JPH0656640B2 - Abnormality diagnosis method of plant - Google Patents
Abnormality diagnosis method of plantInfo
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- JPH0656640B2 JPH0656640B2 JP63288024A JP28802488A JPH0656640B2 JP H0656640 B2 JPH0656640 B2 JP H0656640B2 JP 63288024 A JP63288024 A JP 63288024A JP 28802488 A JP28802488 A JP 28802488A JP H0656640 B2 JPH0656640 B2 JP H0656640B2
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- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、監視すべきパラメータが多数あり、これらの
パラメータが相互に複雑に結びついている原子力発電
所、火力発電所等のプラント異常検知と異常原因の同定
を行うようにしたプラントの異常診断方式に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention has a large number of parameters to be monitored, and a plant abnormality detection of a nuclear power plant, a thermal power plant, etc., in which these parameters are mutually complicatedly connected. The present invention relates to an abnormality diagnosis system for a plant that identifies the cause of an abnormality.
一般にプラント状態量が所定の制限値を越えた場合に警
報を出力し、運転員に異常の発生を知らせるようにした
アナウンシェータが原子力発電所、火力発電所等のプラ
ントに数多く用いられている。例えば、原子力プラント
等の場合には、このアナウンシェータの数が数千にも達
し、通常の軽微な故障の場合でも多数のランプが点滅
し、運転員に必要な情報だけを提供するのが難しくなっ
ている。このため、計算機を利用して異常診断するため
のシステムの開発が世界各国で行われており、代表的な
システムに日本の原子力発電支援システム、西ドイツの
Gesellschaft fr Reaktorischerheit(GRS)、ノ
ルウェーのHaldenプロジェクトが開発しているSTA
R、ERPI(米国電力研究所)の委託により開発され
ているDAS等がある。In general, many announcers are used in plants such as nuclear power plants and thermal power plants to output an alarm when the plant state quantity exceeds a prescribed limit value and notify the operator of the occurrence of an abnormality. . For example, in the case of a nuclear power plant, etc., the number of this announcer reaches several thousand, and even in the case of a normal minor failure, a large number of lamps flash and it is necessary to provide only necessary information to the operator. It's getting harder. For this reason, systems for diagnosing abnormalities using computers are being developed all over the world, and typical systems include Japan's nuclear power generation support system and West Germany's.
Gesellschaft fr Reaktorischerheit (GRS), a STA developed by the Halden project in Norway
R, ERPI (US Electric Power Research Institute), DAS, etc. developed by consignment.
これらのシステムのなかでは原因結果論理法(CCT)とい
われる異常診断法が用いられており、例えばCCTで
は、異常の原因と結果の関係を樹木状に表し、異常が生
じた時には結果の状態をみてこの樹木の枝を逆方向に辿
っていけば、原因を求めることができる。In these systems, an abnormality diagnosis method called the cause-effect logic method (CCT) is used. For example, in CCT, the relationship between the cause and the result of an abnormality is expressed in a tree shape, and when an abnormality occurs, the state of the result is displayed. If you follow the branches of this tree in the opposite direction, you can find the cause.
ところで、CCTの検索が開始するのは通常運転時のプ
ラント状態量の波高の±10〜20%のレベルに設定さ
れたアナウンシェータが作動しはじめた時からであるの
で、異常が数10秒の速い速度で伝播する場合には運転
員が適当な回復操作を行えない場合が生じる可能性があ
る。By the way, since the CCT search starts when the announcer set to a level of ± 10 to 20% of the wave height of the plant state quantity during the normal operation starts to operate, the abnormality occurs for several tens of seconds. There is a possibility that the operator may not be able to carry out an appropriate recovery operation when propagating at a high speed.
本発明は上記課題を解決するためのもので、アナウンシ
ェータが作動する前に通常の運転時のプラント状態量の
波高の±3〜7%レベルで異常を検出するようにして異
常の原因を同定し、十分な時間裕度で運転員が適切な回
復操作を行えるようにして、プラントの稼動率・安定性
を向上させることを目的とする。The present invention is to solve the above-mentioned problems, and detects the abnormality at the level of ± 3 to 7% of the wave height of the plant state quantity during normal operation before the announcer operates, thereby determining the cause of the abnormality. The purpose is to identify and enable operators to perform appropriate recovery operations with sufficient time margin, and to improve plant availability and stability.
