JP2014235603A - プラント監視装置、プラント監視方法及びプラント監視プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】プロセス信号の異常が検知された際に、オペレータによる異常解析の作業負担を軽減するプラント監視技術を提供する。【解決手段】プラント監視装置１０は、プラントで検出される複数のプロセス信号ｓを入力する入力部１２と、プロセス信号ｓの異常を検知する異常検知部１３と、プラントで実施される各種点検作業の属性コード毎に監視対象となるプロセス信号ｓのプロセス信号名を保存する点検管理データ保存部１５と、点検作業が実施されている場合に各種点検作業それぞれの属性を識別した点検実施信号ｔをプラントから入力する点検実施信号入力部１６と、異常が検知されたプロセス信号ｉのプロセス信号名が属する属性コードに対応する点検実施信号ｔが入力されているかを判定する点検実施判定部１７と、点検実施信号ｔが入力されていないと判定された場合にはプラントの異常を示すプラント異常信号ｕを出力する出力部２１と、を備えることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、プラント監視技術に関する。

火力プラントあるいは原子力プラント等では、プラントを安定的に運転するため、運転状態を常時モニターするプラント監視装置が設けられている。プラント監視装置は、プラント機器から検出される圧力信号、速度信号等の様々なプロセス信号を入力して常時監視・記録を行い、突発的な挙動変化のようなプロセス信号の異常挙動を検知する。

そして、プロセス信号の異常挙動を検知した場合には、警報を出力するのと同時に、異常発生前後のプロセス信号の挙動を異常データとして保存する。プラントのオペレータは、保存された異常データに基づいて調査・解析作業を実施し、プラントの異常挙動について原因究明を行う。

従来から、プロセス信号の異常挙動を検知した場合におけるオペレータの解析作業を容易にするための技術が検討されている（例えば、特許文献１）。

特開平２−３１１１２号公報

ところで、プラント運転中にプラント機器の点検作業が実施された際、点検作業の影響を受けてプロセス信号が突発的な挙動の変化や異常な挙動をとる場合がある。

このため、監視装置がプロセス信号の異常挙動を検知した際に、オペレータはまずこの異常が点検作業を起因とするものであるのかあるいはプラント自体の異常によるものであるのかを判別しなければならず、異常原因の解析を行う上で障害となっていた。

また、このような解析上の障害を除く為に、プラントの点検作業を実施する際に、プラント監視装置を停止させる事も考えられるが、この場合はプラント監視の空白期間が生じるという課題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、プロセス信号の異常が検知された際に、オペレータによる異常解析の作業負担を軽減するプラント監視技術を提供する。

本実施形態のプラント監視装置は、プラントで検出される複数のプロセス信号を入力する入力部と、入力された前記プロセス信号の異常を検知する異常検知部と、前記プラントで実施される各種点検作業の属性コード毎に監視対象となる前記プロセス信号のプロセス信号名を保存する点検管理データ保存部と、前記点検作業が実施されている場合に前記各種点検作業それぞれの属性を識別した点検実施信号を前記プラントから入力する点検実施信号入力部と、異常が検知された前記プロセス信号の前記プロセス信号名が属する前記属性コードに対応する前記点検実施信号が入力されているか否かを判定する点検実施判定部と、異常が検知された前記プロセス信号に対応する前記点検実施信号が入力されていないと判定された場合には、前記プラントの異常を示すプラント異常信号を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

本発明により、プロセス信号の異常が検知された際に、オペレータによる異常解析の作業負担を軽減するプラント監視装置、プラント監視方法及びプラント監視プログラムが提供される。

本実施形態に係るプラント監視装置の構成図。 本発明に適用される点検管理データの構成図。 表示部による異常挙動データと点検挙動データとの比較表示の一例を示す図。 本実施形態におけるプロセス信号の異常が検知された際のプロセスデータの保存フローを示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示す本発明の実施形態に係るプラント監視装置１０（以下、監視装置１０とする）は、プラントで検出される複数のプロセス信号ｓを入力する入力部１２と、入力されたプロセス信号ｓの異常を検知する異常検知部１３と、プラントで実施される各種点検作業の属性コード毎に監視対象となるプロセス信号ｓのプロセス信号名を保存する点検管理データ保存部１５と、点検作業が実施されている場合に各種点検作業それぞれの属性を識別した点検実施信号ｔをプラントから入力する点検実施信号入力部１６と、異常が検知されたプロセス信号ｉのプロセス信号名が属する属性コードに対応する点検実施信号ｔが入力されているか否かを判定する点検実施判定部１７と、異常が検知されたプロセス信号ｉに対応する点検実施信号ｔが入力されていないと判定された場合には、プラントの異常を示すプラント異常信号ｕを出力する出力部２１と、を備えることを特徴とする。

