(57)【要約】【課題】変化パターンの抽出を容易とするプラント監視装置，プラント監視方法を提供する。【解決手段】プラント監視装置が，プラントの状態を表す複数のデータから構成される，データの組を入力する入力部と，前記データの組から，このデータの組を構成する複数のデータの少なくとも何れかが変化したデータの組を選別する選別部と，前記選別されたデータの組から，互いに対応し，かつ周期的な変化パターンを導出する導出部と，を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントの状態を表す複数のデータから構成される，データの組を入力する入力部と，
前記データの組から，このデータの組を構成する複数のデータの少なくとも何れかが変化したデータの組を選別する選別部と，
前記選別されたデータの組から，互いに対応し，かつ周期的な変化パターンを導出する導出部と，
前記選別されたデータの組から，前記導出された変化パターンを除外して，前記プラントでの異常の有無を判定する判定部と，
を具備することを特徴とするプラント監視装置。
【請求項２】
前記導出部が，
前記選別されたデータの組から，変化したデータおよびその変化の正負の少なくとも一部が互いに一致する，データの組を抽出する抽出部と，
前記抽出されたデータの組での変化の周期性の有無を判断する判断部と，
前記変化に周期性有りと判断された変化の組での，変化したデータおよびその変化の正負の組み合わせを前記導出された変化パターンとして出力する出力部と，を有する，
ことを特徴とする請求項１記載のプラント監視装置。
【請求項３】
前記選別部が，前記複数のデータそれぞれの平均化値と，瞬時値との差が，所定範囲であるか否かに基づいて，データの組を選別する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のプラント監視装置。
【請求項４】
前記平均化値が，前記瞬時値と時間的に近いデータを重視する重みづけ平均に基づく値である
ことを特徴とする請求項３記載のプラント監視装置。
【請求項５】
前記選別部が，前記複数のデータそれぞれの所定時間内での最大値および最小値が所定範囲内であるか否かに基づいて，データの組を選別する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のプラント監視装置。
【請求項６】
前記導出された変化パターンを除外するための，判定式を作成する作成部，をさらに具備し，
前記判定部が，前記判定式を用いて，前記選別されたデータの組から，前記導出された変化パターンを除外する，
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプラント監視装置。
【請求項７】
前記判定式を編集するための編集部，
をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載のプラント監視装置。
【請求項８】
前記選別されたデータの組から，変化したデータおよびその変化の正負が所定範囲において一致する，データの組を提供するデータ提供部，
をさらに具備する請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプラント監視装置。
【請求項９】
プラントの状態を表す複数のデータから構成される，データの組を入力するステップと，
前記データの組から，このデータの組を構成する複数のデータの少なくとも何れかが変化したデータの組を選別するステップと，
前記選別されたデータの組から，互いに対応し，かつ周期的な変化パターンを導出するステップと，
前記選別されたデータの組から，前記導出された変化パターンを除外して，前記プラントでの異常の有無を判定するステップと，
を具備することを特徴とするプラント監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，プラントを監視するプラント監視装置，およびプラント監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラント，火力発電プラント，化学プラント等の大規模プラントでは，プラントを監視するプラント監視装置が用いられる。プラント監視装置は，測定器からの信号（プラントデータ）によりプラントの状態を監視し，プラントの状態が正常／異常のいずれであるかを判定する。
【０００３】
ここで，プラント監視装置がプラントの状態の判定を誤る可能性があり，この誤判定の確率を低減させることは重要である。このため，機器のテスト運転等の影響が現れている期間内のデータを異常検出から除外して，機器のテスト運転等による状態変化を異常と判定しないようにしたプラント監視装置の技術が公開されている（特許文献１参照）。即ち，信号の変化量，変化率を判定条件で判定し，運転操作によるものか否かを判定する。