そのために本発明のプラントの異常診断方式は、異常時
のプラント状態量の変化をシミュレーションにより求
め、プラント状態量の変化を自己回帰分析してプラント
状態量間の結合様式を作成する手段と、作成したプラン
ト状態量間の結合様式からファジィ関係マトリックスを
求める手段と、得られたファジィ関係マトリックスデー
タをテーブルとして記憶する手段と、実プラント異常を
検出した時にプラント状態量からプラント状態量間の結
合様式を作成する手段と、実プラント異常を検出した時
に作成されたプラント状態量間の結合様式を示すパター
ンと上記テーブルとを照合する手段とを備え、照合結果
により異常の原因を同定することを特徴とするプラント
の異常診断方式である。Therefore, the plant abnormality diagnosis method of the present invention, a change in the plant state quantity at the time of abnormality is obtained by simulation, means for creating a coupling mode between the plant state quantity by autoregressive analysis of the change in the plant state quantity, Means for obtaining a fuzzy relation matrix from the coupling pattern between the plant state quantities, means for storing the obtained fuzzy relation matrix data as a table, and coupling mode between the plant state quantity and the plant state quantity when an actual plant abnormality is detected And a means for collating the above table with a pattern indicating the coupling pattern between plant state quantities created when an actual plant abnormality is detected, and the cause of the abnormality is identified by the collation result. This is a system abnormality diagnosis method.
本発明のプラントの異常診断方式は、異常時のプラント
状態量をシミュレーションにより求め、これらのプラン
ト状態量を自己回帰分析して得られるプラント状態量間
の結合様式を示すパターンからファジィ関係マトリック
スRを求め、異常を検出した後にプラント状態量から作
成されるプラント状態量間の結合様式を示すパターンと
関係マトリックスRの値をファジィ関係式にいれて異常
の原因を同定することにより、小さな異常の原因を早期
同定し、十分な時間裕度で運転員が回復操作を行ってプ
ラント稼動率を向上させると共に、プラントの安全性を
向上させることが可能となる。According to the plant abnormality diagnosis method of the present invention, a fuzzy relation matrix R is obtained from a pattern showing a coupling mode between plant state quantities obtained by performing autoregressive analysis of plant state quantities at the time of abnormality by simulation. The cause of the small anomaly is obtained by identifying the cause of the anomaly by entering the fuzzy relational expression into the pattern showing the coupling mode between the plant state quantities created after the anomaly is detected and the plant state quantity and the value of the relation matrix R. Can be identified early, and the operator can perform recovery operation with sufficient time margin to improve the plant operating rate and improve the plant safety.
以下、実施例を図面に基づき説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
第1図はプラントの異常診断の手順を説明するためのブ
ロック図、第2図は新型転換炉(ATR)の全体構成を
示す図、第3図はファジィのメンバーシップ関数を示す
図、第4図はプラントの異常診断を行うハードウェア構
成を示すブロック図、第5図(イ)は反応度の低下、第
5図(ロ)は給水流量の低下、第5図(ハ)は蒸気ドラ
ム気相部の圧力増大の場合の中性子束・給水流量間の周
波数スペクトルの相関を示す図、第6図(イ)は反応度
の低下、第6図(ロ)は給水流量の低下、第6図(ハ)
は蒸気ドラム気相部の圧力増大が直接原因の場合の原因
同定結果を示す図である。図中、1はカランドリアタン
ク、2は制御棒、3は圧力管集合体、4は重水冷却系、
5は蒸気ドラム、6は冷却材再循環系、7はウォーター
ドラム、8は再循環ポンプ、10は給水系、11は主蒸
気系、12は出口管、13は入口管、21、24は電子
計算機、22はパターン記憶装置、23、31はプラン
ト、32は電子計算機、33は外部記憶装置、34は警
報器である。FIG. 1 is a block diagram for explaining a procedure for diagnosing abnormalities in a plant, FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of an advanced conversion reactor (ATR), FIG. 3 is a diagram showing a fuzzy membership function, and FIG. Fig. 5 is a block diagram showing the hardware configuration for diagnosing abnormalities in the plant. Fig. 5 (a) shows a decrease in reactivity, Fig. 5 (b) shows a decrease in the feed water flow rate, and Fig. 5 (c) shows a steam drum gas. Diagram showing frequency spectrum correlation between neutron flux and feedwater flow rate when phase pressure is increased, Fig. 6 (a) shows decreased reactivity, Fig. 6 (b) shows decreased feedwater flow rate, Fig. 6 (C)
FIG. 7 is a diagram showing a cause identification result in the case where the pressure increase in the vapor drum vapor phase portion is directly caused. In the figure, 1 is a calandria tank, 2 is a control rod, 3 is a pressure pipe assembly, 4 is a heavy water cooling system,
5 is a steam drum, 6 is a coolant recirculation system, 7 is a water drum, 8 is a recirculation pump, 10 is a water supply system, 11 is a main steam system, 12 is an outlet pipe, 13 is an inlet pipe, 21 and 24 are electronic. A computer, 22 is a pattern storage device, 23 and 31 are plants, 32 is an electronic computer, 33 is an external storage device, and 34 is an alarm device.
先ず、本発明によるプラントの異常診断方式の原理を説
明する。First, the principle of the plant abnormality diagnosis method according to the present invention will be described.
