WO2017051574A1 - 異常予兆監視システム - Google Patents

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WO2017051574A1
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健二 真塩
太香恵 山下
東　隆史
晋 椎塚
西谷　順一
正文 内海
純 澁谷
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三菱重工業株式会社
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    • G05B23/0235—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions based on a comparison with predetermined threshold or range, e.g. "classical methods", carried out during normal operation; threshold adaptation or choice; when or how to compare with the threshold
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the present invention relates to an abnormality sign monitoring system for detecting an abnormality sign of a nuclear power plant.
  • an operation data management device for monitoring a monitoring target such as a plant is known (for example, see Patent Document 1).
  • the management value for determining the state is compared with the operation data acquired from the monitoring target, the presence or absence of abnormality and the degree of abnormality are evaluated, and the operation acquired when it is determined that there is an abnormality Monitoring data.
  • three management values are set so that the operation data state area is, for example, four areas of a normal area, a pre-alarm area, an alarm area, and a stop area. It is set as a value. That is, these management values are boundary values that divide each area.
  • the operation data acquired from the monitoring target such as the plant may fluctuate greatly depending on the operation state of the plant.
  • the operation data may fluctuate over the normal range and the pre-alarm area.
  • the operation data may change in the pre-alarm area, Even if there is, there is a possibility that the operation data will shift in the normal range.
  • the detection of an abnormality sign is detection of a sign that is unlikely to cause an abnormality in the future, although it does not cause an abnormality in the plant equipment due to deterioration of the plant equipment over time.
  • a method for detecting an abnormal sign there is a method for detecting an abnormal sign based on the correlation of operation data of the plant. Specifically, each of a plurality of operation data that can be acquired from the plant is combined, and when the correlation value of the combined operation data is disturbed as compared with the correlation value at the normal time, an abnormal sign is detected.
  • a combination having a low correlation may occur as an influence of noise, and the more operation data, the greater the number of combinations. There is a problem that the calculation load related to the abnormal sign increases.
  • the present invention has an object to provide an abnormal sign monitoring system capable of suitably detecting an abnormal sign while suppressing an increase in calculation load in consideration of a nuclear plant performing base load operation. To do.
  • the abnormality sign monitoring system of the present invention is an abnormality sign monitoring system for monitoring an abnormality sign of a nuclear power plant so that it can be detected, and a storage unit for storing plant operation data including measurement parameters measured in the nuclear power plant,
  • a monitoring control unit that detects an abnormal sign of the nuclear power plant based on plant operation data, and the nuclear power plant performs base load operation so that the measurement parameter becomes a predetermined target value.
  • the monitoring control unit sets a normal range that is a range in which the transition of the current measurement parameter is normal based on the past plant operation data, and the current measurement parameter is the set normal range It is characterized by detecting a sign of abnormality when exceeding.
  • the monitoring control unit can preferably detect the abnormality sign when the current measurement parameter exceeds the normal range set based on the past plant operation data. At this time, the monitoring control unit does not need to obtain the correlation of the measurement parameters, and can determine whether or not the current measurement parameter exceeds the normal range, thereby suppressing an increase in calculation load.
  • an alarm value for warning of abnormality of the nuclear power plant is set in advance, and the alarm value is a threshold value for separating a normal determination area where the measurement parameter is normal and an abnormality determination area where the measurement parameter is abnormal. It is preferable that the normal range is set in the normal determination region.
  • a plurality of operation modes corresponding to the operation status of the nuclear power plant are prepared in advance, and the normal range is prepared based on the plant operation data of the past operation status corresponding to the plurality of operation modes,
  • the monitoring control unit preferably sets the normal range corresponding to the operation mode when the operation mode according to the current operation state of the nuclear power plant is set.
  • a plurality of operation states of the nuclear power plant that is, operation modes are prepared according to, for example, the operation state of the nuclear power plant that changes depending on the external environment, or a plurality of operation modes according to the operation such as start-up operation and stop operation of the nuclear power plant. Or be prepared.
  • the monitoring control unit can change the setting of the normal range.
  • the sensitivity of detecting an abnormal sign is lowered by increasing the width of the normal range, or the sensitivity of detecting an abnormal sign is increased by reducing the width of the normal range. be able to. For this reason, for example, by changing the setting so that the normal range is narrowed in the later stage of the operation cycle of the nuclear power plant, it is possible to increase the sensitivity of detecting an abnormal sign in the later stage of the operation cycle.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram relating to a nuclear power plant operation system including an abnormality sign monitoring system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram schematically showing the abnormality sign monitoring system according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing measurement parameters.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram relating to a nuclear power plant operation system including an abnormality sign monitoring system according to the present embodiment.
  • the abnormality sign monitoring system 102 according to the present embodiment is incorporated in a nuclear power plant operating system 100 used when operating a nuclear power plant.
  • the nuclear power plant is, for example, a nuclear power plant 110 having a nuclear reactor, and the nuclear power plant 110 is controlled to perform base load operation and is provided in the site 115.
  • the nuclear power plant operation system 100 will be described prior to the description of the abnormality sign monitoring system 102 with reference to FIG.
  • the nuclear power plant operation system 100 includes an operation monitoring system 101, an abnormality sign monitoring system 102, an abnormality diagnosis system 103, a maintenance system 104, and an operation history database 105.
