JP6738208B2 - プラント運転支援システム - Google Patents

Description

本発明は、プラント運転支援システムに関する。

従来、発電、鉄鋼、上下水道、石油、化学等の分野の産業プラント等の運転を支援する様々な技術が提供されている。
例えば、特許文献１には、プロセスデータの参照表示が単一のデータのみに特定されず関連する複数のプロセスデータを参照表示でき、運転員とは異なる発電プラント従事者が運転員の判断根拠となる情報を共有する技術について開示されている。

特開２０１２−１８４５５号公報

発電プラントの設備（例えば、ボイラー、タービン等）において、プラントの効率低下時の改善操作や、警報発生による異常時の復旧操作等を含む、異常時に行われるプラント操作が知られている。異常時のプラント操作は、長期にわたるプラント運転の中で運転員に蓄積された経験や知識の習得、設備や機器の仕様や操作方法の熟知、シミュレーター装置等による操作教育等により、人為的に対処されることが多かった。

そのため、プラントを熟知した運転員の不足や、若年層への知識・技術伝承のコスト、さらにはシステムの高度化等により、長期に及ぶ人為的な対処では、運転員に対して操作方法を十分に訓練できなくなっていた。近年では、最新のＩＴ技術を活用したシミュレーター装置の導入や、運転員の負荷を軽減するための高度な運転サポートの技術開発も進んでおり、運転員を取り巻く環境は改善しつつある。

しかし、依然として異常時にプラントの復旧操作を適切に行うためには、運転員が多くの知識と技術を有することが必要とされていた。また、プラントの効率低下や、機器の異常の原因特定についても、警報内容や関連図面の調査によって実施されたり、蓄積されたプロセスデータやオンラインの計測点データを用いた分析により実施されたりしていた。そして、理論上の分析や計算によって、効率低下の原因や機器異常の原因を導き出し、導出した原因によるプラントへの影響を回避するための操作を検討する作業が行われていた。このような作業においても、運転員は、プラント固有の知見や経験によるノウハウや技術を有することが必要であった。

また、特許文献１には、通常ではないプラントの状態時に関連するプロセスデータと操作履歴の組合せによる正しい操作方法が抽出される点について開示されていなかった。このため、プラントを異常から正常に復旧させるプラント操作が困難であった。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、例えば、異常が発生したプラントの復旧操作を正しく行えるようにすることを目的とする。

本発明の第一側面に係るプラント運転支援システムは、模範操作データ作成装置とシミュレーター装置を備える。
模範操作データ作成装置は、実プラントに発生した異常の発生期間内における時系列のプラント値を含むプラントデータ、及び、実プラント操作装置を通じて実プラントに行われた操作を示す時系列の実プラント操作データに基づいて、実プラントを異常から正常に復旧させるまでの模範操作を示す模範操作データを作成する。
シミュレーター装置は、実プラントを仮想化した仮想プラントに対して操作が行われ、仮想プラントに発生した異常に対する操作を示す仮想プラント操作に基づく情報と、模範操作データから取得する模範操作に基づく情報との比較結果に基づいて、仮想プラント操作に基づく情報と、模範操作に基づく情報との比較以前に作成され、模範操作データベースに登録されている模範操作データに基づく模範操作を出力する。
このシミュレーター装置は、模範操作データ作成装置によって登録された模範操作データを記録する模範操作データベースと、仮想プラントに対する訓練操作が行われる訓練操作部と、模範操作に基づく情報として仮想プラントに設定された異常に対して模範操作データベースから読出したプラント値と、仮想プラント操作に基づく情報として、訓練操作によって仮想プラントから出力されるプラント値との差分を所定の閾値と比較して、差分が閾値を超える場合、又は、模範操作に基づく情報としての模範操作データと、仮想プラント操作に基づく情報としての仮想プラント操作データとで差分が発生した場合に、模範操作データに基づく模範操作をリアルタイムで訓練操作部に出力させる差分比較部と、を備える。

