JP7406915B2 - 単位空間更新装置、単位空間更新方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、単位空間更新装置、単位空間更新方法、及びプログラムに関する。
ガスタービン発電プラント、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、複数の評価項目（温度、圧力等）それぞれの検出値（状態量）の束を取得し、これら検出値の傾向に基づいて、プラントが正常に運転されているか否かを監視している。例えば、特許文献１には、マハラノビス・タグチ法（以下、「ＭＴ法」とする）を利用してプラントの運転状態を監視する技術が記載されている。ＭＴ法は、過去に蓄積された検出値の複数の束で構成される単位空間を基準として、プラントから取得した検出値の束のマハラノビス距離を算出し、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が正常であるか異常であるかを判定する技術である。
また、プラントの経年劣化、季節変動に伴う検出値の傾向の変化に対応できるように、時間の経過とともに単位空間を更新することが考えられている。例えば、特許文献１には、新たに取得した検出値の束を単位空間に追加するとともに、単位空間から最も古い検出値の束を削除して、所定の周期毎に単位空間を更新する技術が記載されている。
プラントは、例えばプラントの起動後、ある一定の負荷を維持した状態で長期間連続運転する場合がある。このとき、特許文献１に記載の発明では、プラントの起動時、負荷変動時等の発生頻度の低い運転状態において取得した検出値の束が、時間の経過とともに単位空間から削除されてしまう可能性がある。そうすると、この単位空間を基準としてプラントの運転状態の監視を行った場合、次にプラントの起動を行った際、又はプラントの負荷が変動した際に、運転状態が異常であると誤判定される可能性がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、プラントの運転状態を精度よく判定可能な単位空間を作成することができる単位空間更新装置、単位空間更新方法、及びプログラムを提供する。
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
本発明の第１の態様によれば、複数の評価項目ごとの検出値の複数の束から構成され、マハラノビス距離を求める際に基準となる単位空間を生成する単位空間更新装置は、一定周期で検出される前記検出値の束を取得する検出値取得部と、前記検出値の束を前記単位空間に追加する際、前記単位空間を構成する前記検出値の複数の束から一の束を削除する削除処理部と、を備える。前記削除処理部は、前記単位空間を構成する前記検出値の複数の束からランダムに一の束を削除する第１処理部と、複数の前記評価項目のうち予め定めた評価項目の検出値に関して、前記単位空間において最も出現頻度の高い検出値を含む束のうち何れか一の束、又は前記単位空間において検出値の差が最も小さい二つ束のうち一方の束を削除する第２処理部と、のうち少なくとも一方を有する。
このようにすることで、単位空間更新装置は、新たな検出値の束を追加して単位空間を更新する際に、単位空間から出現頻度の低い値を有する検出値の束、即ち、出現頻度が低い運転状態を示す検出値の束が削除される可能性を低減させることができる。この結果、単位空間には異なる運転状態における検出値の束が含まれやすくなるので、プラントの運転状態を精度よく判定可能な単位空間を作成することができる。
本発明の第１の態様によれば、複数の評価項目ごとの検出値の複数の束から構成され、マハラノビス距離を求める際に基準となる単位空間を生成する単位空間更新装置は、一定周期で検出される前記検出値の束を取得する検出値取得部と、前記検出値の束を前記単位空間に追加する際、前記単位空間を構成する前記検出値の複数の束から一の束を削除する削除処理部と、を備える。前記削除処理部は、前記単位空間を構成する前記検出値の複数の束からランダムに一の束を削除する第１処理部と、複数の前記評価項目のうち予め定めた評価項目の検出値に関して、前記単位空間において最も出現頻度の高い検出値を含む束のうち何れか一の束、又は前記単位空間において検出値の差が最も小さい二つ束のうち一方の束を削除する第２処理部と、のうち少なくとも一方を有する。
このようにすることで、単位空間更新装置は、新たな検出値の束を追加して単位空間を更新する際に、単位空間から出現頻度の低い値を有する検出値の束、即ち、出現頻度が低い運転状態を示す検出値の束が削除される可能性を低減させることができる。この結果、単位空間には異なる運転状態における検出値の束が含まれやすくなるので、プラントの運転状態を精度よく判定可能な単位空間を作成することができる。
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る単位空間更新装置において、前記削除処理部は、前記第１処理部と、前記第２処理部との両方を有し、前記検出値の束を前記単位空間に追加する際、前記第１処理部と、前記第２処理部とのうち何れか一方を選択して削除処理を行わせる。
