JP6655926B2 - 異常診断システム - Google Patents

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Description

本発明は、原子力プラントの異常診断を行う異常診断システムに関するものである。
従来、制御対象への入出力データから構築される時系列モデルを用いて、制御対象の異常診断を行う異常診断方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この異常診断方法では、制御対象の正常状態を表す正常モデルと、制御対象の異常状態を表す異常モデルとを予め作成しておく。そして、制御対象の出力の測定値と、正常モデルの出力の推定値と、異常モデルの出力の推定値とを比較することにより、制御対象の異常診断を行っている。
特開平６−１８７０３０号公報
ところで、原子力プラントでは、異常に至る前の検知として、異常予兆の検知が行われる。通常、原子力プラントの異常予兆の検知と、原子力プラントの異常診断とは、それぞれ独立したシステムとなっている。このため、原子力プラントの異常診断を行うにあたって、異常予兆の検知結果を活用することが困難である。
そこで、本発明は、原子力プラントの異常予兆を検知し、異常予兆の検知結果と、過去の原子力プラントの運転履歴とを活用して、原子力プラントの異常事象を特定することができる異常診断システムを提供することを課題とする。
本発明の異常診断システムは、原子力プラントにおいて計測される複数の計測パラメータの相互の相関関係を表す相関値から前記原子力プラントの異常予兆を検知する異常予兆監視システムの異常予兆検知結果に基づいて、前記原子力プラントの異常事象を診断する異常診断システムであって、異常予兆が検知された時期を予兆検知時期とし、前記予兆検知時期よりも前の時期を未検知時期とすると、前記異常予兆検知結果として、前記未検知時期から前記予兆検知時期までの監視期間において、前記相関値が異常値となる前記計測パラメータの推移であるパラメータ推移と、前記監視期間において、異常予兆を検知するための検出値の変化に寄与した前記計測パラメータのパラメータ寄与度と、を取得する異常診断制御部と、前記原子力プラントの異常事象と、前記異常事象に関連付けられる異常予兆設備と、前記原子力プラントの過去の運転履歴に基づいて生成されると共に前記異常事象に関連付けられる判定用の前記パラメータ推移と、前記原子力プラントの過去の運転履歴に基づいて生成されると共に前記異常事象に関連付けられる判定用の前記パラメータ寄与度と、を記憶するデータベースと、を備え、前記異常診断制御部は、前記異常予兆監視システムから取得した前記異常予兆検知結果に含まれる前記パラメータ推移及び前記パラメータ寄与度と、前記データベースに記憶された前記パラメータ推移及び前記パラメータ寄与度との一致判定を実行し、一致していると判定した前記パラメータ推移及び前記パラメータ寄与度に関連付けられる前記異常事象と前記異常予兆設備とを特定することを特徴とする。
この構成によれば、異常予兆監視システムの異常予兆検知結果と、原子力プラントの過去の運転履歴とを活用して、原子力プラントの異常事象及び異常予兆設備を特定することができる。
また、前記データベースは、前記異常事象に関連付けられる異常対応処置をさらに記憶し、前記異常診断制御部は、前記異常対応処置をさらに特定することが好ましい。
この構成によれば、異常診断制御部により、異常事象に対する適切な異常対応処置を特定することができる。
また、前記異常診断制御部は、特定した前記異常事象に基づいて、前記予兆検知時期後の複数の計測パラメータの進展を予測することが好ましい。
この構成によれば、複数の計測パラメータの進展を予測することで、原子力プラントの異常予兆の検知から、原子力プラントに異常が発生するまでの時間を予測することが可能となる。このため、原子力プラントに異常が発生する前に、特定した異常事象に対する異常対応処置を適切な時期で実施することが可能となる。
また、前記異常診断制御部は、特定した前記異常事象に関連付けられる前記計測パラメータの集中監視を指示する集中監視指示信号を、前記異常予兆監視システムに出力することが好ましい。
この構成によれば、異常予兆監視システムは、異常事象に関連付けられる計測パラメータを、集中監視することができるため、計測パラメータの監視をより強化することができる。
