JP5588231B2 - 傾向監視装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラントの異常に至る前の兆候を監視する即ち、傾向監視によって監視アラームを管理するようにした傾向監視装置及び傾向監視方法に関する。

プラントの通常の異常監視のためのしきい値と、それより厳格なしきい値を傾向監視のためのしきい値として定め、基準値から傾向監視のためのしきい値までの領域を安定領域、傾向監視のためのしきい値から通常の異常監視のためのしきい値までの領域を不安定領域と定め、プラントの各センサからのプロセスデータが不安定領域に振れる頻度（不安定領域率）や、プロセスデータの変動幅、変化量を総合判断することによってプラントの傾向監視を行なうことが一般的である。

そして、従来は、プラントのプロセスデータによる傾向監視は、オペレータがプロセスデータにより作成されるトレンドグラフから判断していたため、オペレータの負担増大の原因となっていた。

そこで、プラントの傾向監視を自動的に行うために、プラントの運転時間を一定の単位監視時間例えば１時間単位や、運転員の交替時間である８時間、あるいは１日などの区間に区切り、単位監視時間毎のプロセスデータによって、不安定領域率、変動幅、変化率を時系列傾向判定用データとして算出し、これらを管理値と比較して傾向判定することにより、プラントの異常傾向を知らせる予測アラームを発するようにした傾向監視装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平７−１８６６１９号公報

しかしながら、上記特許文献１の傾向監視装置は、単位監視時間内において、基準値及びしきい値からなる管理値が一定であるために、プラント起動時等の人為的操作時にプロセスデータが大きく変動する時間帯では、正常な挙動に対しても異常傾向と判定され、異常傾向の誤報が発せられる可能性があり、このときには、誤報を調査・確認するために運転員の多大な時間を要するという課題があった。

そこで本発明は上記課題を解決するためになされたもので、人為的操作の有無を判定し、その人為的操作に関連する監視信号の傾向判定の可否を決定することができる傾向監視装置及び傾向監視方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の傾向監視装置は、プラント機器のデータ信号を
取り込みプロセスデータに変換するプロセスデータ入力装置から単位監視時間毎にプロセ
スデータを収集し、時系列データとして編集するプロセスデータ収集処理手段と、前記プ
ロセスデータ収集処理手段で編集された前記時系列データを取り込み、記憶するプロセス
データファイル手段と、このプロセスデータファイル手段から前記時系列データを取り込
み、不安定領域に前記時系列データが存在する時間幅を算出する不安定領域率算出手段及
び単位監視時間毎に前記時系列データの変動の振幅を示す変動幅を算出する変動幅算出手
段及び単位監視時間毎に前記時系列データの変動の度合いを示す変化率を算出する変化率
算出手段の少なくとも１つの算出手段からなる時系列傾向判定用データ算出手段と、前記
時系列傾向判定用データ算出手段にて算出された前記不安定領域率及び前記変動幅及び前
記変化率の前記少なくとも１つの時系列傾向判定用データと予め定めた管理値と比較し、
前記プラントの単位監視時間内の傾向判定を行う時系列傾向判定手段と、前記プロセスデ
ータファイル手段から監視機器毎の監視信号であって入力信号と出力信号が相関関係にあ
る前記時系列データを取り込み、正常運転時の入力信号と出力信号の基準相関関係及びし
きい値からなる基準相関データと比較して基準逸脱率を算出する相関傾向判定用データ算
出手段と、前記相関傾向判定用データ算出手段で算出された基準逸脱率を受信し、管理値
と比較し前記プラントの単位監視時間内の傾向判定を行う相関傾向判定手段と、前記プロ
セスデータファイル手段から前記時系列データを取り込み、前記時系列データがプラント
運転条件に一致するかを判定し、一致したプラント運転条件に関連した前記時系列データ
による前記時系列傾向判定用データの算出及び相関傾向判定用データの算出の可否を決定
する監視切替判定手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明の傾向監視方法は、プロセスデータ入力手段によりプラント機器のデータ
信号を取り込み、プロセスデータに変換し、このプロセスデータをプロセスデータ収集処
理手段により単位監視時間毎の時系列データとして編集し、この時系列データをプロセス
データファイル手段により取り込み、記憶し、前記プロセスデータファイル手段装置から
前記時系列データを取り込み、不安定領域に前記時系列データが存在する時間幅を算出す
る不安定領域率算出手段及び単位監視時間毎に前記時系列データの変動の振幅を示す変動
幅を算出する変動幅算出手段及び単位監視時間毎に前記時系列データの変動の度合いを示
す変化率を算出する変化率算出手段の少なくとも１つを時系列傾向判定用データ算出手段
により算出し、前記時系列傾向判定用データ算出手段にて算出された前記不安定領域率及
び前記変動幅及び前記変化率の前記少なくとも１つの時系列傾向判定用データと予め定め
た管理値とを前記プラントの単位監視時間内の傾向判定を行う時系列傾向判定手段により
比較し、前記プロセスデータファイル手段から監視機器毎の監視信号であって入力信号と
出力信号が相関関係にある前記時系列データを相関傾向判定用データ算出手段にて取り込
み、正常運転時の入力信号と出力信号の基準相関関係及びしきい値からなる基準相関デー
タと比較して基準逸脱率を算出し、算出された基準逸脱率を相関傾向判定手段で受信し、
管理値と比較し前記プラントの単位監視時間内の傾向判定を行い、前記プロセスデータフ
ァイル手段から前記時系列データを監視切替判定手段へ取り込み、前記時系列データがプ
ラント運転条件に一致するかを判定し、一致したプラント運転条件に関連した前記時系列
データによる前記時系列傾向判定用データの算出及び相関傾向判定用データの算出の可否
を決定するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、プラントの傾向監視装置において人為的操作の有無を判定し、その人為的操作に関連する監視信号の傾向判定の可否を決定することができる。

