JPH04204117A - プラント異常監視装置 - 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、原子力発電所等のプラントにおいて、２つの
パラメータの相関関係を監視することによりそのプロセ
ス量の正常性を判断するプラント異常監視装置に関する
。

（従来の技術） 原子力発電所にかぎらず一般的にプラントの重要パラメ
ータの監視方法として、監視対象パラメータとこのパラ
メータと因果関係の深い他のもう一つのパラメータとの
恒常的な相関関係に着目し、その恒常性からのズレを評
価パラメータとして正常／異常の判断を行なう方法があ
る。

従来、このような監視方法を実施するにあたっては、事
前に例えば以下に示す手順で２つの監視対象パラメータ
（プラントデータ）間の相関関係が求められる。

■因果関係の深いと思われる一対の監視対象プラントデ
ータ（例えばＸ５ｙ）を選定し、■プラントの運用開始
前に行なうプラント運転試験において、種々のプラント
状態でのそれぞれのプラントデータをメータから読取り
、 ■プラントデータＸを横軸にプラントデータｙを縦軸に
とったグラフ上にプロットして ■−頻データをグラフ上に蓄えた後、このデータから最
も確からしい相関関係を示す直線または曲線を求める。

このようにして予め求めておいたプラントデータＸｓｙ
の相関関係に基づいて、プラント運用開始後のプラント
データＸ１ｙの正常性を判断するにあたって、次の２通
りの方法がある。

１つは、プラント操作員または監視員が時々刻々と変化
するプラントデータＸとプラントデータｙをメータから
読取り、その値の正常性を前述のプラントデータ保存部
内の相関関係を示す直線または曲線に基づいて、プラン
ト操作員または監視員の過去の経験に照らして判断する
ものであり、もう１つはプロセス計算機を代表とする第
４図に示すようなデジタル計測システムを用いる方法で
ある。

これは、予めプラントデータ保存部内の相関関係を示す
直線または曲線を関数データとして近似関数データ保存
部１に恒常的に保存しておいて、プラント運用開始後は
、時々刻々と変化するプラントデータＸとプラントデー
タｙをプラント計測系２から入力し、このプラントデー
タＸの入力値と、近似関数データ保存部１に保存されて
いる近似関数データとから偏差計算部３によりプラント
データｙの近似計算値を求め、ついで異常判定部４によ
りこのプラントデータｙの近似計算値とプラントデータ
ｙの入力値との偏差ΔＥを、予め偏差許容値保存部５に
保存しておいた偏差の許容値と比較して、これを逸脱し
た場合には警報器６等から異常警報が出るようにして監
視員の注意を喚起する監視システムである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の監視方法においては、
監視対象となる２つのパラメータ間の相関関係は基本的
には実際のプラント運用開始前のある一定期間の間に蓄
えたデータに基づき決定されており、また上記事前に得
られる相関関係からの許容誤差も恒常的に定めである。

このため、プラント運用の間に実施される改良、改造に
伴うプラント特性の変化、または経過期間に伴うプラン
ト特性の変化がおよぼすパラメータの相関関係への影響
が考慮されず、正常／異常の判定の信頼性が時間ととも
に損なわれてゆくという問題があった。

