JP2012252556A

JP2012252556A - プラント監視装置、プラント監視プログラム及びプラント監視方法

Info

Publication number: JP2012252556A
Application number: JP2011125071A
Authority: JP
Inventors: Naotaka Mikami; 尚高三上
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-03
Also published as: JP5345180B2

Abstract

【課題】プラントの経年変化や季節変動に対応しつつも、プラントの運転状態をマハラノビス−タグチ法で高精度に判定する。
【解決手段】プラントから取得された複数の評価項目毎の状態量の集まりである状態量の束が時系列に記憶されている状態量ファイルから、予め定めた評価周期毎に、最新の状態量の束Ａ１，…を抽出し、単位空間ファイルに記憶されている単位空間を基準として、抽出した状態量の束Ａ１のマハラノビス距離を求め、マハラノビス距離が所定の閾値以内であるか否かを判定する。単位空間ファイルに記憶されている単位空間Ｓ１は、評価周期よりも長い予め定められた更新周期に該当するとき、状態量ファイルから抽出された状態量の束Ａ３が追加される一方で、単位空間Ｓ１から最古の状態量の束Ｂ１が削除されて、単位空間Ｓ１が新たな単位空間Ｓ２に更新される。
【選択図】図７

Description

本発明は、プラントの運転状態を監視するプラント監視装置、プラント監視プログラム及びプラント監視方法に関する。

ガスタービン発電プラントや原子力発電プラント、あるいは化学プラントといった各種のプラントでは、プラントが正常に運転されているか否かを監視するため、温度や圧力といったプラントの各評価項目毎の状態量を取得し、これらの状態量に基づきプラントの運転状態を監視している。

多数の評価項目が存在するプラントの運転状態を監視する場合、例えば、特許文献１に記載の技術では、マハラノビス−タグチ法（以下、ＭＴ法とする）を用いている。ＭＴ法は、複数の評価項目毎の状態量の集まりである状態量の束が複数集まって構成される単位空間を予め準備しておき、プラントから状態量の束を取得すると、単位空間を基準にして、この状態量の束のマハラノビス距離を求め、このマハラノビス距離が予め定められた閾値以内であるか否かに応じて、プラントの運転状態等が正常であるか否かを判定する手法である。

特許文献１に記載の方法では、プラントの経年変化や季節変動に対応するため、プラントから状態量の束を取得し、この状態量の束のマハラノビス距離を求める毎に、判定基準となる単位空間を構成する複数の状態量の束のうち一部の状態量の束を入れ替えて、この単位空間を更新している。

国際公開第２００９／１０７８０５号

上記特許文献１に記載の方法は、プラントの経年変化や季節変動に対応し得る優れた方法である。しかしながら、この方法では、プラントの経年変化や季節変動に対応するために、プラントから状態量の束を取得し、この状態量の束のマハラノビス距離を求める毎に、単位空間を更新しているため、単位空間を構成している複数の状態量の束の収集期間が比較的短くなってしまう。このため、この方法では、プラントの状態変化に対して単位空間が極めて敏感に変化してしまい、本来、異常であると判定すべき場合でも、正常であると判定することがある。例えば、プラントの状態が徐々に異常な状態に移行する場合、評価対象の状態量の束の取得時期から比較的遠い過去に取得した状態量の束を含む単位空間を基準に、プラントの運転状態を判定するときには異常と判定できても、判定の基準となる単位空間もプラントの状態変化に敏感に追従してしまって、正常と判定しまうことがある。

すなわち、上記特許文献１に記載の方法では、プラントの運転状態が正常であるか否かを高精度で判定することができないことがある、という問題点がある。

そこで、本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、プラントの経年変化や季節変動に対応しつつも、プラントの運転状態を高精度に判定することができるプラント監視装置、プラント監視プログラム及びプラント監視方法を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するための発明に係るプラント監視装置は、
複数の評価項目があるプラントの運転状態を監視するプラント監視装置において、前記プラントから複数の前記評価項目毎の状態量の集まりである状態量の束を取得する状態量取得手段と、前記状態量取得手段により、前記状態量の束が記憶される状態量記憶手段と、前記状態量の束が複数集まって構成される単位空間が記憶される単位空間記憶手段と、予め定めた評価周期毎に、前記状態量記憶手段から評価対象とする状態量の束を抽出する状態量抽出手段と、前記評価周期毎に、前記単位空間記憶手段に記憶されている前記単位空間を基準として、前記状態量抽出手段により抽出された前記状態量の束のマハラノビス距離を求めるマハラノビス距離算出手段と、前記評価周期毎に、前記マハラノビス距離算出手段で求められた前記マハラノビス距離が所定の閾値以内であるか否かに応じて、前記プラントの運転状態が正常であるか否かを判定する判定手段と、前記評価周期よりも長い予め定められた更新周期に該当するとき、前記単位空間記憶手段に記憶されている前記単位空間に前記状態量抽出手段により抽出された前記状態量の束を追加する一方で、該単位空間から最古の状態量の束を削除する単位空間更新手段と、を備えていることを特徴とする。

当該プラント監視装置では、正常、異常の判定の基準となる単位空間を更新周期毎に適宜更新しているので、プラントの経年変化や季節変動にも対応して、プラント運転状態を判定することができる。

また、当該プラント監視装置では、評価時期毎に単位空間を更新せず、この評価周期よりも長い更新周期毎に単位空間を更新しているため、評価時期毎に単位空間を更新するよりも、単位空間を構成している状態量の束の収集期間を長くすることができる。従って、当該プラント監視装置では、プラントの状態変化に対して単位空間が敏感に変化し、本来、正常であると判定すべき場合でも異常であると判定してしまうことや、逆に、本来、異常であると判定すべき場合でも正常であると判定してしまうことを避けることができる。

よって、当該プラント監視装置では、プラントの経年変化や季節変動に対応しつつも、プラントの運転状態を高精度に判定することができる。

なお、前記単位空間更新手段は、前記評価周期の自然数（但し、２以上）倍の周期を更新周期とし、前記評価周期で且つ該更新周期のとき、前記単位空間記憶手段に記憶されている前記単位空間に前記状態量抽出手段により抽出された前記状態量の束を追加する一方で、該単位空間から最古の状態量の束を削除してもよい。

ここで、前記プラント監視装置において、前記単位空間記憶手段に前記単位空間が記憶されていないときに、前記状態量記憶手段に記憶されている複数の前記状態量の束から、前記単位空間を構成し得る状態量の束の数になるまで、該状態量の束を抽出し、該状態量の束を前記単位空間記憶手段に記憶する単位空間初期設定手段を、備えていてもよい。

当該プラント監視装置では、当該プラント監視装置が監視動作を開始し、プラントから状態量の束を取得し始めたとき等、単位空間記憶手段に単位空間が記憶されていないときに、単位空間を構成する状態量の束の数に至るまで、基本的に、取得した状態量の束を単位空間を構成する複数の状態量の束の一部として逐次蓄積していくので、極めて短期間のうちに単位空間を設定することができる。このため、当該プラント監視装置では、プラント監視装置が監視動作を開始し始めると、短期間のうちに、単位空間による運転状態の判定を実施することができる。

また、前記プラント監視装置において、前記単位空間更新手段は、前記更新周期のときであっても、前記状態量抽出手段で抽出された前記状態量の束に関する前記マハラノビス距離が前記判定手段により前記所定の閾値以内でないと判定されると、該状態量の束を前記単位空間記憶手段に記憶されている前記単位空間に追加せず、且つ該単位空間から最古の状態量の束を削除しないことが好ましい。

当該プラント監視装置では、更新時期に至ったときでも、評価対象の状態量の束が異常であると判定された場合には、単位空間の更新は行われない。よって、正常、異常の判定の基準となる単位空間に、異常と判定された状態量の束を含ませないことができる。

また、前記プラント監視装置において、前記単位空間記憶手段には、複数の前記評価項目を複数に分けたグループ毎に、該グループ内の評価項目毎の状態量の集まりであるグループ内束が複数集まって構成されるグループ内単位空間が記憶されていると共に、複数のグループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数のグループ内束のマハラノビス距離が集まって構成されるＭＤ単位空間が記憶され、前記マハラノビス距離算出手段は、前記状態量抽出手段により抽出された評価対象とする状態量の束を構成する複数の前記グループ内束に関し、前記単位空間記憶手段に記憶されている複数の前記グループ内単位空間のうちで当該グループに対応するグループ内単位空間を基準としたマハラノビス距離をグループ内マハラノビス距離として求め、前記ＭＤ単位空間を基準にして複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりのマハラノビス距離である全体マハラノビス距離を求め、前記判定手段は、前記全体マハラノビス距離が前記所定の閾値以内であるか否かに応じて前記プラントの運転状態が正常であるか否かを判定し、前記単位空間更新手段は、前記評価周期で且つ該更新周期のとき、前記単位空間記憶手段に記憶されている前記グループ内単位空間毎に、前記状態量抽出手段により抽出された前記状態量の束のうちで当該グループ内の前記状態量の束を追加する一方で、当該グループ内単位空間から当該グループ内の最古の前記グループ内束を削除し、前記マハラノビス距離算出手段は、前記単位空間記憶手段に新たな複数のグループ内単位空間が記憶されると、複数の該グループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数の前記グループ内束の前記グループ内マハラノビス距離を求めて、複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりである前記ＭＤ単位空間を作成してもよい。

当該プラント監視装置では、上記プラント監視装置と同様、プラントの経年変化や季節変動に対応しつつも、プラントの運転状態を高精度に判定することができる。さらに、当該プラント監視装置では、グループ内マハラノビス距離を求める際の基準となる単位空間を構成する状態量の数を少なくすることができ、グループ毎にグループ内マハラノビス距離を求めても、マハラノビス距離を求める際の計算負荷を極めて小さくすることができる。

また、前記プラント監視装置において、前記単位空間記憶手段に、複数の前記グループ毎の前記グループ内単位空間が記憶されていないときに、前記状態量記憶手段に記憶されている複数の前記状態量の束から、前記グループ内単位空間を構成し得る前記グループ内束の数になるまで、該グループ内束を抽出し、該グループ内束を前記単位空間記憶手段に記憶する単位空間初期設定手段を備え、前記単位空間初期設定手段は、前記グループ内単位空間を構成し得る数の前記グループ内束を前記単位空間記憶手段に記憶すると、前記マハラノビス距離算出手段により、複数の該グループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数の前記グループ内束の前記グループ内マハラノビス距離を求めさせて、複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりである前記ＭＤ単位空間を作成させてもよい。

当該プラント監視装置では、当該プラント監視装置が監視動作を開始し、プラントから状態量の束を取得し始めたとき等、単位空間記憶手段にグループ内単位空間が記憶されていないときに、グループ内単位空間を構成する状態量の束の数に至るまで、基本的に、取得した状態量の束をグループ内単位空間を構成する複数の状態量の束の一部として逐次蓄積していくので、極めて短期間のうちにグループ内単位空間を設定することができる。

