JP2011154456A

JP2011154456A - 警報処理装置及び警報処理方法

Info

Publication number: JP2011154456A
Application number: JP2010014383A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Fushimi; 篤伏見; Hirohisa Satomi; 弘久里見; Setsuo Arita; 節男有田; Masaki Kaneda; 昌基金田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2011-08-11

Abstract

【課題】発電プラントに関し、警報データを警報間につながりを持たせて蓄積し、その蓄積した警報データを参照して発生警報の推定や対処方法の決定を支援することを課題とする。
【解決手段】本発明は、発電プラントのプロセス値及び機器状態情報の少なくも一方に関する検出信号を検出器３から受信し、前記検知信号に基づいて警報信号を生成する警報処理装置６である。警報が発生したとき、所定時間以上警報が途切れるまでの、その警報、原因警報、結果警報を一連の警報信号として因果関係を考慮して格納しておくことで、その後の詳細な検索を可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電プラント（原子力プラントなど。以下、単に「プラント」ともいう。）のプロセス値（例えば、原子力プラントにおける原子炉圧力容器や配管内を循環する冷却材の圧力、温度、流量や炉心中性子束などの値）などを演算処理して、プラントの異常状態を運転員に提示するための警報処理技術に関し、特に、過去の警報発生データを蓄積して活用する技術に関する。

従来、例えば、原子力プラントに設置されている警報システムは、前記プロセス値に関する電気信号を取込み、それぞれのプロセス値について予め与えられた設定値を超過した場合にトリガ回路が働いて警報を発生させる仕組みを有している。また、機器の動作や状態についても、個々の機器毎に監視し、異常があれば警報を発生させる。原子力プラントの運転員（以下、単に「運転員」ともいう。）は、発生した警報とプロセス値などから、プラントに発生している事象や異常の原因を把握するように努める。しかし、発生事象や異常原因の推定には、プラント動特性やインターロック（誤操作防止技術）、警報システムに関する知識に加えて、発生警報に関する経験的なノウハウも必要となり、容易ではない。

特に、プラントの緊急時には、プロセス値間に物理的な因果関係があることや、機器間のインターロックが一斉に働くことなどから、ごく短時間に大量の警報が発生する。運転員は、緊急時の差し迫った状況の中で、このような大量の警報の中から必要な情報を取捨選択し、発生事象と異常原因を特定して対処方法を決定しなくてはならない。

このような運転員の負担を軽減し、短時間に適切な判断が可能となるように、これまでに様々な支援技術が検討されている。例えば、重要度の低い警報をフィルタリングしたり、警報に優先度付けをして表示したりすることにより、運転員に与えられる警報の数を制限する方法が広く活用されている。

また、別なアプローチとして、警報の発生時刻や物理的な因果関係及びインターロックなどの情報に基づき、異常の原因である警報を推定して提示する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、異常時に発生した警報の波及経路を樹木状に接続し、波及経路の最上流にある警報、または最上流にある警報がループを構成している場合にはその中で最も発生時刻の早いものを異常の原因警報（原因に関する警報）として推定する方法が開示されている。

特公平７−１０７７１９号公報

最近の情報技術の進展に伴い、過去の運転情報や他プラントで蓄積された情報の活用が望まれている。これまで、こうした情報は主にプラント運転や管理に携わる人が個別に活用するのみで、システムに逐次反映することは難しかった。

例えば、特許文献１に開示された方法では、運転者が、プラントのインターロックに関する知識と異常の物理的な因果関係に関する知識をプラントの構造や設計データから得て、これらの知識に基づき、各警報に対する上流側警報と下流側警報の情報を設定する。そして、異常が発生したときに、運転者は、これらの情報に基づいて、発生した警報の波及経路を樹木状に接続して原因警報を推定する。この場合、プラントの構造や設計データから得られる情報のみを利用しており、設計時に考慮されていなかった警報間の因果関係や警報発生のパターンを考慮することできない。また、プラント運転経験により蓄積されるノウハウを警報システムに逐次反映していくことは困難である。