本発明はかかる点に対処してなされたもので、従来の技
術では困難であった、プラント特性の変化にともなう監
視パラメータの相関関係の変化を考慮して、常に監視パ
ラメータの正常／異常の判定を高い信頼性をもって行う
ことができるプラント監視装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち、本発明によるプラント監視装置は、プラント
計測系より互いに因果関係の深い任意のプラントデータ
Ｘとプラントデータｙを入力して、これらの相互関係か
らプラントデータの異常を検圧するプラント異常監視装
置において、最新の過去のプラントデータ（Ｘ％　ｙ）
を所定組数保存するプラントデータ保存部と、このプラ
ントデータ保存部に保存されているプラントデータ（ｘ
Ｓｙ）を用いてＸｌｙ間の相関関係を表す近位関数デー
タを算出する近似関数データ計算部と、 この近似関数データ計算部によって計算された近似関数
データを保存する近似関数データ保存部と、 この近似関数データ保存部に保存されている近似関数デ
ータとプラントデータ保存部に保存されているプラント
データ（ｘＳｙ）を入力し、入力した近似関数データと
プラントデータＸから対応するプラントデータｙの近似
値を求め、それぞれプラントデータｙの入力値との差を
統計処理して標準偏差σを算出する標準偏差計算部と、
プラント計測系よりプラントデータＸとプラントデータ
ｙを入力するとともに近似関数データ保存部より近似関
数データを入力し、プラントデータＸの入力値と近似関
数データからプラントデータｙの近似値を求め、この近
似値とプラントデータｙの入力値との偏差ΔＥを算出す
る偏差計算部と、 この偏差計算部からの偏差ΔＥと、標準偏差計算部から
の標準偏差σに所定の許容倍率をかけた値とを比較し、
偏差ΔＥが大きい場合には異常と判定して警報発生信号
を出力する異常判定部と、この異常判定部において正常
と判定されたプラントデータ（ｘＳｙ）についてさらに
所定の条件を満足するか否か選定し、所定の条件を満足
したときこのプラントデータ（ｘ、ｙ）をプラントデー
タ保存部に出力しプラントデータ保存部内のデータを更
新する保存データ選定部 とから構成される。

（作用） 本発明のプラント監視装置において、偏差計算部では、
時々刻々と入力される監視対象／＜ラメータ（プラント
データｙ）と比較パラメータ（プラントデータＸ）およ
び近似関数データから、監視対象パラメータとその近似
値を比較して、その差の絶対値を偏差ΔＥとして求めて
いる。ここで、近似値計算で使用する近似関数データは
、一定時間毎に近似関数データ計算部において最新のプ
ラントデータ群を用いて新しい値に更新されており、こ
れに基づいて偏差計算部で算出される偏差ΔＥは常に最
新のプラント特性が反映された値と言える。

異常判定部では、偏差ΔＥが標準偏差計算部によって計
算された標準偏差σの何倍あるかによって異常か否かが
判定される。ここで、標準偏差σは偏差計算部によって
常に最新のプラントデータ群を用いて新しい値に更新さ
れるとともに、偏差ΔＥの評価は定数でなく常に更新さ
れる標準偏差σとの比較に基づいて行われているため、
その判定結果は常に最新のプラント特性を反映した値と
いえる。

上記標準偏差計算および近似関数データ計算にはプラン
トデータ保存部に所定組数保存されているプラントデー
タが使用されるか、これらは判定部において正常と判定
されたプラントデータのうちさらに保存データ選定部に
よって選定された新しいプラントデータに順次更新され
る。

したがって、本発明によれば、プラント特性の変化に伴
う監視パラメータの相関関係の変化を考慮した信頼性の
高いプラント異常監視を行うことができる。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。な
お、従来例と同一名称のものについては同一符号を付記
した。

第１図に本発明の一実施例のプラント監視装置の構成を
概略的に示す。図において、プラント監視装置１１はプ
ラント計測系２から監視パラメータであるプラントデー
タＸおよびプラントデータｙを時々刻々と入力し、それ
らが異常であると判断した時点て警報器６に異常発生信
号１２を出力する。本プラント監視装置１１は、過去の
プラントデータ（ｘ、ｙ）のうち最新の所定組数のプラ
ントデータを保存するプラントデータ保存部１３と、プ
ラントデータ保存部１３にあるプラントデータ（ｘＳｙ
）に基づいてｘ、ｙ間の相関関係を表す近似関数データ
１４を定期的に算出する近似関数データ計算部１５と、
近似関数データ計算部１５によって計算された近似関数
データ１４を更新保存する近似関数データ保存部１と、
近似関数データ保存部１に保存されている近似関数デー
タ１４とプラントデータ保存部１３に保存されているプ
ラントデータ（ｘ、ｙ）を用いて、プラントデータｙの
近似値と計測値との差を統計処理して標準偏差σを求め
る標準偏差計算部１６と、標準偏差計算部１６によって
計算された標準偏差σを更新保存する標準偏差保存部１
７と、プラント計測系２から監視パラメータであるプラ
ントデータＸおよびプラントデータｙを入力するととも
に近似関数データ保存部１から近似関数データ１４を入
力し、プラントデータｙの近似値と計測値との偏差ΔＥ
を算出する偏差計算部３と、偏差計算部３から入力した
偏差ΔＥが標準偏差保存部１７から入力した標準偏差σ
の何倍あるか算比し、これを予め設定した許容倍率ｍと
比較して異常かどうか判断する異常判定部４と、許容倍
率ｍを設定し保存する許容倍率保存部１８と、異常判定
部４において正常と判定されたプラントデータ（ｘＳｙ
）について、予め求めておいたｘ、ｙの相関関係を表す
基本関数データ１９より算出したプラントデータｙの計
算値と計測値との差が、予め設定した許容バンドδより
小さいとき、このプラントデータ（ｘ、ｙ）をプラント
データ保存部１３に出力し保存プラントデータを更新す
る保存データ選定部２０と、プラント運用開始前の運転
試験時のプラントデータ（Ｘ、　ｙ）から求めたｘｌｙ
の相関関係を基本関数データ１９として保存するととも
に許容バンドδを設定し保存する選定基準データ保存部
２１とで構成される。