本発明の第１の実施形態に係る傾向監視装置のブロック図。 本発明の第１の実施形態に係る人為的操作判定管理テーブルの例を示し、（ａ）は人為的操作条件テーブル、（ｂ）は人為的操作による判定バイパス管理テーブル。 本発明の第１の実施形態に係る人為的操作判定管理テーブルによる判定例を示す説明図。 本発明の第１の実施形態に係る不安定領域率算出グラフの一例を示す説明図。 本発明の第１の実施形態に係る変動幅算出グラフの一例を示す説明図。 本発明の第１の実施形態に係る変化率算出グラフの一例を示す説明図。 本発明の第１の実施形態に係る時系列傾向判定テーブルの例を示し、（ａ）は時系列傾向判定条件テーブル、（ｂ）は時系列傾向判定メッセージテーブル。 本発明の第１の実施形態に係る時系列傾向監視判定結果表示画面の一例を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る傾向監視装置のブロック図。 本発明の第２の実施形態に係る監視切替判定管理テーブルの例を示し、（ａ）はプラント運転条件判定テーブル、（ｂ）は時系列傾向監視可否結果テーブル、（ｃ）は相関傾向監視可否結果テーブル。 本発明の第２の実施形態に係る基準相関データ管理テーブルの例を示し、（ａ）は基準相関データ管理テーブル、（ｂ）は基準相関データ管理テーブルの関係図。 本発明の第２の実施形態に係る相関データの基準逸脱率算出例の説明図。 本発明の第２の実施形態に係る相関傾向判定テーブルの例を示し、（ａ）は相関傾向判定条件テーブル、（ｂ）は相関傾向判定メッセージテーブル。 本発明の第２の実施形態に係る相関傾向監視判定結果表示画面の一例を示す図。

以下、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
（構成）
本発明の第１の実施形態に係る傾向アラーム監視装置について図１乃至図８を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る傾向監視装置のブロック図である。

傾向監視装置３は、プロセスデータ入力装置２を介してプラント機器１と接続され、また、出力装置６及び警報装置７と接続される。

傾向監視装置３は、プロセスデータ収集処理手段８と、プロセスデータファイル手段９と、時系列傾向監視部４と、傾向監視結果出力手段２１から構成される。そして、前記時系列傾向監視部４は、時系列傾向判定用データ算出手段１１と、人為的操作判定処理手段１６と、人為的操作判定管理テーブル１７と、時系列傾向判定手段１８と、時系列傾向判定テーブル１９と、時系列傾向監視結果ファイル手段２０から構成される。さらに、時系列傾向判定用データ算出手段１１は、不安定領域率算定手段１２と、変動幅算出手段１３と、変化率算出手段１４と、不安定領域データテーブル１５から構成される。

プロセスデータ収集処理手段８は、プロセスデータ入力装置２からの入力信号を受信し、プロセスデータファイル手段９へプロセスデータを送信するように接続される。

プロセスデータファイル手段９は、プロセスデータ収集処理手段８からのプロセスデータを受信し、時系列傾向判定用データ算出手段１１における不安定領域率算定手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４、並びに人為的操作判定処理手段１６へ時系列データを送信するように接続される。

不安定領域率算定手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４は、それぞれプロセスデータファイル手段９からの時系列データを受信し、時系列傾向判定手段１８へ算出結果を送信するように接続される。また、不安定領域率算定手段１２は不安定領域データテーブル１５から不安定上限値および不安定下限値を受信するように接続される。

人為的操作判定処理手段１６は、プロセスデータファイル手段９からの時系列データを受信し、人為的操作判定管理テーブル１７における人為的操作判定条件式を参照し、その判定結果を記録するように接続される。