また、本発明の第二側面に係るプラント運転支援システムは、模範操作データ作成装置とシミュレーター装置を備える。
模範操作データ作成装置は、実プラントに発生した異常の発生期間内における時系列のプラント値を含むプラントデータ、及び、実プラント操作装置を通じて実プラントに行われた操作を示す時系列の実プラント操作データに基づいて、実プラントを異常から正常に復旧させるまでの模範操作を示す模範操作データを作成する。
シミュレーター装置は、実プラントに発生した異常に対する操作を示す実プラント操作に基づく情報と、模範操作データから取得する模範操作に基づく情報との比較結果に基づいて、実プラント操作に基づく情報と、模範操作に基づく情報との比較以前に作成され、模範操作データベースに登録されている模範操作データに基づく模範操作を出力する。
このシミュレーター装置は、模範操作データ作成装置によって登録された模範操作データを記録する模範操作データベースと、模範操作に基づく情報として実プラントに設定された異常に対して模範操作データベースから読出したプラント値と、実プラント操作に基づく情報として、実プラント操作によって実プラントから出力されるプラント値との差分を所定の閾値と比較して、差分が閾値を超える場合、又は、模範操作に基づく情報としての模範操作データと、実プラント操作に基づく情報としての実プラント操作データとで差分が発生した場合に、模範操作データに基づく模範操作をリアルタイムで実プラント操作装置に出力させる差分比較部と、を備える

本発明によれば、仮想プラントに対して運転訓練を行う仮想プラントの運転員は、仮想プラント操作に基づく情報と、模範操作に基づく情報との比較結果に基づく模範操作を行うことで、仮想プラントを異常から復旧することができる。
また、実プラントに対して運転を行う実プラントの運転員は、実プラント操作に基づく情報と、模範操作に基づく情報との比較結果に基づく模範操作を行うことで、実プラントを異常から復旧することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態例の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施の形態例に係るプラント運転支援システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態例に係る計算機のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態例に係るプラント操作データベースの構成例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態例に係るプラントデータベースの構成例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態例に係る模範操作データベースの構成例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態例に係る模範操作データ作成装置がプラント値の推移をパターン化する処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態例に係るシミュレーター装置が運転員の運転訓練を行う処理の例を示すフローチャートである。 図７のステップＳ１４にて発電所訓練シミュレーター装置に表示される運転画面の表示例を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態例に係るプラント運転支援システムの構成例を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

［第１の実施の形態例］
始めに、本発明の第１の実施の形態例に係るプラント運転支援システムについて説明する。
図１は、プラント運転支援システム１の構成例を示すブロック図である。

プラント運転支援システム１は、模範操作データ作成装置２とシミュレーター装置３を備える。
模範操作データ作成装置２には、実運用されている実プラント５に対して様々な操作が行われる実プラント操作装置４と、実プラント操作装置４に対するプラント操作に伴って各種のプラント値を出力する実プラント５が接続される。

模範操作データ作成装置２は、模範操作データ作成部２１、突変プラント値走査部２２、プラント操作データベース２３、プラントデータベース２４を備える。模範操作データ作成装置２は、実プラント５を異常から正常に復旧させるまでの模範操作を示す模範操作データを作成する。模範操作データの作成は、実プラント５に発生した異常の発生期間内における時系列のプラント値を含むプラントデータ（プロセスデータ）、及び、実プラント５に行われた操作を示す時系列の実プラント操作データに基づいて行われる。

プラント操作データベース２３は、運転員が実プラント操作装置４を通じて実プラント５に行った時系列の実プラント操作データを操作履歴として記録する。
プラントデータベース２４は、実プラント５が出力する時系列のプラントデータを記録する。

突変プラント値走査部２２は、実プラント５に突変等の異常が発生したときに、実プラント５に発生した異常が正常に戻るまでの異常の発生期間におけるプラント値をプラントデータベース２４から走査する。突変とは、例えば、任意のプラント値（タービン回転率等）のある短期間での変化率が閾値を越えることである。走査対象となる異常の定義はユーザが決定することができる。例えば、実プラント５に重故障が発生したことを異常と定義することができる。そして、突変プラント値走査部２２は、任意の警報が発報した原因である異常の発生地点、又は任意のプラント値が突変してから、再び正常値に戻るまでの期間（「走査期間」と呼ぶ）をプラントデータベース２４から走査する。