このようにすることで、単位空間更新装置は、第２処理部により出現頻度の低い検出値の束が単位空間から削除される可能性を低減させつつ、第１処理部により単位空間に残存する検出値の束に偏りが生じることを抑制することができる。この結果、プラントの運転状態を精度よく判定可能な単位空間を作成することができる。
このようにすることで、単位空間更新装置は、第２処理部により出現頻度の低い検出値の束が単位空間から削除される可能性を低減させつつ、第１処理部により単位空間に残存する検出値の束に偏りが生じることを抑制することができる。この結果、プラントの運転状態を精度よく判定可能な単位空間を作成することができる。
本発明の第３の態様によれば、第２の態様に係る単位空間更新装置において、前記削除処理部は、前記第１処理部を選択する割合と、前記第２処理部を選択する割合とが所定の比率となるように、何れか一方を選択する。
このようにすることで、単位空間更新装置は、プラントの特性に応じて比率を設定することにより、プラントの運転状態を更に精度よく判定可能な単位空間を作成することができる。
このようにすることで、単位空間更新装置は、プラントの特性に応じて比率を設定することにより、プラントの運転状態を更に精度よく判定可能な単位空間を作成することができる。
本発明の第４の態様によれば、複数の評価項目ごとの検出値の複数の束から構成され、マハラノビス距離を求める際に基準となる単位空間を生成する単位空間更新方法は、一定周期で検出される前記検出値の束を取得する検出値取得ステップと、前記検出値の束を前記単位空間に追加する際、前記単位空間を構成する前記検出値の複数の束から一の束を削除する削除処理ステップと、を有する。前記削除処理ステップは、前記単位空間を構成する前記検出値の複数の束からランダムに一の束を削除する第１処理ステップと、複数の前記評価項目のうち予め定めた評価項目の検出値に関して、前記単位空間において最も出現頻度の高い検出値を含む束のうち何れか一の束、又は前記単位空間において検出値の差が最も小さい二つ束のうち一方の束を削除する第２処理ステップと、のうち少なくとも一方を有する。
本発明の第５の態様によれば、複数の評価項目ごとの検出値の複数の束から構成され、マハラノビス距離を求める際に基準となる単位空間を生成する単位空間更新装置のコンピュータを機能させるプログラムは、前記コンピュータに、一定周期で検出される前記検出値の束を取得する検出値取得ステップと、前記検出値の束を前記単位空間に追加する際、前記単位空間を構成する前記検出値の複数の束から一の束を削除する削除処理ステップと、を実行させる。前記削除処理ステップは、前記単位空間を構成する前記検出値の複数の束からランダムに一の束を削除する第１処理ステップと、複数の前記評価項目のうち予め定めた評価項目の検出値に関して、前記単位空間において最も出現頻度の高い検出値を含む束のうち何れか一の束、又は前記単位空間において検出値の差が最も小さい二つ束のうち一方の束を削除する第２処理ステップと、のうち少なくとも一方を有する。
本発明に係る単位空間更新装置、単位空間更新方法、及びプログラムによれば、プラントの運転状態を精度よく判定可能な単位空間を作成することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る単位空間更新装置２０について、図１～図９を参照しながら説明する。
（全体構成）
本実施形態に係る単位空間更新装置２０は、図１に示すように、複数の評価項目ごとの検出値の複数の束から構成され、マハラノビス・タグチ法（以下、ＭＴ法とする）を利用してマハラノビス距離を求める際に基準となる単位空間を作成・更新するための装置である。単位空間更新装置２０は、プラント１の各部に設けられた検出器から評価項目ごとの状態量を示す検出値を取得して、単位空間を更新する。また、単位空間更新装置２０は、ＭＴ法を利用して、取得した検出値に基づいてプラント１の運転状態が正常であるか異常であるかを判定するプラント監視装置３０を有していてもよい。
本実施形態に係る単位空間更新装置２０は、図１に示すように、複数の評価項目ごとの検出値の複数の束から構成され、マハラノビス・タグチ法（以下、ＭＴ法とする）を利用してマハラノビス距離を求める際に基準となる単位空間を作成・更新するための装置である。単位空間更新装置２０は、プラント１の各部に設けられた検出器から評価項目ごとの状態量を示す検出値を取得して、単位空間を更新する。また、単位空間更新装置２０は、ＭＴ法を利用して、取得した検出値に基づいてプラント１の運転状態が正常であるか異常であるかを判定するプラント監視装置３０を有していてもよい。
本実施形態に係るプラント１は、ガスタービン複合発電プラントであり、ガスタービン１０と、ガスタービン発電機１１と、排熱回収ボイラ１２と、蒸気タービン１３と、蒸気タービン発電機１４と、制御装置４０と、を備える。なお、他の実施形態では、プラント１は、ガスタービン発電プラント、原子力発電プラント、化学プラントであってもよい。
ガスタービン１０は、圧縮機１０１と、燃焼器１０２と、タービン１０３と、を備えている。
圧縮機１０１は、吸気口から取り込んだ空気を圧縮する。圧縮機１０１には、評価項目の一つである圧縮機１０１の車室内の温度を検出するための検出器として、温度センサ１０１Ａ、１０１Ｂが設けられている。例えば、温度センサ１０１Ａは圧縮機１０１の車室入口の温度（入口空気温度）を検出し、温度センサ１０１Ｂは車室出口の温度（出口空気温度）を検出するようにしてもよい。
