JP2003173206A - 発電設備の遠隔運用支援方法及び発電設備の遠隔運用支援システム - Google Patents
発電設備の遠隔運用支援方法及び発電設備の遠隔運用支援システムInfo
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Abstract
期に最適な運転支援を可能とする。 【解決手段】発電設備の運転状態情報及び発電設備機器
の経時的特性の情報の少なくとも一方に基づき該発電設
備の異常又は異常予兆を判断し、該発電設備に異常又は
異常予兆が生じた際に、異常又は異常予兆を判断された
情報と、予め設定された異常時対応データ及びサービス
形態とに基づき、サービス形態を設定することを特徴と
する。
Description
用支援方法及び発電設備の遠隔運用支援システムに関す
る。
001−249716号公報等に記載されている。ま
た、本発明に関わる先行出願として特願2000−19
2651号がある。対象発電設備の異常のレベルを判断
し、レベルに応じた運転支援情報の配信、または直接復
旧対策の実施に関するものである。
情報処理フローにおいて、具体的な監視情報項目および
発電所に適用する場合に必要とされる原因究明ロジック
・制御変更手段等を考慮されていない。
は、異常が発生する予兆現象を捉える必要がある。ま
た、異常現象の予兆放置により、計画外停止を予防する
必要がある。さらに、仮に計画外停止した場合の停止時
間を短縮し、原因究明の短時間究明、および恒久対策立
案の時間短縮が課題として残る。
ビスを実施するに適した監視/診断システムとその運用
方法に関し、特に、電力系統に連系される複数個の発電
設備群、および自家発電設備/IPP/燃料電池等の分
散型電源設備群からなる電力供給システムに有効な技術
が望まれる。
予兆が発生した際、早期に最適な運転支援が可能な発電
設備の遠隔運用支援方法及び発電設備の遠隔運用支援シ
ステムを提供することにある。
運用支援方法は、発電設備を遠隔運用支援する発電設備
の遠隔運用支援方法であって、該発電設備に関する複数
の異常又は異常予兆データに対応する異常時対応データ
を予め設定し、該異常時対応データに対応するサービス
形態を予め設定し、前記発電設備の運転状態情報及び発
電設備機器の経時的特性の情報の少なくとも一方に基づ
き該発電設備の異常又は異常予兆を判断し、該発電設備
に異常又は異常予兆が生じた際に、異常又は異常予兆を
判断された情報と、予め設定された該異常又は異常予兆
データに対応する異常時対応データと、予め設定された
該異常時対応データに対応するサービス形態とに基づ
き、サービス形態を設定することを特徴とする。
分散した場所に設置された発電設備からの運転状態や機
器の経時的特性等の情報、あるいは直接対象とする発電
設備運転員からの情報を前記システムに伝達する手段
と、該手段によって得られる情報を処理・診断する手段
と、該手段からの情報をもとに設備に異常が発生したと
判断した場合には、異常の程度を段階的に重み付けする
手段と、前記重み毎に準備された異常時対応情報(例え
ば、異常または異常予兆発生部位の特定,損傷部分およ
び状況の推定,制御設定値の妥当性検証,復旧時の必要
部品とその在庫状況等)を自動的、あるいは本システム
の運用者の指示により診断する手段と、得られた情報を
前記発電設備の運転担当部署及び運転支援部署に伝達す
る手段を備えている。
を予め蓄積された知識群の中から確度の大きい順に複数
個の要因候補と現状の異常状態を継続する場合に進行ま
たは波及する事象内容を選択し、選択された項目情報を
提供する手段と、対象とする発電設備との通信回線に
は、複数個の対侵入・妨害対策手段が設けられており、
さらに、前記通信回線内の信号は全て暗号化する手段と
を備えている。
スタービン発電設備を例にして説明する。図1に、本発
明を適用した一実施例であるガスタービン発電設備の遠
隔運用支援システムを示す構成図を示す。
ン発電設備1の運転を制御する運転制御装置2と、ガス
タービン内の種々のプロセス値を計測する計測センサー
