JP7389641B2 - Winding diagnosis device and winding diagnosis method - Google Patents

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Description

特許法第30条第2項適用 (1)令和1年11月8日に一般社団法人日本機械学会が発行した第62回自動制御連合講演会講演予稿集の「1D2-03」に掲載 (2)令和1年11月8日に第62回自動制御連合講演会で発表Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act (1) Published in “1D2-03” of the 62nd Automatic Control Conference Lecture Proceedings published by the Japan Society of Mechanical Engineers on November 8, 2020 ( 2) Presented at the 62nd Automatic Control Union Lecture on November 8, 2020

本発明は、電気機器の巻線の異常の有無を含む巻線状態を診断する巻線診断装置および巻線診断方法に関する。 The present invention relates to a winding diagnostic device and a winding diagnostic method for diagnosing the winding condition of an electrical device, including the presence or absence of an abnormality in the winding.

特開平2008-286611号公報(特許文献1)には、巻線を備える電気機器において、当該電気機器を分解することなく、巻線の異常の有無を診断可能な巻線診断装置が記載されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-286611 (Patent Document 1) describes a winding diagnostic device that can diagnose whether or not there is an abnormality in the winding in an electrical device including a winding without disassembling the electrical device. There is.

当該巻線診断装置は、電気機器の巻線にインパルス電圧が印加された際の当該巻線の両端で観測される電圧値を計測すると共に、計測した当該電圧に基づいて、当該巻線とインパルス電圧発生回路とから構成される診断回路の等価回路定数としてのインダクタンスLおよびレジスタンスRと、当該診断回路の等価回路定数としてのキャパシタンスCと、の乗算値LCおよび乗算値RCを算定し、当該乗算値LCおよび乗算値RCに基づいて巻線が正常か否かを診断する。 The winding diagnostic device measures the voltage value observed at both ends of the winding of an electrical device when an impulse voltage is applied to the winding, and also determines whether the winding is connected to the impulse based on the measured voltage. Calculate the multiplication value LC and multiplication value RC of the inductance L and resistance R as equivalent circuit constants of the diagnostic circuit consisting of the voltage generation circuit and the capacitance C as the equivalent circuit constant of the diagnostic circuit, and It is diagnosed whether the winding is normal or not based on the value LC and the multiplication value RC.

ところで、上述した公報に記載の巻線診断装置は、行列式を用いて乗算値LCや乗算値RCを導出している。この行列式は、巻線の両端で観測される電圧値に対して1階微分や2階微分を演算する必要がある。一般に、微分演算は、計測時の電圧信号に含まれるノイズ成分が演算結果に大きな影響を及ぼす。つまり、ノイズ成分を多く含む電圧信号に対して微分演算を行うと、ノイズの影響により、正しい乗算値LCや乗算値RCの値が算出できない場合がある。ローパスフィルタやバンドパスフィルタなどを設計して、計測した電圧に含まれる高い周波数成分のノイズ成分を除去することも考えられるが、乗算値LCや乗算値RCを導出するのに必要となる周波数成分は、診断対象である巻線毎に異なるため、どの周波数成分をカットするかといったカットオフ周波数の設計に工数を要する。 By the way, the winding diagnostic device described in the above-mentioned publication uses a determinant to derive the multiplication value LC and the multiplication value RC. For this determinant, it is necessary to calculate the first-order differential and the second-order differential for the voltage value observed at both ends of the winding. Generally, in differential calculations, noise components included in the voltage signal during measurement have a large effect on the calculation results. In other words, if a differential operation is performed on a voltage signal containing many noise components, it may not be possible to calculate the correct multiplication value LC or multiplication value RC due to the influence of noise. It is possible to design a low-pass filter or band-pass filter to remove high-frequency noise components included in the measured voltage, but the frequency components necessary to derive the multiplication value LC and multiplication value RC differs for each winding to be diagnosed, so it takes a lot of man-hours to design the cutoff frequency, such as determining which frequency components to cut.

特開平2008-286611号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-286611

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、設計工数の低減を図りながらも電気機器における巻線の異常の有無を診断することが可能な巻線診断装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and its main purpose is to provide a winding diagnostic device capable of diagnosing the presence or absence of abnormalities in windings in electrical equipment while reducing design man-hours. do.

本発明に係る巻線診断装置の好ましい形態によれば、インパルス発生回路から電気機器の巻線に所定特性のインパルス電圧を印加した際に巻線の両端で観測される電圧に基づき、当該巻線の異常の有無を含む巻線状態を診断する巻線診断装置が構成される。当該巻線診断装置は、読込部と、演算部と、診断部と、を備えている。読込部は、所定時間に亘って第1時間毎に前記電圧を読み込む。演算部は、第1時間をTs、読込部によって当該第1時間Ts毎に読み込まれる電圧をVn、巻線とインパルス発生回路とを含む測定回路の等価回路定数インダクタンスをL、当該測定回路の等価回路定数キャパシタンスをC、当該測定回路の等価回路定数レジスタンスをR、等価回路定数インダクタンスLと等価回路定数キャパシタンスCとの乗算値をLC、等価回路定数レジスタンスRと等価回路定数キャパシタンスCとの乗算値をRCとしたときに、次式(1)に示す誤差eが最小となる乗算値LCおよび乗算値RCを次式(2)および(3)により演算する。そして、診断部は、演算部によって演算された乗算値LCおよび乗算値RCに基づいて巻線の異常の有無を診断する。
(数1)

Figure 0007389641000001
According to a preferred embodiment of the winding diagnostic device according to the present invention, the winding diagnostic device detects the winding based on the voltage observed at both ends of the winding when an impulse voltage with predetermined characteristics is applied from the impulse generating circuit to the winding of the electrical equipment. A winding diagnostic device is configured to diagnose the winding condition including the presence or absence of an abnormality. The winding diagnostic device includes a reading section, a calculation section, and a diagnosis section. The reading unit reads the voltage every first time over a predetermined period of time. The calculation section defines the first time as Ts, the voltage read by the reading section at each first time Ts as Vn , the equivalent circuit constant inductance of the measurement circuit including the winding and the impulse generation circuit as L, and the measurement circuit as The equivalent circuit constant capacitance is C, the equivalent circuit constant resistance of the measurement circuit is R, the product of the equivalent circuit constant inductance L and the equivalent circuit constant capacitance C is LC, and the product of the equivalent circuit constant resistance R and the equivalent circuit constant capacitance C is When the value is RC, a multiplication value LC and a multiplication value RC that minimize the error e shown in the following equation (1) are calculated using the following equations (2) and (3). Then, the diagnosis section diagnoses whether or not there is an abnormality in the winding based on the multiplication value LC and the multiplication value RC calculated by the calculation section.
(Number 1)
Figure 0007389641000001

本発明によれば、式(1)において誤差eが最小となるような乗算値LCおよび乗算値RCを解探索手法により求めるのみであるため、計測する電圧に含まれるノイズ成分を除去するためのフィルタを設計する必要が無く、乗算値LCおよび乗算値RCを容易に求めることができる。これにより、設計工数の低減を図りながらも電気機器における巻線の異常の有無を診断することができる。 According to the present invention, since the multiplication value LC and the multiplication value RC that minimize the error e in equation (1) are only determined by the solution search method, There is no need to design a filter, and the multiplication value LC and multiplication value RC can be easily obtained. Thereby, it is possible to diagnose the presence or absence of an abnormality in the windings in electrical equipment while reducing the number of design steps.

