KR102118966B1 - System and method for fault forecast and diagnostic of power plant - Google Patents

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Abstract

인공지능 기반의 학습모델을 이용하여 발전설비의 고장 발생을 미리 예측 및 진단할 수 있는 발전소 고장 예측 및 진단시스템이 제공된다. 발전소 고장 예측 및 진단시스템은, 가상발전소를 구축하여 다양한 고장 상황에 대한 학습데이터를 생성함으로써, 학습모델의 학습 능력을 높여 발전설비 고장 예측 및 진단의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있다. A power plant failure prediction and diagnosis system is provided that can predict and diagnose failures of power generation facilities in advance using artificial intelligence-based learning models. The power plant failure prediction and diagnosis system can build a virtual power plant to generate learning data for various failure situations, thereby improving the learning ability of the learning model to increase the accuracy and reliability of power plant failure prediction and diagnosis.

Description

발전소 고장 예측 및 진단시스템과 그 방법{System and method for fault forecast and diagnostic of power plant}System and method for fault forecast and diagnostic of power plant

본 발명은 발전소의 고장예측 및 진단시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 인공지능 기반의 학습모델을 이용한 발전소의 발전설비 고장 예측 및 진단시스템과 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a failure prediction and diagnosis system of a power plant, and more particularly, to a power plant failure prediction and diagnosis system and a method thereof using an artificial intelligence-based learning model.

일반적으로 발전소에는 다수의 발전설비들이 복잡하게 밀집되어 있다. 이러한 다수의 발전설비들은 항시 실시간으로 감시할 수 있어야 하며, 설비의 고장 및 비정상 상태가 발생될 경우에 최대한 빠른 시간 내에 이를 정비할 수 있어야 한다. In general, many power generation facilities are concentrated in a power plant. Many of these power generation facilities must be able to be monitored in real time at all times, and should be able to service them as soon as possible in the event of a malfunction or abnormal condition.

종래의 발전소에서는 다수의 발전설비들 각각에 대한 정기적 예방 정비를 실시하고 있으며, 발전설비의 상태를 판단할 수 있는 센서 데이터를 수집하여 분석함으로써 발전설비의 고장 발생을 예측하고, 그에 따른 대응 조치를 수행하고 있다. Conventional power plants perform regular preventive maintenance for each of a number of power generation facilities, and collect and analyze sensor data that can determine the state of the power generation facilities to predict the occurrence of failures in the power generation facilities, and take countermeasures accordingly. Is doing.

그러나, 종래의 발전소에서는 발전설비에서 수집되는 센서 데이터를 이용하여 경보 발생을 알려줄 뿐으로 실제 발생된 경보들의 원인을 분석하여 조치사항을 통보하지 못하며, 이로 인해 발전소의 운전원들이 단순히 경보 발생만으로 다수의 발전설비들 중에서 고장이 발생된 설비를 찾는 것에 어려움이 있었다. However, in a conventional power plant, the sensor data collected from the power generation facility is used to notify the occurrence of an alarm by analyzing the cause of the actual generated alarms, and thus, the operator of the power plant simply generates an alarm to generate a large number of power generations. Among the facilities, it was difficult to find a faulty device.

또한, 종래의 발전소에서는 발전설비의 고장 발생 예측을 발전설비로부터 수집되는 센서 데이터에 의존하게 되므로, 센서 데이터가 다수 발생된 경우에 발전설비의 상태를 빠르게 판단하는데 어려움이 있었다. 특히, 숙련된 발전소 운전원이 아닌 경우에는 단순히 센서 데이터로부터 발전설비의 고장 발생을 예측하는 것이 더욱 어려웠다. In addition, in a conventional power plant, prediction of a failure of a power generation facility depends on sensor data collected from the power generation facility, so it is difficult to quickly determine the state of the power generation facility when a large number of sensor data is generated. In particular, it was more difficult to predict the occurrence of the failure of the power generation facility simply from the sensor data, if not an experienced power plant operator.

본 발명은 인공지능 기반의 학습모델을 이용하여 발전소의 발전설비 별 고장발생을 예측하여 진단함으로써 발전설비의 최적화 운영을 가능하게 하는 발전소 고장 예측 및 진단시스템과 그 방법을 제공하고자 하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a power plant failure prediction and diagnosis system and a method for predicting and diagnosing a failure of each power plant by using an artificial intelligence-based learning model.

본 발명의 실시예에 따른 발전소 고장 예측 및 진단시스템은, 가상발전소를 구축하여 다수의 학습데이터를 생성하는 데이터생성모듈; 상기 학습데이터를 분석하여 변환하고, 변환된 데이터를 적재하는 데이터처리모듈; 상기 데이터처리모듈에 적재된 데이터로부터 고장 예측 및 진단을 위한 학습을 수행하고, 학습 결과에 기초하여 발전소로부터 수집된 하나 이상의 실시간 센서데이터로부터 상기 발전소의 발전설비 상태를 판단하여 고장 발생을 예측 및 진단하는 고장예측/진단모듈; 및 상기 고장예측/진단모듈의 예측 및 진단 결과 및 대응되는 발전설비의 부가정보를 함께 표시하는 정보표시모듈을 포함한다. A power plant failure prediction and diagnosis system according to an embodiment of the present invention includes a data generation module for constructing a virtual power plant and generating a plurality of learning data; A data processing module that analyzes and converts the learning data and loads the converted data; Predicting and diagnosing failures by performing the learning for predicting and diagnosing failures from the data loaded in the data processing module, and determining the state of the power generation facilities of the power plants from one or more real-time sensor data collected from the power plants based on the learning results. Fault prediction/diagnostic module; And an information display module for displaying prediction and diagnosis results of the failure prediction/diagnostic module and additional information of a corresponding power generation facility together.