図１は、本実施形態に係る異常診断システムに関する概略構成図である。 図２は、監視指示値の時間変化に関する図である。 図３は、未検知時期において相関値が異常値となる計測パラメータの一覧を示す図である。 図４は、予兆検知時期において相関値が異常値となる計測パラメータの一覧を示す図である。 図５は、パラメータ寄与度に関する図である。 図６は、特定した複数の異常事象に関する図である。 図７は、異常予兆設備に関する図である。 図８は、異常対応処置に関する図である。 図９は、集中監視指示信号に関する図である。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
［実施形態］
図１は、本実施形態に係る異常診断システムに関する概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る異常診断システム１は、異常予兆監視システム５に接続されており、原子力プラントの異常予兆の検知結果を取得し、取得した異常予兆検知結果に基づいて、原子力プラントの異常を診断するシステムである。この異常診断システム１は、原子力プラントとして、例えば、原子炉を有する原子力発電プラントの異常を診断している。先ず、図１を参照して、異常診断システム１の説明に先立ち、異常予兆監視システム５について説明する。
図１に示すように、異常予兆監視システム５は、原子力発電プラントに設けられる複数の計測機器からそれぞれ出力される複数の計測パラメータを、プラント運転データとして取得している。また、異常予兆監視システム５は、取得した複数の計測パラメータの相互の相関関係を表す相関値に基づいて、原子力発電プラントの異常予兆を検知している。具体的に、異常予兆監視システム５は、複数の計測パラメータのうち、２つの計測パラメータの相関強さを表す相関値をそれぞれ導出する。異常予兆監視システム５は、導出した全ての計測パラメータの相関値を足し合わせた相関値を監視指示値として用いている。
図２は、監視指示値の時間変化に関する図である。図２に示すように、異常予兆監視システム５は、異常予兆であるか否かを判定するためのしきい値Ｌが予め設定されており、監視指示値がしきい値Ｌを超えた場合、異常予兆があると判定（検知）する一方で、監視指示値がしきい値Ｌ以下である場合、異常予兆がないと判定（未検知）する。異常予兆監視システム５は、異常予兆があると検知すると、異常予兆の検知結果を異常診断システム１に出力する。
ここで、異常予兆監視システム５は、異常予兆検知結果として、予兆検知時期Ｔ２において相関値が異常値（しきい値Ｌを超える相関値）となる計測パラメータと、未検知時期Ｔ１において相関値が異常値となる計測パラメータと、を出力している。また、異常予兆監視システム５は、異常予兆検知結果として、未検知時期Ｔ１から予兆検知時期Ｔ２までの監視期間におけるパラメータ推移及びパラメータ寄与度を出力している。
予兆検知時期Ｔ２は、異常予兆監視システム５により異常予兆が検知された時期である。ここで、図４は、予兆検知時期において相関値が異常値となる計測パラメータの一覧を示す図である。図４は、相関関係となる２つの計測パラメータを表しており、第１計測パラメータと、第２計測パラメータとが関連付けられている。図４に示すとおり、予兆検知時期Ｔ２において異常値となる相関関係の数は、例えば、６つである。
未検知時期Ｔ１は、予兆検知時期Ｔ２よりも前の時期であり、監視指示値が大きく変化する初期の時期となっている。ここで、図３は、未検知時期において相関値が異常値となる計測パラメータの一覧を示す図である。図３も、図４と同様に、第１計測パラメータと、第２計測パラメータとが関連付けられている。図３に示すとおり、未検知時期Ｔ１において異常値となる相関関係の数は、例えば、３つである。
パラメータ推移は、未検知時期Ｔ１から予兆検知時期Ｔ２の監視期間において、相関値が異常値となる計測パラメータの推移である。図３から図４までのパラメータ推移を見ると、「○○ライン出口流量」の計測パラメータを中心として、相関値の異常が発生している。
パラメータ寄与度は、未検知時期Ｔ１から予兆検知時期Ｔ２までの監視期間において異常予兆の検知に寄与した計測パラメータであり、具体的には、未検知時期Ｔ１から予兆検知時期Ｔ２までの監視期間における監視指示値の推移に寄与した計測パラメータである。ここで、図５は、パラメータ寄与度に関する図である。図５に示すように、パラメータ寄与度は、寄与度の大きい計測パラメータの順位が高く、寄与度の小さい計測パラメータの順位が低くなるように順位付けされる。異常予兆監視システム５は、未検知時期Ｔ１から予兆検知時期Ｔ２までの監視期間において変化する計測パラメータを分析することで、パラメータ寄与度を導出する。上記した図３から図４までのパラメータ推移に示すとおり、未検知時期Ｔ１と予兆検知時期Ｔ２との計測パラメータを比較すると、異常となる相関値に係る計測パラメータの多くが、「○○ライン出口流量」であり、「○○ライン出口流量」の計測パラメータを中心とする相関値の異常が発生していることが分かる。このため、図５に示すように、パラメータ寄与度は、「○○ライン出口流量」の寄与度が大きなものとなる。
