JP5578982B2 - 装置故障評価システム - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係る装置故障評価システム1により需要家装置である負荷装置2の状態を評価する際の構成例を示す模式図である。
図6は、式(1)に従って得られた計算結果(以下、高調波成分計算結果と称する。)の一例を示す図である。高調波成分計算部11は、高調波成分計算結果を高調波成分保存部12へ出力する。なお、本実施形態では、次数毎の高調波成分に対する解析を行うためにFFTを利用しているが、他の手法により高調波成分に対する解析をしても構わない。
規格化計算部131は、高調波成分計算結果の規格化結果(以下、高調波成分規格化結果と称する。)を一致度計算部132へ出力する。
式(3)によれば、高調波成分規格化結果と高調波異常パターンの規格化結果とが完全に一致している場合、高調波差分合計値は0となる。図10は、高調波成分規格化結果と高調波異常パターンの規格化結果とが完全に一致している場合の例を示す図である。
図14は、高調波差分合計値に対する高調波成分一致度の関係を示した図である。
例えば、サンプル周波数が1Hzから1000Hzであれば、分母の値は1Hzから1000Hzまでの周波数スペクトルの総和となる。
式(5)と式(6)とのサンプル周波数が同一である場合は、式(6)に基づく、規格化後のj次の成分は、式(5)における周波数含有率(j次)となる。
式(7)によれば、周波数成分規格化結果の周波数成分及び大きさと、周波数異常パターンの規格化結果の周波数成分及び大きさとが完全に一致している場合、周波数差分合計値は0となる。図21は、周波数成分規格化結果の周波数成分及び大きさと、周波数異常パターンの規格化結果の周波数成分及び大きさとが完全に一致している場合の例を示す図である。ただし、図21においては、サンプル周波数領域は、1500Hzから1510Hzである。
図25は、周波数差分合計値に対する周波数成分一致度の関係を示した図である。
図31は、第2の実施形態に係る装置故障評価システム1により需要家装置である負荷装置2の状態を評価する際の構成例を示す模式図である。図31において図1と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
上記各実施形態では説明していないが、装置故障評価システム1は、測定装置3で測定される電気信号、音響信号及び温度を随時受信し、負荷装置2の状態の評価を一定時間毎に繰り返すようにしても構わない。すなわち、装置故障特定部30は、高調波異常評価部10からの第1の評価結果と、周波数異常評価部20からの第2の評価結果と、温度異常評価部30からの第3の評価結果とを随時受け取る。そして、装置故障特定部30は、これらの結果に基づき、一定時間毎に総合判定の結果を表示部40に表示させる。図37は、表示部40に表示される総合判定の結果の一例を示す図である。図37では、故障毎の総合判定の結果を、一日24時間分プロットしてある。
10…高調波異常評価部
11…高調波成分計算部
111,211…FFT処理部
12…高調波成分保存部
13…高調波成分一致度計算部
131,231…規格化計算部
132,232…一致度計算部
14…高調波異常データベース
20…周波数異常評価部
21…周波数成分計算部
22…周波数成分保存部
23…周波数成分一致度計算部
24…周波数異常データベース
30…装置故障推定部
301…総合判定計算部
302…総合判定並び替え部
303…異常抽出部
40…表示部
50…温度異常評価部
51…温度データ保存部
52…温度ファクター計算部
53…温度異常データベース
2…負荷装置
3…測定装置
31…電気信号測定部
32…音響信号測定部
33…A/D変換部
34…温度測定部
4…上位電力系統
5…送電線
6…変圧器
7…母線
8…配電線
Claims (8)
- 電力の供給を受けて動作する需要家装置で測定される電気信号に基づいて前記需要家装置の状態を評価した第1の評価結果を生成する高調波異常評価部と、
前記需要家装置で測定される音響信号に基づいて前記需要家装置の状態を評価した第2の評価結果を生成する周波数異常評価部と、
前記第1及び第2の評価結果に基づいて、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定する装置故障推定部と
を具備し、
前記高調波異常評価部は、
前記電気信号を波形分析し、前記電気信号における高調波成分についての高調波成分計算結果を算出する高調波成分計算部と、
故障が発生した際の高調波の高調波成分パターンを、高調波異常パターンとして予め記録する高調波異常データベースと、
前記高調波成分計算結果と、前記高調波異常パターンとの高調波成分一致度を計算し、前記高調波成分一致度を前記第1の評価結果として前記装置故障推定部へ出力する高調波成分一致度計算部と
を備え、
前記周波数異常評価部は、
前記音響信号を波形分析し、前記音響信号についての周波数成分計算結果を算出する周波数成分計算部と、
故障が発生した際の周波数の周波数成分パターンを、周波数異常パターンとして予め記録する周波数異常データベースと、
前記周波数成分計算結果と、前記周波数異常パターンとの周波数成分一致度を計算し、前記周波数成分一致度を前記第2の評価結果として装置故障推定部へ出力する周波数成分一致度計算部と
を備え、
前記装置故障推定部は、
同一の故障に対する高調波成分一致度と周波数成分一致度とをそれぞれ足し合わせて総合判定を行う総合判定計算部と、
前記総合判定での一致度が予め設定した閾値より高い故障を、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常であるとして抽出する異常抽出部と