模範操作データ作成部２１は、突変プラント値走査部２２が走査期間にプラントデータベース２４から走査した突変と、突変時のプラント値とを取得し、プラント操作データベース２３から突変時の実プラント操作データを取得する。このとき取得される実プラント操作データは、例えば、弁遮断等のプラント操作を示すものである。次に、模範操作データ作成部２１は、取得した実プラント操作データと、突変プラント値走査部２２が取得した突変及びプラント値とを含む模範操作データを作成する。この模範操作データは、異常に対処するために行われたプラント操作を模範操作としてパターン化したものである。そして、模範操作データ作成部２１は、作成した模範操作データをシミュレーター装置３が備える模範操作データベース３１に登録する。

シミュレーター装置３は、模範操作データベース３１、差分比較部３２、発電所訓練シミュレーター装置３３を備える。シミュレーター装置３は、仮想プラント３３ａに対して操作が行われ、仮想プラント３３ａに発生した異常に対する操作を示す仮想プラント操作に基づく情報と、模範操作データから取得する模範操作に基づく情報との比較結果に基づく模範操作を出力する。なお、発電所訓練シミュレーター装置３３には、実プラント５（発電所）の動作を仮想プラント３３ａの動作としてシミュレーションするためのプログラムが実装されており、そのプログラムが実行されることにより、仮想プラント３３ａの動作が再現される。

模範操作データベース３１は、模範操作データ作成部２１によって登録された模範操作データを記録する。
差分比較部３２は、仮想プラント３３ａに設定された異常に対して模範操作データベース３１から読出したプラント値と、訓練操作によって仮想プラント３３ａから出力されるプラント値との差分を所定の閾値と比較する。そして、差分比較部３２は、プラント値の差分が閾値を超える場合に、模範操作データに基づく模範操作を発電所訓練シミュレーター装置３３に出力させる。

発電所訓練シミュレーター装置３３（訓練操作部の一例）は、例えば、実プラント５が発電所である場合に、この発電所に発生した異常に対処するための運転訓練を運転員に行わせる。このため、運転員は、発電所訓練シミュレーター装置３３を用いて、実プラント５を仮想化した仮想プラント３３ａに対する訓練操作を行う。仮想プラント３３ａは、発電所訓練シミュレーター装置３３に構成される仮想的なプラントであり、仮想プラント３３ａに対する操作は、実プラント５と同様に行うことが可能である。また、仮想プラント３３ａは、実プラント５と同様のプラント値を出力する。

そして、発電所訓練シミュレーター装置３３は、運転訓練により仮想プラント３３ａに対して行われたプラント操作を示す仮想プラント操作データを差分比較部３２に出力し、差分比較部３２から入力した操作結果を表示部Ｃ５（後述する図２を参照）に表示する。この運転訓練では、仮想プラント３３ａに任意の異常を発生させることができる。運転員は、発電所訓練シミュレーター装置３３を操作することで、仮想プラント３３ａに発生した異常への対処を訓練することができる。

なお、シミュレーター装置３は、実プラント５が発電所以外のプラント（例えば、化学プラント）である場合には、発電所訓練シミュレーター装置３３を化学プラント用のシミュレーター装置に置き換えて、運転員に運転訓練を行わせることもできる。

次に、プラント運転支援システム１の各装置を構成する計算機Ｃのハードウェア構成を説明する。
図２は、計算機Ｃのハードウェア構成例を示すブロック図である。

計算機Ｃは、いわゆるコンピュータとして用いられるハードウェアである。計算機Ｃは、バスＣ４にそれぞれ接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）Ｃ１、ＲＯＭ（Read Only Memory）Ｃ２、ＲＡＭ（Random Access Memory）Ｃ３を備える。さらに、計算機Ｃは、表示部Ｃ５、操作部Ｃ６、不揮発性ストレージＣ７、ネットワークインタフェースＣ８を備える。