さらに、上記例々の構成部分の機能について説明する。

近似関数データ計算部１５は、プラントデータ保存部１
３から保存しであるプラントデータ（Ｘ。

ｙ）の組の全てまたは一部を取出し、最小２乗近似手法
等の一般的なフィッティング計算手法を利用して一次ま
たはそれ以上高次の近似関数の係数を求め、これを近似
関数データとして近似関数データ保存部１に保存する。

標準偏差計算部１６は、近似関数データ保存部１から近
似関数データ１４を入力するとともにプラントデータ保
存部１３から保存しであるプラントデータ（ｘＳｙ）の
組の全てまたは一部を取出し、取出した各プラントデー
タＸと近似関数データ１４からそれぞれのプラントデー
タＸに対応する最も確からしいプラントデータｙの計算
値を求め、各計算値と対応する計測値との差について一
般的な統計計算処理を行って標準偏差σを算出し、これ
を標準偏差保存部１７に保存する。

偏差計算部３は、プラント計測系２からプラントデータ
Ｘとプラントデータｙを入力するとともに近似関数デー
タ保存部１から近似関数データ１４を入力して、プラン
トデータＸと近似関数データ１４から最も確からしいプ
ラントデータｙの計算値ｙ′を求め、この計算値ｙ′　
と計測値ｙとの差の絶対値を偏差ΔＥとして算出する。

異常判定部４は、偏差計算部３からプラントデータ（ｘ
Ｓｙ）と偏差ΔＥを入力するとともに、標準偏差保存部
１７および許容倍率保存部１８からそれぞれ標準偏差σ
および許容倍率ｍを入力し、偏差ΔＥと標準偏差σの比
率が許容倍率ｍより大きいとき、異常発生信号１２をＯ
Ｎ出力する。許容倍率はプラント特性に応じて設定され
る。

保存データ選定部２０は異常判定部４からプラントデー
タ（ｘ、ｙ）とこのデータについてなされた判定結果を
入力し、異常発生信号１２がｏｒｆならば選定基準デー
タ保存部２１から基本関数データ１９と許容バンドδを
呼出し、プラントデータＸと基本関数データ１９からＸ
に対応するｙの計算値を求め、この計算値と異常判定部
４から入力したプラントデータｙとを比較して、その差
の絶対値が許容バンドδより小さいとき、異常判定部４
から入力したプラントデータ（ｘＳｙ）をプラントデー
タ保存部１３に出力して保存する。このようにしてプラ
ントデータ保存部１３に保存される所定組数のデータは
順次更新される。

選定基準データ保存部２１に保存される基準関数データ
１９は、事前に運転試験時等に採取したプラントデータ
（ｘ、ｙ）から求められるようなｘ、ｙの初期の相関関
係を表すデータであり、許容バンドδも設計定数である
。

次ぎに、監視パラメータであるプラントデータＸとプラ
ントデータｙの間に一次の関係、ｙ−ａｘ＋ｂ　　　　
　　　　　　　・・・（１）か成立する場合を例に挙げ
て、上記構成のプラント監視装置の作用について第２図
に示すフロー図を参考にして説明する。