  • the systems 101, 102, 103, and 104 and the operation history database 105 are communicably connected by a station bus 107 and a plurality of unit buses 108a, 108b, and 108c.
  • the operation monitoring system 101 monitors and controls the operation of the nuclear power plant 110.
  • the operation monitoring system 101 includes a distributed control system (DCS) 121, a process control system (PCCS) 122, and a gateway 123.
  • DCS distributed control system
  • PCCS process control system
  • the distributed control system 121 is configured to include a plurality of control devices that are connected to be able to control the nuclear power plant 110 and that have a plurality of control functions distributed.
  • the distributed control system 121 is a system that controls the operation of each device such as a pump and a valve (not shown) provided in the nuclear power plant 110.
  • the distributed control system 121 controls the operation of the nuclear power plant 110 by controlling the operation of each device based on a control signal from the process control system 122.
  • the distributed control system 121 is connected to a plurality of measuring devices provided in the nuclear power plant 110, acquires a plurality of measurement parameters output from the plurality of measuring devices as plant operation data, and acquires the acquired plant operation. Data is output to the process control system 122.
  • the process control system 122 is connected to the distributed control system 121 via the unit bus 108a, and is provided in a central control room (MCR) 131 that is remote from the building 133 where the nuclear power plant 110 is provided. .
  • the process control system 122 acquires plant operation data input from the distributed control system 121 and outputs a control signal for controlling the operation of the nuclear power plant 110 to the distributed control system 121. Further, the process control system 122 outputs the plant operation data acquired from the distributed control system 121 to the operation history database 105 via the gateway 123 and the station bus 107.
  • the gateway 123 is provided between the process control system 122 and the station bus 107, and is connected to the process control system 122 and the station bus 107, respectively.
  • the gateway 123 allows the output of plant operation data from the process control system 122 while restricting the input of data to the process control system 122 from other systems.
  • Such an operation monitoring system 101 acquires plant operation data from the nuclear power plant 110 and monitors the acquired plant operation data.
  • the operation monitoring system 101 causes the nuclear power plant 110 to perform base load operation so that a plurality of measurement parameters included in the acquired plant operation data have predetermined target values.
  • the target value becomes a steady value.
  • the operation history database 105 is connected to the station bus 107 via the unit bus 108b and the gateway 124. That is, the gateway 124 is provided between the unit bus 108b and the station bus 107, and is connected to the unit bus 108b and the station bus 107, respectively.
  • the operation history database 105 is connected to the unit bus 108b.
  • the operation history database 105 is provided in an office 132 apart from the building 133 where the nuclear power plant 110 is provided.
  • the operation history database 105 stores the plant operation data history by accumulating the plant operation data output from the distributed control system 121.
  • the operation history database 105 can output plant operation data in response to requests from the abnormality diagnosis system 103 and the maintenance system 104.
  • the abnormality sign monitoring system 102 is connected to the unit bus 108b, and can acquire the plant operation data output from the operation history database 105 via the unit bus 108b. Moreover, the abnormality sign monitoring system 102 can acquire the plant operation data output from the distributed control system 121 in real time. As will be described in detail later, the abnormality sign monitoring system 102 compares the normal range set based on past plant operation data stored in the operation history database 105 with the current plant operation data acquired in real time. The abnormal sign of the nuclear power plant 110 is detected. The abnormality sign monitoring system 102 is connected to the unit bus 108 b and can output abnormality sign data, which is data relating to the detected abnormality sign, to the abnormality diagnosis system 103.
  • the abnormality diagnosis system 103 is connected to the unit bus 108b, and can acquire the abnormality sign data output from the abnormality sign monitoring system 102 via the unit bus 108b.
  • the abnormality diagnosis system 103 identifies a facility or device that causes an abnormality from various facilities and various devices constituting the nuclear power plant 110 based on the abnormality sign data.
  • the abnormality diagnosis system 103 is connected to the unit bus 108c, and can output a diagnosis result relating to the specified facility or equipment to the maintenance system 104 as maintenance data.
  • the maintenance system 104 is a system for maintaining and managing the nuclear power plant 110.
  • the maintenance system 104 acquires maintenance data of the nuclear power plant 110 diagnosed by the abnormality diagnosis system 103, provides the acquired maintenance data to a maintenance worker, and maintenance inspection obtained by inspection work by the maintenance worker, etc. Acquire and accumulate results as maintenance data.
  • the maintenance system 104 includes a maintenance database 135, a maintenance terminal 136, and a maintenance portable terminal 137.
  • the maintenance database 135 is provided in the office 132 and is connected to the unit bus 108c.
  • the maintenance database 135 outputs maintenance data to the abnormality diagnosis system 103, accumulates maintenance data input from the maintenance terminal 136 and the maintenance portable terminal 137, and stores maintenance data acquired from the abnormality diagnosis system 103 to the maintenance terminal 136. Or output.
  • the maintenance terminal 136 is provided in the building 133 that is an unmanaged area where the nuclear power plant 110 is provided, and is connected to the unit bus 108c.
  • the maintenance terminal 136 provides maintenance data acquired from the maintenance database 135 to the maintenance worker, and outputs maintenance data input by the maintenance worker to the maintenance database 135.
  • the maintenance terminal 136 may be provided in the office 132.
  • the maintenance portable terminal 137 is carried by a maintenance worker and can communicate with the maintenance terminal 136 wirelessly.
