JP5610695B2 - プラント監視用の方法、プログラム及び装置 - Google Patents
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Description
(1)プラントの運転データを収集する。
(2)収集した運転データのマハラノビス距離を計算する。
(3)別途データベースに蓄積しておいた正常運転データから(2)の運転データと類似したデータ(以下、類似データ)を探す。
(4)(3)で探した類似データのマハラノビス距離を計算する。
(5)運転データのマハラノビス距離と類似データのマハラノビス距離を比較し、差異が大きければ異常と判定する。
(1)引き下げ因子を除いて計算したマハラノビス距離である修正マハラノビス距離D1が閾値T1を超えた場合。
(2)D1と全項目を使って計算したマハラノビス距離D0の差D2=D1−D0が閾値T2を超えた場合。
閾値T1、T2の決め方については後述する。
(1)現時点から所定の期間前の時点を終端として、その終端から過去に向かって所定の期間の間である正常時運転データ収集区間におけるデータであること。時間の経過によってプラントの状態が大きくずれて来る場合があるため、このような処理によって定期的に古いデータを廃棄し、新しいデータを加えて単位空間を更新することが望ましい。
(2)図3において示したような所定の基準に基づいて異常であると判定されたデータでないこと。
(1)各パラメータの正規化
パラメータPkの平均をmk、標準偏差をσkとして、時刻Tjの運転データXkTjに対して以下のUkTjを求める。UkTjは、平均0、標準偏差1の分布に正規化されたパラメータである。
相関行列生成部22は、上記手順で正規化したデータに対し、相関度の定義に従って全てのパラメータ間の相関度を求めて以下の相関行列Rを形成する。rijはパラメータPiとPjとの相関度を示す。なお対角成分は全て1となる。
{(Y1+Y2+Y3+Y4)−(Y5+Y6+Y7+Y8)}/4
個々の因子のマハラノビス距離への寄与度の評価は、上式に限らず、タグチメソッドで用いられている望大SN比の利得等の他の指標を用いてもよい。引き下げ因子候補特定部17は、全ての因子の中から最もマハラノビス距離の低下に寄与する因子を引き下げ因子候補として特定する。
図3を参照した説明において、平均化区間と除外区間とを設定して異常を判定する方法を示した。これら平均化区間と除外区間の組を複数用いることにより、異常原因を特定するための情報を得ることができる。例えばガスタービンでは、前述のように異常発生から15分ほどで異常を示す値もあるが、異常発生から数時間経ってから変化する値もある。平均化区間と除外区間の組を複数設定することにより、これらの異常を識別することができる。
マハラノビス距離は、プラントが異常な状態である場合だけでなく、数値計算上の収束性の問題により異常な増大を示す場合がある。先述の[数4]によりマハラノビス距離を計算するために、[数2]に示した相関行列の逆行列を数値計算により求める必要がある。この際、一般に特異値分解を用いることができる。この時、後述するように、特異値が小さすぎるとマハラノビス距離は異常が発生しなくても不自然に大きくなる場合がある。このような現象をプラントの異常と区別して識別することが望まれる。
相関行列Rを以下の形式に分解する。a1、a2・・・anが特異値である。
D2=YR−1YT/k
従って、非常に小さい特異値があると、マハラノビス距離はその値に反比例して非常に大きくなる。特異値は正常な状態から選定した運転データである単位空間から決まるため、言い換えるとプラントに異常が無くてもマハラノビス距離は非常に大きくなる。
4 演算制御部
6 記憶部
8 入力部
10 出力部
12 通信部
13 計測装置
14 運転データ取得部
16 総マハラノビス距離計算部
17 引き下げ因子候補特定部
18 引き下げ因子設定部
19 引き上げ因子設定部
20 修正マハラノビス距離計算部
22 相関行列生成部
24 逆行列計算部
28 プラント状態判定部
30 特異値計算部
32 過小特異値判定部
Claims (15)
- プラントの状態を示す複数の項目からなる運転データを取得する工程と、
記録された前記プラントの正常状態に対する前記運転データのマハラノビス距離を計算する工程と、
前記複数の項目の各々を因子とし、前記複数の項目の各々をマハラノビス距離の計算に使用するか否かを示す2水準を有する直交表を用いて、前記複数の項目のうち最もマハラノビス距離の低下に寄与する項目を引き下げ因子候補として特定する工程と、
前記引き下げ因子候補のマハラノビス距離に対する寄与が設定された基準に基づいて大きいと判定されたとき、前記引き下げ因子候補を引き下げ因子として設定する工程と、
前記複数の項目から前記引き下げ因子を除いた修正項目に関する前記運転データである修正運転データについて、マハラノビス距離を修正マハラノビス距離として計算する工程と、
前記プラントの状態が異常であるか否かの判定に用いるために、前記修正マハラノビス距離を所定の基準と比較する工程
とを具備し、
前記所定の基準は、前記プラントの状態が異常であるか否かを判定する工程が実行される判定時刻に対して所定の時間先行する時刻である開始時刻から、前記判定時刻を終端として設定された除外区間が始まる終了時刻までの間の区間である平均化区間における前記修正マハラノビス距離の平均値に基づいて決定される
プラント監視方法。 - 請求項1に記載されたプラント監視方法であって、
前記最もマハラノビス距離の低下に寄与する項目を引き下げ因子候補として特定する工程は、予め定められた時間間隔で繰り返し実行されるプラント監視方法。 - 請求項1又は2に記載されたプラント監視方法であって、
複数の平均化区間の各々が前記平均化区間として設定され、