入力部１２は、プラントで検出された圧力信号、流量信号、速度信号、電圧信号等の様々なプロセス信号ｓとともに各種点検作業を識別する点検実施信号ｔ（ｔ１，ｔ２，・・・）を入力する。複数のプロセス信号ｓの入力は、プロセス入出力制御装置１１を介して一定周期ごとに実施され、点検実施信号ｔは各点検作業実施時に随時入力される。

プロセスデータ保存部１４は、入力部１２からプロセス信号ｓを入力して記録することにより、複数のプロセス信号ｓのそれぞれについて時系列のプロセスデータを保存する。また、点検実施信号ｔを入力部１２から入力し記録することにより各点検作業の実施履歴に関するデータを保存する。なお、プロセスデータが一定量以上になったら古いデータを削除することにより、新たなデータの追加を行っていく。

異常検知部１３は、入力部１２からプロセス信号ｓを入力して、プロセス信号ｓが異常値であるか否かを検査する。具体的には、プロセス信号ｓの平均値と現在のプロセス値との差分を算出して、算出した差分が所定の閾値以上であれば異常であると判断する。

または、現在のプロセス値と所定の閾値との比較を行い、プロセス値が閾値を超える場合であれば異常であると判断しても良い。なお、プロセス信号ｓの異常を検知する方法として、変化率大等の既存の様々な検知方法が適用可能である。

異常検知部１３により異常が検知されたプロセス信号ｓは、点検実施判定部１７に出力される。なお、以下本文において異常検知部１３により異常が検知されたプロセス信号ｓを異常信号ｉとして説明する。

点検管理データ保存部１５は、プラントで実施される各種点検作業についての属性情報を点検管理データとして保存している。
点検管理データには、各種点検作業それぞれに属性コードが割り当てられ、この属性コードごとに点検作業中において監視対象となるプロセス信号ｓのプロセス信号名が設定される。

監視対象となるプロセス信号名には、各点検作業と関連性を有するまたは点検作業により影響を受けるプロセス信号ｓのプロセス信号名が設定される。

点検実施信号入力部１６は、プラントで点検作業が実施されている場合に、各種点検作業それぞれの属性を識別した点検実施信号ｔをプロセス入出力制御装置１１から入力する。なお、点検実施信号ｔは、入力部１２から入力する構成としてもよい。そして、入力された点検実施信号ｔを点検実施判定部１７に出力する。

点検実施信号ｔは、各点検作業に対して個別に割り当てられた入力スイッチが点検作業開始時にオペレータによりＯＮ設定されることにより、プラントからプロセス入出力制御装置１１を介して点検実施信号入力部１６に出力される。そして、点検作業終了後にスイッチがＯＦＦ設定されることにより点検実施信号ｔの出力は停止される。

各種点検作業に対応する点検実施信号ｔに関する設定は、点検管理データ保存部１５の点検管理データに保存される。

図２は、点検管理データ保存部１５に保存されている点検管理データの構成を示している。
プラントで実施される各点検作業それぞれに属性コードが割り当てられ、これら属性コードごとに監視対象となるプロセス信号ｓのプロセス信号名が設定される。例えば、属性コード「Ｔ００１」（点検作業「ＸＸポンプ起動点検」）について、プロセス信号名「ポンプ起動信号」、「入口流量」、「出口流量」、「起動電流」が監視の対象として設定されている。

各種点検作業に対応する点検実施信号ｔに関する設定は、点検作業開始条件及び点検終了条件内で定められている。プラントからプロセス入出力制御装置１１を介して点検実施信号ｔを入力する（点検開始条件成立）と点検作業の実施が開始し、点検実施信号ｔの出力が停止する（点検終了条件成立）と点検作業が終了したことを示す。

