power plant. It may include a section setting unit.

또한, 상기 예측값 평탄화 모듈은 이동평균필터 또는 저대역 통과 필터 중 하나를 사용할 수 있다.In addition, the prediction value flattening module may use either a moving average filter or a low-pass filter.

또, 상기 발전소의 기동 및 정지 상태에 관한 정보는 원자로 출력 또는 발전기 출력을 포함할 수 있다.In addition, information regarding the start and stop states of the power plant may include reactor output or generator output.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 발전소 기동 및 정지 조기 경보 방법은 다중 예측 모델이 발전소의 기동 및 정지 상태에 관한 정보를 상기 기동 및 상기 정지 상태의 복수의 구간마다 수신하여 하나의 구간에서 복수의 예측 모델이 각각 예측값 및 상기 예측값에 대한 신뢰도를 출력하는 단계; 신뢰도 분석 모듈이 발전소의 기동 상태의 복수의 구간 중 하나의 구간 또는 정지 상태 진입 시의 복수의 구간 중 하나의 구간에서 상기 다중 예측 모델에 구비된 상기 복수의 예측 모델이 각각 출력한 신뢰도를 비교 및 분석하여 상기 복수의 예측 모델들 중 하나를 선택함으로써, 상기 하나의 구간에 대한 해당 예측 모델의 최종 예측값을 출력하는 단계; 예측값 평탄화 모듈이 상기 복수의 구간마다 상이한 예측 모델에서 출력된 상기 예측값의 불연속을 평탄화 하고, 상기 복수의 구간의 각각에 대해 출력된 상기 최종 예측값을 실측값과 비교하여 잔차를 출력하는 단계; 및 결정 모듈이 상기 잔차를 분석하여 상기 발전소의 기동 및 정지 상태의 결함유무를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.On the other hand, the power plant start and stop early warning method for achieving the above object is a multi-prediction model receives information about the start and stop states of the power plant for each of the plurality of sections of the start and stop states, a plurality of predictions in one section The model outputting a predicted value and a reliability for the predicted value, respectively; The reliability analysis module compares the reliability output by each of the plurality of prediction models provided in the multiple prediction models in one of a plurality of sections of a power plant starting state or one of a plurality of sections when entering a stationary state, and Analyzing and selecting one of the plurality of prediction models to output a final prediction value of the prediction model for the one section; A predicted value flattening module flattening discontinuities of the predicted values output from different prediction models for each of the plurality of sections, and outputting a residual by comparing the final predicted values output for each of the plurality of sections with actual values; And determining, by the determination module, whether there is a defect in the start and stop states of the power plant by analyzing the residuals.

본 발명에 따른 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The early warning device and method for starting and stopping a power plant according to the present invention have the following effects.

첫째, 발전소 기동 및 정지 구간에서 조기 경보 감시가 가능하다. 종래에는 발전소에서 기존의 단일 예측 모델을 사용하였는데, 이러한 기존의 단일 예측 모델은 주로 정상운전 데이터를 활용한 예측 모델을 사용했다. 이에 따라, 기존의 단일 예측 모델은 정상운전 구간에서만 적용이 가능하였고, 발전소의 기동 및 정지 구간에서는 실질적으로 적용이 불가능하여 기동 및 정지 구간을 조기 경보할 수 없었다. 반면, 본 발명에 따른 조기 경보 장치 및 방법은 복수의 예측 모델을 사용하여 발전소의 기동 및 정지 구간에 적용되어 조기 경보 실시하기 때문에 활용범위가 뛰어나다.First, early warning monitoring is possible in the start and stop sections of a power plant. Previously, a single prediction model was used in a power plant, and the existing single prediction model mainly used a prediction model using normal operation data. Accordingly, the existing single prediction model was applicable only in the normal operation section, and it was not practically applicable in the start and stop sections of the power plant, so that the start and stop sections could not be alarmed early. On the other hand, the early warning device and method according to the present invention is excellent in the scope of application because it is applied to the start and stop sections of a power plant using a plurality of predictive models to perform early warning.

둘째, 단일 예측 모델에서 발생되는 취약점 극복이 가능하다. 본 발명에 따른 조기 경보 장치는 단일 예측 모델이 아닌 다중 예측 모델을 사용한다. 이에 따라, 각각의 예측 모델에서 갖는 결함에 의해 예측값이 실측값과 상이하게 발생할 수 있는 경우를 서로 보완할 수 있기 때문에 취약점 극복이 가능하다.Second, it is possible to overcome vulnerabilities occurring in a single prediction model. The early warning device according to the present invention uses multiple prediction models rather than a single prediction model. Accordingly, it is possible to overcome the vulnerability because it is possible to compensate for the case where the predicted value may differ from the measured value due to defects in each predicted model.

셋째, 신뢰도를 증가시킨다. 본 발명에서는 다중 예측 모델을 적용하여 발전소의 기기들의 운전 상태에 대해 조기 경보를 수행한다. 이에 따라, 단일 예측 모델보다 결함 감지에 대한 능력이 강화될 수 있고, 조기 경보에 대한 신뢰도를 증가시킬 수 있다.Third, it increases reliability. In the present invention, by applying a multi-prediction model, an early warning is performed on the operating state of devices of a power plant. As a result, the ability to detect defects can be strengthened and reliability for early warning can be increased rather than a single predictive model.

도1은 다중 예측 모델을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치의 블록도이다.
도2는 다중 예측 모델을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치에서 기동 상태에서 정상운전 상태까지 구성들 간의 기능 수행을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도3은 다중 예측 모델을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치에서 정상운전 상태에서 정지 상태까지 구성들 간의 기능 수행을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도4는 다중 예측 모델을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 방법의 순서도이다.
도5는 다중 예측 모델을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치가 발전소의 기동 상태에서 정상 운전 시까지 구간별로 다중 예측 모델이 적용되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도6은 다중 예측 모델을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치가 발전소의 정상 운전 상태에서 정지 시까지 구간별로 다중 예측 모델이 적용되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
1 is a block diagram of an early warning device for starting and stopping a power plant using multiple prediction models.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the performance of functions between components from a start state to a normal operation state in an early warning device for starting and stopping a power plant using multiple prediction models.
FIG. 3 is a diagram schematically showing functions performed between components from a normal operation state to a stop state in an early warning device for starting and stopping a power plant using a multi-prediction model.
4 is a flowchart of an early warning method for starting and stopping a power plant using multiple prediction models.
FIG. 5 is a diagram schematically showing that a multi-prediction model is applied for each section from an operation state of a power plant to a normal operation of an early warning device for starting and stopping a power plant using a multi-prediction model.
6 is a diagram schematically showing that a multi-prediction model is applied for each section from a normal operation state of a power plant to a stop when an early warning device for starting and stopping a power plant using the multi-prediction model is used.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, some components irrelevant to the subject matter of the invention will be omitted or compressed, but the omitted components are not necessarily necessary in the present invention, and may be used in combination by those skilled in the art to which the present invention pertains. Can be.

도1은 다중 예측 모델을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of an early warning device for starting and stopping a power plant using multiple prediction models.

도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 예측 모델을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치는 신호 측정부(100), 다중 예측 모델(200), 신뢰도 분석 모듈(300), 예측값 평탄화 모듈(400) 및 결정 모듈(500)을 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 1, an early warning device for starting and stopping a power plant using a multi-prediction model according to an embodiment of the present invention includes a signal measurement unit 100, a multi-prediction model 200, and a reliability analysis module 300 ), the prediction value flattening module 400 and the determination module 500.