ＣＰＵ Ｃ１は、本実施の形態例に係る各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをＲＯＭ Ｃ２から読み出して実行する。ＲＡＭ Ｃ３には、演算処理の途中に発生した変数やパラメータ等が一時的に書き込まれる。表示部Ｃ５は、例えば、液晶ディスプレイモニタであり、計算機Ｃで行われる処理の結果等をユーザに表示する。操作部Ｃ６には、例えば、キーボード、マウス等が用いられ、ユーザが所定の操作入力、指示を行うことが可能である。図１に示した実プラント操作装置４は、表示部Ｃ５と操作部Ｃ６を備えており、運転員に実プラント５の状態を表示し、この運転員からの操作入力を受け付ける。同様に、発電所訓練シミュレーター装置３３も表示部Ｃ５と操作部Ｃ６を備えており、仮想プラント３３ａの運転訓練を行う運転員に仮想プラント３３ａの状態を表示し、この運転員からの操作入力を受け付ける。なお、模範操作データ作成装置２は、表示部Ｃ５と操作部Ｃ６を備えなくてよく、発電所訓練シミュレーター装置３３を除くシミュレーター装置３も表示部Ｃ５と操作部Ｃ６を備えなくてよい。

不揮発性ストレージＣ７としては、例えば、ＨＤＤ（Hard disk drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリ等が用いられる。この不揮発性ストレージＣ７には、ＯＳ（Operating System）、各種のパラメータの他に、計算機Ｃを機能させるためのプログラムが記録されている。プラント操作データベース２３、プラントデータベース２４、模範操作データベース３１は、不揮発性ストレージＣ７内に構築されている。

ネットワークインタフェースＣ８には、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）等が用いられ、端子が接続されたＬＡＮ（Local Area Network）、専用線等を介して各種のデータを送受信することが可能である。

次に、各データベースの構成例について、図３〜図５を参照して説明する。

図３は、プラント操作データベース２３の構成例を示す説明図である。
プラント操作データベース２３は、日付時刻と操作の各フィールドを有する。
時刻フィールドには、実プラント操作装置４によって実プラント５に対する操作が行われたときの日付時刻が格納される。この例では、６月１日０時０分０秒から計時が開始される。図３より、例えば、「ＸＸＸ実行」のプラント操作が行われた日付時刻が６月１日０時０分１秒であることが示される。

図４は、プラントデータベース２４の構成例を示す説明図である。
プラントデータベース２４は、ＩＤ、信号種別、名称、時刻の各フィールドを有する。
ＩＤフィールドには、実プラント５から出力されるプラントデータを一意に識別するためのＩＤ（データ識別子の一例）が格納される。
信号種別フィールドには、プラントデータの種別として、アナログ又はディジタルのいずれが格納される。
名称フィールドには、プラントデータの名称が格納される。
時刻フィールドには、時刻が０時０分０秒から１秒毎にプラントデータのプラント値が格納される。例えば、６月１日０時０分０秒では、ＸＸＸ温度の値が１０℃であるが、０時０分２秒では、ＸＸＸ温度の値が１１℃に上がったことが示される。

図５は、模範操作データベース３１の構成例を示す説明図である。
模範操作データベース３１は、実プラント５に発生した異常毎にテーブルを有している。この模範操作データベース３１は、経過時間、操作又は状態変化の各フィールドを有する。
経過時間フィールドには、実プラント５にプラント操作が行われ、又は実プラント５の状態が変化したときの時間が計時されて格納される。この例では、実プラント５に異常が発生した時点を０時０分０秒として計時が開始される。

操作又は状態変化フィールドには、実プラント５に行われた操作、又は実プラント５の状態変換の内容が格納される。例えば、「ＸＸＸＸ異常」が発生（ＯＮ）した後、３０秒後に「ＹＹＹＹ」操作が実行され、さらに異常発生から１分後に、実プラント５を構成する機器「ＺＺＺＺ」の温度がＡＡ℃からＢＢ℃に変化したことが示される。そして、異常発生から３分後には、「ＸＸＸＸ異常」が収束（ＯＦＦ）したことが示される。このとき、実プラント５は、異常から正常に復旧している。

次に、プラント運転支援システム１が備える各装置の動作例について、図６と図７を参照して説明する。
図６は、模範操作データ作成装置２がプラント操作とプラント値の推移をパターン化する処理の例を示すフローチャートである。

始めに、突変プラント値走査部２２は、プラントデータベース２４より時系列のプラントデータを走査し（Ｓ１）、実プラント５に異常が発生したか否かを判定する（Ｓ２）。実プラント５に異常が発生していなければ（Ｓ２のＮＯ）、突変プラント値走査部２２は、Ｓ１に戻ってプラントデータの走査を続ける。