  • a maintenance inspection result obtained by an inspection operation and an appearance inspection of the maintenance worker is input as maintenance data by the maintenance worker.
  • the maintenance portable terminal 137 outputs the input maintenance data to the maintenance terminal 136 by wireless communication.
  • the maintenance terminal 136 and the maintenance portable terminal 137 are provided in the building 133, and wireless communication between the maintenance terminal 136 and the maintenance portable terminal 137 is performed in the building 133.
  • the systems 101, 102, 103, 104 and the operation history database 105 are connected by the buses 107, 108a, 108b, 108c. , 104 can be shared, and the shared data can be processed.
  • a large information terminal 141 is provided in the conference room 134 in the office 132, and the large information terminal 141 is connected to the unit bus 108b.
  • On the large-sized information terminal 141 in addition to maintenance data accumulated in the maintenance system 104, data acquired in each system 101, 102, 103 can be displayed.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram schematically showing the abnormality sign monitoring system according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing measurement parameters.
  • the abnormality sign monitoring system 102 is configured using hardware resources such as a computer having the storage unit 10 and the monitoring control unit 11. As described above, the abnormality sign monitoring system 102 sets a normal range W that is a range in which plant operation data normally changes based on past plant operation data stored in the operation history database 105. Further, the abnormality sign monitoring system 102 determines whether or not the current plant operation data acquired in real time is changing in the normal range W.
  • the storage unit 10 is configured using hardware resources such as a memory and a storage device, and includes past plant operation data acquired from the operation history database 105, current plant operation data acquired in real time from the distributed control system 121, and The data including is stored. Further, the storage unit 10 stores a normal range W described below created by the monitoring control unit 11 and an alarm value K described below that warns of an abnormality of the nuclear power plant 110.
  • the monitoring control unit 11 is configured by using hardware resources such as an integrated circuit including a CPU, and monitors the presence or absence of an abnormality sign of the nuclear power plant 110 that is performing a base load operation or the presence or absence of an abnormality of the nuclear power plant 110. Or monitoring.
  • the monitoring control unit 11 uses the alarm value K stored in the storage unit 10 as a threshold when monitoring whether there is an abnormality. That is, the monitoring control unit 11 determines whether or not a predetermined measurement parameter included in the current plant operation data acquired in real time from the distributed control system 121 exceeds the alarm value K. For example, when the alarm value K is an upper limit value, a region where the alarm value K is equal to or less than the alarm value K is a normal determination region E1 where the measurement parameter is normal, and a region where the measurement parameter is larger than the alarm value K The abnormality determination area E2 becomes abnormal. The monitoring control unit 11 determines that the measurement parameter is normal when the measurement parameter is a value in the normal determination region E1, and determines that the measurement parameter is abnormal when the measurement parameter is the value in the abnormality determination region E2.
  • the monitoring control unit 11 when monitoring the presence / absence of an abnormality sign, creates a normal range W in the operation cycle from the start of operation of the nuclear power plant 110 to the stop of operation based on past plant operation data. Then, the monitoring control unit 11 determines whether or not a predetermined measurement parameter included in the current plant operation data acquired in real time from the distributed control system 121 is within the normal range W and changes.
  • the normal range W is set in the normal determination area E1.
  • the monitoring control unit 11 acquires past plant operation data for each operation cycle.
  • the monitoring control unit 11 acquires a value of a predetermined measurement parameter of past plant operation data in a predetermined period of the operation cycle, and calculates an average value ⁇ of the measurement parameter in the predetermined period. Further, the monitoring control unit 11 calculates the standard deviation ⁇ based on the average value ⁇ . Then, the monitoring control unit 11 sets a range in which the standard deviation ⁇ is ⁇ 3 ⁇ (that is, ⁇ ⁇ 3 ⁇ ) around the average value ⁇ as the normal range W.
  • the normal range W may be ⁇ ⁇ 5 ⁇ , and is set as appropriate according to each measurement parameter.
  • the monitoring control part 11 sets the normal range W shown in FIG. 3 over the whole period of a driving
  • the normal range W is created by the monitoring control unit 11 before the operation of the nuclear power plant 110 is started.
  • the monitoring control unit 11 determines whether or not a predetermined measurement parameter included in the current plant operation data acquired in real time from the distributed control system 121 is within the normal range W and changes. Determine. When the measurement parameter exceeds the normal range W, the monitoring control unit 11 determines that an abnormal sign has been detected. Then, when an abnormality sign is detected, the monitoring control unit 11 notifies the maintenance worker to that effect, and outputs abnormality sign data regarding the measurement parameter in which the abnormality sign is detected to the abnormality diagnosis system 103. .
  • the abnormality diagnosis system 103 generates a prediction model L that predicts the progress of the measurement parameter by extrapolation for the measurement parameter of the abnormality sign data, and performs abnormality diagnosis using the generated prediction model L. .
  • a plurality of normal ranges W are prepared according to the operation status of the nuclear power plant 110.
  • the abnormality sign monitoring system 102 is provided with a plurality of operation modes according to the operation status of the nuclear power plant 110.
  • the plurality of operation modes include a test operation mode when the nuclear power plant 110 performs a periodic test, an auxiliary device switching operation mode when an auxiliary device provided in the nuclear power plant 110 is switched, and the nuclear power plant 110 There are a start-up operation mode when the start-up operation is performed, an operation stop mode when the nuclear power plant 110 stops, and the like.