신호 측정부(100)는 발전소의 기동 및 정지 시 출력에 관한 감시 신호를 수신하여 실측값을 산출하고, 이를 전송하는 구성이다. 이러한 발전소의 기동 및 정지 시 출력에 관한 감시 신호는 압력, 온도, 유량 데이터 등에 관한 것이다. 신호 측정부(100)는 발전소 계통 및 그 주위에 부착되어 발전소 기동 및 정지 상태의 구간을 측정하여 전송한다. 전송 간격은 사용자가 지정한 시간 간격으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 1초 간격으로 전송할 수 있다.The signal measuring unit 100 is configured to receive a monitoring signal for output when the power plant is started and stopped, calculate the measured value, and transmit it. The monitoring signals related to output when the power plant starts and stops are related to pressure, temperature, and flow rate data. The signal measuring unit 100 is attached to and around the power plant system to measure and transmit a section of the power plant start and stop state. The transmission interval can be transmitted at a user-specified time interval. For example, it can be transmitted at 1 second intervals.

구간 설정부(150)는 사용자 또는 전문가가 설정한 분류 기준을 수신하여 사용자 또는 전문가가 분류한 기준에 따라 신호 측정부(100)로부터 발전소의 기동 및 정지 상태에 관한 정보를 수신하여 발전소의 기동 상태에서 정상운전 상태 및 상기 발전소의 정상운전 상태에서 정지 상태에 관한 상기 복수의 구간을 분류한다.The section setting unit 150 receives the classification criteria set by the user or the expert and receives information on the start and stop states of the power plant from the signal measuring unit 100 according to the criteria classified by the user or the expert, thereby starting the power station. In the classification of the plurality of sections regarding the normal operation state and the stationary state in the normal operation state of the power plant.

본 발명에서 발전소의 기동 및 운전 상태에 대한 구간의 분류는 사용자 또는 전문가가 감시 신호에 대한 데이터를 보고 직접 분류하고, 이를 구간 설정부(150)가 취득하여 발전소의 기동 상태에서 정상운전 상태까지 및 발전소의 정상운전 상태에서 정지 상태까지에 대한 구간을 분류하는 것이다.In the present invention, the classification of the section on the starting and operating state of the power plant is classified by the user or the expert by looking at the data on the monitoring signal, and the section setting unit 150 acquires the section and starts the operation from the starting state of the power plant to the normal operating state. It is to classify the section from the normal operation state to the stationary state of the power plant.

예를 들어, CCW(Component Cooling Water, 기기냉각수) 관련 일부 감시 신호의 경우 RCP(Reactor Coolant Pump, 원자로 냉각재 펌프)의 속도가 1100RPM 이상, RCS(Reactor Coolant System, 원자로 냉각재 계통) 저온관 온도가 294℃이면 정상운전과 동일하게 운전될 수 있다.For example, for some monitoring signals related to Component Cooling Water (CCW), the speed of the Reactor Coolant Pump (RCP) is 1100 RPM or higher, and the Reactor Coolant System (RCS) cold tube temperature is 294 If it is ℃, it can be operated in the same way as normal operation.

반면, CVCS(chemical and volume control system, 화학 및 체적제어계통) 계통 일부 감시 신호는 원자로 출력이 0.1%를 넘어서는 시점부터 정상운전이 시작될 수 있다. 이런 감시 신호들은 기동 및 정지, 정상운전 등 크게 두 가지 예측모델 군을 만들고 구간별로 전환하여 사용할 수 있다.On the other hand, some monitoring signals of the CVCS (chemical and volume control system) system can start normal operation from the point when the reactor output exceeds 0.1%. These monitoring signals can be used by making two groups of predictive models, starting and stopping, and operating normally, and switching them by section.

또한, 주 증기 계통이나 복수기 계통의 일부 감시 신호의 경우 발전소 출력에 따라 연속적으로 운전 데이터가 변화할 수 있다. 이런 감시 신호들은 출력 구간별로 예측모델을 다수 구비하여 선택적으로 사용할 수 있다.In addition, in the case of some monitoring signals of the main steam system or the condenser system, operation data may be continuously changed depending on the output of the power plant. These monitoring signals can be selectively used by providing a number of prediction models for each output section.

따라서 일률적으로 동일한 기준을 적용해 구간을 분류하지는 않으며, 감시 신호별 운전 데이터 특성을 고려해서 사용자 또는 전문가가 직접 구간을 분류한다. 크게 구간을 나누는 기준은 대표 감시 신호의 값이며, 대략적인 기준은 다음과 같다.Therefore, the section is not classified uniformly by applying the same criteria, and the user or expert classifies the section by considering the characteristics of the operation data for each monitoring signal. The criteria for dividing the intervals are the values of the representative monitoring signals, and the approximate criteria are as follows.

예를 들어, RCP 스피드가 1100RPM을 이상인 기준, RCS 저온관 온도가 294℃를 이상인 기준, 원자로 출력이 0.1%, 20% 또는 80%, 터빈 스피드가 20RPM 이상인 기준 및 발전기 출력 20%, 80% 등으로 나뉠 수 있다.For example, a criterion of RCP speed of 1100 RPM or higher, a criterion of RCS low temperature pipe of 294°C or higher, a reactor power of 0.1%, 20% or 80%, a turbine speed of 20 RPM or higher, and a generator output of 20%, 80%, etc. Can be divided into:

다중 예측 모델(200)은 신호 측정부(100)에서 수신한 감시 신호를 수신하여 발전소의 기동 및 정지 상태의 구간마다 발전소의 출력에 대한 예측값을 생성하는 구성이다. 이러한 다중 예측 모델(200)은 발전소의 기동 및 정지 상태의 구간마다 1개부터 N개까지 복수의 예측 모델이 사용되어 이중 하나의 예측 모델이 선택될 수 있으며, 기동 예측 모델(210) 및 정지 예측 모델(220)을 포함할 수 있다.The multi-prediction model 200 is a component that receives a monitoring signal received from the signal measurement unit 100 and generates a predicted value for the output of the power plant for each section of the start and stop states of the power plant. The multi-prediction model 200 may use a plurality of prediction models from 1 to N for each section of a power plant start and stop state, and one prediction model may be selected, and the maneuver prediction model 210 and the stop prediction Model 220 may be included.

기동 예측 모델(210)은 발전소가 기동 상태에 진입하였을 시 발전소의 기동 상태에 대한 복수의 구간마다 발전소의 출력에 대한 예측값을 생성하는 구성이다. 이러한 발전소의 기동 상태는 기동이 시작된 시점에서부터 정상운전의 상태까지 복수의 구간으로 분류될 수 있다.The maneuver prediction model 210 is configured to generate a predicted value for the output of the power plant for each of a plurality of sections of the power plant's start state when the power plant enters the start state. The starting state of such a power plant may be classified into a plurality of sections from the start of starting to the state of normal operation.

정지 예측 모델(220)은 발전소가 정지 상태에 진입하였을 시 발전소의 정지 상태에 대한 복수의 구간마다 발전소의 출력에 대한 예측값을 생성하는 구성이다. 이러한 발전소의 정지 상태는 정상운전이 시작된 시점에서부터 정지의 상태까지 복수의 구간으로 분류될 수 있다.The stationary prediction model 220 is configured to generate a predicted value for the output of the power plant for each of a plurality of sections of the stationary state of the power plant when the power station enters the stationary state. The stationary state of such a power plant may be classified into a plurality of sections from the time when normal operation starts to the state of stoppage.