また、人為的操作判定管理テーブル１７は、人為的操作判定処理手段１６へ人為的操作判定条件式を参照させ、判定結果を記録し、時系列傾向判定手段１８に判定結果を送信するように接続される。

時系列傾向判定手段１８は、不安定領域率算定手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４から構成された時系列傾向判定用データ算出手段１１の算出結果を受信し、さらに人為的操作判定管理テーブル１７からの判定結果をも受信し、時系列傾向判定テーブル１９からの傾向判定条件を参照して、時系列傾向監視結果ファイル手段２０及び傾向監視結果出力手段２１へ判定結果を送信するように接続される。

時系列傾向監視結果ファイル手段２０は、時系列傾向判定手段１８からの判定結果を受信し、傾向監視結果出力手段２１に判定結果を送信するように接続される。

傾向監視結果出力手段２１は、時系列傾向判定手段１８及び時系列傾向監視結果ファイル手段２０から判定結果を受信し、出力装置６及び警報装置７に判定結果を送信するように接続される。

（作用）
以下、第１の実施形態の作用について説明する。プロセスデータ入力装置２は、プラント機器１に取り付けられた検出器・センサ等からデータ信号を受信し、傾向監視を行うためのプロセスデータに変換してプロセスデータ収集処理手段８へ送信する。

プロセスデータ収集処理手段８は、プロセスデータ入力装置２からプロセスデータを受信し、このプロセスデータを単位監視時間毎の時系列データとしてプロセスデータファイル手段９へ収集保存する。プロセスデータファイル手段９において収集されたプロセスデータは、時系列傾向判定用データ算出手段１１の不安定領域率算出手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４、並びに人為的操作判定処理手段１６へ送信される。

本実施形態では、プラントの人為的操作の有無を判定し、その人為的操作に対応する監視信号の傾向監視方法を決定する機能と、監視方法の決定を受けて時系列傾向判定を行う機能に大別される。

まず、人為的操作の有無を判定し、その人為的操作に対応する監視信号の時系列傾向判定の可否を決定する機能について説明する。ここで、人為的操作とは、人によるプラント運転のための操作を指し、例えば、プラント機器１の手動による操作およびスイッチや操作盤による遠隔操作、ならびに運転計画等により予めプログラムした操作や決められた運転時間ごとの自動切替操作が含まれる。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る人為的操作判定管理テーブルの例を示し、（ａ）は人為的操作条件テーブル、（ｂ）は人為的操作による判定バイパス管理テーブルである。人為的操作判定管理テーブル１７内の人為的操作条件テーブル内には、人為的操作の有無を判定するための条件が予め設定されている。

人為的操作判定処理手段１６はプロセスデータファイル手段９から単位監視時間毎のプロセスデータを受信し、プロセスデータが人為的操作の有無の条件に合致するか否かを判定する。プロセスデータが人為的操作条件を満たすときは、人為的操作「成立」として人為的操作条件判定結果に記録する。プロセスデータが人為的操作条件をみたさないときは、人為的操作「不成立」として記録する。

図２（ａ）に示すように、例えば、ＹＹＹポンプの流量の傾向監視ための流量のプロセスデータに対応する人為的操作に伴うプロセスデータがＹＹＹポンプの起動信号であるとき、プロセスデータファイル手段９からＹＹＹポンプを起動したというプロセスデータ（ＹＹＹポンプ起動信号ＯＮ）を人為的操作判定処理手段１６が受信したときは、人為的操作条件テーブル内の人為的操作条件番号Ｇ０１の条件式に適合するので、判定結果を「成立」として記録する。

このとき、ＹＹＹポンプを起動したというプロセスデータは他の条件番号の条件式には適合しないので、他の条件番号の判定結果には「不成立」が記録される。

次に、人為的操作に関連する監視信号の傾向判定の可否を決定する方法について説明する。人為的操作判定管理テーブル１７内の判定バイパス管理テーブルには、上記の人為的操作の判定結果に対応する監視信号が設定されている。

人為的操作判定管理テーブル１７内の人為的操作条件テーブルの人為的操作条件番号に係る判定結果が「成立」の場合は、図２（ｂ）に示すように、人為的操作判定管理テーブル１７内の判定バイパス管理テーブルの人為的操作条件番号に対応する対象監視信号の傾向監視方法判定結果に「バイパス」として記録する。

人為的操作判定管理テーブル１７内の人為的操作条件テーブルの人為的操作条件番号に係る判定結果が「不成立」の場合は、人為的操作判定管理テーブル１７内の判定バイパス管理テーブルの人為的操作条件番号に対応する対象監視信号の傾向監視方法判定結果に「可」として記録する。

ここで、傾向判定「可」とは、後述する時系列傾向判定手段１８において、不安定領域率算出手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４から算出した時系列傾向判定用データから傾向判定を行わせることであり、また、傾向判定「バイパス」とは、時系列傾向判定手段１８において傾向判定を行わせないことを意味している。

