JP2011145978A

JP2011145978A - プラント監視制御システム

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Publication number: JP2011145978A
Application number: JP2010008105A
Authority: JP
Inventors: Akira Kobashi; 晶小橋; Yohei Ueno; 洋平上野; Kazuyuki Mori; 一之森; Tadashi Oi; 忠大井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2011-07-28

Abstract

【課題】プラントに異常が発生した時に、現在の運転に最適な過去の運転記録を提示できるプラント監視制御システムを得ることを目的とする。
【解決手段】運転操作時の入出力内容とプラントパラメータの計測値とを操作・確認データとして記録し、プラント内で想定される複数の事故のそれぞれに対して、当該事故の徴候として定めたプラントパラメータの値の変化量の閾値を徴候定義データ1407として記録するデータベース1801と、現在のプラント内の状態を徴候定義データ1407と比較して、事故の徴候を検出する徴候検出部1402と、事故の徴候を検出したときに、検出した徴候に応じたプラントパラメータの重みづけをして現在のプラントパラメータの計測値との類似度を評価し、類似度が高い操作・確認データを検索する運転記録検索部1501と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子力発電プラント等のプラントの運転制御を実施するプラント監視制御システムであって、とくにプラント状況に応じて適切な操作例を提示するプラント監視制御システムに関するものである。

原子力発電プラント等の大規模なプラントでは、プラント全体を集中して監視するプラント監視制御システムを介してプラントの運転制御を行っている。そして、温度センサ、圧力センサ、流量計等により計測されたプロセス値や、バルブ開度制御器や、発電機出力設定装置等からの起動・停止や制御値といった運転制御情報等は、プラント監視制御システムに集約され、タッチパネルやマウス、ディスプレイ等の入出力装置でプラントの運転状況を確認しながら操作できるようになっている。さらに、プラント監視制御システムでは、プロセス量の上下限値等を保持し、プロセス量が所定範囲を超えた場合にプラント内の異常を検知し、警告を発するようになっている。

一方、原子力発電プラント等のような大きなプラントでは、操作事項や確認事項、ならびにプラント異常の徴候等が記載された運転手順書が定められており、プラントの運転員は運転の際、運転手順書の記載に従ってプラント監視制御システムを用いた運転操作を行う。したがって、プラント内に異常を知らせる警告が発せされた場合も、プラントの運転員は、警告内容や現在の制御値やプロセス値、および運転手順書に記載され情報を元に、異常状態を分析し、プラントが適正な状態に戻るように操作を行う。このように異常が発生した場合、状況判断を早急に行い、的確な処置を迅速に行うことで、プラント事故を未然に防ぐことが可能となる。

しかし、実際のプラント運転は複雑であり、運転手順書に網羅されない状況が発生する場合もある。そのための、補助的な運転手順書が用意されている場合もあるが、実際の状況に応じた手順書を素早く探し出すのは至難である。また、ある機器で異常が発生した場合でも、異常の程度や時間の経過によって必要とされる運転操作は異なる。さらに、複数の機器に関して同時に異常が検出された場合には、運転手順書では対応できない事態も発生する。そこで、目視確認作業も含めた実際の操作履歴をデータベース化し、アラームが発生した時に過去の類似事象を検索して、過去の操作例を表示するプラント運転支援装置が提案されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。

特開２００１−２５５９２９号公報（段落００２２、図１）特開２００８１−９７４５８号公報（段落００２３〜００２５、図９、図１０）

しかしながら、操作量やプロセス量といった運転パラメータのプラントへの影響は様々で、とくに原子力発電プラントでは、わずかな差異でも運転に大きな影響を与えるもの、逆に相当大きな差があっても影響が希薄なものや、他の値との組合せにより影響の度合いが変化するものがある。そのため、上記にように単に運転パラメータの違いにより徴候や現象を分類しただけでは、本来、類似とされるべき徴候が関係の希薄なプロセス量が異なるために異なるものと判断されたり、逆に全く異なる現象であるにもかかわらず、関係する運転パラメータの差異がわずかであるために類似と認識されてしまったりすることがあった。そのため、異常が発生して緊急を要する場合に、膨大な過去の運転情報から、現状に適した運転情報を検索して迅速に表示することは困難であった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、プラントに異常が発生した時に、現在の運転に最適な過去の運転記録を提示できるプラント監視制御システムを得ることを目的とする。