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、演算部は、粒子群最適化法を用いて乗算値LCおよび乗算値RCを演算する。そして、当該粒子群最適化法における慣性定数および加速定数は、値1以下に設定されている。 According to a further embodiment of the winding diagnostic device according to the present invention, the calculation unit calculates the multiplication value LC and the multiplication value RC using a particle swarm optimization method. The inertia constant and acceleration constant in the particle swarm optimization method are set to a value of 1 or less.

粒子群最適化法を用いて乗算値LCおよび乗算値RCを求めるためには、慣性定数および加速定数を予め決定しておく必要がある。一般に、慣性定数および加速定数は、値1より大きい値(例えば値2)が望ましいとされている。しかしながら、本発明者は、鋭意研究を行った結果、乗算値LCおよび乗算値RCを求めるにあたり、慣性定数および加速定数を値1より大きい値に設定すると、解が発散してしまうことを見出した。このような研究結果を踏まえて、本形態では、慣性定数および加速定数を値1以下に設定することによって、乗算値LCおよび乗算値RCを求めることができるようになったものである。 In order to obtain the multiplication value LC and the multiplication value RC using the particle swarm optimization method, it is necessary to determine the inertia constant and the acceleration constant in advance. Generally, it is desirable that the inertia constant and acceleration constant have a value larger than 1 (for example, 2). However, as a result of extensive research, the inventor found that when determining the multiplication value LC and multiplication value RC, if the inertia constant and acceleration constant were set to a value greater than 1, the solution would diverge. . Based on such research results, in this embodiment, the multiplication value LC and the multiplication value RC can be determined by setting the inertia constant and the acceleration constant to a value of 1 or less.

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、所定時間は、減衰振動する電圧の1周期以上に設定されている。 According to a further embodiment of the winding diagnostic device according to the present invention, the predetermined time is set to one or more cycles of the damped oscillating voltage.

本発明者は、鋭意研究の結果、計測される電圧の一周期に満たない区間のデータを用いると、式(1)で示す誤差eを最小とするような乗算値LCおよび乗算値RCの組が見つからない場合があることを見出した。この研究結果を踏まえて、本形態では、電圧が減衰振動を開始した以降の当該電圧の一周期分以上の区間のデータを用いることによって、乗算値LCおよび乗算値RCを演算することができるようになったものである。 As a result of intensive research, the present inventor has found that, by using data in an interval less than one cycle of the measured voltage, a set of multiplication values LC and multiplication values RC that minimizes the error e shown in equation (1) can be obtained. We have found that there are cases where it is not found. Based on the results of this research, in this embodiment, it is possible to calculate the multiplier value LC and the multiplier value RC by using data for an interval of one cycle or more of the voltage after the voltage starts damped oscillation. It has become.

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、読込部による電圧の読み込み周期f1は、電圧の周期をf0としたときに、次式(4)を満たすように定められている。そして、第1時間は、次式(5)によって得られる。
(数2)
10×f0≦f1≦1000×f0 (4)
Ts=1/f1 (5)
According to a further embodiment of the winding diagnostic device according to the present invention, the reading period f 1 of the voltage by the reading section is determined to satisfy the following formula (4), where the period of the voltage is f 0 . There is. Then, the first time is obtained by the following equation (5).
(Number 2)
10×f 0 ≦f 1 ≦1000×f 0 (4)
Ts=1/f 1 (5)

本発明者は、鋭意研究の結果、電圧を測定する時間の間隔によっては、誤差eを最小とするような乗算値LCおよび乗算値RCの組が見つからない場合があることを見出した。この研究結果を踏まえて、本形態では、電圧を測定する時間の間隔を式(5)で示す時間に定めることによって、誤差eを最小とするような乗算値LCおよび乗算値RCの組を容易に演算することができるようになったものである。 As a result of intensive research, the present inventors have found that depending on the time interval at which the voltage is measured, it may not be possible to find a set of multiplication values LC and multiplication values RC that minimizes the error e. Based on this research result, in this embodiment, by setting the time interval for measuring the voltage to the time shown by equation (5), it is easy to create a set of multiplication values LC and multiplication values RC that minimizes the error e. It is now possible to calculate

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、演算部は、線形計画法を用いて乗算値LCおよび乗算値RCを演算する。 According to a further embodiment of the winding diagnostic device according to the present invention, the calculation unit calculates the multiplication value LC and the multiplication value RC using linear programming.

本形態によれば、線形計画法を用いることによって、乗算値LCおよび乗算値RCを容易に求めることができる。 According to this embodiment, the multiplication value LC and the multiplication value RC can be easily obtained by using linear programming.

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、乗算値LCおよび乗算値RCよりなる複数の座標群と、当該複数の座標群のそれぞれに対応する巻線状態と、の関係を予め定めた巻線診断用マップを記憶した記憶部をさらに備えている。診断部は、巻線診断用マップを用いて、演算部によって演算された乗算値LCおよび乗算値RCよりなる診断対象座標に対応する巻線状態を導出する。そして、診断部は、導出した当該巻線状態を診断結果として出力する。 According to a further embodiment of the winding diagnostic device according to the present invention, the relationship between a plurality of coordinate groups consisting of the multiplication value LC and the multiplication value RC and the winding state corresponding to each of the plurality of coordinate groups is determined in advance. The apparatus further includes a storage section that stores the determined winding diagnosis map. The diagnosis section uses the winding diagnosis map to derive a winding state corresponding to the diagnosis target coordinates formed by the multiplication value LC and the multiplication value RC calculated by the calculation section. Then, the diagnosis section outputs the derived winding state as a diagnosis result.

本形態によれば、予め定めた巻線診断用マップを用いて巻線状態を診断することができるため、巻線の異常の有無の診断を容易に実現できる。 According to this embodiment, since the winding condition can be diagnosed using a predetermined winding diagnosis map, it is possible to easily diagnose whether there is an abnormality in the winding.

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、診断部は、診断対象座標と,複数の座標群のうち巻線状態が正常である正常座標と,の距離、および、診断対象座標と,複数の座標群のうち巻線状態に異常を有する異常座標と,の距離、を演算し、演算した距離が近い方の座標に対応する巻線状態を診断結果として出力する。 According to a further embodiment of the winding diagnosis device according to the present invention, the diagnosis unit is configured to determine the distance between the diagnosis target coordinates and a normal coordinate in which the winding state is normal among the plurality of coordinate groups, and the diagnosis target coordinates. and an abnormal coordinate having an abnormal winding state among a plurality of coordinate groups are calculated, and the winding state corresponding to the coordinate having the shorter calculated distance is output as a diagnosis result.

本形態によれば、巻線診断用マップを用いた巻線状態の診断をより簡易に行うことができる。 According to this embodiment, the winding state can be diagnosed more easily using the winding diagnosis map.