これに対し、過去の運転情報や他プラントで蓄積された情報を警報システムに逐次反映することができれば、運転員の経験に依存することなく、設計時に考慮されていなかった警報間の因果関係や警報発生パターンを活用した発生事象や異常原因の推定が可能となる。そのために重要となるのは、データの蓄積方法、参照方法及び活用方法である。通常、警報信号は経時的に発生し、プラント運転中は区切りがない。データを活用するためには、警報間のつながりを保った意味のあるまとまりとして切り出して保存し、参照する必要がある。

また、このような警報間のつながりを利用すれば、その後発生する警報の推定や対処方法の決定に役立てることができる。特に、原子炉スクラム（原子炉緊急停止）、発電機トリップ、タービントリップ、主蒸気隔離弁閉の４つの警報はプラント停止に直接結びつく重要な警報である上に、インターロックなどで互いに結びついているため、これらのうちの１つの警報が発生すると、ごく短い時間の間に残りの３つを含めて非常に多くの警報が発生することになる。仮に、警報間のつながりが無ければ、それぞれどの警報が事象の主要因に関係するのか判別できなくなる。

そこで、本発明の課題は、警報データを警報間につながりを持たせて蓄積し、その蓄積した警報データを参照して発生警報の推定や対処方法の決定を支援することである。

前記課題を解決するため、本発明は、発電プラントのプロセス値及び機器状態情報の少なくも一方に関する検出信号を検出器から受信し、前記検知信号に基づいて警報信号を生成する警報処理装置である。警報が発生したとき、所定時間以上警報が途切れるまでの、その警報、原因警報、結果警報（結果に関する警報）を一連の警報信号として因果関係を考慮して格納しておくことで、その後の詳細な検索を可能とする。

本発明によれば、警報データを警報間につながりを持たせて蓄積し、その蓄積した警報データを参照して発生警報の推定や対処方法の決定を支援することができる。

第１実施形態の全体構成図である。発生時刻付与部が出力する警報データの例を示した図である。原因結果判定部の処理フローの例を示した図である。因果関係記憶装置に格納されるルールの例を示した図である。原因結果判定部が出力する警報データの例を示した図である。分割データ生成部の処理フローの例を示した図である。警報データを抽出する際の点数付けの例を示した図である。付加情報入力装置と入力端末を加えた第２実施形態の全体構成図である。

以下に、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）について、図面を参照（言及図以外も適宜参照）して説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態においては、原子炉圧力容器１の内部や冷却材配管２に設置された検出器３により、冷却材の温度・圧力・流量や原子炉内の中性子束などのプロセス値が検出（測定）される。これらの検出器３によって検出されたプロセス値の信号は、信号伝送器４や信号処理装置１６を経由して警報処理装置６内の警報出力回路７に入力される。

また、冷却材ポンプ５などの主要機器にも検出器１７が設置され、検出器１７によって検出された異常状態の検知信号や運転・停止を示すＯＮ／ＯＦＦ信号が、信号処理装置１６を経由して警報出力回路７に入力される。警報出力回路７では、入力されたプロセス値に対して警報発生の条件が定められており、条件を満たした場合に警報信号が生成され、警報表示部８に出力される。そして、警報信号を受け取った警報表示部８は該当する警報を表示する。

このとき、警報出力回路７は発生時刻付与部９にも併せて警報信号を送出する。発生時刻付与部９は、各警報信号がＯＦＦからＯＮへ変化した瞬間の時刻を特定し、この時刻と、発生順に付与した警報Ｎｏ．（ナンバー）、警報種類を表す警報ＩＤ（IDentification）、警報名を１つのデータレコードとして原因結果判定部１０に送出する。

図２は、発生時刻付与部９が出力する警報データの例を示した図である。原因結果判定部１０は、発生時刻付与部９から逐次送信されたデータレコードを一定時間Ｔ_１分間（例えば１０分間）分だけ格納する一時記憶装置１８を持つ。そして、原因結果判定部１０は、因果関係記憶装置１１に格納されたルール、すなわち、各警報信号に対してその警報の原因となる警報のテーブルを参照し、発生時刻付与部９から送出された警報データの一定時間以内に原因となる警報が存在するかを判断し、原因警報がある場合はその情報を付与して分割データ生成部１２に送出する（詳細は後記）。

図３は、原因結果判定部１０の処理フローの例を示した図である。警報処理装置６が起動されると、原因結果判定部１０は、発生時刻付与部９から送出される警報データの有無を確認する（ステップＳ３１）。警報データが有る場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）、原因結果判定部１０は、その警報データに関連するルールを因果関係記憶装置１１から抽出する（ステップＳ３２）。