なお、図３から図５では、未検知時期Ｔ１及び予兆監視時期Ｔ２において、共通で相関値が異常値となる計測パラメータを網掛けして図示している。
また、異常予兆監視システム５は、異常予兆が検知された計測パラメータに対して、系統に関する情報が付与されており、異常値となる計測パラメータが同じ系統上に位置しているか否かを判定する。
次に、図１を再び参照して、異常診断システム１について説明する。図１に示すように、異常診断システム１は、データベース１０と、異常診断制御部１１とを備えている。
データベース１０は、記憶装置等のハードウェア資源を用いて構成され、原子力発電プラントの過去の運転履歴に基づいて生成される各種情報を記憶している。具体的に、データベース１０は、原子力発電プラントの異常事象と、異常事象に関連付けられる異常予兆設備と、異常事象に関連付けられる異常対応処置と、を記憶している。また、データベース１０は、異常事象に関連付けられる判定用のパラメータ推移と、異常事象に関連付けられる判定用のパラメータ寄与度と、を記憶しており、判定用のパラメータ推移と判定用のパラメータ寄与度とは、原子力発電プラントの過去の運転履歴に基づいて生成されている。
異常診断制御部１１は、異常予兆監視システム５から異常予兆検知結果を取得する。また、異常診断制御部１１は、取得した異常予兆検知結果と、データベース１０に記憶された上記の各種情報と、を比較・照合する（つまり、マッチング判定を行う）ことで、原子力発電プラントの異常事象等を特定している。
異常診断制御部１１は、異常予兆検知結果を取得すると、異常予兆検知結果に含まれるパラメータ推移、パラメータ寄与度、及び計測パラメータの系統上の位置と、データベース１０に記憶されているパラメータ推移、パラメータ寄与度、及び計測パラメータの系統上の位置とを比較する。異常診断制御部１１は、これらを比較した結果、異常予兆検知結果に一致するパラメータ推移、パラメータ寄与度、及び計測パラメータの系統上の位置があれば、一致したパラメータ推移、パラメータ寄与度、及び計測パラメータの系統上の位置に関連付けられる異常事象を特定する。さらに、異常診断制御部１１は、特定した異常事象に関連付けられる異常予兆設備及び異常対応処置を特定する。
なお、マッチング判定の精度を高めるための処理として、マッチング判定の中で異常予兆の要因となる計測パラメータ（例えば、寄与度の大きい計測パラメータ）を特定した場合、特定した当該計測パラメータのパラメータ推移と、当該計測パラメータの過去の異常予兆時におけるパラメータ推移（トレンド）とを異常診断制御部１１により自動で比較し、比較結果が一致するか否かを確認する機能を追加してもよい。また、マッチング判定の確からしさ（確度）に基づいて、異常予兆の要因の優先付を合わせて表示する機能を設けてもよい。
ここで、異常診断制御部１１は、特定される異常事象が複数ある場合、未検知時期Ｔ１から予兆検知時期Ｔ２までの間において異常値となる計測パラメータの出現頻度、または異常値となる計測パラメータの相関値の大きさから、複数の異常事象の順位付けを行っている。図６は、特定した複数の異常事象に関する図である。図６に示すように、異常診断制御部１１は、特定される異常事象が複数ある場合、複数の異常事象と順位とを関連付けたデータを生成する。
図７は、異常予兆設備に関する図であり、図８は、異常対応処置に関する図である。異常診断制御部１１は、特定される異常予兆設備が複数ある場合、異常事象の順位付けと同様に、複数の異常予兆設備と順位とを関連付けたデータを生成する。また、異常診断制御部１１は、特定した異常事象に関連付けられる異常対応処置が複数ある場合、原子力発電プラントの過去の保守履歴に基づいて、複数の異常対応処置の順位付けを行っている。図８に示すように、異常診断制御部１１は、異常事象を特定すると、図８に示す複数の異常対応処置の中から、順位の高い異常対応処置を、診断結果として出力する。
また、異常診断制御部１１は、異常事象を特定すると、特定した異常事象に関連付けられる計測パラメータの集中監視を指示する集中監視指示信号を、異常予兆監視システム５に出力する。図９は、集中監視指示信号に関する図である。集中監視指示信号は、例えば、図９に示すように、集中監視する複数の計測パラメータを関連付けた信号となっている。そして、異常予兆監視システム５は、集中監視指示信号を取得すると、集中監視する複数の計測パラメータを集中監視する。
