JPH022408A - プラント・機器の診断支援システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原子カプラント、火力発電プラント。

化学プラント等の大規模プラント及びその構成機器に生
じた軽微な異常診断において運転員を支援するプラント
・機器の診断支援システムに関する。

（従来の技術） 大規模プラント及びその構成機器に何らかの異常が発生
した場合には、異常の状況に応じた適切な対応処置を施
すことが必要である。例えば、発生した異常の規模が大
きい場合、あるいは急激に拡大・伝播する場合には、速
やかにプラントの運転を停止して異常状態の終息に務め
ねばならない。

しかして、主要プロセス量が正常運転範囲を逸脱した場
合には通常プラントを自動的に停止させる安全保護系が
設けられており、これらの保護機能が正常に働いてプラ
ントが安全に停止されつつあることを確認するのが運転
員の主な任務となる。

一方、異常の発生を早期に検知し、その影響がプラント
内を伝播・拡大する前に適切な対応処置を施すことがで
きるならば、プラントの運転を継続すること、あるいは
プラントに大きな熱過渡変化を与えること無くプラント
を安全に停止し、異常の原因を除去・修復した後、短時
間で運転状態に復帰することが可能となる。このため、
異常を早期に検知してその原因を判定し、対応処置のガ
イドを提示することにより、異常時における運転員の判
断を支援することを目的とした診断システムの開発が広
く行われている。

適切な対応が可能となるためには、プラント状態の判定
をできるだけ高速に実行する必要があり、診断システム
ではプラントの観測信号をオンラインで入力し２ｗｔ測
信号の変化から自動的にプラント状態を診断する方法が
採られる。すなわち、ＷＲ測された複数信号の変化の特
徴を表現する監視指標を抽出し、それらの監視指標の正
常／異常を判定した結果のパターンを予め種々の異常事
象に対して準備されている監視指標パターンの基準値と
比較する、いわゆるパターン認識による自動診断方法が
一般的である。代表的な自動診断方法としては、基準指
標パターンとして複数の監視指標の判定結果と異常事象
との関係をマトリックス状に表現したもの（デシジョン
・テーブルあるいは診断テーブルと呼ばれるもの）を用
い、そのパターンとしての類似度を評価して最も近い基
準パターンを持った異常事象を原因と診断する方法と、
複数の監視指標の判定結果と異常事象との関係を樹枝状
に表現したもの（診断トリーと呼ばれるもの）を用い、
監視指標の判定結果の１つずつを順番に基準値と比較し
て行くことで異常事象に辿り着く診断方法の２つの自動
診断方法が知られている。

この他、「もし監視指標パターンが〜ならば、異常事象
は・・・である」というＩＦ　−ＴＨＥＮ形式で表現し
たプロダクション・ルールを用いてパターン照合を行う
診断方法もあるが、これは基本的には診断トリーによる
診断方法に含まれるものと言える。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、上記した従来の自動診断方法による診断シス
テムでは、監視指標パターンが基準パターンと完全に一
致する場合には異常事象の診断が正しく行われる。しか
し、一部の監視指標の判定結果が基準値と異なった場合
には診断が不可能であるか、あるいは監視指標パターン
に類似した基準パターンを持ついくつかの異常事象を候
補として選び出すことはできるがどの監視指標の判定結
果が基準値と異なっているかについての情報が与えられ
ないため、運転員が異常事象の候補から真の事象を絞る
のは非常に困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、大規模プラント及びその構成機器に異常が生じた場
合にその初期段階で異常発生を検知し、複数のｗｉｎ信
号の変化の特徴を表現した監視指標パターンを用いて既
知の異常事象のいずれが発生したのかを自動的に診断し
、事象の候補が２つ以上ある場合には運転員に対して真
の事象を絞り込むためのガイドを提供して、運転員の状
況判断を支援するプラント・機器の診断支援システムを
提供することにある。

〔発明の構成〕

（１１題を解決するための手段） 本発明のプラント・機器の診断支援システムは上記目的
を達成するために、プラント・機器の状態を表すアナロ
グ信号、ディジタル信号をオンラインで入力する信号入
力部と、前記信号の変化の特徴を表現するのに適した監
視指標を算出する監視指標計算部と、監視指標に対して
予め与えられた異常検出基準値と比較することにより異
常の発生を検出する異常検出部と、いずれかの監視指標
に異常が検出された場合に予め種々の異常事象に対して
与えられた監視指標パターン基準値との比較により自動
的に異常事象を判定する自動判定部と、自動判定された
事象の候補が２つ以上ある場合あるいは運転員の要求が
あった場合にプラントの運転員に監視指標の正常／異常
の再判定に必要な情報を提供し、運転員による監視指標
の異常判定結果から異常事象を絞り込む手動判定部と１
判定された異常事象に対する対応処置に関する情報を表
示する出力表示部とから構成されたことを特徴とするも
のである。

