JP2010124548A - 電力プラント監視制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力プラントの一次機器及び二次機器状態がＨＭＩ画面上で効率的に把握でき、プラント運用の効率化及び高度化に寄与できる電力プラント監視制御装置を提供することである。
【解決手段】電力プラントの単線結線図のＨＭＩ画面を記憶した記憶装置１８と、単線結線図のＨＭＩ画面を表示装置２１に表示するＨＭＩ画面表示手段１９と、単線結線図のＨＭＩ画面上に一次機器と二次機器とのシンボル及び接続状態を配置し単線結線図を二次単線結線図として表示する機器接続表示手段２２と、各機器状態変化に対応してそれらのシンボル表示変化あるいは関連するメッセージを表示する状態変化表示手段２３とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンピュータを適用して表示装置にＨＭＩ画面を表示し電力プラントの監視制御を行う電力プラント監視制御装置に関する。

一般に、電力プラント監視制御装置は、旧来のキュービクル形の監視制御盤からコンピュータを用いた新世代システムへの移行が急速に進んでいる。新しいシステムでは電力プラントのＭＩＭＩＣ母線（模擬母線）や機器状態がコンピュータ画面上に表示され、制御室からの監視制御はこの画面上のメッセージ表示や機器シンボル操作により行われ、コンピュータ内の記録装置に記録され、さらには通信装置を介して遠方の広域監視装置（ＳＣＡＤＡ等）へ送信される。ＳＣＡＤＡとは「監視制御とデータ収集」を意味する「Supervisory Control And Data Acquisition」の略称で、一般に"スキャダ"と発音され、日本国内では一般に「監視制御システム」と呼ばれている。

例えば、電力プラントが変電プラントの場合には、図９に示すように、コンピュータ画面上に変電所一次機器の単線結線図が表示され、同画面内に電気量が数値表示され、これにより一次機器状態が把握できるようになっている。一次機器である遮断器は遮断器シンボル１、断路器は断路器シンボル２、接地断路器は接地断路器シンボル３、母線は母線シンボル４、変圧器は変圧器シンボル５、リアクトルはリアクトルシンボル６、計器用変圧器は計器用変圧器シンボル７で示されている。

また、二次機器状態を表示する別の専用画面が有り、二次機器の常時監視不良確認や制御パラメータ等の遠方設定を行うことができる。さらに、変電プラント内で発生する機器動作、操作、監視不良等のイベントは、旧来のシーケンシャルイベントレコーダ的な表示も可能なイベントリスト画面上に表示され、同時にハードディスク等のメモリへも記録され、これにより事後に時系列的な分析ができるようになっている。これらの電子記録はコンピュータの機能を利用してデータベース化され、統計的処理も可能な機能を装備するのが通常である。

電力プラント監視制御装置は、これらの複数のコンピュータ画面の表示をオペレータが切り替えて必要な情報取得し、操作や解析を行うように構成されている。このオペレータが情報取得や機器操作を行う装置をＨＭＩ（ヒューマンマシンインターフェース）と呼ぶ。

ここで、機器の選択が行われた直前から、「入」又は「切」等の制御操作が行われるまでの間に、機器の状態変化が発生しても、機器が選択された状態と状態変化が発生した状態とをＣＲＴ画面上で明確に区別して表示できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特公平８−２８９１２号公報

しかし、従来のものでは、一次機器と二次機器とが個別のＨＭＩ画面に表示されるように構成されているので、オペレータはＨＭＩからプラント機器全体を一度に見渡すことができず、多量のイベントメッセージや機器動作が発生する場合には、複数の画面間を表示切替しながら情報収集することになり、緊急時対応の一次判断がしづらくなる。

電力プラントの一次機器の状態は計器用変成器や各種のセンサー、無電圧接点を介して電子的な処理が可能な低い電圧電流値へ変換され二次機器へ取り込まれる。二次機器は一次機器の状態を取得して表示及び記録し、一次機器の電圧電流を適切な値に制御あるいは異常状態を検出する演算を行い、制御保護指令を出力する機能を持つ装置である。従って、二次機器無しには一次機器の状態を把握し、制御することができないため、二次機器不良時は健全な一次機器も運転停止する等のプラント運用も一般的である。

このことから、二次機器に発生するトラブルはプラントの稼働率に大きな影響を与える。二次機器の状態監視はプラント監視制御装置の重要な機能であり、一次機器、二次機器を網羅したＨＭＩを介したプラント機器全体の監視の視認性はプラント運用の効率化、高度化に寄与する重要な要因の一つである。

本発明の目的は、電力プラントの一次機器及び二次機器状態がＨＭＩ画面上で効率的に把握でき、プラント運用の効率化及び高度化に寄与できる電力プラント監視制御装置を提供することである。