その後、原因結果判定部１０は、抽出されたルール１つ１つに対して、当てはまる原因警報が一時記憶装置１８に存在するか確認し（ステップＳ３３。詳細は図４で後記）、存在する場合（Ｙｅｓ）、その原因警報を警報データに付加して分割データ生成部１２に送出し（ステップＳ３４）、ステップＳ３６に進む。このとき、原因警報が複数存在する場合には、全ての原因警報のデータを付加して送出する。

また、原因警報が存在しない場合、あるいは関連ルールが因果関係記憶装置１１に格納されていない場合（ステップＳ３３でＮｏ）、原因結果判定部１０は、警報データに“関連警報なし”という情報を付加して分割データ生成部１２に送出し（ステップＳ３５）、ステップＳ３６に進む。

次に、原因結果判定部１０は、一時記憶装置１８に格納されている警報データを更新する（ステップＳ３６）。その後、原因結果判定部１０は、運転者による警報処理装置６の停止指示があるか否かを判定し（ステップＳ３７）、Ｎｏの場合はステップＳ３１に戻り、Ｙｅｓの場合は処理を終了する。なお、発生時刻付与部９から送出される警報データが存在しない場合（ステップＳ３１でＮｏ）、原因結果判定部１０は、一時記憶装置１８に格納されている警報データの更新を実施（一定時間以上経過した過去の警報データを削除）し（ステップＳ３６）、ステップＳ３７に進む。

図４は、因果関係記憶装置１１に格納されるルールの例を示した図である。この例では、原子炉スクラムの原因警報として、原子炉水位低、中性子束高、原子炉圧力高、主蒸気隔離弁閉の４つが定義されている。同様に、主蒸気隔離弁閉の原因警報として、主蒸気管放射能高、主蒸気管流量大、主蒸気管圧力低、原子炉水位低の４つが定義されている。

このようなルールを格納した場合、例えば、原子炉スクラムの警報データが送出されると、原因結果判定部１０はＮｏ．１のルールを抽出する（図３のステップＳ３２）。そして、原因警報として定義されている４つの警報が一定時間以内に発生しているかを確認する（図３のステップＳ３３）。なお、原因警報は、１つ１つが単独で原因警報となるもののみに限定することもできるが、他の警報などとのＡＮＤ条件で成立するものを含めて定義しても良い。その場合は、複数の原因警報が警報データに付与される可能性もある。

図５は、原因結果判定部１０が出力する警報データの例を示した図である。前記したように、警報の発生時刻、警報Ｎｏ．、警報ＩＤ、警報名、原因警報が１つのデータレコードとなっている。このデータレコードは、原因結果判定部１０から分割データ生成部１２に送信される（図３のステップＳ３４、Ｓ３５）。

図６は、分割データ生成部１２の処理フローの例を示した図である。分割データ生成部１２は、警報データがあるか否かを判定し（ステップＳ６０１）、Ｎｏの場合はステップＳ６１２に進み、Ｙｅｓの場合はステップＳ６０２に進む。

ステップＳ６０２において、分割データ生成部１２は、１つ前の警報データを受信したときからの時間Ｔが一定時間Ｔ_２（例えば３０分）を超過したか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ６０３に進み、Ｎｏの場合はステップＳ６０７に進む。このステップＳ６０２の処理の目的は、一定時間Ｔ_２以上、警報データを受信しない場合に、一連の事象が完了したと判定することである。

ステップＳ６０３において、分割データ生成部１２はタイマをリセット（Ｔ＝０）する。続いて、ステップＳ６０４において、分割データ生成部１２は、そして、この警報データにスクラム、発電機トリップ、タービントリップ、主蒸気隔離弁閉の４つの警報のうち少なくとも１つが含まれるか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ６０５に進み、Ｎｏの場合はステップＳ６０５をスキップしてステップＳ６０６に進む。