例えば、点検作業「ＸＸポンプ起動点検」について、点検実施信号ｔ１がプラントからプロセス入出力制御装置１１を介して入力されると点検作業の実施が開始し、点検実施信号ｔ１の出力が停止されると点検作業が終了したことを示す。

図１に戻って説明を続ける。
点検実施判定部１７は、異常検知部１３から異常信号ｉを入力して、点検管理データを用いて異常信号ｉのプロセス信号名と属性コード毎に設定されているプロセス信号名とを照合する。
そして、合致するプロセス信号名が属する属性コードに対応する点検実施信号ｔが点検実施信号入力部１６から入力されているか否かを判定する。
このようにして、異常信号ｉに対応する点検実施信号ｔが入力しているか否かを判定し、判定結果を出力部２１に出力する。

異常信号ｉに対応する点検実施信号ｔが入力している場合は、異常信号ｉのプロセス信号名に対応する点検作業が実施されていることを意味し、異常信号ｉはプラントの点検作業により発生した異常挙動であることを示す。
一方、点検実施信号ｔが入力していないと判定された場合は、異常信号ｉのプロセス信号名に対応する点検作業が実施されていないことを意味し、異常信号ｉはプラント自体の異常挙動により発生したものであることを示す。

出力部２１は、異常信号ｉに対応する点検実施信号ｔが入力していないと判定された場合に、プラントの異常を示すプラント異常信号ｕを警報２３あるいは表示部２２に出力する。

警報２３は、プラント異常信号ｕが入力された時に動作するものである。また、表示部２２は、プラント異常信号ｕが入力された時に警告表示を行いオペレータにプラントの異常を報知する。

したがって、点検作業を起因とするプロセス信号ｓの異常挙動について、警報２３が動作することはない。これにより、監視装置１０を停止させないで点検作業による異常検知を回避することができるため、点検作業の際であってもプラント監視を維持できる。

異常データ保存部１８は、点検実施判定部１７により異常信号ｉに対応する点検実施信号ｔが入力されていると判定された場合は、異常信号ｉの挙動データを点検挙動データ２０として保存する。一方、点検実施信号ｔが入力されていないと判定された場合は、異常信号ｉの挙動データを異常挙動データ１９とし、点検挙動データ２０と区別して保存する。また、異常挙動データ１９及び点検挙動データ２０には、異常信号ｉの挙動データとともに全てのプロセス信号ｓの挙動データも併せて保存される。

点検挙動データ２０は、異常信号ｉの異常検知前後のプロセスデータ（例えば、異常検知時前後５分のデータ）及び異常信号ｉに対応する点検実施信号ｔの履歴データをプロセスデータ保存部１４から抽出して作成される。

また、点検挙動データ２０には、異常検知時刻、異常信号ｉのプロセス信号名、点検実施信号ｔに対応する点検作業名等の情報も記録される。

同様に、異常挙動データ１９は、異常信号ｉの異常検知前後のプロセスデータ及び異常信号ｉに対応する点検実施信号ｔの履歴データをプロセスデータ保存部１４から抽出して作成される。また、異常挙動データ１９には、異常検知時刻、異常信号ｉのプロセス信号名等の情報も記録される。

表示部２２は、対話部２４を介してオペレータにより選択された異常挙動データ１９を異常データ保存部１８から抽出して表示する。また、異常挙動データ１９について異常レポート２５として出力することができる。

オペレータは、表示部２２に表示された異常挙動データ１９や異常レポート２５に基づいて異常原因の解析作業を行う。

このように、異常挙動データ１９と点検挙動データ２０とを区別して保存することにより、プロセス信号ｓの異常挙動を解析する際に、発生した異常が点検作業を起因とするものであるか否かをオペレータが判別する手間が無くなる。これにより、オペレータによる異常解析の作業負担を軽減することができる。

また、表示部２２は、異常データ保存部１８に保存された異常挙動データ１９と点検挙動データ２０とを比較して表示する。比較の対象となる点検挙動データ２０は、対話部２４を介して選択され異常データ保存部１８から抽出して表示される。

オペレータによる解析作業は、異常が検知された時間帯にどのようなプラント操作が実施されていたか等を中心に行われるが、プラント機器の特徴・特性を把握することも重要となる。