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、巻線診断用マップは、複数の座標群が、巻線状態が正常である正常座標群と、巻線状態が異常である異常座標群と、にクラス分類されたマップである。そして、診断部は、診断対象座標が正常座標群に属する場合には巻線状態が正常であると診断し、診断対象座標が異常座標群に属する場合には巻線状態が異常であると診断する。 According to a further aspect of the winding diagnosis device according to the present invention, the winding diagnosis map includes a plurality of coordinate groups, a normal coordinate group in which the winding condition is normal, and an abnormal coordinate group in which the winding condition is abnormal. This is a map classified into groups. Then, the diagnosis unit diagnoses that the winding condition is normal when the diagnosis target coordinates belong to the normal coordinate group, and diagnoses that the winding condition is abnormal when the diagnosis target coordinates belong to the abnormal coordinate group. do.

本形態によれば、巻線診断用マップを用いた巻線状態の診断をより簡易に行うことができる。 According to this embodiment, the winding state can be diagnosed more easily using the winding diagnosis map.

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、巻線診断用マップは、異常座標群が異常の態様によってさらにクラス分類されている。そして、診断部は、診断対象座標が異常座標群に属する場合には、異常の態様を診断する。 According to a further embodiment of the winding diagnosis device according to the present invention, in the winding diagnosis map, the abnormal coordinate group is further classified into classes depending on the mode of the abnormality. Then, when the diagnosis target coordinates belong to the abnormal coordinate group, the diagnosis unit diagnoses the mode of the abnormality.

本形態によれば、巻線が異常であることのみならず、異常の態様まで特定することができる。 According to this embodiment, it is possible to identify not only that the winding is abnormal, but also the mode of the abnormality.

本発明に係る巻線診断方法の好ましい形態によれば、電気機器の巻線の異常の有無を診断する巻線診断方法が構成される。当該巻線診断方法は、(a)インパルス発生回路から巻線に所定特性のインパルス電圧を印加し、(b)巻線にインパルス電圧が印加された場合に巻線の両端で観測される電圧を所定時間に亘って第1時間毎に計測し、(c)第1時間をTs、所定時間毎に計測される電圧をVn、巻線とインパルス発生回路とを含む測定回路の等価回路定数インダクタンスをL、当該測定回路の等価回路定数キャパシタンスをC、当該測定回路の等価回路定数レジスタンスをR、等価回路定数インダクタンスと等価回路定数キャパシタンスとの乗算値LC、等価回路定数レジスタンスと等価回路定数キャパシタンスとの乗算値RCとしたときに、次式(6)に示す誤差eが最小となる乗算値LCおよび乗算値RCを次式(7)および(8)により演算し、(d)演算した乗算値LCおよび乗算値RCに基づいて巻線の異常の有無を診断する。
(数3)

Figure 0007389641000002
According to a preferred embodiment of the winding diagnostic method according to the present invention, a winding diagnostic method for diagnosing the presence or absence of an abnormality in the winding of an electrical device is configured. The winding diagnosis method involves (a) applying an impulse voltage with predetermined characteristics to the winding from an impulse generating circuit, and (b) measuring the voltage observed at both ends of the winding when the impulse voltage is applied to the winding. (c) The first time is Ts, the voltage measured every predetermined time is Vn , and the equivalent circuit constant inductance of the measurement circuit including the winding and the impulse generating circuit is is L, the equivalent circuit constant capacitance of the measurement circuit is C, the equivalent circuit constant resistance of the measurement circuit is R, the multiplication value LC of the equivalent circuit constant inductance and the equivalent circuit constant capacitance, and the equivalent circuit constant resistance and the equivalent circuit constant capacitance. When the multiplication value RC of The presence or absence of an abnormality in the winding is diagnosed based on LC and multiplication value RC.
(Number 3)
Figure 0007389641000002

本発明によれば、式(6)において誤差eが最小となるような乗算値LCおよび乗算値RCを解探索手法により求めるのみであるため、計測する電圧に含まれるノイズ成分を除去するためのフィルタを設計する必要が無く、乗算値LCおよび乗算値RCを容易に求めることができる。これにより、設計工数の低減を図りながらも電気機器における巻線の異常の有無を診断することができる。 According to the present invention, since the multiplication value LC and the multiplication value RC that minimize the error e in equation (6) are only determined by the solution search method, There is no need to design a filter, and the multiplication value LC and multiplication value RC can be easily obtained. Thereby, it is possible to diagnose the presence or absence of an abnormality in the windings in electrical equipment while reducing the number of design steps.

本発明によれば、設計工数の低減を図りながらも電気機器における巻線の異常の有無を診断することができる。 According to the present invention, it is possible to diagnose the presence or absence of an abnormality in the windings of an electrical device while reducing the number of design steps.

本発明の実施の形態に係る巻線診断装置1の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a winding diagnostic device 1 according to an embodiment of the present invention. 巻線診断処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of winding diagnostic processing. 巻線20にインパルス電圧を印加したときに、当該巻線20の両端で観測される電圧Vnの波形を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the waveform of the voltage V n observed at both ends of the winding 20 when an impulse voltage is applied to the winding 20. FIG. PSO法による乗算値LCおよび乗算値RCの演算過程の初期状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an initial state of a calculation process of a multiplication value LC and a multiplication value RC according to the PSO method. PSO法による乗算値LCおよび乗算値RCの演算過程の初期状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an initial state of a calculation process of a multiplication value LC and a multiplication value RC according to the PSO method. PSO法による乗算値LCおよび乗算値RCの演算過程を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a process of calculating a multiplication value LC and a multiplication value RC using the PSO method. PSO法による乗算値LCおよび乗算値RCの演算過程を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a process of calculating a multiplication value LC and a multiplication value RC using the PSO method. PSO法による乗算値LCおよび乗算値RCの演算過程を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a process of calculating a multiplication value LC and a multiplication value RC using the PSO method. 巻線診断用マップを用いて診断対象の巻線20の状態を診断する様子を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing how the state of a winding 20 to be diagnosed is diagnosed using a winding diagnosis map. 巻線診断用マップの一例を示す説明図である。It is an explanatory view showing an example of a map for winding diagnosis. 変形例の巻線診断用マップの一例を示す説明図である。It is an explanatory view showing an example of a map for winding diagnosis of a modification.

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.

本発明の実施の形態に係る巻線診断装置1は、電動機や発電機等の回転機や変圧器等の電気機器が有する巻線20が正常か異常かを診断する装置として構成されている。巻線診断装置1は、図1に示すように、巻線20が接続される端子T1,T2と、当該端子T1,T2に電力ラインL1,L2を介して電気的に接続されたインパルス発生回路2と、電力ラインL1,L2に電気的に接続された電圧測定部4と、当該電圧測定部4に電気的に接続されたA/D変換回路6と、診断結果を表示する表示部8と、装置全体を制御する電子制御部10と、を備えている。 The winding diagnosis device 1 according to the embodiment of the present invention is configured as a device for diagnosing whether a winding 20 of a rotating machine such as a motor or a generator or an electric device such as a transformer is normal or abnormal. As shown in FIG. 1, the winding diagnostic device 1 includes terminals T1 and T2 to which the winding 20 is connected, and an impulse generation circuit electrically connected to the terminals T1 and T2 via power lines L1 and L2. 2, a voltage measurement section 4 electrically connected to the power lines L1 and L2, an A/D conversion circuit 6 electrically connected to the voltage measurement section 4, and a display section 8 that displays diagnostic results. , and an electronic control section 10 that controls the entire device.