ステップＳ６０５において、分割データ生成部１２は、一時記憶装置１９に保存している全警報データに同一の事象ＩＤを付与して警報データベース１３に格納する。その後、分割データ生成部１２は、警報データベース１３に格納した警報データを一時記憶装置１９から削除して（ステップＳ６０６）、ステップＳ６１１に進む。ステップＳ６１１では、警報データに更新した（重複しない新たな）事象ＩＤを付加して一時記憶装置１９に保存し、ステップＳ６１２に進む。

ステップＳ６０７において、分割データ生成部１２は、原因警報（図５参照）があるか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ６０８に進み、Ｎｏの場合はステップＳ６１０に進む。分割データ生成部１２は、ステップＳ６０８においてタイマをリセット（Ｔ＝０）し、ステップＳ６０９において警報データに更新しない（不変な）事象ＩＤを付加して一時記憶装置１９に保存し、ステップＳ６１２に進む。分割データ生成部１２は、ステップＳ６１０において警報データに更新しない（不変な）事象ＩＤを付加して一時記憶装置１９に保存し、ステップＳ６１２に進む。

ステップＳ６１２において、分割データ生成部１２は、運転者による警報処理装置６の停止指示があるか否かを判定し、Ｎｏの場合はステップＳ６０１に戻り、Ｙｅｓの場合は処理を終了する。

このようにして、同一の事象ＩＤが付加された一連の関連する警報データは、入力兼表示端末１４（表示手段）を用いてデータ抽出部１５に検索条件を入力することにより、表示させることができる。検索方法の例として、例えば、図７に示すような配点を設定しておく。ここでは、検索条件である警報データに対して、同一の事象ＩＤの警報データごとに、指定した警報が存在すれば１０点、原因警報が一致すれば５点、結果警報（原因警報の逆）が一致すれば１点を加算し、その合計得点によって類似度の判定を行うことができる。

例えば、検索条件である警報データとして、指定した警報が「原子炉水位低」、その結果警報に「原子炉スクラム」と「非常用冷却水注入」がある場合を考える。その場合、過去の同一の事象ＩＤの警報データとして、指定した警報が「原子炉水位低」、その結果警報に「原子炉スクラム」があったとすると、１０点と１点で合計得点は１１点となる。このように合計得点を計算して、合計得点が多いほど類似度が高いと判定することができる。

（第２実施形態）
図８は、第１実施形態の警報処理装置６に対して付加情報入力装置２０（情報追加部）と入力端末２１を付加した第２実施形態の警報処理装置６ａ（６）を含む全体構成図である。警報処理装置６ａでは、警報データベース１３に格納済みの事象に対し、発生後の調査で特定された異常原因やその対処方法を、入力端末２１を用いて付加情報入力装置２０によって付加することができる。事象に追加した異常原因やその対処方法などの調査結果は、例えば、警報データを検索した結果と合わせて表示すれば良い。これにより、運転者は、過去に経験した類似事象の調査結果を容易に知ることができる。

以上説明した通り、警報処理装置６によれば、警報間のつながりを考慮して過去の類似警報データを検索することが可能となり、発生中の事象に対してその後の発生警報の予測や対処方法の決定に役立てることができる。また、本構成によれば、本来は当該事象との関連が深いにもかかわらず、予め設計情報などからは関連が考慮されなかった警報が自動的に含まれるようになるため、運転者のノウハウに依存することなく、警報データが蓄積されるにつれてより信頼性の高い予測や対策が可能となる。つまり、警報の出力されない状態が所定時間以上続くまでの一連の警報を警報間の因果関係に基づいて樹木状に整理して保存するため、その後に詳細な検索をすることが可能となる。

１原子炉圧力容器
２冷却材配管
３検出器
４信号伝送器
５冷却材ポンプ
６、６ａ警報処理装置
７警報出力回路
８警報表示部
９発生時刻付与部
１０原因結果判定部
１１因果関係記憶装置
１２分割データ生成部
１３警報データベース
１４入力兼表示端末
１５データ抽出部
１６信号処理装置
１７検出器
１８、１９一時記憶装置
２０付加情報入力装置
２１入力端末