  • the plurality of operation modes there is a mode in which the nuclear power plant 110 operates in a predetermined season (summer season, winter season, etc.).
  • a plurality of normal ranges W are prepared corresponding to a plurality of operation modes.
  • the normal range W corresponding to each operation mode is created, the normal range W is created based on past plant operation data in a predetermined period of the nuclear power plant 110 operating in the operation situation corresponding to each operation mode.
  • the monitoring control unit 11 sets a normal range W corresponding to the selected operation mode, and monitors an abnormal sign.
  • the monitoring control unit 11 can change the setting of the set normal range W for each measurement parameter, or can change the setting according to the operation time.
  • the supervisory control unit 11 changes the range of the normal range W to be narrowed stepwise or continuously from the first stage to the second half of the operation cycle of the nuclear power plant 110.
  • the normal range W is changed from ⁇ ⁇ 5 ⁇ to ⁇ ⁇ 3 ⁇ from the first half of the operation cycle to the second half.
  • the sensitivity of the abnormality sign in the later stage of the operation cycle is higher than that in the previous period of the operation cycle.
  • the normal range W can be set and changed for each measurement parameter, it may be set and changed for the plant operation data, that is, for all measurement parameters, and is not particularly limited.
  • the supervisory control unit 11 sets the normal range W based on past plant operation data, taking advantage of the fact that the nuclear power plant 110 performs base load operation, By determining whether or not the measurement parameter exceeds the normal range W, it is possible to suitably detect the abnormality sign. At this time, the monitoring control unit 11 does not need to obtain the correlation between the measurement parameters, and it is only necessary to determine whether or not the current measurement parameter exceeds the normal range W. Therefore, the increase in calculation load can be suppressed. it can.
  • the normal range W can be set in the normal determination region E1, it is possible to detect an abnormality sign of the nuclear power plant 110 in the normal determination region E1 where the measurement parameter does not become abnormal. It becomes.
  • an appropriate normal range W can be set according to the operation status of the nuclear power plant 110. For this reason, it is possible to appropriately detect an abnormality sign according to the operation status of the nuclear power plant 110.
  • the width of the normal range W can be widened to reduce the sensitivity of detection of an abnormality sign, It is possible to increase the sensitivity of detection of an abnormal sign by reducing the width of W.