본 발명의 실시예에 따른 발전소 고장 예측 및 진단방법은, 발전소의 다수의 발전설비들 각각에 대한 정보에 기초하여 가상발전소를 구축하고, 상기 가상발전소를 기동하여 다수의 학습데이터를 생성하는 단계; 상기 학습데이터의 유효성을 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 학습데이터를 변환하여 적재하는 단계; 적재된 데이터를 이용하여 상기 다수의 발전설비들의 고장 발생 예측 및 진단을 학습하고, 학습 결과에 기초하여 상기 발전소로부터 수집된 하나 이상의 실시간 센서데이터로부터 상기 다수의 발전설비들의 고장 발생을 예측 및 진단하는 단계; 및 고장 발생에 대한 예측 및 진단 결과에 대응되는 발전설비의 부가정보를 상기 예측 및 진단 결과와 함께 표시하는 단계를 포함한다. A method of predicting and diagnosing a power plant failure according to an embodiment of the present invention includes: constructing a virtual power plant based on information on each of a plurality of power generation facilities of the power plant, and starting the virtual power plant to generate a plurality of learning data; Analyzing the validity of the learning data and converting and loading the learning data according to the analysis result; Learning the failure occurrence prediction and diagnosis of the plurality of power generation facilities using the loaded data, and predicting and diagnosing the failure occurrence of the plurality of power generation facilities from one or more real-time sensor data collected from the power plant based on the learning result. step; And displaying additional information of the power generation facility corresponding to the predicted and diagnosed results of the failure together with the predicted and diagnosed results.

본 발명의 발전소 고장 예측 및 진단시스템은, 인공지능 기반의 학습모델을 이용하여 발전설비의 고장 발생을 미리 예측 및 진단하고, 이를 발전설비의 부가정보와 함께 표시함으로써, 실제 발전설비의 고장이 발생되기 전에 해당 발전설비의 고장을 미연에 방지할 수 있다. The power plant failure prediction and diagnosis system of the present invention predicts and diagnoses a power generation facility failure in advance using an artificial intelligence-based learning model, and displays it together with additional information of the power generation facility, thereby causing a failure of the actual power generation facility. The failure of the power generation facility before it can be prevented.

또한, 본 발명의 발전소 고장 예측 및 진단시스템은 가상발전소를 구축하여 다양한 고장 상황에 대한 학습데이터를 생성함으로써, 학습모델의 학습 능력을 높여 발전설비 고장 예측 및 진단의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있다. In addition, the power plant failure prediction and diagnosis system of the present invention can build a virtual power plant to generate learning data for various failure situations, thereby increasing the learning ability of the learning model to increase the accuracy and reliability of power plant failure prediction and diagnosis.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전소 고장 예측 및 진단시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 데이터생성모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 데이터처리모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 정보표시모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발전소 고장 예측 및 진단방법을 나타내는 도면이다.
1 is a view showing the configuration of a power plant failure prediction and diagnostic system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the data generation module of FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the data processing module of FIG. 1.
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the information display module of FIG. 1.
5 is a view showing a power plant failure prediction and diagnosis method according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings for the embodiment of the present invention will be described the configuration and operation.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.It should be noted that the same components among the drawings are represented by the same reference numerals and symbols as much as possible, even if they are displayed on different drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. Also, when a part is said to "include" a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components, unless otherwise stated.

또한 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자들은 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있으며 본 발명의 범위가 다음에 기술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Also, the terms or words used in the specification and claims should not be interpreted in a conventional and lexical sense, and the inventors can properly define the concept of terms to describe their own invention in the best way. Based on the principles, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only a preferred embodiment of the present invention, and does not represent all of the technical spirit of the present invention, and various equivalents that can replace them at the time of this application And variations, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전소 고장 예측 및 진단시스템의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2 내지 도 4는 도 1의 각 구성을 세부적으로 나타내는 도면들이다. 1 is a view showing the configuration of a power plant failure prediction and diagnosis system according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 4 are diagrams showing each configuration of FIG. 1 in detail.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 발전소 고장예측 및 진단시스템(100)은 발전소(200)로부터 수집되는 다수의 실시간 센서데이터(미도시)로부터 발전소(200)의 발전설비 상태를 분석하고, 이에 따라 발전설비의 고장 발생을 예측하여 진단할 수 있다. 이때, 고장예측 및 진단시스템(100)은 사전 학습된 학습모델을 이용하여 실시간 센서데이터로부터 발전설비의 고장 발생을 예측할 수 있다. 이어, 고장예측 및 진단시스템(100)은 예측 및 진단 결과를 발전소(200)의 운전원들에게 제공하여 발전설비의 예방 정비가 수행될 수 있도록 할 수 있다. 이러한 발전소 고장예측 및 진단시스템(100)은 데이터생성모듈(110), 데이터처리모듈(120), 고장예측/진단모듈(130) 및 정보표시모듈(140)을 포함할 수 있다. 1 to 4, the power plant failure prediction and diagnosis system 100 of the present embodiment analyzes the state of power generation facilities of the power plant 200 from a plurality of real-time sensor data (not shown) collected from the power plant 200 and Therefore, it is possible to predict and diagnose the occurrence of a malfunction in the power generation facility. At this time, the failure prediction and diagnosis system 100 can predict the occurrence of a failure of the power generation facility from real-time sensor data using a pre-trained learning model. Subsequently, the failure prediction and diagnosis system 100 may provide prediction and diagnosis results to operators of the power plant 200 so that preventive maintenance of the power generation facility can be performed. The power plant failure prediction and diagnosis system 100 may include a data generation module 110, a data processing module 120, a failure prediction/diagnosis module 130 and an information display module 140.