プラントの異常診断を行うにあたって、先ず異常時のプ
ラント応答特性を求める。この異常時のプラント応答特
性を求めるのに、プラントに実際に異常を発生させるこ
とは出来ないので、プラント動特性解析コードを使用し
てシミュレーションを行い、外乱が加えられた時の異常
時のプラント応答を予測する。In diagnosing a plant abnormality, first, the plant response characteristic at the time of abnormality is obtained. In order to obtain the plant response characteristics at the time of this abnormality, it is not possible to actually generate an abnormality in the plant, so a simulation is performed using the plant dynamic characteristic analysis code, and the plant at the time of abnormality when disturbance is applied. Predict response.
例えば、異常の種類として「蒸気ドラム水位低下」を選
んだ場合、これを頂上事象とし、この事象を結果すると
考えられる原因事象、更にこの原因事象を結果すると考
えられる原因事象というように、順次各事象を結果する
原因事象を樹木状につなぎ合わせて得られるフォルト・
ツリーからプラント動特性解析コード入力可能な、例え
ば以下のような事象を選択する。For example, if "Lower steam drum water level" is selected as the type of anomaly, this is regarded as a peak event, and the cause event that is considered to be the result of this event, and the cause event that is considered to be the result of this cause event Faults obtained by connecting event-causing events in a tree-like fashion
From the tree, for example, the following events that can input the plant dynamic characteristic analysis code are selected.
(イ)反応度の低下 (ロ)給水流量の低下 (ハ)蒸気ドラム気相部の圧力増大 (ニ)給水温度の低下 (ホ)主蒸気流量の増大 なお、「蒸気ドラム水位の低下」の発生は、例えば第2
図に示すような新型転換炉(ATR)において炉心で発
生している熱を除去している水がなくなることに通じ、
炉心溶融にもつながりかねない異常に相当するので、こ
のため運転員は「蒸気ドラム水位」は、常に細心の注意
を払って監視している事象である。なお、第2図のAT
Rでは、カランドリアタンク内に減速材としての重水を
循環させ、減速材中で発生する熱を重水冷却系4で除去
し、カランドリア管と圧力管との間は炭酸ガスで満たし
て熱絶縁材とし、冷却材再循環系6により圧力管を通し
て冷却水を循環させ、給水系10により給水しつつ蒸気
ドラム5で発生した蒸気を主蒸気系11で取り出して利
用している。(B) Decrease in reactivity (b) Decrease in feed water flow rate (c) Increase in pressure of steam drum vapor phase part (d) Decrease in feed water temperature (e) Increase in main steam flow rate Occurrence is, for example, the second
In the advanced conversion reactor (ATR) as shown in the figure, the water that removes the heat generated in the core disappears,
Since this corresponds to an anomaly that may lead to core melting, the operator constantly monitors the "steam drum water level" with great care. The AT shown in FIG.
At R, heavy water as a moderator is circulated in the calandria tank, heat generated in the moderator is removed by the heavy water cooling system 4, and carbon dioxide gas is filled between the calandria tube and the pressure tube to provide a heat insulating material. Then, the cooling water recirculation system 6 circulates the cooling water through the pressure pipe, while the water is supplied by the water supply system 10, the steam generated in the steam drum 5 is taken out and used in the main steam system 11.
次にプラント動特性解析から求めたプラント状態量につ
いて、定常運転時からの偏差を(1)式のように求め
る。Next, with respect to the plant state quantity obtained from the plant dynamic characteristic analysis, the deviation from the steady operation is obtained as shown in the equation (1).
但し、 xi,t:プラント状態量の種類i、時刻tにおけるプラン
ト状態量の偏差値 yi,o:プラント状態量の種類iの定格運転時のプラント
状態量の値 yi,t:プラント状態量の種類iの時刻tにおけるプラン
ト状態量の値 である。なお、(1)式は、圧力,温度,流量等の次元
の異なったプラント状態量を相互に比較できるように、
正規化して無次元化している。 Where x i, t : plant state quantity type i, plant state quantity deviation at time t y i, o : plant state quantity type i value of plant state quantity during rated operation y i, t : plant It is the value of the plant state quantity at time t of the state quantity type i. In addition, the equation (1) is used so that plant state quantities having different dimensions such as pressure, temperature, and flow rate can be compared with each other.
Normalized and dimensionless.
次に自己回帰分析コードを用いて計算機により正規化し
たプラント状態量について、状態量の周波数スペクトル
相互間の相関関係を示すパターンを作成する。自己回帰
分析コードのなかでは、まず最初に(2)式を用いて時
系列データX(t)を自己回帰表現することができる。Next, for the plant state quantity normalized by the computer using the autoregressive analysis code, a pattern showing the correlation between the frequency spectra of the state quantity is created. In the autoregressive analysis code, first, the time series data X (t) can be expressed by autoregressive equation (2).
但し、 X(t):〔x1(t),x2(t),……xk(t)〕の転置行列xk(t):種
類kのプラント状態量の時刻tにおける偏差値 U(t):ホワイトノイズ 次に残差の共分散行列Σと自己回帰係数A(m)からス
プクトル密度関数P(f)を次式に示すように求めるこ
とができる。 However, transpose matrix x k (t) of X (t): [x 1 (t), x 2 (t), ... x k (t)]: deviation value U of plant state quantity of kind k at time t (T): White noise Next, the spectrum density function P (f) can be obtained from the residual covariance matrix Σ and the autoregressive coefficient A (m) as shown in the following equation.