例えば、対象監視信号Ｓ００００（ポンプ流量監視信号）の傾向判定の「可」／「バイパス」を判定するときは、対応する人為的操作番号Ｇ０１（ＹＹＹポンプの起動信号）の人為的操作成立・不成立の判定結果を人為的操作条件テーブルより参照する。

人為的操作条件テーブルから、人為的操作条件番号Ｇ０１の人為的操作は「成立」であるので、傾向判定の「可」／「バイパス」の判定を「バイパス」として判定結果に記録する。対象監視信号Ｓ０００１（発電機出力監視信号）の傾向判定の「可」／「バイパス」を判定するときは、人為的操作条件テーブルの人為的操作条件番号Ｇ０３より人為的操作が「不成立」であるので、判定結果に傾向監視「可」を記憶する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る人為的操作判定管理テーブルによる判定例を示す説明図である。ポンプ起動信号の変化をチェックし、ポンプ起動信号の変化があった場合は、人為的操作条件テーブルから人為的操作と判断し、さらに人為的操作による判定バイパス管理テーブルにポンプ流量の傾向判定「バイパス」を記録する（図２（ｂ）対象監視信号（Ｓ００００）における傾向監視方法判定結果欄）。

したがって、ポンプを操作したときには、ポンプ流量の傾向判定はされない。ポンプ操作時には、流量の変化が大きいために傾向監視に適さないためである。

次に、監視方法の決定を受けて時系列傾向判定を行う作用について説明する。この作用は、不安定領域率、変動幅、変化率の３つからなる時系列傾向判定用データを算出した後、上述した監視方法の決定結果に従って時系列傾向判定をすることにより行われる。

ここで、時系列傾向監視とは、監視信号毎に単位監視時間に区切られたプロセスデータの傾向監視を行うことである。

まず、時系列傾向判定用データの算出方法について説明する。不安定領域率算出手段１２は、プロセスデータファイル手段９からプロセスデータを受信するとともに、不安定領域データテーブル１５から単位監視時間毎に定められた不安定上限値および不安定下限値からなる不安定領域データを受信し、単位監視時間内にプロセスデータが不安定領域に属する割合（不安定領域率）を算出する。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る不安定領域率算出グラフの例である。不安定領域率算出手段１２は、監視時間Ｃにおけるプロセスデータおよび不安定上限値Ｄ以上又は不安定下限値Ｅをそれぞれプロセスデータファイル手段９および不安定領域データテーブル１５から受信し、監視時間Ｃの中で不安定上限値Ｄ以上又は不安定下限値Ｅ以下にプロセス値が存在していた時間幅、即ち上限逸脱時間Ａ及び下限逸脱時間Ｂを計測し、以下の（１）（２）式により不安定領域率を算出した後、時系列傾向判定手段１８へ算出結果を送信する。

上限不安定領域率＝（Ａ／Ｃ）×８０（％）・・・（１）
下限不安定領域率＝（Ｂ／Ｃ）×８０（％）・・・（２）
変動幅算出手段１３は、プロセスデータファイル手段９からプロセスデータを受信し、単位監視時間内にプロセスデータが変動した幅の運転管理幅に対する割合（変動幅）を算出する。そして、図５は、本発明の第１の実施形態に係る変動幅算出グラフの一例における説明図である。

変動幅算出手段１３は、プロセスデータファイル手段１６から監視時間Ｃにおけるプロセスデータを受信し、監視時間Ｃの中でプロセス値の最小値Ｐと最大値Ｑを取り出し、そのプロセスデータの運転管理幅（通常運転する場合のレンジ幅）をＷとして、以下の（３）式により変動幅を算出した後、時系列傾向判定手段１８へ算出結果を送信する。

変動幅＝（（Ｑ−Ｐ）／Ｗ）×８０（％）・・・（３）
例えば、配管の圧力計からのプロセスデータを監視する場合に、運転管理幅Ｗが２０ＭＰａから７０ＭＰａの間、プロセス値の最小値Ｐが２５ＭＰａ、最大値Ｑが６５ＭＰａであるとき、変動幅は（（６５−２５）／５０）×８０で６４％となる。

また、変化率算出手段１４は、プロセスデータファイル手段９からプロセスデータを受信し、単位監視時間あたりのプロセスデータの変化量の計器レンジに対する割合（変化率）を算出する。図６は、本発明の第１の実施形態に係る変化率算出グラフの一例における説明図である。

変化率算出手段１４は、プロセスデータファイル手段１６から監視時間Ｃにおけるプロセスデータを受信し、監視時間Ｃ内のプロセスデータを一次式によりフィッティング処理して、先頭時間でのフィッティング式上の値ＰＶ２と最後のフィッティング式上の値ＰＶ１を算出し、さらに対象測定機器の計器レンジＺを用いて、以下の（４）式により変化率を算出した後、時系列傾向判定手段１８へ算出結果を送信する。