インパルス発生回路2は、巻線20に所定特性のインパルス電圧を印加可能な回路である。電圧測定部4は、端子T1,T2に接続された巻線20にインパルス電圧が印加された際に、当該巻線20の両端で観測される電圧Vを計測する。A/D変換回路6は、電圧測定部4によって計測される電圧Vのアナログ信号をデジタル信号に変換して、電子制御部10に出力する。 The impulse generating circuit 2 is a circuit capable of applying an impulse voltage having predetermined characteristics to the winding 20. The voltage measurement unit 4 measures the voltage V observed at both ends of the winding 20 when an impulse voltage is applied to the winding 20 connected to the terminals T1 and T2. The A/D conversion circuit 6 converts the analog signal of the voltage V measured by the voltage measurement section 4 into a digital signal, and outputs the digital signal to the electronic control section 10.

電子制御部10は、図1に示すように、CPU12を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU12の他に処理プログラムを記憶するROM14と、データを一時的に記憶するRAM16と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートと、を備えている。電子制御部10には、A/D変換回路からの電圧Vnなどが図示しない入力ポートを介して入力される。また、電子制御部10からは、インパルス発生回路2へのインパルス電圧印加信号や、表示部8への診断結果表示信号などが図示しない出力ポートを介して出力されている。
As shown in FIG. 1, the electronic control unit 10 is configured as a microprocessor centered on a CPU 12, and in addition to the CPU 12, it includes a ROM 14 for storing processing programs, a RAM 16 for temporarily storing data, and a RAM 16 (not shown). It is equipped with an input/output port and a communication port. A voltage V n from the A/D conversion circuit is input to the electronic control unit 10 via an input port (not shown). Further, the electronic control unit 10 outputs an impulse voltage application signal to the impulse generation circuit 2, a diagnosis result display signal to the display unit 8, etc. via an output port (not shown).

次に、こうして構成された本発明の実施の形態に係る巻線診断装置1の動作、特に、巻線20に異常が生じているか否かを診断する際の動作について説明する。図2は、巻線診断装置1によって実行される巻線診断処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、端子T1,T2に診断対象の巻線20が接続されて、診断開始が指示されたとき(例えば、診断スタートボタンが押下されたとき)に実行される。 Next, the operation of the winding diagnosing device 1 according to the embodiment of the present invention configured in this manner, particularly the operation when diagnosing whether or not an abnormality has occurred in the winding 20 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a winding diagnosis process executed by the winding diagnosis apparatus 1. This process is executed when the winding 20 to be diagnosed is connected to the terminals T1 and T2 and an instruction to start diagnosis is given (for example, when a diagnosis start button is pressed).

巻線診断処理が実行されると、巻線診断装置1のCPU12は、まず、巻線20にインパルス電圧を印加するように、インパルス発生回路2にインパルス電圧印加信号を出力する(ステップS100)。続いて、電圧測定部4によって計測される巻線20の両端の電圧nをサンプリング時間Ts毎に読み込む処理を所定時間Tに亘って継続して実行すると共に(ステップS102)、所定時間Tが経過したか否かを判定する処理を実行する(ステップS104)。ここで、電圧測定部4によって計測される巻線20の両端の電圧Vnは、図3に示すように、時間の経過とともに振幅値が減衰し、その周期をf 0 としたときに、サンプリング時間Tsは、次式(9)を満たすように定められている。また、所定時間Tは、時間の経過とともに振幅値が減衰する電圧Vnの1周期以上の値に定められている。このようにサンプリング時間Tsおよび所定時間Tを定める理由は、サンプリング時間Tsが次式(9)を満たさない場合や、所定時間Tを電圧Vnの1周期未満の値に設定した場合には、後述する誤差eを最小とするような乗算値LCおよび乗算値RCの組が見つからない場合があることを、本発明者らが鋭意研究の結果、見出したことによる。巻線20の両端の電圧Vnをサンプリング時間Ts毎に読み込む処理を所定時間Tに亘って継続して実行するCPU12は、本発明における「読込部」に対応する実施構成の一例である。また、サンプリング時間Tsは、本発明における「第1時間」に対応する実施構成の一例である。
When the winding diagnosis process is executed, the CPU 12 of the winding diagnosis device 1 first outputs an impulse voltage application signal to the impulse generation circuit 2 so as to apply an impulse voltage to the winding 20 (step S100). Subsequently, the process of reading the voltage n across the winding 20 measured by the voltage measurement unit 4 at every sampling time Ts is continuously executed for a predetermined time T (step S102), and the predetermined time T has elapsed. A process for determining whether or not the information has been performed is executed (step S104). Here, as shown in FIG. 3, the voltage V n across the winding 20 measured by the voltage measurement unit 4 is sampled when the amplitude value attenuates over time and its period is f 0 . The time Ts is determined to satisfy the following equation (9). Further, the predetermined time T is set to a value equal to or longer than one cycle of the voltage V n whose amplitude value attenuates over time. The reason why the sampling time Ts and the predetermined time T are determined in this way is that if the sampling time Ts does not satisfy the following equation (9) or if the predetermined time T is set to a value less than one cycle of the voltage Vn, This is because, as a result of intensive research, the present inventors have found that there are cases in which a set of multiplication values LC and RC that minimizes the error e, which will be described later, cannot be found. The CPU 12 that continuously executes the process of reading the voltage V n across the winding 20 at every sampling time Ts for a predetermined time T is an example of an implementation configuration corresponding to the "reading section" in the present invention. Further, the sampling time Ts is an example of an implementation configuration corresponding to the "first time" in the present invention.

(数4)
10×f0≦1/Ts≦1000×f0 (9)
ただし、f1=1/Tsであり、f1は、電圧Vnのサンプリング周期である。なお、好ましくは、10×f0≦1/Ts≦100×f0である。
(Number 4)
10×f 0 ≦1/Ts≦1000×f 0 (9)
However, f 1 =1/Ts, and f 1 is the sampling period of the voltage Vn. Note that preferably 10×f 0 ≦1/Ts≦100×f 0 .

所定時間Tが経過していない場合には、所定時間Tが経過するまでステップS102~S104の処理を繰り返し実行する。一方、所定時間Tが経過した場合には、乗算値LCおよび乗算値RCを演算する処理を実行する(ステップS106)。ここで、乗算値LCは、診断対象である巻線20とインパルス発生回路2とから構成される測定回路30(図1参照)の等価回路定数インダクタンスLと等価回路定数キャパシタンスCとの乗算値であり、乗算値RCは、当該測定回路30の等価回路定数レジスタンスRと等価回路定数キャパシタンスCとの乗算値である。乗算値LCおよび乗算値RCを演算する処理を実行するCPU12は、本発明における「演算部」に対応する実施構成の一例である。 If the predetermined time T has not elapsed, the processes of steps S102 to S104 are repeatedly executed until the predetermined time T has elapsed. On the other hand, if the predetermined time T has elapsed, a process of calculating a multiplication value LC and a multiplication value RC is executed (step S106). Here, the multiplication value LC is the multiplication value of the equivalent circuit constant inductance L and the equivalent circuit constant capacitance C of the measurement circuit 30 (see FIG. 1) consisting of the winding 20 to be diagnosed and the impulse generation circuit 2. The multiplication value RC is the multiplication value of the equivalent circuit constant resistance R and the equivalent circuit constant capacitance C of the measurement circuit 30. The CPU 12 that executes the process of calculating the multiplication value LC and the multiplication value RC is an example of an implementation configuration corresponding to the "calculation unit" in the present invention.

