JP2001060110A - プラント異常事象評価装置とその方法、ならびに記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電プラントの水質管理において、異常事象
の予兆や発生に関する評価を客観的な基準の下で行うこ
とを可能とし、これにより評価に費やされるコストの引
き下げと評価の精度の向上を実現する。 【解決手段】 プラント正常稼働時に収集された実のプ
ラントデータからデータ変動評価用の基準値を計算し、
この基準値をベースにデータ変動を評価し、さらにこの
データ変動の評価結果から所定の評価基準に従ってプラ
ントの異常事象を評価する。客観的な基準値が与えられ
ることで、データ変動の評価結果に個人差が現れること
を防止できるとともに、所定の評価基準に従ってプラン
トの異常事象をデータ変動の評価結果から評価すること
で、異常事象の評価結果から個人差によるバラツキを排
除できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラントの水質管
理に関する異常事象を評価するプラント異常事象評価装
置とその評価方法、ならびに記憶媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発電プラントの水質管理において
は、収集されたデータたとえば水質管理に関するプロセ
スデータやその化学分析データ等を運転員や化学管理員
等が直接監視することで、異常事象の発生を示唆するデ
ータ変動を判断し、このデータ変動から異常事象の発生
や予兆を見つけ出している。また、異常事象が発生した
場合、運転員や化学管理員等による異常事象発生原因の
調査が実施される。この調査は、収集されたデータのな
かから、化学管理員等が個人のもつ知識と経験を頼り
に、異常事象との関連があると考える種類のデータを選
び出し、これを評価に適した形式に編集加工したものを
ベースにして行われる。

【０００３】このようなデータ変動の判断、異常事象発
生原因の調査は、たとえば、図７に示すような構成を有
する評価装置１００上で行われている。

【０００４】図７において、データ収集手段２は、発電
プラントの水質管理に関するプロセスデータやその化学
分析データなどを収集する。データ収集手段２により収
集されたデータは、評価装置１００の周辺機器として接
続された表示装置１０に表示手段６によってリアルタイ
ムで表示される。また、収集されたデータからトレンド
グラフ処理手段１０１によってトレンドデータＦ１０１
（トレンドグラフ）が作成され、表示手段６によって同
様に表示装置１０に表示される。異常事象の発生を示唆
するプロセスデータや化学分析データの変動の判断は、
このようにプロセスデータや水質化学分析データ、ある
いはトレンドグラフを化学管理員等が表示装置１０の画
面で直接監視することによって行われる。

【０００５】さらに、データ収集手段２により収集され
たデータのうち、予め化学管理員等によって選択された
種類のデータがプラントデータファイルＦ２として保存
される。異常事象が発生した場合、その原因を調査する
ために、化学管理員等がプラントデータファイルＦ２の
内容を編集用のアプリケーションプログラムを使って評
価に適した形式のデータに編集加工し、その結果を表示
装置１０の画面を通して参照することで、異常事象発生
時のデータが評価される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、発電プラントの
水質管理において、異常事象の発生を示唆するデータ変
動の判断、および異常事象の発生原因の調査には、多数
の運転員や化学管理員等の労力を要しており、管理コス
トがかさむという課題がある。また、運転員や化学管理
員等による評価の基準は個人の主観が介入することによ
って曖昧になりやすく、このことが信頼性の高い評価結
果を確実に得るうえでの障害となっている。さらに、評
価基準の曖昧さは、プラントデータの初期の軽微な変動
（異常事象の予兆など）を見過ごす結果を招く要因とも
なり、異常を発生前にくい止めるといった、根本の目的
の達成を阻む点といえる。

【０００７】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたもので、発電プラントの水質管理において、異常
事象の予兆や発生に関する評価を客観的な基準の下で行
うことを可能とし、これにより評価に費やされるコスト
の引き下げと評価の精度の向上を図ることのできるプラ
ント異常事象評価装置とその方法の提供を目的とする。

【０００８】さらに、前記目的を達成することのできる
プログラムを記憶した記憶媒体の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明のプラント異常事象評価装置は、プ
ラントの水質管理に関するデータを収集するデータ収集
手段と、この収集されたデータからデータ変動を評価す
るための基準値を求める基準値計算手段と、この収集さ
れたデータの変動を前記基準値計算手段により求められ
た基準値により評価するデータ変動評価手段と、このデ
ータ変動の評価結果から所定の評価基準に従って前記プ
ラントの異常事象を評価する異常事象評価手段と、この
異常事象評価手段により得られた異常事象の評価結果を
表示する表示手段とを有することを特徴とする。