(ガスタービン入口空気性状センサー11,燃焼空気性
状センサー12,燃料性状センサー13,燃料弁動作セ
ンサー14,排気ガス性状センサー15,発電状態セン
サー16)が設けられている。
ら発電設備側には、データの収録やデータの発信を行う
データ収録・通信装置3,データ収録・通信装置3に具
備され、必要とするデータを記憶媒体に記憶し蓄積する
データ蓄積装置4,通信セキュリティ装置5が設けられ
ている。運転制御装置2および計測センサーの情報は、
データ収録・通信装置3に送られ、このデータ収録・通
信装置3から、通信セキュリティ装置5を経由し、公衆
通信回線6介して、監視及び診断側に送られる。
ら監視及び診断側(監視者側)には、通信セキュリティ
装置7,データの受信を行うデータ受信装置8、このデ
ータ受信装置8に具備され、必要とするデータを記憶媒
体に記憶し蓄積するデータ蓄積装置9、が設けられてい
る。前述した公衆通信回線6介して監視及び診断側に送
られる運転制御装置2および計測センサーの情報は、通
信セキュリティ装置7を経由して、データ受信装置8に
送られ、データ受信装置8から運転状態監視・診断機能
10へ入力される。
転制御装置2の情報とは、例えば、制御操作端操作信
号,発電出力要求信号,保護動作信号等である。センサ
ー情報とは、ガスタービン入口空気性状センサー11,
燃焼空気性状センサー12,燃料性状センサー13,燃
料弁動作センサー14,排気ガス性状センサー15、お
よび発電状態センサー16である。
置された通信セキュリティ装置5及び通信セキュリティ
装置7との間での通信情報は、暗号化処理されている。
更に、通信セキュリティ装置5および通信セキュリティ
装置7は、外部からの本システム通信回線へのアクセス
権認証機能を有している。
内容を、図2を用いて説明する。図2は、本発明を適用
した一実施例である異常監視/診断機能のアルゴリズム
を示す。図1中のデータ受信装置8からの情報が監視・
診断機能10に送られると、監視・診断機能10内のプ
ロセス値トレンド監視画面17上に表示され、ガスター
ビン発電設備1の径時的な動的特性を監視する。このプ
ロセス値トレンド監視画面17は、燃焼監視画面18の
一部として同時に表示することもできる。この燃焼監視
画面18上に表示された情報およびデータ受信装置8か
らの情報は、異常検知機能19内の信号処理により、対
象設備1の正常運転状態からの偏倚または各プロセス値
の動的傾向を演算し、予め設定されたしきい値を超えた
場合には、異常または異常予兆発生と判断し、その異常
レベルを以下の方法で判定する。
の出力信号をトリガーとし、前記プロセス値トレンド監
視画面17の入力値をもとに、発電設備1の運転状態を
現状のまま放置すると、ハードウェア自体に重大な損傷
が発生するため、直ちに発電設備を停止する必要がある
と判断した場合には、異常対策タスク21へトリガー信
号を出力する。発生しないと判断した場合は、第一の軽
故障判定器22へと、判定を移行する。
処理を実施する。第一の軽故障判定器22からの情報
は、異常重大度レベル評価機能23により、異常放置時
間の長さによって機器損傷発生の可能性を評価し、復旧
可能評価判断器25へ情報を伝達する。同様に、第二の
軽故障判定器24にて“軽故障レベル2”と判断された
情報は、前記復旧可能評価判断器25へ伝達される。復
旧可能評価判断器25では、制御設定値調整による状態
回復が可能であるかどうかを判定し、可能である場合
は、制御設定値チューニング支援機能26へ伝達し、制
御操作量を調整する。不可能の場合は、復旧可能評価判
断器25の情報を、送信情報整理機能27へと伝達す
る。
6からの情報は、推奨更新設定値送信機能28へ伝達さ
れる。推奨更新設定値送信機能28および送信情報整理
機能27では、診断結果,推奨運転方法,放置した場合
に発生する波及効果等の情報を、顧客提示機能29へ伝
達し、異常発生要因/運転支援情報等の情報を運転管理
者に提供する。このように、発電設備に関する複数の異
常又は異常予兆データに対応する異常時の対応が設定さ