A(f)は(j,s)要素がAis(f)の行列、P
(f)は(i,j)要素がPij(f)の行列であり、
( )-1は逆行列、( )Tは転置行列、 は複素共役数を示している。なおAjs(f)次式に示す
ように自己回帰係数A(m)のフーリエ変換したもので
ある。 A (f) is a matrix whose (j, s) element is A is (f), P
(F) is a matrix whose (i, j) element is P ij (f),
() -1 is the inverse matrix, () T is the transposed matrix, Indicates the complex conjugate number. Note that A js (f) is the Fourier transform of the autoregressive coefficient A (m) as shown in the following equation.
プラント状態量iとjの周波数スペクトル間の相関関数
は次式のコヒーレンス関数で示すことができる。 The correlation function between the frequency spectra of the plant state quantities i and j can be expressed by the following coherence function.
COHij=|P(f)ij|/(P(f)ii・P(f)jj)…(5)これらの
周波数スペクトル間の相関関係を調べるプラント状態量
の種類は、例えば第2図のATRのなかでみれば、再循
環系における中性子束、再循環流量、蒸気ドラム内水
位、給水系における給水流量、給水温度、主蒸気系にお
ける主蒸気流量、混合部圧力、主蒸気加減弁開度、ター
ビン系におけるタービン出力のようなものである。これ
らの状態量のなかの例えば中性子束と給水流量の周波数
スペクトルの相関関係(コヒーレンス関数)は、第5図
に示すようなものである。COH ij = | P (f) ij | / (P (f) ii · P (f) jj ) ... (5) The type of plant state quantity for examining the correlation between these frequency spectra is, for example, as shown in FIG. In ATR, neutron flux in recirculation system, recirculation flow rate, water level in steam drum, feed water flow rate in feed water system, feed water temperature, main steam flow rate in main steam system, mixing section pressure, main steam control valve opening degree , Like turbine output in a turbine system. Among these state quantities, for example, the correlation (coherence function) between the neutron flux and the frequency spectrum of the feed water flow rate is as shown in FIG.
第5図(イ)は反応度の低下、第5図(ロ)は給水流量
の低下、第5図(ハ)は蒸気ドラム気相部の圧力増大の
場合の図である。反応度の低下には、2.70×10-2$/
秒、1.62×10-2$/秒、0.41×10-2$/秒の速さで異常
の速度を変えた。給水流量の場合には、3%、5%、7
%までステップ関数的に流量を小さくした。蒸気ドラム
気相部の圧力増大の場合には、2%、4%、6%までや
はりステップ関数的に圧力を増大させた。図において横
軸が周波数を縦軸が相関関係の大きさを示している。FIG. 5 (a) is a diagram in the case of a decrease in reactivity, FIG. 5 (b) is a diagram in the case of a decrease in the feed water flow rate, and FIG. 2.70 × 10 -2 $ / for reduced reactivity
The abnormal speed was changed at a speed of 1.62 × 10 -2 $ / sec, 0.41 × 10 -2 $ / sec. In case of water supply flow rate, 3%, 5%, 7
The flow rate was reduced in a step function up to%. In the case of increasing the pressure of the vapor phase of the vapor drum, the pressure was also increased stepwise to 2%, 4% and 6%. In the figure, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the magnitude of correlation.
これらの図から大局的にみるとパターンは異常の速度あ
るいは大きさに依存せず異常の原因毎に異なるといえ
る。しかし、局所的にみれば異常の速度あるいは大きさ
を変えた時にこれらのパターンがゆらいでいるといえ
る。即ち、あるひとつの周波数に対して相関値がある
幅、すなわちあいまいさを有している。From the perspective of these figures, it can be said that the pattern does not depend on the speed or magnitude of the abnormality, but differs depending on the cause of the abnormality. However, locally, it can be said that these patterns fluctuate when the speed or magnitude of the abnormality is changed. That is, the correlation value has a certain width, that is, ambiguity, with respect to one certain frequency.
このような異常時パターンを参照用異常パターンとして
記憶しておき、時々刻々変化する実際のプラント状態量
に対して得られるパターンと照合して異常か否かの識別
を行う場合に、本発明においては、ファジィ関係式の逆
問題の解法を用いる。Such an abnormal time pattern is stored as a reference abnormal pattern, and in the case of identifying whether or not there is an abnormality by collating with a pattern obtained for an actual plant state quantity that changes from moment to moment, in the present invention, Uses the solution of the inverse problem of fuzzy relations.
まず最初にファジィ、ファジィ関係式、ファジィ関係式
の逆問題解法について概要を示し、最後に解法例を示
す。First, we give an overview of fuzzy, fuzzy relational expressions, and the solution method of inverse problems of fuzzy relational expressions, and finally show an example of the solution.