기동 예측 모델(210) 및 정지 예측 모델(220)은 구간마다 각각 복수의 예측 모델이 사용될 수 있다고 하였다. 이에 따라, 기동 예측 모델(210)에서는 복수의 예측 모델을 제1 기동 예측 모델(211), 제2 기동 예측 모델(212), … , 제N 기동 예측 모델이라 칭하고, 정지 예측 모델(220)에서는 제1 정지 예측 모델(221), 제2 정지 예측 모델(220), … , 제N 정지 예측 모델로 칭할 수 있다. 이러한 기동 예측 모델(210) 및 정지 예측 모델(220)의 복수의 예측 모델은 서로 다른 알고리즘이 적용될 수 있고, 각 예측 모델은 현재 감시 신호의 예측값과 예측값에 대한 신뢰도를 각각 출력할 수 있다.The maneuver prediction model 210 and the stop prediction model 220 are said to be able to use a plurality of prediction models for each section. Accordingly, in the maneuver prediction model 210, a plurality of prediction models include a first maneuver prediction model 211, a second maneuver prediction model 212,. , Referred to as the Nth starting prediction model, and in the static prediction model 220, the first static prediction model 221, the second static prediction model 220,. , It can be referred to as an Nth static prediction model. Different algorithms may be applied to a plurality of prediction models of the maneuver prediction model 210 and the stop prediction model 220, and each prediction model may output prediction values of the current monitoring signal and reliability of the prediction values, respectively.

신뢰도 분석 모듈(300)은 발전소의 기동 상태의 하나의 구간 또는 정지 상태 진입 시의 하나의 구간에서 다중 예측 모델(200)에 구비된 복수의 예측 모델이 각각 출력한 신뢰도를 비교 및 분석하여 복수의 예측 모델들 중 하나를 선택함으로써, 하나의 구간에 대한 해당 예측 모델의 최종 예측값을 출력하는 구성이다. 여기서, 복수의 구간에서 각각의 구간 전환을 결정하는 대표신호를 통해 각각의 구간에 대한 예측 모델을 선택할 수 있다.The reliability analysis module 300 compares and analyzes the reliability output by each of the plurality of prediction models provided in the multiple prediction models 200 in one section of the starting state of the power plant or one section when entering the stationary state, and analyzes the plurality of prediction models. By selecting one of the prediction models, the final prediction value of the prediction model for a section is output. Here, a prediction model for each section may be selected through a representative signal for determining each section switch in a plurality of sections.

예측값 평탄화 모듈(400)은 복수의 구간마다 상이한 예측 모델에서 출력된 예측값의 불연속을 평탄화 하고, 복수의 구간의 각각에 대해 출력된 최종 예측값을 실측값과 비교하여 잔차를 출력하는 구성이다.The predicted value flattening module 400 is configured to flatten discontinuities of predicted values output from different prediction models for a plurality of sections, and output a residual by comparing final predicted values output for each of the plurality of sections with actual values.

결정 모듈(500)은 비교 모듈(400)에서 출력된 잔차를 분석하여 발전소 기기들의 운전상태의 결함유무를 판단하는 구성이다.The determination module 500 is a component that analyzes the residual output from the comparison module 400 to determine the presence or absence of a defect in the operation state of power plant equipment.

아울러, 이하에서는 다중 예측 모델(200)을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치의 구성들 간의 기능적으로 연결된 관계를 설명하기로 한다.In addition, hereinafter, a functionally connected relationship between components of an early warning device for starting and stopping a power plant using the multi-prediction model 200 will be described.

먼저 발전소의 기동 상태에서 조기 경보가 수행되는 것을 간단히 살펴보기로 한다.First, let's take a brief look at how early warnings are performed when the power plant is running.

도2는 다중 예측 모델(200)을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치에서 기동 상태에서 정상운전 상태까지 구성들 간의 기능 수행을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram schematically showing functions performed between components from an initial state to a normal operation state in an early warning device for starting and stopping a power plant using a multi-prediction model 200.

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치는 기동 상태에서 발전소에 문제가 있을 시 조기 경보를 수행하기 위해 신호 측정부(100)가 발전소의 기동 상태의 출력에 관한 감시 신호를 기동 상태에서 정상운전 상태까지 분류된 복수의 구간 및 정상운전 상태에서 정지 상태까지 분류된 복수의 구간마다 수신한다.As shown in FIG. 2, the early warning device for starting and stopping a power plant according to the present invention outputs the signal measuring unit 100 to start the power of the power plant in order to perform an early warning when there is a problem with the power plant in the starting state. A monitoring signal is received for a plurality of sections classified from a start state to a normal operation state and a plurality of sections classified from a normal operation state to a stop state.

이렇게 수신된 감시 신호는 다중 예측 모델(200)에 구비된 기동 예측 모델(210)이 수신하여 예측값 및 신뢰도를 발전소의 기동 상태의 복수의 구간마다 출력하여 예측값 평탄화 모듈(400)로 전송한다.The received monitoring signal is received by the maneuver prediction model 210 provided in the multi-prediction model 200 and outputs the predicted values and reliability for each section of the power plant's maneuvering state and transmits the predicted value to the predicted value flattening module 400.

예측값 평탄화 모듈(400)은 상이한 예측 모델에서 출력한 예측값을 평탄화 하고, 최종 예측값을 선정하여 실측값과 비교 및 분석함으로써, 잔차를 출력한다.The prediction value flattening module 400 flattens the prediction values output from different prediction models, selects the final prediction values, compares and analyzes the measured values, and outputs a residual.

이후 잔차는 결정 모듈(500)로 전송되고, 결정 모듈(500)이 잔차를 분석하여 조기 경보를 수행할 수 있다.Thereafter, the residual is transmitted to the determination module 500, and the determination module 500 can analyze the residual and perform an early warning.

발전소의 기동 상태에서와 반대의 프로세스로 발전소의 정지 상태까지 조기 경보가 수행되는 것을 간단히 살펴보기로 한다.Let's take a brief look at the early warnings that are performed from the start-up state of the plant to the stationary state of the plant in the opposite process.

도3은 다중 예측 모델(200)을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치에서 정상운전 상태에서 정지 상태까지 구성들 간의 기능 수행을 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a diagram schematically showing functions performed between components from a normal operation state to a stop state in an early warning device for starting and stopping a power plant using a multi-prediction model 200.

도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치는 정상운전 상태에서 정지 상태로 진입될 시점까지의 발전소에 문제가 있을 시 조기 경보를 수행하기 위해 신호 측정부(100)가 발전소의 정지 상태로 진입되는 시점의 출력에 관한 감시 신호를 정상운전 상태에서 정지 상태까지 분류된 복수의 구간 및 정상운전 상태에서 정지 상태까지 분류된 복수의 구간마다 수신한다.As shown in FIG. 3, the early warning device for starting and stopping a power plant according to the present invention is a signal measuring unit for performing an early warning when there is a problem in a power plant from a normal operation state to a time when it enters a stop state ( 100) receives a monitoring signal for the output at the time of entering the stationary state of the power plant for each of the plurality of sections classified from the normal operation state to the stationary state and the plurality of sections classified from the normal operation state to the stationary state.