本発明のプラント監視制御システムは、プラントの運転操作を制御するプラント監視制御システムであって、前記プラント内での制御対象および測定対象であるプラントパラメータの操作または確認のための入出力を受け付ける入出力部と、前記入出力部が操作または確認のための入出力を受け付けるごとに、当該入出力内容と前記プラントパラメータの計測値とを操作・確認データとして記録する操作・確認データベースと、前記プラント内で想定される複数の事故に対して、それぞれの事故ごとに、当該事故の徴候としてあらかじめ定めたプラントパラメータの値の変化量の閾値を徴候定義データとして記録する徴候定義データベースと、現在のプラント内のプラントパラメータの計測値と前記徴候定義データとを比較して、現在のプラント内での事故の徴候を検出する徴候検出部と、前記徴候検出部が事故の徴候を検出したときに、前記操作・確認データベースに記録された操作・確認データに対して、検出した徴候に応じたプラントパラメータの重みづけをして現在のプラントパラメータの計測値との類似度を評価し、類似度が高い操作・確認データを検索して前記入出力部から閲覧できるように出力する運転記録検索部と、を備えたことを特徴とする。

本発明のプラント監視制御システムによれば、検出した事故の徴候に応じてプラントパラメータに重みづけを実施して現在の運転に類似する過去の運転データを検索するので、異常を回避するのに最適な運転情報を検索して、提示することができる。

本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置の機能構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置の一部の機能構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置で用いる徴候データの内容を示す図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置で用いる徴候定義データの内容を示す図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置で用いる操作・確認データの内容を示す図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置で用いるプラントパラメータデータの内容を示す図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置の一部の機能構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置において重みづけに関するデータの内容を示す図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置において重みづけの設定例を示す図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置において重みづけの設定例を示す図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置において重みづけの設定例を示す図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置において重みづけの設定例を示す図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置において重みづけの設定例を示す図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置において系統ごとの比較を行う例を示す図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置における入出力画面の例を示す図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置の一部の機能構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置における入出力画面の例を示す図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかるプラント監視制御システムについて図を用いて説明する。図１は、本発明におけるプラント監視制御装置の機能構成例を示すブロック図である。プラント監視制御システム1100は、プラント1101の運転を集中管理するためのシステムであり、各種動作の制御を行う主制御部1301と、キーボード、マウス、タッチパネル等の入出力装置を備えた入出力部1201と運転操作に必要なデータ記録装置やデータ処理装置を有している。なお、以降の説明文や図では、そのうちの、過去の運転記録を的確に検索して表示する機能に関連する部分を示している。プラント監視制御システム1100では、運転員は入出力部1201を介してプラント1101の運転操作をすることになる。プラント監視制御システム1100が集中管理する運転操作についての操作データとこれに関する日付データ、および確認データとこれに関する日付データは、記録部1401にて検索されやすい形式に変換され、運転記録データベース1801に記録される。運転記録データベース1801は、プラントの操作および確認内容のうち運転状態の診断をするためのプラント情報である徴候データベース1901と、運転員の操作・確認と関連した時刻データを格納する操作・確認データベース2001と、プラントパラメータを格納するプラントパラメータデータベース2101から構成される。運転記録の画面出力は、入出力部1201に表示される。運転記録の検索方法は２通りあり、運転員が選ぶことができる。運転記録自動検索部1501による検索と、運転記録手動検索部1601による検索である。運転記録手動検索部1601は、検索時に運転手順データベース1701を利用する。

＜用語の定義＞
なお、以降の構成や動作の説明で用いる用語は、下記の意味をなすものとする。
「プラントパラメータ」とは、プラント監視制御システム内での制御対象や測定対象の項目であり、例えば、プラント内の流体の流量、圧力、温度といったセンサー等による測定対象の項目や、ヒーター出力、弁の開度といった制御対象の項目である。
「操作」とは、運転員が、プラント監視制御システムが有する入出力装置を用いて、プラントの内部状態を変更することである。例えば、タッチパネル画面上の弁の開閉ボタンを押すような動作である。
「確認」とは、運転員が、プラント監視制御システム内の入出力装置（通常はタッチパネル）を用いて、プラントパラメータの確認のためにプラントパラメータの表示部を押すことである。
「操作データ」とは、操作を本発明に記載されたプラント監視制御システムが扱えるように、動作（入出力部で扱う信号）をデータとして表したものである。また、「確認データ」とは、確認を主制御部が扱えるように、上記のような表示部を押したときのような信号をデータとして表したものである。ただし、警報に関しては、プラント監視制御システムが発するので、あらかじめプラント監視制御システムの扱える信号データとする。確認は発せられた警報を運転員が認識することであり、操作を行わない時間が所定時間過ぎた場合や、想定される次の操作を行ったことにより確認と判定することは可能である。しかし、本発明の各実施の形態に係るプラント監視制御システムでは、運転員が入出力装置を介して所定の確認動作を行った場合のみ、確認と判断するようにしている。これは、単に操作のタイミング等により判断すると、ソフトウェアに不具合がある場合や実際には運転員が気付かなかった場合に、誤って確認したとみなされる可能性があるからである。
「操作・確認データ」とは、入出力部での上述した「確認データ」や「操作データ」といった信号を伴うデータが発生した際に計測されるプラントパラメータ毎の測定値である。
「徴候」とは、プラント状態を同定するための、プラント内で想定される複数の事故ごとに、その事故の徴候となるプラントパラメータの変化および値を示す。例えば、加圧気圧力が所定値から低下すると、プラントは正常運転状態から外れ、異常状態に陥る。このような場合、加圧気圧力の低下を徴候とよぶ。
「徴候データ」とは、徴候を本発明に記載されたプラント監視制御システムが扱えるように、信号をデータとして表したものである。