【００１０】本発明のプラント異常事象評価装置では、
プラントが正常に稼働している期間に収集された、プラ
ントの水質管理に関するデータたとえばプロセスデータ
や水質化学分析データから、そのデータ変動を評価する
ための基準値が計算される。この基準値をベースに現在
の収集データの変動が評価され、このデータ変動の評価
結果から所定の評価基準に従ってプラントの異常事象が
評価される。

【００１１】ここで、データ変動評価のための基準値
は、例えばプラントが正常に稼働している期間に収集さ
れたデータに基づき、予め決められた計算方法により計
算されるので、人の主観の排除された客観性のある値と
して与えられる。プラントの異常事象の評価結果は、こ
のようにして得られたデータ変動の評価結果から、所定
の評価基準に従って得られる。評価基準はたとえばデー
タ変動と異常事象との関連を記述したマトリックス等か
ら得ることが可能である。評価結果として得られたデー
タ変動に関連する異常事象を前記マトリックスから読み
込めば、客観性のある異常事象の評価結果が得られる。

【００１２】以上により、本発明によれば、信憑性の高
い異常事象評価結果を得ることができる。また、本発明
により、異常事象の発生の判断のみならず、予兆レベル
の異常事象の発生の判断を評価結果として得ることが容
易になり、異常の早期発見が可能になる。さらに、本発
明では、データ変動と異常事象との関連が定義されたな
かで異常事象の評価が行われるので、異常事象の原因の
究明が容易になる。加えて、本発明によれば、評価のた
めの人的負荷が大幅に軽減され、管理コストを低減する
ことができる。

【００１３】データ変動評価のための基準値を計算する
方法には、平均、移動平均、相関、積算確率等が挙げら
れる。これら異なる方法で複数の基準値を計算してお
き、その中から、たとえばデータの種別毎に、そのデー
タの性質に合った基準値を選択するように構成してもよ
い。これにより、より一層信頼性の高い異常事象評価結
果が得られる。また、プラントの状態に応じて、適宜最
適な計算方法により計算された基準値に切り替える方式
も有効である。

【００１４】また、基準値の計算周期を設定・変更する
手段を付加することにより、プラントの運転状況やデー
タの変動の仕方に応じて、計算周期を適宜最適な周期に
変更でき、より信頼性の高い異常事象評価結果を得るこ
とができる。

【００１５】さらに、データ間の相関に基づきデータ変
動を評価する手段を付加してもよい。たとえば、同一周
期に得られたデータ間の相関に基づいてデータ変動の評
価を行う方式が挙げられる。たとえば、データ間の相関
に一定の条件を定めておき、この一定条件を満足しない
場合に有意のデータ変動が生じたものと判断する方法が
考えられる。この方法は、計算された基準値に拠らな
い、別の観点からのデータ変動の評価を行うことがで
き、微妙なデータ変動の検出が漏れる確率が一層減り、
異常事象評価結果の信頼性が向上する。

【００１６】データ変動と異常事象との関連の強さを数
値で表示するマトリックスを異常事象の評価基準に用い
ることで、各異常事象への適合度の値に微妙な差を与え
ることができ、各異常事象の間でのランク分けが可能に
なる。

【００１７】さらに、それを発展させた方式として、変
動データが異常事象に影響を与える度合（影響度）を、
変動データと異常事象との関連の強さを肯定的に示すプ
ラスの値と否定的に示すマイナスの値とにより表現し、
適合度の計算を加減算を通して行う方式がある。これに
よると、影響度を多段階に表現する方式よりもより一層
現実度の高い評価が可能になる。

【００１８】データ変動または異常事象が継続する期間
の情報を保存し、表示することにより、プラントの状態
の全体像が容易に捕らえられるようになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき説明する。

【００２０】図１は、本発明の一実施形態であるプラン
ト異常事象評価装置の機能構成を示すブロック図であ
る。

【００２１】同図に示されるように、本実施形態のプラ
ント異常事象評価装置１は、プラントの水質管理に関す
るプロセスデータやその化学分析データ（以下、プラン
トデータと呼ぶ。）を収集しプラントデータファイルＦ
２として格納するデータ収集手段２と、プラントデータ
ファイルＦ２内のプラントデータからデータ変動評価用
の基準値を計算し基準値データベースＤ１に格納する基
準値計算処理部３と、基準値データベースＤ１内の基準
値を用いてデータ変動を評価し、その評価結果を変動デ
ータファイルＦ３として記憶装置に格納する変動判断手
段４と、変動データファイルＦ３内の変動データに基づ
き異常事象の評価（予兆や発生などの判断）を行う異常
事象評価手段５と、異常事象評価手段５により得られた
異常事象の評価結果や収集されたプラントデータそのも
のを表示装置１０に表示したり印刷出力装置１２に出力
する処理を行う表示手段６と、異常事象評価手段５によ
る異常事象評価のための基準が記述された予兆評価マト
リックス７と、操作員等からの各種の指示やデータを受
け入れる入力装置１１とを備えて構成される。