데이터생성모듈(110)은 후술될 고장예측/진단모듈(130)의 사전 학습을 위한 학습데이터를 생성할 수 있다. 이를 위하여, 데이터생성모듈(110)은 가상발전소를 구축하여 기동함으로써, 가상발전소로부터 수집되는 센서데이터에 따른 학습데이터를 생성할 수 있다. 데이터생성모듈(110)은 모델링 유닛(111), 시뮬레이션 유닛(113) 및 데이터추출 유닛(115)을 포함할 수 있다. The data generation module 110 may generate learning data for prior learning of the failure prediction/diagnosis module 130 to be described later. To this end, the data generation module 110 may generate and start a virtual power plant, thereby generating learning data according to sensor data collected from the virtual power plant. The data generation module 110 may include a modeling unit 111, a simulation unit 113, and a data extraction unit 115.

모델링 유닛(111)은 발전소(200)의 다수의 발전설비들 각각을 모델링하여 가상발전소를 구축할 수 있다. 모델링 유닛(111)은 외부에서 제공된 발전설비정보에 기초하여 가상발전소를 구축할 수 있다. 이때, 모델링 유닛(111)은 가상발전소의 기동을 제어할 수 있는 기동제어시스템을 함께 구축할 수 있다. The modeling unit 111 may build a virtual power plant by modeling each of a plurality of power generation facilities of the power plant 200. The modeling unit 111 may construct a virtual power plant based on information on power generation facilities provided from the outside. At this time, the modeling unit 111 may construct a start control system that can control the start of the virtual power plant.

시뮬레이션 유닛(113)은 소정의 기동 시나리오에 기초하여 기 구축된 가상발전소를 가상으로 기동할 수 있다. 기동 시나리오는 가상발전소의 정상기동을 위한 정상기동 시나리오 및 가상발전소의 고장발생을 위한 고장기동 시나리오를 포함할 수 있다. The simulation unit 113 may virtually start a pre-built virtual power plant based on a predetermined startup scenario. The start-up scenario may include a normal start-up scenario for the normal start-up of a virtual power plant and a failure start-up scenario for a failure of a virtual power plant.

데이터추출 유닛(115)은 시뮬레이션 유닛(113)에 의해 기동되는 가상발전소로부터 다수의 센서데이터, 예컨대 가상 센서데이터를 추출할 수 있다. 가상 센서데이터는 가상발전소의 다수의 발전설비 각각마다 설정된 적어도 하나의 센싱 포인트로부터 추출될 수 있다. 데이터추출 유닛(115)은 추출된 다수의 가상 센서데이터를 학습데이터로 생성하여 출력할 수 있다. The data extraction unit 115 may extract a plurality of sensor data, for example, virtual sensor data, from a virtual power plant activated by the simulation unit 113. The virtual sensor data may be extracted from at least one sensing point set for each of a plurality of power generation facilities of the virtual power plant. The data extraction unit 115 may generate and output a plurality of extracted virtual sensor data as learning data.

앞서, 가상발전소는 정상기동 시나리오 및 고장기동 시나리오에 기초하여 각각 가상으로 기동되는 것을 설명하였다. 이에, 데이터추출 유닛(115)은 가상발전소의 정상기동에 따른 가상 센서데이터 및 가상발전소의 고장기동에 따른 가상 센서데이터를 각각 추출하고, 그에 따른 학습데이터, 즉 정상기동 학습데이터 및 고장기동 학습데이터를 각각 생성할 수 있다. Previously, it was described that the virtual power plants are virtually started based on the normal start-up scenario and the fault start-up scenario, respectively. Accordingly, the data extraction unit 115 extracts virtual sensor data according to the normal start-up of the virtual power plant and virtual sensor data according to the fault-start of the virtual power plant, respectively, and thus learning data, that is, normal start-up learning data and fault start-up learning data. You can create each.

데이터처리모듈(120)은 데이터생성모듈(110)로부터 출력된 학습데이터, 즉 다수의 가상 센서데이터를 수집하여 처리한 후, 이를 적재할 수 있다. 또한, 데이터처리모듈(120)은 발전소(200)로부터 실시간 센서데이터를 수집하여 처리한 후, 이를 적재할 수 있다. 이때, 실시간 센서데이터는 발전소(200)의 다수의 발전설비 각각의 적어도 하나의 센싱 포인트로부터 추출되어 수집될 수 있다. 데이터처리모듈(120)은 데이터선택 유닛(121), 데이터분석 유닛(122), 데이터통합 유닛(123), 제1적재 유닛(124) 및 제2적재 유닛(125)을 포함할 수 있다. The data processing module 120 collects and processes learning data output from the data generation module 110, that is, a plurality of virtual sensor data, and then loads it. In addition, the data processing module 120 may collect and process real-time sensor data from the power plant 200, and then load it. At this time, the real-time sensor data may be extracted and collected from at least one sensing point of each of a plurality of power generation facilities of the power plant 200. The data processing module 120 may include a data selection unit 121, a data analysis unit 122, a data integration unit 123, a first loading unit 124, and a second loading unit 125.

데이터선택 유닛(121)은 데이터생성모듈(110)에서 수집되는 학습 데이터 및 발전소(200)에서 수집되는 실시간 센서데이터 중 하나를 선택할 수 있다. The data selection unit 121 may select one of learning data collected by the data generation module 110 and real-time sensor data collected by the power plant 200.

데이터분석 유닛(122)은 데이터선택 유닛(121)에 의해 선택된 데이터를 분석하여 변환할 수 있다. 데이터분석 유닛(122)은 데이터의 유효성을 분석하고, 분석 결과에 따라 데이터의 표준화를 수행할 수 있다. 데이터분석 유닛(122)은 표준화된 데이터를 변환할 수 있다. 여기서, 데이터분석 유닛(122)에 제공되는 학습 데이터 및 실시간 센서데이터는 시계열 데이터일 수 있다. 이에, 데이터분석 유닛(122)은 제공된 시계열 데이터를 변환할 수 있다. 이때, 데이터분석 유닛(122)은 학습 데이터 및 실시간 센서데이터를 2차원 또는 3차원 이미지 데이터로 변환할 수 있다. The data analysis unit 122 may analyze and convert data selected by the data selection unit 121. The data analysis unit 122 may analyze the validity of the data and standardize the data according to the analysis results. The data analysis unit 122 can convert standardized data. Here, the learning data and real-time sensor data provided to the data analysis unit 122 may be time series data. Accordingly, the data analysis unit 122 may convert the provided time series data. At this time, the data analysis unit 122 may convert learning data and real-time sensor data into 2D or 3D image data.