変化率＝（（ＰＶ１−ＰＶ２）／Ｚ）×８０（％）・・・（４）
例えば、配管の圧力計からのプロセスデータを監視する場合に、計器（測定）レンジＺが０ＭＰａから１００ＭＰａの間、最後のフィッティング式上の値ＰＶ１が２５ＭＰａ、先頭時間でのフィッティング式上の値ＰＶ２が６５ＭＰａであるとき、変化率は（（６５−２５）／１００）×８０で３２％となる。

以下、監視方法の決定結果に従って時系列傾向判定を行う作用について説明する。図７は、本発明の第１の実施形態に係る時系列傾向判定テーブルの例を示し、（ａ）は時系列傾向判定条件テーブル、（ｂ）は時系列傾向判定メッセージテーブルである。

時系列傾向判定手段１８は、時系列傾向判定用データ算出手段１１の不安定領域率算出手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４から先に説明した不安定領域率、変動幅、変化率をそれぞれ受信し、さらに人為的操作判定管理テーブル１７から監視方法の決定結果を受信する。 そして、図２（ｂ）における監視方法の決定結果が「可」であるときは、予め管理値として設定されている時系列傾向判定テーブル１９内の傾向判断条件を参照して時系列傾向判定を行う。まず、時系列傾向判定条件テーブル（図７（ａ）に示す。）を基準値と比較して判定番号（図７（ｂ）に示す。）を決定する。

その後、図７（ｂ）の時系列傾向判定メッセージテーブルにて、判定番号に対応する判定メッセージを決定し、傾向判定結果及び時系列傾向判定用データを傾向監視結果出力手段２１へ送信する。

一方、監視方法の決定結果が「バイパス」であるときは、時系列傾向判定を行わず、各算出手段からの算出結果及び傾向判定結果または傾向判定が「バイパス」されたという結果を出力装置６から出力する。

図８にこの出力例を示す。また、傾向監視結果出力手段２１は、人為的操作判定処理手段１６から異常を示す傾向判定の結果が送信された場合には、警報装置７で警報アラームを発信させる。

また、時系列傾向監視結果ファイル手段２０は、時系列傾向判定手段１８から傾向監視「可」「バイパス」の判断結果及び不安定領域率・変動幅・変化率の各算出結果を受信して、記録する。

なお、上述した説明では、人為的操作「成立」時には、対応する対象監視信号の傾向監視を「バイパス」と一義的に決定したが、人為的操作「成立」時にも監視信号に係るプロセスデータの変動が小さいときなどは、人為的操作「成立」時には、対応する対象監視信号の傾向監視を「可」とすることも可能である。

（効果）
本発明の第１の実施形態によれば、プラントの人為的な操作や通常制御による挙動の場合には、傾向判定をバイパスさせ、傾向判定をさせないことで、操作・制御に伴う変化を検知した誤報を防止することができ、運転員の調査・確認作業が軽減されると共に、より信頼性のある傾向監視装置を提供できる。

（第２の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第２の実施形態に係る傾向判定アラーム管理装置について図９乃至図１１を参照して説明する。第１の実施形態に係る傾向監視装置の各部と同一部分は同一符号で示し、同一の構成についての説明は省略する。

図９は、本発明の第２の実施形態に係る傾向監視装置のブロック図である。第２の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態の構成に加え、相関傾向監視部５と、監視切替判定手段３６と、監視切替判定管理テーブル３７を新たに設けている点である。

ここで、相関傾向監視部５は、相関傾向判定用データ算出手段３１と、相関データ管理テーブル３２と、相関傾向判定手段３３と、相関傾向判定テーブル３４と、相関傾向監視結果ファイル手段３５から構成される。

監視切替判定手段３６は、プロセスデータファイル手段９からのプロセスデータを受信し、監視切替判定管理テーブル３７を参照するように接続される。

監視切替判定管理テーブル３７は、監視切替判定手段３６に監視切替条件を参照させ、時系列傾向判定用データ算出手段１１の不安定領域率算出手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４と相関傾向監視部５の相関傾向判定用データ算出手段３１に監視可否結果を送信するように接続される。

相関傾向判定用データ算出手段３１は、監視切替判定管理テーブル３７からの監視可否結果に基づき、相関データ管理テーブル３２を参照し、相関傾向判定手段３３に算出結果を送信するように接続される。

相関傾向判定手段３３は、相関傾向判定用データ算出手段３１からの算出手段を受信し、相関傾向判定テーブル３４の基準相関データを参照し、相関傾向監視結果ファイル手段３５及び傾向監視結果出力手段２１に判定結果を送信するように接続される。