乗算値LCおよび乗算値RCは、次式(10)ないし(12)を用いて算出される。具体的には、本実施の形態では、式(10)において、誤差eが最小となるような乗算値LCおよび乗算値RCを、粒子群最適化法(以下、「PSO法」という)を用いて導出する構成とした。 The multiplication value LC and the multiplication value RC are calculated using the following equations (10) to (12). Specifically, in this embodiment, in equation (10), the multiplication value LC and the multiplication value RC that minimize the error e are determined using the particle swarm optimization method (hereinafter referred to as "PSO method"). The configuration is such that it is derived by

(数5)

Figure 0007389641000003
(Number 5)
Figure 0007389641000003

PSO法は、次式(13)および(14)で示すように、時刻tにおける粒子の速度vi(t)や時刻tにおける粒子の位置pi(t)を更新する考え方である(ただし、i=1,2,3,・・・N)。即ち、本実施の形態では、図4に示すように、LC-RC座標内において、ランダムに配置された所定個数の点pi(LCi,RCi)の全てを、次式(13)および(14)を用いて移動速度を調整しながら移動させて(図4ないし図8参照)、適合度が高い位置、換言すれば、誤差eを最小にする点pi(LCi,RCi)を随時更新しながら探索するのである。 The PSO method is based on the idea of updating the particle velocity v i (t) at time t and the particle position p i (t) at time t, as shown in the following equations (13) and (14) (however, i=1, 2, 3,...N). That is, in this embodiment, as shown in FIG. 4, all of a predetermined number of points p i (LC i , RC i ) randomly arranged within the LC-RC coordinates are calculated using the following equation (13) and (14) while adjusting the moving speed (see FIGS. 4 to 8) to a position with a high degree of adaptation, in other words, a point p i (LC i , RC i ) that minimizes the error e. We will explore while updating it from time to time.

(数6)

Figure 0007389641000004
(Number 6)
Figure 0007389641000004

ここで、wは、慣性定数と呼ばれる定数であり、時刻tの前の時刻t-1での移動速度がどれだけ維持されるかを示すものである。また、c1およびc2は、加速定数と呼ばれる定数である。本発明者らは、鋭意研究を行った結果、乗算値LCおよび乗算値RCを求めるにあたり、慣性定数wおよび加速定数c1およびc2を、一般に、望ましいとされている値1より大きい値(例えば、値2)に定めると、解が発散して乗算値LCおよび乗算値RCを求めることができないこということを見出した。このような研究結果を踏まえて、本形態では、慣性定数wおよび加速定数c1およびc2を値1以下に設定することによって、乗算値LCおよび乗算値RCを求めることができるようになったものである。なお、pi bestは、特定の1粒子におけるこれまでの探索の中で最も適合度が高い位置を示すパーソナルベストであり、pg bestは、全ての粒子群(点pi(LCi,RCi))で過去の探索も含めて最も適合度が高い位置を示すグローバルベストであり、繰り返しの探索の中で随時更新されていく変数である。 Here, w is a constant called an inertia constant, and indicates how much the moving speed at time t-1 before time t is maintained. Further, c 1 and c 2 are constants called acceleration constants. As a result of extensive research, the present inventors have determined that when determining the multiplication value LC and the multiplication value RC, the inertia constant w and the acceleration constants c 1 and c 2 are set to values larger than the generally desirable value 1 ( For example, it has been found that if the value is set to 2), the solution diverges, making it impossible to obtain the multiplication value LC and the multiplication value RC. Based on such research results, in this embodiment, the multiplier value LC and the multiplier value RC can be determined by setting the inertia constant w and the acceleration constants c 1 and c 2 to a value of 1 or less. It is something. Note that p i best is a personal best indicating the position with the highest degree of fitness among the previous searches for a specific particle, and p g best is a personal best for all particle groups (point p i (LC i , RC i )) is a global best that indicates the position with the highest degree of fitness, including past searches, and is a variable that is updated from time to time during repeated searches.

こうして乗算値LCおよび乗算値RCが演算されると、続いて、当該乗算値LCおよび乗算値RCに基づいて、巻線20の状態を診断する処理を実行する(ステップS108)。ここで、巻線20に異常があるか否かの判定は、本実施の形態では、図9に示すように、演算した乗算値LCおよび乗算値RCを巻線診断用マップ上に写像し、写像された乗算値LCおよび乗算値RCの配置場所に基づいて行うものとした。なお、本実施の形態では、図10に示すように、複数の正常な(短絡などの異常が生じていない)巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCの平均値LCnorav,RCnorav、および、複数の異常な(複数の異常態様の)巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCの異常態様毎の平均値LCabav1,RCabav1,LCabav2,RCabav2,LCabav3,RCabav3およびLCabav4,RCabav4を予め求めて、巻線の状態と共に対応付けしたものを巻線診断用マップとしてROM14に記憶させておくものとした。巻線の異常態様としては、例えば、巻線20に1ターン短絡が発生している状態や、巻線20に2ターン短絡が発生している状態、巻線20に相間短絡が発生している状態、巻線20に断線が発生している状態などが考えられる。巻線診断用マップが記憶されたROM14は、本発明における「記憶部」に対応する実施構成の一例である。また、複数の正常な(短絡などの異常が生じていない)巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCは、本発明における「正常座標群」に対応し、複数の異常な(複数の異常態様の)巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCは、本発明における「異常座標群」に対応し、複数の正常な(短絡などの異常が生じていない)巻線20の乗算値LCおよび乗算値RC、および、複数の異常な(複数の異常態様の)巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCは、本発明における「複数の座標群」に対応する実施構成の一例である。 After the multiplication value LC and the multiplication value RC are calculated in this way, a process of diagnosing the state of the winding 20 is executed based on the multiplication value LC and the multiplication value RC (step S108). Here, in the present embodiment, the determination as to whether or not there is an abnormality in the winding 20 is performed by mapping the calculated multiplication value LC and multiplication value RC onto a winding diagnosis map, as shown in FIG. This is performed based on the location of the mapped multiplication value LC and multiplication value RC. In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 10, the average values LC norav , RC norav , and , the average value LC abav1 , RC abav1 , LC abav2 , RC abav2 , LC abav3 , RC abav3 and LC abav4 for each abnormal state of the multiplication value LC of the plurality of abnormal windings 20 (of the plurality of abnormal states) and the multiplication value RC for each abnormal state. , RC abav4 are determined in advance and are stored in the ROM 14 as a winding diagnosis map in association with the winding condition. Examples of abnormal states of the winding include, for example, a one-turn short circuit occurs in the winding 20, a two-turn short circuit occurs in the winding 20, and a phase-to-phase short circuit occurs in the winding 20. This may include a state where a disconnection has occurred in the winding 20. The ROM 14 in which the winding diagnosis map is stored is an example of an implementation configuration corresponding to the "storage section" in the present invention. In addition, the multiplication values LC and RC of the plurality of normal windings 20 (in which no abnormality such as short circuit has occurred) correspond to the "normal coordinate group" in the present invention, and The multiplication value LC and the multiplication value RC of the winding 20 correspond to the "abnormal coordinate group" in the present invention, and the multiplication value LC and the multiplication value of a plurality of normal windings 20 (no abnormalities such as short circuits have occurred) The value RC, and the multiplication value LC and multiplication value RC of the plurality of abnormal windings 20 (in the plurality of abnormality modes) are an example of an implementation configuration corresponding to "a plurality of coordinate groups" in the present invention.