＜基本的な構成と動作＞
つぎに、運転操作履歴の記録と検索を実行するための基本的な構成と動作について説明する。
図２は記録部1401の構成を示すブロック図、図３は記録部1401の動作を示すフローチャートであり、以下、図２に基づいて説明し、対応する図３でのステップを括弧内に示す。記録部1401では、主制御部1301を介して入力される操作・確認データと、徴候定義データを比較し、現在の運転における事象の徴候を検出し(2201)、また操作・確認データを保存する(2202)。具体的には、徴候については、徴候検出部1402において、徴候定義データと比較することにより、徴候が検出される。例えば図４の1901に示すような兆候データベースにおいて、現在の蒸気発生器水位が2%/minで上昇しているとする。この徴候が、徴候定義データ1407（図５（ａ））と比較され、最上段の徴候定義ＩＤ１の徴候対象で徴候状態が1%/min以上上昇していると記載されているので、ＳＧＴＲ（Steam Generator Tube Rapture：蒸気発生器細管破断（原子力発電プラントでの事故）)の徴候であると判断される。徴候データベース1901は、左から徴候ＩＤ、徴候確認の開始時刻、徴候確認の終了時刻、プラント状態、徴候の対象、徴候の状態を示している。

徴候検出部1402で検出された徴候は、徴候記録部1403により、図４のように徴候の番号を表す徴候ＩＤ、徴候の開始時刻、徴候の終了時刻、運転状態、何の徴候が起こっているかを表す徴候対象、徴候対象のパラメータ値等の徴候状態の表として、徴候データベース1901に記録される操作・確認検出部1404で検出された操作と確認(2203)は、操作・確認記録部1405により、操作・確認データベース2001に記録される(2204)。操作・確認検出部1404においては、運転の操作・確認が、図６のように、操作確認ＩＤ、操作・確認の開始時刻、操作・確認の終了時刻、操作であるか確認であるかを表すフラグ、水位等の操作・確認対象、操作・確認対象の値、時間平均等の操作・確認対象の状態が記録される。

また、主制御部1301から出力されたプラントパラメータは、プラントパラメータ記録部1406により図７に示すプラントパラメータデータベース2101に記録される(2205)。

このようにして、主制御部1301からの出力が、徴候、操作・確認およびプラントパラメータに分類されて、それぞれデータベースに記録される。

なお、図５において示した徴候定義データは、原子力発電プラントでの運転操作における様々なプラント状態（事故）およびプラント状態に対する徴候対象のうち、説明のため一部をあげたにすぎない。例えば、その他にも以下のような多数の項目がある。
冷却材喪失：原子炉格納容器圧力上昇、格納容器内放射性物質濃度上昇、格納容器サンプ水位上昇。
冷却材小漏えい（ＬＯＣＡ（Loss of Coolant Accident））：体積制御タンク水位低下、充填水流量増加、加圧器水位低下、加圧器圧力低下、格納容器内放射性物質濃度上昇、加圧器逃がし弁出口温度上昇、安全弁出口温度上昇、ベングランドリークオフ温度上昇、原子炉容器フランジリークオフ温度上昇、加圧器逃がしタンク水位の上昇、加圧器逃がしタンク圧力の上昇、加圧器逃がしタンク温度の上昇、格納容器サンプ水位上昇、凝縮液量測定装置水位の上昇、原子炉周辺建屋内放射性物質濃度上昇、廃液貯蔵タンク水位上昇、エリアモニタの指示上昇。
主蒸気管破断：原子炉への流入冷却水と、流出冷却水の平均温度の低下、蒸気発生器の蒸気流量の異常増加、蒸気発生器の圧力の異常低下。
主給水管破断：蒸気発生器水位低下、蒸気発生器圧力低下、蒸気発生器水位低下であるにもかかわらず蒸気流量増加なし、原子炉トリップ前の一次冷却材温度上昇、トリップ後の一次冷却材温度連続低下、原子炉トリップ前の蒸気発生器給水流量増加。
蒸気発生器細管破損（ＳＧＴＲ）：放射線検知量上昇、加圧器圧力低下、加圧器水位低下、充填水流量増加、破損蒸気発生器への給水流量低下、破損蒸気発生器水位上昇