燃焼器１０２は、圧縮機１０１から導入された圧縮空気に燃料Ｆを混合して燃焼させ、燃焼ガスを生成する。燃焼器１０２には、評価項目の一つである燃料Ｆの圧力を検出するための検出器として、圧力センサ１０２Ａが設けられている。
タービン１０３は、燃焼器１０２から供給された燃焼ガスにより回転駆動する。タービン１０３には、評価項目の一つである車室内の温度を検出するための検出器として、温度センサ１０３Ａ、１０３Ｂが設けられている。例えば、温度センサ１０３Ａはタービン１０３の車室入口の温度（入口燃焼ガス温度）を検出し、温度センサ１０３Ｂは車室出口の温度（出口燃焼ガス温度）を検出するようにしてもよい。
ガスタービン発電機１１は、タービン１０３のロータ１０４と、圧縮機１０１を介して連結され、ロータ１０４の回転により発電する。ガスタービン発電機１１には、評価項目の一つである潤滑油の温度を検出するための検出器として、温度計１１Ａが設けられている。また、ガスタービン発電機１１には、評価項目の一つであるガスタービン発電機１１の出力を検出するための検出器として、電力計１１Ｂが設けられている。
排熱回収ボイラ１２は、タービン１０３から排出された燃焼ガス（排ガス）で水を加熱して、蒸気を生成する。排熱回収ボイラ１２には、評価項目の一つであるドラムレベルを検出するための検出器として、レベル計１２Ａが設けられている。
蒸気タービン１３は、排熱回収ボイラ１２からの蒸気で駆動する。蒸気タービン１３には、評価項目の一つである車室内の温度を検出するための検出器として、温度センサ１３Ａが設けられている。また、蒸気タービン１３から排出される蒸気は、復水器１３２で水に戻されて、給水ポンプを介して排熱回収ボイラ１２に送られる。
蒸気タービン発電機１４は、蒸気タービン１３のロータ１３１と連結され、ロータ１３１の回転により発電する。蒸気タービン発電機１４には、評価項目の一つである潤滑油の温度を検出するための検出器として、温度計１４Ａが設けられている。
なお、上述の評価項目は一例であり、これに限られることはない。プラント１の他の評価項目として、例えばタービン１０３の車室内の圧力、ロータ１０４の回転速度、振動等が設定されていてもよい。この場合、図示は略すが、これら評価項目の状態量を検出する検出器がプラント１の各部に設けられているものとする。
制御装置４０は、プラント１の動作を制御するための装置である。また、制御装置４０は、プラント監視装置３０によりプラント１の運転状態が異常であると判定された場合、プラント監視装置３０からの制御信号に従って、プラント１各部の動作を制御するようにしてもよい。
（単位空間更新装置の機能構成）
図２は、本発明の一実施形態に係る単位空間更新装置の機能構成を示す図である。
単位空間更新装置２０は、図２に示すように、ＣＰＵ２１と、入出力インタフェース２２と、記憶部２５と、プラント監視装置３０と、を備えている。
図２は、本発明の一実施形態に係る単位空間更新装置の機能構成を示す図である。
単位空間更新装置２０は、図２に示すように、ＣＰＵ２１と、入出力インタフェース２２と、記憶部２５と、プラント監視装置３０と、を備えている。
入出力インタフェース２２は、プラント１の各部の検出器と接続され、複数の評価項目ごとの検出値の入力を受け付ける。
ＣＰＵ２１は、単位空間更新装置２０全体の動作を司るプロセッサである。ＣＰＵ２１は、予め用意されたプログラムに従って各種演算処理を実行することにより、検出値取得部２１１、採用決定部２１２、削除処理部２１３、としての機能を発揮する。
検出値取得部２１１は、プラント１から一定周期で検出される複数の評価項目ごとの検出値の集まりである検出値の束を、入出力インタフェース２２を介して取得する。検出値取得部２１１は、所定時間（例えば１分）ごとに検出される検出値の束を取得して、記憶部２５に記憶して蓄積する。
採用決定部２１２は、検出値取得部２１１が取得した検出値の束を、単位空間を構成するデータとして追加するか否かを決定する。
削除処理部２１３は、検出値の束を前記単位空間に追加する際、単位空間を構成する検出値の複数の束から一の束を削除する。また、削除処理部２１３は、第１処理部２１３Ａと、第２処理部２１３Ｂとのうち少なくとも一方を有する。
第１処理部２１３Ａは、単位空間を構成する検出値の複数の束からランダムに一の束を削除する。
第２処理部２１３Ｂは、複数の評価項目のうち予め定めた評価項目の検出値に関して、単位空間において最も出現頻度の高い検出値を含む束のうち何れか一の束、又は単位空間において検出値の差が最も小さい二つ束のうち一方の束を削除する。
記憶部２５には、ＣＰＵ２１各部の処理により取得、作成された各種データが記憶される。例えば、本実施形態では、記憶部２５には、ＣＰＵ２１各部の処理により作成・更新された単位空間が記憶される。
プラント監視装置３０は、記憶部２５に記憶されている単位空間を基準として、検出値取得部２１１が取得した検出値の束のマハラノビス距離を算出する。そして、プラント監視装置３０は、算出したマハラノビス距離が予め定められた閾値を超えるか否かに応じて、プラント１の運転状態が正常であるか異常であるかを判定する。また、プラント監視装置３０は、プラントの監視を行う作業者がプラント監視装置３０を介してプラント１を遠隔制御するための操作を行った場合、この操作に応じた制御信号をプラント１の制御装置４０に出力するようにしてもよい。