を備えることを特徴とする装置故障評価システム。 - 前記高調波異常データベースは、発生し得る複数の故障それぞれについての前記高調波異常パターンを予め記録し、
前記高調波成分一致度計算部は、前記高調波成分計算結果と、前記複数の故障毎の高調波異常パターンとから、複数の高調波成分一致度を計算し、
前記周波数異常データベースは、前記複数の故障それぞれについての前記周波数異常パターンを予め記録し、
前記周波数成分一致度計算部は、前記周波数成分計算結果と、前記複数の故障毎の周波数異常パターンとから、複数の周波数成分一致度を計算することを特徴とする請求項1記載の装置故障評価システム。 - 前記総合判定計算部は、同一の故障に対する高調波成分一致度と周波数成分一致度とにそれぞれ重み付けを行い、前記重み付け後の高調波成分一致度と周波数成分一致度とをそれぞれ足し合わせて総合判定を行い、
前記異常抽出部は、前記総合判定での一致度が予め設定した閾値より高い故障を、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常であるとして抽出することを特徴とする請求項1又は2記載の装置故障評価システム。 - 電力の供給を受けて動作する需要家装置で測定される電気信号に基づいて前記需要家装置の状態を評価した第1の評価結果を生成する高調波異常評価部と、
前記需要家装置で測定される音響信号に基づいて前記需要家装置の状態を評価した第2の評価結果を生成する周波数異常評価部と、
電力の供給を受けて動作する需要家装置で測定される温度に基づいて前記需要家装置の状態を評価した第3の評価結果を生成する温度異常評価部と、
前記第1乃至第3の評価結果に基づいて、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定する装置故障推定部と
を具備し、
前記高調波異常評価部は、
前記電気信号を波形分析し、前記電気信号における高調波成分についての高調波成分計算結果を算出する高調波成分計算部と、
故障が発生した際の高調波の高調波成分パターンを、高調波異常パターンとして予め記録する高調波異常データベースと、
前記高調波成分計算結果と、前記高調波異常パターンとの高調波成分一致度を計算し、前記高調波成分一致度を前記第1の評価結果として前記装置故障推定部へ出力する高調波成分一致度計算部と
を備え、
前記周波数異常評価部は、
前記音響信号を波形分析し、前記音響信号についての周波数成分計算結果を算出する周波数成分計算部と、
故障が発生した際の周波数の周波数成分パターンを、周波数異常パターンとして予め記録する周波数異常データベースと、
前記周波数成分計算結果と、前記周波数異常パターンとの周波数成分一致度を計算し、前記周波数成分一致度を前記第2の評価結果として装置故障推定部へ出力する周波数成分一致度計算部と
を備え、
前記温度異常評価部は、
温度と、温度により故障が発生する危険度を示す温度ファクターとの関係を示す温度ファクターパターンを予め記録する温度異常データベースと、
前記需要家装置で測定される温度と、前記温度ファクターパターンとから、前記温度ファクターを算出し、前記温度ファクターを前記第3の評価結果として前記装置故障推定部へ出力する温度ファクター計算部と
を備え、
前記装置故障推定部は、
同一の故障に対する高調波成分一致度、周波数成分一致度及び温度ファクターにそれぞれ重み付けを行い、前記重み付け後の高調波成分一致度、周波数成分一致度及び温度ファクターをそれぞれ足し合わせて総合判定を行う総合判定計算部と、
前記総合判定での一致度が予め設定した閾値より高い故障を、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常であるとして抽出する異常抽出部と
を備えることを特徴とする装置故障評価システム。 - 前記高調波異常データベースは、発生し得る複数の故障それぞれについての前記高調波異常パターンを予め記録し、
前記高調波成分一致度計算部は、前記高調波成分計算結果と、前記複数の故障毎の高調波異常パターンとから、複数の高調波成分一致度を計算し、
前記周波数異常データベースは、前記複数の故障それぞれについての前記周波数異常パターンを予め記録し、
前記周波数成分一致度計算部は、前記周波数成分計算結果と、前記複数の故障毎の周波数異常パターンとから、複数の周波数成分一致度を計算し、
前記温度異常データベースは、発生し得る複数の故障それぞれについての前記温度ファクターパターンを予め記録し、
前記温度ファクター計算部は、前記需要家装置で測定される温度と、前記複数の故障毎の温度ファクターパターンとから、複数の温度ファクターを算出することを特徴とする請求項4記載の装置故障評価システム。 - 前記装置故障推定部からの推定結果を表示する表示部をさらに具備することを特徴とする請求項1又は4に記載の装置故障評価システム。
- 前記高調波異常評価部は、前記第1の評価結果を予め設定された期間毎に生成し、
前記周波数異常評価部は、前記第2の評価結果を前記期間毎に生成し、
前記装置故障推定部は、前記期間毎に、前記第1及び第2の評価結果に基づいて、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定することを特徴とする請求項1記載の装置故障評価システム。 - 前記高調波異常評価部は、前記第1の評価結果を予め設定された期間毎に生成し、
前記周波数異常評価部は、前記第2の評価結果を前記期間毎に生成し、
前記温度異常評価部は、前記第3の評価結果を前記期間毎に生成し、
前記装置故障推定部は、前記期間毎に、前記第1、第2及び第3の評価結果に基づいて、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定することを特徴とする請求項4記載の装置故障評価システム。
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