図８は、運転記録自動検索部1501と運転記録手動検索部1601に関する検索方法の概要を表すフローチャートである。まず、運転員が検索を要求するのを待つ（2301）。この間も運転員の運転データは保存され続ける。運転員が検索を要求すると、検索画面が表示される（2302）。つぎに、運転員はプラント状態名で検索するかどうかを選択する（2303）。プラント状態名で検索しないなら（No）、運転記録自動検索部1501が、徴候データベース1901と、操作・確認データベース2001と、プラントパラメータデータベース2101を検索する（2306）。プラント状態名で検索するなら（Yes）、運転員はプルダウンメニュー等によりプラント状態名を選択し（2304）、運転記録手動検索部1601が運転手順データベースに格納されている運転手順から、指定した運転手順に類似した徴候データと、操作・確認データを徴候データベース1901と操作・確認データベース2001から検索する（2305）。また、検索結果をトレンドグラフで表示するためには、プラントパラメータが必要であるため、プラントパラメータデータベース2101も検索する。検索結果は、入出力装置1201により出力される（2307）。

＜自動検索＞
つぎに、本発明の実施の形態１にかかるプラント監視制御システムにおいて、多くの情報のなかから異常時の処置に必要な運転データを適切に検索するための構成と動作について説明する。
図９は運転記録自動検索部1501の構成を示すブロック図、図１０は運転記録自動検索部1501の動作を示すフローチャートであり、以下、図９に基づいて説明し、対応する図１０でのステップを括弧内に示す。監視制御システム1301からは、現在の運転1502（現在のプラント状態を示すプラントパラメータ、運転時の操作データと確認データ、および運転における徴候データから成る）が出力される(2401)。現在の運転データ1502は、運転候補1508と類似する徴候、操作・確認およびプラントパラメータを検出するために、徴候検出部1503、操作・確認検出部1506、プラントパラメータ検索部1507に送信される。徴候編集部1503は徴候データベース1901と現在の運転1502を比較し、現在の運転1502のうち徴候定義データ1407により徴候を判定できる操作・確認データを抽出し、運転状態を判定する(2402)。判定した運転状態と紐付けられている操作と確認を徴候データベースから検索し、操作・確認の開始時刻と終了時刻を運転候補に格納する(2403)。

その際に、系統編集部1504は系統データベース1505に徴候データベース1901の徴候を当てはめ、どのような重みw(p)をプラントパラメータ検索部1507で用いればよいかを系統データベース（図１１）をもとに判断する(2404)重みづけ部として機能する。図１１に示す系統データベース1505は、系統ＩＤ、プラントに関するＩＦ文、プラントパラメータの重みｗ（ｐ）を操作するＴＨＥＮ文から成る。図１１の系統データベース1505ではプラントの各機器がプラントのどの部分に位置しているかによって分類されている。この分類はあらかじめ与えられているものとする。

たとえば、系統データベース1505の系統ＩＤ１において、加圧器水位が２．２％／ｍｉｎ低下しているとき、加圧器水位のプラントパラメータパラメータ番号ｐ１の重みｗ（ｐ１）は２倍される。また、系統ＩＤ２において、主蒸気流量が２％／ｍｉｎ以上低下しているとき、ＳＧ（Steam Generator：蒸気発生器）以外を表すプラントパラメータの重みは０となる。ＳＧの周辺機器としてどのような機器が分類されているかについては、あらかじめ与えられているものとする。また、系統ＩＤ３において、加圧器圧が４％／ｍｉｎ以上低下していて、かつ一次冷却材の温度が１．５℃／ｈ以上上昇しているとき、加圧器とＲＣＳ（Reactor Coolant System： 1次冷却系統）以外を表すプラントパラメータの重みを０とする。ここでも、加圧器とＲＣＳに関するプラントの機器情報はあらかじめ与えられているものとする。また、系統ＩＤ４において、給水流量が１．５％／ｍｉｎ以上上昇しているとき、主給水系統以外を表すプラントパラメータの重みは０とする。ここでも、主給水系統の機器はあらかじめ与えられているものとする。また、系統ＩＤ５において、充填水流量が６％／ｍｉｎ以上上昇しているとき、プラントパラメータのＣＶＣＳ（Chemical Volume Control System：化学体積制御系）以外の重みを０とする。ただし、ＣＶＣＳとは充填水流を司るシステムである。ここでも、ＣＶＣＳに分類される機器はあらかじめ与えられているものとする。また、系統ＩＤ６において、充填ポンプＡ，Ｂ，ＣのうちＡの出力が異常であるとき、充填ポンプＡの出力を表すプラントパラメータの重みを２倍する。

つぎに、上記のように重みづけされたプラントパラメータに対し、式（１）に示すような類似度を示す評価式を用いて、現在の運転1502と、運転候補1508と紐づけられているプラントパラメータデータベース2101に格納されているデータとがいかに類似しているかを数値化する(2405)。