異常データ保存部１８に蓄積されている点検挙動データ２０は、プラント機器の点検作業に伴うプロセス信号ｓの挙動データを示すものであり、プラント機器に対するどのような作業がプロセス信号ｓに影響を与えるのかといったプラント機器の特徴・特性に繋がる情報を与える。

したがって、異常挙動データ１９と点検挙動データ２０とを比較して解析作業を行うことにより、異常原因の特定を容易にすることができる場合もあり、オペレータによる解析作業を支援することができる。

図３は、表示部２２による異常挙動データ１９と点検挙動データ２０との比較表示の一例を示したものである。
上段には異常が検知されたプロセス信号ｓ１（ＸＸポンプ流量）についての異常挙動データ１９が表示されている。また、プロセス信号ｓ１に関連するプロセス信号ｓ２〜ｓ４についての挙動データも併せて表示されている。

下段は、点検作業「ＸＸポンプ起動点検」におけるプロセス信号ｓ１の点検挙動データ２０を示しており、異常が検知されたプロセス信号ｓ１と同一の挙動であることが分かる。これにより、プロセス信号ｓ１についての異常挙動の原因は、ＸＸポンプの起動に関係するものであると特定することができる。

図４は、プロセス信号ｓの異常検知時におけるプロセスデータの保存フローを示すフローチャートである（適宜、図１参照）。

異常検知部１３は、プロセス信号ｓの異常を検知して（Ｓ１０）、異常信号ｉを点検実施判定部１７に出力する。

点検実施判定部１７は、異常信号ｉを異常検知部１３から入力して、異常信号ｉのプロセス信号名と点検管理データで属性コード毎に設定されているプロセス信号名とを照合する（Ｓ１１）。

プロセス信号名が合致した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、プロセス信号名が属する属性コードに対応する点検実施信号ｔを確認する（Ｓ１３）。

そして、点検実施判定部１７は、この点検作業に係る点検実施信号ｔが点検実施信号入力部１６から入力されているか否かを判定する（Ｓ１４）。
点検実施信号ｔが入力されている場合は、異常信号ｉの挙動データを点検挙動データ２０として異常データ保存部１８に保存して終了する（Ｓ１４：ＹＥＳ、Ｓ１７）。

なお、終了せずにさらに照合を継続した場合に、他の属性コードに設定されているプロセス信号名と合致し、かつ対応する点検実施信号ｔの入力が無い場合が考えられる（Ｓ１２：ＹＥＳ、Ｓ１４：ＮＯ）。
この場合、プラントの異常を示しているとも考えられるが、点検管理データには点検作業により影響を受けるプロセス信号名が点検作業ごとに設定されている。このため、一つでもプロセス信号名が合致し、かつ点検実施信号ｔの入力がある点検作業があれば、異常信号ｉは当該点検作業による異常挙動であると判断でき保存フローを終了することができる。

一方、点検実施信号ｔが入力されていない場合は（Ｓ１４：ＮＯ）、点検管理データの全ての属性コードとの照合が完了した後に、異常信号ｉの挙動データを異常挙動データ１９として異常データ保存部１８に保存して終了する（Ｓ１５：ＹＥＳ、Ｓ１６）。

なお、異常信号ｉのプロセス信号名が、全ての属性コードに設定されているプロセス信号名と合致しない場合は、異常信号ｉの挙動データを異常挙動データとして保存する（Ｓ１２：ＮＯ、Ｓ１５：ＹＥＳ、Ｓ１６）。

このようにして、プラントの点検作業により発生した挙動データとプラント自体の異常データとを区別して異常データ保存部１８に保存する。

以上述べたプラント監視装置によれば、プロセス信号の異常が検知された際に、点検実施判定部により発生した異常がプラントの点検を起因とするものであるか否かを判定することにより、オペレータによる異常解析の作業負担を軽減することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。なお、本実施形態では、プロセスデータ保存部１４において全てのプロセス信号ｓ及び点検実施信号ｔを入力・記録して、この記録されたデータを用いて異常データ保存部１８で異常挙動データ１９と点検挙動データ２０とを作成する手段を示したが、異常データ保存部１８において入力部１２からのデータパスを介して全てのプロセス信号ｓ及び点検実施信号ｔを入力・記録して、異常挙動データ１９と点検挙動データ２０とを作成する構成としてもよい。