이렇게 수신된 감시 신호는 다중 예측 모델(200)에 구비된 정지 예측 모델(220)이 수신하여 예측값 및 신뢰도를 발전소의 정상운전 상태에서 정지 상태까지 복수의 구간마다 출력하여 예측값 평탄화 모듈(400)로 전송한다.The received monitoring signal is received by the stationary prediction model 220 provided in the multi-prediction model 200 and outputs the predicted values and reliability every several sections from the normal operation state to the stationary state of the power plant to the predicted value flattening module 400 send.

예측값 평탄화 모듈(400)은 상이한 예측 모델에서 출력한 예측값을 평탄화 하고, 최종 예측값을 선정하여 실측값과 비교 및 분석함으로써, 잔차를 출력한다.The predicted value flattening module 400 flattens the predicted values output from different predictive models, selects the final predicted values, compares and analyzes the measured values, and outputs a residual.

이후 잔차는 결정 모듈(500)로 전송되고, 결정 모듈(500)이 잔차를 분석하여 조기 경보를 수행할 수 있다.Thereafter, the residual is transmitted to the determination module 500, and the determination module 500 can analyze the residual and perform an early warning.

이하에서는 도면을 참고하여 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보의 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, a process of an early warning regarding starting and stopping of a power plant will be described with reference to the drawings.

도4는 다중 예측 모델(200)을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 방법의 순서도이다.4 is a flowchart of an early warning method for starting and stopping a power plant using multiple prediction models 200.

도4에 도시된 바와 같이, 최초에 다중 예측 모델(200)이 발전소의 기동 및 정지 상태에 관한 정보를 기동 및 정지 상태의 복수의 구간마다 수신하여 하나의 구간에서 복수의 예측 모델이 각각 예측값 및 예측값에 대한 신뢰도를 출력한다.<S40>As illustrated in FIG. 4, initially, the multiple prediction models 200 receive information about the start and stop states of the power plant for each of the plurality of sections in the start and stop states, so that the plurality of prediction models in one section are predicted values and The reliability of the predicted value is output. <S40>

발전소의 기동 및 정지 상태에 관하여 발전소의 출력을 감지함으로써, 신호 측정부(100)가 감시 신호를 수신할 수 있다. 수신된 감시 신호들은 아날로그 신호이므로 신호 측정부(100)가 데이터를 처리하여 아날로그-디지털 변환단계를 거침으로써, 디지털 신호로 변환될 수 있다. 이렇게 디지털 신호로 변환된 감시 신호들의 실측값을 신호 측정부(100)가 예측값 평탄화 모듈(400)로 전송할 수 있다.By sensing the output of the power plant in relation to the start and stop states of the power plant, the signal measuring unit 100 may receive a monitoring signal. Since the received monitoring signals are analog signals, the signal measuring unit 100 processes data and undergoes an analog-to-digital conversion step, whereby it can be converted into a digital signal. The signal measurement unit 100 may transmit the measured values of the monitoring signals converted to digital signals to the prediction value flattening module 400.

여기서, 발전소의 출력은 크게 원자로 출력(열출력)과 발전기 출력으로 나뉠 수 있는데, 이와 같은 원자로 출력 및 발전기 출력은 메가와트(MW) 단위이지만, 편의를 위해 최대 출력 대비로써 % 단위를 사용할 수 있다.Here, the output of the power plant can be largely divided into a reactor output (heat output) and a generator output. Such reactor output and generator output are in megawatts (MW), but for convenience,% units can be used as the maximum output power. .

본 발명에서는 복수의 예측모델에 따른 구간 분류가 크게 발전소 출력과 연계되어 있기 때문에 발전소 출력으로 예시로 설명하기로 한다.In the present invention, since section classification according to a plurality of prediction models is largely associated with the power plant output, it will be described as an example of the power plant output.

또한, 각각 복수의 예측 모델로 구성된 기동 예측 모델(210) 및 정지 예측 모델(220)을 포함하는 다중 예측 모델(200)은 신호 측정부(100)에서 측정한 발전소의 출력에서 해당 구간에 발전소의 출력에 대한 예측값을 출력한다.In addition, the multi-prediction model 200 including the maneuver prediction model 210 and the stop prediction model 220 each composed of a plurality of prediction models, the power of the power plant in the corresponding section from the output of the power plant measured by the signal measuring unit 100 Output the predicted value for the output.

이러한 복수의 예측 모델은 발전소의 기동 상태에서 정상운전 상태 및 발전소의 정상운전 상태에서 정지 상태까지 복수의 구간에 대해 제1부터 제N까지 사용될 수 있다.Such a plurality of prediction models may be used from the first to the Nth for a plurality of sections from the starting state of the power plant to the normal operating state and the normal operating state to the stationary state of the power plant.

구체적으로, 기동 예측 모델(210)은 복수의 예측 모델로 구성되어 제1 기동 예측 모델(211), 제2 기동 예측 모델(212), … , 제N 기동 예측 모델까지 구비될 수 있다. 이에 따라, 각각의 예측 모델은 발전소의 기동 상태부터 정상운전 상태까지 분류된 복수의 구간마다 제1 기동 예측 모델(211), 제2 기동 예측 모델(212), … , 제N 기동 예측 모델까지 사용되어 복수의 구간에 대한 예측값 및 예측값에 대한 신뢰도를 출력할 수 있다.Specifically, the maneuver prediction model 210 is composed of a plurality of prediction models, the first maneuver prediction model 211, the second maneuver prediction model 212,. In addition, the N-th maneuver prediction model may be provided. Accordingly, each prediction model includes a first maneuver prediction model 211, a second maneuver prediction model 212,... , It can be used up to the N-th maneuver prediction model to output predicted values and reliability of predicted values for a plurality of sections.

이와 같은 기동 예측 모델(210)은 사용하기에 따라 서로 다른 알고리즘을 적용하여 기기의 예측값을 출력할 수 있다.The maneuver prediction model 210 may output a prediction value of a device by applying different algorithms according to use.

예를 들어, 제1 기동 예측 모델(211)은 AAKR(Auto Associative Kernel Regression) 기법을 이용한 데이터 모델을 사용할 수 있고, 제2 기동 예측 모델(212)은 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용한 물리적 모델을 사용할 수 있다. 이에 따라, 제1 기동 예측 모델(211)은 AAKR 기법을 이용하여 예측값을 출력할 수 있고, 제2 기동 예측 모델(212)은 칼만 필터를 이용하여 예측값을 출력할 수 있다.For example, the first maneuvering prediction model 211 may use a data model using an Auto Associative Kernel Regression (AAKR) technique, and the second maneuvering prediction model 212 may use a physical model using a Kalman Filter. Can be used. Accordingly, the first maneuvering prediction model 211 may output a prediction value using an AAKR technique, and the second maneuvering prediction model 212 may output a prediction value using a Kalman filter.