【特許文献１】特開平11-95833号公報，段落０１１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の技術では，テスト運転等に対応する変化パターンを規定する必要がある。このために，実際の操作履歴とそのときの信号変化を照合して，その操作に対応する信号の変化パターンを抽出する。例えば，運転操作Ａを実施したときの履歴から，運転操作Ａに対応する変化パターンＢ（例えば，信号Ｘが増加し，信号Ｙが低下する）を抽出する。この変化パターンＢに対応する論理式等を用いて，プラントデータの変化から，この変化パターンＢを除外することで，プラント監視装置での誤判定を低減できる。
【０００５】
しかしながら，プラントデータは多数のデータを含むことから，テスト運転等に対応する変化パターンを抽出するのは容易でない。
【０００６】
上記に鑑み，本発明は，変化パターンの抽出を容易とするプラント監視装置，プラント監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るプラント監視装置は，プラントの状態を表す複数のデータから構成される，データの組を連続して入力する入力部と，前記連続して入力されるデータの組から，このデータの組を構成する複数のデータの少なくとも何れかが変化したデータの組を選別する選別部と，前記選別されたデータの組から，互いに対応し，かつ周期的な変化パターンを導出する導出部と，前記選別されたデータの組から，前記導出された変化パターンを除外して，前記プラントでの異常の有無を判定する判定部と，を具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様に係るプラント監視方法は，プラントの状態を表す複数のデータから構成される，データの組を連続して入力するステップと，前記連続して入力されるデータの組から，このデータの組を構成する複数のデータの少なくとも何れかが変化したデータの組を選別するステップと，前記選別されたデータの組から，互いに対応し，かつ周期的な変化パターンを導出するステップと，前記選別されたデータの組から，前記導出された変化パターンを除外して，前記プラントでの異常の有無を判定するステップと，を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば，変化パターンの抽出を容易とするプラント監視装置，プラント監視方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下，図面を参照して，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るプラント監視システム１００を表すブロック図である。プラント監視システム１００は，プラント１１０，測定器１２０，プラント監視装置１３０を有する。
【００１１】
プラント１１０は，原子力発電プラント，火力発電プラント，化学プラント等のプラントであり，プラント監視装置１３０の監視対象となる。
【００１２】
測定器１２０は，プラント１１０の状態を監視するためのものであり，プラント１１０の状態（例えば，温度，圧力，流量）を表す信号を出力する。プラント１１０の複数箇所に多種多様な測定器１２０が設置される。
【００１３】
プラント監視装置１３０は，プラント１１０を監視する装置であり，入力部１３１，データ保存部１３２，データ処理部１３３，履歴データ保存部１３４，判定式作成部１３５，監視処理部１３６，履歴データ提供部１３７，判定式編集部１３８を有する。
【００１４】
入力部１３１は，測定器１２０からの種々の信号（プラントデータ）を一定周期（後述のサンプリング周期ｄｔ）で入力する。プラントデータ（測定器１２０からの信号）は，プラントの監視に必要なデータの組であり，プラントの状態を表す複数のデータから構成される。
【００１５】
データ保存部１３２は，入力部１３１で入力されたプラントデータを時系列順に保存する。保存されたプラントデータは，データ処理部１３３および監視処理部１３６で使用される。
【００１６】
データ処理部１３３は，プラントデータ（データの組）中の各データの変化とその発生時刻を求めるものであり，データの組を構成する複数のデータの少なくとも何れかが変化したデータの組を選別する。データ処理部１３３は，データ保存部１３２に保存されているプラントデータを逐次読み出して，データ（信号）の変化（増加・減少）の発生を検知し，その時刻と共に，履歴データとして，履歴データ保存部１３４に保存する。この変化を検知する手法は幾つか考えられる。以下，変化の検知法１〜３を説明する。
【００１７】
（１）変化の検知法１