相関傾向監視結果ファイル手段３５は、相関傾向判定手段３３からの判定結果を受信し、傾向監視結果出力手段２１に監視結果を送信するように接続される。

（作用）
第２の実施形態の作用が、第１の実施形態の作用と異なる点は、第１の実施形態に加えて相関データによる傾向監視をする相関傾向監視機能が加わり、さらに時系列傾向監視と相関傾向監視の切替を行う機能が加わった点である。

時系列傾向監視は、単位時間内において基準値が変化しないので、定常運転時などプロセスデータの変動が小さいとき等の傾向監視に有用であり、これに対し相関傾向監視は、単位監視時間内において基準値となる基準相関データが時間軸で変化するので、プラント起動時などプロセスデータの変動が大きいとき等の傾向監視に有用である。この第２の実施形態では、２つの傾向監視方法の傾向監視の切替を行うことで、プロセスデータの変動に対して適切な傾向監視を行っている。

まず、時系列傾向監視と相関傾向監視の切替を行う作用について説明する。図１０は、第２の実施形態に係る監視切替判定管理テーブルの例を示し、（ａ）はプラント運転条件判定テーブル、（ｂ）は時系列傾向監視可否結果テーブル、（ｃ）は相関傾向監視可否結果テーブルである。監視切替判定管理テーブル３７は、プラント運転条件判定テーブルと時系列傾向監視可否結果テーブル及び相関傾向監視可否結果テーブルとから構成されている。

まず、監視切替判定手段３６は、単位監視時間毎にプロセスデータが、図１０（ａ）に示すプラント運転条件判定テーブルに登録しているプラント運転条件式に従って条件が成立しているか不成立なのか判定を行い、その結果をプラント運転条件判定テーブル内のプラント運転条件判定結果に成立／不成立で記憶する。

次に、図１０（ｂ）に示す時系列傾向監視可否結果テーブルにおいて、プラント運転条件判定結果が成立か不成立であるかをプラント運転条件判定テーブルから参照し、成立している場合は対応する対象監視信号を算出「可」とし、また、不成立の場合は算出「否」として時系列傾向判定用データ算出可否判定結果に記憶する。

図１０（ｃ）に示す、相関傾向監視可否結果テーブルについても同様の処理を行い、監視対象機器番号毎に相関傾向判定用データ算出可否判定結果に算出の「可」「否」を記憶する。

ここで、算出「可」とは不安定領域率算定手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４及び相関傾向判定用データ算出手段３１において傾向判定用データを算出させることを、また、算出「否」とは傾向判定用データを算出させないことを意味する。

不安定領域率算定手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４及び相関傾向判定用データ算出手段３１は、監視切替判定管理テーブル３７内の時系列傾向監視可否結果及び相関傾向監視「可」／「否」の結果を受信して、傾向監視用データの算出を行うか否かを判断する。

ここで、時系列データによる監視と相関データによる監視は、所定の単位監視時間において、どちらか一方のみに監視するという命令（監視「可」）が出されるとは限らず、どちらか一方のみ監視させる、または両方監視させる、更には両方監視させないなど種々の設定が可能である。

監視切替判定管理テーブル３７から、時系列傾向判定用データ算出をする（算出「可」）という命令が、不安定領域率算定手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４に送信された場合は、不安定領域率算定手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４は第１の実施形態と同様に時系列傾向判定用データの算出を行い、時系列傾向判定手段１８へ算出結果を送信する。

時系列傾向判定手段１８は、第１の実施形態と同様に、人為的操作判定処理手段からの傾向判定「可」または傾向監視「バイパス」の判定結果を受け、時系列データによる傾向判定を行い、傾向監視結果出力手段２１及び時系列傾向監視結果ファイル手段２０に出力する。

これに対し、監視切替判定管理テーブル３７から、時系列傾向判定用データ算出をしない（算出「否」）という命令が、不安定領域率算定手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４に送信された場合には、時系列傾向判定用データの算出は行わず、算出しなかったという結果を、時系列傾向判定手段１８へ送信する。

後述する相関傾向監視の場合も、上記の時系列傾向監視の場合と同様に、監視切替判定管理テーブル３７から、相関傾向判定用データを算出する（算出「可」）という命令が、相関傾向判定用データ算出手段３１に送信されたときは、対象監視機器番号の監視信号の相関傾向判定用データの算出を行い、相関傾向判定手段３３がこの基準逸脱率から相関データによる傾向判定を行い、判定結果を傾向監視結果出力手段２１に送信する。

相関傾向判定用データを算出しない（算出「否」）という命令が送信された場合は、相関傾向判定用データの算出をバイパスし、算出しなかったという結果が、傾向監視結果出力手段２１及び相関傾向監視結果ファイル手段３５に送信される。

以下、相関傾向監視の方法について説明する。ここで、相関傾向監視とは、対象機器毎で相関関係にあるプロセスデータの傾向判定を行うことで、相関傾向判定用データを算出した後、相関傾向判定用データから基準値を参照して傾向判定することにより行われる。