ここで、前記プラント監視装置において、前記評価周期を変更する評価周期変更手段や前記更新周期を変更する更新周期変更手段を備えてもよい。

当該プラント監視装置では、プラントの運転条件等を急激に変更する場合でも、評価周期や更新周期を短くすることで、短期間のうちに運転条件の変更に対応することができる。

前記問題点を解決するための発明に係るプラント監視プログラムは、
複数の評価項目があるプラントの運転状態を監視するプラント監視プログラムにおいて、前記プラントから取得された複数の前記評価項目毎の状態量の集まりである状態量の束が時系列に記憶されているコンピュータの記憶部の状態量ファイルから、予め定めた評価周期毎に、評価対象とする状態量の束を抽出する状態量抽出ステップと、前記評価周期毎に、前記記憶部の単位空間ファイルに記憶されている、前記状態量の束が複数集まって構成される単位空間を基準として、前記状態量抽出ステップで抽出された前記状態量の束のマハラノビス距離を求めるマハラノビス距離算出ステップと、前記評価周期毎に、前記マハラノビス距離算出ステップで求められた前記マハラノビス距離が所定の閾値以内であるか否かに応じて、前記プラントの運転状態が正常であるか否かを判定する判定ステップと、前記評価周期よりも長い予め定められた更新周期に該当するとき、前記単位空間ファイルに記憶されている前記単位空間に前記状態量抽出ステップで抽出された前記状態量の束を追加する一方で、該単位空間から最古の状態量の束を削除する単位空間更新ステップと、を前記コンピュータに実行させることを特徴とする。

当該プラント監視プログラムでは、当該プラント監視プログラムをコンピュータにインストールすることで、前記プラント監視装置と同様、プラントの経年変化や季節変動に対応しつつも、プラントの運転状態を高精度に判定することができる。

ここで、前記プラント監視プログラムにおいて、前記プラントから複数の前記評価項目毎の状態量の集まりである状態量の束を取得し、前記状態量ファイルに該状態量の束を記憶する状態量取得ステップを、前記コンピュータに実行させてもよい。

また、前記プラント監視プログラムにおいて、前記単位空間ファイルに前記単位空間が記憶されていないときに、前記状態量ファイルに記憶されている複数の前記状態量の束から、前記単位空間を構成し得る状態量の束の数になるまで、該状態量の束を抽出し、該状態量の束を前記単位空間ファイルに記憶する単位空間初期設定ステップを、前記コンピュータに実行させてもよい。

当該プラント監視プログラムでは、プラントの監視動作を開始し、プラントから状態量の束を取得し始めたとき等、単位空間ファイルに単位空間が記憶されていないときに、単位空間を構成する状態量の束の数に至るまで、基本的に、取得した状態量の束を単位空間を構成する複数の状態量の束の一部として逐次蓄積していくので、極めて短期間のうちに単位空間を設定することができる。

また、前記プラント監視プログラムにおいて、前記単位空間ファイルには、複数の前記評価項目を複数に分けたグループ毎に、該グループ内の評価項目毎の状態量の集まりであるグループ内束が複数集まって構成されるグループ内単位空間が記憶されていると共に、複数のグループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数のグループ内束のマハラノビス距離が集まって構成されるＭＤ単位空間が記憶され、前記マハラノビス距離算出ステップでは、前記状態量抽出ステップで抽出された評価対象とする状態量の束を構成する複数の前記グループ内束に関し、前記単位空間ファイルに記憶されている複数の前記グループ内単位空間のうちで当該グループに対応するグループ内単位空間を基準としたマハラノビス距離をグループ内マハラノビス距離として求め、前記ＭＤ単位空間を基準にして複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりのマハラノビス距離である全体マハラノビス距離を求め、前記判定ステップでは、前記全体マハラノビス距離が前記所定の閾値以内であるか否かに応じて前記プラントの運転状態が正常であるか否かを判定し、前記単位空間更新ステップでは、前記更新周期のとき、前記単位空間ファイルに記憶されている前記グループ内単位空間毎に、前記状態量抽出ステップで抽出された前記状態量の束のうちで当該グループ内の状態量の束を追加する一方で、当該グループ内単位空間から当該グループ内の最古の前記グループ内束を削除し、前記マハラノビス距離算出ステップでは、前記単位空間ファイルに新たな複数のグループ内単位空間が記憶されると、複数の該グループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数の前記グループ内束の前記グループ内マハラノビス距離を求めて、複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりである前記ＭＤ単位空間を作成してもよい。

当該プラント監視プログラムでは、上記プラント監視プログラムと同様、プラントの経年変化や季節変動に対応しつつも、プラントの運転状態を高精度に判定することができる。さらに、当該プラント監視プログラムでは、グループ内マハラノビス距離を求める際の基準となる単位空間を構成する状態量の数を少なくすることができ、グループ毎にグループ内マハラノビス距離を求めても、マハラノビス距離を求める際の計算負荷を極めて小さくすることができる。

また、前記プラント監視プログラムにおいて、前記単位空間ファイルに、複数の前記グループ毎の前記グループ内単位空間が記憶されていないときに、前記状態量ファイルに記憶されている複数の前記状態量の束から、前記グループ内単位空間を構成し得る前記グループ内束の数になるまで、該グループ内束を抽出し、該グループ内束を前記単位空間ファイルに記憶する単位空間初期設定ステップを前記コンピュータに実行させ、前記単位空間初期設定ステップでは、前記グループ内単位空間を構成し得る数の前記グループ内束を前記単位空間ファイルに記憶すると、前記マハラノビス距離算出ステップで、複数の該グループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数の前記グループ内束の前記グループ内マハラノビス距離を求めさせて、複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりである前記ＭＤ単位空間を作成させてもよい。

当該プラント監視プログラムでは、プラント監視動作を開始し、プラントから状態量の束を取得し始めたとき等、単位空間ファイルにグループ内単位空間が記憶されていないときに、グループ内単位空間を構成する状態量の束の数に至るまで、基本的に、取得した状態量の束をグループ内単位空間を構成する複数の状態量の束の一部として逐次蓄積していくので、極めて短期間のうちにグループ内単位空間を設定することができる。

前記問題点を解決するための発明に係るプラント監視方法は、
複数の評価項目があるプラントの運転状態を監視するプラント監視方法において、前記プラントから複数の前記評価項目毎の状態量の集まりである状態量の束を取得し、状態量ファイルに該状態量の束を記憶する状態量取得ステップと、予め定めた評価周期毎に、前記記憶部から評価対象とする状態量の束を抽出する状態量抽出ステップと、前記評価周期毎に、単位空間ファイルに記憶されている、前記状態量の束が複数集まって構成される単位空間を基準として、前記状態量抽出ステップで抽出された前記状態量の束のマハラノビス距離を求めるマハラノビス距離算出ステップと、前記評価周期毎に、前記マハラノビス距離算出ステップで求められた前記マハラノビス距離が所定の閾値以内であるか否かに応じて、前記プラントの運転状態が正常であるか否かを判定する判定ステップと、前記評価周期よりも長い予め定められた更新周期に該当するとき、前記単位空間ファイルに記憶されている前記単位空間に前記状態量抽出ステップで抽出された前記状態量の束を追加する一方で、該単位空間から最古の状態量の束を削除する単位空間更新ステップと、を実行することを特徴とする。

当該プラント監視方法では、前記プラント監視装置と同様、プラントの経年変化や季節変動に対応しつつも、プラントの運転状態を高精度に判定することができる。

ここで、前記プラント監視方法において、前記単位空間ファイルに前記単位空間が記憶されていないときに、前記状態量ファイルに記憶されている複数の前記状態量の束から、前記単位空間を構成し得る状態量の束の数になるまで、該状態量の束を抽出し、該状態量の束を前記単位空間ファイルに記憶する単位空間初期設定ステップを、実行してもよい。

当該プラント監視方法では、プラントの監視動作を開始し、プラントから状態量の束を取得し始めたとき等、単位空間ファイルに単位空間が記憶されていないときに、単位空間を構成する状態量の束の数に至るまで、基本的に、取得した状態量の束を単位空間を構成する複数の状態量の束の一部として逐次蓄積していくので、極めて短期間のうちに単位空間を設定することができる。

また、前記プラント監視方法において、前記単位空間ファイルには、複数の前記評価項目を複数に分けたグループ毎に、該グループ内の評価項目毎の状態量の集まりであるグループ内束が複数集まって構成されるグループ内単位空間が記憶されていると共に、複数のグループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数のグループ内束のマハラノビス距離が集まって構成されるＭＤ単位空間が記憶され、前記マハラノビス距離算出ステップでは、前記状態量抽出ステップで抽出された評価対象とする状態量の束を構成する複数の前記グループ内束に関し、前記単位空間ファイルに記憶されている複数の前記グループ内単位空間のうちで当該グループに対応するグループ内単位空間を基準としたマハラノビス距離をグループ内マハラノビス距離として求め、前記ＭＤ単位空間を基準にして複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりのマハラノビス距離である全体マハラノビス距離を求め、前記判定ステップでは、前記全体マハラノビス距離が前記所定の閾値以内であるか否かに応じて前記プラントの運転状態が正常であるか否かを判定し、前記単位空間更新ステップでは、前記更新周期のとき、前記単位空間ファイルに記憶されている前記グループ内単位空間毎に、前記状態量抽出ステップで抽出された前記状態量の束のうちで当該グループ内の状態量の束を追加する一方で、当該グループ内単位空間から当該グループ内の最古の前記グループ内束を削除し、前記マハラノビス距離算出ステップでは、前記単位空間ファイルに新たな複数のグループ内単位空間が記憶されると、複数の該グループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数の前記グループ内束の前記グープ内マハラノビス距離を求めて、複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりである前記ＭＤ単位空間を作成してもよい。

当該プラント監視方法では、上記プラント監視方法と同様、プラントの経年変化や季節変動に対応しつつも、プラントの運転状態を高精度に判定することができる。さらに、当該プラント監視方法では、グループ内マハラノビス距離を求める際の基準となる単位空間を構成する状態量の数を少なくすることができ、グループ毎にグループ内マハラノビス距離を求めても、マハラノビス距離を求める際の計算負荷を極めて小さくすることができる。

また、前記プラント監視方法において、前記単位空間ファイルに、複数の前記グループ毎の前記グループ内単位空間が記憶されていないときに、前記状態量ファイルに記憶されている複数の前記状態量の束から、前記グループ内単位空間を構成し得る前記グループ内束の数になるまで、該グループ内束を抽出し、該グループ内束を前記単位空間ファイルに記憶する単位空間初期設定ステップを実行し、前記単位空間初期設定ステップでは、前記グループ内単位空間を構成し得る数の前記グループ内束を前記単位空間ファイルに記憶すると、前記マハラノビス距離算出ステップで、複数の該グループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数の前記グループ内束の前記グループ内マハラノビス距離を求めさせて、複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりである前記ＭＤ単位空間を作成させてもよい。

当該プラント監視方法では、プラント監視動作を開始し、プラントから状態量の束を取得し始めたとき等、単位空間ファイルにグループ内単位空間が記憶されていないときに、グループ内単位空間を構成する状態量の束の数に至るまで、基本的に、取得した状態量の束をグループ内単位空間を構成する複数の状態量の束の一部として逐次蓄積していくので、極めて短期間のうちにグループ内単位空間を設定することができる。