ただし、ｘ（ｕ，ｐ）は現在時刻ｕの運転におけるｐ番目のプラントパラメータの重みであり、ｗ（ｐ）はｐ番目のプラントパラメータの重み係数である。ｃは運転候補1508のラベルであり、ｘ（ｔ，ｐ，ｃ）は運転候補ｃの時刻ｔにおけるｐ番目のプラントパラメータである。式（１）では、Ｄ（ｃ）が大きいほど類似していないことになる。但し、現在の運転1502と、運転候補1508に格納されているデータとがいかに類似しているかを表現するパラメータの定義は、必ずしも式（１）に限定されるものではなく、他の定義式も可能である。

これにより、例えば、系統データベース1505の系統ＩＤ１で加圧器水位に関するパラメータが重視され、系統ＩＤ６で充填ポンプＡの異常にマッチした重みづけがなされ、式（１）により数値化された類似度に基づき、運転候補1508が運転評価部1509により絞り込み、絞り込んだ運転候補が表示される（2406)。このとき、選択画面等により運転員が必要ないと考える運転候補を除外し、運転員が必要とするデータのみを出力するようにしてもよい。

このようにして、プラントパラメータに重みづけを行うことにより、操作・確認データベース2001のなかから現在の運転1502に対して的確に類似している操作・確認データが、操作・確認検索部1506により検索され、運転候補1508に送信され、格納される。また、重要なデータの重みを重くして類似度を評価するようにしたので、現在の運転1502と完全に一致しているものだけでなく、数%以内の差で類似していれば、一致しているものとみなしても、異なる事象を類似とみなしてしまうことはない。その上、微妙な差であって類似とみなしてしまう可能性があったものでも、重みづけにより差が大きくなるので誤って類似とみなすこともない。なお、運転記録データベースにはプラントシミュレータから得られたデータとプラント実機から得られたデータの両方を用いることができる。

＜重みづけの設定例＞
ここで、プラント内の配管系統での重みづけの考え方について図を用いて説明する。
例えば、図１２に示す配管系統で、弁の状態に依存しない重みの設定方法について説明する。弁3010、弁3030、弁3050、弁3070、センサ3090、センサ3020、センサ3040、センサ3060、センサ3080、センサ3100が図のように接続されているとする。現在の運転ではセンサ3020が検出した流量が１０ｋｇ／ｈ、センサ3090とセンサ3100の検出流量が１０ｋｇ／ｈ、それ以外は０ｋｇ／ｈとする。過去の運転記録では、センサ3040の流量が１０ｋｇ／ｈで、センサ3090とセンサ3100の流量が１０ｋｇ／ｈ、それ以外は０ｋｇ／ｈである。このとき、説明を容易にするため、各センサの変化量を無視する。仮にすべてのセンサ(3090、3020、3040、3060、3080、3100)の重みを１とすると、現在の運転と過去の運転記録の間に、センサ3020の流量とセンサ3040の流量差があるため、たとえセンサ3090とセンサ3100の値が同じでも、式（１）に基づいて類似度を計算すると類似度が200になり、異なる状態だと判断される。これに対して、並列となっているセンサ3020、センサ3040、センサ3060、センサ3080の重みをすべて０として、センサ3090とセンサ3100の重みを１とすると、開いている弁の組み合わせによらず、式（１）に基づいて類似度を計算すると類似度が０になり、現在の運転と過去の運転記録が同じものと判定される。このように系統データベースに、配管系統におけるプラントパラメータについて区別するべきものか否か（条件）に応じて重みの設定を変えることにより、適切な事例を検索できる。

つぎに、系統の接続関係を考慮した重みの設定法について説明する。
図１３では系3120、系3140、系3160、系3180、系3210、系3230を配管の集合である系として表現し、各系の前後にセンサ3110、センサ3130、センサ3150、センサ3170、センサ3190、センサ3200、センサ3220、センサ3240、センサ4010、センサ4020が接続されている。現在の運転と過去の運転記録において、すべての系への入出力値が重要な場合、センサ3110、3130、3150、3170、3190、3200、3220、3240、4010、4020の重みを１に設定し、式(1)により現在の運転と過去の運転記録の類似度を計算・比較する。

図１４は、図１３における系3120〜系3180の間をひとつの系4040とみなし、同様に系3210〜系3230をひとつの系4050とみなせる場合の接続関係を示した図である。図１３の接続関係を図１４のようにみなせる場合、センサ3110、センサ3190、センサ3200、センサ3240の重みを１とし、それ以外のセンサの重みを０と設定することになる。

また、図１５は、図１３における系3140と系3160の挙動の違いが重要でない場合、センサ3130、センサ3150、センサ4010、センサ4020の重みを０とし、それ以外のセンサの重みを１として系を簡略化した接続状態を示すものである。

一方、図１６は、図１３における系3140と系3160の挙動の違いが重要である場合は、センサ3130、センサ3150、センサ4010、センサ4020の重みを１とし、それ以外を0とした場合に系を簡略化した接続状態を示すものである。これは、センサ3110とセンサ3190の値が大きく異なり、系3140と系3160の異常を調べる場合や、系3160が停止しており系3140だけが動作している記録を検索する場合等に有用となる。

