JP5031088B2 - プラント状態監視方法、プラント状態監視用コンピュータプログラム、及びプラント状態監視装置 - Google Patents
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Description
本願は、2008年2月27日に出願された特願2008−046696号、および2008年12月3日に出願された特願2008−308802号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また、上記プラントは、例えば、機器の経年劣化による性能低下が発生する場合があるが、このような経年劣化による性能低下を予め想定して、ある程度の性能低下は正常とみなしてプラントの運転を継続することがある。特許文献1に開示された技術では、年間で異なる基準空間を用いるが、同じ基準空間を用いている期間は、経年劣化による性能低下が発生したことを異常と判定する可能性がある。
前記単位空間作成ステップでは、前記プラントの起動運転中における前記プラントの状態を評価する時点から第一の期間過去に遡った時点から、同時点からさらに第二の期間過去に遡った時点までの期間における前記プラントの状態量に基づいて、前記第一の単位空間を作成し、前記プラントの負荷運転中における前記プラントの状態を評価する時点から第三の期間過去に遡った時点から、同時点からさらに第四の期間過去に遡った時点までの期間における前記プラントの状態量に基づいて、前記第二の単位空間を作成することを特徴とする。
前記単位空間作成手段は、前記プラントの起動運転中における前記プラントの状態を評価する時点から第一の期間過去に遡った時点から、同時点からさらに第二の期間過去に遡った時点までの期間における前記プラントの状態量に基づいて、前記第一の単位空間を作成し、前記プラントの負荷運転中における前記プラントの状態を評価する時点から第三の期間過去に遡った時点から、同時点からさらに第四の期間過去に遡った時点までの期間における前記プラントの状態量に基づいて、前記第二の単位空間を作成することを特徴とする。
2…圧縮機、
3…燃焼器、
4…タービン、
5…発電機、
6…ガスタービン、
10…プラント状態監視装置、
11…入出力部、
12…処理部、
12a…単位空間作成部、
12b…マハラノビス距離演算部、
12c…プラント状態判定部、
13…記憶部、
14…コントロールパネル
以下、本発明の第一の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という)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、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。本実施形態では、本発明をガスタービンの発電プラントの状態監視に適用した例を説明するが、本発明が適用できる対象はこれに限定されるものではない。例えば、原子力発電プラントや、化学プラント等、多数の状態量を監視する必要のあるプラント全般に対して本発明は適用できる。
図4は、マハラノビス距離の概念を示す概念図である。図5は、マハラノビス距離の時間変化を示す概念図である。図6は、本実施形態に係るプラント状態監視方法における単位空間の作成手法を説明するための概念図である。本実施形態に係るプラント状態監視方法は、複数の状態量に基づいてガスタービン発電プラント1の状態が正常であるか否かを判定するにあたって、マハラノビス距離を利用してガスタービン発電プラント1が正常であるか否かを判定する。マハラノビス距離は、複数の変数(状態量)を処理する手法として広く用いられている。
また、ガスタービン発電プラント1の定格運転中における同プラントの状態を評価する時点から所定の期間(第三の期間)だけ過去に遡った時点から、同時点からさらに所定の期間(すなわち、第四の期間)だけ過去に遡った時点までの状態量収集期間におけるガスタービン発電プラント1の状態量(すなわち、単位空間作成用状態量)とし、この状態量に基づいて定格速度用単位空間を作成する。
したがって、基準となるガスタービン発電プラント1の運転状態は、ガスタービン発電プラント1の状態を評価する時点から所定の期間だけ過去に遡った時点から、同時点からさらに所定の期間だけ過去に遡った時点までの状態量収集期間におけるガスタービン発電プラント1の運転状態である。なお、以下では、単に、単位空間といった場合、起動運転期間であれば起動時用単位空間を指し、定格速度運転期間であれば定格速度用単位空間を指す。
なお、例えば、ガスタービン発電プラント1が設置され運転開始した日から所定のm+n日を経過していない場合には、上記処理を実行して単位空間を作成することができなくなってしまう。このため、このような場合には、運転開始した日からn日を経過するまでは、全ての日において取得された状態量を用いて単位空間を作成するものとし、また、n日以上経過し、m+n日経過するまでは、運転開始した日からn日間で取得された状態量を用いて単位空間を作成するものとすれば良い。
ステップS109で、単位空間作成部12aは、ステップS108で取得された単位空間作成用状態量から単位空間(すなわち、起動運転期間の場合には起動時用単位空間、定格速度運転期間の場合には定格速度用単位空間)を求める。本実施形態において、状態量はu個であり、単位空間はu次元の空間となる。次に、ステップS110へ進み、プラント状態監視装置10のマハラノビス距離演算部12bは、評価時におけるマハラノビス距離Dを求める。
続いて、本発明の第二の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、上記第一の実施形態において既に説明した事項については、それらの説明を省略する。この発明を実施するための最良の形態(以下実施形態という)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、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。本実施形態では、本発明をガスタービンの発電プラントの状態監視に適用した例を説明するが、本発明が適用できる対象はこれに限定されるものではない。例えば、原子力発電プラントや化学プラント等、多数の状態量を監視する必要のあるプラント全般に対して本発明は適用できる。