ファジィという英語はあいまいという日本語におきかえ
られている。例えば、“大きい数の集まり”、“美しい
人の集まり”、“ゆっくりとした速度”などは、従来の
集合論では対象外の概念である。数の5が“大きい数”
に含まれるかどうかは、個人の主観によって異なり、ま
たどちらとも判定できないあいまいな中間状態も現れ
る。ファジィ集合論ではこの様な境界のハッキリしない
概念を、メンバーシップ関数を用いて集合概念として表
現している。メンバーシップ関数の例を第3図に示す。The fuzzy English is replaced by the ambiguous Japanese. For example, "a large group of people", "a beautiful group of people", "slow speed", etc. are not included in the conventional set theory. Number 5 is "large number"
Whether it is included in or not depends on the subjectivity of the individual, and an ambiguous intermediate state that cannot be determined by either appears. In fuzzy set theory, such a concept of unclear boundaries is expressed as a set concept using a membership function. An example of the membership function is shown in FIG.
次に、ファジィ関係式について説明する。Next, the fuzzy relational expression will be described.
異常な微候、症状をある原因の結果として考え、診断を
その原因を特定することと考える。いま、症状の項目か
らなる集合を b={y1,y2,…,yn} 原因の項目からなる集合を a={x1,x2,…,xm} とする。Think of abnormal signs and symptoms as a result of a cause, and diagnose as identifying the cause. Now, let b = {y 1 , y 2 , ..., Y n } be a set of symptom items and a = {x 1 , x 2 , ..., x m } be a set of cause items.
プラントの異常診断をする時には、{y1,y2,…,yn}が
プラント状態量の周波数スペクトルの相関関係を示すパ
ターン(コヒーレンス関数)で、{x1,x2,…,xm}が
(イ)反応度の低下(ロ)給水流量の低下、(ハ)蒸気
ドラム気相部の圧力増大等の異常の原因となる。さら
に、rijはxiとyjとの関連の有無または深さを表す
m行n列の行列で関係マトリックスRである。このと
き、ファジィ関係式は式(6)で表され、式(7)の演
算を意味する。When diagnosing a plant abnormality, {y 1 , y 2 , ..., y n } is a pattern (coherence function) showing the correlation of the frequency spectrum of the plant state quantity, {x 1 , x 2 , ..., x m } Causes abnormalities such as (a) decrease in reactivity (b) decrease in feed water flow rate, and (c) increase in pressure of vapor drum vapor phase part. Further, r ij is a matrix of m rows and n columns that represents the presence or absence or the depth of association between x i and y j, and is a relation matrix R. At this time, the fuzzy relational expression is expressed by Expression (6), which means the operation of Expression (7).
ここでa、R,bの各要素xi、rij、yjは、[0
1]の間の任意の区間値を取り、原因iが生起している
場合、原因iと症状jの間の因果関係の度合、及び症状
jの生じている度合をそれぞれ表す。Tは転置を表す。
○印は、max-min合成演算で、∨がmax演算、∧がmin演
算である。 Here, each element x i , r ij , and y j of a, R, and b is [0
1], the degree of the causal relationship between the cause i and the symptom j and the degree of occurrence of the symptom j are respectively represented when the cause i occurs. T represents transposition.
The circles are max-min composite operations, ∨ is max operation and ∧ is min operation.
いま、 Sij=ai∧rij とすると、∧演算は、 Sij=min(Xi,Yij) i=1〜m,j=1〜n)……(8) である。∨演算は bj=max(Sij,…Sij,…Smj)(j=1〜n)…
…(9) である。Now, assuming that S ij = a i ∧r ij , the ∧ operation is S ij = min (X i , Y ij ) i = 1 to m, j = 1 to n) (8). ∨ The operation is b j = max (S ij , ... S ij , ... S mj ) (j = 1 to n) ...
… (9).
ファジィ関係式の逆問題を、ε合成と合成を用して解
法できる。ここでε合成、合成は次の(10)(1
1)式で定義される。The inverse problem of fuzzy relations can be solved by using ε composition and composition. Here, ε composition and composition are as follows (10) (1
It is defined by the equation 1).
この場合のファジィ関係式の逆問題は、次の(i)〜
(iii)のアルゴリズムにより解くことができる。 The inverse problem of the fuzzy relational expression in this case is as follows.
It can be solved by the algorithm of (iii).
(i)m×n行列U={Uij},V={Vij}を求め
る。(I) An m × n matrix U = {U ij }, V = {V ij } is obtained.
ここでbjは症状、rijはファジィ関係式のマトリック
ス要素である。 Here, b j is a symptom and r ij is a matrix element of the fuzzy relational expression.
(ii)m×n行列 を求める。(Ii) m × n matrix Ask for.
ただし、 はWkのj列ごとに以下のように与えられる。However, Is given for every j columns of W k as
これは、j列ごとに任意にUijがφでないiを選び、 をUijとし、その他の行のiの はVijとすることを表している。 This is because i for which U ij is not φ is arbitrarily selected for each j column, Be U ij and i of other rows Indicates that V ij .