Claims

発電プラントのプロセス値及び機器状態情報の少なくも一方に関する検出信号を検出器から受信し、前記検知信号に基づいて警報信号を生成する警報処理装置であって、
各警報信号に対して、その警報の原因となる警報である原因警報、及び、その警報の結果として生じる警報である結果警報の少なくとも一方の情報を予め格納しておく記憶部と、
前記検出器と接続された警報出力回路から前記警報信号の入力を受け付けたとき、前記警報の発生時刻と前記記憶部に格納された情報とに基づいて、受け付けた警報の原因警報及び結果警報を検索し、検索した情報を付加した警報データを生成し出力する原因結果判定部と、
前記原因結果判定部の出力する警報データの入力を受け付けてから所定時間内に原因警報及び結果警報のいずれも検出されない場合、そのときまでの一連の前記警報信号を出力する分割データ生成部と、
前記分割データ生成部で出力した前記一連の警報信号を格納する警報データベースと、
指定された発生警報と、その原因警報及び結果警報の少なくとも一方と、からなる検索条件の入力を受け付けたとき、前記警報データベースを参照し、類似する前記一連の警報信号を抽出して表示手段に表示するデータ抽出部と、
を備えることを特徴とした警報処理装置。
前記データ抽出部は、
指定した発生警報、その原因警報及び結果警報それぞれが、前記警報データベースに記憶された一連の警報信号における警報と一致した場合に、予め定められた点数ずつを加算し、その合計得点が高いほど、前記類似する度合いが高いと判定して表示手段に表示する
ことを特徴とする請求項１に記載の警報処理装置。
前記警報データベースに格納された警報データに、異常の原因及び対策情報の少なくとも一方を含む付加情報を付加するために前記警報処理装置の運転者が行う操作を受け付ける情報追加部を、さらに備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の警報処理装置。
原子力プラントのプロセス値及び機器状態情報の少なくも一方に関する検出信号を検出器から受信し、前記検知信号に基づいて警報信号を生成する警報処理装置であって、
各警報信号に対して、その警報の原因となる警報である原因警報、及び、その警報の結果として生じる警報である結果警報の少なくとも一方の情報を予め格納しておく記憶部と、
前記検出器と接続された警報出力回路から前記警報信号の入力を受け付けたとき、前記警報の発生時刻と前記記憶部に格納された情報とに基づいて、受け付けた警報の原因警報及び結果警報を検索し、検索した情報を付加した警報データを生成し出力する原因結果判定部と、
前記原因結果判定部の出力する警報データの入力を受け付けてから所定時間内に原因警報及び結果警報のいずれも検出されない場合、そのときまでの一連の前記警報信号に原子炉スクラム、発電機トリップ、タービントリップ、主蒸気隔離弁閉の４つの警報のうち少なくとも１つが含まれるときに、当該一連の警報信号を出力する分割データ生成部と、
前記分割データ生成部で出力した前記一連の警報信号を格納する警報データベースと、
指定された発生警報と、その原因警報及び結果警報の少なくとも一方と、からなる検索条件の入力を受け付けたとき、前記警報データベースを参照し、類似する前記一連の警報信号を抽出して表示手段に表示するデータ抽出部と、
を備えることを特徴とした警報処理装置。
発電プラントのプロセス値及び機器状態情報の少なくも一方に関する検出信号を検出器から受信し、前記検知信号に基づいて警報信号を生成する警報処理装置による警報処理方法であって、
前記警報処理装置は、
各警報信号に対して、その警報の原因となる警報である原因警報、及び、その警報の結果として生じる警報である結果警報の少なくとも一方の情報を予め格納しておく記憶部と、原因結果判定部と、分割データ生成部と、前記分割データ生成部で出力した一連の警報信号を格納する警報データベースと、データ抽出部と、を備えており、
前記原因結果判定部は、前記検出器と接続された警報出力回路から前記警報信号の入力を受け付けたとき、前記警報の発生時刻と前記記憶部に格納された情報とに基づいて、受け付けた警報の原因警報及び結果警報を検索し、検索した情報を付加した警報データを生成し出力し、
前記分割データ生成部は、前記原因結果判定部の出力する警報データの入力を受け付けてから所定時間内に原因警報及び結果警報のいずれも検出されない場合、そのときまでの一連の前記警報信号を前記警報データベースに出力し、
前記データ抽出部は、指定された発生警報と、その原因警報及び結果警報の少なくとも一方と、からなる検索条件の入力を受け付けたとき、前記警報データベースを参照し、類似する前記一連の警報信号を抽出して表示手段に表示する
ことを特徴とした警報処理方法。