請求項１の発明に係わる電力プラント監視制御装置は、コンピュータを適用して表示装置にＨＭＩ画面を表示し電力プラントの監視制御を行う電力プラント監視制御装置において、電力プラントの単線結線図のＨＭＩ画面を記憶した記憶装置と、前記単線結線図のＨＭＩ画面を前記表示装置に表示するＨＭＩ画面表示手段と、前記単線結線図のＨＭＩ画面上に一次機器と二次機器とのシンボル及び接続状態を配置し前記単線結線図を二次単線結線図として表示する機器接続表示手段と、各機器状態変化に対応してそれらのシンボル表示変化あるいは関連するメッセージを表示する状態変化表示手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電力プラントの一次機器及び二次機器状態がＨＭＩ画面上で効率的に把握でき、プラント運用の効率化及び高度化に寄与できる電力プラント監視制御装置を提供できる。

図１は本発明の第１の実施の形態に係わる電力プラント監視制御装置のブロック構成図である。電力プラント監視制御装置はコンピュータを用いて構成される。電力プラントの一次機器１４及び二次機器１５の状態は、プロセス入力装置１６を介して演算制御装置１７に入力される。一方、記憶装置１８には電力プラントの単線結線図のＨＭＩ画面が記憶されている。

演算制御装置１７のＨＭＩ画面表示手段１９は、オペレータによる入力装置２０からの指令により、記憶装置１８に記憶された単線結線図のＨＭＩ画面を表示装置２１に表示するものである。また、機器接続表示手段２２は、オペレータによる入力装置２０からの指令により、表示装置２１に表示された単線結線図のＨＭＩ画面上に、一次機器と二次機器とのシンボル及び接続状態を配置し、単線結線図を二次単線結線図として表示するものである。そして、演算制御装置１７の状態変化表示手段２３は、電力プラントの一次機器１４及び二次機器１５の状態変化を監視し、各機器状態変化に対応してそれらのシンボル表示変化あるいは関連するメッセージを表示装置２１に表示するものである。このようにして、電力プラント監視制御装置は、表示装置２１にＨＭＩ画面を表示し電力プラントの監視制御を行う。

第１の実施の形態では、ＨＭＩ画面上に一次単線結線図に代えて二次単線結線図を表示する方式である。図２に示すように、二次単線結線図上には計器用変成器やトランスデューサを介した一次機器と二次機器との接続が描画されており、一次機器と対応する二次機器が図上で一覧できる。図２中の符号８は計器用機器シンボル、符号９は二次機器群シンボルである。この利点は、一次機器に対応する二次機器状態が即時に認識できる点であり、別の二次機器専用画面上に切り替えて機器状態を確認し一次機器との対応を読み取る従来方式よりも状況把握の効率及び確実性が向上する。

二次機器に関する画面への情報表示方法は、系統事故発生に際して動作した保護リレーのシンボル表示変化、試験状態にある二次機器の明示、監視不良の発生した機器のシンボルの表示変化や確認メッセージの自動出現等がある。これにより、オペレータはイベント発生時の変電プラントの動作状態と影響範囲を従来よりも短時間で広範囲に捉えることができる。最初に全体表示画面で全体的な状況を把握し、次に各装置の詳細状況確認画面へ切替え詳細なトラブル解析を実施すればよい。これにより、プラント運用上の人為的判断ミスの減少に効果が期待できる。

以上の説明では、ＨＭＩ画面上の一次単線結線図を二次単線結線図へ置き換えて表示したが、一次単線結線図表示は残し必要に応じて二次単線結線図表示への切り替えを行うようにしてもよい。これは、二次単線結線図では一画面への表示項目数が増えることから、システムによっては画面が複雑化し視認性が低下してしまう可能性があるため、簡素な表示が要求されるような事例に配慮した方式である。

また、電力プラントの単線結線図に加えて、３線結線図のＨＭＩ画面を記憶装置１８に記憶しておき、図３に示すように、線結線図のＨＭＩ画面を表示するようにしてもよい。図３の符号１０は３相表現した二次電圧回路、符号１１は３相表現した二次電流回路である。このような３線結線図のＨＭＩ画面は、オペレータによる入力装置２０からの指令により、ＨＭＩ画面表示手段１９が表示装置２１に表示する。また、機器接続表示手段２２は各相の電気量及び機器状態を３線結線図のＨＭＩ画面上に個別表示する。

すなわち、電力プラントに適用される保護リレー等には閾値を超える電気量の３相アンバランス状態で監視不良を検出するものがある。これらが監視不良検出した場合、機器状態を詳細に把握し監視不良原因を特定するために、３相各相の電気量を確認するニーズが出てくる。その状況では、単線結線図でなく二次３線結線図を表示するＨＭＩ画面が有効である。