AAKR 기법은 과거 데이터를 학습하여 패턴 모델을 생성하고, 현재 실측값과 패턴 모델을 비교하여 유사성을 판단하며, 유사성을 기준으로 패턴 모델을 가중하여 예측값을 생성한다. 따라서 AAKR 기법은 학습된 패턴 모델 내에서 예측이 가능한 interpolation 형태의 예측 모델이며, 실측값이 학습된 패턴 모델 내에 존재할 경우에만 예측이 가능하다. 유사성 판단에서 실측값이 학습된 패턴 영역 내에 존재하는지 확인이 가능하고, 이 유사성들을 종합하여 예측값의 신뢰도를 계산해 낼 수 있다.The AAKR technique generates a pattern model by learning past data, compares the current measured value with the pattern model to determine similarity, and weights the pattern model based on the similarity to generate a predicted value. Therefore, the AAKR technique is an interpolation-type prediction model that can be predicted in a trained pattern model, and can be predicted only when the actual value exists in the trained pattern model. In the similarity determination, it is possible to check whether the actual value exists in the learned pattern region, and the reliability of the predicted value can be calculated by synthesizing these similarities.

복수의 AAKR 기법이 적용된 예측 모델이 적용될 경우, 각각의 AAKR 모델은 예측값과 신뢰도를 출력할 수 있다. 여기서, 신뢰도는 실측값과 패턴 모델 사이의 유사성을 의미한다.When a prediction model to which a plurality of AAKR techniques are applied is applied, each AAKR model can output prediction values and reliability. Here, the reliability means the similarity between the measured value and the pattern model.

칼만 필터는 물리적 모델을 기반으로 한 통계적 모델로써, 예측값과 공분산(Covariance)이 출력될 수 있다. 이러한 칼만 필터는 학습되지 않은 영역에서도 예측이 가능하고, 공분산을 통해 예측값의 불확실성(신뢰도)를 판단할 수 있다.The Kalman filter is a statistical model based on a physical model, and prediction values and covariance can be output. Such a Kalman filter can be predicted even in an unlearned region, and it is possible to determine the uncertainty (reliability) of the predicted value through covariance.

예측값이 출력된 이후에는 제1 기동 예측 모델(211), 제2 기동 예측 모델(212), … , 제N 기동 예측 모델에서 각각의 예측값에 대한 신뢰도를 출력할 수 있다. 이 때 신뢰도의 크기와 의미, 계산방법 등은 알고리즘별로 상이할 수 있다.After the predicted value is output, the first maneuvering prediction model 211, the second maneuvering prediction model 212,. , Reliability for each predicted value may be output from the N-th maneuver prediction model. At this time, the size, meaning, and calculation method of the reliability may be different for each algorithm.

신뢰도는 제1 기동 예측 모델(211), 제2 기동 예측 모델(212), … , 제N 기동 예측 모델에서 해당 기기에 대해 출력한 예측값이 얼마나 정확한지를 대략적으로 나타낸 지표이다.The reliability is the first maneuver prediction model 211, the second maneuver prediction model 212,. , It is an index roughly showing how accurate the predicted value outputted to the device in the Nth prediction model is.

또한, 제1 기동 예측 모델(211), 제2 기동 예측 모델(212), … , 제N 기동 예측 모델은 모두 AAKR 기법 또는 모두 칼만 필터를 사용하는 것과 같이 제1 기동 예측 모델(211), 제2 기동 예측 모델(212), … , 제N 기동 예측 모델이 모두 동일한 알고리즘을 사용할 수도 있다.Further, the first maneuvering prediction model 211, the second maneuvering prediction model 212, ... , N-th maneuver prediction model, the first maneuver prediction model 211, the second maneuver prediction model 212, such as all using the AAKR technique or Kalman filter. Also, all the N-th maneuver prediction models may use the same algorithm.

이와 동일하게, 발전소의 정상운전 상태에서 정지 상태로 진입 시까지 복수의 구간마다 정지 예측 모델(220)이 사용될 수 있다.In the same way, the stationary prediction model 220 may be used for a plurality of sections from the normal operation state of the power plant to the stationary state.

구체적으로, 정지 예측 모델(220)은 복수의 예측 모델로 구성되어 제1 정지 예측 모델(221), 제2 정지 예측 모델(222), … , 제N 정지 예측 모델까지 구비될 수 있다. 이에 따라, 각각의 예측 모델은 발전소의 정상운전 상태부터 정지 상태까지 분류된 복수의 구간마다 제1 정지 예측 모델(221), 제2 정지 예측 모델(222), … , 제N 정지 예측 모델까지 사용되어 복수의 구간에 대한 예측값 및 예측값에 대한 신뢰도를 출력할 수 있다.Specifically, the static prediction model 220 is composed of a plurality of predictive models, the first static prediction model 221, the second static prediction model 222,. , N-th stationary prediction model. Accordingly, each prediction model includes a first stop prediction model 221, a second stop prediction model 222,... , It can be used up to the Nth stop prediction model to output predicted values and reliability of predicted values for a plurality of sections.

정지 예측 모델(220)에 적용되는 알고리즘 또한 기동 예측 모델(210)과 동일하게 적용될 수 있기 때문에 동일한 내용에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.Since the algorithm applied to the static prediction model 220 can also be applied in the same manner as the predictive prediction model 210, the description of the same content will be omitted.

이후 신뢰도 분석 모듈(300)이 발전소의 기동 상태의 복수의 구간 중 하나의 구간 또는 정지 상태 진입 시의 복수의 구간 중 하나의 구간에서 다중 예측 모델(200)에 구비된 복수의 예측 모델이 각각 출력한 신뢰도를 비교 및 분석하여 복수의 예측 모델들 중 하나를 선택함으로써, 하나의 구간에 대한 해당 예측 모델의 최종 예측값을 출력한다.<S41>Thereafter, the reliability analysis module 300 outputs a plurality of prediction models provided in the multi-prediction model 200 in one of a plurality of sections of a power plant start-up state or one of a plurality of sections when entering a stationary state, respectively. By comparing and analyzing one reliability and selecting one of a plurality of prediction models, the final prediction value of the prediction model for one interval is output. <S41>

이를 도면을 참고하여 설명을 이어가도록 한다.This will be continued with reference to the drawings.

도5는 다중 예측 모델(200)을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치가 발전소의 기동 상태에서 정상 운전 시까지 구간별로 다중 예측 모델(200)이 적용되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram schematically showing that the multi-prediction model 200 is applied for each section from the start state of the power plant to the normal operation of the early warning device for starting and stopping the power plant using the multi-prediction model 200.

도5에 도시된 바와 같이, 기동 상태에서 정상운전 상태 사이에는 복수의 구간이 형성된다. 이에 따라, 기동 예측 모델(210)에 구성된 제1 기동 예측 모델(211), 제2 기동 예측 모델(212), … , 제N 기동 예측 모델은 구간#1부터 구간#n까지 복수의 구간마다 제1 기동 예측 모델(211), 제2 기동 예측 모델(212), … , 제N 기동 예측 모델이 사용되어 하나의 구간에 대한 예측값 및 신뢰도를 출력하게 된다.As shown in Fig. 5, a plurality of sections are formed between the starting state and the normal driving state. Accordingly, the first maneuvering prediction model 211, the second maneuvering prediction model 212, which are configured in the maneuvering prediction model 210,. , The N-th start prediction model includes a first start prediction model 211, a second start prediction model 212 for each of a plurality of sections from section #1 to section #n,. , The N-th maneuver prediction model is used to output the predicted value and reliability for one section.