데이터통합 유닛(123)은 변환된 데이터의 상호 관계를 판단하고, 그에 따라 데이터를 그룹화하여 통합할 수 있다. 학습 데이터 및 실시간 센서데이터는 발전소(200) 또는 가상발전소의 기동에 따라 수집되는 발전설비의 상태정보에 따른 데이터이다. 따라서, 데이터통합 유닛(123)은 변환된 데이터를 발전설비의 종류별로 그룹화하여 통합할 수 있다. 또한, 데이터통합 유닛(123)은 변환된 데이터를 발전설비의 상태별로 그룹화하여 통합할 수 있다. The data integration unit 123 may determine the correlation between the converted data, and group and integrate the data accordingly. The learning data and the real-time sensor data are data according to the state information of the power generation facility collected according to the start-up of the power plant 200 or the virtual power plant. Accordingly, the data integration unit 123 may group and integrate the converted data by type of power generation facilities. Further, the data integration unit 123 may group and integrate the converted data according to states of power generation facilities.

제1적재 유닛(124) 및 제2적재 유닛(125) 각각에는 통합된 데이터가 적재될 수 있다. 이때, 제1적재 유닛(124)에는 실시간 데이터가 적재될 수 있고, 제2적재 유닛(125)에는 일정 기간 동안 누적된 데이터가 적재될 수 있다. 여기서, 제1적재 유닛(124) 및 제2적재 유닛(125)은 2차원 또는 3차원 이미지 데이터로 변환되어 상호 관계에 따라 통합된 데이터를 매트릭스 형태로 적재할 수 있다. The integrated data may be loaded in each of the first loading unit 124 and the second loading unit 125. At this time, real-time data may be loaded on the first loading unit 124, and data accumulated for a certain period may be loaded on the second loading unit 125. Here, the first loading unit 124 and the second loading unit 125 may be converted into two-dimensional or three-dimensional image data, and load integrated data in a matrix form according to mutual relationships.

이와 같이, 데이터처리모듈(120)은 수집된 데이터, 즉 학습 데이터 및 실시간 센서데이터의 분석, 변환 및 통합을 통해 적재함으로써, 후술될 고장예측/진단모듈(130)의 사전 학습 및 고장 예측에 활용될 수 있는 대규모 데이터 플랫폼을 구축할 수 있다. As described above, the data processing module 120 is used for pre-learning and failure prediction of the failure prediction/diagnosis module 130, which will be described later, by loading the collected data, that is, learning data and real-time sensor data through analysis, conversion, and integration. You can build a large data platform that can be.

고장예측/진단모듈(130)은 데이터처리모듈(120)에 적재된 데이터, 예컨대 학습 데이터를 이용하여 발전설비의 상태에 따른 고장발생 예측 및 진단에 대한 사전 학습을 수행할 수 있다. 또한, 고장예측/진단모듈(130)은 학습에 기초하여 데이터처리모듈(120)에 적재된 데이터, 예컨대 실시간 센서데이터로부터 발전설비의 고장발생을 예측 및 진단할 수 있다. The failure prediction/diagnosis module 130 may use the data loaded in the data processing module 120, for example, learning data, to perform pre-learning about failure occurrence prediction and diagnosis according to the state of the power generation facility. In addition, the failure prediction/diagnosis module 130 may predict and diagnose a failure of the power generation facility from data loaded in the data processing module 120 based on learning, for example, real-time sensor data.

고장예측/진단모듈(130)은 인공지능 기반의 학습모델로 구현될 수 있다. 이러한 고장예측/진단모듈(130)은 적어도 2개의 예측/진단 유닛(미도시)으로 구성될 수 있는데, 예컨대 실시간으로 빠른 연산을 수행하는 제1예측/진단 유닛과 상기 제1예측/진단 유닛의 출력을 심층적으로 연산하는 제2예측/진단 유닛을 포함할 수 있다. 이는, 통상의 발전소(200)의 발전설비는 대부분의 상태가 정상상태이므로, 빠른 연산을 통해 정상상태가 아닌 비정상을 검출하고, 이를 심층 분석하는 것이 요구되기 때문이다. The failure prediction/diagnosis module 130 may be implemented as an artificial intelligence-based learning model. The failure prediction/diagnosis module 130 may be composed of at least two prediction/diagnosis units (not shown). For example, the first prediction/diagnosis unit and the first prediction/diagnosis unit performing fast calculation in real time. And a second prediction/diagnostic unit for deeply calculating the output. This is because most of the power generation facilities of the ordinary power plant 200 are in a normal state, so it is required to detect an abnormality that is not a normal state through a quick calculation and to analyze it in depth.

고장예측/진단모듈(130)은 발전설비의 고장 발생 예측 및 진단 결과를 출력할 수 있다. 상기 결과는 고장 발생의 대응 단계 정보, 잔여 대응시간 정보 및 고장 원인정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The failure prediction/diagnostic module 130 may output a failure occurrence prediction and diagnosis result of the power generation facility. The result may include at least one of response stage information of a failure occurrence, residual response time information, and failure cause information.

정보표시모듈(140)은 고장예측/진단모듈(130)의 발전설비 고장 예측 및 진단 결과를 외부, 즉 발전소 운전원들에게 표시할 수 있다. 정보표시모듈(140)은 데이터베이스(141), 매핑 유닛(143) 및 표시 유닛(145)을 포함할 수 있다. The information display module 140 may display a failure prediction/diagnosis module 130 power generation facility failure prediction and diagnosis result to the outside, that is, power plant operators. The information display module 140 may include a database 141, a mapping unit 143, and a display unit 145.