れる。つまり、これら機能が、発電設備に関する複数の
異常又は異常予兆データに対応する異常時対応データが
記憶されたデータベースに相当する。
内容について、説明する。図3は、本発明を適用した一
実施例である異常対策タスクのアルゴリズムを示す。
信号により、原因究明/復旧タスク30が作動し、設備
復旧タスク31,不具合再現タスク32および恒久対策
タスク33へトリガー信号および前記データ受信装置8
からの情報を伝達する。
および予め劣化または損傷の発生しやすい高温部材の解
析・定期点検情報をもとに、情報送信機能34から、劣
化/損傷状態の推測および特定された部位の定期点検等
の情報37が、分解検査/交換手順送信機能38へ送ら
れる。分解検査/交換手順送信機能38には、予め複数
部位の検査方法および交換手順の情報が設定されてお
り、交換に必要な部材の情報39を選択後、予備品デー
タベース40を介して、部品選択・在庫部品点数情報等
を、サイト復旧作業者47へ送信する。同時に、前記検
査方法および交換手順情報41を、サイト復旧作業者4
7へ送信する。
をもとに、予め対象設備1の特性を模擬出来るように調
整された静的特性および動的特性評価シミュレータを内
包した推定原因シューティング機能35によって、図1
に示した各プロセス値計測センサー11〜16以外の場
所での異常または異常予兆の発生情報42を、例えば対
策会議44に提示する。
び同型のガスタービン設備での過去異常事例データを比
較する過去/異常データ比較グラフ自動作成機能36に
より、対策検討に必要な情報43、例えば正常時のプロ
セスデータと異常時データとの比較グラフ,燃料と空気
の質量比グラフ等を、前記対策会議44に提示する。
は、対策品試験担当部署45へ指示し、効果大であれば
対象設備1へ物品を発送する。同時に、サイトの顧客へ
の説明情報46、例えば原因説明,応急/恒久対策案説
明および判断の用いたバックデータ等の情報を、前記サ
イト復旧作業者47へ送信する。
形態を設定することができる。つまり、これら機能が、
異常時対応データに対応するサービス形態が記憶された
データベースに相当する。
本仕様について、説明する。図4は、本発明を適用した
一実施例である燃焼監視画面を示す。ここでは、例とし
て燃焼器形式は予混合燃焼を用いた低窒素酸化物発生の
燃焼器に適用した場合を記述する。
監視情報および診断機能等の起動トリガーが表示され
る。
令値,ガスタービン発電設備1の発電出力,燃料指令値
および燃焼状態等の情報が表示される。ここでは、MW
D値(MW),軸負荷値(MW),燃料指令値(FF
D)及び燃料モードを表示可能としている。
は、対象発電設備名(プラント名)、複数台のガスター
ビンが設置されている場合にはその番号、および設備の
型式を表示可能としている。また、同心円状に配置され
た複数の燃焼器(例えば、#1〜#10)での圧力分布
と、排気部分に複数個設置された図1中の排気ガス性状
センサー15の温度分布とを表示可能としている。この
温度分布情報は、ガスタービン発電設備1の負荷に対応
する燃焼ガスの旋回角に応じた表示がなされる。
異常予兆の発生項目を表示することができる。本実施例
では「高温部材温度上昇中」と表示される。また、異常
発生の場合に実施する第一の軽故障判定器22および前
記原因究明・復旧タスクである異常対策タスク21のト
リガーボタン(要因分析ボタン,対策ボタン)が表示さ
れる。このトリガーボタンの設置により第一の軽故障判
定器22および異常対策タスク21にトリガー信号を送
ることができる。
右側欄に表示されるトレンド画面の時間軸設定ボタンお
よび印刷ボタンが表示される。トレンド画面とは、燃焼
器内圧情報表示52,高温部材温度表示53,排気温度
表示54,排気性状表示55,運転状態表示56を示
す。ここでは、時間軸設定ボタンとして、1時間トレン
ド,10分間トレンド,1分間トレンド,時間指定、等
の複数のボタンが準備されている。また、印刷ボタンと
して、ハードコピー,ディジタル値印刷等の複数のボタ