【００２２】以上、図１に示すプラント異常事象評価装
置１は、具体的には、パーソナルコンピュータなどの汎
用のコンピュータシステムや、ハード・ソフト的に専用
化されたコンピュータシステムにより実現可能である。

【００２３】図２は図１に示した基準値計算処理手段３
の動作を示すフローチャートである。データ収集手段２
は、決められた周期で、データ変動・異常事象の評価に
必要な種類のプラントデータを収集しプラントデータフ
ァイルＦ２として記憶領域に書き込む。基準値計算処理
手段３は、プラントデータファイルＦ２から各周期のプ
ラントデータを読み込み、このプラントデータについ
て、たとえばデータ種別毎の平均値とその標準偏差を計
算し、これら平均値と標準偏差とで定義される基準値を
プラントデータ種別毎の基準値として基準値データベー
スＤ１に格納する。ただし、基準値を生成するため収集
するプラントデータはプラントが正常に稼働している期
間のものとする。

【００２４】図３は図１に示した変動判断手段４の動作
を示すフローチャートである。変動判断手段４は、プラ
ントデータファイルＦ２より最新のプラントデータを読
み込み、読み込んだプラントデータと、図４に示す基準
値データベースＤ１内の該当する基準値、たとえば平均
値±３σ（σ＝標準偏差）とを比較する。この比較の結
果、読み込んだプラントデータが平均値±３σの範囲外
の場合は有意なデータ変動が生じたものと見なし当該プ
ラントデータの変動内容（変動データ）を変動データフ
ァイルＦ３へ書き込む。

【００２５】たとえば、当該プラントデータが基準値の
上限を逸脱している場合には「増加」、基準値の下減を
逸脱している場合には「減少」といったデータ変動内容
を変動データファイルＦ３へ書き込む。このようにして
変動データファイルＦ３に各種のプラントデータの変動
データを蓄積して行く。

【００２６】この後、異常事象評価手段５が、変動デー
タファイルＦ３より各変動データを読み込み、これらの
変動データから異常事象の予兆や発生の有無を判断する
評価を行う。

【００２７】図５はこの異常事象評価手段５の動作を示
すフローチャートである。異常事象評価手段５は、各変
動データの異常事象への適合度を処理５１で評価する。
この処理５１は例えば次のようにして行われる。

【００２８】ここで、一つ一つの変動データが異常事象
に影響を与える度合を影響度ａＲ_ｉ(ｉ＝１〜ｎ；ｎ＝
全変動データの数））とし、これが１または０の二値で
表わされるものとする。たとえば、原子力プラントにお
ける「炉内構成材料の損傷・腐食」の「炉水導電率の増
加」への影響は大であるから影響度は１と定義される。
このような影響度ａＲ_ｉの一覧が、図６に示すように、
予兆評価マトリックスＭ１に予め登録されている。

【００２９】異常事象評価手段５は、変動データファイ
ルＦ３より各変動データを読み込むと、まず、読み込ん
だ個々の変動データの異常事象への影響度ａＲ_ｉを予兆
評価マトリックスＭ１を参照してそれぞれ調べる。続い
て、これらの影響度ａＲ_ｉから、一つ一つの異常事象へ
の適合度ａＲを下式により求める。

【００３０】 ａＲ＝１−（１−ａＲ_１）×（１−ａＲ_２）×（１−ａＲ_３）×・・・×（１ −ａＲ_ｎ） 異常事象評価手段５は、この計算をすべての異常事象に
ついて行い、その結果を評価データファイルＦ４に保存
する。

【００３１】例えば、「炉水導電率の増加」と「復水導
電率の増加」いう各変動が検出された場合、「炉内構成
材料の損傷・腐食」という一つの異常事象についての適
合度ａＲを求めると、 ａＲ＝１−（１−１)×（１−０)×・・・ となり、適合度ａＲは１となる。したがって、この場合
「炉内構成材料の損傷・腐食」の異常事象の予兆または
発生が判断されることになる。