各相の線上への電気量の常時表示あるいは、マウスポインタで指図したときにその部分の電気量表示が画面上に現れる表示方法がある。現時点の通常のＨＭＩ画面では、電力プラント全体の３線結線図表示には表示精度が十分で無い場合が多く、その場合は特定部分に分割した表示をする。

以上の説明では、表示画面はオペレータの操作により選択するようにしたが、変電プラントで発生するイベントの内容に応じて、自動的に適切な画面表示に切り替えるようにしてもよい。すなわち、ＨＭＩ画面表示手段１９は、電力プラント内で発生するイベントの内容に応じて、発生イベントに最も関連性の高いＨＭＩ画面、またはオペレータによる一次対応に最も有用なＨＭＩ画面を自動選択して表示装置２１に表示する。例えば、変電プラント内の電源系統に一次機器、所内交流電源系統、所内直流電源系統の３領域がある場合等では、発生領域／箇所の属する単線結線図画面へ自動的に切り替わることにより、オペレータは目的の画面に短時間で到達できる。

ここで、全体の二次単線結線図を常時表示するニーズがない場合もある。このようなケースに対しては、通常はＨＭＩ画面には従来の一次単線結線図のみを表示しておき、動作や監視不良の状態変化が発生した二次機器のみを、状態変化した時に一次単線結線図上に表示出現させる。

図４は動的二次単線結線図を表示したＨＭＩ画面の平面図である。図４中の符号１２は送電線保護リレー動作により表示出現した二次機器シンボルである。すなわち、機器接続表示手段２２は、二次機器１５の機器動作や状態変化が発生したときのみ単線結線図のＨＭＩ画面に二次機器１５のシンボル及び接続状態を配置して二次単線結線図を表示する。また、状態変化表示手段２３は該当する二次機器シンボル及び関連メッセージを表示する。このように、プラントの状況に応じて動的に二次単線結線図を表示する。これは、二次単線結線図の常時表示では画面内が複雑化し視認性が低下するような場合に有効である。

図５は本発明の第２の実施の形態に係わる電力プラント監視制御装置のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、ＨＭＩ画面作成手段２４と画面再生手段２５とを追加して設けたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図５において、ＨＭＩ画面作成手段２４は、記憶装置１８に保存されている過去のイベントリストからイベントに対応するＨＭＩ画面を生成するものであり、画面再生手段２５はＨＭＩ画面作成手段２４で作成されたイベント発生に伴うＨＭＩ画面をステップ的に再生するものである。

図６は本発明の第２の実施の形態におけるイベントリストから生成される二次単線結線図を表示したＨＭＩ画面群の平面図である。過去に発生した変電所内の機器の一連の動作を時系列的に詳細確認したい場合、一次機器状態や二次機器状態が変化して行く過程のＨＭＩ表示画面の変遷をスライドショーでステップ的に再生表示する機能は機器応動解析に有効なツールとなる。

従来は、イベントリストの記録から機器動作を読み取り、手作業による動作解析が行われているが、装置内に保存されているイベントリストからＨＭＩ画面上に一次単線結線図あるいは二次単線結線図を自動生成し、画面上でのスライドショー的な画面変化を生じさせる。これにより、イベントリストの記録に沿った機器動作順序が確認できるので動作解析作業の効率向上に効果がある。

図７は本発明の第３の実施の形態に係わる電力プラント監視制御装置のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、表示切替手段２６を追加して設けたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図７において、ＨＭＩ画面の二次単線結線図上に表示される機器シンボルに対してマウスやキーボード等の入力装置２０から操作指令を与えることにより、表示切替手段２６は、その機器に関連する詳細情報の表示画面に表示切り替えする。すなわち、ＨＭＩ画面に表示される各機器のシンボルにその機器情報へのリンクを設定し、そのシンボルに対してマウス、キーボード等の入力装置２０から操作を与えることにより、表示切替手段２６は、予め関連付けられている先の詳細／関連情報表示画面へ切り替え表示する。また、表示情報としては、機器詳細状態、監視不良情報、リレー内部の事故記録、機器個別のイベント記録、整定値、取説＆図面電子データ表示、試験成績電子データ等が挙げられる。また、このリンクを利用し二次機器の遠隔設定の起動も可能である。