１０ プラント監視装置
１１ プロセス入出力制御装置
１２ 入力部
１３ 異常検知部
１４ プロセスデータ保存部
１５ 点検管理データ保存部
１６ 点検実施信号入力部
１７ 点検実施判定部
１８ 異常データ保存部
１９ 異常挙動データ
２０ 点検挙動データ
２１ 出力部
２２ 表示部
２３ 警報
２４ 対話部
２５ 異常レポート
ｓ プロセス信号
ｉ 異常信号（異常と検知されたプロセス信号）
ｔ 点検実施信号
ｕ プラント異常信号

Claims (6)

1. プラントで検出される複数のプロセス信号を入力する入力部と、
   入力された前記プロセス信号の異常を検知する異常検知部と、
   前記プラントで実施される各種点検作業の属性コード毎に監視対象となる前記プロセス信号のプロセス信号名を保存する点検管理データ保存部と、
   前記点検作業が実施されている場合に前記各種点検作業それぞれの属性を識別した点検実施信号を前記プラントから入力する点検実施信号入力部と、
   異常が検知された前記プロセス信号の前記プロセス信号名が属する前記属性コードに対応する前記点検実施信号が入力されているか否かを判定する点検実施判定部と、
   異常が検知された前記プロセス信号に対応する前記点検実施信号が入力されていないと判定された場合には、前記プラントの異常を示すプラント異常信号を出力する出力部と、
   を備えることを特徴とするプラント監視装置。
2. 請求項１に記載のプラント監視装置において、
   異常が検知された前記プロセス信号に対応する前記点検実施信号が入力されていると判定された場合は前記プロセス信号の挙動データを点検挙動データとし、入力されていないと判定された場合は前記プロセス信号の挙動データを異常挙動データとしてそれぞれのデータを別々に保存する異常データ保存部と、
   保存された異常挙動データを抽出して表示する表示部と、をさらに備えることを特徴とするプラント監視装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のプラント監視装置において、
   前記表示部は、前記異常データ保存部に保存された前記異常挙動データと前記点検挙動データとを比較して表示することを特徴とするプラント監視装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプラント監視装置において、
   前記異常検知部は、前記プロセス信号の平均値と現在の前記プロセス信号との差分及び前記プロセス信号と所定の閾値との比較のいずれか一つを基準として異常か否かを判定することを特徴とするプラント監視装置。
5. プラントで検出される複数のプロセス信号を入力するステップと、
   入力された前記プロセス信号の異常を検知するステップと、
   前記プラントで実施される各種点検作業の属性コード毎に監視対象となる前記プロセス信号のプロセス信号名を保存するステップと、
   前記点検作業が実施されている場合に前記各種点検作業それぞれの属性を識別した点検実施信号を前記プラントから入力するステップと、
   異常が検知された前記プロセス信号の前記プロセス信号名が属する前記属性コードに対応する前記点検実施信号が入力されているか否かを判定するステップと、
   異常が検知された前記プロセス信号に対応する前記点検実施信号が入力されていないと判定された場合には、前記プラントの異常を示すプラント異常信号を出力するステップと、
   を含むことを特徴とするプラント監視方法。
6. コンピュータが、
   プラントで検出される複数のプロセス信号を入力する入力手段と、
   入力された前記プロセス信号の異常を検知する異常検知手段と、
   前記プラントで実施される各種点検作業の属性コード毎に監視対象となる前記プロセス信号のプロセス信号名を保存する点検管理データ保存手段と、
   前記点検作業が実施されている場合に前記各種点検作業それぞれの属性を識別した点検実施信号を前記プラントから入力する点検実施信号入力手段と、
   異常が検知された前記プロセス信号の前記プロセス信号名が属する前記属性コードに対応する前記点検実施信号が入力されているか否かを判定する点検実施判定手段と、
   異常が検知された前記プロセス信号に対応する前記点検実施信号が入力されていないと判定された場合には、前記プラントの異常を示すプラント異常信号を出力する出力手段と、
   として機能することを特徴とするプラント監視プログラム。

Images