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Abstract

原子力発電プラントの異常予兆を検知可能に監視する異常予兆監視システムであって、原子力発電プラントにおいて計測される計測パラメータを含むプラント運転データを記憶する記憶部と、プラント運転データに基づいて、原子力発電プラントの異常予兆を検知する監視制御部と、を備え、原子力発電プラントは、計測パラメータが予め規定された目標値となるように、ベースロード運転を行っており、監視制御部は、過去のプラント運転データに基づいて、現在の計測パラメータの推移が正常となる範囲である正常範囲Ｗを設定し、現在の計測パラメータが、設定した正常範囲Ｗを超えた場合、異常予兆を検知する。

Description

異常予兆監視システム
　本発明は、原子力プラントの異常予兆を検知する異常予兆監視システムに関するものである。
　従来、プラント等の監視対象を監視する運転データ管理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この運転データ管理装置では、状態を判定する管理値と、監視対象から取得した運転データとを比較して、異常の有無及び異常の度合いを評価し、異常があると判定した場合に取得した運転データの監視を行っている。具体的に、管理値は、運転データの状態領域を、例えば、正常域、前置警報域、警報域および停止域の４領域とするように３つ設定され、上下限値、警報値及び停止値として設定されている。つまり、これらの管理値は、各領域を分ける境界値となっている。
特許第４４３４７９５号公報
　ところで、プラント等の監視対象から取得する運転データは、プラントの運転状況に応じて大きく変動する場合がある。この場合、運転データは、正常域及び前置警報域に亘って変動する可能性があり、例えば、プラントが正常であっても、運転データが前置警報域で推移したり、プラントに異常予兆があっても、運転データが正常域で推移したりする可能性がある。このため、特許文献１の運転データ管理装置では、運転データが正常域において推移する場合、異常予兆を検知することは困難である。ここで、異常予兆の検知とは、プラント設備の経時的な劣化等により、プラント設備の異常には至らないものの、将来的に異常が発生する可能性の高い兆しを検知することである。
　ここで、異常予兆を検知する方法としては、プラントの運転データの相関関係に基づいて、異常予兆を検知するものがある。具体的に、プラントから取得可能な複数の運転データのそれぞれを組み合わせ、組み合わせたそれぞれの運転データの相関値が、正常時における相関値と比較して乱れた場合、異常予兆を検知する。しかしながら、上記の異常予兆を検知する方法では、相関関係が低い組み合わせがノイズの影響として発生する可能性があり、また、運転データの数が多ければ多いほど、組み合わせの数が多くなることから、異常予兆に関する計算負荷が増大する問題がある。
　そこで、本発明は、原子力プラントがベースロード運転を行うことを考慮して、計算負荷の増大を抑制しつつ、異常予兆を好適に検知することができる異常予兆監視システムを提供することを課題とする。
　本発明の異常予兆監視システムは、原子力プラントの異常予兆を検知可能に監視する異常予兆監視システムであって、前記原子力プラントにおいて計測される計測パラメータを含むプラント運転データを記憶する記憶部と、前記プラント運転データに基づいて、前記原子力プラントの異常予兆を検知する監視制御部と、を備え、前記原子力プラントは、前記計測パラメータが予め規定された目標値となるように、ベースロード運転を行っており、前記監視制御部は、過去の前記プラント運転データに基づいて、現在の前記計測パラメータの推移が正常となる範囲である正常範囲を設定し、現在の前記計測パラメータが、設定した前記正常範囲を超えた場合、異常予兆を検知することを特徴とする。
　この構成によれば、原子力プラントは、ベースロード運転を行っていることから、計測される計測パラメータは、目標値を目標として推移する。このため、過去及び現在のプラント運転データに含まれる計測パラメータは、原子力プラントの運転状況が同じであり、また、原子力プラントが正常である場合、ほぼ同じような推移となる。よって、監視制御部は、現在の計測パラメータが、過去のプラント運転データに基づいて設定された正常範囲を超えた場合、異常予兆を好適に検知することができる。このとき、監視制御部は、計測パラメータの相関関係を求める必要がなく、現在の計測パラメータが正常範囲を超えるか否かを判定すればよいことから、計算負荷の増大を抑制することができる。
　また、前記原子力プラントの異常を警告する警報値が、予め設定され、前記警報値は、前記計測パラメータが正常となる正常判定領域と、前記計測パラメータが異常となる異常判定領域とを分けるしきい値となっており、前記正常範囲は、前記正常判定領域に設定されていることが好ましい。
　この構成によれば、正常判定領域に正常範囲を設定することで、計測パラメータが異常とならない正常判定領域において、原子力プラントの異常予兆を検知することが可能となる。
　また、前記原子力プラントの運転状況に応じた運転モードが、予め複数用意され、前記正常範囲は、複数の前記運転モードに対応する過去の運転状況の前記プラント運転データに基づいて、複数用意され、前記監視制御部は、現在の前記原子力プラントの運転状況に応じた前記運転モードが設定されると、前記運転モードに対応する前記正常範囲を設定することが好ましい。
　この構成によれば、原子力プラントの運転状況に応じて、適切な正常範囲を設定することができる。このため、原子力プラントの運転状況に応じた異常予兆を検知することが可能となる。ここで、原子力プラントの運転状況、すなわち運転モードは、例えば、外的環境によって変化する原子力プラントの運転状況に応じて複数用意されたり、原子力プラントの起動運転、停止運転等の運転に応じて複数用意されたりする。
　また、前記監視制御部は、前記正常範囲の広さを、設定変更可能となっていることが好ましい。
　この構成によれば、正常範囲の広さを広くすることで、異常予兆の検知の感度を低くしたり、正常範囲の広さを狭くすることで、異常予兆の検知の感度を高くしたりすることができる。このため、例えば、原子力プラントの運転サイクルの後期になるにつれて、正常範囲を狭めるように設定変更することで、運転サイクルの後期における異常予兆の検知の感度を高めることが可能となる。
図１は、本実施形態に係る異常予兆監視システムを含む原子力プラント運転システムに関する概略構成図である。 図２は、本実施形態に係る異常予兆監視システムを模式的に表した概略構成図である。 図３は、計測パラメータを示す説明図である。
