KR100485025B1 - 측정값분석방법및그방법을실시하기위한측정값분석기 - Google Patents

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Abstract

플랜트 프로세스(6)에서 측정 시스템(4)에 의해 측정값(MW)을 검출하여 제 1 비교점(16)에서 측정 시스템(4)에 대한 특정 특성값(K)에 의해 합리성을 검사하는 방식의 측정값 분석 방법에서는, 측정값(MW) 에러의 모니터링시 매우 높은 신뢰도를 얻기 위해 본 발명에 따라 제 2 비교점(20)에서 플랜트 프로세스(6)에 대한 특성 규칙에 의해, 측정값(MW)과 무관하게 검출된 측정 파라메터와 측정값(MW)과의 일치성을 검사한다. 바람직하게는 평가 펙터(C)를 측정값(MW)에 할당하는 방식으로 상기 검사의 결과를 웨이팅한다.

Description

측정값 분석 방법 및 그 방법을 실시하기 위한 측정값 분석기{PROCESS FOR ANALYSING A MEASUREMENT AND MEASUREMENT ANALYSER FOR IMPLEMENTING IT}
본 발명은 측정 시스템의 시스템 프로세스에서 검출된 측정값을, 제 1 비교점에서, 상기 측정 시스템에 특유한 특성값(characteristic variable)과 관련하여 합리성(plausibility)을 검사하는 방식의 측정값 분석 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법을 실시하기 위한 측정값 분석기에 관한 것이다.
기술적 시스템에서, 특히 발전소 플랜트에서, 시스템 프로세스의 제어를 위한 자동화 시스템 그리고 시스템 프로세스의 모니터링을 위한 분석 및 진단 시스템이 점점 더 많이 사용되고 있다. 모니터링 과제가 증가함에 따라, 예컨대 발전소 플랜트의 일부인 터빈 및 제너레이터로 이루어진 터보 세트를 모니터링하는 분석 및 진단 시스템에 대한 요구가 커진다. 이 경우, 통상적으로 측정값 검출 및 처리 장치에 의해 평가된 측정신호는 측정값 또는 시스템 프로세스의 물리적 상태에 상응한다는 것을 전제로 한다.
물리적 상태 또는 측정값은 통상적으로 측정 시스템 내부에서 센서에 의해 검출되며 측정 경로를 따라 변환기에 의해 측정 신호로 변환된다. 경우에 따라서는 아날로그/디지탈 변환기에 의해 변환되어 측정 신호의 합리성이 검사된다. 상기 합리성 검사는 일반적으로 하나의 비교점에서 측정 시스템 특유의 특성값을 참조하여 이루어진다. 여기서, 특성값이란 측정 시스템의 컴포넌트들(예, 센서, 변환기, 아날로그/디지털 변환기, 측정경로 등)의 물리적, 화학적 특징과 관련된 공지된 정보를 나타내는 측정 시스템에 특유한 값을 말한다. 특성값은 센서, 변환기, 아날로그/디지탈 변환기 및 측정시스템의 측정 경로의 공지된 값, 예컨대 온도 범위, 신호 또는 측정 범위, 공차 범위, 신호 대 잡음 비 및/또는 주변 영향으로부터, 그리고 측정 시스템의 전원의 모니터링으로부터 유도된다. 그러나, 측정신호와 측정값 사이의 일치성을 전제로 하는 상기 가정에서는, 순수한 합리성 검사만을 기초로 하는 모니터링 방법에 있어서 검출된 측정값이 에러를 갖지 않는다(측정값의 무결점성)는 것에 대한 충분한 신뢰도를 제공하지 못한다. 그 이유는, 한편으로는, 각각의 측정 신호가 기본적으로 에러를 갖기 때문이다. 그리고, 다른 한편으로는, 주변 영향 및/또는 측정 시스템 내에서의 변동에 기인한 시스템적 에러, 예컨대 특성값으로부터 유도된 공차 범위 내에 놓이는 측정 신호 드리프트(drift)가 검출될 수 없기 때문이다.
도 1은 측정값 분석기의 회로도이다.
도 2는 측정값의 분석 및 처리 플로우 챠트이다.
본 발명의 목적은 시스템에 기인한 에러를 선택하여 평가할 수 있는, 측정값 분석 또는 처리 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 간단한 수단으로 상기 방법을 실시하는데 적합한 측정값 분석기를 제공하는 것이다.
방법과 관련한 상기 목적은, 본 발명에 따라, 제 2 비교점에서 시스템 프로세스에 대한 특성규칙(characteristic rule)을 참조하여, 측정값과는 무관하게 검출된 측정 파라미터와 측정값과의 일치성을 검사하고, 상기 검사 결과에 따라서 측정값에 대한 신뢰계수를 검출함으로써 달성된다.