本発明では、プラントの経年変化や季節変動に対応しつつも、プラントの運転状態を高精度に判定することができる。

本発明に係る第一実施形態におけるガスタービン発電プラント及びプラント監視装置の構成を示す説明図である。本発明に係る第一実施形態における状態量ファイルのデータ構成を示す説明図である。本発明に係る第一実施形態における単位空間ファイルのデータ構成を示す説明図である。マハラノビス距離の概念を示す概念図である。本発明に係る第一実施形態におけるプラント監視装置の動作を示すフローチャート（その１）である。本発明に係る第一実施形態におけるプラント監視装置の動作を示すフローチャート（その２）である。本発明に係る第一実施形態における評価周期と更新周期との関係、及び単位空間を構成する複数の状態量の束の収集期間の変遷を示す説明図である。本発明に係る第二実施形態における運転状態の判定処理までの処理概念を示す概念図である。本発明に係る第二実施形態におけるグループ内単位空間及びＭＤ単位空間の概念を示す概念図である。本発明に係る第二実施形態におけるプラント監視装置の動作を示すフローチャート（その１）である。本発明に係る第二実施形態におけるプラント監視装置の動作を示すフローチャート（その２）である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

「第一実施形態」
まず、本発明に係る第一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。

本実施形態のプラント監視装置１００は、図１に示すように、ガスタービン発電プラント１の運転状態を監視するものである。このガスタービン発電プラント１は、ガスタービン２と、このガスタービン２の駆動で発電する発電機６と、を備えている。ガスタービン２は、圧縮空気を生成する圧縮機３と、燃料を圧縮空気に混合して燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器４と、燃焼ガスによって回転駆動されるタービン５とを備えている。タービン５のロータは圧縮機３を介して発電機６に連結されており、このロータの回転により、発電機６は発電する。

プラント監視装置１００は、このガスタービン発電プラント１の複数の評価項目毎の状態量を取得し、これらの状態量に基づいて当該ガスタービン発電プラント１の運転状態が正常であるか否かを判定する。このプラント監視装置１００は、基本的に、マハラノビス・タグチ法（以下、ＭＴ法とする）で、このガスタービン発電プラント１の運転状態を監視する。このガスタービン発電プラント１の評価項目としては、例えば、ガスタービン出力、タービンロータと静止部間の複数箇所におけるキャビティ温度、タービンのガス出口での周方向の複数箇所におけるブレードパス温度、タービンロータの周方向の複数箇所における変位量、ガスタービンに設けられる各種弁の開度等がある。ガスタービン発電プラント１には、これらの状態量を検知するため、センサ等の各種状態量検知手段が設けられている。

プラント監視装置１００は、コンピュータであり、各種演算処理を実行するＣＰＵ１０と、ＣＰＵ１０のワークエリア等になるＲＡＭ等の主記憶装置２０と、各種データやプログラム等が記憶されるハードディスクドライブ装置等の補助記憶装置３０と、ＣＤやＤＶＤ等のディスク型記憶媒体４５に対するデータの記録や再生を行う記録・再生装置４４と、キーボードやマウス等の入力装置４２と、表示装置４３と、入力装置４２や表示装置４３の入出力インタフェース４１と、ガスタービン発電プラント１の各種状態量検知手段に接続されているインタフェース４０と、を備えている。

補助記憶装置３０には、上記コンピュータをプラント監視装置１００として機能させるためのプラント監視プログラム３５やＯＳプログラム等の各種プログラムが予め格納されている。プラント監視プログラム３５を含む各種プログラムは、記憶・再生装置４４を介して、ディスク型記憶媒体４５から補助記憶装置３０に取り込まれる。なお、これらのプログラムは、フラッシュメモリ等の携帯可能なメモリや、図示されていない通信装置を介して外部装置から補助記憶装置３０に取り込まれてもよい。

この補助記憶装置３０には、さらに、プラント監視プログラム３５の実行過程で、以下のファイルが設けられる。すなわち、ガスタービン発電プラント１の複数の評価項目毎の状態量が格納される状態量ファイル（状態量記憶手段）３１と、プラントの運転状態を判定する際の基準となる単位空間のデータが格納される単位空間ファイル（単位空間記憶手段）３２と、評価項目毎の状態量を評価する評価周期等の各種周期が格納される周期ファイル３３と、運転状態の判定時等に用いる閾値等が格納される閾値ファイル３４とが、補助記憶装置３０に設けられる。

状態量ファイル（状態量記憶手段）３１には、図２に示すように、プラント監視プログラム３５の実行過程で、ガスタービン発電プラント１の複数の評価項目毎の状態量の集まりである状態量の束３１ａが、状態量の取得時刻３１ｂ毎に時系列に格納される。ここでは、例えば、２０１１年４月１１日の９：０５から１分間隔（取得周期）で、１００個の評価項目（状態量１、状態量２、…、状態量ｕ（＝100））毎の状態量が状態量の束３１ａとして取得され、これらの状態量の束３１ａが時系列に格納される。

また、単位空間ファイル（単位空間記憶手段）３２には、図３に示すように、プラント監視プログラム３５の実行過程で、状態量ファイル３１に格納されている複数の状態量の束から抽出された状態量の束３２ａが各状態量の束３２ａの取得時刻３２ｂと共に、単位空間ファイル３２に格納される。

ＣＰＵ１０は、機能的に、ガスタービン発電プラント１の複数の評価項目毎の状態量を前述の取得周期毎に取得して状態量ファイル３１の格納する状態量取得部１１と、単位空間ファイル３２内に単位空間を構成するデータが格納されていないときに単位空間を構成し得るデータを状態量ファイル３１から抽出して、これを単位空間ファイル３２に格納する単位空間初期設定部１２と、予め定められた評価周期毎に状態量ファイル３１から状態量の束を抽出する状態量抽出部１３と、単位空間ファイル３２に記憶されている単位空間を基準として、状態量抽出部１３により抽出された状態量の束のマハラノビス距離を求めるマハラノビス距離算出部１４と、マハラノビス距離算出部１４で求められたマハラノビス距離が所定の閾値以内であるか否かに応じて、ガスタービン発電プラント１の運転状態が正常であるか否かを判定するプラント状態判定部１５と、単位空間ファイル３２に記憶されている単位空間を更新する単位空間更新部１６と、周期ファイル３３に格納されている各種周期を設定及び変更する周期設定・変更部１７と、閾値ファイル３４に格納されている各種閾値を設定及び変更する閾値設定・変更部１８と、当該コンピュータへの入出力を制御するＩＯ制御部１９と、を有している。

以上で説明したＣＰＵ１０の機能構成要素のうち、状態量取得部１１、単位空間初期設定部１２、状態量抽出部１３、マハラノビス距離算出部１４、プラント状態判定部１５、単位空間更新部１６、周期設定・変更部１７、閾値設定・変更部１８は、いずれも、補助記憶装置３０に格納されているプラント監視プログラム３５等をＣＰＵ１０が実行することで機能する。また、ＩＯ制御部１９は、補助記憶装置３０に格納されているＯＳプログラム等をＣＰＵ１０が実行することで機能する。

次に、本実施形態のプラント監視装置１００の監視動作について説明する。

このプラント監視装置１００のプラント監視は、前述したようにＭＴ法を利用している。そこで、このＭＴ法によるプラント監視方法の基本的な内容について、図４を用いて説明する。

ここでは、仮に、ガスタービン発電プラント１の発電機６の出力及び圧縮機３の吸入空気温度をそれぞれ状態量とし、発電機６の出力及び圧縮機３の吸入空気温度を併せたものを状態量の束Ｂとする。ＭＴ法では、この状態量の束Ｂを複数集めたもの、つまり状態量の束Ｂの集合体を単位空間Ｓとし、この単位空間Ｓを基準にして、運転状態が異常であるか否かの評価対象となる状態量の束Ａのマハラビス距離Ｄを求める。このマハラノビス距離Ｄは、監視対象の異常の程度が大きくなる程、大きな値を示す。そこで、ＭＴ法では、このマハラノビス距離Ｄが予め定めた閾値Ｄｃ以内であるか否かに応じて、プラントの運転状態が異常であるか否かを判定する。なお、図４中、単位空間Ｓを囲む実線は、マハラノビス距離Ｄが閾値Ｄｃとなる位置を示している。例えば、評価対象となる状態量の束Ａ１は、そのマハラノビス距離Ｄが閾値Ｄｃ以下であるため、この状態量の束Ａ１が取得されたときのガスタービン発電プラント１の運転状態は正常であると判定される。また、評価対象となる状態量の束Ａ２，Ａ３は、それぞれのマハラノビス距離Ｄが閾値Ｄｃより大きいため、これらの状態量の束Ａ２，Ａ３が取得されたときのガスタービン発電プラント１の運転状態は異常であると判定される。

単位空間Ｓを構成する複数の状態量の束Ｂのマハラノビス距離の平均値は１である。また、ガスタービン発電プラント１の運転状態が正常な場合、評価対象の状態量の束Ａのマハラノビス距離Ｄは、概ね４以下に収まる。このようなマハラノビス距離Ｄに関する閾値Ｄｃは、例えば、単位空間Ｓを構成する複数の状態量の束Ｂ毎のマハラノビス距離のうち、最大のマハラノビス距離より大きい値に設定することが好ましい。この際、ガスタービン発電プラント１の固有の特性等を考慮して、閾値Ｄｃを定めることが好ましい。

次に、本実施形態のプラント監視装置１００の具体的な監視動作について、図５及び図６に示すフローチャートに従って説明する。なお、ここでは、このプラント監視装置１００による監視動作開始前の時点では、状態量ファイル３１及び単位空間ファイル３２内には一切データが格納されていないものとする。また、この監視動作開始前に、プラント監視装置１００のオペレータによる入力装置４２の操作により、各種周期や各種閾値が設定登録されているものとする。この設定登録時には、周期設定・変更部１７又は閾値設定・変更部１８が機能し、オペレータにより指定された各種周期や各種閾値が周期ファイル３３や閾値ファイル３４に設定登録される。

ガスタービン発電プラント１が起動し始め、ガスタービン発電プラント１の各種状態量検知手段が各種状態量を検知し始めると、状態量取得部１１は、複数の評価項目毎の状態量を取得周期（例えば、１分周期）毎に取得して状態量ファイル３１に格納する（Ｓ１１）。状態量取得部１１は、取得時刻になると、複数の評価項目毎の状態量をガスタービン発電プラント１から取得し、これらを状態量の束として、取得時刻と関連付けて、状態量ファイル３１（図２）に格納する。

状態量ファイル３１に新たな状態量の束が格納されると、単位空間初期設定部１２は、新たな状態量の束を構成する各状態量が正常範囲内であるか否かを判断する（Ｓ１２）。単位空間初期設定部１２は、この際、閾値ファイル３４に予め格納されている状態量毎の正常範囲を示す値を用いる。単位空間初期設定部１２が新たな状態量の束を構成するいずれかの状態量が正常範囲内でないと判断した場合には、ステップ１１に戻る。また、単位空間初期設定部１２は、新たな状態量の束を構成する全ての状態量が正常範囲内であると判断した場合、この状態量の束の取得時刻と関連付けて、この状態量の束を単位空間の構成データとして単位空間ファイル３２（図３）に格納する（Ｓ１３）。なお、ステップ１２の判断処理は操作員が行ってもよい。この場合、操作員は、ガスタービン発電プラント１の設計データや運転実績に基づき、新たな状態量の束を構成する各状態量が正常範囲内であるか否かを判断する。そして、新たな状態量の束を構成する全ての状態量が正常範囲内であると判断した場合、操作員は、この状態量の束が正常範囲内である旨の情報を単位空間初期設定部１２に入力する。この情報に基づき、単位空間初期設定部１２は、ステップ１３の処理を実行する。