【００３２】また、「燃料破損」という異常事象につい
ての適合度ａＲは ａＲ＝１−（１−０)×（１−１)×・・・ で求められ、適合度ａＲはやはり１となる。したがっ
て、「燃料破損」の異常事象の予兆または発生も同時に
判断されることになる。

【００３３】表示手段６は、各異常事象に対する適合度
の計算結果を、たとえばプラントデータの変動内容（増
加，減少など）とともに表示装置１０または印刷装置１
２より出力することにより、異常事象の予兆や発生を運
転員や化学管理員等に提供する。

【００３４】なお、個々の変動データ毎の異常事象への
影響度ａＲ_ｉの値は、運転員や化学管理員等による入力
により、適宜、設定・変更することが可能である。

【００３５】さらに、本実施形態のプラント異常事象評
価装置は、以下のような機能の変更・追加が可能であ
る。

【００３６】基準値計算処理手段３は、データの平均値
とその標準偏差による基準値を計算したが、これに限ら
ず、移動平均、相関、積算確率等の別の計算方法によっ
て基準値を生成するものであってよい。

【００３７】また、基準値計算処理手段３は、平均、移
動平均、相関、積算確率等のいくつかの計算方法により
複数の異なる基準値を計算するものであってよい。複数
の基準値を有効に運用する方法としては、たとえば、プ
ラントデータの種別毎に、そのプラントデータの性質に
合った計算方法による最適な基準値を選択する方法、プ
ラントの状態に合った計算方法による基準値を選択する
方法などがある。これにより、評価結果の信頼性の向上
を期待できる。

【００３８】基準値を計算する周期は固定に決められて
いてもよいが、プラントの運転状況やデータの変動の仕
方に応じて、適宜最適な周期に変更できるように構成す
ることが望ましい。また、データ種別毎に異なる計算周
期を設定できるようにしてもよい。

【００３９】同一周期に得られた複数のプラントデータ
について、これらデータ間の相関に基づいてデータ変動
の評価を行う機能を加えてもよい。たとえば、決められ
た複数のプラントデータ間の相関に一定の条件を定義し
ておき、あるプラントデータが変動して前記相関の一定
条件を満足しなくなったとき、有意なデータ変動を判断
するようにする。

【００４０】また、予兆評価マトリックスＭ１におい
て、変動データが異常事象に影響を与える度合（影響
度）は、１，０とともにその中間値を使って多段階に表
現されてもよい。すなわち、因果関係の度合の強い順に
０．８，０．４，０．０５などとおく。例えば、上述し
た例において、原子力プラントにおける炉内構成材料の
損傷・腐食を評価するとき、専門家の経験に基づく知識
から、炉水導電率の影響度を０．４と表現してもよい。
これにより、各異常事象への適合度の値に微妙な差を与
えることができ、各異常事象の間でのランク分けが可能
になる。

【００４１】また、予兆評価マトリックスＭ１におい
て、変動データが異常事象に影響を与える度合（影響
度）を、変動データと異常事象との関連の強さを肯定的
に示すプラスの値と否定的に示すマイナスの値とにより
表現し、適合度の計算を加減算を通して行うようにする
ことで、影響度を多段階に表現する前記方式よりも一層
現実度の高い評価が可能になる。

【００４２】変動判断手段４及び異常事象評価手段５に
は、データ変動、異常事象の継続する期間等を保存し表
示する機能を付加することが可能である。データ変動、
異常事象の継続期間を表示することにより、プラントの
状態の全体像を視覚的に捕らえやすくなるという効果が
得られる。

【００４３】以上、説明したプラント異常事象評価装置
の特徴的な機能は、たとえばフロッピーディスク、ＣＤ
−ＲＯＭ等のコンピュータによって読み取り可能な記憶
媒体にアプリケーションプログラムとして記憶すること
が可能である。図１に示した本実施形態のプラント異常
事象評価装置は、このような記憶媒体からアプリケーシ
ョンプログラムを読み込んで実行するコンピュータの形
態で実現することが可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信憑性の高い異常事象評価結果を得ることができる。ま
た、本発明により、異常事象の発生の判断のみならず、
予兆レベルの異常事象の発生の判断を評価結果として得
ることが容易になり、異常の早期発見が可能になる。さ
らに、本発明では、データ変動と異常事象との関連が定
義されたなかで異常事象の評価が行われるので、異常事
象の原因の究明が容易になる。加えて、本発明によれ
ば、評価のための人的負荷が大幅に軽減され、管理コス
トを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるプラント異常事象評
価装置の構成を示す図である。