インデクスkは、任意にUij≠φを選択することのでき
るWijのあらゆる組み合わせを表す。The index k represents any combination of W ij for which U ij ≠ φ can be arbitrarily selected.
(iii)ファジィ関係式の逆問題の解は以下のようにな
る。(Iii) The solution to the inverse problem of the fuzzy relational expression is as follows.
集合Kは、 のJについての積集合が全てのiについて空集合でない
インデクスKの集合である。 Set K is The intersection set for J of is a set of indexes K that is not empty for all i.
解の存在条件を以下に示す。The existence conditions of the solution are shown below.
こうして症状bが与えられたときの原因aK iを求める
ことができる。 In this way, the cause a K i when the symptom b is given can be calculated.
次に、パターンの照合を行う時の方法を示す。まず最初
にシミュレータを利用して作成したプラント状態量の周
波数スペクトルの相関関係を示すパターン(y1,y2
…yn)を用いて、ファジィ関係式(6)のなかの関係
マトリックスrijの値を決める。そして、これらのrij
の値を参照用異常時パターンとして記憶しておき、蒸気
ドラム水位の低下を検出した時に、時々刻々変化する実
際のプラント状態量から得られるパターン(y1′,y
2′…yn′)を用いて、記憶してある関係マトリック
スrijをファジィ関係式(6)に入れ、逆問題を解法す
ることにより異常の原因(x1′,x2′…xm′)を
同定する。第5図に示したようにあるひとつの周波数に
対して相関値がある幅をもつあいまいなパターンから異
常の原因を同定するのに、“ファジィ関係式の逆問題の
解法”を利用するのは都合がよい。Next, a method for performing pattern matching will be shown. First, the pattern (y 1 , y 2) showing the correlation of the frequency spectrum of the plant state quantity created by using the simulator.
... y n ) is used to determine the value of the relation matrix r ij in the fuzzy relational expression (6). And these r ij
Is stored as a reference abnormal time pattern, and a pattern (y 1 ′, y) obtained from the actual plant state quantity that changes momentarily when a decrease in the steam drum water level is detected.
2 ′ ... Y n ′), the stored relation matrix r ij is put into the fuzzy relational expression (6), and the inverse problem is solved to solve the cause of the abnormality (x 1 ′, x 2 ′ ... x m ′) Is identified. As shown in Fig.5, to identify the cause of abnormality from an ambiguous pattern in which the correlation value has a certain width with respect to one frequency, it is necessary to use the "solution of the inverse problem of the fuzzy relational expression". convenient.
実プラントの状態量には雑音が重畳していることが考え
られるので、シミュレータを用いて解析したプラント状
態量に通常時の波高の5%の大きさの標準偏差をもつ白
色雑音を重畳させながら異常の原因を同定してみた結果
を第6図に示す。Since it is possible that noise is superimposed on the state quantity of the actual plant, while superimposing white noise with a standard deviation of 5% of the normal wave height on the plant state quantity analyzed using a simulator, The result of identifying the cause of the abnormality is shown in FIG.
第6図(イ)が反応度の低下、第6図(ロ)が給水流量
低下、第6図(ハ)が蒸気ドラム気相部の圧力増大の場
合である。異常の第一原因を0.9から1.0の関連度で
識別しているといえる。異常の第1原因とは、第6図
(イ)を例にとればシミュレーションの外乱として反応
度の低下を入力した場合には、この反応度の低下の異常
をいう。他との原因との関連度は高々0.4である。こ
れらの数値の差異から正しい異常の原因を同定すること
ができる。FIG. 6 (a) shows the case where the reactivity decreases, FIG. 6 (b) shows the case where the feed water flow rate decreases, and FIG. 6 (c) shows the case where the pressure in the vapor phase portion of the steam drum increases. It can be said that the first cause of the abnormality is identified by the degree of association of 0.9 to 1.0. The first cause of the abnormality means an abnormality of the decrease in reactivity when the decrease in reactivity is input as the disturbance of the simulation in the case of FIG. 6A as an example. The degree of association with other causes is at most 0.4. The correct cause of the abnormality can be identified from the difference between these numerical values.
第1図はこのような原理に基づくプラントの異常診断の
手順を説明するためのブロック図であり、図中、21は
参照用異常時パターン作成機能ブロック、22は参照用
異常時パターン記憶機能ブロック、23はプラント、2
4はプラント異常診断機能ブロックである。FIG. 1 is a block diagram for explaining a procedure of a plant abnormality diagnosis based on such a principle. In the figure, 21 is a reference abnormal time pattern creation function block, and 22 is a reference abnormal time pattern storage function block. , 23 is a plant, 2
Reference numeral 4 is a plant abnormality diagnosis function block.