平均化値と瞬時値の比較により，データの変化を検知できる。例えば，次の式（１）に示したように，予め決めた時定数ｔｃを用いてデータ（信号）ｓｉｇを平均化し，その平均化値ｖとデータ（瞬時値）ｓｉｇとの偏差「ｓｉｇ−ｖ」にしきい値（下限，上限（−Ｖａ，Ｖｂ））を設けて置くことで，変化の発生を検知できる。例えば，「ｓｉｇ−ｖ＜−Ｖａ」のときデータ値の減少，「ｓｉｇ−ｖ＞Ｖｂ」のときデータ値の増加と判定する。
【００１８】
ｖ＝ｖ＋ｗｔ（ｓｉｇ（ｉ）−ｖ）                        ……（１）
ｓｉｇ（ｉ）：信号（データ）
ｖ：フィルタ（平均化）処理値
ｗｔ（＝ＭＡＸ（１／ｗ，１／ｉ））：重み
ｗ＝ｔｃ／ｄｔ
ｔｃ：時定数
ｄｔ：サンプリング周期
ｉ：データの点数
【００１９】
以下，式（１）が，データｓｉｇへの一種の重みづけ平均処理を意味することを説明する。ここで，仮に，「ｗｔ＝１／ｉ」とすると，式（１）は「ｖ＝ｖ＋（ｓｉｇ（ｉ）−ｖ）／ｉ」となる。
ｉ＝１のとき，ｖ＝ｓｉｇ（１）
ｉ＝２のとき，ｖ＝ｓｉｇ（１）＋（ｓｉｇ（２）−ｓｉｇ（１））／２
＝（ｓｉｇ（１）＋ｓｉｇ（２））／２
……………………………………………………………………………………
ｉ＝ｎのとき，ｖ＝（ｓｉｇ（１）＋…＋ｓｉｇ（ｎ））／ｎ  ……（２）
式（２）は，フィルタ処理値ｖがデータｓｉｇの平均値であることを表す。データ点数ｉが「１／ｗ＜１／ｉ」の範囲（ｉ＜ｗ）であれば，「ｗｔ＝１／ｉ」であり，フィルタ処理値ｖはデータｓｉｇの平均値そのものである。
【００２０】
データ点数ｉが「１／ｗ＜１／ｉ」の範囲を越えれば（ｉ≧ｗ），「ｗｔ＝１／ｗ」と，重みｗｔは一定値に保たれる。即ち，「ｗｔ＝１／ｉ」であれば，減少してゆく，重みｗｔが一定となる。このように，式（１）は，現時点に近いデータｓｉｇへの重みｗｔが大きくなるような平均化処理を表す。
【００２１】
以上のように，式（１）は現時点（瞬時値ｓｉｇの測定時）からｗ個の範囲（時定数ｔｃの範囲）でのデータｓｉｇを重視した重みづけ平均化処理を意味する。例えば，時定数ｔｃを１分，サンプリング周期ｄｔを０．１秒とすると，ｗ＝６００となり，現時点から１分程度以内の６００個のデータを重視して，データｓｉｇを平均化処理することを意味する。このような重みづけ平均処理をするのは，時定数ｔｃの範囲のデータに基づいて，プラントの異常を検出するためである。即ち，時定数ｔｃよりも十分大きなあるいは十分小さな時間でのデータの変動（長期的な，あるいは瞬時的な変動）を無視して，プラント１１０の異常を検出する。言い換えれば，プラント１１０の異常を検出し易い時定数ｔｃを設定する。なお，異常の種別に応じて，時定数ｔｃを変更しても良い。
【００２２】
（２）変化の検知法２
瞬時値ｓｉｇのみにより，データの変化を検知しても良い。信号によっては，式（１）のような平均化処理が不要となる。例えば，プラント監視中正常な状態が保たれていれば変化しないような信号については，平均化処理せず，逐次計測される値を上下限のしきい値と比較することで，変化を検出しても良い。
【００２３】
（３）変化の検知法３
所定時間内（例えば，試験期間相当の時間幅）での瞬時値ｓｉｇの最大値と最小値により，データの変化を検知しても良い。即ち，最大値と最小値をそれぞれしきい値と比較し，所定時間内でのデータの変化を検出する。
【００２４】
異常監視においてはこのような処理を行うと異常の検知に時間遅れが発生してしまう。しかし，定例試験に起因するデータの変化を検知するには，その試験の開始から終了の間に発生するデータの変化を検出すれば良い。このため，このような試験期間相当の時間幅でデータを区切ることができる。
【００２５】
履歴データ保存部１３４は，プラントデータの変化履歴を保存する。履歴データ保存部１３４では，図２のように，データ処理部１３３で変化が検知された時に，その変化の方向（変化の正負（増加・減少））と発生した時刻が保存される。
【００２６】
判定式作成部１３５は，運転操作の有無を判定する判定式（判定条件，信号リスト）を作成するものである。判定式作成部１３５は，次の（１），（２）として機能する。なお，判定式作成部１３５の詳細は後述する。
（１）選別されたデータの組から，互いに対応し，かつ周期的な変化パターンを導出する導出部
（２）導出された変化パターンを除外するための，判定式を作成する作成部
【００２７】
監視処理部１３６は，プラント１００の正常／異常を判定する。監視処理部１３６は，この判定の前に，判定式作成部１３５で作成された判定式を用いて，運転操作の有無を判断する。運転操作が検知されたとき，その運転操作時に変化する可能性のある信号を判定式作成部１３５にて作成した信号リスト（判定式）を参照してバイパスし，残りの信号を用いて異常判定がなされる。即ち，監視処理部１３６は，選別されたデータの組から，前記導出された変化パターンを除外して，プラント１１０での異常の有無を判定する判定部として機能する。異常判定の手法として，先に示した式（１）を利用できる。但し，これ以外の手法を異常判定に利用しても良い。