데이터베이스(141)에는 발전소(200)의 다수의 발전설비 각각에 대한 각종 부가정보가 저장될 수 있다. 부가정보는 발전설비의 현장 사진 및 영상정보, 발전설비의 고장이력 및 정비이력정보, 발전설비의 배치에 대한 도면정보 및 발전설비의 3차원 모델링 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Various additional information about each of the plurality of power generation facilities of the power plant 200 may be stored in the database 141. The additional information may include at least one of on-site photo and video information of the power generation facility, failure history and maintenance history information of the power generation facility, drawing information about the arrangement of the power generation facility, and three-dimensional modeling information of the power generation facility.

매핑 유닛(143)은 고장예측/진단모듈(130)에서 제공된 예측 및 진단 결과에 기초하여 해당 발전설비와 데이터베이스(141)의 부가정보를 일대일로 매핑할 수 있다. 예컨대, 고장예측/진단모듈(130)에 의해 다수의 발전설비 중에서 덕트(air intake)의 고장 발생이 예측된 경우에, 매핑 유닛(143)은 고장예측/진단모듈(130)에서 제공된 예측 및 진단 결과에 기초하여 데이터베이스(141)에 저장된 다수의 부가정보 중에서 덕트에 해당되는 부가정보를 추출하여 매핑할 수 있다. 이때, 추출되는 부가정보는 덕트의 현장 영상 및 사진, 도면 및 3차원 모델링, 덕트의 설비정보 및 과거 고장 및 정비 이력 등을 포함할 수 있다. The mapping unit 143 may map additional information of the power generation facility and the database 141 on a one-to-one basis based on prediction and diagnosis results provided by the failure prediction/diagnostic module 130. For example, when a failure occurrence of an air intake among a plurality of power generation facilities is predicted by the failure prediction/diagnosis module 130, the mapping unit 143 provides prediction and diagnosis provided by the failure prediction/diagnosis module 130. Based on the results, additional information corresponding to the duct may be extracted and mapped from a plurality of additional information stored in the database 141. At this time, the extracted additional information may include on-site images and photographs of ducts, drawings and three-dimensional modeling, equipment information of ducts, and past failure and maintenance history.

표시 유닛(145)은 고장예측/진단모듈(130)에서 제공된 발전설비의 고장 예측 및 진단 결과와 매핑 유닛(143)에 의한 상기 발전설비의 부가정보를 함께 디스플레이할 수 있다. The display unit 145 may display failure prediction and diagnosis results of the power generation facility provided by the failure prediction/diagnosis module 130 and additional information of the power generation facility by the mapping unit 143 together.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발전소 고장 예측 및 진단방법을 나타내는 도면이다. 5 is a view showing a power plant failure prediction and diagnosis method according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 고장예측 및 진단시스템(100)의 데이터생성모듈(110)은 고장예측/진단모듈(130)의 학습을 위한 다수의 학습데이터를 생성할 수 있다(S10). Referring to FIG. 5, the data generation module 110 of the failure prediction and diagnosis system 100 may generate a plurality of learning data for learning the failure prediction/diagnosis module 130 (S10).

먼저, 데이터생성모듈(110)의 모델링 유닛(111)은 외부에서 제공된 발전설비정보에 기초하여 가상발전소를 구축할 수 있다(S11). 이어, 시뮬레이션 유닛(113)은 소정의 시나리오, 예컨대 정상기동 시나리오 및 고장기동 시나리오에 기초하여 가상발전소를 기동할 수 있다(S13). 계속해서, 데이터추출 유닛(115)은 가상발전소의 다수의 발전설비 각각마다 설정된 적어도 하나의 센싱 포인트로부터 가상발전소의 기동에 따른 발전설비의 상태정보를 가상 센서데이터로 추출할 수 있다(S15). 데이터생성모듈(110)은 추출된 다수의 가상 센서데이터를 학습데이터로 생성하여 출력할 수 있다.First, the modeling unit 111 of the data generation module 110 may construct a virtual power plant based on information on power generation facilities provided from the outside (S11). Subsequently, the simulation unit 113 may start the virtual power plant based on a predetermined scenario, for example, a normal start-up scenario and a failure start-up scenario (S13). Subsequently, the data extraction unit 115 may extract the state information of the power generation facility according to the start of the virtual power plant from the at least one sensing point set for each of the plurality of power generation facilities of the virtual power plant as virtual sensor data (S15). The data generation module 110 may generate and output a plurality of extracted virtual sensor data as learning data.

고장예측 및 진단시스템(100)의 데이터처리모듈(120)은 데이터생성모듈(110)의 다수의 학습데이터 또는 발전소(200)의 다수의 실시간 센서데이터를 수집하여 분석 및 변환하고, 이를 통합하여 적재할 수 있다(S20). The data processing module 120 of the failure prediction and diagnosis system 100 collects and analyzes and converts a plurality of real-time sensor data of the power generation unit 200 or a plurality of learning data of the data generation module 110, and loads them by integrating them It can be done (S20).

데이터처리모듈(120)의 데이터선택 유닛(121)은 다수의 학습데이터 및 실시간 센서데이터 중 하나를 선택할 수 있다(S21). 이어, 데이터분석 유닛(122)은 선택된 데이터의 유효성을 분석하여 표준화를 수행하고, 이를 2차원 또는 3차원의 이미지 데이터로 변환할 수 있다(S23). 계속해서, 데이터통합 유닛(123)은 변환된 데이터를 그룹화하여 통합하고, 이를 적재할 수 있다(S25). The data selection unit 121 of the data processing module 120 may select one of a plurality of learning data and real-time sensor data (S21). Subsequently, the data analysis unit 122 analyzes the validity of the selected data to perform standardization, and converts it into 2D or 3D image data (S23). Subsequently, the data integration unit 123 may group and consolidate the converted data and load it (S25).