（単位空間更新装置の処理フロー）
図３は、本発明の一実施形態に係る単位空間の一例を示す図である。
図４は、本発明の一実施形態に係る単位空間更新装置の処理の一例を示す第１のフローチャートである。
図５は、本発明の一実施形態に係る単位空間更新装置の処理の一例を示す第２のフローチャートである。
以下、図３～図５を参照しながら本実施形態に係る単位空間更新装置２０の処理の一例について説明する。
図３は、本発明の一実施形態に係る単位空間の一例を示す図である。
図４は、本発明の一実施形態に係る単位空間更新装置の処理の一例を示す第１のフローチャートである。
図５は、本発明の一実施形態に係る単位空間更新装置の処理の一例を示す第２のフローチャートである。
以下、図３～図５を参照しながら本実施形態に係る単位空間更新装置２０の処理の一例について説明する。
ここでは、単位空間更新装置２０の記憶部２５には、既に作成済みの単位空間Ｔ１（図３）が記憶されているものとする。単位空間Ｔ１は、図３に示すように、記憶部２５に蓄積された検出値の複数の束から抽出された、ｍ個の束Ａ１～Ａｍから構成されている。検出値の束Ａ１～Ａｍは、それぞれｎ個の評価項目それぞれの検出値Ｘ１～Ｘｎを含む。単位空間Ｔ１を構成する検出値の束の総数ｍは、本実施形態では評価項目数ｎの約３倍に設定されるものとする。例えば、評価項目数ｎが１５０である場合、単位空間Ｔ１を構成する検出値の束の総数ｍは４５０である。また、検出値の束Ａ１～Ａｍには、それぞれ識別番号（Ａ１～Ａｍ）と、検出値取得部２１１により取得された取得日時（Ｄ１～Ｄｍ）とが付されていてもよい。
次に、単位空間更新装置２０が単位空間Ｔ１を更新する処理について、図４を用いて説明する。
図４に示すように、まず、単位空間更新装置２０の検出値取得部２１１は、プラント１の各部に設けられた検出器から、評価項目ごとの検出値を取得する（ステップＳ１）。例えば評価項目の数が１５０個である場合、検出値取得部２１１は評価項目それぞれに対応する１５０個の検出値を取得し、これらを一つの束（検出値の束）として記憶部２５に記憶する。
次に、採用決定部２１２は、ステップＳ１において取得した検出値の束を、単位空間Ｔ１を構成する新たな束として追加するか否かを決定する（ステップＳ２）。
具体的には、採用決定部２１２は、ステップＳ１において取得した検出値の束が、プラント１の運転状態が正常であるときに取得されたものであり、且つ、単位空間の更新タイミングである場合、この検出値の束を単位空間Ｔ１に追加すると決定する（ステップＳ２：ＹＥＳ）。例えば、採用決定部２１２は、検出値の束のマハラノビス距離を算出して、この検出値の束を取得した時点におけるプラント１の運転状態が正常であるか否かを判断する。また、採用決定部２１２は、単位空間Ｔ１を前回更新した時点から所定期間（例えば４時間）経過した場合、単位空間の更新タイミングであると判断する。なお、採用決定部２１２は、単位空間を更新するタイミングを、単位空間Ｔ１を前回更新した時点から所定期間経過するまで期間からランダムに設定するようにしてもよい。
また、採用決定部２１２は、ステップＳ１において取得した検出値の束が、プラント１の運転状態が正常であるときに取得されたものではない場合、又は、単位空間の更新タイミングでないと判断した場合、この検出値の束を単位空間Ｔ１に追加しないと決定して（ステップＳ２：ＮＯ）、処理を終了する。
次に、削除処理部２１３は、採用決定部２１２が検出値の束を単位空間Ｔ１に追加すると決定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、単位空間Ｔ１を構成する検出値の複数の束Ａ１～Ａｍから何れか一の束を削除する（ステップＳ３）。具体的には、本実施形態に係る削除処理部２１３は、ステップＳ３において、図５に示すような一連の処理を実行する。
図５に示すように、削除処理部２１３は、何れか一の束を削除する処理を実行する処理部として、第１処理部２１３Ａ及び第２処理部２１３Ｂのうち何れか一方を選択する（ステップＳ３１）。
具体的には、削除処理部２１３は、「０」から「１」の間で乱数を発生させる。そして、削除処理部２１３は、乱数が予め設定された基準値以下であれば第１処理部２１３Ａを選択し、基準値より大きければ第２処理部２１３Ｂを選択する。基準値は、第１処理部２１３Ａが選択される割合と、第２処理部２１３Ｂが選択される割合とが所定の比率となるように設定される。例えば、第１処理部２１３Ａが選択される割合を「３０％」、第２処理部２１３Ｂが選択される割合を「７０％」とする場合、基準値は「０．３」に設定される。また、ここでの乱数は、一様乱数の値のｎ乗を用いるなど、一様乱数でなくても良い。
削除処理部２１３が乱数により第１処理部２１３Ａを選択した場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、第１処理部２１３Ａは、単位空間Ｔ１を構成する検出値の複数の束Ａ１～Ａｍのうち、何れか一の束をランダムで削除する（ステップＳ３２）。第１処理部２１３Ａは、このように恣意性を排除してランダムで削除する束を選ぶので、単位空間Ｔ１に残される検出値の束に偏りが生じることを抑制することができる。