【００２８】
（判定式作成部１３５の詳細）
以下，判定式作成部１３５の詳細を説明する。判定式作成部１３５では履歴データ保存部１３４に新たにデータが保存された時に，過去に類似した変化があったかを検索する。次の（１）〜（３）に示すように，判定式作成部１３５は，同一性範囲で（変化パターンがほぼ一定），かつ周期性（発生間隔がほぼ一定）を有する変化パターンを抽出する。この変化パターンは，変化したデータおよびその変化の正負の組み合わせによって表現できる。
【００２９】
（１）変化の同時性
変化の同時性を考慮して，変化したデータを纏める。即ち，データの変化に多少の時間のずれがあることを考慮し，ほぼ同時に変化が開始したと考えられるデータを１の変化パターンとして纏める。
【００３０】
履歴データ保存部１３４に図２のような変化履歴が保存されている場合を考える。この図２では，信号ＳＡの増加と信号ＳＢ減少が同一の時刻ｔ１（あるいは，時刻ｔ２）で変化していると表現されている。しかし，変化の伝播時間等の関係で，信号ＳＡ，ＳＢの変化時刻ｔ１が完全には一致しないことも考えられる。したがって同一試験による変化であることを確定するため，試験に要する時間を考慮し，同一試験による変化と判断するための見做し時間を設定する。そして，何れかの信号が最初に変化したときから見做し時間として設定した一定時間内に検知された変化を同一操作による変化と判定する。即ち，信号ＳＡが最初に変化したときから所定時間内に信号ＳＢが変化したとき，信号ＳＡ，ＳＢの変化が同時に生じたとして取り扱う。また，信号ＳＡの変化時刻を信号ＳＡ，ＳＢの変化時刻とする。このようにして，信号（データ）が変化した変化パターンを変化の同時性の範囲で纏めることができる。
【００３１】
（２）変化パターンの同一性
同じ運転操作が実施されれば理想的には同じデータ（信号）に同じ変化が発生する（変化パターンが同一）。しかし，試験ごとに外乱の大きさが多少異なる場合や，変化判定のしきい値との関係で，本来検出されるべき変化が検出されない場合が有り得る。このため，変化のパターンが完全に一致しなくとも同一の運転操作と看做すことができる工夫が必要である。即ち，変化する信号およびその変化の方向（増加・減少）が所定の個数（例えば，２つ）以上，一致するときに，変化パターンが同一性範囲である（同一の運転操作による変化の可能性が高い）と判定する。
【００３２】
図２の例に基づき，説明する。この場合，時刻ｔ１と時刻ｔ２は変化パターンが同一であるが，時刻ｔ３においては変化パターンが異なる。即ち，信号ＳＣの減少が追加されている。これら３つの時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３において，信号ＳＡの増加と信号ＳＢの減少が共通している。このように，２つの信号ＳＡ，ＳＢの変化パターンが常に存在していることから，変化パターンが同一性範囲と判定する。
【００３３】
（３）変化の周期性
ここで，目的としている運転操作は主に定例試験であり，変化の発生は一定の時間間隔で発生することになる。図２の例に基づき，説明する。ここでは，時刻ｔ１と時刻ｔ２の差と，時刻ｔ２と時刻ｔ３の差が一定の範囲以内で一致している場合，３つの変化に周期性があると判定する。
【００３４】
以上の結果，例えば，変化パターン１（信号ＳＡの増加，および信号ＳＢの減少），変化パターン２（信号ＳＡの増加，信号ＳＢの減少，および信号ＳＣの減少）が同一性範囲で，かつ周期性のある変化パターンとして抽出される。
【００３５】
抽出された変化パターンに基づき，判定式（信号リスト）が作成される。たとえば，変化パターン１（信号ＳＡの増加，および信号ＳＢの減少），変化パターン２（信号ＳＡの増加，信号ＳＢの減少，および信号ＳＣの減少）が抽出されたとき，この変化パターンに対応して，本運転操作の判定式（信号リスト）が作成される。このように，変化の見られた信号のリストを作成しておき，監視処理において判定バイパスする信号の定義に利用する。図３に，この信号のリストの一例を示す。ここでは，基本的に，「信号ＳＡの増加，信号ＳＢの減少」の変化パターン，これに加えて，信号ＳＣの変化する変化パターンに基づいて，運転操作か否かが判定される。
【００３６】
このようにして，定例試験で行われる人的操作による信号変化を除いてプラントの異常監視を行うことが可能となる。これにより誤判定の発生頻度を低下させ，プラント監視装置１３０の信頼性を向上できる。
【００３７】
履歴データ提供部１３７は，変化パターンの同一性，周期性の判定結果が中間的な場合での履歴データを操作員に提供するものであり，選別されたデータの組から，変化したデータおよびその変化の正負が所定範囲において一致する，データの組を提供するデータ提供部として機能する。