고장예측/진단모듈(130)은 데이터처리모듈(120)에 적재된 다수의 학습데이터를 이용하여 발전설비의 고장 발생 예측 및 진단을 학습할 수 있다. 이어, 고장예측/진단모듈(130)은 학습 결과에 기초하여 발전소(200)로부터 수집된 실시간 센서데이터로부터 발전설비의 실제 고장 발생을 예측 및 진단할 수 있다(S30).The failure prediction/diagnosis module 130 may learn the prediction and diagnosis of failures of power generation facilities using a plurality of learning data loaded in the data processing module 120. Subsequently, the failure prediction/diagnosis module 130 may predict and diagnose the actual failure of the power generation facility from real-time sensor data collected from the power plant 200 based on the learning result (S30).

고장예측/진단모듈(130)은 인공지능 기반의 학습모델로 구현될 수 있다. 따라서, 고장예측/진단모듈(130)은 고장 발생의 예측 및 진단 정확성을 높이기 위해 다양한 학습이 필요하다. 이에, 고장 예측 및 진단시스템(100)은 데이터생성모듈(110)을 이용하여 발전설비의 다양한 고장 상황에 대한 학습데이터를 생성하고, 이를 이용하여 고장예측/진단모듈(130)을 학습시킬 수 있다. The failure prediction/diagnosis module 130 may be implemented as an artificial intelligence-based learning model. Therefore, the failure prediction/diagnosis module 130 needs a variety of learning to increase the accuracy of prediction and diagnosis of failures. Accordingly, the failure prediction and diagnosis system 100 may generate learning data for various failure conditions of the power generation facility using the data generation module 110 and use this to train the failure prediction/diagnosis module 130. .

다시 말해, 발전소(200)에서 수집되는 실제 데이터, 즉 실시간 센서데이터는 대부분 발전소(200)의 정상기동에 따른 발전설비의 상태에 대한 데이터이다. 따라서, 발전설비의 다양한 고장 상황에 따라 고장예측/진단모듈(130)을 학습시키는 것이 어렵다. In other words, the actual data collected from the power plant 200, that is, the real-time sensor data is mostly data on the state of the power generation facility according to the normal operation of the power plant 200. Therefore, it is difficult to learn the failure prediction/diagnosis module 130 according to various failure conditions of the power generation facility.

이에, 본 발명의 고장 예측 및 진단시스템(100)은 데이터생성모듈(110)을 통해 가상발전소를 구축하고, 다양한 고장기동 시나리오를 이용하여 가상발전소를 기동함으로써, 발전설비에 대한 다양한 고장 상황의 센서데이터, 즉 가상 센서데이터를 추출할 수 있다. 그리고, 이러한 가상 센서데이터를 분석 및 변환하여 고장예측/진단모듈(130)에 학습데이터로 제공함으로써, 고장예측/진단모듈(130)은 다양한 고장 환경에서의 발전설비의 상태에 대해 학습할 수 있다. 그리고, 고장예측/진단모듈(130)은 학습 결과에 기초하여 실제 데이터, 즉 발전소(200)로부터 수집되는 실시간 센서데이터로부터 발전설비의 실제 고장 발생을 예측 및 진단하고, 그에 따른 예측 및 진단결과를 출력할 수 있다. 고장예측/진단모듈(130)에서 출력되는 예측 및 진단결과는 고장 발생이 예측되는 발전설비에 대한 고장 대응 단계 정보, 잔여 대응시간 정보 및 고장 원인정보 등을 포함할 수 있다. Accordingly, the failure prediction and diagnosis system 100 of the present invention builds a virtual power plant through the data generation module 110 and starts the virtual power plant using various failure start-up scenarios, thereby detecting various failure conditions for the power generation facility. Data, ie virtual sensor data, can be extracted. And, by analyzing and converting such virtual sensor data and providing it as learning data to the failure prediction/diagnosis module 130, the failure prediction/diagnosis module 130 can learn about the state of the power generation facility in various failure environments. . Then, the failure prediction/diagnosis module 130 predicts and diagnoses the actual failure of the power generation facility from actual data, that is, real-time sensor data collected from the power plant 200, based on the learning results, and predicts and diagnoses the result. Can print The prediction and diagnosis results output from the failure prediction/diagnosis module 130 may include failure response step information, residual response time information, and failure cause information for a power generation facility in which a failure is predicted.

다음으로, 정보표시모듈(140)은 고장예측/진단모듈(130)의 고장 예측 및 진단 결과를 외부의 발전소 운전원들에게 표시할 수 있다(S40). 정보표시모듈(140)은 예측 및 진단결과에 기초하여 데이터베이스(141)로부터 해당 발전설비의 다양한 부가정보를 추출하고, 이를 예측 및 진단 결과에 매핑하여 함께 표시할 수 있다. 여기서, 부가정보는 발전설비의 현장 사진 및 영상정보, 발전설비의 고장이력 및 정비이력정보, 발전설비의 배치에 대한 도면정보 및 발전설비의 3차원 모델링 정보 등을 포함할 수 있다. Next, the information display module 140 may display failure prediction and diagnosis results of the failure prediction/diagnosis module 130 to external power plant operators (S40). The information display module 140 may extract various additional information of a corresponding power generation facility from the database 141 based on the prediction and diagnosis results, map them to the prediction and diagnosis results, and display them together. Here, the additional information may include on-site photo and video information of the power generation facility, failure history and maintenance history information of the power generation facility, drawing information about the arrangement of the power generation facility, and 3D modeling information of the power generation facility.