次に、単位空間初期設定部１２は、単位空間ファイル３２に格納されている状態量の束の数が単位空間を構成し得る数ｖであるか否かを判断する（Ｓ１４）。単位空間を構成する状態量の束の数ｖは、品質工学上、状態量の項目数の３倍であることが好ましいとされている。そこで、ここでは、状態量の項目数、つまり評価項目数ｕが１００であるので、単位空間を構成する状態量の束の数ｖを３００（＝１００×３）としている。このため、ここでは、単位空間ファイル３２に格納されている状態量の束の数が３００であるか否かを判断する。

単位空間ファイル３２に格納されている状態量の束の数が単位空間を構成し得る数ｖに至っていない場合、ステップ１１に戻って、各項目の状態量取得が実行される。また、単位空間ファイル３２に格納されている状態量の束の数が単位空間を構成し得る数ｖである場合、単位空間初期設定部１２は、図３に示すように、単位空間の初期設定処理が完了したとして、単位空間ファイル３２内に単位空間を構成できた旨、例えば、「構成完了」３２ｃを設定する（Ｓ１５）。

図２に示す例において、取得時刻２０１１年４月１１日の９：０５から９：１４、１１：０３、１１：０４に取得された状態量の束は、ステップ１２における判断で正常範囲内ではないと判断された状態量を含む束であるために、図３に示す単位空間ファイル３２には格納されていない。一方、状態量ファイル３１中で、正常範囲内ではないと判断された状態量の束を除く状態量の束は、図３に示す単位空間ファイル３２に格納されている。

単位空間を構成できた旨が設定されると（Ｓ１５）、単位空間更新部１６が更新時期カウンタの値ｍを０に設定し（図６中のＳ１６）、状態量抽出部１３が評価時期カウンタの値ｎを０に設定する（Ｓ１７）。

評価時期カウンタの値ｎが０に設定された後（Ｓ１７）、状態量取得部１１は、新たな取得時刻になると、前述のステップ１１での処理と同様、複数の評価項目毎の状態量をガスタービン発電プラント１から取得し、これらを状態量の束として、取得時刻と関連付けて、状態量ファイル３１に格納する（Ｓ２１）。

状態量取得部１１が状態量の束を取得すると（Ｓ２１）、状態量抽出部１３は評価時期カウンタの値ｎに１を加え（Ｓ２２）、評価時期カウンタの値ｎが例えば５になったか否かを判断する（Ｓ２３）。評価時期カウンタの値ｎが５でなければ、未だ評価時期でないとして、ステップ２１に戻る。すなわち、評価時期カウンタの値ｎが５になるまで、状態量取得部１１による状態量の束の取得が繰り返し実行される。また、状態量抽出部１３は、評価時期カウンタの値ｎが５になったと判断すると、状態量の評価時期に至ったと認識して、状態量ファイル３１から最新の状態量の束を評価対象の状態量の束として抽出する（Ｓ２４）。すなわち、ここでは、状態量取得部１１によるガスタービン発電プラント１からの状態量の束の取得周期が１分であるから、状態量の評価周期は５分となり、状態量の評価時期は５分毎に訪れる。

状態量抽出部１３が評価対象の状態量の束を抽出すると（Ｓ２４）、マハラノビス距離算出部１４が以下の手法でこの状態量の束のマハラノビス距離Ｄを算出する（Ｓ２５）。

マハラノビス距離算出部１４は、まず、単位空間ファイル３２から単位空間を構成する状態量の束の集合体を取得し、各評価項目毎の状態量である変数Ｘ１〜Ｘｕのそれぞれの平均値Ｍｉ及び標準偏差σｉ（基準データのばらつき度合い）を、数式（１）及び数式（２）により求める。なお、ｉは評価項目番号（自然数）であって、１〜ｕの値をとる。なお、ｕは評価項目数に一致し、ここでは１００である。また、ｊは状態量の束の番号（自然数）であって、１〜ｖの値をとる。なお、ｖは単位空間を構成する状態量の束の数に一致し、ここでは３００である。ここで、標準偏差とは、状態量とその平均値との差を２乗したものの期待値の正平方根とする。

次に、マハラノビス距離算出部１４は、変数Ｘ１〜Ｘｕの相関関係を示す共分散行列（相関行列）Ｒ、及び共分散行列Ｒの逆行列Ｒ^−１を、下記の数式（３）により定める。なお、数式（３）において、ｋは評価項目数であり、ここではｕ（＝１００)である。また、ｉやｐは評価項目番号であり、ここでは１〜ｕの値をとる。

次に、マハラノビス距離算出部１４は、前述の平均値Ｍｉ及び標準偏差σｉを用いて、ステップ２４で抽出された状態量の束の各状態量である変数Ｘ１〜Ｘｕを下記の数式（４）によってｘ１〜ｘｕに変換し、変数Ｘ１〜Ｘｕを基準化する。すなわち、ガスタービン発電プラント１の状態量の束を、平均０、標準偏差１の確率変数に変換する。

次に、マハラノビス距離算出部１４は、上記の数式（３）で定められる逆行列Ｒ^−１と、ステップ２４で抽出された状態量の束の各状態量である変数Ｘ１〜Ｘｕに関する確率変数ｘ１〜ｘｕとを用いて、下記の数式（５）により、ステップ２４で抽出された状態量の束に関するマハラノビス距離Ｄを求める。なお、マハラノビス距離算出部１４は、次のステップ２４で抽出された状態量の束のマハラノビス距離を求める際、単位空間に関する前述の平均値Ｍｉ及び標準偏差σｉ、さらに逆行列Ｒ^−１を利用するため、これら平均値Ｍｉ、標準偏差σｉ、逆行列Ｒ^−１を補助記憶装置３０内に記憶しておく。

ステップ２４で抽出された状態量の束のマハラノビス距離Ｄが求められると（Ｓ２５）、単位空間更新部１６は、更新時期カウンタの値ｍに１を加え（Ｓ２６）、更新時期カウンタの新たな値ｍが例えば４８であるか否かを判断する（Ｓ２７）。単位空間更新部１６は、更新時期カウンタの値ｍが４８であれば、単位空間の更新時期に至ったと認識して、更新時期カウンタの値ｍを０にリセットした後、ステップ３１に進む。一方、単位空間更新部１６は、更新時期カウンタの値ｍが４８でなければ、未だ単位空間の更新時期でないとして、直ちにステップ３１に進む。

ステップ３１では、プラント状態判定部１５がステップ２５で求められたマハラノビス距離Ｄが閾値ファイル３４に格納されている閾値Ｄｃ以下であるか否かを判断する。なお、ここでは、閾値ファイル３４に格納されている閾値Ｄｃを用いているが、単位空間ファイル３２に格納されている単位空間を構成する複数の状態量の束から別途求めるようにしてもよい。この場合、前述したように、例えば、この単位空間を構成する複数の状態量の束毎のマハラノビス距離のうち、最大のマハラノビス距離より大きい値を閾値Ｄｃとしてもよい。

プラント状態判定部１５は、ステップ３１で、マハラノビス距離Ｄがその閾値Ｄｃ以下ではない、つまり閾値Ｄｃを越えると判断した場合、ガスタービン発電プラント１の運転状態が異常であると認識する。そして、プラント状態判定部１５は、例えば、直交表分析による項目有無の望大ＳＮ比の差から、異常である状態量の項目を推定する（Ｓ３２）。これは、運転状態の異常の有無はマハラノビス距離Ｄから判断できるが、異常が発生した箇所はマハラノビス距離Ｄからでは判断できないからである。次に、プラント状態判定部１５は、ＩＯ制御部１９により、表示装置４３にガスタービン発電プラント１の運転状態が異常である旨、さらに異常である状態量の項目及びその状態量を表示させた後（Ｓ３３）、ステップ１７に戻る。

また、プラント状態判定部１５は、ステップ３１で、マハラノビス距離Ｄがその閾値Ｄｃ以下であると判断した場合、ガスタービン発電プラント１の運転状態が正常であると認識し、ＩＯ制御部１９により、表示装置４３にガスタービン発電プラント１の運転状態が正常である旨を表示させる（Ｓ３４）。なお、ガスタービン発電プラント１の運転状態が正常である場合には、運転状態が異常である場合と異なり、正常である旨を必ずしも表示する必要はない。

正常である旨が表示されると（Ｓ３４）、単位空間更新部１６は、更新時期カウンタの値ｍが０であるか否かを判断する（Ｓ３５）。単位空間更新部１６は、更新時期カウンタの値ｍが０であると判断すると、単位空間ファイル３２に格納されている単位空間を更新する（Ｓ３６）。単位空間更新部１６は、この際、単位空間ファイル３２に格納されている単位空間を構成する複数の状態量の束から、最古の状態量の束を削除する一方で、ステップ３１で運転状態が正常であると判断された状態量の束を追加する。

単位空間更新部１６は、ステップ３５で更新時期カウンタの値ｍが０であると判断して、単位空間を更新した場合（Ｓ３６）、及び、ステップ３５で更新時期カウンタの値ｍが０でないと判断した場合には、ステップ１７に戻る。

ステップ１７に戻ると、前述したように、評価時期カウンタの値ｎが０に設定された後、評価時期カウンタの値ｎが予め定めた最大値、例えば５になるまで、取得周期毎に、複数の評価項目毎の状態量である状態量の束がガスタービン発電プラント１から繰り返し取得される（Ｓ２１〜Ｓ２３）。そして、評価時期カウンタの値ｎが最大値になると、状態量の評価時期に至ったとして、状態量抽出部１３により状態量ファイル３１から最新の状態量の束が評価対象の状態量の束として抽出され（Ｓ２４）、マハラノビス距離算出部１４によりこの状態量の束のマハラノビス距離Ｄが算出される（Ｓ２５）。続いて、プラント状態判定部１５により、このマハラノビス距離Ｄと閾値Ｄｃとが比較されて、運転状態が異常であるか否かが判定され、異常又は正常である旨が表示された後（Ｓ２６〜Ｓ２８、Ｓ３１〜Ｓ３５）、再び、ステップ１７に戻る。

以上のステップ１７、ステップ２１〜ステップ２８、ステップ３１〜ステップ３５の処理は、更新時期カウンタの値ｍが予め定められた最大値、例えば４８になるまで、つまり、評価周期が４８回訪れるまで繰り返される。この間、最初のルーチンのステップ２５で求めた平均値Ｍｉ、標準偏差σｉ、逆行列Ｒ^−１は、前述したように補助記憶装置３０内に格納され、次回のルーチン以降のステップ２５でマハラノビス距離Ｄを求める際に用いられる。

以上のステップ１７、ステップ２１〜ステップ２８、ステップ３１〜ステップ３５の処理が繰り返し実行され、更新時期カウンタの値ｍが０から次第に増加して４８になり、更新時期カウンタの値ｍが０のときから4時間（＝240分＝5分×48回）経過すると、ステップ２８で、単位空間更新部１６により、更新時期カウンタの値ｍが４８になった判断されて、単位空間の更新時期に至ったと認識されると、更新時期カウンタの値ｍが０にリセットされる（Ｓ２８）。そして、運転状態の判定処理（Ｓ３１）で正常であると判定されると、単位空間更新部１６により単位空間が更新される（Ｓ３６）。

すなわち、本実施形態では、状態量取得部１１がガスタービン発電プラント１から状態量の束を取得する取得周期が１分で、この状態量の束に基づく運転状態の判定を行う評価周期が５分で、単位空間ファイル３２内の単位空間を更新する更新周期が４時間である。なお、本実施形態では、更新周期に至っても、運転状態が正常であると判定されなければ、単位空間は更新されない。