　以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
［実施形態］
　図１は、本実施形態に係る異常予兆監視システムを含む原子力プラント運転システムに関する概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る異常予兆監視システム１０２は、原子力プラントを運転する際に使用される原子力プラント運転システム１００に組み込まれている。ここで、原子力プラントとしては、例えば、原子炉を有する原子力発電プラント１１０であり、原子力発電プラント１１０は、ベースロード運転を行うように制御され、サイト１１５内に設けられている。先ず、図１を参照して、異常予兆監視システム１０２の説明に先立ち、原子力プラント運転システム１００について説明する。
　図１に示すように、原子力プラント運転システム１００は、運転監視システム１０１と、異常予兆監視システム１０２と、異常診断システム１０３と、保守システム１０４と、運転履歴データベース１０５とを備えている。そして、原子力プラント運転システム１００は、ステーションバス１０７及び複数のユニットバス１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃにより、各システム１０１，１０２，１０３，１０４及び運転履歴データベース１０５が通信可能に接続されている。
　運転監視システム１０１は、原子力発電プラント１１０の運転の監視及び制御を行っている。運転監視システム１０１は、分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed　Control　System）１２１と、プロセス制御システム（ＰＣＣＳ：Process　Control　Computer　System）１２２と、ゲートウェイ１２３と、を備えている。
　分散制御システム１２１は、原子力発電プラント１１０を制御可能に接続され、複数の制御機能を分散させた複数の制御装置を含んで構成されている。分散制御システム１２１は、原子力発電プラント１１０に設けられた図示しないポンプ及びバルブ等の各機器の作動を制御するシステムである。この分散制御システム１２１は、プロセス制御システム１２２からの制御信号に基づいて、各機器の作動を制御することにより、原子力発電プラント１１０の運転を制御している。また、分散制御システム１２１は、原子力発電プラント１１０に設けられる複数の計測機器に接続されており、複数の計測機器からそれぞれ出力される複数の計測パラメータをプラント運転データとして取得し、取得したプラント運転データをプロセス制御システム１２２に向けて出力している。
　プロセス制御システム１２２は、ユニットバス１０８ａを介して分散制御システム１２１と接続されており、原子力発電プラント１１０が設けられる建屋１３３から離れた中央制御室（ＭＣＲ：Main　Control　Room）１３１に設けられている。プロセス制御システム１２２は、分散制御システム１２１から入力されるプラント運転データを取得すると共に、原子力発電プラント１１０の運転を制御するための制御信号を、分散制御システム１２１へ向けて出力している。また、プロセス制御システム１２２は、ゲートウェイ１２３及びステーションバス１０７を介して、分散制御システム１２１から取得したプラント運転データを、運転履歴データベース１０５へ向けて出力している。
　ゲートウェイ１２３は、プロセス制御システム１２２とステーションバス１０７との間に設けられ、プロセス制御システム１２２及びステーションバス１０７にそれぞれ接続されている。このゲートウェイ１２３は、プロセス制御システム１２２からのプラント運転データの出力を許容する一方で、他のシステムからのプロセス制御システム１２２へのデータの入力を規制する。
　このような運転監視システム１０１は、原子力発電プラント１１０からプラント運転データを取得し、取得したプラント運転データを監視する。また、運転監視システム１０１は、取得したプラント運転データに含まれる複数の計測パラメータが予め規定された目標値となるように、原子力発電プラント１１０にベースロード運転を行わせる。このように、原子力発電プラント１１０は、ベースロード運転を行うことから、目標値は、定常値となる。
　運転履歴データベース１０５は、ユニットバス１０８ｂ及びゲートウェイ１２４を介して、ステーションバス１０７に接続されている。つまり、ゲートウェイ１２４は、ユニットバス１０８ｂとステーションバス１０７との間に設けられ、ユニットバス１０８ｂ及びステーションバス１０７にそれぞれ接続され、運転履歴データベース１０５は、ユニットバス１０８ｂに接続されている。運転履歴データベース１０５は、原子力発電プラント１１０が設けられる建屋１３３から離れた事務所１３２に設けられている。運転履歴データベース１０５は、分散制御システム１２１から出力されたプラント運転データを蓄積することで、プラント運転データの履歴を保存する。この運転履歴データベース１０５は、異常診断システム１０３及び保守システム１０４からの要求に応じて、プラント運転データを出力可能となっている。
　異常予兆監視システム１０２は、ユニットバス１０８ｂに接続されており、運転履歴データベース１０５から出力されたプラント運転データを、ユニットバス１０８ｂを介して取得可能となっている。また、異常予兆監視システム１０２は、分散制御システム１２１から出力されたプラント運転データを、リアルタイムに取得可能となっている。異常予兆監視システム１０２は、詳細は後述するが、運転履歴データベース１０５に保存された過去のプラント運転データに基づいて設定される正常範囲と、リアルタイムに取得した現在のプラント運転データとを比較して、原子力発電プラント１１０の異常予兆を検知する。また、異常予兆監視システム１０２は、ユニットバス１０８ｂに接続されており、検知した異常予兆に関するデータである異常兆候データを、異常診断システム１０３へ向けて出力可能となっている。
　異常診断システム１０３は、ユニットバス１０８ｂに接続されており、異常予兆監視システム１０２から出力された異常兆候データを、ユニットバス１０８ｂを介して取得可能となっている。異常診断システム１０３は、異常兆候データに基づいて、原子力発電プラント１１０を構成する各種設備及び各種機器の中から、異常を引き起こす要因となる設備または機器を特定する。また、異常診断システム１０３は、ユニットバス１０８ｃに接続されており、特定した設備または機器に関する診断結果を保守データとして、保守システム１０４へ向けて出力可能となっている。