まず、相関傾向判定用データの算出方法について説明する。相関傾向判定用データ算出手段３１は、監視対象機器毎の入力信号と出力信号からなる監視信号をプロセスデータファイル手段９から受信し、基準相関関係及びしきい値からなる基準相関データが設定されている相関データ管理テーブル３２を参照して、監視対象機器毎の監視信号が基準相関データから逸脱する傾向値（基準逸脱率）を相関傾向判定用データとして算出する。

ここで、基準相関関係とは、正常運転時の入力信号Ｘに対して出力信号Ｙの基準値が過去の特性データや設計を元に一次式の関係（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）で導くことができる関係をいう。

例えば、入力信号Ｘがポンプ弁開度で、出力信号Ｙがそれに伴うポンプの水流量である場合があげられる。また、出力信号Ｙの許容範囲をしきい値（ΔＥ）として設定し、基準相関関係及びしきい値（ΔＥ）を基準相関データとして基準相関データ管理テーブル３２に設定されている。

基準相関関係及びしきい値からなる基準相関データは、広範囲な特性を表現可能にするために入力信号Ｘの帯域によって分割（Ｘ分岐点）してもよい。

例えば、ポンプ弁が閉状態付近で動くときは水の流量の変化が大きく、これに対してポンプ弁が全開状態付近で動くときは水の流量の変化が小さいときなどは、ポンプ弁の開度の入力信号Ｘ及び水の流量の出力信号Ｙの基準相関関係を、閉状態付近と開状態付近の２つの帯域で設定することで、水の流量を効率よく近似することができる。

図１１は、第２の実施形態に係る基準相関データ管理テーブルの例を示し、（ａ）は基準相関データ管理テーブル、（ｂ）は基準相関データ管理テーブルの関係図である。Ｘ分岐点ごとに基準相関関係の一次式の関係（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）及びしきい値（ΔＥ）が設定されている。

相関傾向判定用データ算出手段３１は、プロセスデータファイル手段９から単位監視時間毎のプロセスデータを受信し、そのプロセスデータが基準相関データから逸脱している割合を、以下の（５）、（６）、（７）式によって算出する。

基準相関データ内の個数Ｎ：｜Ｙｔ−（ａＸｔ＋ｂ）｜＜ΔＥの個数・・・（５）
基準相関データ外の個数Ｚ：｜Ｙｔ−（ａＸｔ＋ｂ）｜＞＝ΔＥの個数・・・（６）
基準逸脱率＝（Ｚ／（Ｚ＋Ｎ））×８０（％）・・・（７）
図１２は第２の実施形態に係る相関データの基準逸脱率算出例である。基準相関関係の許容範囲のしきい値（ΔＥ）外にあるものを逸脱個数Ｚとしてカウントし、基準相関関係の許容範囲のしきい値（ΔＥ）内にあるものを正常個数Ｎとしてカウントして、基準逸脱率を求める。

算出された基準逸脱率は、相関傾向判定用データとして相関傾向判定手段３３に送信される。図１３は第２の実施形態に係る相関傾向判定テーブルの例を示し、（ａ）は相関傾向判定条件テーブル、（ｂ）は相関傾向判定メッセージテーブルである。

相関傾向判定手段３３は、管理値として設定された相関傾向判定条件テーブル３４を参照し、相関傾向判定用データ算出手段３１から受信した基準逸脱率と比較し判定番号を決定した後、相関傾向判定メッセージテーブルにて、決定した判定番号から対応する傾向判定メッセージを決定する。

相関傾向判定手段３３は、この決定した傾向判定メッセージ及び算出結果（相関傾向判定用データ）を傾向監視結果出力手段２１及び相関傾向監視結果ファイル手段３５に送信する。

図１４は、第２の実施形態に係る相関傾向監視判定結果表示画面の例である。

なお、上述した実施形態では、基準相関関係を一次式による近似を行ったが、２次式や対数による近似も可能であり、これらを入力信号の分点（Ｘ分点）毎に適切な近似式を組み合わせることで、さらに精度の高い正常運転時の相関関係の近似が可能である。

（効果）
本発明の第２の実施形態によれば、プラント運転操作による過渡時（起動／停止など）やプラント安定運転時でも広範囲のプラント運転に対して、より信頼性のある傾向監視を提供することが可能となり、運転員の調査・確認作業の軽減が図られる。

なお、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、不安定領域率算定手段１２、変動幅算出手段１３、変化率算出手段１４からなる時系列傾向判定用データ算出手段は、３つの算出手段うちの何れか１つ又は２つの構成としてもよい。