여기서, 특성규칙이란 측정 파라미터와 관련한 시스템 프로세스의 특성에 대한 누적된 경험적 정보와 관련된 규칙 또는 측정 파라미터와 관련하여 시스템 프로세스의 특성에 대하여 예측되는 기준값과 관련된 규칙을 말한다. 즉, 특성규칙은 측정값과는 무관하게 검출된 측정 파라미터를 이용하여 시스템 프로세스의 특성과 관련하여 실제 측정값을 예측하는데 사용되며, 이 예측된 값이 설정값이다. 그리고, 신뢰계수란 측정 파라미터로부터 유도된 설정값을 기준으로 실제 측정값에 대한 신뢰도를 수치적으로 표현한 것이다.
본 발명은 측정 시스템의 특성값으로부터 생성된 센서 및 측정 경로의 패턴을 참조한 합리성 검사후에도, 검출된 측정값의 진실성에 대한 확실한 정보가 주어지지 않는다는 사실을 전제로 한다. 오히려, 이러한 합리성 검사의 결과는 제 1 비교점의 통과후 측정 시스템의 패턴을 참조한 합리성 검사의 기준을 능가하는 부가의 기준 또는 또다른 기준을 기초로 다시 검사되어야 한다. 만약 이러한 검사가 검출된 측정값을 재생시키는 측정 파라미터, 바람직하게는 또한 이 방법에 따라 분석되거나 검사되는 측정 파라미터에 의한 역-검사(counter-test)에 의해 이루어지면, 측정값의 신뢰도 또는 에러 확률에 대한 정보가 검출될 수 있다.
측정값에 기초가 되는 상태로부터 유도될 수 있으며 측정값과 무관하게 독립적으로 검출되는 측정 파라미터와 검출된 측정값과의 일치성에 관련한 역 검사가 이루어짐으로써, 측정값의 검출과 무관하게 유도될 수 있는 기준 정보가 주어진다. 상기 기준 정보(즉, 상응하는 기준값)와 검출된 측정값과의 비교 결과가 측정값의 평가 또는 웨이팅(weighting)을 위한 기초이다. 이를 위하여, 적합한 알고리즘에 의해, 측정값과 무관하게 검출된 측정 파라미터로부터 시스템 프로세스에 대한 특성을 나타내는 특성규칙을 갖는 프로세스 기술적 제어 메커니즘이 유도된다. 바람직하게는 검출된 측정값이 또한 상기 제어 메커니즘에 수용(입력)됨으로써, 특성규칙의 지속적인 업데이트가 이루어진다.
측정값을 검출하는 측정 시스템용 특성값 메모리와 연결된 제 1 비교 모듈을 포함하는 측정값 분석기와 관련한 상기 목적은 본 발명에 따라, 제 2 비교모듈이 한편으로는 제 1 비교 모듈에 연결되고 다른 한편으로는 적어도 측정값과 무관하게 검출된 측정 파라미터용 데이터 메모리에 연결되며, 시스템 프로세스의 특성을 나타내는 프로세스 기술상 규칙을 이용해서 상기 측정 파라미터로부터 기준값(또는 설정값) 및 그에 따른 측정값의 웨이팅 펙터가 유도되고, 상기 제 2 비교 모듈은 측정값에 대한 신뢰 계수를 검출하기 위한 평가 모듈에 연결됨으로써 달성된다.
바람직하게는 웨이팅 펙터 또는 신뢰 계수가 제 2 비교 모듈에 연결된 평가모듈에서 전문 지식에 의해 검출된 다음, 후속하는 측정값 처리 전에 또는 도중에 측정값에 할당된다.
첨부된 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
2개의 도면에서 서로 상응하는 부분은 동일한 도면 부호를 갖는다.
도 1은 측정값 분석기(2)의 회로도이다. 시스템 프로세스(6)(개략적으로 도시됨)에서 검출된 측정값(MW)은 측정 시스템(4)을 통해 상기 측정값 분석기(2)에 공급된다. 측정 시스템(4)은 시스템 프로세스(6)의 물리적 상태, 예컨대 온도를 감지하는 측정 센서(8)를 포함한다. 측정 시스템(4)은 또한, 측정 경로(10)를 따라서, 측정신호를 발생시키기 위한 변환기(12), 및 아날로그/디지탈 변환기(14)를 포함한다. 시스템 프로세스(6)는, 예컨대 터보 세트에서 프로세스 기술로 구현되는, 열 에너지의 전기 에너지로의 변환을 의미한다.