次に、図７を用いて、単位空間ファイル３２内に格納されている単位空間の変遷について、プラント監視装置１００の動作と共に説明する。ここでは、図５のステップ１５における単位空間の構成完了の設定がなされ、更新時期カウンタの値ｍが０に設定され（Ｓ１６）、状態量ファイル３１から最新の状態量の束が評価対象の状態量の束として抽出された（Ｓ２４）後について説明する。

図７は、ある時刻の状態量の束がどのような単位空間に基づいて評価されるかを示している図である。図７中の特定の行は特定の時刻を示しており、図の下方に進むに従って時刻が経過するものとして記載されている。また、特定の行における右方向は未来の方向であり、反対に左側は過去の方向である。さらに、図７において、四角はいずれも状態量の束を示し、ハッチングされた四角は単位空間を構成する状態量の束を示し、無地の四角は単位空間を構成しない状態量の束を示し、内側に丸が描かれている四角は正常と判定された評価対象の状態量の束を示し、内側に×が描かれている四角は異常と判定された評価対象の状態量の束を示す。

また、図７の例では、状態量の束が６個で単位空間を構成するものとする。また、評価周期を５分とし、単位空間の更新周期を１５分（５分×３回）とする。

状態量ファイル３１から評価価対象の状態量の束Ａ１が抽出されると（Ｓ２４）、初期設定された単位空間Ｓ１を基準にした状態量の束Ａ１のマハラノビス距離が求められ（Ｓ２５）、このマハラノビス距離が閾値以下であるか否かが判定される（Ｓ３１）、例えば、この判定結果に基づき運転状態が異常であると判断されて、異常の旨が表示される（Ｓ３３）。この過程で、更新時期カウンタの値ｍに１が加えられ、その値ｍは０から１となる（Ｓ２６）。

なお、ここで、単位空間初期設定部１２により初期設定された単位空間Ｓ１は、取得周期を１分として、状態量取得部１１によりガスタービン発電プラント１から連続して取得した６個の状態量の束で構成されているものとする。このため、この単位空間Ｓ１を構成する６個の状態量の束の収集期間Ｐ１は、状態量の束を取得する取得周期が１分であるから、５分間にわたるものとなる。

その後、ステップ１７に戻り、第二回目の評価時期に至ると、状態量ファイル３１から最新の状態量の束が評価対象の状態量の束Ａ２として抽出される（Ｓ２４）。次に、第一回目の評価時期と同様、初期設定された単位空間Ｓ１を基準にした状態量の束Ａ２のマハラノビス距離が求められ（Ｓ２５）、このマハラノビス距離が閾値以下であるか否かが判定される（Ｓ３１）、例えば、この判定結果に基づき運転状態が正常であると判断されて、正常の旨が表示される（Ｓ３４）。この過程で、更新時期カウンタの値ｍに１が加えられ、その値ｍは１から２となる（Ｓ２６）。

再び、ステップ１７に戻り、第三回目の評価時期に至ると、状態量ファイル３１から最新の状態量の束が評価対象の状態量の束Ａ３として抽出される（Ｓ２４）。次に、第一回目及び第二回目の評価時期と同様、初期設定された単位空間Ｓ１を基準にした状態量の束Ａ３のマハラノビス距離が求められる（Ｓ２５）。次に、更新時期カウンタの値ｍに１が加えられ（Ｓ２６）、更新時期カウンタの値ｍが３になったか否か、つまり更新時期に至ったか否かが判断される（Ｓ２７）。この場合、更新時期カウンタの値ｍが２から３になっているため、更新時期に至ったと認識され、更新時期カウンタの値ｍが０にリセットされた後（Ｓ２８）、先に求めたマハラノビス距離が閾値以下であるか否かが判定される（Ｓ３１）、例えば、この判定結果に基づき運転状態が正常であると判断されて、正常の旨が表示される（Ｓ３４）。そして、単位空間ファイル３２内の単位空間が更新される（Ｓ３６）。

この場合、単位空間ファイル３２内の単位空間Ｓ１を構成する６個の状態量の束Ｂ１〜Ｂ６のうち、最古の状態量の束Ｂ１が削除される一方で、正常であると判定された評価対象の状態量の束Ａ３が新たな単位空間Ｓ２を構成する状態量の束Ｂ７として追加される。この結果、更新された単位空間Ｓ２を構成する６個の状態量の束Ｂ２〜Ｂ７の収集期間Ｐ２は、初期設定時の５個の状態量の束Ｂ２〜Ｂ６の収集期間（４分）に、３回分の評価周期の時間（１５分＝５分×３）を加えた１９分となる。

その後、ステップ１７に戻り、第四回目の評価時期に至ると、状態量ファイル３１から最新の状態量の束が評価対象の状態量の束Ａ４として抽出される（Ｓ２４）。次に、先に更新された単位空間Ｓ２を基準にした状態量の束Ａ４のマハラノビス距離が求められ（Ｓ２５）、このマハラノビス距離が閾値以下であるか否かが判定される（Ｓ３１）、例えば、この判定結果に基づき運転状態が正常であると判断されて、正常の旨が表示される（Ｓ３４）。この過程で、更新時期カウンタの値ｍに１が加えられ、その値ｍは０から１となる（Ｓ２６）。

再び、ステップ１７に戻り、第五回目の評価時期に至ると、状態量ファイル３１から最新の状態量の束が評価対象の状態量の束Ａ５として抽出される（Ｓ２４）。次に、第四回目の評価時期と同様、更新された単位空間Ｓ２を基準にした状態量の束Ａ５のマハラノビス距離が求められ（Ｓ２５）、このマハラノビス距離が閾値以下であるか否かが判定される（Ｓ３１）。この過程で、更新時期カウンタの値ｍに１が加えられ、その値ｍは１から２となる（Ｓ２６）。

再び、ステップ１７に戻り、第六回目の評価時期に至ると、状態量ファイル３１から最新の状態量の束が評価対象の状態量の束Ａ６として抽出される（Ｓ２４）。次に、第四及び第五回目の評価時期と同様、更新された単位空間Ｓ２を基準にした状態量の束Ａ３のマハラノビス距離が求められる（Ｓ２５）。次に、更新時期カウンタの値ｍに１が加えられ（Ｓ２６）、更新時期カウンタの値ｍが３になったか否か、つまり更新時期に至ったか否かが判断される（Ｓ２７）。この場合、更新時期カウンタの値ｍが２から３になっているため、更新時期に至ったと認識され、更新時期カウンタの値ｍが０にリセットされた後（Ｓ２８）、先に求めたマハラノビス距離が閾値以下であるか否かが判定される（Ｓ３１）、例えば、この判定結果に基づき運転状態が正常であると判断されて、正常の旨が表示される（Ｓ３４）。そして、単位空間ファイル３２内の単位空間が更新される（Ｓ３６）。

この場合、単位空間ファイル３２内の単位空間Ｓ２を構成する６個の状態量の束Ｂ２〜Ｂ７のうち、最古の状態量の束Ｂ２が削除される一方で、正常であると判定された評価対象の状態量の束Ａ６が新たな単位空間Ｓ３を構成する状態量の束Ｂ８として追加される。この結果、更新された単位空間Ｓ３を構成する６個の状態量の束Ｂ３〜Ｂ８の収集期間は、第三回目の評価時期に更新された単位区間Ｓ２の収集期間（１９分）から、状態量の束Ｂ２が削除されることによる１分を減じ、１回分の単位空間更新周期の時間（１５分＝５分×３）を加えた３３分となる。

以下、同様に、更新時期に至ったと認識された際に、評価対象の状態量の束が異常であると判定されない限り、単位空間ファイル３２内の単位空間Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６が順次更新される。単位空間Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６を構成する６個の状態量の束の収集期間は、単位空間が更新される毎に、最古の状態量の束が削除されることにより１分が減じられると共に、１回分の単位空間更新周期の時間（１５分）分だけ加算されることから、順次１４分（＝１５分−１分）ずつ長くなる。

例えば、第１８回目の評価時期での更新では、単位空間ファイル３２内の単位空間Ｓ６を構成する６個の状態量の束Ｂ６〜Ｂ１１のうち、最古の状態量の束Ｂ６が削除される一方で、正常であると判定された評価対象の状態量の束Ａ１８が新たな単位空間Ｓ７を構成する状態量の束Ｂ１２として追加される。この結果、更新後の単位空間Ｓ７を構成する状態量の束Ｂ７〜Ｂ１２には、初期設定された単位空間Ｓ１を構成する６個の状態量の束Ｂ１〜Ｂ６のいずれもが一切含まなくなる。そして、更新された単位空間Ｓ７を構成する６個の状態量の束Ｂ７〜Ｂ１２の収集期間Ｐ７は、５回分の更新周期の時間７５分（＝１５分×５）となる。以降、更新時期に至ったと認識された際に、評価対象の状態量の束が異常であると判定されない限り、単位空間を構成する６個の状態量の束の収集期間は、５回分の更新周期の時間７５分を維持することになる。

ところで、本実施形態では、更新時期に至ったと認識されても、評価対象の状態量の束が異常であると判定された場合には、単位空間の更新は行われない。これは、正常、異常の判定の基準となる単位空間に、異常と判定された状態量の束を含ませないためである。

このため、例えば、更新時期でもある第２４回目の評価時期や第２７回目の評価時期のように、状態量ファイル３１から最新の状態量の束が評価対象の状態量の束Ａ２４，Ａ２７として抽出されても（Ｓ２４）、評価対象の状態量の束Ａ２４，Ａ２７のマハラノビス距離が閾値以下であるか否かが判定され（Ｓ３１）、この判定結果に基づき運転状態が異常であると判断されると、単位空間Ｓ８は更新されず、維持される。

そして、次の更新時期でもある第３０回目の評価時期で、状態量ファイル３１から最新の状態量の束が評価対象の状態量の束Ａ３０として抽出され（Ｓ２４）、評価対象の状態量の束Ａ３０のマハラノビス距離が閾値以下であるか否かが判定され（Ｓ３１）、この判定結果に基づき運転状態が正常であると判断されると、単位空間Ｓ８は更新されて単位空間Ｓ９となる（Ｓ３６）。

この場合では、この更新後の単位空間Ｓ９を構成する状態量の束Ｂ９〜Ｂ１４の収集期間Ｐ９は、２回の更新時期で更新していないため、７回（＝５回＋２回）分の更新周期の時間１０５分（１５×７）となる。

以上のように、本実施形態では、正常、異常の判定の基準となる単位空間を更新周期毎に適宜更新しているので、プラントの経年変化や季節変動にも対応して、プラント運転状態を判定することができる。

また、本実施形態では、評価時期毎に単位空間を更新せず、所定回数の評価時期毎の更新周期毎に単位空間を更新しているため、評価時期毎に単位空間を更新するよりも、単位空間を構成している状態量の束の収集期間を長くすることができる。従って、本実施形態では、プラントの状態変化に対して単位空間が敏感に変化し、本来、正常であると判定すべき場合でも異常であると判定してしまうことや、逆に、本来、異常であると判定すべき場合でも正常であると判定してしまうことを避けることができる。例えば、プラントの状態が徐々に異常な状態に移行する場合、本来、異常と判定すべきであっても、判定の基準となる単位空間もプラントの状態変化に敏感に追従してしまい正常と判定しまうことを避けることができる。