そして、診断対象の巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCが演算されたときに、当該乗算値LCおよび乗算値RCと、各値(平均値LCnorav,RCnorav、平均値LCabav1,RCabav1およびLCabav2,RCabav2)との距離を算定して、当該距離が最も近い平均値LCnorav,RCnorav、平均値LCabav1,RCabav1,LCabav2,RCabav2,LCabav3,RCabav3およびLCabav4,RCabav4に対応付けられた巻線状態を、診断対象の巻線20の状態として診断する。診断対象の巻線20の状態の診断を実行するCPU12は、本発明における「診断部」に対応する実施構成の一例である。 Then, when the multiplication value LC and multiplication value RC of the winding 20 to be diagnosed are calculated, the multiplication value LC and the multiplication value RC are calculated, and each value (average value LC norav , RC norav , average value LC abav1 , RC abav1 and LC abav2 , RC abav2 ), and calculate the average values LC norav , RC norav with which the distances are closest, the average values LC abav1 , RC abav1 , LC abav2 , RC abav2 , LC abav3 , RC abav3 and LC abav4 , RC The winding state associated with abav4 is diagnosed as the state of the winding 20 to be diagnosed. The CPU 12 that executes diagnosis of the state of the winding 20 to be diagnosed is an example of an implementation configuration corresponding to the "diagnosis section" in the present invention.

診断対象の巻線20の状態が正常であった場合には、「正常」を表示部8に出力して(ステップS110)、本処理ルーチンを終了する。一方、診断対象の巻線20の状態が異常であった場合には、「異常」および「異常態様」を表示部8に出力して(ステップS112)、本処理ルーチンを終了する。 If the condition of the winding 20 to be diagnosed is normal, "normal" is output to the display section 8 (step S110), and this processing routine is ended. On the other hand, if the condition of the winding 20 to be diagnosed is abnormal, "abnormal" and "abnormal state" are output to the display section 8 (step S112), and the present processing routine is ended.

以上説明した本実施の形態に係る本発明の巻線診断装置1によれば、巻線20が正常か否かを診断するのに適している乗算値LCおよび乗算値RCを求めるに際し、式(10)における誤差eが最小となるような乗算値LCおよび乗算値RCを解探索手法により求めるのみであるため、乗算値LCおよび乗算値RCを求める際に、計測する電圧に含まれるノイズ成分を除去するためのフィルタを設計する必要が無い。これにより、設計工数の低減を図りながらも電気機器における巻線20の異常の有無を容易に診断することができる。 According to the winding diagnostic device 1 of the present invention according to the present embodiment described above, when calculating the multiplier value LC and the multiplier value RC suitable for diagnosing whether the winding 20 is normal or not, the formula ( Since the multiplication value LC and the multiplication value RC that minimize the error e in 10) are only found by the solution search method, when finding the multiplication value LC and the multiplication value RC, it is necessary to consider the noise component contained in the voltage to be measured. There is no need to design a filter for removal. Thereby, it is possible to easily diagnose whether there is an abnormality in the winding 20 in the electrical device while reducing the number of design steps.

また、本実施の形態に係る本発明の巻線診断装置1によれば、PSO法における慣性定数wおよび加速定数c1およびc2を値1以下に設定するため、解が発散することなく、乗算値LCおよび乗算値RCを確実求めることができる。 Further, according to the winding diagnostic device 1 of the present invention according to the present embodiment, since the inertia constant w and the acceleration constants c 1 and c 2 in the PSO method are set to a value of 1 or less, the solution does not diverge. The multiplication value LC and the multiplication value RC can be reliably obtained.

さらに、本実施の形態に係る本発明の巻線診断装置1によれば、インパルス電圧を印加した際に巻線20の両端で観測される電圧Vnの測定時間を当該電圧Vnの1周期以上に設定するため、誤差eを最小とするような乗算値LCおよび乗算値RCの組を確実に求めることができる。
Furthermore, according to the winding diagnostic device 1 of the present invention according to the present embodiment, the measurement time of the voltage V n observed at both ends of the winding 20 when an impulse voltage is applied is one period of the voltage V n . Since the above settings are made, it is possible to reliably obtain a set of multiplication values LC and multiplication values RC that minimizes the error e.

また、本実施の形態に係る本発明の巻線診断装置1によれば、電圧Vnの読み込み周期f 1 を、電圧Vnの周期をf0としたときに、10×f0≦f1≦1000×f0を満たすように設定するため、誤差eを最小とするような乗算値LCおよび乗算値RCの組を確実に求めることができる。

Further, according to the winding diagnostic device 1 of the present invention according to the present embodiment, the reading period f 1 of the voltage V n is 10×f 0 ≦ f 1 when the period of the voltage V n is f 0 . Since the setting is made to satisfy ≦1000×f 0 , it is possible to reliably obtain a set of multiplication value LC and multiplication value RC that minimizes the error e.

本実施の形態では、複数の正常(短絡などの異常が生じていない)な巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCの平均値LCnorav,RCnorav、および、複数の異常な(複数の異常態様の)巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCの異常態様毎の平均値LCabav1,RCabav1およびLCabav2,RCabav2と、診断対象の巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCと、の距離を算定して、当該距離が最も近い平均値LCnorav,RCnorav、平均値LCabav1,RCabav1およびLCabav2,RCabav2に対応付けられた巻線状態を、診断対象の巻線20の状態として診断する構成としたが、これに限らない。 In this embodiment, the average value LC norav , RC norav of the multiplication value LC and the multiplication value RC of a plurality of normal windings 20 (no abnormalities such as short circuits have occurred), and a plurality of abnormal windings 20 (no abnormality such as short circuit) average values LC abav1 , RC abav1 and LC abav2 , RC abav2 of the multiplication value LC and multiplication value RC of the winding 20 (of the aspect), the multiplication value LC and the multiplication value RC of the winding 20 to be diagnosed, The winding conditions associated with the average values LC norav , RC norav , average values LC abav1 , RC abav1 and LC abav2 , RC abav2 with the closest distances are calculated and the winding states of the winding 20 to be diagnosed are calculated. Although the configuration is such that diagnosis is performed as a condition, the present invention is not limited to this.

例えば、平均値をとらずに、複数の正常(短絡などの異常が生じていない)な巻線20の乗算値LCおよび乗算値RC、および、複数の異常な(複数の異常態様の)巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCと、診断対象の巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCと、の距離を算定して、当該距離が最も近い巻線診断用マップ上の乗算値LCおよび乗算値RCに対応付けされた巻線状態を、診断対象の巻線20の状態として診断する構成としても良い。 For example, without taking an average value, the multiplication value LC and multiplication value RC of a plurality of normal windings 20 (no abnormalities such as short circuits have occurred), and the multiplication value RC of a plurality of abnormal windings (with a plurality of abnormalities) The distance between the multiplication value LC and multiplication value RC of 20 and the multiplication value LC and multiplication value RC of the winding 20 to be diagnosed is calculated, and the multiplication value LC and multiplication value on the winding diagnosis map with the closest distance are calculated. The winding state associated with the multiplication value RC may be diagnosed as the state of the winding 20 to be diagnosed.