図7は、本実施形態に係るプラント状態監視方法の手順を示すフローチャートである。
まず、図7に示すように、ステップS201において、プラント状態監視装置10の単位空間作成部12aは、ガスタービン発電プラント1から状態量を取得する。この状態量は、ガスタービン発電プラント1の運転中におけるものであるが、必ずしもガスタービン発電プラント1が運転中である必要はない。状態量は、例えば、ガスタービン発電プラント1に取り付けられる各種のセンサ類から所定の時間周期で定期的に取得され、プラント状態監視装置10の記憶部13へ格納される。
N日のある時点を基準とすれば、評価時がN+1日のある時点である場合、N日のある時点のm+n−1日前から、N+1日のある時点のm日前までのn日間に取得されたガスタービン発電プラント1の状態量を用いて、単位空間A(N+1)が作成される。評価時がN+2日のある時点である場合は、N日のある時点のm+n−2日前から、N+2日のある時点のm日前までのn日間に取得されたガスタービン発電プラント1の状態値を用いて、単位空間A(N+2)が作成される。
Claims (5)
- プラントの状態量に基づくマハラノビス距離を用いて前記プラントの運転状態を監視するためのプラント状態監視方法であって、
前記プラントの起動運転期間の運転状態が正常であるか否かを判定する際の基準となるデータの集合体である第一の単位空間を、前記プラントの起動運転期間における状態量に基づいて作成する第一の単位空間作成工程と、
前記プラントの負荷運転期間の運転状態が正常であるか否かを判定する際の基準となるデータの集合体である第二の単位空間を、前記プラントの負荷運転期間における状態量に基づいて作成する第二の単位空間作成工程と、
を実行し、
前記第一の単位空間作成工程では、前記プラントの起動運転中における前記プラントの状態を評価する時点から第一の期間過去に遡った時点から、同時点からさらに第二の期間過去に遡った時点までの期間における前記プラントの状態量に基づいて、前記第一の単位空間を作成し、
前記第二の単位空間作成工程では、前記プラントの負荷運転中における前記プラントの状態を評価する時点から第三の期間過去に遡った時点から、同時点からさらに第四の期間過去に遡った時点までの期間における前記プラントの状態量に基づいて、前記第二の単位空間を作成することを特徴とするプラント状態監視方法。 - 前記第二の単位空間におけるデータを、前記プラントの負荷変化時、定負荷時の双方から収集することを特徴とする請求項1に記載のプラント状態監視方法。
- 前記第一の単位空間および前記第二の単位空間を、所定の時間間隔で定期的に収集した状態量に基づいて作成することを特徴とする請求項1又は2に記載のプラント状態監視方法。
- プラントの状態量に基づくマハラノビス距離を用いてプラントの運転状態を監視するプラント状態監視装置のコンピュータによって実行されるプラント状態監視用コンピュータプログラムであって、
前記プラントの起動運転期間の状態が正常であるか否かを判定する際の基準となるデータの集合体である第一の単位空間、および前記プラントの負荷運転期間の状態が正常であるか否かを判定する際の基準となるデータの集合体である第二の単位空間を、前記プラントの起動運転期間における状態量、および前記プラントの負荷運転期間における状態量に基づいてそれぞれ作成する単位空間作成ステップと、
前記プラントの状態を評価する時に取得された前記プラントの状態量に基づいて、マハラノビス距離を求めるマハラノビス距離演算ステップと、
前記マハラノビス距離と前記第一、第二の単位空間から得られる所定の閾値とに基づいて、前記プラントの状態を判定する状態判定ステップと、
を前記コンピュータに実行させ、
前記単位空間作成ステップでは、
前記プラントの起動運転中における前記プラントの状態を評価する時点から第一の期間過去に遡った時点から、同時点からさらに第二の期間過去に遡った時点までの期間における前記プラントの状態量に基づいて、前記第一の単位空間を作成し、
前記プラントの負荷運転中における前記プラントの状態を評価する時点から第三の期間過去に遡った時点から、同時点からさらに第四の期間過去に遡った時点までの期間における前記プラントの状態量に基づいて、前記第二の単位空間を作成することを特徴とするプラント状態監視用コンピュータプログラム。 - プラントの状態量に基づくマハラノビス距離を用いて前記プラントの運転状態を監視するプラント状態監視装置であって、
前記プラントの起動運転期間の状態が正常であるか否かを判定する際の基準となるデータの集合体である第一の単位空間を、前記プラントの起動運転期間における状態量に基づいて作成し、前記プラントの負荷運転期間の状態が正常であるか否かを判定する際の基準となるデータの集合体である第二の単位空間を、前記プラントの負荷運転期間における状態量に基づいて作成する単位空間作成手段と、
前記プラントの状態を評価する時に取得された前記プラントの状態量に基づいて、マハラノビス距離を求めるマハラノビス距離演算手段と、
前記マハラノビス距離演算手段により求められたマハラノビス距離と前記単位空間作成手段により作成された前記第一、第二の単位空間から得られる所定の閾値とに基づいて、前記プラントの状態を判定するプラント状態判定手段と、
を備え、
前記単位空間作成手段は、
前記プラントの起動運転中における前記プラントの状態を評価する時点から第一の期間過去に遡った時点から、同時点からさらに第二の期間過去に遡った時点までの期間における前記プラントの状態量に基づいて、前記第一の単位空間を作成し、
前記プラントの負荷運転中における前記プラントの状態を評価する時点から第三の期間過去に遡った時点から、同時点からさらに第四の期間過去に遡った時点までの期間における前記プラントの状態量に基づいて、前記第二の単位空間を作成することを特徴とするプラント状態監視装置。
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