よって、本実施形態では、プラントの経年変化や季節変動に対応しつつも、プラントの運転状態を高精度に判定することができる。

また、本実施形態では、プラント監視装置１００が監視動作を開始し、ガスタービン発電プラント１から状態量の束を取得し始めると、単位空間を構成する状態量の束の数に至るまで、基本的に、取得した状態量の束を単位空間を構成する複数の状態量の束の一部として逐次蓄積していくので、極めて短期間のうちに単位空間を設定することができる。このため、本実施形態では、プラント監視装置１００が監視動作を開始し始めると、短期間のうちに、単位空間による運転状態の判定を実施することができる。具体的に、図７で説明した例では、プラント監視装置１００が監視動作を開始していから所定期間経過した後（図７の例での第１８回目の評価時期後）における単位空間を構成する複数の状態量の束の収集期間は７５分であるのに対して、監視動作開始当初の単位空間を構成する複数の状態量の束の収集期間は５分であり、監視動作の開始から５分後には、単位空間による運転状態の判定が実施できる。よって、特に定期点検でガスタービン発電プラント１を停止させていた後に起動させる場合などに、速やかにプラント監視装置１００を用いた監視に移行することができるので、プラントの運転に係る人手を削減することができる。

このように、本実施形態では、単位空間を構成する複数の状態量の束の収集期間が大きく変化するものの、前述したような更新周期毎に、単位空間を構成する複数の状態量の束の一部の入れ替えを行っているので、単位空間を構成する複数の状態量の束の収集期間を徐々に変化させることができる。

また、本実施形態では、周期設定・変更部１７又は閾値設定・変更部１８により、ファイル３３，３４に格納されている各種周期や各種閾値を、プラント監視装置１００のオペレータによる入力装置４２の操作で指定された周期や閾値に変更することができる。なお、本実施形態では、評価時期カウンタの値ｎの最大値を変更することで、評価周期及び更新周期を変更することになり、更新時期カウンタの値ｍの最大値を変更することで、更新周期を変更することになる。このため、本実施形態では、前述したように、単位空間を構成している状態量の束の収集期間が比較的長いが、例えば、ガスタービン発電プラント１の運転中に燃料ガス成分を変更するような運転条件を急激に変更する場合でも、評価周期や更新周期を短くすることで、短期間のうちに運転条件の変更に対応することができる。

「第二実施形態」
次に、本発明に係る第二実施形態について、図８〜図１１を参照して説明する。

本実施形態は、マハラノビス距離の算出処理が第一実施形態と異なっており、その他の処理は基本的に第一実施形態と同様である。このため、本実施形態のプラント監視装置は、第一実施形態のプラント監視装置１００におけるマハラノビス距離算出部１４での処理が主として異なっているものの、他の構成に関しては第一実施形態のプラント監視装置と基本的に同一である。

そこで、以下では、本実施形態におけるマハラノビス距離の算出処理について、主として説明する。なお、本実施形態の評価項目数ｕは、第一実施形態と同じく１００個であるとする。

本実施形態では、図８に示すように、１００個の評価項目が５分割され、つまり評価項目を５個のグループＧ１〜Ｇ５に分けられて、各評価項目の状態量Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘ１００が扱われる。その上で、本実施形態では、マハラノビス距離算出部１４により、グループＧ１〜Ｇ５毎に、グループ内の評価項目毎の状態量の集まりであるグループ内束のマハラノビス距離（以下、グループ内マハラノビス距離とする）ＧＤ１，ＧＤ２，…，ＧＤ５が求められた後、複数のグループ内マハラノビス距離ＧＤ１，ＧＤ２，…，ＧＤ５の束のマハラノビス距離（以下、全体マハラノビス距離とする）ＷＤが求められる。そして、プラント状態判定部１５により、この全体マハラノビス距離ＷＤが閾値以下であるか否かに応じて、ガスタービン発電プラント１の運転状態が正常か否かの判定処理（Ｓ３１）が実行される。

本実施形態では、グループ内マハラノビス距離ＧＤを求める際、マハラノビス距離算出部１４は、グループ内単位空間を用いる。図９に示すように、このグループ内単位空間ＧＳは、所定数のグループ内束Ｇｂの集合体である。前述したように、単位空間を構成する状態量の束の数は、品質工学上、状態量の項目数の３倍であることが好ましいとされている。そこで、本実施形態では、グループ内束Ｇｂの評価項目数が２０個（＝１００個／５）であることから、グループ内単位空間ＧＳを構成するグループ内束Ｇｂの数（サンプル数）を６０個（＝２０個×３）にしている。このため、このグループ内単位空間ＧＳを構成する状態量の数は、２０個（グループ内束の評価項目数）×６０個（グループ内束の数）で、１２００個となる。

単位空間を基準として、マハラノビス距離を求める際に用いる分散行列（相関行列）Ｒの逆行列Ｒ^−１は、前述の数式（３）に示すように、評価項目数がｋ個の場合、ｋ行、ｋ列である。このため、グループ内束Ｇｂのグループ内単位空間ＧＳを基準としたグループ内マハラノビス距離ＧＤを求める際に用いる逆行列Ｒ^−１は、２０行、２０列となる。

ところで、第一実施形態では、１００個の評価項目毎の状態量の集まりである状態量の束を３００個集めたものを単位空間Ｓとしている。このため、第一実施形態では、この単位空間Ｓを構成する状態量の数は、１００個（評価項目数）×３００個（状態量の束の数）で、３００００個となる。また、この単位空間Ｓを基準としたマハラノビス距離を求める際に用いる逆行列Ｒ^−１は、１００行、１００列となる。

従って、本実施形態では、グループ内マハラノビス距離ＧＤを求める際の基準となる単位空間ＧＳを構成する状態量の数が、第一実施形態の単位空間Ｓを構成する状態量の数に比べて、一桁以上も少ない上に、逆行列Ｒ^−１の要素数も、第一実施形態で用いる逆行列Ｒ^−１の要素数よりも遥かに少ないため、本実施形態では、５個のグループ毎にグループ内マハラノビス距離ＧＤを求めるものの、第一実施形態よりも、マハラノビス距離を求める際の計算負荷を極めて小さくすることができる。

また、本実施形態では、全体マハラノビス距離ＷＤを求める際、マハラノビス距離算出部１４は、ＭＤ単位空間ＭＤＳを用いる。図９に示すように、このＭＤ単位空間ＭＤＳは、グループ毎のグループ内マハラノビス距離ＧＤの集まりであるＭＤ束ｂの集合体である。ここでは、１個のＭＤ束ｂは、５個（＝グループ数）のグループ内マハラノビス距離ＧＤの集まりである。また、１個のＭＤ束ｂを構成するグループ毎のグループ内マハラノビス距離ＧＤは、いずれも、該当グループ内単位空間ＧＳを基準とした、このグループ内単位空間ＧＳを構成する一のグループ内束Ｇｂのマハラノビス距離である。このため、ＭＤ単位空間ＭＤＳは、各グループ内単位空間ＧＳを構成するグループ内束Ｇｂの数、つまり６０個のＭＤ束ｂで構成されている。

なお、以上で説明したグループ内単位空間ＧＳ及びＭＤ単位空間ＭＤＳは、いずれも、単位空間ファイル３２に格納される。

次に、本実施形態のプラント監視装置の動作について、図１０及び図１１に示すフローチャートに従って簡単に説明する。

ガスタービン発電プラント１が起動し始め、ガスタービン発電プラント１の各種状態量検知手段が各種状態量を検知し始めると、第一実施形態と同様、状態量取得部１１は、複数の評価項目毎の状態量を取得周期（例えば、１分周期）毎に取得して状態量ファイル３１に格納する（Ｓ１１）。

状態量ファイル３１に新たな状態量の束（グループ内束の集まり）が格納されると、単位空間初期設定部１２は、第一実施形態と同様、新たな状態量の束を構成する各状態量が正常範囲内であるか否かを判断する（Ｓ１２）。単位空間初期設定部１２が新たな状態量の束を構成するいずれかの状態量が正常範囲内でないと判断した場合には、ステップ１１に戻る。また、単位空間初期設定部１２は、新たな状態量の束を構成する全ての状態量が正常範囲内であると判断した場合、この状態量の束の取得時刻と関連付けて、この状態量の束を構成する各グループのグループ内束を各グループ内単位空間の構成データとして単位空間ファイル３２に格納する（Ｓ１３ａ）。

次に、単位空間初期設定部１２は、単位空間ファイル３２に格納されている各グループのグループ内束の数がグループ単位空間を構成し得る数であるか否かを判断する（Ｓ１４ａ）。グループ内単位空間を構成するグループ内束の数は、ここでは、前述したように、グループ内束の評価項目数（２０個）の３倍である６０個である。

単位空間ファイル３２に格納されているグループ内束の数がグループ内単位空間を構成し得る数に至っていない場合、ステップ１１に戻って、各項目の状態量取得が実行される。また、単位空間ファイル３２に格納されているグループ内束の数がグループ内単位空間を構成し得る数である場合、単位空間初期設定部１２は、単位空間ファイル３２内に各グループのグループ内単位空間を構成できたとして、マハラノビス距離算出部１４により、図９を用いて前述したように、これらのグループ内単位空間に基づくＭＤ単位空間ＭＤＳを作成させて、このＭＤ単位空間ＭＤＳを単位空間ファイル３２に格納する（Ｓ１５ａ）。そして、単位空間初期設定部１２は、全グループ内単位空間及びＭＤ単位空間の構成が完了したとして、第一実施形態と同様、単位空間ファイル３２に、例えば、「構成完了」を設定する（Ｓ１５）。

単位空間ファイル３２に「構成完了」等が設定されると（Ｓ１５）、第一実施形態と同様、単位空間更新部１６が更新時期カウンタの値ｍを０に設定し（図１１中のＳ１６）、状態量抽出部１３が評価時期カウンタの値ｎを０に設定する（Ｓ１７）。

評価時期カウンタの値ｎが０に設定された後（Ｓ１７）、状態量取得部１１は、第一実施形態と同様、新たな取得時刻になると、前述のステップ１１での処理と同様、複数の評価項目毎の状態量をガスタービン発電プラント１から取得し、これらを状態量の束（グループ内束の集まり）として、取得時刻と関連付けて、状態量ファイル３１に格納する（Ｓ２１）。

状態量取得部１１が状態量の束を取得すると（Ｓ２１）、第一実施形態と同様、状態量抽出部１３は評価時期カウンタの値ｎに１を加え（Ｓ２２）、評価時期カウンタの値ｎが例えば５になったか否かを判断する（Ｓ２３）。評価時期カウンタの値ｎが５でなければ、未だ評価時期でないとして、ステップ２１に戻る。また、状態量抽出部１３は、評価時期カウンタの値ｎが５になったと判断すると、状態量の評価時期に至ったと認識して、状態量ファイル３１から最新の状態量の束を評価対象の状態量の束（グループ内束の集まり）として抽出する（Ｓ２４）。

状態量抽出部１３が評価対象の状態量の束を抽出すると（Ｓ２４）、マハラノビス距離算出部１４は、ステップ２４で抽出された評価対象の状態量の束を構成する各グループのグループ内束に関して、単位空間ファイル３２に格納されている各グループ内単位空間を基準としたグループ内マハラノビス距離ＧＤを求める（Ｓ２５ａ）。