また、例えば、図11に示すように、複数の正常(短絡などの異常が生じていない)な巻線20の乗算値LCおよび乗算値RC、および、複数の異常な(複数の異常態様の)巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCを、例えば、サポート・ベクターマシンなどの機械学習を用いて、LC-RC座標系を正常領域および異常領域にクラス分けした巻線診断用マップを予めROM14に記憶しておき、診断対象の巻線20の乗算値LCおよび乗算値RCが演算されたときに、当該乗算値LCおよび乗算値RCがどの領域に属するかによって、診断対象の巻線20の状態を診断する構成としても良い。なお、異常領域は、異常の態様、例えば、1ターン短絡領域、2ターン短絡領域、相間短絡、および断線などにさらにクラス分けしておくことによって、異常の態様まで特定することができる。 For example, as shown in FIG. 11, the multiplication values LC and RC of a plurality of normal windings 20 (no abnormalities such as short circuits have occurred), and the multiplication values LC and multiplication values RC of a plurality of abnormal windings 20 (of a plurality of abnormalities) A winding diagnosis map in which the multiplication value LC and multiplication value RC of the winding 20 are classified into normal regions and abnormal regions using machine learning such as a support vector machine is stored in advance in the ROM 14. When the multiplication value LC and the multiplication value RC of the winding 20 to be diagnosed are calculated, the value of the winding 20 to be diagnosed is determined depending on which region the multiplication value LC and the multiplication value RC belong to. It may also be configured to diagnose the condition. Note that the abnormality region can be further classified into different types of abnormality, such as one-turn short-circuit region, two-turn short-circuit region, phase-to-phase short circuit, and disconnection, so that even the abnormality mode can be specified.

本実施の形態および上述した変形例では、異常の態様まで特定するものとしたが、異常の態様までは特定せずに、異常のみを診断する構成としても良い。 In this embodiment and the above-mentioned modification, even the aspect of the abnormality is specified, but a configuration may be adopted in which only the abnormality is diagnosed without specifying the aspect of the abnormality.

本実施の形態では、誤差eを最小にする乗算値LCおよび乗算値RCを求める解探索手法として、PSO法を用いたが、これに限らない。例えば、誤差eを最小にする乗算値LCおよび乗算値RCを求める解探索手法として、線形計画法を用いても良い。 In this embodiment, the PSO method is used as a solution search method for finding the multiplication value LC and the multiplication value RC that minimize the error e, but the method is not limited to this. For example, linear programming may be used as a solution search method for finding the multiplication value LC and the multiplication value RC that minimize the error e.

本実施の形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。 This embodiment shows an example of a mode for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the configuration of this embodiment.

1 巻線診断装置(巻線診断装置)
2 インパルス発生回路(インパルス発生回路)
4 電圧測定部
6 A/D変換回路
8 表示部
10 電子制御部
12 CPU(読込部、演算部、診断部)
14 ROM(記憶部)
16 RAM
20 巻線(巻線)
30 測定回路(測定回路)
Vn 電圧(巻線の両端で観測される電圧)
T1 端子
T2 端子
L1 電力ライン
L2 電力ライン
Ts サンプリング時間(第1時間)
T 所定時間(所定時間)
e 誤差(誤差)
L 等価回路定数インダクタンス(等価回路定数インダクタンス)
C 等価回路定数キャパシタンス(等価回路定数キャパシタンス)
R 等価回路定数レジスタンス(等価回路定数レジスタンス)
LC 乗算値(乗算値)
RC 乗算値(乗算値)
1 加速定数(加速定数)
2 加速定数(加速定数)
w 慣性定数(慣性定数)
1 電圧の読み込み周期(電圧の読み込み周期)
0 電圧の周期(電圧の周期)

1 Winding diagnostic device (winding diagnostic device)
2 Impulse generation circuit (impulse generation circuit)
4 Voltage measurement section 6 A/D conversion circuit 8 Display section 10 Electronic control section 12 CPU (reading section, calculation section, diagnostic section)
14 ROM (memory section)
16 RAM
20 Winding wire (winding wire)
30 Measurement circuit (measurement circuit)
Vn voltage (voltage observed across the winding)
T1 terminal T2 terminal L1 power line L2 power line Ts sampling time (first time)
T Predetermined time (predetermined time)
e Error (error)
L Equivalent circuit constant inductance (equivalent circuit constant inductance)
C Equivalent circuit constant capacitance (Equivalent circuit constant capacitance)
R Equivalent circuit constant resistance (Equivalent circuit constant resistance)
LC Multiply value (Multiply value)
RC Multiply value (Multiply value)
c 1 acceleration constant (acceleration constant)
c 2 acceleration constant (acceleration constant)
w inertia constant (inertia constant)
f 1 Voltage reading cycle (voltage reading cycle)
f 0 Voltage period (voltage period)

Claims (10)