（作　用） 本発明のプラント・機器の診断支援システムによれば適
切な監視指標を用いることにより異常の発生を早期に検
知し、自動診断機能によって速やかに異常事象を判定し
、適切な対応処置を運転員に提示することが可能である
。また自動診断では発生事象が特定できなかった場合に
は、最も可能性の高い事象の判定に必要な情報が提示さ
れるため、運転員による発生事象の判定が容易に達成可
能である。

（実施例） 本発明の実施例を図面について説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック構成図である。

同図において、一定時間間隔で起動され、プラント・機
器１の状態を表すアナログ・プロセス信号、ディジタル
・プロセス信号、警報信号等の信号が信号入力部２に入
力される。監視指標計算部３では種々の異常事象の検出
と診断に用いるために各信号の変化の特徴を表現した監
視指標を算出する。監視指標としては例えば、１つの信
号の入力値そのもの、プラント・機器の正常状態におい
て信号Ｙと１つ以上の信号Ｘとの間に成立つ関係Ｙ＝ｆ
　（Ｘ）を基にＸの値から予測されたＹ＝ｆ（Ｘ）との
差ΔＹ＝Ｙ−Ｙ、各信号あるいは前記予測残差ΔＹの「
ゆらぎ」の特徴量である標準偏差、パワースペクトル密
度、等の諸量が用いられ、これらの監視指標は監視指標
計算値格納部５に格納される。

異常検出部４では各監視指標に対してそれが正常である
か異常であるかを判定するために異常検出基準値格納部
６に用意された基準値との比較を行う、この結果、いず
れかの監視指標に異常の発生が検知された場合には自動
判定部７が起動される。

指標パターン基準値格納部８には種々の異常事象に対し
て各監視指標の正常／異常の判定結果から成る監視指標
パターンの基準値、後出の事象判定しきい値、対応処置
を含む出力メツセージ等がデシジョン・テーブルあるい
は診断トリーとしで格納されており、自動判定部７は異
常検出部４から出力された監視指標パターンを基準パタ
ーンと比較照合することにより異常事象を診断する。比
較のための処理は例えば次の様に行う。今、基準パター
ンがデシジョン・テーブルで与えられたとする。異常事
象Ａが真の事象であるか否かを判定するために必要な監
視指標５ｉ（ｉ＝１〜ＮＡ）の基準値をＲｉ＾とする。

Ｒ１は例えば正常／異常をＯ／１の値で表したものであ
る。このとき次式で定義される評価関数 Ｊ＾＝Σ　１ｓｉ−Ｒｉ＾　ｌ　　／　ＮＡを計算し、
ＪＡが事象判定しきい値ＴＡより小さい場合には事象Ａ
を現在発生している異常事象の候補と判定する。評価関
数には上式以外に距離を用いることも可能である（Ｍｅ
ｒｒｉｌｌ、　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、　Ｖｏｌ。

Ｒ−２２［４］、１９７３参照）。

出力表示・対話処理部１０は異常事象の候補の中で評価
関数値の小さいものから順に出力メツセージを表示する
。このとき評価関数値がＯ１即ち現状の監視指標パター
ンと完全に一致する基準パターンを持つ異常事象が有れ
ば、この事象が発生しているものとして表示し、他の候
補は同時に複合して発生した可能性のある事象として表
示する。

また、候補が１つも無い場合、あるいは複数の候補が選
ばれた場合には、運転員の判断も含めた診断を行うか否
かを運転員に間合わせ、その要求があったときに初めて
手動判定部９を起動する。

例えば第１表に示すように、今、　Ａｔ、　Ａ２．　Ａ
３なる３つの異常事象に対して監視指標８１〜Ｓ５の指
標パターン基準値が与えられ、また事象判定しきい値と
して各事象共に２７５が与えられていたとする。

第　　１　　表 二こで図中の傘部は事象の判定には使用しないことを表
す、このとき監視指標５１．Ｓ３が異常と判定されたと
すると、Ａｌ、　Ａ２．　Ａ３に対する評価関数値は上
式に従って夫々１／４．１／３．２／３となり事象Ａｌ
、　Ａ２の２つが候補として判定される。