측정값 분석기(2)는 제 1 비교 모듈(또는 제 1 비교점)(16) 및 상기 제 1 비교 모듈(16)에 연결된 측정 시스템(4)용 특성값 메모리(18)를 포함한다. 측정값 분석기(2)는 또한 제 2 비교 모듈(또는 제 2 비교점)(20)을 포함한다. 상기 제 2 비교 모듈(20)은 제 1 비교 모듈(16), 측정값(MW)과 무관하게 검출되는 측정 파라미터용 데이터 메모리(22), 및 평가 모듈(24)에 연결된다. 제 1 비교 모듈(또는 제 1 비교점)(16)과 제 2 비교 모듈(또는 제 2 비교점)(20) 사이에는 측정값 처리 장치(측정값 처리 모듈)(28)로 뻗는 분기(26)가 제공된다.
측정 시스템(4)으로부터 측정값 분석기(2)로 전달되는 측정값(MW)은, 제 1 비교 모듈(16)에서, 특성값 메모리(18)로부터 나온 특성값(K)을 이용하여 합리성에 대해 검사된다. 합리성 검사는 측정 시스템(4)의 공지된 값을 참조하여, 즉 예컨대 센서(8)와 변환기(12) 및 아날로그/디지탈 변환기(14)에 대한 매뉴얼(manufacturer information)을 참조하여 이루어진다. 상기 매뉴얼로부터, 기본 측정으로부터 유도된 특성곡선으로부터, 그리고 예컨대 습도 및 온도와 같은 주위 환경 또는 주위 조건으로부터 특성값(K)이 알고리즘에 의해 검출되어 측정 시스템(4)의 패턴 형태로 특성값 메모리(18)에 저장된다. 또한, 측정 경로(10)의 패턴이 생성되어 마찬가지로 특성값 메모리(18)에 저장된다. 특성값 메모리(18)내로 측정 시스템(4)의 이러한 특성들을 입력하는 것은 화살표(29)로 표시된다.
도 2의 플로우 챠트에 도시된 바와 같이, 먼저 측정값 분석기(2)를 이용하여 측정값 변환기(12) 및 아날로그/디지탈 변환기(14)의 상태 검사가 이루어진다. 측정값 변환기(12) 및/또는 아날로그/디지탈 변환기(14)가 고장난 경우에는 메시지 모듈(30)을 통해 메시지가 발송되며, 그리고 만약 적절하다면 (화살표(31)로 표시된 바와 같이) 측정값 샘플링(블랭킹)이 이루어진다. 측정값 변환기 및 아날로그/디지탈 변환기(14)가 목적에 맞게 동작하면, 제 1 비교점(16)에서, 측정값(MW)이 특성값 메모리(18)의 특성값(K)으로부터 유도된 패턴과 비교된다. 상기 패턴에 의해 먼저 측정값(MW)이 합리적인지의 여부가 검출된다. 즉, 측정값이 예컨대 미리 정해진 상한치와 하한치 사이에 놓이는지의 여부가 검출된다. 이 때, 예컨대 측정값(MW)의 기울기(gradient)가 시스템 프로세스(6)의 측정된 물리적 상태의 가능한 시간적 변동에 비해 합리적인지의 여부도 검출된다. 달리 표현하면, 예컨대 측정값(MW)이 상응하는 물리적 상태 보다 신속히 변동되면, 측정값(MW) 또는 측정신호가 패턴으로부터 벗어나고, 에러 메시지가 발생된다. 예컨대, 측정 시스템(4)의 소위 라이프-제로-모니터링(life-zero mornitoring)시에 측정값(MW)이 실제 제로점과 관련하여 이동된 측정 시스템(4)의 하한치에 미달되면, 에러 메시지가 발생된다. 이러한 경우에는 측정값(MW)이 합리적이지 않은 것으로 검출된다. 그렇지 않은 경우에는, 합리적인 것으로 검출된 측정값(MW)이 분기(26)(도 1)를 통해 후속의 측정값 처리 장치(28)에 공급된다.
동시에, 패턴 검출에 의해 합리적인 것으로 판단된 측정값(MW)이 제 2 비교모듈(20)에 공급되고, 여기서 시스템 프로세스(6)에 대한 특성을 나타내는 프로세스-공학 규칙(R)과 비교된다. 이것을 위해, 측정값(MW)과 무관하게 검출된 측정 파라미터로부터 전문 지식에 의해 만들어진 규칙을 가지는 제어 메커니즘이 데이터 메모리(22)에 저장된다. 시스템 프로세스(6)에 대한 특성규칙(R)에 의해, 먼저 시스템 프로세스(6)로부터 측정값(MW)과 무관하게 검출된 측정 파라미터와 측정값(MW)과의 일치성이 검사된다.