インパルス発生回路から電気機器の巻線に所定特性のインパルス電圧を印加した際に前記巻線の両端で観測される電圧に基づき、該巻線の異常の有無を含む巻線状態を診断する巻線診断装置であって、
所定時間に亘って第1時間毎に前記電圧を読み込む読込部と、
前記第1時間をTs、前記読込部によって該第1時間Ts毎に読み込まれる前記電圧をVn、前記巻線と前記インパルス発生回路とを含む測定回路の等価回路定数インダクタンスをL、該測定回路の等価回路定数キャパシタンスをC、前記測定回路の等価回路定数レジスタンスをR、前記等価回路定数インダクタンスLと前記等価回路定数キャパシタンスCとの乗算値をLC、前記等価回路定数レジスタンスRと等価回路定数キャパシタンスCとの乗算値をRCとしたときに、次式(1)に示す誤差eが最小となる前記乗算値LCおよび前記乗算値RCを次式(2)および(3)により演算する演算部と、
演算した前記乗算値LCおよび上記乗算値RCに基づいて前記巻線状態を診断する診断部と、
を備える巻線診断装置。
(数1)
Figure 0007389641000005
A winding that diagnoses the state of the winding, including the presence or absence of abnormalities in the winding, based on the voltage observed at both ends of the winding when an impulse voltage with predetermined characteristics is applied to the winding of an electrical device from an impulse generation circuit. A diagnostic device,
a reading unit that reads the voltage every first time over a predetermined period of time;
The first time is Ts, the voltage read by the reading section every first time Ts is Vn , the equivalent circuit constant inductance of the measuring circuit including the winding and the impulse generating circuit is L, the measuring circuit The equivalent circuit constant capacitance of is C, the equivalent circuit constant resistance of the measurement circuit is R, the multiplication value of the equivalent circuit constant inductance L and the equivalent circuit constant capacitance C is LC, and the equivalent circuit constant resistance R and the equivalent circuit constant capacitance are an arithmetic unit that calculates the multiplier value LC and the multiplier value RC using the following equations (2) and (3) that minimizes the error e shown in the following equation (1), when the multiplication value with C is RC; ,
a diagnostic unit that diagnoses the winding state based on the calculated multiplication value LC and the multiplication value RC;
A winding diagnostic device comprising:
(Number 1)
Figure 0007389641000005
前記演算部は、粒子群最適化法を用いて前記乗算値LCおよび前記乗算値RCを演算しており、
該粒子群最適化法における慣性定数および加速定数は、値1以下に定められている
請求項1に記載の巻線診断装置。
The calculation unit calculates the multiplication value LC and the multiplication value RC using a particle swarm optimization method,
The winding diagnostic device according to claim 1, wherein the inertia constant and acceleration constant in the particle swarm optimization method are set to a value of 1 or less.
前記所定時間は、減衰振動する前記電圧の1周期以上の値に定められている
請求項1または2に記載の巻線診断装置。
The winding diagnostic device according to claim 1 or 2, wherein the predetermined time is set to a value equal to or longer than one cycle of the voltage that undergoes damped oscillation.
前記読込部による前記電圧の読み込み周期f 1 は、前記電圧の周期をf 0 としたときに、次式(4)を満たすように定められており、
前記第1時間は、次式(5)によって得られる
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の巻線診断装置。
(数2)
10×f 0 ≦f 1 ≦1000×f 0 (4)
Ts=1/f 1 (5)
The reading period f 1 of the voltage by the reading section is determined to satisfy the following formula (4), where the period of the voltage is f 0 ,
The winding diagnostic device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first time is obtained by the following equation (5).
(Number 2)
10×f 0 ≦f 1 ≦1000×f 0 (4)
Ts=1/f 1 (5)
前記演算部は、線形計画法を用いて前記乗算値LCおよび前記乗算値RCを演算する
請求項1に記載の巻線診断装置。
The winding diagnostic device according to claim 1, wherein the calculation unit calculates the multiplication value LC and the multiplication value RC using linear programming.
前記乗算値LCおよび前記乗算値RCよりなる複数の座標群と、該複数の座標群のそれぞれに対応する前記巻線状態と、の関係を予め定めた巻線診断用マップを記憶した記憶部をさらに備え、
前記診断部は、前記巻線診断用マップを用いて、前記演算部によって演算された前記乗算値LCおよび前記乗算値RCよりなる診断対象座標に対応する前記巻線状態を導出し、導出した該巻線状態を診断結果として出力する
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の巻線診断装置。
a storage unit storing a winding diagnosis map that predetermines the relationship between a plurality of coordinate groups consisting of the multiplication value LC and the multiplication value RC and the winding state corresponding to each of the plurality of coordinate groups; More prepared,
The diagnosis section uses the winding diagnosis map to derive the winding state corresponding to the diagnosis target coordinates consisting of the multiplication value LC and the multiplication value RC calculated by the calculation section, and The winding diagnosis device according to any one of claims 1 to 5, wherein the winding condition is output as a diagnosis result.
前記診断部は、前記診断対象座標と,前記複数の座標群のうち前記巻線状態が正常である正常座標と,の距離、および、前記診断対象座標と,前記複数の座標群のうち前記巻線状態に異常を有する異常座標と,の距離、を演算し、演算した距離が近い方の座標に対応する前記巻線状態を前記診断結果として出力する
請求項6に記載の巻線診断装置。
The diagnosis unit determines the distance between the diagnosis target coordinates and a normal coordinate in which the winding state is normal among the plurality of coordinate groups, and the distance between the diagnosis target coordinates and the winding state among the plurality of coordinate groups. The winding diagnostic device according to claim 6, wherein the distance between the abnormal coordinate and the abnormal coordinate having an abnormality in the wire state is calculated, and the winding state corresponding to the coordinate having the shorter calculated distance is output as the diagnosis result.
前記巻線診断用マップは、前記複数の座標群が、前記巻線状態が正常である正常座標群と、前記巻線状態が異常である異常座標群と、にクラス分類されたマップであり、
前記診断部は、前記診断対象座標が前記正常座標群に属する場合には前記巻線状態が正常であると診断し、前記診断対象座標が前記異常座標群に属する場合には前記巻線状態が異常であると診断する
請求項6に記載の巻線診断装置。
The winding diagnosis map is a map in which the plurality of coordinate groups are classified into a normal coordinate group in which the winding state is normal and an abnormal coordinate group in which the winding state is abnormal;
The diagnosis unit diagnoses that the winding state is normal when the diagnosis target coordinates belong to the normal coordinate group, and diagnoses that the winding state is normal when the diagnosis target coordinates belong to the abnormal coordinate group. The winding diagnostic device according to claim 6, which diagnoses that the winding is abnormal.
前記巻線診断用マップは、前記異常座標群が異常の態様によってさらにクラス分類されており、
前記診断部は、前記診断対象座標が前記異常座標群に属する場合には、前記異常の態様を診断する
請求項8に記載の巻線診断装置。
In the winding diagnostic map, the abnormal coordinate group is further classified into classes according to the abnormality mode,
The winding diagnostic device according to claim 8, wherein the diagnosis unit diagnoses the abnormality mode when the diagnosis target coordinates belong to the abnormal coordinate group.
電気機器の巻線の異常の有無を診断する巻線診断方法であって、
(a)インパルス発生回路から前記巻線に所定特性のインパルス電圧を印加し、
(b)前記巻線に前記インパルス電圧が印加された場合に前記巻線の両端で観測される電圧を所定時間に亘って第1時間毎に計測し、
(c)前記第1時間をTs、該第1時間Ts毎に計測される前記電圧をVn、前記巻線と前記インパルス発生回路とを含む測定回路の等価回路定数インダクタンスをL、該測定回路の等価回路定数キャパシタンスをC、前記測定回路の等価回路定数レジスタンスをR、前記等価回路定数インダクタンスLと前記等価回路定数キャパシタンスCとの乗算値LC、前記等価回路定数レジスタンスRと前記等価回路定数キャパシタンスCとの乗算値RCとしたときに、次式(6)に示す誤差eが最小となる前記乗算値LCおよび前記乗算値RCを次式(7)および(8)により演算し、
(d)演算した前記乗算値LCおよび前記乗算値RCに基づいて前記巻線の異常の有無を診断する
巻線診断方法。
(数3)
Figure 0007389641000006
A winding diagnosis method for diagnosing the presence or absence of an abnormality in the windings of electrical equipment, the method comprising:
(a) applying an impulse voltage with predetermined characteristics to the winding from an impulse generation circuit;
(b) measuring the voltage observed at both ends of the winding at first time intervals over a predetermined period of time when the impulse voltage is applied to the winding;
(c) The first time is Ts, the voltage measured every first time Ts is Vn , the equivalent circuit constant inductance of the measuring circuit including the winding and the impulse generating circuit is L, the measuring circuit C is the equivalent circuit constant capacitance of the measurement circuit, R is the equivalent circuit constant resistance of the measurement circuit, is the product value LC of the equivalent circuit constant inductance L and the equivalent circuit constant capacitance C, and is the equivalent circuit constant resistance R and the equivalent circuit constant capacitance. When the multiplication value RC with C is calculated, the multiplication value LC and the multiplication value RC that minimize the error e shown in the following equation (6) are calculated using the following equations (7) and (8),
(d) A winding diagnosis method, which diagnoses whether or not there is an abnormality in the winding based on the calculated multiplication value LC and multiplication value RC.
(Number 3)
Figure 0007389641000006
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