さらに、マハラノビス距離算出部１４は、ステップ２５ａで求めた各グループのグループ内マハラノビス距離ＧＤの束に関して、単位空間ファイル３２に格納されているＭＤ単位空間を基準としたマハラノビス距離、つまり全体マハラノビス距離ＷＤを求める（Ｓ２５ｂ）。なお、マハラノビス距離算出部１４は、次のルーチンでのステップ２４，２５でグループ内マハラノビス距離ＧＤ及び全体マハラノビス距離ＷＤを求める際、単位空間に関する平均値Ｍｉ及び標準偏差σｉ、さらに逆行列Ｒ^−１を利用するため、これら平均値Ｍｉ、標準偏差σｉ、逆行列Ｒ^−１を補助記憶装置３０内に記憶しておく。

全体マハラノビス距離ＷＤが求められると（Ｓ２５ｂ）、単位空間更新部１６は、第一実施形態と同様、更新時期カウンタの値ｍに１を加え（Ｓ２６）、更新時期カウンタの新たな値ｍが例えば４８であるか否かを判断する（Ｓ２７）。単位空間更新部１６は、更新時期カウンタの値ｍが４８であれば、単位空間の更新時期に至ったと認識して、更新時期カウンタの値ｍを０にリセットした後、ステップ３１に進む。一方、単位空間更新部１６は、更新時期カウンタの値ｍが４８でなければ、未だ単位空間の更新時期でないとして、直ちにステップ３１に進む。

ステップ３１では、プラント状態判定部１５がステップ２５ｂで求められた全体マハラノビス距離ＷＤが閾値ファイル３４に格納されている閾値Ｄｃ以下であるか否かを判断する。プラント状態判定部１５は、ステップ３１で、全体マハラノビス距離ＷＤがその閾値Ｄｃ以下ではない、つまり閾値Ｄｃを越えると判断した場合、第一実施形態と同様、ガスタービン発電プラント１の運転状態が異常であると認識し、異常である状態量の項目を推定する（Ｓ３２）。そして、プラント状態判定部１５は、第一実施形態と同様、ＩＯ制御部１９により、表示装置４３にガスタービン発電プラント１の運転状態が異常である旨、さらに異常である状態量の項目及びその状態量を表示させた後（Ｓ３３）、ステップ１７に戻る。

また、プラント状態判定部１５は、ステップ３１で、全体マハラノビス距離ＷＤがその閾値Ｄｃ以下であると判断した場合、第一実施形態と同様、ガスタービン発電プラント１の運転状態が正常であると認識し、ＩＯ制御部１９により、表示装置４３にガスタービン発電プラント１の運転状態が正常である旨を表示させる（Ｓ３４）。

正常である旨が表示されると（Ｓ３４）、単位空間更新部１６は、第一実施形態と同様、更新時期カウンタの値ｍが０であるか否かを判断する（Ｓ３５）。単位空間更新部１６は、更新時期カウンタの値ｍが０であると判断すると、単位空間ファイル３２に格納されているグループ内単位空間を更新する（Ｓ３６ａ）。単位空間更新部１６は、この際、単位空間ファイル３２に格納されている各グループ内単位空間ＧＳ１，ＧＳ２，…，ＧＳ５（図９）を構成する複数のグループ内束Ｇｂから、最古のグループ内束を削除する一方で、各グループ内単位空間ＧＳ１，ＧＳ２，…，ＧＳ５に、ステップ２４で抽出された状態量の束を構成するグループ内束のうちで対応するグループのグループ内束Ｇｂを追加する。

さらに、単位空間更新部１６は、単位空間ファイル３２に格納されているＭＤ単位空間を更新する（Ｓ３６ｂ）。この際、単位空間更新部１６は、マハラノビス距離算出部１４に、ステップ３６ａで更新された複数のグループ内単位空間に基づくＭＤ単位空間ＭＤＳ（図９）を作成させて、このＭＤ単位空間ＭＤＳを単位空間ファイル３２に格納する。

単位空間更新部１６は、ステップ３５で更新時期カウンタの値ｍが０であると判断して、単位空間を更新した場合（Ｓ３６ａ，Ｓ３６ｂ）、及び、ステップ３５で更新時期カウンタの値ｍが０でないと判断した場合には、ステップ１７に戻る。

ステップ１７に戻ると、第一実施形態と同様、評価時期カウンタの値ｎが０に設定された後、評価時期カウンタの値ｎが５になるまで、取得周期毎に、複数の評価項目毎の状態量である状態量の束がガスタービン発電プラント１から繰り返し取得される（Ｓ２１〜Ｓ２３）。そして、評価時期カウンタの値ｎが５になると、状態量の評価時期に至ったとして、状態量抽出部１３により状態量ファイル３１から最新の状態量の束が評価対象の状態量の束として抽出され（Ｓ２４）、マハラノビス距離算出部１４によりこの状態量の束を構成する各グループ内束のグループ内マハラノビス距離ＧＤが算出される（Ｓ２５ａ）。さらに、マハラノビス距離算出部１４により、ステップ２５ａで求められた各グループ内マハラノビス距離ＧＤの束のマハラノビス距離である全体マハラノビス距離ＷＤが求められる（Ｓ２５ｂ）。続いて、プラント状態判定部１５により、この全体マハラノビス距離ＷＤと閾値Ｄｃとが比較されて、運転状態が異常であるか否かが判定され、異常又は正常である旨が表示された後（Ｓ３１〜Ｓ３５）、再び、ステップ１７に戻る。

以上のステップ１７、ステップ２１〜ステップ２８、ステップ３１〜ステップ３５の処理は、更新時期カウンタの値ｍが４８になるまで繰り返される。この間、最初のルーチンのステップ２５ａ，２５ｂで求めた平均値Ｍｉ、標準偏差σｉ、逆行列Ｒ^−１は、前述したように補助助記憶装置内に格納され、次回以降のルーチンのステップ２５ａ，２５ｂでグループ内マハラノビス距離や全体マハラノビス距離を求める際に用いられる。

以上のステップ１７、ステップ２１〜ステップ２８、ステップ３１〜ステップ３５の処理が繰り返し実行され、ステップ２７で、単位空間更新部１６により、更新時期カウンタの値ｍが４８になった判断され、単位空間の更新時期に至ったと認識されると、更新時期カウンタの値ｍが０にリセットされる（Ｓ２８）。そして、運転状態の判定処理（Ｓ３１）で正常であると判定されると、単位空間更新部１６によりグループ内単位空間及びＭＤ単位空間が更新される（Ｓ３６ａ，３６ｂ）。

以上のように、本実施形態も、第一実施形態と同様、正常、異常の判定の基準となる単位空間を、所定回数の評価時期毎の更新周期毎に単位空間を更新しているため、プラントの経年変化や季節変動に対応しつつも、プラントの運転状態を高精度に判定することができる。

また、本実施形態も、第一実施形態と同様、プラント監視装置１００が監視動作を開始し、ガスタービン発電プラント１から状態量の束を取得し始めると、基本的に、取得した状態量の束をグループ内単位空間を構成する複数のグループ内束の一部として逐次蓄積していくので、極めて短期間のうちにグループ内単位空間を設定することができる。しかも、本実施形態では、グループ内単位空間を構成するグループ内束の数が、第一実施形態における単位空間を構成する状態量の束の数より少ないため、第一実施形態よりも短期間で単位空間を設定することができる。よって、特に定期点検でガスタービン発電プラント１を停止させていた後に起動させる場合などに、第一実施形態よりもさらに速やかにプラント監視装置１００を用いた監視に移行することができるので、プラントの運転に係る人手をより削減することができる。

ところで、グループ内単位空間を構成するグループ内束の数は、前述したように、第一実施形態における単位空間を構成する状態量の束の数より少ない。このため、評価時期カウンタの値ｎの最大値及び更新時期カウンタの値ｍの最大値を第一実施形態と同様、それぞれ、５（＝ｎ）、４８（＝ｍ）にしておくと、グループ内単位空間を構成する複数のグループ内束の収集時間が第一実施形態における単位空間を構成する複数の状態量の束の収集期間よりも短くなる。そこで、ガスタービン発電プラント１に対して、グループ内単位空間を構成する複数のグループ内束の収集時間が短いと考えられる場合には、評価時期カウンタの値ｎの最大値を変更するか、更新時期カウンタの値ｍの最大値を変更するか、両カウンタの値ｎ，ｍの最大値を変更して、更新周期を長くし、グループ内単位空間を構成する複数のグループ内束の収集時間を長くすることが好ましい。

なお、以上の各実施形態では、１台のコンピュータでプラント監視装置１００を構成しているが、複数台のコンピュータで構成してもよい。この場合、例えば、状態量取得部１１としての機能及び状態量ファイル３１を有するコンピュータと、その他の機能等を有するコンピュータとの２台にコンピュータでプラント監視装置１００を構成してもよい。

また、以上の実施形態は、ガスタービン発電プラントに本発明を適用したものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、原子力発電プラントや化学プラント等、各種プラントに適用してもよい。

１：ガスタービン発電プラント、１０：ＣＰＵ、１１：状態量取得部、１２：単位空間初期設定部、１３：状態量抽出部、１４：マハラノビス距離算出部、１５：プラント状態判定部、１６：単位空間更新部、１７：周期設定：変更部、１８：閾値設定・変更部、２０：主記憶装置、３０：補助記憶装置、３１：状態量ファイル、３２：単位空間ファイル、３３：周期ファイル、３４：閾値ファイル、３５：プラント監視プログラム、４１：ＩＯインタフェース、４２：入力装置、４３：表示装置、４４：記録・再生装置、４５：ディスク型記憶媒体、１００：プラント監視装置