상술한 바와 같이, 본 발명의 발전소 고장 예측 및 진단시스템(100)은 인공지능 기반의 학습모델로 구현된 고장예측/진단모듈(130)을 통해 발전소(200)의 발전설비의 고장 발생을 예측 및 진단하여 발전설비의 부가정보와 함께 표시함으로써, 실제 발전설비의 고장이 발생되기 전에 해당 발전설비의 고장을 미연에 방지할 수 있다. As described above, the power plant failure prediction and diagnosis system 100 of the present invention predicts a failure of the power generation facility of the power plant 200 through the failure prediction/diagnosis module 130 implemented as an artificial intelligence-based learning model, and By diagnosing and displaying along with the additional information of the power generation facility, the failure of the power generation facility can be prevented before the failure of the actual power generation facility occurs.

또한, 본 발명의 발전소 고장 예측 및 진단시스템(100)은 가상발전소를 구축하여 다양한 고장 상황에 대한 학습데이터를 생성함으로써, 고장예측/진단모듈(130)의 학습 능력을 높일 수 있으며, 이로 인해 고장예측/진단모듈(130)을 통한 발전소(200)의 발전설비 고장 예측 및 진단의 정확성을 높일 수 있다. In addition, the power plant failure prediction and diagnosis system 100 of the present invention can increase the learning ability of the failure prediction/diagnosis module 130 by constructing a virtual power plant to generate learning data for various failure situations. Through the prediction/diagnostic module 130, it is possible to increase the accuracy of predicting and diagnosing power plant failure of the power plant 200.

100: 발전소 고장예측 및 진단시스템 110: 데이터생성모듈
111: 모델링 유닛 113: 시뮬레이션 유닛
115: 데이터추출 유닛 120: 데이터처리모듈
121: 데이터선택 유닛 122: 데이터분석 유닛
123: 데이터통합 유닛 124: 제1적재 유닛
125: 제2적재 유닛 130: 고장예측/진단모듈
140: 정보표시모듈 141: 데이터베이스
143: 매핑 유닛 145: 표시 유닛
100: power plant failure prediction and diagnosis system 110: data generation module
111: modeling unit 113: simulation unit
115: data extraction unit 120: data processing module
121: data selection unit 122: data analysis unit
123: data integration unit 124: first loading unit
125: second loading unit 130: failure prediction / diagnosis module
140: information display module 141: database
143: mapping unit 145: display unit

Claims (12)