複数の所定の基準の各々が前記所定の基準として設定され、
前記異常であるか否かを判定する工程において、前記修正マハラノビス距離が前記複数の所定の基準のうちのいずれの基準を超えたかが判定される
プラント監視方法。 - 請求項1から3のいずれかに記載されたプラント監視方法であって、
前記所定の基準は、前記修正マハラノビス距離が、前記判定時刻において、前記平均化区間における平均値の所定数倍に達したことを示す
プラント監視方法。 - 請求項1から3のいずれかに記載されたプラント監視方法であって、
前記所定の基準は、前記修正マハラノビス距離と前記マハラノビス距離を計算する工程で得られたマハラノビス距離との差が、前記判定時刻において、前記平均化区間における平均値の所定数倍に達したことを示す
プラント監視方法。 - 請求項1から5のいずれかに記載されたプラント監視方法であって、
前記修正マハラノビス距離を計算する工程は、
前記正常状態における前記運転データの前記修正項目について相関行列を生成する工程と、
前記相関行列の逆行列を特異値分解により求める工程と、
前記相関行列と前記逆行列とを用いて、前記修正運転データのマハラノビス距離を前記修正マハラノビス距離として計算する工程とを具備し、
前記プラント監視方法は更に、
前記相関行列を特異値分解して特異値を計算する工程と、
前記特異値の中で所定の閾値よりも小さい過小特異値が存在した場合に警告を出力する工程とを具備する
プラント監視方法。 - 請求項6に記載されたプラント監視方法であって、更に、
前記修正項目の各々を因子とし、前記修正項目の各々をマハラノビス距離の計算に使用するか否かを示す2水準を有する直交表を用いて、前記複数の項目のうちマハラノビス距離の増大に寄与する少なくとも1つの項目を寄与度の順に引き上げ因子として特定して表示する工程を具備する
プラント監視方法。 - 請求項1から7のいずれかに記載されたプラント監視方法をコンピュータに実行させるためのプラント監視用プログラム。
- プラントの状態を示す複数の項目からなる運転データを取得する運転データ取得部と、
記録された前記プラントの正常状態に対する前記運転データのマハラノビス距離を計算するマハラノビス距離計算部と、
前記複数の項目の各々を因子とし、前記複数の項目の各々をマハラノビス距離の計算に使用するか否かを示す2水準を有する直交表を用いて、前記複数の項目のうち最もマハラノビス距離の低下に寄与する項目を引き下げ因子候補として特定する引き下げ因子候補特定部と、
前記引き下げ因子候補のマハラノビス距離に対する寄与が設定された基準に基づいて大きいと判定されたとき、前記引き下げ因子候補を引き下げ因子として設定する引き下げ因子設定部と、
前記複数の項目から前記引き下げ因子を除いた修正項目に関する前記運転データである修正運転データについて、マハラノビス距離を修正マハラノビス距離として計算する修正マハラノビス距離計算部と、
前記プラントの状態が異常であるか否かの判定に用いるために、前記修正マハラノビス距離を所定の基準と比較するプラント状態判定部
とを具備し、
前記所定の基準は、前記プラント状態判定部が前記プラントの状態が異常であるか否かを判定する判定時刻に対して所定の時間先行する時刻である開始時刻から、前記判定時刻を終端として設定された除外区間が始まる終了時刻までの間の区間である平均化区間における前記修正マハラノビス距離の平均値に基づいて決定される
プラント監視装置。 - 請求項9に記載されたプラント監視装置であって、
前記引き下げ因子候補特定部は、前記最もマハラノビス距離の低下に寄与する項目の特定を、予め定められた時間間隔で繰り返し実行する
プラント監視装置。 - 請求項9又は10に記載されたプラント監視装置であって、
複数の平均化区間の各々が前記平均化区間として設定され、
複数の所定の基準の各々が前記所定の基準として設定され、
前記プラント状態判定部は、前記修正マハラノビス距離が前記複数の所定の基準のうちのいずれの基準を超えたかを判定する
プラント監視装置。 - 請求項9から11のいずれかに記載されたプラント監視装置であって、
前記所定の基準は、前記修正マハラノビス距離が、前記判定時刻において、前記平均化区間における平均値の所定数倍に達したことを示す
プラント監視装置。 - 請求項9から11のいずれかに記載されたプラント監視装置であって、
前記所定の基準は、前記修正マハラノビス距離と前記マハラノビス距離計算部で得られたマハラノビス距離との差が、前記判定時刻において、前記平均化区間における平均値の所定数倍に達したことを示す
プラント監視装置。 - 請求項9から13のいずれかに記載されたプラント監視装置であって、
更に、前記正常状態における前記運転データの前記修正項目について相関行列を生成する相関行列生成部と、
前記相関行列の逆行列を特異値分解により求める逆行列計算部とを具備し、
前記修正マハラノビス距離計算部は、前記相関行列と前記逆行列とを用いて、前記修正運転データのマハラノビス距離を前記修正マハラノビス距離として計算し、
前記プラント監視装置は更に、
前記相関行列を特異値分解して特異値を計算する特異値計算部と、
前記特異値の中で所定の閾値よりも小さい過小特異値が存在した場合に警告を出力する過小特異値判定部とを具備する
プラント監視装置。 - 請求項14に記載されたプラント監視装置であって、更に、
前記修正項目の各々を因子とし、前記修正項目の各々をマハラノビス距離の計算に使用するか否かを示す2水準を有する直交表を用いて、前記複数の項目のうちマハラノビス距離の増大に寄与する少なくとも1つの項目を寄与度の順に引き上げ因子として特定して表示する引き上げ因子特定部を具備する
プラント監視装置。
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