Claims

複数の評価項目があるプラントの運転状態を監視するプラント監視装置において、
前記プラントから複数の前記評価項目毎の状態量の集まりである状態量の束を取得する状態量取得手段と、
前記状態量取得手段により、前記状態量の束が記憶される状態量記憶手段と、
前記状態量の束が複数集まって構成される単位空間が記憶される単位空間記憶手段と、
予め定めた評価周期毎に、前記状態量記憶手段から評価対象とする状態量の束を抽出する状態量抽出手段と、
前記評価周期毎に、前記単位空間記憶手段に記憶されている前記単位空間を基準として、前記状態量抽出手段により抽出された前記状態量の束のマハラノビス距離を求めるマハラノビス距離算出手段と、
前記評価周期毎に、前記マハラノビス距離算出手段で求められた前記マハラノビス距離が所定の閾値以内であるか否かに応じて、前記プラントの運転状態が正常であるか否かを判定する判定手段と、
前記評価周期よりも長い予め定められた更新周期に該当するとき、前記単位空間記憶手段に記憶されている前記単位空間に前記状態量抽出手段により抽出された前記状態量の束を追加する一方で、該単位空間から最古の状態量の束を削除する単位空間更新手段と、
を備えていることを特徴とするプラント監視装置。
請求項１に記載のプラント監視装置において、
前記単位空間記憶手段に前記単位空間が記憶されていないときに、前記状態量記憶手段に記憶されている複数の前記状態量の束から、前記単位空間を構成し得る状態量の束の数になるまで、該状態量の束を抽出し、該状態量の束を前記単位空間記憶手段に記憶する単位空間初期設定手段を、
備えていることを特徴とするプラント監視装置。
請求項１又は２に記載のプラント監視装置において、
前記単位空間更新手段は、前記更新周期のときであっても、前記状態量抽出手段で抽出された前記状態量の束に関する前記マハラノビス距離が前記判定手段により前記所定の閾値以内でないと判定されると、該状態量の束を前記単位空間記憶手段に記憶されている前記単位空間に追加せず、且つ該単位空間から最古の状態量の束を削除しない、
ことを特徴とするプラント監視装置。
請求項１に記載のプラント監視装置において、
前記単位空間記憶手段には、複数の前記評価項目を複数に分けたグループ毎に、該グループ内の評価項目毎の状態量の集まりであるグループ内束が複数集まって構成されるグループ内単位空間が記憶されていると共に、複数のグループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数のグループ内束のマハラノビス距離が集まって構成されるＭＤ単位空間が記憶され、
前記マハラノビス距離算出手段は、前記状態量抽出手段により抽出された評価対象とする状態量の束を構成する複数の前記グループ内束に関し、前記単位空間記憶手段に記憶されている複数の前記グループ内単位空間のうちで当該グループに対応するグループ内単位空間を基準としたマハラノビス距離をグループ内マハラノビス距離として求め、前記ＭＤ単位空間を基準にして複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりのマハラノビス距離である全体マハラノビス距離を求め、
前記判定手段は、前記全体マハラノビス距離が前記所定の閾値以内であるか否かに応じて前記プラントの運転状態が正常であるか否かを判定し、
前記単位空間更新手段は、前記評価周期で且つ該更新周期のとき、前記単位空間記憶手段に記憶されている前記グループ内単位空間毎に、前記状態量抽出手段により抽出された前記状態量の束のうちで当該グループ内の前記状態量の束を追加する一方で、当該グループ内単位空間から当該グループ内の最古の前記グループ内束を削除し、
前記マハラノビス距離算出手段は、前記単位空間記憶手段に新たな複数のグループ内単位空間が記憶されると、複数の該グループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数の前記グループ内束の前記グループ内マハラノビス距離を求めて、複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりである前記ＭＤ単位空間を作成する、
ことを特徴とするプラント監視装置。
請求項４に記載のプラント監視装置において、
前記単位空間記憶手段に、複数の前記グループ毎の前記グループ内単位空間が記憶されていないときに、前記状態量記憶手段に記憶されている複数の前記状態量の束から、前記グループ内単位空間を構成し得る前記グループ内束の数になるまで、該グループ内束を抽出し、該グループ内束を前記単位空間記憶手段に記憶する単位空間初期設定手段を備え、
前記単位空間初期設定手段は、前記グループ内単位空間を構成し得る数の前記グループ内束を前記単位空間記憶手段に記憶すると、前記マハラノビス距離算出手段により、複数の該グループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数の前記グループ内束の前記グループ内マハラノビス距離を求めさせて、複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりである前記ＭＤ単位空間を作成させる、
ことを特徴とするプラント監視装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載のプラント監視装置において、
前記評価周期を変更する評価周期変更手段を、
備えていることを特徴とするプラント監視装置。
請求項１から６のいずれか一項に記載のプラント監視装置において、
前記更新周期を変更する更新周期変更手段を、
備えていることを特徴とするプラント監視装置。
複数の評価項目があるプラントの運転状態を監視するプラント監視プログラムにおいて、
前記プラントから取得された複数の前記評価項目毎の状態量の集まりである状態量の束が時系列に記憶されているコンピュータの記憶部の状態量ファイルから、予め定めた評価周期毎に、評価対象とする状態量の束を抽出する状態量抽出ステップと、
前記評価周期毎に、前記記憶部の単位空間ファイルに記憶されている、前記状態量の束が複数集まって構成される単位空間を基準として、前記状態量抽出ステップで抽出された前記状態量の束のマハラノビス距離を求めるマハラノビス距離算出ステップと、
前記評価周期毎に、前記マハラノビス距離算出ステップで求められた前記マハラノビス距離が所定の閾値以内であるか否かに応じて、前記プラントの運転状態が正常であるか否かを判定する判定ステップと、
前記評価周期よりも長い予め定められた更新周期に該当するとき、前記単位空間ファイルに記憶されている前記単位空間に前記状態量抽出ステップで抽出された前記状態量の束を追加する一方で、該単位空間から最古の状態量の束を削除する単位空間更新ステップと、
を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプラント監視プログラム。
請求項８に記載のプラント監視プログラムにおいて、
前記プラントから複数の前記評価項目毎の状態量の集まりである状態量の束を取得し、前記状態量ファイルに該状態量の束を記憶する状態量取得ステップを、
前記コンピュータに実行させることを特徴とするプラント監視プログラム。
請求項８又は９に記載のプラント監視プログラムにおいて、
前記単位空間ファイルに前記単位空間が記憶されていないときに、前記状態量ファイルに記憶されている複数の前記状態量の束から、前記単位空間を構成し得る状態量の束の数になるまで、該状態量の束を抽出し、該状態量の束を前記単位空間ファイルに記憶する単位空間初期設定ステップを、
前記コンピュータに実行させることを特徴とするプラント監視プログラム。
請求項８又は９に記載のプラント監視プログラムにおいて、
前記単位空間ファイルには、複数の前記評価項目を複数に分けたグループ毎に、該グループ内の評価項目毎の状態量の集まりであるグループ内束が複数集まって構成されるグループ内単位空間が記憶されていると共に、複数のグループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数のグループ内束のマハラノビス距離が集まって構成されるＭＤ単位空間が記憶され、
前記マハラノビス距離算出ステップでは、前記状態量抽出ステップで抽出された評価対象とする状態量の束を構成する複数の前記グループ内束に関し、前記単位空間ファイルに記憶されている複数の前記グループ内単位空間のうちで当該グループに対応するグループ内単位空間を基準としたマハラノビス距離をグループ内マハラノビス距離として求め、前記ＭＤ単位空間を基準にして複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりのマハラノビス距離である全体マハラノビス距離を求め、
前記判定ステップでは、前記全体マハラノビス距離が前記所定の閾値以内であるか否かに応じて前記プラントの運転状態が正常であるか否かを判定し、
前記単位空間更新ステップでは、前記更新周期のとき、前記単位空間ファイルに記憶されている前記グループ内単位空間毎に、前記状態量抽出ステップで抽出された前記状態量の束のうちで当該グループ内の状態量の束を追加する一方で、当該グループ内単位空間から当該グループ内の最古の前記グループ内束を削除し、
前記マハラノビス距離算出ステップでは、前記単位空間ファイルに新たな複数のグループ内単位空間が記憶されると、複数の該グループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数の前記グループ内束の前記グループ内マハラノビス距離を求めて、複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりである前記ＭＤ単位空間を作成する、
ことを特徴とするプラント監視プログラム。
請求項１１に記載のプラント監視プログラムにおいて、
前記単位空間ファイルに、複数の前記グループ毎の前記グループ内単位空間が記憶されていないときに、前記状態量ファイルに記憶されている複数の前記状態量の束から、前記グループ内単位空間を構成し得る前記グループ内束の数になるまで、該グループ内束を抽出し、該グループ内束を前記単位空間ファイルに記憶する単位空間初期設定ステップを前記コンピュータに実行させ、
前記単位空間初期設定ステップでは、前記グループ内単位空間を構成し得る数の前記グループ内束を前記単位空間ファイルに記憶すると、前記マハラノビス距離算出ステップで、複数の該グループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数の前記グループ内束の前記グループ内マハラノビス距離を求めさせて、複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりである前記ＭＤ単位空間を作成させる、
ことを特徴とするプラント監視プログラム。
複数の評価項目があるプラントの運転状態を監視するプラント監視方法において、
前記プラントから複数の前記評価項目毎の状態量の集まりである状態量の束を取得し、状態量ファイルに該状態量の束を記憶する状態量取得ステップと、
予め定めた評価周期毎に、前記記憶部から評価対象とする状態量の束を抽出する状態量抽出ステップと、
前記評価周期毎に、単位空間ファイルに記憶されている、前記状態量の束が複数集まって構成される単位空間を基準として、前記状態量抽出ステップで抽出された前記状態量の束のマハラノビス距離を求めるマハラノビス距離算出ステップと、
前記評価周期毎に、前記マハラノビス距離算出ステップで求められた前記マハラノビス距離が所定の閾値以内であるか否かに応じて、前記プラントの運転状態が正常であるか否かを判定する判定ステップと、
前記評価周期よりも長い予め定められた更新周期に該当するとき、前記単位空間ファイルに記憶されている前記単位空間に前記状態量抽出ステップで抽出された前記状態量の束を追加する一方で、該単位空間から最古の状態量の束を削除する単位空間更新ステップと、
を実行することを特徴とするプラント監視方法。
請求項１３に記載のプラント監視方法において、
前記単位空間ファイルに前記単位空間が記憶されていないときに、前記状態量ファイルに記憶されている複数の前記状態量の束から、前記単位空間を構成し得る状態量の束の数になるまで、該状態量の束を抽出し、該状態量の束を前記単位空間ファイルに記憶する単位空間初期設定ステップを、
実行することを特徴とするプラント監視方法。
請求項１３に記載のプラント監視方法において、
前記単位空間ファイルには、複数の前記評価項目を複数に分けたグループ毎に、該グループ内の評価項目毎の状態量の集まりであるグループ内束が複数集まって構成されるグループ内単位空間が記憶されていると共に、複数のグループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数のグループ内束のマハラノビス距離が集まって構成されるＭＤ単位空間が記憶され、
前記マハラノビス距離算出ステップでは、前記状態量抽出ステップで抽出された評価対象とする状態量の束を構成する複数の前記グループ内束に関し、前記単位空間ファイル３２に記憶されている複数の前記グループ内単位空間のうちで当該グループに対応するグループ内単位空間を基準としたマハラノビス距離をグループ内マハラノビス距離として求め、前記ＭＤ単位空間を基準にして複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりのマハラノビス距離である全体マハラノビス距離を求め、
前記判定ステップでは、前記全体マハラノビス距離が前記所定の閾値以内であるか否かに応じて前記プラントの運転状態が正常であるか否かを判定し、
前記単位空間更新ステップでは、前記更新周期のとき、前記単位空間ファイルに記憶されている前記グループ内単位空間毎に、前記状態量抽出ステップで抽出された前記状態量の束のうちで当該グループ内の状態量の束を追加する一方で、当該グループ内単位空間から当該グループ内の最古の前記グループ内束を削除し、
前記マハラノビス距離算出ステップでは、前記単位空間ファイルに新たな複数のグループ内単位空間が記憶されると、複数の該グループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数の前記グループ内束の前記グープ内マハラノビス距離を求めて、複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりである前記ＭＤ単位空間を作成する、
ことを特徴とするプラント監視方法。
請求項１５に記載のプラント監視方法において、
前記単位空間ファイルに、複数の前記グループ毎の前記グループ内単位空間が記憶されていないときに、前記状態量ファイルに記憶されている複数の前記状態量の束から、前記グループ内単位空間を構成し得る前記グループ内束の数になるまで、該グループ内束を抽出し、該グループ内束を前記単位空間ファイルに記憶する単位空間初期設定ステップを実行し、
前記単位空間初期設定ステップでは、前記グループ内単位空間を構成し得る数の前記グループ内束を前記単位空間ファイルに記憶すると、前記マハラノビス距離算出ステップで、複数の該グループ内単位空間毎に、当該グループ内単位空間を基準にして該グループ内単位空間を構成する複数の前記グループ内束の前記グループ内マハラノビス距離を求めさせて、複数の該グループ内マハラノビス距離の集まりである前記ＭＤ単位空間を作成させる、
ことを特徴とするプラント監視方法。