手動判定部９では評価関数値がＯではない候補事象の中
から、あるいは候補事象が無い場合には事象判定におい
て異常が検知された監視指標を必要とする全ての異常事
象の中から、評価関数値の小さい事象の順に診断を行う
、この事象をＡとすると、先ず、現在の監視指標の判定
結果の中で事象Ａに対する基準値と異なる値を示す監視
指標を見出だす、第１表の例ではこれにより事象Ａ１に
関して監視指標Ｓ２が選択される。そして、それら監視
指標の現在の計算値と異常検出しきい値を出力表示・対
話処理部１０を介して比較表示し、運転員による正常／
異常の再判定結果の入力を要求する。

このとき運転員が監視指標計算値の経時変化傾向（トレ
ンド）を容易に把握できる様に、第１図に示す監視指標
計算値格納部５に一定時間毎に保存された監視指標計算
値のトレンド・グラフを表示することが有効である。第
１表の例では手動判定部９で上記方法により運転員の入
力した監視指標Ｓ２の再判定結果後の監視指標パターン
を事象Ａ１の基準パターンと比較し直す、また手動判定
を実行して異常検出しきい値が不適当と判断された場合
は、対話処理部１０からしきい値の変更を行う。この様
にして、運転員の判断を含めた診断が実行される。

以上説明した本実施例の診断支援システムの処理フロー
を表わすと第２図に示す処理フローチャートが得られる
。

この処理フローチャートについて簡単に説明する。

診断開始指令２０が出されると、第１ステツプ２１とし
てプラント機器の状態を表す信号が入力され、監視指標
Ｏｊｄの計算・保存が行なわれる。第２ステツプ２２で
は監視指１５１　Ｘ　ｔとその異常検出基準値との比較
による異常検出が行なわれる。第３ステツプ２３では評
価関数ＪＡの計算と事象判定しきい値との比較による事
象判定を行ない、第４ステツプ２４で自動診断結果の出
力表示を行なう、この結果。

第５ステツプ２５では手動診断の要求の有無が判定され
、無であれば診断は終了する０手動診断の要求があれば
、第６ステツプ２６では候補事象に関する再判定の必要
な監視指標の選定と関連情報の表示をする。第７ステツ
プ２７では監視指標パターンを運転員により修正する。

第８ステツプ２８ではこの修正パターンにより評価関数
による事象判定を行ない、第９ステツプ２９では手動判
定結果の出力表示を行なうと診断は終了する。

なお、ここでは監視指標パターンの基準値をデシジョン
・テーブルで与えた場合の実施例を示したが、診断トリ
ーを用いた場合についても容易に対応できることは勿論
である。

〔発明の効果〕

以上説明した様に１本発明のプラント・機器の診断支援
システムによれば適切な監視指標を用いることにより異
常の発生を早期に検知し、自動診断機能によって速やか
に異常事象を判定し、適切な対応処置を運転員に提示す
ることが可能であり。

これにより運転員の状況判断がより確実性を増し、誤操
作の可能性が低下することが期待される。また自動診断
では発生事象が特定できなかった場合には、最も可能性
の高い事象の判定に必要な情報が提示されるため、運転
員による発生事象の判定が容易に達成可能である。さら
に本発明のシステムでは、異常の発生が自動的に検知さ
れない段階においても、運転員の要求があれば随時、運
転員の判断を活用した診断が可能であり、これによるシ
ステムの動作の確認を通じて、システムに対する信頼感
の向上と運転員の学習効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック構成図、第２図は
本発明の処理フローを示す図である。 １・・・プラント機器、　　　２・・・信号入力部３・
・・監視指標計算部、　　４・・・異常検出部５・・・
監視指標計算値格納部 ６・・・異常検出基準値格納部 ７・・・自動判定部 ８・・・指標パターン基準値格納部 ９・・・手動判定部 １０・・・出力表示・対話処理部 （８７３３）代理人弁理士 猪 股 祥 晃（ほか１名） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラント・機器の状態を表すアナログ信号、ディ
   ジタル信号をオンラインで入力する信号入力部と、前記
   信号の変化の特徴を表現するのに適した監視指標を算出
   する監視指標計算部と、前記監視指標に対して予め与え
   られた異常検出基準値と比較することにより異常の発生
   を検出する異常検出部と、いずれかの監視指標に異常が
   検出された場合に予め種々の異常事象に対して与えられ
   た監視指標パターン基準値との比較により自動的に異常
   事象を判定する自動判定部と、自動判定された事象の候
   補が２つ以上ある場合あるいは運転員の要求があった場
   合にプラントの運転員に監視指標の正常／異常の再判定
   に必要な情報を提供し、運転員による監視指標の異常判
   定結果から異常事象を絞り込む手動判定部と、判定され
   た異常事象に対する対応処置に関する情報を表示する出
   力表示部とから構成されたことを特徴とするプラント・
   機器の診断支援システム。