一方、削除処理部２１３が乱数により第２処理部２１３Ｂを選択した場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、第２処理部２１３Ｂは、複数の評価項目１～ｎのうち、予め定めた評価項目の検出値を参照して、何れか一の束を削除する（ステップＳ３３）。例えば、本実施形態に係る第２処理部２１３Ｂは、複数の評価項目１～ｎのうちガスタービン発電機１１の出力を示す評価項目を参照し、以下に説明する「処理Ａ」及び「処理Ｂ」の処理のうち何れか一方を実行する。なお、第２処理部２１３Ｂが「処理Ａ」と「処理Ｂ」の何れを選択するかはランダムであってもよいし、交互に実行するようにしてもよい。
「処理Ａ」
図６は、本発明の一実施形態に係る削除処理部の機能を説明するための第１の図である。
図６に示すように、第２処理部２１３Ｂは、単位空間Ｔ１を構成する検出値の複数の束Ａ１～Ａｍそれぞれからガスタービン発電機１１の出力（ＭＷ）を示す検出値を抽出し、これらを所定の値（例えば１ＭＷ）ごとの区間に分割して、区間別の出現頻度を求める。図６の例では、区間Ｘに含まれる検出値が最も出現頻度が高いので、第２処理部２１３Ｂは、この区間Ｘに含まれる検出値を有する束のうち、何れか一の束を削除する（ステップＳ３３の処理Ａ）。このとき、第２処理部２１３Ｂは、区間Ｘに含まれる検出値を有する束のうち、ランダムで何れか一の束を削除するようにしてもよい。また、第２処理部２１３Ｂは、区間Ｘに含まれる検出値を値順にソートして、隣接する二つの検出値の差が最も小さい二つの束のうち、何れか一方の束（例えば取得日時が古い方）を削除するようにしてもよい。第２処理部２１３Ｂは、このような処理Ａを行うことで、単位空間Ｔ１から出現頻度の高い検出値を間引き、出現頻度の低い検出値が失われてしまうことを抑制することができる。
図６は、本発明の一実施形態に係る削除処理部の機能を説明するための第１の図である。
図６に示すように、第２処理部２１３Ｂは、単位空間Ｔ１を構成する検出値の複数の束Ａ１～Ａｍそれぞれからガスタービン発電機１１の出力（ＭＷ）を示す検出値を抽出し、これらを所定の値（例えば１ＭＷ）ごとの区間に分割して、区間別の出現頻度を求める。図６の例では、区間Ｘに含まれる検出値が最も出現頻度が高いので、第２処理部２１３Ｂは、この区間Ｘに含まれる検出値を有する束のうち、何れか一の束を削除する（ステップＳ３３の処理Ａ）。このとき、第２処理部２１３Ｂは、区間Ｘに含まれる検出値を有する束のうち、ランダムで何れか一の束を削除するようにしてもよい。また、第２処理部２１３Ｂは、区間Ｘに含まれる検出値を値順にソートして、隣接する二つの検出値の差が最も小さい二つの束のうち、何れか一方の束（例えば取得日時が古い方）を削除するようにしてもよい。第２処理部２１３Ｂは、このような処理Ａを行うことで、単位空間Ｔ１から出現頻度の高い検出値を間引き、出現頻度の低い検出値が失われてしまうことを抑制することができる。
「処理Ｂ」
図７は、本発明の一実施形態に係る削除処理部の機能を説明するための第２の図である。
また、第２処理部２１３Ｂは、図７に示すように、単位空間Ｔ１を構成する検出値の複数の束Ａ１～Ａｍそれぞれからガスタービン発電機１１の出力（ＭＷ）を示す検出値を抽出し、値順にソートする。そして、第２処理部２１３Ｂは、隣接する二つの検出値の差が最も小さい二つの束のうち、何れか一方の束を削除する（ステップＳ３３の処理Ｂ）。図７の例では、検出値の束Ａ３０及びＡ３１それぞれの検出値の差（０．００５）が最も小さい。このため、第２処理部２１３Ｂは、検出値の束Ａ３０及びＡ３１のうち何れか一方を削除する。このとき、第２処理部２１３Ｂは、検出値の束Ａ３０及びＡ３１のうちランダムに何れか一方を削除してもよいし、取得日時が古い方を削除するようにしてもよい。
図７は、本発明の一実施形態に係る削除処理部の機能を説明するための第２の図である。
また、第２処理部２１３Ｂは、図７に示すように、単位空間Ｔ１を構成する検出値の複数の束Ａ１～Ａｍそれぞれからガスタービン発電機１１の出力（ＭＷ）を示す検出値を抽出し、値順にソートする。そして、第２処理部２１３Ｂは、隣接する二つの検出値の差が最も小さい二つの束のうち、何れか一方の束を削除する（ステップＳ３３の処理Ｂ）。図７の例では、検出値の束Ａ３０及びＡ３１それぞれの検出値の差（０．００５）が最も小さい。このため、第２処理部２１３Ｂは、検出値の束Ａ３０及びＡ３１のうち何れか一方を削除する。このとき、第２処理部２１３Ｂは、検出値の束Ａ３０及びＡ３１のうちランダムに何れか一方を削除してもよいし、取得日時が古い方を削除するようにしてもよい。
単位空間更新装置２０は、検出値取得部２１１がプラント１から検出値の束を取得する度に、図４及び図５の処理を実行して単位空間Ｔ１を更新する。
図８は、本発明の一実施形態に係る削除処理部の機能を説明するための第３の図である。
図８の横軸は検出値の束Ａ１～Ａｍが単位空間Ｔ１に追加された時間を表し、縦軸は検出値の束Ａ１～Ａｍが単位空間Ｔ１の更新時に削除されずに残される残存確率を表したものである。図８に示すように、単位空間Ｔ１を更新した時間ｔ０（現在）において追加された検出値の束の残存確率は１００％であり、過去に追加された検出値の束の残存確率は徐々に下がっていく。