예컨대, 패턴 검출은 특정 온도값이 20℃ 내지 50℃ 사이에 놓여야 한다는 것을 요구하고, 만약 상응하는 측정값(MW)이 나타나면, 예컨대 30℃의 온도(T)를 취하면, 상기 측정값(MW)은 제 1 비교점(16)을 통과한다. 만약 상기 예에서 측정값(MW)이 측정 파라미터로서 예컨대 10 bar의 증기 압력 p , 예컨대 3 m/s 의 유동 속도 v 및 예컨대 50?? 의 온도 T'를 가진 고온 증기가 통과하는 관에서 측정되었다고 가정하면, 미리 정해진 알고리즘에 따라서 특성규칙(R)을 참조하여 상기 측정 파라미터 p, v, T'로부터 측정값(MW)의 유도 또는 재생이 이루어진다. 상기 측정 파라미터 p, v, T'에 의해 유도된 기준값 또는 설정값은 제 2 비교점(20)에서 실제로 검출된 측정값(MW)과 비교된다. 측정값(MW)이 상기 기준값과 다르면, 평가 모듈(24)에서 측정값(MW)의 평가가 이루어진다. 이 경우, 지식 베이스(knowledge base; 32)(도 2 참조)에 저장된 전문 지식에 의해 측정값(MW)의 웨이팅을 위한 신뢰계수(C)가 검출된다. 신뢰 계수(C)는 측정값 처리 장치(28)에 공급되어 측정값(MW)과 함께 (화살표(33)로 표시된 바와 같이) 예컨대 진단 시스템에 공급된다. 따라서, 측정값(MW)은 상기 측정값(MW)의 신뢰도 또는 에러률에 대한 정보와 함께 진단 시스템에 공급된다. 예컨대, 신뢰 계수가 0.7이면 측정값(MW)은 30%의 에러률을 갖는다. 신뢰 계수(C)로부터 유도된 에러 확률이 조정가능한 한계치를 넘으면, (화살표(34)로 표시된 바와 같이) 상응하는 메시지가 생성되고, 측정값(MW) 및 신뢰 계수(C)의 디스플레이가 이루어진다. 이것은 도 2에 스위치(35)로 표시되어 있다.
시스템 프로세스(6)에서 검출된 측정값(MW)의 처리를 위한 상기 분석 방법에 의해, 바람직하게는 측정 시스템(4)의 시스템적 에러가 검출될 수 있다. 특히 일정한 측정시간에 걸쳐 검출된 측정값의 미미한 드리프트 움직임도 검출된다. 따라서, 측정값(MW)의 에러률을 반영하는 측정값(MW)의 웨이팅에 의해, 모니터링되는 프로세스(6)의 분석 및 진단시 매우 높은 신뢰도가 보장된다.

Claims (3)

  1. 측정값 분석 방법으로서,
    측정 시스템의 시스템 프로세서에서 검출된 측정값에 대하여, 제 1 비교점에서, 상기 측정 시스템에 특유한 특성값을 참조하여 합리성을 테스트하는 단계;
    상기 시스템 프로세스의 특성을 나타내는 특성규칙을 참조하여, 상기 측정값과는 무관하게 검출된 측정 파라미터로부터 상기 측정값에 대한 설정값을 유도하는 단계;
    제 2 비교점에서, 상기 유도된 설정값과 상기 측정값과의 일치성을 검사하는 단계; 및
    상기 검사 결과에 따라서 상기 측정값에 대한 신뢰계수를 검출하는 단계를 포함하는 측정값 분석 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정값에 의해 상기 시스템 프로세스에 대한 특성규칙을 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정값 분석 방법.
  3. 측정 시스템의 시스템 프로세서에서 검출된 측정값을 분석하는 측정값 분석기로서,
    측정값을 검출하는 측정 프로세서를 갖는 측정 시스템용 특성값 메모리;
    상기 특성값 메모리와 연결된 제 1 비교 모듈;
    상기 측정값과 무관하게 검출된 측정 파라미터용 데이터 메모리;
    상기 시스템 프로세스의 특성을 나타내는 특성규칙을 이용하여 상기 측정 파라미터로부터 상기 측정값에 대한 설정값을 유도하는, 상기 데이터 메모리 및 상기 제 1 비교 모듈에 연결된 제 2 비교 모듈; 및
    상기 측정값에 대한 신뢰계수를 검출하기 위하여 상기 제 2 비교 모듈에 연결된 평가 모듈을 포함하는 측정값 분석기.
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