　保守システム１０４は、原子力発電プラント１１０を保守管理するためのシステムである。保守システム１０４は、異常診断システム１０３により診断した原子力発電プラント１１０の保守データを取得し、取得した保守データを保守作業員に提供したり、また、保守作業員による点検作業等によって得られる保守点検結果を保守データとして取得して蓄積したりする。この保守システム１０４は、保守データベース１３５と、保守端末１３６と、保守携帯端末１３７とを備えている。
　保守データベース１３５は、事務所１３２に設けられ、ユニットバス１０８ｃに接続されている。保守データベース１３５は、保守データを異常診断システム１０３に出力したり、保守端末１３６及び保守携帯端末１３７から入力される保守データを蓄積したり、異常診断システム１０３から取得した保守データを保守端末１３６に出力したりする。
　保守端末１３６は、原子力発電プラント１１０が設けられる非管理区域となる建屋１３３内に設けられ、ユニットバス１０８ｃに接続されている。保守端末１３６は、保守データベース１３５から取得した保守データを、保守作業員に提供したり、保守作業員により入力された保守データを、保守データベース１３５に出力したりする。なお、保守端末１３６は、事務所１３２内に設けてもよい。
　保守携帯端末１３７は、保守作業員に携帯されており、保守端末１３６と無線通信可能となっている。保守携帯端末１３７は、保守作業員の点検作業及び外観検査等によって得られる保守点検結果が、保守データとして保守作業員により入力される。また、保守携帯端末１３７は、入力された保守データを、無線通信により保守端末１３６へ向けて出力される。このとき、保守端末１３６及び保守携帯端末１３７は、建屋１３３内に設けられており、保守端末１３６及び保守携帯端末１３７間の無線通信は、建屋１３３内で行われる。
　このように、原子力プラント運転システム１００は、各システム１０１，１０２，１０３，１０４及び運転履歴データベース１０５が、各バス１０７，１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃによって接続されているため、各システム１０１，１０２，１０３，１０４で得た各種データを共有し、共有した各種データを処理することができる。
　また、原子力プラント運転システム１００には、事務所１３２内の会議室１３４に大型情報端末１４１が設けられており、大型情報端末１４１は、ユニットバス１０８ｂに接続されている。この大型情報端末１４１には、保守システム１０４に蓄積された保守データの他、各システム１０１，１０２，１０３において取得したデータが表示可能となっている。
　次に、図２及び図３を参照して、異常予兆監視システム１０２について説明する。図２は、本実施形態に係る異常予兆監視システムを模式的に表した概略構成図である。図３は、計測パラメータを示す説明図である。
　異常予兆監視システム１０２は、記憶部１０及び監視制御部１１を有するコンピュータ等のハードウェア資源を用いて構成されている。この異常予兆監視システム１０２は、上記したように、運転履歴データベース１０５に保存された過去のプラント運転データに基づいて、プラント運転データが正常に推移する範囲となる正常範囲Ｗを設定している。また、異常予兆監視システム１０２は、リアルタイムに取得している現在のプラント運転データが、正常範囲Ｗにおいて推移しているか否かを判定している。
　記憶部１０は、メモリおよび記憶装置等のハードウェア資源を用いて構成され、運転履歴データベース１０５から取得した過去のプラント運転データと、分散制御システム１２１からリアルタイムに取得した現在のプラント運転データと、を含むデータを記憶している。また、記憶部１０は、監視制御部１１により作成された下記する正常範囲Ｗと、原子力発電プラント１１０の異常を警告する下記する警報値Ｋとを記憶している。
　監視制御部１１は、ＣＰＵを含む集積回路等のハードウェア資源を用いて構成され、ベースロード運転している原子力発電プラント１１０の異常予兆の有無を監視したり、原子力発電プラント１１０の異常の有無を監視したりしている。
　監視制御部１１は、異常の有無を監視するにあたり、記憶部１０に記憶された警報値Ｋをしきい値として用いている。つまり、監視制御部１１は、分散制御システム１２１からリアルタイムに取得した現在のプラント運転データに含まれる所定の計測パラメータが、警報値Ｋを超えたか否かを判定する。例えば、警報値Ｋが上限値である場合、警報値Ｋ以下の値となる領域が、計測パラメータが正常となる正常判定領域Ｅ１となり、警報値Ｋよりも大きな値となる領域が、計測パラメータが異常となる異常判定領域Ｅ２となる。そして、監視制御部１１は、計測パラメータが正常判定領域Ｅ１の値となる場合、正常であると判定し、計測パラメータが異常判定領域Ｅ２の値となる場合、異常であると判定する。
　また、監視制御部１１は、異常予兆の有無を監視するにあたり、過去のプラント運転データに基づいて、原子力発電プラント１１０の運転開始から運転停止までの運転サイクルにおける正常範囲Ｗを作成している。そして、監視制御部１１は、分散制御システム１２１からリアルタイムに取得した現在のプラント運転データに含まれる所定の計測パラメータが、正常範囲Ｗに収まって推移しているか否かを判定する。なお、正常範囲Ｗは、正常判定領域Ｅ１内において設定される。
　具体的に、プラント運転データに含まれる所定の計測パラメータに設定される正常範囲Ｗを作成する場合について説明する。監視制御部１１は、正常範囲Ｗを作成する場合、運転サイクルごとの過去のプラント運転データを取得する。監視制御部１１は、運転サイクルの所定の期間において、過去のプラント運転データの所定の計測パラメータの値を取得し、所定の期間における計測パラメータの平均値μを算出する。また、監視制御部１１は、この平均値μを基準として、標準偏差σを算出する。そして、監視制御部１１は、平均値μを中心として、標準偏差σが±３σとなる範囲（つまり、μ±３σ）を、正常範囲Ｗとして設定する。なお、この正常範囲Ｗは、μ±５σとしてもよく、各計測パラメータに応じて適宜設定される。そして、監視制御部１１は、運転サイクルの全期間において上記の処理を行うことで、図３に示す正常範囲Ｗを運転サイクルの全期間に亘って設定する。この正常範囲Ｗは、原子力発電プラント１１０の運転開始前に、監視制御部１１によって作成される。
　監視制御部１１は、正常範囲Ｗが設定されると、分散制御システム１２１からリアルタイムに取得した現在のプラント運転データに含まれる所定の計測パラメータが、正常範囲Ｗに収まって推移しているか否かを判定する。監視制御部１１は、計測パラメータが、正常範囲Ｗを超えた場合、異常予兆が検知されたと判定する。そして、監視制御部１１は、異常予兆が検知されると、その旨を保守作業員に報知すると共に、異常予兆が検知された計測パラメータに関する異常兆候データを、異常診断システム１０３へ向けて出力する。なお、異常診断システム１０３は、この異常兆候データの計測パラメータに対して、外挿法により計測パラメータの進展を予測した予測モデルＬを生成し、生成した予測モデルＬを用いて、異常診断を行う。