이후 신뢰도 분석 모듈(300)에서는 하나의 구간에 대해 제1 기동 예측 모델(211), 제2 기동 예측 모델(212), … , 제N 기동 예측 모델에서 출력한 신뢰도를 비교 및 분석하여 해당되는 하나의 구간에서 가장 신뢰도가 높은 예측 모델을 선택할 수 있다.Thereafter, in the reliability analysis module 300, the first maneuvering prediction model 211, the second maneuvering prediction model 212,... , By comparing and analyzing the reliability output from the N-th maneuvering prediction model, a prediction model having the highest reliability can be selected in a corresponding section.

이와 동일하게 정지 예측 모델(220)에 구비된 제1 정지 예측 모델(221), 제2 정지 예측 모델(222), … , 제N 정지 예측 모델에서 출력한 신뢰도를 비교 및 분석하여 가장 신뢰도가 높은 예측 모델을 선택할 수 있다. 이는 도6을 참고하여 설명하기로 한다.In the same way, the first static prediction model 221, the second static prediction model 222 provided in the static prediction model 220,. , By comparing and analyzing the reliability output from the Nth static prediction model, the most reliable prediction model can be selected. This will be described with reference to FIG. 6.

도6은 다중 예측 모델(200)을 이용한 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치가 발전소의 정상 운전 상태에서 정지 시까지 구간별로 다중 예측 모델(200)이 적용되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.6 is a diagram schematically showing that the multi-prediction model 200 is applied for each section from a normal operation state of a power plant to a stop when an early warning device for starting and stopping a power plant using the multi-prediction model 200 is stopped.

도6에 도시된 바와 같이, 정상운전 상태에서 정지 상태 사이에는 복수의 구간이 형성된다. 이에 따라, 정지 예측 모델(220)에 구성된 제1 정지 예측 모델(221), 제2 정지 예측 모델(222), … , 제N 정지 예측 모델은 구간#1부터 구간#n까지 복수의 구간마다 제1 정지 예측 모델(221), 제2 정지 예측 모델(222), … , 제N 정지 예측 모델이 사용되어 하나의 구간에 대한 예측값 및 신뢰도를 출력하게 된다.As shown in Fig. 6, a plurality of sections are formed between the normal operation state and the stop state. Accordingly, the first static prediction model 221, the second static prediction model 222 configured in the static prediction model 220,. , The Nth stop prediction model includes a first stop prediction model 221, a second stop prediction model 222 for each of a plurality of sections from interval #1 to interval #n,. , The Nth static prediction model is used to output the predicted value and reliability for one section.

이후 신뢰도 분석 모듈(300)에서는 하나의 구간에 대해 제1 정지 예측 모델(221), 제2 정지 예측 모델(222), … , 제N 정지 예측 모델에서 출력한 신뢰도를 비교 및 분석하여 해당되는 하나의 구간에서 가장 신뢰도가 높은 예측 모델을 선택할 수 있다.Thereafter, in the reliability analysis module 300, the first static prediction model 221, the second static prediction model 222,… , By comparing and analyzing the reliability output from the Nth static prediction model, a prediction model having the highest reliability in a corresponding section may be selected.

이는 발전소의 기동 상태의 복수의 구간 중 하나의 구간 또는 정지 상태 진입 시의 복수의 구간 중에서 각각의 구간마다 신뢰도 분석 모듈(300)이 예측 모델을 선택하여 최종 예측값을 출력하는 것이다.This means that the reliability analysis module 300 selects a predictive model and outputs a final predicted value for each section among a plurality of sections of a plurality of sections of a starting state of a power plant or a plurality of sections when entering a stationary state.

이 때 하나의 구간에서 다른 구간으로 전환이 되는 것은 신뢰도를 기준으로 하여 신뢰도가 미리 설정된 임계값 이상일 시 해당 구간을 분류하는 정상적인 신호를 수신하였다고 신뢰도 분석 모듈(300)이 판단함으로써, 구간 전환을 결정할 수 있다.At this time, switching from one section to another section is determined by the reliability analysis module 300 that the reliability analysis module 300 determines that a normal signal for classifying the corresponding section is received when the reliability is higher than a preset threshold based on the reliability. Can be.

또한, 구간 전환을 결정하는 다른 실시예로써, 현재의 구간과 다음 구간의 신뢰도를 실시간으로 비교하여 다음 구간의 신뢰도가 높을 경우 구간 전환을 결정할 수 있다.In addition, as another embodiment of determining the section switching, the section switching may be determined when the reliability of the next section is high by comparing the reliability of the current section with the next section in real time.

또, 각각의 구간마다 신뢰도 분석 모듈(300)이 신뢰도가 최상위인 예측 모델을 선택하여 최종 예측값을 출력할 수 있다.Also, for each section, the reliability analysis module 300 may select a prediction model having the highest reliability and output the final prediction value.

또한, 대표신호를 통해서도 구간 전환을 결정할 수도 있다.In addition, it is also possible to determine the section switching through the representative signal.

구체적으로, 대표신호는 앞에서도 언급한 RCP의 속도, RCS 저온관 온도, 원자로 출력, 터빈 속도, 발전기 출력 등의 발전소 주요 신호이며, 신뢰도 분석모듈의 결과에 첨가하여 보조적으로 활용이 가능하다.Specifically, the representative signal is the main signal of the power plant, such as the speed of the RCP, the temperature of the RCS low-temperature tube, the reactor power, the turbine speed, and the generator output, and can be used as an auxiliary by adding it to the result of the reliability analysis module.

예를 들어, 신뢰도 분석 모듈(300)의 출력에 따라 3번째 예측모델의 신뢰도가 가장 높더라도 대표신호의 상태로 보아 4번째 예측모델을 사용하는 편이 적합하다고 판단될 경우 신뢰도 분석 모듈(300)의 결과를 무시하고 4번째 모델의 예측값을 사용할 수 있다.For example, even if the reliability of the third prediction model is highest according to the output of the reliability analysis module 300, when it is determined that it is appropriate to use the fourth prediction model based on the state of the representative signal, the reliability analysis module 300 You can ignore the results and use the predicted values from the fourth model.

여기서, 기동 예측 모델(210) 및 정지 예측 모델(220)은 복수의 예측 모델을 사용하되, 복수의 예측 모델의 종류는 서로 동일한 예측 모델을 사용할 수 있다.Here, the start prediction model 210 and the stop prediction model 220 may use a plurality of prediction models, but the types of the prediction models may use the same prediction model.

다음으로, 예측값 평탄화 모듈(400)이 상기 복수의 구간마다 상이한 예측 모델에서 출력된 상기 예측값의 불연속을 평탄화 하고, 상기 복수의 구간의 각각에 대해 출력된 상기 최종 예측값을 실측값과 비교하여 잔차를 출력한다.<S42>Next, the predicted value flattening module 400 flattens the discontinuity of the predicted values output from different prediction models for each of the plurality of sections, and compares the final predicted values output for each of the plurality of sections with actual values to determine a residual. Output it. <S42>

기동 예측 모델(210) 또는 정지 예측 모델(220)에서 출력한 최종 예측값은 복수의 구간마다 상이한 알고리즘으로 출력될 수 있기 때문에 잔차와 비교하기 위해서는 하나의 기준으로 변환하는 작업이 필요하다. 이에 따라, 최종 예측값은 불연속을 평탄화 하는 작업을 거쳐 변환될 수 있다.Since the final prediction value output from the maneuver prediction model 210 or the static prediction model 220 may be output by different algorithms for a plurality of sections, it is necessary to convert to a single criterion in order to compare the residuals. Accordingly, the final predicted value may be converted through a process of flattening the discontinuity.