図８の横軸は検出値の束Ａ１～Ａｍが単位空間Ｔ１に追加された時間を表し、縦軸は検出値の束Ａ１～Ａｍが単位空間Ｔ１の更新時に削除されずに残される残存確率を表したものである。図８に示すように、単位空間Ｔ１を更新した時間ｔ０（現在）において追加された検出値の束の残存確率は１００％であり、過去に追加された検出値の束の残存確率は徐々に下がっていく。
図８のＲ１は、第１処理部２１３Ａが選択される割合が「３０％」、第２処理部２１３Ｂが選択される割合が「７０％」となるように設定した場合の検出値の束の残存確率を表したものである。この場合、単位空間を構成する検出値の束の総数がｍ（例えば４５０）である場合、ｍ回前の単位空間更新時（図８の時間ｔ１）において追加された検出値の束の残存確率は約５０％となる。
一方、従来の技術では、検出値の束は古い順に削除されていく。この場合、図示は略すが、時間ｔ１において追加された検出値の束の残存確率は０％となる。そうすると、時間ｔ１においてプラントの起動、負荷変動等が発生していた場合、このような運転状態を示す検出値の束が単位空間から失われてしまうため、次にプラントの起動、負荷変動が生じた際に、プラントの運転状態が異常であると誤判断されてしまう可能性がある。
しかしながら、本実施形態に係る単位空間更新装置２０は、削除処理部２１３において上述の処理を行うことにより、例えば時間ｔ１においてプラント１の起動、負荷変動等が発生していた場合であっても、このような運転状態を示す検出値の束が単位空間Ｔ１に残存する確率を高くすることができる。このような単位空間Ｔ１を用いることにより、プラント監視装置３０がプラント１の起動、負荷変動に過敏に反応して異常であると誤判断してしまうことを抑制することが可能となる。
また、図８のＲ２は、第１処理部２１３Ａが選択される割合を「３０％」よりも大きくした場合の検出値の束の残存確率を表したものである。この場合、時間ｔ１において追加された検出値の束の残存確率は、Ｒ１のケースよりも全体的に高くなる。プラント１の監視を行う作業者は、プラント１の特性に応じて過去の検出値の残存確率を高めたい場合は、このように第１処理部２１３Ａが選択される割合を大きくするように調整してもよい。
更に、図８のＲ３は、第１処理部２１３Ａが選択される割合を「３０％」よりも小さくした場合の検出値の束の残存確率を表したものである。この場合、時間ｔ１において追加された検出値の束の残存確率は、Ｒ１のケースよりも全体的に低くなる。プラント１の監視を行う作業者は、プラント１の特性に応じて過去の検出値の残存確率を低くしたい場合は、このように第１処理部２１３Ａが選択される割合を小さくするように調整してもよい。
（単位空間更新装置のハードウェア構成）
図９は、本発明の一実施形態に係る単位空間更新装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、図９を参照して、本実施形態に係る単位空間更新装置２０のハードウェア構成について説明する。
図９は、本発明の一実施形態に係る単位空間更新装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、図９を参照して、本実施形態に係る単位空間更新装置２０のハードウェア構成について説明する。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、インタフェース９０４を備える。
上述の単位空間更新装置２０は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した単位空間更新装置２０の各部の動作は、プログラムの形式でそれぞれのコンピュータ９００が有する補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１（ＣＰＵ２１）は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理に伴い取得、生成した各種情報を記憶するための記憶領域（記憶部２５）を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。
なお、コンピュータ９００は、インタフェース９０４を介して、外部記憶装置９１０と接続されており、上記記憶領域は、外部記憶装置９１０に確保されてもよい。
なお、少なくとも一つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
（作用効果）
以上のように、本実施形態に係る単位空間更新装置２０は、複数の評価項目ごとの検出値の複数の束Ａ１～Ａｍから構成され、マハラノビス距離を求める際に基準となる単位空間Ｔ１を生成する単位空間更新装置であって、一定周期で検出される検出値の束を取得する検出値取得部２１１と、検出値の束を単位空間Ｔ１に追加する際、単位空間Ｔ１を構成する検出値の複数の束Ａ１～Ａｍから一の束を削除する削除処理部２１３と、を備える。削除処理部２１３は、単位空間Ｔ１を構成する検出値の複数の束Ａ１～Ａｍからランダムに一の束を削除する第１処理部２１３Ａと、複数の評価項目のうち予め定めた評価項目の検出値に関して、前記単位空間において最も出現頻度の高い検出値を含む束のうち何れか一の束、又は単位空間Ｔ１において検出値の差が最も小さい二つ束のうち一方の束を削除する第２処理部２１３Ｂと、を有する。