【図２】図１の基準値計算処理手段の動作を示すフロー
チャートである。

【図３】図１に示した変動判断手段の動作を示すフロー
チャートである。

【図４】基準値データベースの構成を示す図である。

【図５】図１の異常事象評価手段の動作を示すフローチ
ャートである。

【図６】予兆評価マトリックスの一例を示す図である。

【図７】従来のプラント異常事象評価装置の構成を示す
図である。

【符号の説明】

１：プラント異常事象評価装置 ２：データ収集手段 ３：基準値計算手段 ４：変動判断手段 ５：異常事象評価手段 ６：表示手段 Ｄ１：基準値データベース Ｆ２：プラントデータファイル Ｆ３：変動データファイル Ｆ４：評価データファイル Ｍ１：予兆評価マトリックス １０：表示装置 １１：入力装置 １２：印刷出力装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長沢 克已 神奈川県川崎市幸区堀川町66番２ 東芝エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 佐藤 武俊 神奈川県川崎市幸区堀川町66番２ 東芝エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 後藤 由理子 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） 5B049 AA02 AA06 BB07 CC21 EE01 EE05 FF01 GG09 5B075 ND20 NK54 PQ02 PQ40 QP01 UU40 5H223 AA03 CC08 DD03 EE06 EE30

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントの水質管理に関するデータを収
   集するデータ収集手段と、 この収集されたデータからデータ変動を評価するための
   基準値を求める基準値計算手段と、 この基準値計算手段により求められた基準値により、前
   記収集されたデータの変動を評価するデータ変動評価手
   段と、 このデータ変動の評価結果から所定の評価基準に従って
   前記プラントの異常事象を評価する異常事象評価手段
   と、 この異常事象評価手段により得られた異常事象の評価結
   果を表示する表示手段とを有することを特徴とするプラ
   ント異常事象評価装置。
2. 【請求項２】 前記基準値計算手段が、それぞれ異なる
   計算方法により複数の基準値を求めることを特徴とする
   請求項１記載のプラント異常事象評価装置。
3. 【請求項３】 前記基準値計算手段によって計算された
   複数の基準値のうち、前記データ変動評価手段で用いる
   基準値を選択する手段をさらに有することを特徴とする
   請求項２記載のプラント異常事象評価装置。
4. 【請求項４】 前記基準値計算手段による基準値の計算
   周期を設定・変更する手段をさらに有することを特徴と
   する請求項１記載のプラント異常事象評価装置。
5. 【請求項５】 前記データ変動評価手段が、データ間の
   相関に基づきデータ変動を評価する手段をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１記載のプラント異常事象評価
   装置。
6. 【請求項６】 前記異常事象評価手段が、データ変動と
   異常事象との関連を表示したマトリックスを参照して前
   記プラントの異常事象を評価することを特徴とする請求
   項１記載のプラント異常事象評価装置。
7. 【請求項７】 前記マトリックスが、データ変動と異常
   事象との関連を、その関連の強さを示す数値とともに表
   示したものであることを特徴とする請求項６記載のプラ
   ント異常事象評価装置。
8. 【請求項８】 前記マトリックスが、データ変動と異常
   事象との関連の強さを肯定的に示す数値と否定的に示す
   数値を含むものであることを特徴とする請求項７記載の
   プラント異常事象評価装置。
9. 【請求項９】 データ変動または異常事象の継続期間に
   関する情報を保存する手段と、 前記保存されたデータ変動または異常事象の継続期間に
   関する情報を表示する手段とをさらに有することを特徴
   とする請求項１記載のプラント異常事象評価装置。
10. 【請求項１０】 プラントの水質管理に関するデータを
    収集する段階と、 この収集されたデータからデータ変動を評価するための
    基準値を求める段階と、 前記収集されたデータの変動を前記求められた基準値に
    より評価する段階と、 このデータ変動の評価結果を用いて前記プラントの異常
    事象を評価する段階とを有することを特徴とするプラン
    トデータ評価方法。
11. 【請求項１１】 コンピュータを動作させるためのプロ
    グラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
    において、 前記プログラムは、 プラントの水質管理に関するデータを収集させる手段
    と、 この収集されたデータからデータ変動を評価するための
    基準値を求めさせる手段と、 前記収集されたデータの変動を前記求められた基準値に
    より評価させる手段と、 このデータ変動の評価結果を用いて前記プラントの異常
    事象を評価させる手段と、 この異常事象の評価結果を表示させる手段とを有するこ
    とを特徴とする記憶媒体。