이러한 예측값 평탄화 작업에는 이동평균필터(Move average filter) 또는 저대역 통과 필터(Low pass filter)가 사용될 수 있다.A motion average filter or a low pass filter may be used for the prediction value flattening operation.

이동평균필터는 연속적으로 입력되는 값들을 임의의 개수의 평균으로 출력하는 필터이며, 저대역 통과 필터는 입력값들의 주파수 성분 중 고주파 부분은 차단하고, 저주파 부분은 통과시키는 필터이다. 이러한 2가지의 필터는 모두 입력값에서 발생하는 급격한 변화를 부드럽게 연결해주게 된다.The moving average filter is a filter that outputs continuously input values as an average of an arbitrary number, and the low-pass filter is a filter that blocks the high-frequency portion and passes the low-frequency portion of the frequency components of the input values. Both of these filters smoothly connect sudden changes occurring in the input value.

예를 들어, 이동평균필터는,For example, the moving average filter,

Figure 112018129140628-pat00001
Figure 112018129140628-pat00001

으로 나타낼 수 있다. 여기서, N은 샘플수를 나타낼 수 있다.Can be represented as Here, N may represent the number of samples.

또한, 저대역 통과 필터의 1차 디지털 저대역 필터의 경우는,In addition, in the case of the first-order digital low-pass filter of the low-pass filter,

Figure 112018129140628-pat00002
Figure 112018129140628-pat00002

으로 나타낼 수 있다. 여기서,

Figure 112018129140628-pat00003
는 샘플링 타임, r은 시정수를 나타낼 수 있다.Can be represented as here,
Figure 112018129140628-pat00003
Is a sampling time and r is a time constant.

아울러, 잔차는 해당 기기의 실측값과 예측값의 차를 이용하여 계산한다. 즉, |실측값-예측값|을 통해 잔차를 계산하여 출력할 수 있다.In addition, the residual is calculated using the difference between the measured value and the predicted value of the corresponding device. In other words, the residual can be calculated and output through the |measured value-predicted value|.

마지막으로, 결정 모듈(500)이 상기 잔차를 분석하여 상기 발전소의 기동 및 정지 상태의 결함유무를 판단한다.<S43>Finally, the determination module 500 analyzes the residuals to determine whether the power plant is in a start or stop state or not. <S43>

결정 모듈(500)은 예측값 평탄화 모듈(400)에서 출력한 잔차를 기반으로 해당 기기에 대한 감시 신호가 미리 설정된 정상 운전 범위에 포함되는지 판단할 수 있다.The determination module 500 may determine whether a monitoring signal for the corresponding device is included in a preset normal operation range based on the residual output from the prediction value flattening module 400.

여기서, 정상 운전 범위는 사용자가 설정하는 것에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 따라서 잔차가 미리 설정된 정상 운전 범위를 벗어난 값이라면, 해당 기기에 대한 감시 신호는 해당 기기가 비정상 운전 상태에 있는 것으로 판단하여 조기 경보를 발생시키고, 잔차가 미리 설정된 정상 운전 범위를 벗어나지 않은 값이라면 경보를 발생시키지 않는다.Here, the normal driving range may be determined differently according to a user setting. Therefore, if the residual value is outside the preset normal operating range, the monitoring signal for the device determines that the relevant device is in an abnormal operating state and generates an early warning, and if the residual value does not exceed the preset normal operating range, an alarm Does not cause

이 때 경보 발생을 위한 정상 운전 범위는 사용자가 조정할 수 있다.At this time, the normal operating range for generating an alarm can be adjusted by the user.

예를 들어, 급수펌프의 정상 운전 범위는 45(최소) ~ 55(최대)이고, 최소값과 최대값의 편차는 10이 된다.For example, the normal operating range of the water supply pump is 45 (minimum) to 55 (maximum), and the deviation between the minimum and maximum values is 10.

따라서 잔차가 정상 운전 범위의 [최대값 - 최소값] 편차(10)의 30%(ㅁ3) 초과 시 경보가 발생되도록 프로그래밍 된 경우, 입력된 실측값이 60이고 계산된 예측값이 52인 경우에는 잔차는 8이 되고 편차의 30%를 초과하여 경보가 발생하게 된다.Therefore, when the residual is programmed to generate an alarm when 30% (ㅁ3) of the deviation of the maximum [min.-min. value] of the normal operating range (W3), the residual when the input measured value is 60 and the calculated predicted value is 52 Becomes 8, and an alarm is generated in excess of 30% of the deviation.

반대로 실측값이 43이고 예측값이 45라면 잔차가 2가 되어 경보가 발생하지 않게 된다.Conversely, if the measured value is 43 and the predicted value is 45, the residual becomes 2, so that no alarm is generated.

경보가 발생하게 되면 결정 모듈(500)은 전체 발전소들을 모니터링하는 통합센터 장치(미도시)로 경보 현황 정보를 전송하여 사용자가 확인할 수 있도록 할 수 있다.When an alarm occurs, the determination module 500 may transmit the alarm status information to an integrated center device (not shown) that monitors all power plants so that the user can confirm the alarm.

이처럼 본 발명에서는 다중 예측 모델(200)을 사용하여 발전소의 기동 및 정지에 관한 감시 신호를 기반으로 복수의 예측값 및 신뢰도를 출력하고, 신뢰도에 따라 순위가 높은 예측값을 실측값과 비교하여 잔차를 출력함으로써, 출력된 잔차가 정상 운전 범위에 포함되는지 판단하여 조기 경보를 발생시킨다.As described above, in the present invention, multiple prediction models 200 are used to output a plurality of prediction values and reliability based on a monitoring signal for starting and stopping of a power plant, and outputting residuals by comparing predicted values having a high ranking with actual values based on reliability. By doing so, it is determined whether the output residual is included in the normal operation range and an early warning is generated.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The above-described preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions should be considered to fall within the scope of the claims of the present invention.

100 : 신호 측정부
150 : 구간 설정부
200 : 다중 예측 모델
210 : 기동 예측 모델
211 : 제1 기동 예측 모델
212 : 제2 기동 예측 모델
220 : 정지 예측 모델
221 : 제1 정지 예측 모델
222 : 제2 정지 예측 모델
300 : 신뢰도 분석 모듈
400 : 예측값 평탄화 모듈
500 : 결정 모듈
100: signal measuring unit
150: section setting unit
200: multiple prediction model
210: maneuver prediction model
211: first maneuver prediction model
212: second maneuver prediction model
220: static prediction model
221: first static prediction model
222: second stop prediction model
300: reliability analysis module
400: prediction value flattening module
500: decision module

Claims (9)