以上のように、本実施形態によれば、異常診断システム１は、異常予兆監視システム５の異常予兆検知結果と、原子力発電プラントの過去の運転履歴とを活用して、原子力発電プラントの異常事象を特定することができる。
また、本実施形態によれば、異常診断制御部１１は、特定した異常事象に対する適切な異常対応処置を特定することができる。
また、本実施形態によれば、異常診断制御部１１が、集中監視指示信号を異常予兆監視システム５に出力することで、異常予兆監視システム５は、異常事象に関連付けられる計測パラメータを、集中監視することができ、計測パラメータの監視をより強化することができる。
なお、本実施形態の異常診断制御部１１は、特定した異常事象に基づいて、予兆検知時期後の複数の計測パラメータの進展を予測してもよい。例えば、異常診断制御部１１は、異常事象に対応する過去の原子力発電プラントの運転履歴に基づいて予測モデルを生成している。そして、異常診断制御部１１は、異常事象を特定すると、生成した予測モデルを用いて、予兆検知時期Ｔ２後の複数の計測パラメータの進展を予測する。上記の構成によれば、異常診断制御部１１は、複数の計測パラメータの進展を予測することで、原子力発電プラントの異常予兆の検知から、原子力発電プラントに異常が発生するまでの時間を予測することが可能となる。このため、原子力発電プラントに異常が発生する前に、特定した異常事象に対する異常対応処置を適切な時期で実施することが可能となる。
１ 異常診断システム
５ 異常予兆監視システム
１０ データベース
１１ 異常診断制御部

Claims (4)

  1. 原子力プラントにおいて計測される複数の計測パラメータのうち、２つの前記計測パラメータの相関強さを相関値としてそれぞれ導出し、導出した複数の前記相関値を足し合わせた前記相関値である監視指示値が、予め設定されたしきい値を超えた場合、前記原子力プラントの異常予兆を検知する異常予兆監視システムの異常予兆検知結果に基づいて、前記原子力プラントの異常事象を診断する異常診断システムであって、
    異常予兆が検知された時期を予兆検知時期とし、前記予兆検知時期よりも前の時期を未検知時期とすると、
    前記異常予兆検知結果として、前記未検知時期から前記予兆検知時期までの監視期間において、前記相関値の異常が発生しているとされた異常値となる前記計測パラメータの前記相関値の推移であるパラメータ推移と、前記監視期間において、異常予兆を検知するための前記監視指示値の変化に対する前記計測パラメータの前記相関値の変化の割合であるパラメータ寄与度と、を取得する異常診断制御部と、
    前記原子力プラントの異常事象と、前記異常事象に関連付けられる異常予兆設備と、前記原子力プラントの過去の運転履歴に基づいて生成されると共に前記異常事象に関連付けられる判定用の前記パラメータ推移と、前記原子力プラントの過去の運転履歴に基づいて生成されると共に前記異常事象に関連付けられる判定用の前記パラメータ寄与度と、を記憶するデータベースと、を備え、
    前記異常診断制御部は、
    前記異常予兆監視システムから取得した前記異常予兆検知結果に含まれる前記パラメータ推移及び前記パラメータ寄与度と、前記データベースに記憶された前記パラメータ推移及び前記パラメータ寄与度との一致判定を実行し、一致していると判定した前記パラメータ推移及び前記パラメータ寄与度に関連付けられる前記異常事象と前記異常予兆設備とを特定することを特徴とする異常診断システム。
  2. 前記データベースは、前記異常事象に関連付けられる異常対応処置をさらに記憶し、
    前記異常診断制御部は、前記異常対応処置をさらに特定することを特徴とする請求項１に記載の異常診断システム。
  3. 前記異常診断制御部は、
    前記異常事象に対応する過去の前記原子力プラントの運転履歴に基づいて予測モデルを生成しており、
    前記予測モデルを用いて、特定した前記異常事象に基づいて、前記予兆検知時期後の複数の前記計測パラメータの進展を予測することを特徴とする請求項２に記載の異常診断システム。
  4. 前記異常診断制御部は、
    特定した前記異常事象に関連付けられる前記計測パラメータの集中監視を指示する集中監視指示信号を、前記異常予兆監視システムに出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の異常診断システム。


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