図において、機能ブロック21では、異常時プラント状
態量間パターンを電子計算機によって作成する。ステッ
プでシミュレータ(プラント動特性解析コード)を使
用して異常時のプラント応答解析を行い、ステップで
プラント状態量の周波数スペクトルの相関関係を示すパ
ターンを作成し、これを用いてステップでファジィ関
係式のなかの関係マトリックスRを作成する。機能ブロ
ック22は外部記憶装置、例えば磁気デスクのようなも
ので構成されており、ステップにおいては、ステップ
で作成したパターン、即ちファジィ関係式のなかの関
係マトリックスRの要素であるrijの値をテーブルにし
て参照用異常時パターンとして記憶する。機能ブロック
24はプラント異常診断用電子計算機によって行われ、
ステップで時々刻々変化するプラント状態量のデータ
を、例えば1回/秒程度の速度でプラント23からとり
込む。プラント異常診断用電子計算機に入力されたデー
タについて、ステップのプラント状態量間の結合様式
を示すパターンの作成の場合と同様にステップでプラ
ント状態量間の結合様式パターンを作成する。In the figure, in a functional block 21, an abnormal plant state quantity pattern is created by an electronic computer. In step, the simulator (plant dynamic characteristic analysis code) is used to analyze the plant response at the time of abnormality, in step, the pattern showing the correlation of the frequency spectrum of the plant state quantity is created, and in this step, the fuzzy relational expression is used. A relationship matrix R is created. The function block 22 is constituted by an external storage device, such as a magnetic desk, and in the step, the pattern created in the step, that is, the value of r ij which is an element of the relation matrix R in the fuzzy relational expression is set. The table is stored as a reference abnormal pattern. The function block 24 is performed by a computer for plant abnormality diagnosis,
The data of the plant state quantity which changes from moment to moment in steps is taken in from the plant 23 at a speed of, for example, about once / second. With respect to the data input to the plant abnormality diagnosis electronic computer, a coupling mode pattern between the plant state quantities is created in the same step as in the case of creating a pattern indicating the coupling mode between the plant state quantities of the step.
ステップは、例えば蒸気ドラムの水位計の指示値が通
常のものより小さくなった場合等に異常を検出する。こ
の場合の異常の有・無のしきい値については、水位計の
測定ライン(X2)に混入する雑音によって揺らいでい
る値(X2±δX2)よりわずかに大きなものを使用す
る。The step detects an abnormality, for example, when the indication value of the water level meter of the steam drum becomes smaller than the normal value. In this case, the threshold value for presence / absence of abnormality is slightly larger than the value (X 2 ± δX 2 ) fluctuating due to noise mixed in the measurement line (X 2 ) of the water level gauge.
次にステップでステップのプラント状態量間の結合
様式のパターンとファジィ関係式の逆問題の解法を利用
して、参照用異常時のパターンとのパターン照合を行
う。Next, in the step, the pattern matching with the pattern at the abnormal time for reference is performed by utilizing the method of solving the inverse problem of the fuzzy relational expression and the pattern of the coupling manner between the plant state quantities of the step.
次にステップで異常の識別結果を計算機のプリンター
等に出力する。参照用異常時パターンとのパターン照合
の結果、合致したパターンがあった場合には、プラント
内の警報を点燈させることにより行う。合致するものが
ない場合には、プラント異常診断の開始時点に戻る。な
おプラント異常診断システムを実際に構築する場合に
は、合致するパターンが発見されない場合には、合致の
程度を「確からしさ」として百分率で示したり、また
「確認操作」を運転員に提示する等の措置をとるように
してもよい。Next, in a step, the result of identifying the abnormality is output to a printer or the like of the computer. As a result of pattern matching with the reference abnormal pattern, if there is a matching pattern, the alarm in the plant is turned on. If there is no match, the process returns to the start point of the plant abnormality diagnosis. When actually constructing a plant abnormality diagnosis system, if no matching pattern is found, the degree of matching is shown as a percentage as "probability", or "confirmation operation" is presented to the operator. May be taken.
以上のようにして、例えば原子炉プラントの中性子束、
温度、流量、圧力、バルブ開度等の中央制御室で容易に
監視することのできるプラント状態量の結合様式の変形
形態をファジィ関係式の逆問題を解法を利用して求め、
異常原因の同定を行うことができる。As described above, for example, the neutron flux of the reactor plant,
Using the solution method, the inverse of the fuzzy relational equation is used to find a variation of the coupling state of plant state quantities that can be easily monitored in the central control room such as temperature, flow rate, pressure, valve opening, etc.
The cause of abnormality can be identified.
第4図はこのような異常診断を行うためのハードウェア
構成を示す図で、11はプラント、12は電子計算機、
13は外部記憶装置、14はプリンターであり、それぞ
れ前述した作用を行う。FIG. 4 is a diagram showing a hardware configuration for performing such abnormality diagnosis. 11 is a plant, 12 is an electronic computer,
Reference numeral 13 is an external storage device, and 14 is a printer, which perform the operations described above.