従来の技術では、単位空間に新たな検出値の束を追加する際、単位空間から最も古い検出値の束を削除していた。このため、最も古い検出値の束が、例えばプラントの起動時のような出現頻度の低い運転状態を示すものであった場合、単位空間からプラントの起動時に対応した検出値の束が失われてしまう。そうすると、次にプラントの起動を行った際に、運転状態が異常であると誤判定されやすい単位空間となってしまう可能性があった。
しかしながら、本実施形態に係る単位空間更新装置２０は、上述のような構成を有していることにより、新たな検出値の束を追加して単位空間Ｔ１を更新する際に、単位空間Ｔ１から出現頻度の低い値を有する検出値の束、即ち、出現頻度が低い運転状態を示す検出値の束が削除される可能性を低減させることができる。この結果、単位空間Ｔ１には異なる運転状態における検出値の束が含まれやすくなるので、プラント１の運転状態を精度よく判定可能な単位空間Ｔ１を作成することができる。
以上のように、本実施形態に係る単位空間更新装置２０は、複数の評価項目ごとの検出値の複数の束Ａ１～Ａｍから構成され、マハラノビス距離を求める際に基準となる単位空間Ｔ１を生成する単位空間更新装置であって、一定周期で検出される検出値の束を取得する検出値取得部２１１と、検出値の束を単位空間Ｔ１に追加する際、単位空間Ｔ１を構成する検出値の複数の束Ａ１～Ａｍから一の束を削除する削除処理部２１３と、を備える。削除処理部２１３は、単位空間Ｔ１を構成する検出値の複数の束Ａ１～Ａｍからランダムに一の束を削除する第１処理部２１３Ａと、複数の評価項目のうち予め定めた評価項目の検出値に関して、前記単位空間において最も出現頻度の高い検出値を含む束のうち何れか一の束、又は単位空間Ｔ１において検出値の差が最も小さい二つ束のうち一方の束を削除する第２処理部２１３Ｂと、を有する。
従来の技術では、単位空間に新たな検出値の束を追加する際、単位空間から最も古い検出値の束を削除していた。このため、最も古い検出値の束が、例えばプラントの起動時のような出現頻度の低い運転状態を示すものであった場合、単位空間からプラントの起動時に対応した検出値の束が失われてしまう。そうすると、次にプラントの起動を行った際に、運転状態が異常であると誤判定されやすい単位空間となってしまう可能性があった。
しかしながら、本実施形態に係る単位空間更新装置２０は、上述のような構成を有していることにより、新たな検出値の束を追加して単位空間Ｔ１を更新する際に、単位空間Ｔ１から出現頻度の低い値を有する検出値の束、即ち、出現頻度が低い運転状態を示す検出値の束が削除される可能性を低減させることができる。この結果、単位空間Ｔ１には異なる運転状態における検出値の束が含まれやすくなるので、プラント１の運転状態を精度よく判定可能な単位空間Ｔ１を作成することができる。
また、削除処理部２１３は、検出値の束を単位空間Ｔ１に追加する際、第１処理部２１３Ａと、第２処理部２１３Ｂとのうち何れか一方を選択して削除処理を行わせる。
このようにすることで、単位空間更新装置２０は、第２処理部２１３Ｂにより出現頻度の低い検出値の束が単位空間Ｔ１から削除される可能性を低減させつつ、第１処理部２１３Ａにより単位空間Ｔ１に残存する検出値の束に偏りが生じることを抑制することができる。この結果、プラント１の運転状態を精度よく判定可能な単位空間Ｔ１を作成することができる。
このようにすることで、単位空間更新装置２０は、第２処理部２１３Ｂにより出現頻度の低い検出値の束が単位空間Ｔ１から削除される可能性を低減させつつ、第１処理部２１３Ａにより単位空間Ｔ１に残存する検出値の束に偏りが生じることを抑制することができる。この結果、プラント１の運転状態を精度よく判定可能な単位空間Ｔ１を作成することができる。
また、削除処理部２１３は、第１処理部２１３Ａを選択する割合と、第２処理部２１３Ｂを選択する割合とが所定の比率となるように、何れか一方を選択する。
このようにすることで、単位空間更新装置２０は、プラント１の特性に応じて比率を設定することにより、プラント１の運転状態を更に精度よく判定可能な単位空間Ｔ１を作成することができる。
このようにすることで、単位空間更新装置２０は、プラント１の特性に応じて比率を設定することにより、プラント１の運転状態を更に精度よく判定可能な単位空間Ｔ１を作成することができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
例えば、上述の実施形態において、削除処理部２１３が第１処理部２１３Ａ及び第２処理部２１３Ｂの両方を有している態様について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、削除処理部２１３は、第１処理部２１３Ａのみを有していてもよいし、第２処理部２１３Ｂを有していてもよい。
削除処理部２１３が第１処理部２１３Ａのみを有している場合、削除処理部２１３及び第１処理部２１３Ａは、図５のステップＳ３２のみを実行する。このような構成であっても、単位空間更新装置２０は、従来技術のように古い順に検出値の束を削除するよりも、図８のＲ２で示されるように、出現頻度の低い運転状態における検出値の束が単位空間Ｔ１に残る可能性を高めることができる。