＜系統ごとに重みづけした場合の比較＞
さらに、系統ごとに重みづけをした例について説明する。
本例では、特定の系統の重みを１とし、他の系統の重みを０とすることで、特定の系統の挙動が類似した記録が検索できる。また、特定の複数の系統の重みを１とし、他の系統の重みを０とすることで、特定の複数の系統の挙動が類似している記録を検索できる。さらに、重みを１に設定する系統の組み合わせを変化させることにより、部分的に似ている記録を検索できる。図２１は、系統ごとに重みづけを行った場合の運転履歴を検索する概念を示すものである。図において、比較対象となっているのは、現在の運転と過去の運転記録における蒸気発生器系統3470と3520、加圧器系統3480と3530、１次冷却系統3490と3540、主蒸気系統3500と3550、主給水系統3510と3560である。そのうち、現在の運転の加圧器系統3480と主給水系統3510の重みを１とし、過去の運転記録の加圧器系統3530と主給水系統3560の重みを１とし、それ以外の系統(3470、3490、3500、3520、3540、3550)の重みを０とすることで、加圧器系統と主給水系統のみの比較ができる。

ここで、各データベースでの検索動作の説明に戻る。
図４の徴候データベース1901に保持されたデータに対して以下のように動作する。現在の運転(データ)1502内には操作・確認データが格納されている。徴候検索部1503は徴候定義データベースに記録された徴候定義データ1407（図５（ａ））を検索する。徴候定義データから、操作・確認データのプラント状態を判別する。ここでは、プラント状態の選択として、操作・確認データと徴候定義データとで一致数が多いプラント状態を選択する。次に、徴候データベース1901と現在の運転1502が比較される。プラント状態が既知であることから、運転状態により徴候データベースの内容を選別する。選別された徴候の開始時刻と終了時刻が運転候補1508に送られ、式（１）が適用される。

以降、対象の操作・確認データベースの動作の一例を示す。現在の運転データ1502（図９）内に、「蒸気発生器水位が44%」、「蒸気発生器漏えい時汚染拡大防止スイッチを隔離」、「A復水真空ポンプが停止」という操作・確認データ2001（図６）が格納されているとする。操作・確認検索部1506が操作・確認データベースと現在の運転1502を比較する。現在の運転では、「蒸気発生器水位が44%」であるため、操作・確認ＩＤ１が現在の運転と一致する。また現在の運転では、「蒸気発生器漏えい時汚汚染拡大防止スイッチを隔離」であるため、操作・確認ＩＤ２が現在の運転と一致する。また現在の運転では、「A復水真空ポンプが停止」であるため、操作・確認ＩＤ３が現在の運転と一致する。このことから、操作・確認ＩＤ１から操作・確認ＩＤ３までの期間が、現在の運転と類似しているという情報が得られる。徴候ＩＤ１の開始時刻は1982年12月15日17時00分で、徴候ＩＤ３の終了時刻は1982年の12月15日19時35分であることから、1982年12月17時00分から19時35分のプラントパラメータが運転候補1508に送られ、式（１）が適用される。

図１８に運転記録自動検索の画面出力の一例を示す。監視制御画面(図１８（ａ)）等からボタン2701のような形式で検索ウィンドウ（図１８（ｂ））を起動する。検索ウィンドウでは自動検索2704を選択する。ポップアップ2702と手動検索ボタン2703は運転記録手動検索で使用するため、ここでは使用しない。自動検索2704を選択すると、運転記録選択画面（図１８（ｃ））が表示される。ここではテーブル左端から、選択用ボタン、運転時間、類似度、運転の評価値、運転状態が表示される。評価値がある閾値以上の運転のみを調べたい場合は、ボタン2706のようなフィルタリングの仕組みをつけると良い。ラジオボタンをクリックして表示ボタン2707を押すと、トレンド選択画面(図１８（ｄ)）が表示される。ここで、グラフに描画したいトレンドの名称2708を選択する。2708はプラントパラメータ名で、プラントパラメータデータベース2101に格納されている。表示2709を押すと、運転手順（図１８（ｅ））、運転履歴（図１８（ｆ））、運転記録（図１８（ｇ））、トレンドグラフ（図１８（ｈ））が表示される。運転手順には運転手順書の内容が表示されている。運転履歴には運転員の現在までの運転履歴が表示されている。運転記録には運転記録の運転内容が表示されている。トレンドグラフには加圧器水位のトレンドが表示され、タッチパネルやマウスによりマウスカーソルをグラフ上の徴候、操作・確認ポイント（徴候、操作、確認をした日付・時刻を表す点）2714に近づけると、その内容2715が表示されるといったインタフェース等が用いられる。