발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치에 있어서,
발전소의 기동 및 정지 상태에 관한 정보를 상기 기동 및 상기 정지 상태의 복수의 구간마다 수신하여 하나의 구간에서 복수의 예측 모델이 각각 예측값 및 상기 예측값에 대한 신뢰도를 출력하도록 구비된 다중 예측 모델;
발전소의 기동 상태의 복수의 구간 중 하나의 구간 또는 발전소의 정지 상태 진입 시의 복수의 구간 중 하나의 구간에서 상기 다중 예측 모델에 구비된 상기 복수의 예측 모델이 각각 출력한 신뢰도를 비교 및 분석하여 상기 복수의 예측 모델들 중 하나를 선택함으로써, 상기 하나의 구간에 대한 해당 예측 모델의 최종 예측값을 출력하는 신뢰도 분석 모듈;
상기 복수의 구간마다 상이한 예측 모델에서 출력된 상기 예측값의 불연속을 평탄화 하고, 상기 복수의 구간의 각각에 대해 출력된 상기 최종 예측값을 실측값과 비교하여 잔차를 출력하는 예측값 평탄화 모듈; 및
상기 잔차를 분석하여 상기 발전소의 기동 및 정지 상태의 결함유무를 판단하는 결정 모듈;을 포함하는 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치.
In the early warning device for starting and stopping the power plant,
A multiple prediction model provided to receive information on a start and stop state of a power plant for a plurality of sections of the start and stop states, so that a plurality of prediction models in one section output prediction values and reliability of the prediction values, respectively;
By comparing and analyzing the reliability outputted by the plurality of prediction models provided in the multiple prediction models in one of a plurality of sections of a power plant starting state or one of a plurality of sections when entering a stationary state of a power plant, A reliability analysis module that outputs a final prediction value of a corresponding prediction model for the one section by selecting one of the plurality of prediction models;
A predicted value flattening module that flattens the discontinuity of the predicted values output from different prediction models for each of the plurality of sections, and outputs a residual by comparing the final predicted values output for each of the plurality of sections with actual values; And
An early warning device for starting and stopping a power plant, including; a determination module for analyzing the residuals to determine whether the power plant is in a start and stop state or not.
제1항에 있어서,
상기 신뢰도 분석 모듈은 상기 복수의 구간 중에서 상기 하나의 구간으로부터 다른 구간으로 전환할 시 상기 신뢰도가 임계값 이상인 것을 기준으로 하여 상기 구간의 전환을 결정하는 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치.
According to claim 1,
The reliability analysis module is an early warning device for starting and stopping a power plant that determines the switching of the section based on the reliability being greater than or equal to a threshold when switching from one section to another section among the plurality of sections.
제1항에 있어서,
상기 다중 예측 모델은 기동 예측 모델을 포함하고,
상기 기동 예측 모델은 제1 기동 예측 모델, 제2 기동 예측 모델 및 제N 기동 예측 모델까지 복수로 구비되어 상기 발전소의 기동 상태에서 정상운전 상태까지 분류된 복수의 구간마다 예측값 및 신뢰도를 생성하는 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치.
According to claim 1,
The multiple prediction model includes a maneuver prediction model,
The maneuver predictive model includes a plurality of first maneuver predictive models, a second maneuver predictive model, and an N maneuver predictive model to generate predicted values and reliability for a plurality of sections categorized from a start state to a normal operation state of the plant Early warning device for starting and stopping.
제1항에 있어서,
상기 다중 예측 모델은 정지 예측 모델을 포함하고,
상기 정지 예측 모델은 제1 정지 예측 모델, 제2 정지 예측 모델 및 제N 정지 예측 모델까지 복수로 구비되어 상기 발전소의 정상운전 상태에서 정지 상태까지 분류된 복수의 구간마다 예측값 및 신뢰도를 생성하는 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치.
According to claim 1,
The multiple prediction model includes a static prediction model,
The stationary predictive model includes a plurality of first stationary predictive models, a second stationary predictive model, and an N stationary predictive model, to generate predicted values and reliability for a plurality of sections classified from a normal operation state to a stationary state of the power plant. Early warning device for starting and stopping.
제1항에 있어서,
상기 다중 예측 모델은 기동 예측 모델 및 정지 예측 모델을 포함하고,
상기 기동 예측 모델 및 정지 예측 모델은 서로 동일한 종류의 예측 모델을 사용하는 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치.
According to claim 1,
The multi-prediction model includes a maneuver prediction model and a stop prediction model,
The start prediction model and the stop prediction model are early warning devices for starting and stopping a power plant using the same kind of prediction model.
제1항에 있어서,
사용자가 설정한 분류 기준에 따라 상기 발전소의 기동 및 정지 상태에 관한 정보를 수신하여 상기 발전소의 기동 상태에서 정상운전 상태 및 상기 발전소의 정상운전 상태에서 정지 상태에 관한 상기 복수의 구간을 분류하는 구간 설정부를 포함하는 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치.
According to claim 1,
Sections for receiving the information on the start and stop states of the power plant according to the classification criteria set by the user and classifying the plurality of sections on the normal operation state on the power plant start state and the stop state on the power plant normal operation state An early warning device for starting and stopping a power plant including a setting unit.
제1항에 있어서,
상기 예측값 평탄화 모듈은 이동평균필터 또는 저대역 통과 필터 중 하나를 사용하는 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치.
According to claim 1,
The predicted value flattening module is an early warning device for starting and stopping a power plant using either a moving average filter or a low-pass filter.
제1항에 있어서,
상기 발전소의 기동 및 정지 상태에 관한 정보는 원자로 출력 또는 발전기 출력을 포함하는 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 장치.
According to claim 1,
The information regarding the start and stop state of the power plant includes a reactor output or a generator output, an early warning device for starting and stopping the power plant.
발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 방법에 있어서,
다중 예측 모델이 발전소의 기동 및 정지 상태에 관한 정보를 상기 기동 및 상기 정지 상태의 복수의 구간마다 수신하여 하나의 구간에서 복수의 예측 모델이 각각 예측값 및 상기 예측값에 대한 신뢰도를 출력하는 단계;
신뢰도 분석 모듈이 발전소의 기동 상태의 복수의 구간 중 하나의 구간 또는 정지 상태 진입 시의 복수의 구간 중 하나의 구간에서 상기 다중 예측 모델에 구비된 상기 복수의 예측 모델이 각각 출력한 신뢰도를 비교 및 분석하여 상기 복수의 예측 모델들 중 하나를 선택함으로써, 상기 하나의 구간에 대한 해당 예측 모델의 최종 예측값을 출력하는 단계;
예측값 평탄화 모듈이 상기 복수의 구간마다 상이한 예측 모델에서 출력된 상기 예측값의 불연속을 평탄화 하고, 상기 복수의 구간의 각각에 대해 출력된 상기 최종 예측값을 실측값과 비교하여 잔차를 출력하는 단계; 및
결정 모듈이 상기 잔차를 분석하여 상기 발전소의 기동 및 정지 상태의 결함유무를 판단하는 단계;를 포함하는 발전소 기동 및 정지에 관한 조기 경보 방법.
In the early warning method for starting and stopping the power plant,
A multiple prediction model receiving information regarding a start and stop state of a power plant for each of a plurality of sections of the start and stop states, and outputting prediction values and reliability of the prediction values in a plurality of prediction models in one section, respectively;
The reliability analysis module compares the reliability output by each of the plurality of prediction models provided in the multiple prediction models in one of a plurality of sections of a power plant starting state or one of a plurality of sections when entering a stationary state, and Analyzing and selecting one of the plurality of prediction models to output a final prediction value of the prediction model for the one section;
Flattening a discontinuity of the predicted value output from a predictive model different for each of the plurality of sections, and outputting a residual by comparing the final predicted value output for each of the plurality of sections with an actual value; And
Determining module by analyzing the residual to determine whether the fault of the start and stop state of the power plant; early warning method for power plant startup and shutdown comprising a.
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