가상발전소를 구축하여 다수의 학습데이터를 생성하는 데이터생성모듈;
상기 학습데이터를 분석하여 변환하고, 변환된 데이터를 적재하는 데이터처리모듈;
상기 데이터처리모듈에 적재된 데이터로부터 고장 예측 및 진단을 위한 학습을 수행하고, 학습 결과에 기초하여 발전소로부터 수집된 하나 이상의 실시간 센서데이터로부터 상기 발전소의 발전설비 상태를 판단하여 고장 발생을 예측 및 진단하는 고장예측/진단모듈; 및
상기 고장예측/진단모듈의 예측 및 진단 결과 및 대응되는 발전설비의 부가정보를 함께 표시하는 정보표시모듈;을 포함하고,
상기 데이터생성모듈은,
상기 발전소의 다수의 발전설비들 각각을 모델링하여 상기 가상발전소를 구축하는 모델링 유닛;
정상기동 시나리오 및 고장기동 시나리오 중 하나에 기초하여 상기 가상발전소를 기동하는 시뮬레이션 유닛; 및
상기 가상발전소로부터 가상 센서데이터를 추출하여 상기 학습데이터로 생성하는 데이터추출 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 고장 예측 및 진단시스템.
A data generation module for constructing a virtual power plant and generating a plurality of learning data;
A data processing module that analyzes and converts the learning data and loads the converted data;
Predicting and diagnosing failures by performing the learning for predicting and diagnosing failures from the data loaded in the data processing module, and determining the status of the power generation facilities of the power plants from one or more real-time sensor data collected from the power plants based on the learning results. Fault prediction/diagnostic module; And
Includes an information display module for displaying the predictive and diagnostic results of the failure prediction/diagnostic module and additional information of the corresponding power generation facility together.
The data generation module,
A modeling unit for constructing the virtual power plant by modeling each of a plurality of power generation facilities of the power plant;
A simulation unit for starting the virtual power plant based on one of a normal start-up scenario and a failure start-up scenario; And
And a data extraction unit that extracts virtual sensor data from the virtual power plant and generates it as the learning data.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 데이터처리모듈은,
상기 데이터생성모듈의 상기 학습데이터와 상기 발전소의 상기 실시간 센서데이터 중 하나를 선택하는 데이터선택 유닛;
선택된 데이터의 유효성을 분석하고, 분석결과에 기초하여 상기 선택된 데이터를 표준화하여 변환하는 데이터분석 유닛;
변환된 데이터를 그룹화하여 통합하는 데이터통합 유닛; 및
통합된 데이터를 적재하는 적재 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 고장 예측 및 진단시스템.
According to claim 1,
The data processing module,
A data selection unit selecting one of the learning data of the data generation module and the real-time sensor data of the power plant;
A data analysis unit for analyzing the validity of the selected data and standardizing and converting the selected data based on the analysis result;
A data integration unit for grouping and consolidating the converted data; And
Power plant failure prediction and diagnostic system comprising a loading unit for loading integrated data.
제1항에 있어서,
상기 고장예측/진단모듈은 인공지능 기반의 학습모델로 구현되는 것을 특징으로 하는 발전소 고장 예측 및 진단시스템.
According to claim 1,
The failure prediction/diagnosis module is a power plant failure prediction and diagnosis system, characterized by being implemented as an artificial intelligence-based learning model.
제1항에 있어서,
상기 정보표시모듈은,
다수의 발전설비 각각에 대한 상기 부가정보가 저장된 데이터베이스;
상기 다수의 발전설비 중 상기 예측 및 진단 결과에 대응되는 적어도 하나의 발전설비의 부가정보를 상기 예측 및 진단 결과에 매핑하는 매핑 유닛; 및
상기 예측 및 진단 결과와 매핑된 부가정보를 함께 표시하는 표시 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 고장 예측 및 진단시스템.
According to claim 1,
The information display module,
A database storing the additional information for each of a plurality of power generation facilities;
A mapping unit that maps additional information of at least one power generation facility corresponding to the prediction and diagnosis results among the plurality of power generation facilities to the prediction and diagnosis results; And
And a display unit displaying additional information mapped together with the prediction and diagnosis results.
제1항에 있어서,
상기 예측 및 진단 결과는,
상기 발전설비의 고장 발생에 따른 대응 단계 정보, 잔여 대응시간 정보 및 고장 원인정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 고장 예측 및 진단시스템.
According to claim 1,
The prediction and diagnosis results,
Power plant failure prediction and diagnosis system, characterized in that it comprises at least one of the response step information, residual response time information and failure cause information according to the failure of the power generation facility.
제1항에 있어서,
상기 부가정보는,
상기 발전설비의 현장 사진 및 영상정보, 상기 발전설비의 고장이력 및 정비이력정보, 상기 발전설비의 배치에 대한 도면정보 및 상기 발전설비의 3차원 모델링 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 고장 예측 및 진단시스템.
According to claim 1,
The additional information,
A power plant comprising at least one of on-site photo and video information of the power generation facility, failure history and maintenance history information of the power generation facility, drawing information on the arrangement of the power generation facility, and three-dimensional modeling information of the power generation facility. Failure prediction and diagnosis system.
발전소의 다수의 발전설비들 각각에 대한 정보에 기초하여 가상발전소를 구축하고, 상기 가상발전소를 기동하여 다수의 학습데이터를 생성하는 단계;
상기 학습데이터의 유효성을 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 학습데이터를 변환하여 적재하는 단계;
적재된 데이터를 이용하여 상기 다수의 발전설비들의 고장 발생 예측 및 진단을 학습하고, 학습 결과에 기초하여 상기 발전소로부터 수집된 하나 이상의 실시간 센서데이터로부터 상기 다수의 발전설비들의 고장 발생을 예측 및 진단하는 단계; 및
고장 발생에 대한 예측 및 진단 결과에 대응되는 발전설비의 부가정보를 상기 예측 및 진단 결과와 함께 표시하는 단계;를 포함하고,
상기 다수의 학습데이터를 생성하는 단계는,
정상기동 시나리오 및 고장기동 시나리오 중 하나에 기초하여 상기 가상발전소를 기동하는 단계; 및
상기 가상발전소에 설정된 적어도 하나의 센싱 포인트로부터 다수의 가상 센서데이터를 추출하고, 상기 다수의 가상 센서데이터에 기초하여 상기 다수의 학습데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 고장 예측 및 진단방법.
Constructing a virtual power plant based on information on each of a plurality of power generation facilities of the power plant, and starting the virtual power plant to generate a plurality of learning data;
Analyzing the validity of the learning data and converting and loading the learning data according to the analysis result;
Learning the failure occurrence prediction and diagnosis of the plurality of power generation facilities using the loaded data, and predicting and diagnosing the failure occurrence of the plurality of power generation facilities from one or more real-time sensor data collected from the power plant based on the learning result. step; And
Includes; displaying additional information of the power generation facility corresponding to the prediction and diagnosis results for the failure occurrence together with the prediction and diagnosis results;
The step of generating the plurality of learning data,
Starting the virtual power plant based on one of a normal start-up scenario and a failure start-up scenario; And
And extracting a plurality of virtual sensor data from at least one sensing point set in the virtual power plant, and generating the plurality of learning data based on the plurality of virtual sensor data. Way.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 학습데이터를 변환하여 적재하는 단계는,
상기 학습데이터와 상기 실시간 센서데이터 중 하나를 선택하고, 선택된 데이터의 유효성을 분석하는 단계;
분석 결과에 기초하여 상기 선택된 데이터를 변환하는 단계; 및
변환된 데이터를 그룹화하여 통합하고, 통합된 데이터를 적재하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 고장 예측 및 진단방법.
The method of claim 8,
The step of converting and loading the learning data,
Selecting one of the learning data and the real-time sensor data, and analyzing the validity of the selected data;
Converting the selected data based on an analysis result; And
A method of predicting and diagnosing a power plant failure, comprising the step of grouping and consolidating the transformed data and loading the integrated data.
제8항에 있어서,
상기 다수의 발전설비들의 고장 발생을 예측 및 진단하는 단계는,
고장 발생에 따른 대응 단계 정보, 잔여 대응시간 정보 및 고장 원인정보 중 적어도 하나를 포함하는 상기 예측 및 진단 결과를 출력하는 단계인 것을 특징으로 하는 발전소 고장 예측 및 진단방법.
The method of claim 8,
Predicting and diagnosing the failure of the plurality of power generation facilities,
And outputting the prediction and diagnosis results including at least one of response stage information, residual response time information, and failure cause information according to a failure occurrence.
제8항에 있어서,
상기 부가정보를 상기 예측 및 진단 결과와 함께 표시하는 단계는,
상기 예측 및 진단 결과에 대응되는 상기 발전설비의 현장 사진 및 영상정보, 상기 발전설비의 고장이력 및 정비이력정보, 상기 발전설비의 배치에 대한 도면정보 및 상기 발전설비의 3차원 모델링 정보 중 적어도 하나를 포함하는 상기 부가정보를 함께 표시하는 단계인 것을 특징으로 하는 발전소 고장 예측 및 진단 방법.
The method of claim 8,
The step of displaying the additional information together with the prediction and diagnosis results,
At least one of on-site photo and video information of the power generation facility, failure history and maintenance history information of the power generation facility, drawing information about the arrangement of the power generation facility, and three-dimensional modeling information of the power generation facility corresponding to the prediction and diagnosis results Method for predicting and diagnosing a power plant failure, characterized in that the step of displaying the additional information together.
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