＜手動検索＞
つづいて、本発明の実施の形態１にかかるプラント監視制御システムのもう一つの機能である手動検索について説明する。図１９は運転記録手動検索部1601（図１）の機能を示すブロック図である。図２０は、運転記録手動検索部1601のフローチャートである。以降、図１９と図２０を用いて説明する。プラント1101と監視制御システム1301は双方向に通信している。キーボード、マウス、タッチパネル等からなる入出力部1201が主制御部1301に接続されている。主制御部1301は、運転手順検索部1602に接続しており、運転手順検索部1602は運転手順データベース1701に接続されている。運転手順検索部1602は運転記録自動検索とは異なり、基準となる徴候、操作、確認、プラントパラメータが無いため、運転手順データベース1701の運転を基準とする。

つぎに動作について説明する。
はじめに運転員により運転状態が選択される（2501）。つづいて運転記録データベース1801に格納されている運転記録の中に、運転状態名が分かっていない運転記録が存在するかどうかを調べる（2502）。運転状態名と徴候の類似度と操作・確認の類似度と評価が分かっている運転記録（Ｎｏ）に関しては、運転状態を調べる必要は無いので、徴候データベース1901の検索と操作・確認データベース2001の検索は行わない（→2505）。一方、運転状態が分かっていない運転記録が存在すれば（Ｙｅｓ）、運転手順検索部1602からは徴候が徴候検索部1503に送られる。さらに、操作・確認が操作・確認検索部1506に送られる。徴候検索部1503は過去の運転記録の徴候から、運転手順データベース1701の操作・確認対象に一致する徴候を、徴候データベース1901から検索する（2503）。そして、操作・確認検索部1506が、運転手順データベース1701と一致する操作・確認が含まれる運転記録を、操作・確認データベース2001で検索し、操作・確認の開始時刻および終了時刻を運転候補1606に格納する（2504）。

ステップ2504において運転候補1606に運転記録の時刻が格納されるか、ステップ2502でＮｏと判断されると、プラント状態名が記録されていなかった運転記録のフィールドにプラント状態名を書き込む（2505）。運転記録手動検索1602ではプラントパラメータを比較することは無いが、画面出力時にプラントパラメータを表示するため、運転記録1606に一致したプラントパラメータを、プラントパラメータ検索部1507を用いて、プラントパラメータデータベース2101（図７）から検索する。運転記録を出力するときは、プラントデータベース2101をプラントパラメータ検索部1507で検索し、2506より運転記録の運転を評価する運転評価部1509で評価した上で（2506）、プラントパラメータとともに運転記録を監視制御システム1301により出力する。

なお、運転評価部1509は、例えばプラントが正常状態になるまでの時間等で運転を評価する。運転手順自動検索部と同様に例を示して説明する。
図５（ｂ）の運転手順データベース1701の手順ＩＤ１では、ＳＧＴＲの手順として蒸気発生器水位が１．５％／ｍｉｎ以上上昇していることを確認している。これは徴候データベースを検索すると、徴候ＩＤ１の「ＳＧＴＲの徴候として蒸気発生器水位が２％／ｍｉｎ以上上昇している」ことと一致する。運転手順データベース1701の手順ＩＤ２では、ＳＧＴＲの手順として加圧器水位が２％／ｍｉｎ以上低下していることを確認している。これは徴候データベースを検索すると、徴候ＩＤ５のＳＧＴＲの徴候として加圧器水位が２％／ｍｉｎ以上低下していることと一致する。このことから、徴候検索部は、ＩＤ１の開始時刻からＩＤ５の終了時刻、つまり1982年12月15日13時20分から13時34分の時間帯データがＳＧＴＲの運転として運転候補に格納される。

図５（ｂ）の運転手順データベース1701の手順ＩＤ１では、ＳＧＴＲの手順として「蒸気発生器水位が１．５％／ｍｉｎ以上上昇していることを確認」している。これは操作確認データベース2001を検索すると、操作・確認ＩＤ１の「蒸気発生器水位が２．１％／ｍｉｎ上昇」と一致する。運転手順データベース1701のＳＧＴＲの手順ＩＤ３として用意されている「給水流量が１．３％／ｍｉｎ以上上昇していることを確認」は、操作・確認データベース2001の操作・確認ＩＤ４の「給水流量が１．５％／ｍｉｎ上昇していることを確認」と一致する。このことから、操作・確認ＩＤ１から操作・確認ＩＤ４の時間帯、つまり1982年12月15日17時00分から19時45分までの時間帯がＳＧＴＲの運転として運転記録に格納される。

図２１に運転記録手動検索の画面出力の一例を示す。監視制御画面（図２１（ａ））の検索ボタン2601を押すと、検索ウィンドウ（図２１（ｂ））が起動する。ポップアップ2602により運転状態を選択し、手動検索2603を押す。運転記録自動検索と同様のフォーマットの運転記録選択画面（図２１（ｃ））が表示される。評価値がある閾値以上の運転のみを調べたい場合は、ボタン2606でフィルタリングすればよい。運転員はトレンド選択画面（図２１（ｄ））で表示するトレンドを選択する。これで運転手順（図１８（ｅ））、運転記録（図１８（ｆ））、トレンドグラフ（図１８（ｇ））が表示される。