ンが準備されている。
性として振幅(MPa),周波数(Hz),最大変動燃
焼器場所Max缶No.等が表示され、警報を発するレ
ベルと燃焼器内圧の時系列データとのグラフが表示され
る。
る燃焼器内の部材温度が表示される。缶No.が表示さ
れ、警報を発する上限レベルと部材温度変化のデータと
のグラフが表示される。
設備1の排気部分に分散して設置されたセンサー15情
報より、最大・最小値および最大最小値との差を示す排
気温度スプレッド値情報が表示される。また、Max缶
No.およびMin缶No.が表示され、且つ警報を発
する上限レベルと排気温度スプレッド値変化のデータと
のグラフが表示される。
サー15情報より、排気ガス中の窒素酸化物発生情報が
表示される。ここでは、排気NOx値が表示され、警報
を発するレベルと排気NOx値の時系列データとのグラ
フが表示される。
を支配する燃空比(燃料と空気の質量比率で定義,F/
A)情報が表示される。また、警報を発する上限及び下
限レベルと燃空比の時系列データとのグラフが表示され
る。
2のアルゴリズムを、説明する。図5は、本発明を適用
した一実施例である軽故障判定器のアルゴリズムを示
す。データ受信装置8からの情報をもとに、高温ガス通
路部,燃料ノズルおよび燃焼状態について、制御装置2
及び各計測センサーの情報の傾向を、あらかじめ任意値
に設定した監視周期時間にもとづいて評価する。例え
ば、高温ガス通路部位については、対象ガスタービン発
電設備1の軸出力,排気温度,圧縮機吐出圧力・空気流
量,高温部位メタル温度および燃空比等の変化傾向を監
視する。各監視項目について、予め構成されたAND/
ORロジックにより、異常と診断した場合には、“軽故
障1”発生と判断し、該情報と例えば“運転負荷を下げ
る”等の運転支援情報を出力する。つまり、故障程度
と、各種データの傾向に応じて異常時の対応である運転
支援情報を出力が可能である。なお、このアルゴリズム
は予めデータベース化され、システム内に記憶されてい
る。
機能である復旧可能評価判断器25のアルゴリズムを説
明する。図6は、本発明を適用した一実施例である制御
変更診断自動起動のアルゴリズムを示す。予め構成され
たAND/ORロジックにより、状態判断基準1,2,
3について、燃空比の計画値と実測値偏差が大きく、か
つ“軽故障1”でなく、アクチュエータ異常でなく、負
荷変化中でない場合、圧縮機空気量,燃料流量および燃
料指令値の変化が許容値を逸脱したら、トリガー信号を
出力する。
能26および復旧支援機能である不具合再現タスク32
のアルゴリズムについて説明する。本発明を適用した一
実施例である制御設定変更支援機能及び復旧支援機能の
アルゴリズムを示す。予め試運転および運転実績データ
により実機特性を模擬できるように調整されたガスター
ビン・ダイナミックシミュレーターと実装制御ロジック
とが組み合わされた運転特性評価ツール57により、以
下の方法で制御設定値調整支援機能26および復旧支援
機能である不具合再現タスク32を実施する。
予め感度解析及び先行事例により求められた調整指標
と、実測データにより対象となる調整項目を選択・自動
調整する手段を内包する修正機能60からの情報によ
り、前記運転特性評価ツール57を内包した負荷変動運
転解析機能58を作動させ、得られた結果が計画値の許
容範囲となったかを判定器59で実施する。
60を介し、繰り返し調整する。判定器59出力がOK
の場合は、得られた推奨制御設定値,推奨運転方法およ
び評価のバックデータ等の送信情報61を、前記送信機
能28へ出力する。
32にて、データ収録・通信装置3から自動または手動
で送信される故障前X時間データ62を用いて前記運転
特性評価ツール57により再現解析し、推定原因および
判定に用いたバックデータ63を送信情報66へ出力す
る。ここで、前述データ62のX時間は、任意に設定が
可能である。
映し、かつ前記データ蓄積装置9内の対処設備1運転実
績値を用いて前記運転特性評価ツール57により解析す
る機能64により、対策効果および評価に用いたバック