【００３８】
既述のように，判定式作成部１３５は履歴データ保存部１３４に保存された信号の変化パターンから定例試験を判定する判定式を自動的に作成する。しかし，定例試験の実施間隔が長く定例試験であることを確定するのに時間がかかる場合や，何らかの事情により試験間隔が一定せず定例試験と判断できなかった場合も考えられる。このため，履歴データ保存部１３４に保存されている変化履歴データを操作員に提示し操作員が試験実績と照合することで定例試験の実施による変化を確定する。これにより，履歴データ提供部１３７による自動判定が困難な状況でも，操作員の判断を介在させることで運転操作の判断を正しく行うことができる。
【００３９】
判定式編集部１３８は，判定式作成部１３５で作成された判定式の編集を可能とするものであり，判定式を編集するための編集部として機能する。
判定式作成部１３５では履歴データ保存部１３４に保存された信号の変化パターンから定例試験を判定する判定式を自動的に作成するが，この判定式は複数の信号の変化の論理積となる。これは試験と信号変化の因果関係の知識を持っていないためである。したがって，変化を検知する場合に重複した判定を行う可能性がある。例えば，ある試験を実施したときに信号ＳＡと信号ＳＤは共に増加する変化を示す場合，この２つの信号が多重化された信号であれば信号ＳＡと信号ＳＤの変化は論理和で記述する方が自然である。仮に，信号ＳＡと信号ＳＤの一方が変化しなかった場合でも，試験実施を正しく判定できる。このような点を考慮し判定式作成部１３５で自動作成された判定式を操作員が適宜編集可能とすることで，プラント監視装置１３０でのより正確な判断が可能となる。
【００４０】
（プラント監視システム１００の動作手順）
図４は，プラント監視システム１００の動作手順の一例を表すフロー図である。
（１）データの入力（ステップＳ１１）
測定器１２０から入力部１３１にデータの組（複数のデータを含む）が一定周期（サンプリング周期ｄｔ）で連続的に入力される。入力されたデータの組は，時系列順に保存される。
【００４１】
（２）変化したデータの選別（ステップＳ１２）
データ処理部１３３が，必要に応じて，複数のデータを処理し，データの変化の有無および変化の正負を求める。例えば，式（１）に基づき，データ（瞬時値ｓｉｇ）を平均化処理し，瞬時値ｓｉｇと平均値ｖの差が所定範囲であるか否かにより，データの変化の有無を検出する。例えば，所定時間内でのデータ（瞬時値ｓｉｇ）の最大値と最小値が所定範囲内であるか否かにより，データの変化の有無を検出する。
【００４２】
変化したと判断されるデータについて，その変化の正負および変化の発生時刻が履歴データとして，履歴データ保存部１３４に保存される。
【００４３】
（３）変化パターンの導出（ステップＳ１３）
判定式作成部１３５が，履歴データから，同一性および周期性が有るデータの変化パターンを抽出する。なお，これに先だって，ほぼ同時に変化が開始したと考えられるデータを１の変化パターンとして纏めても良い。
【００４４】
（４）判定式の作成（ステップＳ１４）
判定式作成部１３５が，抽出された変化パターンに基づく判定式を作成する。なお，必要に応じて，履歴データ提供部１３７が履歴データを作業員に提供する。
【００４５】
（５）判定式の編集（ステップＳ１５）
判定式編集部１３８を用いて，作業員が判定式を編集する。
【００４６】
（６）プラントの監視（ステップＳ１６）
編集した判定式を用いて，プラント監視装置１３０がプラント１１０を監視する。
【００４７】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張，変更可能であり，拡張，変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラント監視システムを表すブロック図である。
【図２】履歴データ保存部に保存される履歴データの一例を表す模式図である。
【図３】判定式作成部で抽出される信号のリストの一例を表す模式図である。
【図４】プラント監視システムの動作手順の一例を表すフロー図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００…プラント監視システム，１１０…プラント，１２０…測定器，１３０…プラント監視装置，１３１…入力部，１３２…データ保存部，１３３…データ処理部，１３４…履歴データ保存部，１３５…判定式作成部，１３６…監視処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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