一方、実プラント５に異常が発生していれば（Ｓ２のＹＥＳ）、突変プラント値走査部２２は、実プラント５に異常が発生してから正常に戻るまでの走査期間をプラントデータベース２４より走査する（Ｓ３）。

そして、突変プラント値走査部２２は、走査期間に実プラント操作装置４によって行われた操作の実プラント操作データをプラント操作データベース２３から走査し（Ｓ４）、走査期間に変化したプラント値をプラントデータベース２４から走査する（Ｓ５）。プラント値の変化の定義はユーザが決定することができる。例えば、実プラント５に異常が発生してから正常に戻るまでの期間において、アナログ値の差分や変化率が閾値を超える等をプラント値の変化と定義することができる。

その後、模範操作データ作成部２１は、走査された実プラント５に対するプラント操作（実プラント操作データ）と、プラントデータのプラント値の推移とをパターン化した模範操作データとして作成する。そして、模範操作データ作成部２１は、この模範操作データを模範操作データベース３１に登録する（Ｓ６）。このようにステップＳ３〜Ｓ６までの処理を、模範操作としてパターン化する処理と呼ぶ。

次に、突変プラント値走査部２２は、他にプラントデータがプラントデータベース２４にあるか否かを判定する（Ｓ７）。他にプラントデータがあれば（Ｓ７のＹＥＳ）、突変プラント値走査部２２は、Ｓ１に戻って処理を繰り返す。他にプラントデータがなければ（Ｓ７のＮＯ）、突変プラント値走査部２２は、本処理を終了する。

図７は、シミュレーター装置３が運転員の運転訓練を行う処理の例を示すフローチャートである。ここでは、実プラント５の異常に対する運転訓練として、運転員が発電所訓練シミュレーター装置３３を操作しており、シミュレーター装置３は、仮想プラント３３ａに対するプラント操作が適切に行われているか判定する。

始めに、発電所訓練シミュレーター装置３３は、仮想プラント３３ａにおいてイベントを実行する（Ｓ１１）。このイベントは、例えば、指導員が実プラント５に想定される異常を仮想プラント３３ａに発生させたものである。

次に、差分比較部３２は、発電所訓練シミュレーター装置３３により実行されたイベントと同じイベントが実プラント５に発生したときに行われた模範操作により模範操作データベース３１に格納された実プラント５のプラント値を取得する。そして、差分比較部３２は、発電所訓練シミュレーター装置３３が出力した仮想プラント３３ａのプラント値の推移と、模範操作データベース３１から取得したパターン化された実プラント５のプラント値の推移との差分を求め、差分を所定値と比較する（Ｓ１２）。差分と比較される所定値は、プラント値の信号種別がアナログかディジタルかで異なる。

プラント値の信号種別がアナログであれば、差分比較部３２は、差分が所定の閾値以上であるか否かを判定する。プラント値の信号種別がディジタルであれば、差分比較部３２は、仮想プラント３３ａのプラント値のＯＮ又はＯＦＦが、模範操作データベース３１のプラント値のＯＮ又はＯＦＦと異なってから一定時間を経過したか否かを判定する（Ｓ１３）。プラント値がアナログである場合に差分と比較される閾値と、プラント値がディジタルである場合に判定される一定時間は、いずれもユーザによって定義される。

差分が所定の閾値以上でなく、又は模範操作データベース３１のプラント値のＯＮ又はＯＦＦと異なってから一定時間を経過していなければ（Ｓ１３のＮＯ）、差分比較部３２は、ステップＳ１２に戻って処理を続ける。

一方、差分が所定の閾値以上であり、又は模範操作データベース３１のプラント値のＯＮ又はＯＦＦと異なってから一定時間を経過していれば（Ｓ１３のＹＥＳ）、運転員が仮想プラント３３ａに対するプラント操作を誤っていると考えられる。このため、発電所訓練シミュレーター装置３３は、差分比較部３２が模範操作データベース３１から読出して出力する、パターン化された正しいプラント操作を模範操作として表示する（Ｓ１４）。これにより運転員は模範操作に従ったプラント操作を行うことが可能となる。