また、削除処理部２１３が第２処理部２１３Ｂのみを有している場合、削除処理部２１３及び第２処理部２１３Ｂは、図５のステップＳ３３のみを実行する。このような構成であっても、単位空間更新装置２０は、従来技術のように古い順に検出値の束を削除するよりも、図８のＲ３で示されるように、出現頻度の低い運転状態における検出値の束が単位空間Ｔ１に残る可能性を高めることができる。
１ プラント
１０ ガスタービン
１１ ガスタービン発電機
１２ 排熱回収ボイラ
１３ 蒸気タービン
１４ 蒸気タービン発電機
２０ 単位空間更新装置
２１ ＣＰＵ
２１１ 検出値取得部
２１２ 採用決定部
２１３ 削除処理部
２１３Ａ 第１処理部
２１３Ｂ 第２処理部
２２ 入出力インタフェース
２５ 記憶部
３０ プラント監視装置
４０ 制御装置
１０ ガスタービン
１１ ガスタービン発電機
１２ 排熱回収ボイラ
１３ 蒸気タービン
１４ 蒸気タービン発電機
２０ 単位空間更新装置
２１ ＣＰＵ
２１１ 検出値取得部
２１２ 採用決定部
２１３ 削除処理部
２１３Ａ 第１処理部
２１３Ｂ 第２処理部
２２ 入出力インタフェース
２５ 記憶部
３０ プラント監視装置
４０ 制御装置
Claims (4)
- 複数の評価項目ごとの検出値の複数の束から構成され、マハラノビス距離を求める際に基準となる単位空間を更新する単位空間更新装置であって、
一定周期で検出される前記検出値の束を取得する検出値取得部と、
新たに取得した前記検出値の束を前記単位空間に追加する際、新たに取得した前記検出値の束に代えて、過去に前記単位空間に追加された前記検出値の複数の束から一の束を削除する削除処理部と、
を備え、
前記削除処理部は、
前記単位空間を構成する前記検出値の複数の束からランダムに一の束を削除する第１処理部と、
複数の前記評価項目のうち予め定めた評価項目の検出値に関して、前記単位空間において最も出現頻度の高い検出値を含む束のうち何れか一の束、又は前記単位空間において検出値の差が最も小さい二つ束のうち一方の束を削除する第２処理部と、
の両方を有し、
前記削除処理部は、前記検出値の束を前記単位空間に追加する際、乱数を発生させて、前記乱数があらかじめ設定された基準値以下の場合に前記第１処理部を選択し、前記乱数が前記基準値よりも大きい場合に前記第２処理部を選択して削除処理を行わせる、
単位空間更新装置。 - 前記削除処理部は、前記第１処理部を選択する割合と、前記第２処理部を選択する割合とが所定の比率となるように、何れか一方を選択する、
請求項１に記載の単位空間更新装置。 - 複数の評価項目ごとの検出値の複数の束から構成され、マハラノビス距離を求める際に基準となる単位空間を更新する単位空間更新方法であって、
一定周期で検出される前記検出値の束を取得する検出値取得ステップと、
新たに取得した前記検出値の束を前記単位空間に追加する際、新たに取得した前記検出値の束に代えて、過去に前記単位空間に追加された前記検出値の複数の束から一の束を削除する削除処理ステップと、
を有し、
前記削除処理ステップは、
前記単位空間を構成する前記検出値の複数の束からランダムに一の束を削除する第１処理ステップと、
複数の前記評価項目のうち予め定めた評価項目の検出値に関して、前記単位空間において最も出現頻度の高い検出値を含む束のうち何れか一の束、又は前記単位空間において検出値の差が最も小さい二つ束のうち一方の束を削除する第２処理ステップと、
の両方を有し、
前記削除処理ステップは、前記検出値の束を前記単位空間に追加する際、乱数を発生させて、前記乱数があらかじめ設定された基準値以下の場合に前記第１処理ステップを選択し、前記乱数が前記基準値よりも大きい場合に前記第２処理ステップを選択して削除処理を行わせる、
単位空間更新方法。 - 複数の評価項目ごとの検出値の複数の束から構成され、マハラノビス距離を求める際に基準となる単位空間を更新する単位空間更新装置のコンピュータを機能させるプログラムであって、前記コンピュータに、
一定周期で検出される前記検出値の束を取得する検出値取得ステップと、
新たに取得した前記検出値の束を前記単位空間に追加する際、新たに取得した前記検出値の束に代えて、過去に前記単位空間に追加された前記検出値の複数の束から一の束を削除する削除処理ステップと、
を実行させ、
前記削除処理ステップは、
前記単位空間を構成する前記検出値の複数の束からランダムに一の束を削除する第１処理ステップと、
複数の前記評価項目のうち予め定めた評価項目の検出値に関して、前記単位空間において最も出現頻度の高い検出値を含む束のうち何れか一の束、又は前記単位空間において検出値の差が最も小さい二つ束のうち一方の束を削除する第２処理ステップと、
の両方を有し、
前記削除処理ステップは、前記検出値の束を前記単位空間に追加する際、乱数を発生させて、前記乱数があらかじめ設定された基準値以下の場合に前記第１処理ステップを選択し、前記乱数が前記基準値よりも大きい場合に前記第２処理ステップを選択して削除処理を行わせる、
プログラム。
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