ます、近似関数データ計算部１５においてプラントデー
タ保存部１３に保存しであるｎ組のプラントデータ（ｘ
：　、’３／＋　）（ｉ＝１．２、・・・、ｎ）に基づ
き（３１）、（１）式におけるａとｂか次式より計算さ
れる（３２）。

ａ　−Σ　　　（ｙ：　　　−ｙ）（ｘ＋　　　−ｘ）
　　　／、：　　（Ｘｉ−）２ ｂ−（１／ｎ）ｔ　　（ｙ、−ａｘ：　　）このように
して算出されたａ、、ｂは、近似関数データとして近似
関数データ保存部１に保存される。

ついて、標準偏差計算部１６において、同しくプラント
データ保存部１３に保存しであるｎ組のプラントデータ
（ｘ：　、ｙ：　）（ｌ−１，２、・・、ｎ）と、すで
に計算された係数ａ、ｂから標準偏差σが次式にしたか
って求められる（３３）。

ΔＥ、−＋　ｙ、−（ａｘ：　＋ｂ）１ここで、τＥ−
（１／ｎ）　　Σ　ΔＥ。

算出された標準偏差σは標準偏差保存部１７に保存され
る。

このようにして評価用データか算出されると、偏差計算
部３はプラント計測系２より入力したプラントデータＸ
およびプラントデータｙから（３４）　、近似関数デー
タ保存部１に保存されている係数ａ、ｂを用いて、次式
により偏差ΔＥを算出する（３５）。

ΔＥ−ｌ　ｙ　−（ａｘ＋ｂ）　　１ ついで、異常判定部４は偏差計算部３からプラントデー
タ（ｘＳｙ）とともに偏差ΔＥを入力し、この偏差ΔＥ
と標準偏差保存部１７からの標準偏差σとの比率α−Δ
Ｅ／σを求め（３６）、この比率αと予め設定され許容
倍率保存部１８に保存されている許容倍率ｍと比較しく
３７）、α〉ｍのとき異常発生信号１２をｏｎ出力しく
３８）、０５ｍならば正常と判定して異常発生信号１２
をｏｆｆ出力するとともに、このプラントデータ（Ｘ　
％ｙ）の組を保存データ選定部２０に出力する（３９）
。

保存データ選定部２０は異常判定部４からプラントデー
タ（ｘＳｙ）とこのデータについてなされた判定結果を
入力し、異常発生信号１２がｏｆｒのとき選定基準デー
タ保存部２１から基本関数データ１９および許容バンド
δを入力する（４０）（４１）。ここで、基本関数デー
タ１９は初期の複数組のプラントデータ（ｘＳｙ）をも
とに前述の近似関数データ計算と同様にして算出される
（１）式の係数であり、これらをａ。Ｓｂｏとする。保
存データ選定部２０は基本関数データ１９に基づいてプ
ラントデータｙの計算値と計測値との差Δｅ Δｅ−１！／−（ａＯＸ＋ｂｏ）　　１を算出しく４２
）、この差Δｅを許容バンドδと比較して（４３）、Δ
ｅくδを満足するプラントデータ（ｘＳｙ）の組をプラ
ントデータ保存部１３に保存する（４４）。このように
して保存データ選定部２０はプラントデータ保存部１３
に保存するデータを順次新しいものに入替えて（４５）
、プラントデータ保存部１３に常に最新の所定組数のプ
ラントデータ（ｘ、ｙ）が保存されるよう働く。

したかって、評儒用データである近似関数データａ、ｂ
および標準偏差σも、プラント運用とともに更新される
プラントデータ（ｘ、ｙ）に基づいて一定時間ごとに計
算され、定期的に更新される。

上記したように、本実施例のプラント監視装置において
は、監視パラメータであるＸとｙの相関関係を定期的に
新しいプラントデータの組のサンプルを用いて求め直し
ており、このような相関関係に基づいて算出される偏差
ΔＥは最新のプラント特性が反映した値であるとともに
、この偏差ΔＥの評価を定数でなく同じく定期的に新し
いプラントデータの組のサンプルを用いて計算される標
準偏差σとの比較によって行っているため、その判定結
果は常に最新のプラント特性を反映した信頼性の高いも
のとなる。また、サンプルデータの更新は、初期のＸと
ｙの相関関係から大きくずれない範囲で行われるため、
サンプルデータの信頼性も高い。したがって、プラント
特性の変動を考慮しつつ、かつ信頼性の高い異常判定が
行われ、精度の高いプラントデータの監視が可能となる
。