図８は本発明の第４の実施の形態に係わる電力プラント監視制御装置のブロック構成図である。この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、不要発生箇所表示手段２７を追加して設けたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図８において、不良発生箇所表示手段２７は、系統事故や所内機器故障あるいは不良が発生した際に、不良発生した装置の設置場所をＨＭＩ画面上に表示するものである。すなわち、一次機器や二次機器の事故や不良は前述のように単線結線図上に状態表示され、イベントメッセージ他の情報により詳細内容確認できる。他方、事故の状況によっては機器の設置場所を即座に認識して現場対応するニーズが予想される。この場合、事故や不良の発生した機器の設置場所をプラントの機器レイアウト図上で表示するので、その確認が容易に行え迅速な対応が可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係わる電力プラント監視制御装置のブロック構成図。 本発明の第１の実施の形態における二次単線結線図を表示したＨＭＩ画面の平面図。 本発明の第１の実施の形態における二次３線結線図を表示したＨＭＩ画面の平面図。 本発明の第１の実施の形態における動的二次単線結線図を表示したＨＭＩ画面の平面図。 本発明の第２の実施の形態に係わる電力プラント監視制御装置のブロック構成図。 本発明の第２の実施の形態におけるイベントリストから生成される二次単線結線図を表示したＨＭＩ画面群の平面図。 本発明の第３の実施の形態に係わる電力プラント監視制御装置のブロック構成図。 本発明の第４の実施の形態に係わる電力プラント監視制御装置のブロック構成図。 一次単線結線図を表示したＨＭＩ画面の平面図

符号の説明

１…遮断器の表示シンボル、２…断路器の表示シンボル、３…接地断路器の表示シンボル、４…母線の表示シンボル、５…変圧器の表示シンボル、６…リアクトルの表示シンボル、７…計器用変圧器の表示シンボル、８…計器用変流器の表示シンボル、９…二次機器の表示シンボル、１０…３相表現した二次電圧回路、１１…３相表現した二次電流回路、１２…系統事故発生により動的に表示された二次機器シンボル、１４…一次機器、１５…二次機器、１６…プロセス入力装置、１７…演算制御装置、１８…記憶装置、１９…ＨＭＩ画面表示手段、２０…入力装置、２１…表示装置、２２…機器接続表示手段、２３…状態変化表示手段、２４…ＨＭＩ画面作成手段、２５…画面再生手段、２６…表示切替手段、２７…不良発生箇所表示手段

Claims (8)

1. コンピュータを適用して表示装置にＨＭＩ画面を表示し電力プラントの監視制御を行う電力プラント監視制御装置において、電力プラントの単線結線図のＨＭＩ画面を記憶した記憶装置と、前記単線結線図のＨＭＩ画面を前記表示装置に表示するＨＭＩ画面表示手段と、前記単線結線図のＨＭＩ画面上に一次機器と二次機器とのシンボル及び接続状態を配置し前記単線結線図を二次単線結線図として表示する機器接続表示手段と、各機器状態変化に対応してそれらのシンボル表示変化あるいは関連するメッセージを表示する状態変化表示手段とを備えたことを特徴とする電力プラント監視制御装置。
2. 前記機器接続表示手段は、前記単線結線図のＨＭＩ画面上に一次機器のシンボル及び接続状態のみを配置した一次単線結線図のＨＭＩ画面と、前記単線結線図のＨＭＩ画面上に一次機器と二次機器とのシンボル及び接続状態を配置した二次単線結線図のＨＭＩ画面とを切り換えて前記表示装置に表示することを特徴とする請求項１に記載の電力プラント監視制御装置。
3. 前記記憶装置に電力プラントの３線結線図のＨＭＩ画面を追加して記憶しておき、前記ＨＭＩ画面表示手段が前記３線結線図のＨＭＩ画面を前記表示装置に表示しているときは、前記機器接続表示手段は各相の電気量及び機器状態を個別表示することを特徴とする請求項１または２に記載の電力プラント監視制御装置。
4. 前記ＨＭＩ画面表示手段は、電力プラント内で発生するイベントの内容に応じて、発生イベントに最も関連性の高いＨＭＩ画面、またはオペレータによる一次対応に最も有用なＨＭＩ画面を自動選択して表示装置に表示することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力プラント監視制御装置。
5. 前記機器接続表示手段は、前記二次機器の機器動作や状態変化が発生したときのみ単線結線図のＨＭＩ画面に二次機器のシンボル及び接続状態を配置して二次単線結線図を表示するとともに、前記状態変化表示手段は該当する二次機器シンボル及び関連メッセージを表示することを特徴とする請求項１に記載の電力プラント監視制御装置。
6. 前記記憶装置に保存されている過去のイベントリストからイベントに対応するＨＭＩ画面を生成するＨＭＩ画面作成手段と、前記ＨＭＩ画面作成手段で作成されたイベント発生に伴うＨＭＩ画面をステップ的に再生する画面再生手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力プラント監視制御装置。
7. 前記ＨＭＩ画面の二次単線結線図上に表示される機器シンボルに対してマウスやキーボードからの操作を与えることにより、その機器に関連する詳細情報の表示画面に表示切り替えする表示切替手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力プラント監視制御装置。
8. 系統事故や所内機器故障あるいは不良が発生した際に、不良発生した装置の設置場所を前記ＨＭＩ画面上に表示する不良発生箇所表示手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力プラント監視制御装置。

Images