そして、発電所訓練シミュレーター装置３３は、イベントが終了したか否かを判定する（Ｓ１５）。イベントが終了していなければ（Ｓ１５のＮＯ）、差分比較部３２は、ステップＳ１２に戻って、仮想プラント３３ａの異常が正常に戻るまでプラント値の差分の比較を続ける。イベントが終了していれば（Ｓ１５のＹＥＳ）、差分比較部３２は、本処理を終了する。

図８は、図７のステップＳ１４にて発電所訓練シミュレーター装置３３に表示される運転画面の表示例を示す説明図である。

運転員は、発電所訓練シミュレーター装置３３を操作中に発生したイベントの「ＸＸＸＸ異常」に対応するための運転訓練を行っているとする。ここで、運転員がプラント操作を誤ったことにより、発電所訓練シミュレーター装置３３が出力するプラント値である「ＺＺＺＺ温度」が、模範操作データベース３１に格納されるプラント値である「ＺＺＺＺ温度」と差分が発生したとする。このとき、発電所訓練シミュレーター装置３３の表示画面に含まれる情報表示領域Ｄ１には、差分の発生を示す警報と共に、イベント名と差分が発生したプラント値、基準値、現在値、プラント値のグラフが表示される。

プラント値のグラフには、破線で示されるプラントの温度推移を示す基準値と、実線で示される仮想プラント３３ａの温度推移を示す現在値とが表示される。ここで、現在時刻における温度の現在値と基準値との差分Ｄ２は、例えば、（ＢＢ−ＡＡ）℃である。温度の種別はアナログであるため、差分Ｄ２が閾値と比較される。

その結果、差分Ｄ２が閾値以上であれば、模範操作を運転員に通知するための操作通知領域Ｄ３が表示される。操作通知領域Ｄ３には、例えば、所定の時間に模範操作を行うことが示される。このため、運転員は、再び同じ異常を発生させた仮想プラント３３ａに対して、操作通知領域Ｄ３に表示された正しい模範操作を行うことで、仮想プラント３３ａに発生した異常を正常に復旧させる運転訓練を行うことが可能である。なお、模範操作が、仮想プラント３３ａの温度を基準値に戻すためのプラント操作である場合、運転員は、異常が発生した仮想プラント３３ａの温度の差分Ｄ２が閾値未満となるように仮想プラント３３ａを操作する運転訓練を行うことも可能である。

以上説明した第１の実施の形態例に係るプラント運転支援システム１では、実プラント５のプラントデータと操作履歴を蓄積し、関連性をパターン化しておく。そして、運転訓練の際には、仮想プラント３３ａの効率低下や異常発生等特殊な状況の中でも正しい操作のパターンを効果的に運転員に提示することができる。

従来は、プラント運転の正しい操作を実現するためには、プラントの物理的な仕様、入出力データ、運転条件、劣化状況、環境条件、ノイズ等様々な情報の影響を考慮することが必要である。また、異常の分析結果から影響しているファクターを特定することも必要である。さらに、その影響しているファクターを取り除く対策を導出するには、さらに多くのプラントデータや設計図書、保守データ、設備データが必要となる。異常時の運転支援については、かねてより高いニーズがあるにも関わらず、運転員に対する効果的な支援が困難であった。そこで、本実施の形態例に係るプラント運転支援システム１は、知識や経験によるノウハウで補間されていた異常時のプラント操作に対する限界点を克服し、精度の高いプラント操作とその対応を支援するための技術を運転員に提供することができる。

具体的には、模範操作データ作成装置２が異常発生時のプラント操作とプラント値の推移を実プラント５のプラントデータより自動抽出し、模範操作としてパターン化することで、熟練の運転員による実プラント５の運転ノウハウを蓄積する。この運転ノウハウを、シミュレーター装置３が活用することで、指導員による指導方法の揺れを防ぎ、質の高い運転訓練を実施することが可能となる。このため、シミュレーター装置３は、従来の経験によるノウハウや知見では限界のある、互いに関連する膨大なプラントデータや各種条件を入力として利用し、リアルタイムで高精度の運転支援を行うことが可能となる。