　次に、設定される正常範囲Ｗについて説明する。正常範囲Ｗは、原子力発電プラント１１０の運転状況に応じて、複数用意されている。具体的に、異常予兆監視システム１０２には、原子力発電プラント１１０の運転状況に応じて、複数の運転モードが用意されている。複数の運転モードとしては、例えば、原子力発電プラント１１０が定期試験を行うときの試験運転モード、原子力発電プラント１１０に設けられる補機が切り替えられたときの補機切替運転モード、原子力発電プラント１１０が起動運転を行うときの起動運転モード、原子力発電プラント１１０が停止するときの運転停止モード等がある。さらに、複数の運転モードとしては、所定の季節（夏季、冬季等）のときに原子力発電プラント１１０が運転するモードがある。そして、正常範囲Ｗは、複数の運転モードに対応して、複数用意される。なお、各運転モードに対応する正常範囲Ｗを作成する場合には、各運転モードに対応する運転状況で運転している原子力発電プラント１１０の所定の期間における過去のプラント運転データに基づいて作成される。
　そして、監視制御部１１は、複数の運転モードの中から所定の運転モードが選択されると、選択された運転モードに対応する正常範囲Ｗを設定して、異常予兆の監視を実行する。
　また、監視制御部１１は、設定される正常範囲Ｗの広さを、計測パラメータごとに設定変更可能となっていたり、運転時間に応じて設定変更可能となっている。例えば、監視制御部１１は、原子力発電プラント１１０の運転サイクルの前期から後期に向かって、段階的または連続的に正常範囲Ｗの広さが狭くなるように変更している。具体的に、正常範囲Ｗは、運転サイクルの前期から後期に向かって、μ±５σからμ±３σに変更される。このため、監視制御部１１は、運転サイクルの後期における異常予兆の感度が、運転サイクルの前期に比して高くなる。なお、正常範囲Ｗは、計測パラメータごとに設定変更可能としたが、プラント運転データに対して、つまり、全ての計測パラメータにおいて、一括に設定変更可能としてもよく、特に限定されない。
　以上のように、本実施形態によれば、監視制御部１１は、原子力発電プラント１１０がベースロード運転を行うことを活かして、過去のプラント運転データに基づいて正常範囲Ｗを設定し、現在の計測パラメータが正常範囲Ｗを超えたか否かを判定することで、異常予兆を好適に検知することができる。このとき、監視制御部１１は、計測パラメータの相関関係を求める必要がなく、現在の計測パラメータが正常範囲Ｗを超えるか否かを判定すればよいことから、計算負荷の増大を抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、正常範囲Ｗを正常判定領域Ｅ１に設定することができるため、計測パラメータが異常とならない正常判定領域Ｅ１において、原子力発電プラント１１０の異常予兆を検知することが可能となる。
　また、本実施形態によれば、原子力発電プラント１１０の運転状況に応じて、適切な正常範囲Ｗを設定することができる。このため、原子力発電プラント１１０の運転状況に応じた異常予兆を適切に検知することが可能となる。
　また、本実施形態によれば、正常範囲Ｗの広さを設定変更可能とすることで、例えば、正常範囲Ｗの広さを広くして、異常予兆の検知の感度を低くしたり、正常範囲Ｗの広さを狭くして、異常予兆の検知の感度を高くしたりすることができる。
　１０　記憶部
　１１　監視制御部
　１００　原子力プラント運転システム
　１０１　運転監視システム
　１０２　異常予兆監視システム
　１０３　異常診断システム
　１０４　保守システム
　１０５　運転履歴データベース
　１０７　ステーションバス
　１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ　ユニットバス
　１１０　原子力発電プラント
　１１５　サイト
　１２１　分散制御システム
　１２２　プロセス制御システム
　１２３　ゲートウェイ
　１２４　ゲートウェイ
　１３１　中央制御室
　１３２　事務所
　１３３　建屋
　１３４　会議室
　１３５　保守データベース
　１３６　保守端末
　１３７　保守携帯端末
　１４１　大型情報端末
　Ｗ　正常範囲
　Ｋ　警報値
　Ｅ１　正常判定領域
　Ｅ２　異常判定領域

Claims (4)

  1. 　原子力プラントの異常予兆を検知可能に監視する異常予兆監視システムであって、
    　前記原子力プラントにおいて計測される計測パラメータを含むプラント運転データを記憶する記憶部と、
    　前記プラント運転データに基づいて、前記原子力プラントの異常予兆を検知する監視制御部と、を備え、
    　前記原子力プラントは、前記計測パラメータが予め規定された目標値となるように、ベースロード運転を行っており、
    　前記監視制御部は、
    　過去の前記プラント運転データに基づいて、現在の前記計測パラメータの推移が正常となる範囲である正常範囲を設定し、現在の前記計測パラメータが、設定した前記正常範囲を超えた場合、異常予兆を検知することを特徴とする異常予兆監視システム。
  2. 　前記原子力プラントの異常を警告する警報値が、予め設定され、
    　前記警報値は、前記計測パラメータが正常となる正常判定領域と、前記計測パラメータが異常となる異常判定領域とを分けるしきい値となっており、
    　前記正常範囲は、前記正常判定領域に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の異常予兆監視システム。
  3. 　前記原子力プラントの運転状況に応じた運転モードが、予め複数用意され、
    　前記正常範囲は、複数の前記運転モードに対応する過去の運転状況の前記プラント運転データに基づいて、複数用意され、
    　前記監視制御部は、現在の前記原子力プラントの運転状況に応じた前記運転モードが設定されると、前記運転モードに対応する前記正常範囲を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の異常予兆監視システム。
  4. 　前記監視制御部は、前記正常範囲の広さを、設定変更可能となっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の異常予兆監視システム。
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