データ65を、送信情報66へ出力する。送信情報66
とは、原因,対策効果,推奨運転方法および評価バック
データ等であり、前記サイト復旧作業者47および前記
発電設備管理者へ提供する。
て記述する。契約料は、サービス内容の技術的難易度に
応じて、以下の順序で決められる。
や解析計算を実施することではなく、製造メーカーが長
期にわたり蓄積したノウハウ・技術力の適用範囲であ
る。
は顧客判断とする契約の場合は、前記図2中の異常検知
機能19での検知された異常予兆情報のみを、前記運転
管理者へ送信するサービス形態となる。
の復旧・原因究明情報の提供を契約した場合は、前記図
2中の故障判断機能20〜24、および図3中の不具合
再現タスク32の出力情報を、前記運転管理者へ送信す
るサービス形態となる。
は、前記図2中の設定値チューニング機能26の出力情
報を、前記運転管理者へ送信するサービス形態となる。
を契約した場合には、前記図3中の設備復旧タスク31
の出力情報を、前記運転管理者へ送信するサービス形態
となる。
図3中の恒久対策タスク33の出力情報を、前記運転管
理者へ送信するサービス形態となる。
サービス形態をデータベース化して記憶媒体に記憶して
も良い。
運転状態経時的特性等情報を伝達する手段と、該手段に
よって得られる情報を処理・診断する手段により、設備
の異常予兆を早期に検知することができる。
に重み付けする手段と、異常時対応情報および手段情報
を運転担当部署及び運転支援部署に伝達する手段によ
り、検知された現象の詳細検討を短時間で実施すること
ができる。
提供する手段により、運転中の設備の最適運転を支援す
ることができる。
信号の暗号化手段により、本システムの運用に対する外
部妨害を防ぐことができる。
常予兆が発生した際、早期に最適な運転支援が可能な発
電設備の遠隔運用支援方法及び発電設備の遠隔運用支援
システムを提供することができるという効果を奏する。
発電設備の遠隔運用支援システムを示す構成図。
断機能のアルゴリズムを示す。
クのアルゴリズムを示す。
を示す。
のアルゴリズムを示す。
自動起動のアルゴリズムを示す。
支援機能及び復旧支援機能のアルゴリズムを示す。
収録・通信装置、4,9…データ蓄積装置、5,7…通
信セキュリティ装置、6…公衆通信回線、8…データ受
信装置、10…運転状態監視・診断機能、11…ガスタ
ービン入口空気性状センサー、12…燃焼空気性状セン
サー、13…燃料性状センサー、14…燃料弁動作セン
サー、15…排気ガス性状センサー、16…発電状態セ
ンサー、17…プロセス値トレンド監視画面、18…燃
焼監視画面、19…異常検知機能、20…重故障判定
器、21…異常対策タスク、22…第一の軽故障判定
器、23…異常重大度レベル評価機能、24…第二の軽
故障判定器、25…復旧可能評価判断器、26…制御設
定値チューニング支援機能、27…送信情報整理機能、
28…推奨更新設定値送信機能、29…顧客提示機能、
30…原因究明/復旧タスク、31…設備復旧タスク、
32…不具合再現タスク、33…恒久対策タスク、34
…情報送信機能、35…推定原因シューティング機能、
36…過去/異常データ比較グラフ自動作成機能、3
7,39,41,42,43…情報、38…分解検査/
交換手順送信機能、40…予備品データベース、44…
対策会議、45…対策品試験担当部署、46…説明情
報、47…サイト復旧作業者、48,56…運転状態表
示、49…排気温度および燃焼器内圧分布表示、50…
イベント情報表示部、51…表示メニュー、52…燃焼
器内圧情報表示、53…高温部材温度表示、54…排気
温度表示、55…排気性状表示、57…運転特性評価ツ
ール、58…負荷変動運転解析機能、59…判定器、6
0…修正機能、61,66…送信情報、62…故障前X
時間データ、63,65…バックデータ、64…解析機
能。
Claims (7)
- 【請求項1】発電設備を遠隔運用支援する発電設備の遠
隔運用支援方法であって、 該発電設備に関する複数の異常又は異常予兆データに対