また、シミュレーター装置３は、異常の分析結果に基づいて、実プラント５の性能低下や異常の原因となるプラントデータや条件値を特定し、その適切な対処法も含めて運転員に適宜提供することが可能となる。これにより、従来は時間を要していた異常時のプラント操作の判断を、現在のプラント状態や環境状況、運転状態に即して短時間で実施することが可能となり、従来よりも効率的なプラント運転を実現することができる。

なお、差分比較部３２は、プラント値の差分ではなく、模範操作データと仮想プラント操作データの差分を比較してもよい。例えば、差分比較部３２は、仮想プラント３３ａに異常が発生した場合に模範操作データと、運転員が発電所訓練シミュレーター装置３３を用いて訓練操作を行った仮想プラント操作データとを比較し、プラント操作の差分を求める。そして、発電所訓練シミュレーター装置３３は、模範操作データと仮想プラント操作データとで差分が発生した場合には、仮想プラント３３ａに対するプラント操作が模範操作と異なることを示す比較結果として模範操作を運転員に通知する。これにより、運転員に操作の誤りを認識させ、模範操作を習得させることもできる。

ここで、プラント操作の差分は厳密に同じでなくてよい。例えば、模範操作で行われる所定の操作と同じ操作が仮想プラント３３ａに対して行われる時間の閾値として数秒間程度を設けてもよい。また、仮想プラント３３ａに対する影響が無視できる範囲であれば、仮想プラント３３ａに対する操作の順番が、模範操作で行われる順番と異なっていても許容してよい。

［第２の実施の形態例］
次に、本発明の第２の実施の形態例に係るプラント運転支援システムについて説明する。
図９は、プラント運転支援システム１Ａの構成例を示すブロック図である。

プラント運転支援システム１Ａは、図１に示した模範操作データ作成装置２とシミュレーター装置３の各部を備える。ただし、シミュレーター装置３は、実プラント５の運転支援に流用されるため、発電所訓練シミュレーター装置３３を備えなくてよい。

実プラント操作装置４は、実プラント５に行ったプラント操作のプラントデータをプラント操作データベース２３と差分比較部３２に送る。また、実プラント５は、プラントデータをプラントデータベース２４と差分比較部３２に送る。

上述した第１の実施の形態例に示したように、プラント操作データベース２３の実プラント操作データと、プラントデータベース２４のプラントデータに基づいて作成された模範操作データが模範操作データベース３１に蓄積されている。このため、差分比較部３２は、実プラント５に異常が発生した場合に、現時点で実プラント操作装置４を通じて行われている実プラント５に発生した異常に対する操作を示す実プラント操作に基づく情報を取得する。そして、差分比較部３２は、実プラント操作に基づく情報と、模範操作データから取得する模範操作に基づく情報との比較結果に基づく模範操作を実プラント操作装置４に出力する。

具体的には、差分比較部３２は、プラント操作により実プラント５が出力したプラント値を、実プラント操作に基づく情報として取得する。また、差分比較部３２は、実プラント５に発生した異常に基づいて模範操作データベース３１から読出した模範操作データに含まれるプラント値を、模範操作に基づく情報として取得する。

そして、差分比較部３２は、取得したプラント値の差分が所定の閾値を超えた場合に、実プラント５に対するプラント操作が行われる実プラント操作装置４に対して模範操作データに基づく模範操作の内容を実プラント操作装置４に出力させる。このため、実プラント操作装置４では運転員に異常に対処するための模範操作を示すことができる。また、運転員は模範操作に従って実プラント５のプラント操作を行い、実プラント５を異常から正常に復旧することができる。

このプラント運転支援システム１Ａでは、実プラント５に異常が発生した場合に、この異常に対処するための模範操作が実プラント操作装置４に示される。このため、運転員は正しいプラント操作を行うことで実プラント５に発生した異常を正常に復旧させることが可能となる。

また、プラント運転支援システム１Ａにおいても、模範操作データと実プラント操作データに差分が発生した場合には、実プラント５に対するプラント操作が模範操作と異なることを示す比較結果として模範操作を運転員に通知してもよい。