第３図は上記作用をグラフで示したもので、直線Ａは監
視時点の近似関数ｙ−ａｘ＋ｂてあり、この直線Ａの上
下に許容倍率ｍと標準偏差σの積で表される幅をとって
ひいた平行線を点線で示すとともに、初期の基本関数ｙ
−ａ、ｘ＋ｂ、を太線Ｂで、その上下に許容バンドδを
とってひいた平行線を一点鎖線で示す。このような状況
でプラントデータ（Ｘｌ、Ｙｌ）、（Ｘ２、Ｙ２）、（
Ｘｌ、Ｖ３）がそれぞれ図中に示す点０、Ｐ、Ｑである
とき、０に位置する（ｘｌ、ｙｌ）の組は異常判定部４
において異常と判定され、警報器６より警報が発生する
。また、Ｐに位置する（Ｘ２、Ｖ２）の組は異常判定部
４において正常と判定されるが、保存データ選定部２０
において保存データに適さないと判断される。一方、Ｑ
に位置する（Ｘｌ、Ｙ３）は異常判定部４において正常
と判定され、かつ保存データ選定部２０において保存デ
ータに適すると判断される。

なお、本実施例ではパラメータＸとｙの関係を一次式の
近似関数で表す場合について説明したが、この他にＸの
区間ごとに係数の異なる一次式の折れ線による近似関数
や二次以上の近似関数を使用する場合も同様に監視する
ことができる。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明によれば、２つの因果関係
の深いパラメータの相互関係からその正常性を判定する
にあたって、プラント特性の変化に追従した、信頼性の
高いプラント監視を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のプラント監視装置の構成を
示すブロック図、第２図は本発明のプラント監視装置の
作用を説明するフロー図、第３図は本発明の一実施例の
作用を示すグラフ、第４図は従来のプラント監視装置の
構成を示すブロック図である。 ６・・・警報器、１１・・・プラント監視装置、１２・
・・異常発生信号、１４・・・近似関数データ、１９・
・・基本関数データ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラント計測系より互いに因果関係の深い任意の
   プラントデータｘとプラントデータｙを入力して、これ
   らの相互関係からプラントデータの異常を検出するプラ
   ント異常監視装置において、最新の過去のプラントデー
   タ（ｘ、ｙ）を所定組数保存するプラントデータ保存部
   と、 このプラントデータ保存部に保存されているプラントデ
   ータ（ｘ、ｙ）を用いてｘ、ｙ間の相関関係を表す近似
   関数データを算出する近似関数データ計算部と、 この近似関数データ計算部によって計算された近似関数
   データを保存する近似関数データ保存部と、 この近似関数データ保存部に保存されている近似関数デ
   ータと前記プラントデータ保存部に保存されているプラ
   ントデータ（ｘ、ｙ）を入力し、入力した近似関数デー
   タとプラントデータｘから対応するプラントデータｙの
   近似値を求め、それぞれプラントデータｙの入力値との
   差を統計処理して標準偏差σを算出する標準偏差計算部
   と、前記プラント計測系よりプラントデータｘとプラン
   トデータｙを入力するとともに前記近似関数データ保存
   部より近似関数データを入力し、プラントデータｘの入
   力値と近似関数データからプラントデータｙの近似値を
   求め、この近似値とプラントデータｙの入力値との偏差
   ΔＥを算出する偏差計算部と、 この偏差計算部からの偏差ΔＥと、前記標準偏差計算部
   からの標準偏差σに所定の許容倍率をかけた値とを比較
   し、偏差ΔＥが大きい場合には異常と判定して警報発生
   信号を出力する異常判定部と、 この異常判定部において正常と判定されたプラントデー
   タ（ｘ、ｙ）についてさらに所定の条件を満足するか否
   か選定し、所定の条件を満足したときこのプラントデー
   タ（ｘ、ｙ）を前記プラントデータ保存部に出力し該プ
   ラントデータ保存部内のデータを更新する保存データ選
   定部 とを具備したことを特徴とするプラント異常監視装置。