応する異常時対応データを予め設定し、 該異常時対応データに対応するサービス形態を予め設定
し、 前記発電設備の運転状態情報及び発電設備機器の経時的
特性の情報の少なくとも一方に基づき該発電設備の異常
又は異常予兆を判断し、 該発電設備に異常又は異常予兆が生じた際に、異常又は
異常予兆を判断された情報と、予め設定された該異常又
は異常予兆データに対応する異常時対応データと、予め
設定された該異常時対応データに対応するサービス形態
とに基づき、サービス形態を設定することを特徴とする
発電設備の遠隔運用支援方法。 - 【請求項2】複数の分散した場所に設置された発電設備
を、該設備とは別の場所で運転状態を監視及び診断し、
該発電設備の運用を支援する発電設備の遠隔運用支援方
法であって、 前記発電設備からの運転状態や機器の経時的特性等の情
報を、事前に該当する発電設備の管理者と契約した条件
のもと監視者側に伝達し、得られた情報をもとに対象設
備に異常予兆または異常が発生したと判断した場合に
は、前記該当する発電設備管理者との契約内容に応じた
異常時対応をその技術的難易度に応じた金銭契約を前記
設備管理者と結び、情報提供する発電設備の遠隔運用支
援方法。 - 【請求項3】複数の分散した場所に設置された発電設備
を、該設備とは別の場所で運転状態を監視及び診断し、
該発電設備の運用を支援する発電設備の遠隔運用支援シ
ステムであって、 前記発電設備からの運転状態や機器の経時的特性等の情
報、あるいは直接対象とする発電設備運転員からの情報
を前記システムに伝達する手段と、該手段によって得ら
れる情報を処理及び診断する手段と、該手段からの情報
をもとに設備に異常予兆が発生したと判断した場合に
は、異常の程度に応じて予め準備された異常時対応タス
クを作動して、前記発電設備の運転担当部署に生成した
情報を伝達する手段を備える発電設備の遠隔運用支援シ
ステム。 - 【請求項4】請求項3に記載の発電設備の遠隔運用支援
システムにおいて、 前記発電設備に異常が発生し、機器補修が必要となった
場合、補修を実施する場所およびその手順に関する情報
と推定原因を、前記発電設備の運転担当部署に伝達する
手段を備えていることを特徴とする発電設備の遠隔運用
支援システム。 - 【請求項5】請求項3に記載の発電設備の遠隔運用支援
システムにおいて、 前記発電設備が正常な場合は、一日に複数回送信されて
くる運転情報を元に、該当する設備の運転実績や機器の
寿命消費状況等の情報を、前記発電設備の運転担当部署
に伝達する手段を備えていることを特徴とする発電設備
の遠隔運用支援システム。 - 【請求項6】請求項3に記載の発電設備の遠隔運用支援
システムにおいて、 前記発電設備に異常予兆が発生し、かつ該当設備に付随
する制御装置内の設定値変更により、その異常予兆が解
消できる場合は、まず前記発電設備からの運転状態や機
器の経時的特性等の情報を、予め該当する設備の試運転
情報及び通常運転情報により実機特性を忠実に再現でき
るシミュレータに入力し、更に予め感度解析等で得られ
た設定変更指針に基づいて制御条件を改善し、改善情報
を該当設備管理者に提供する発電設備の遠隔運用支援シ
ステム。 - 【請求項7】発電設備を遠隔運用支援する発電設備の遠
隔運用支援システムであって、 該発電設備に関する複数の異常又は異常予兆データに対
応する異常時対応データが記憶されたデータベースと、 該異常時対応データに対応するサービス形態が記憶され
たデータベースと、 前記発電設備の運転状態情報及び発電設備機器の経時的
特性の情報の少なくとも一方に基づき該発電設備の異常
又は異常予兆を判断する手段と、 該発電設備に異常又は異常予兆が生じた際に、異常又は
異常予兆を判断された情報と、予め設定された該異常又
は異常予兆データに対応する異常時対応データと、予め
設定された該異常時対応データに対応するサービス形態
とに基づき、サービス形態を設定する手段を備えたこと
を特徴とする発電設備の遠隔運用支援システム。
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