トレンドグラフには加圧器水位のトレンドが表示され、タッチパネルやマウスによりマウスカーソルをグラフ上の徴候、操作・確認ポイント（徴候、操作、確認をした日付・時刻を表す点）に近づけると、その内容が表示されるといったインタフェース等が用いられる。

以上のように、本発明の実施の形態１にかかるプラント監視制御システムによれば、プラント1101の運転操作を制御するプラント監視制御システム1100であって、プラント1101内での制御対象および測定対象であるプラントパラメータの操作または確認のための入出力を受け付ける入出力部1201と、入出力部1201が操作または確認のための入出力を受け付けるごとに、当該入出力内容とプラントパラメータの計測値とを操作・確認データとして記録する操作・確認データベース2001と、プラント1101内で想定される複数の事故に対して、それぞれの事故ごとに、当該事故の徴候としてあらかじめ定めたプラントパラメータの値の変化量の閾値を徴候定義データ1407として記録する徴候定義データベースと、現在のプラント内のプラントパラメータの計測値と徴候定義データ1407とを比較して、現在のプラント内での事故の徴候を検出する徴候検出部1402と、徴候検出部1402が事故の徴候を検出したときに、操作・確認データベース2001に記録された操作・確認データに対して、検出した徴候に応じたプラントパラメータの重みづけをして現在のプラントパラメータの計測値との類似度を評価し、類似度が高い操作・確認データを検索して入出力部1201から閲覧できるように出力する運転記録検索部1501と、を備えるように構成したので、異常が発生または発生しそうな時に過去の運転情報の中から現在の運転状況に類似した最適な運転情報を検索して、提示することができる。

とくに、プラント1101は、蒸気発生器系統3470と、加圧器系統3480と、１次冷却系統3490と、主蒸気系統3500と、主給水系統3510と、からなる複数の系統を有する原子力発電プラントであり、運転記録検索部1501は、検出した徴候に応じて、複数の系統のうち、所定の系統のプラントパラメータを無視して類似度を評価するように構成したので、比較対象となる項目が絞り込まれ、当該徴候から想定される事故へ回避するために必要な過去の記録を迅速に検索することができる。

1100 プラント監視制御システム、 1101 原子力発電プラント（プラント）、
1201 入出力部、 1301 主制御部、 1401 記録部（1402 徴候検出部、1403 徴候記録部、1404 操作・確認検出部、1405 操作・確認記録部、1406 プラントパラメータ記録部、1407 徴候定義データ（徴候定義データベース）、
1501 運転記録自動検索部（運転記録検索部）（1502 現在の運転、1503 徴候検索部、1504 系統編集部（重みづけ部）、1505 系統データベース、1506 操作・確認検索部、1507 プラントパラメータ検索部、1508 運転候補、1509 運転評価部）、
1601 運転記録手動検索部（1602 運転手順検索部、（共通：1503 徴候検索部、1506 操作・確認検索部）、1606 運転候補）、
1701 運転手順データベース、 1801 運転記録データベース（1901 徴候データベース、2001 操作・確認データベース、2101 プラントパラメータデータベース）。

Claims

プラントの運転操作を制御するプラント監視制御システムであって、
前記プラント内での制御対象および測定対象であるプラントパラメータの操作または確認のための入出力を受け付ける入出力部と、
前記入出力部が操作または確認のための入出力を受け付けるごとに、当該入出力内容と前記プラントパラメータの計測値とを操作・確認データとして記録する操作・確認データベースと、
前記プラント内で想定される複数の事故に対して、それぞれの事故ごとに、当該事故の徴候としてあらかじめ定めたプラントパラメータの値の変化量の閾値を徴候定義データとして記録する徴候定義データベースと、
現在のプラント内のプラントパラメータの計測値と前記徴候定義データとを比較して、現在のプラント内での事故の徴候を検出する徴候検出部と、
前記徴候検出部が事故の徴候を検出したときに、前記操作・確認データベースに記録された操作・確認データに対して、検出した徴候に応じたプラントパラメータの重みづけをして現在のプラントパラメータの計測値との類似度を評価し、類似度が高い操作・確認データを検索して前記入出力部から閲覧できるように出力する運転記録検索部と、
を備えたことを特徴とするプラント監視制御システム。
前記プラントは、蒸気発生器系統と、加圧器系統と、１次冷却系統と、主蒸気系統と、主給水系統と、からなる複数の系統を有する原子力発電プラントであり、
前記運転記録検索部は、前記徴候に応じて、前記複数の系統のうち、所定の系統のプラントパラメータを無視して前記類似度を評価することを特徴とする請求項１に記載のプラント監視制御システム。