なお、本発明は上述した実施の形態例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施の形態例の構成の一部を他の実施の形態例の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施の形態例の構成に他の実施の形態例の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１…プラント運転支援システム、２…模範操作データ作成装置、３…シミュレーター装置、４…実プラント操作装置、５…実プラント、２１…模範操作データ作成部、２２…突変プラント値走査部、２３…プラント操作データベース、２４…プラントデータベース、３１…模範操作データベース、３２…差分比較部、３３…発電所訓練シミュレーター装置

Claims (3)

1. 実プラントに発生した異常の発生期間内における時系列のプラント値を含むプラントデータ、及び、実プラント操作装置を通じて前記実プラントに行われた操作を示す時系列の実プラント操作データに基づいて、前記実プラントを異常から正常に復旧させるまでの模範操作を示す模範操作データを作成する模範操作データ作成装置と、
   前記実プラントを仮想化した仮想プラントに対して操作が行われ、前記仮想プラントに発生した異常に対する操作を示す仮想プラント操作に基づく情報と、前記模範操作データから取得する前記模範操作に基づく情報との比較結果に基づいて、前記仮想プラント操作に基づく情報と、前記模範操作に基づく情報との比較以前に作成され、模範操作データベースに登録されている前記模範操作データに基づく前記模範操作を出力するシミュレーター装置と、を備え、
   前記シミュレーター装置は、
   前記模範操作データ作成装置によって登録された前記模範操作データを記録する前記模範操作データベースと、
   前記仮想プラントに対する訓練操作が行われる訓練操作部と、
   前記模範操作に基づく情報として前記仮想プラントに設定された前記異常に対して前記模範操作データベースから読出した前記プラント値と、前記仮想プラント操作に基づく情報として、前記訓練操作によって前記仮想プラントから出力される前記プラント値との差分を所定の閾値と比較して、前記差分が前記閾値を超える場合、又は、前記模範操作に基づく情報としての前記模範操作データと、前記仮想プラント操作に基づく情報としての仮想プラント操作データとで差分が発生した場合に、前記模範操作データに基づく前記模範操作をリアルタイムで前記訓練操作部に出力させる差分比較部と、を備える
   プラント運転支援システム。
2. 前記模範操作データ作成装置は、
   前記実プラントが出力する時系列の前記プラントデータを記録するプラントデータベースと、
   前記実プラントに行われた時系列の前記実プラント操作データを操作履歴として記録するプラント操作データベースと、
   前記実プラントに発生した異常が正常に戻るまでの前記異常の発生期間における前記プラント値を前記プラントデータベースから走査するプラント値走査部と、
   前記異常の発生期間において前記プラント操作データベースから抽出した前記実プラント操作データと、前記プラント値走査部が走査した前記プラント値と、前記異常の情報とを含む前記模範操作データを作成し、前記模範操作データを前記シミュレーター装置に登録する模範操作データ作成部と、を備える
   請求項１に記載のプラント運転支援システム。
3. 実プラントに発生した異常の発生期間内における時系列のプラント値を含むプラントデータ、及び、実プラント操作装置を通じて前記実プラントに行われた操作を示す時系列の実プラント操作データに基づいて、前記実プラントを異常から正常に復旧させるまでの模範操作を示す模範操作データを作成する模範操作データ作成装置と、
   前記実プラントに発生した異常に対する操作を示す実プラント操作に基づく情報と、前記模範操作データから取得する前記模範操作に基づく情報との比較結果に基づいて、前記実プラント操作に基づく情報と、前記模範操作に基づく情報との比較以前に作成され、模範操作データベースに登録されている前記模範操作データに基づく前記模範操作を出力するシミュレーター装置と、を備え、
   前記シミュレーター装置は、
   前記模範操作データ作成装置によって登録された前記模範操作データを記録する前記模範操作データベースと、
   前記模範操作に基づく情報として前記実プラントに設定された前記異常に対して前記模範操作データベースから読出した前記プラント値と、前記実プラント操作に基づく情報として、前記実プラント操作によって前記実プラントから出力される前記プラント値との差分を所定の閾値と比較して、前記差分が前記閾値を超える場合、又は、前記模範操作に基づく情報としての前記模範操作データと、前記実プラント操作に基づく情報としての実プラント操作データとで差分が発生した場合に、前記模範操作データに基づく前記模範操作をリアルタイムで前記実プラント操作装置に出力させる差分比較部と、を備える
   プラント運転支援システム。

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