以上のように本発明によれば、プラントの全体の状態を
総合的に判断するようにしたので、小さな異常を検出
し、この異常の原因を同定して運転員に知らせることに
より、早期に回復操作を行うことができ、プラント稼動
率を向上させることだけでなくプラントの安全性を向上
させることが可能となる。As described above, according to the present invention, since the overall state of the plant is comprehensively determined, a small abnormality is detected, and the cause of this abnormality is identified and notified to the operator, thereby recovering early. The operation can be performed, and not only the plant operation rate can be improved but also the plant safety can be improved.
第1図はプラントの異常診断の手順を説明するためのブ
ロック図、第2図は新型転換炉(ATR)の全体構成を
示す図、第3図はファジィのメンバーシップ関数を示す
図、第4図はプラントの異常診断を行うハードウェア構
成を示すブロック図、第5図(イ)は反応度の低下、第
5図(ロ)は給水流量の低下、第5図(ハ)は蒸気ドラ
ム気相部の圧力増大の場合の中性子束・給水流量間の周
波数スペクトルの相関を示す図、第6図(イ)は反応度
の低下、第6図(ロ)は給水流量の低下、第6図(ハ)
は蒸気ドラム気相部の圧力増大が直接原因の場合の原因
同定結果を示す図である。 21、24…電子計算機、22…パターン記憶装置、2
3、31…プラント、32…電子計算機、33…外部記
憶装置、34…警報器。FIG. 1 is a block diagram for explaining a procedure for diagnosing abnormalities in a plant, FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of an advanced conversion reactor (ATR), FIG. 3 is a diagram showing a fuzzy membership function, and FIG. Fig. 5 is a block diagram showing the hardware configuration for diagnosing abnormalities in the plant. Fig. 5 (a) shows a decrease in reactivity, Fig. 5 (b) shows a decrease in the feed water flow rate, and Fig. 5 (c) shows a steam drum gas. Diagram showing frequency spectrum correlation between neutron flux and feedwater flow rate when phase pressure is increased, Fig. 6 (a) shows decreased reactivity, Fig. 6 (b) shows decreased feedwater flow rate, Fig. 6 (C)
FIG. 7 is a diagram showing a cause identification result in the case where the pressure increase in the vapor drum vapor phase portion is directly caused. 21, 24 ... Electronic computer, 22 ... Pattern storage device, 2
3, 31 ... Plant, 32 ... Electronic computer, 33 ... External storage device, 34 ... Alarm device.
Claims (3)
ーションにより求め、プラント状態量の変化を自己回帰
分析してプラント状態量間の結合様式を作成する手段
と、作成したプラント状態量間の結合様式からファジィ
関係マトリックスを求める手段と、得られたファジィ関
係マトリックスデータをテーブルにして記憶する手段
と、実プラント異常を検出した時にプラント状態量から
プラント状態量間の結合様式を作成する手段と、実プラ
ント異常を検出した時に作成されたプラント状態量間の
結合様式を示すパターンと上記テーブルとを照合する手
段とを備え、照合結果により異常の原因を同定すること
を特徴とするプラントの異常診断方式。1. A means for obtaining a change in the plant state quantity at the time of an abnormality by simulation, performing autoregressive analysis of the change in the plant state quantity to create a coupling mode between the plant state quantities, and a coupling between the created plant state quantities. Means for obtaining a fuzzy relation matrix from the form, means for storing the obtained fuzzy relation matrix data as a table, and means for creating a coupling form between plant state quantities from plant state quantities when an actual plant abnormality is detected, An abnormality diagnosis of a plant, characterized by comprising means for collating the above-mentioned table with a pattern indicating a coupling pattern between plant state quantities created when an actual plant abnormality is detected, and identifying the cause of the abnormality based on the collation result. method.
ラント状態量の周波数スペクトルの相関関係を示すコヒ
ーレンススペクトルである請求項1記載のプラントの異
常診断方式。2. The abnormality diagnosis system for a plant according to claim 1, wherein the coupling mode between the plant state quantities is a coherence spectrum showing a correlation between frequency spectra of the plant state quantities.
ジィ関係式の逆問題の解法を利用して行う請求項1記載
のプラントの異常診断方式。3. The fault diagnosis system for a plant according to claim 1, wherein the pattern and the table are collated by using a solution of an inverse problem of a fuzzy relational expression.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63288024A JPH0656640B2 (en) | 1988-11-15 | 1988-11-15 | Abnormality diagnosis method of plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63288024A JPH0656640B2 (en) | 1988-11-15 | 1988-11-15 | Abnormality diagnosis method of plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02133900A JPH02133900A (en) | 1990-05-23 |
| JPH0656640B2 true JPH0656640B2 (en) | 1994-07-27 |
Family
ID=17724828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63288024A Expired - Lifetime JPH0656640B2 (en) | 1988-11-15 | 1988-11-15 | Abnormality diagnosis method of plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0656640B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7006282B2 (en) * | 2018-01-12 | 2022-01-24 | 株式会社明電舎 | Equipment abnormality diagnostic equipment |
-
1988
- 1988-11-15 JP JP63288024A patent/JPH0656640B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02133900A (en) | 1990-05-23 |
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