１・・・プラント機器
２・・・プロセスデータ入力装置
３・・・傾向監視装置
４・・・時系列傾向監視部
５・・・相関傾向監視部
６・・・出力装置
７・・・警報装置
８・・・プロセスデータ収集処理手段
９・・・プロセスデータファイル手段
１１・・・時系列傾向判定用データ算出手段
１２・・・不安定領域率算出手段
１３・・・変動幅算出手段
１４・・・変化率算出手段
１５・・・不安定領域データテーブル
１６・・・人為的操作判定処理手段
１７・・・人為的操作判定管理テーブル
１８・・・時系列傾向判定手段
１９・・・時系列傾向判定テーブル
２０・・・時系列傾向監視結果ファイル手段
２１・・・傾向監視結果出力手段
３１・・・相関傾向判定用データ算出手段
３２・・・相関データ管理テーブル
３３・・・相関傾向判定手段
３４・・・相関傾向判定テーブル
３５・・・相関傾向監視結果ファイル手段
３６・・・監視切替判定手段
３７・・・監視切替判定管理テーブル

Claims (2)

1. プラント機器のデータ信号を取り込みプロセスデータに変換するプロセスデータ入力装
   置から単位監視時間毎にプロセスデータを収集し、時系列データとして編集するプロセス
   データ収集処理手段と、
   前記プロセスデータ収集処理手段で編集された前記時系列データを取り込み、記憶するプ
   ロセスデータファイル手段と、
   このプロセスデータファイル手段から前記時系列データを取り込み、不安定領域に前記時
   系列データが存在する時間幅を算出する不安定領域率算出手段及び単位監視時間毎に前記
   時系列データの変動の振幅を示す変動幅を算出する変動幅算出手段及び単位監視時間毎に
   前記時系列データの変動の度合いを示す変化率を算出する変化率算出手段の少なくとも１
   つの算出手段からなる時系列傾向判定用データ算出手段と、
   前記時系列傾向判定用データ算出手段にて算出された前記不安定領域率及び前記変動幅及
   び前記変化率の前記少なくとも１つの時系列傾向判定用データと予め定めた管理値と比較
   し、前記プラントの単位監視時間内の傾向判定を行う時系列傾向判定手段と、
   前記プロセスデータファイル手段から監視機器毎の監視信号であって入力信号と出力信号
   が相関関係にある前記時系列データを取り込み、正常運転時の入力信号と出力信号の基準
   相関関係及びしきい値からなる基準相関データと比較して基準逸脱率を算出する相関傾向
   判定用データ算出手段と、
   前記相関傾向判定用データ算出手段で算出された基準逸脱率を受信し、管理値と比較し前
   記プラントの単位監視時間内の傾向判定を行う相関傾向判定手段と、
   前記プロセスデータファイル手段から前記時系列データを取り込み、前記時系列データが
   プラント運転条件に一致するかを判定し、一致したプラント運転条件に関連した前記時系
   列データによる前記時系列傾向判定用データの算出及び相関傾向判定用データの算出の可
   否を決定する監視切替判定手段とを備えることを特徴とする傾向監視装置。
2. プロセスデータ入力手段によりプラント機器のデータ信号を取り込み、プロセスデータ
   に変換し、
   このプロセスデータをプロセスデータ収集処理手段により単位監視時間毎の時系列データ
   として編集し、
   この時系列データをプロセスデータファイル手段により取り込み、記憶し、
   前記プロセスデータファイル手段装置から前記時系列データを取り込み、不安定領域に前
   記時系列データが存在する時間幅を算出する不安定領域率算出手段及び単位監視時間毎に
   前記時系列データの変動の振幅を示す変動幅を算出する変動幅算出手段及び単位監視時間
   毎に前記時系列データの変動の度合いを示す変化率を算出する変化率算出手段の少なくと
   も１つを時系列傾向判定用データ算出手段により算出し、
   前記時系列傾向判定用データ算出手段にて算出された前記不安定領域率及び前記変動幅及
   び前記変化率の前記少なくとも１つの時系列傾向判定用データと予め定めた管理値とを前
   記プラントの単位監視時間内の傾向判定を行う時系列傾向判定手段により比較し、
   前記プロセスデータファイル手段から監視機器毎の監視信号であって入力信号と出力信号
   が相関関係にある前記時系列データを相関傾向判定用データ算出手段にて取り込み、正常
   運転時の入力信号と出力信号の基準相関関係及びしきい値からなる基準相関データと比較
   して基準逸脱率を算出し、
   算出された基準逸脱率を相関傾向判定手段で受信し、管理値と比較し前記プラントの単位
   監視時間内の傾向判定を行い、
   前記プロセスデータファイル手段から前記時系列データを監視切替判定手段へ取り込み、
   前記時系列データがプラント運転条件に一致するかを判定し、一致したプラント運転条件
   に関連した前記時系列データによる前記時系列傾向判定用データの算出及び相関傾向判定
   用データの算出の可否を決定するようにしたことを特徴とする傾向監視方法。

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