JP2006050732A - Monitoring apparatus and method - Google Patents

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Teruo Takagi
輝夫 高木
Shigeaki Ogawa
重明 小川
Gen Ueda
玄 上田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a monitoring apparatus and a monitoring method for detecting an amplitude of a monitoring signal waveform included in signal waveforms at a high frequency resolution and a high time resolution, and accurately monitoring a state of a monitored object. <P>SOLUTION: In a step A, signal waveforms including the monitoring signal waveform for indicating the state of the monitored object are detected. In a step B1, a fast Fourier transform is applied to the detected signal waveforms, and Fourier transform signals are output. In a step B2, the Fourier transform signal in a frequency band including a frequency of the monitoring signal waveform is selected from the Fourier transform signals. In a step B3, an inverse fast Fourier transform is applied to the selected Fourier transform signal, and an inverse Fourier transform signal is output. In a step C, the state of the monitored object is determined on the basis of the amplitude of the inverse Fourier transform signal. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、監視対象の状態を監視する監視装置及び監視方法に関する。   The present invention relates to a monitoring apparatus and a monitoring method for monitoring a state of a monitoring target.

装置等の監視対象の状態(例えば、監視対象に異常が発生しているか否か)を監視する監視装置あるいは監視方法として種々の提案がなされている。
例えば、装置の異常の有無を診断する異常診断方法として、特許文献1に記載の異常診断方法が知られている。
特許文献1に記載の異常診断方法は、まず、装置から発生する振動を示す振動データを測定する。次に、測定した振動データを高速フーリエ変換(FFT)することにより、振動データに含まれている複数の周波数成分(周波数スペクトル)を抽出する。そして、抽出した各周波数成分、あるいは、抽出した各周波数成分から正常時に抽出した各周波数成分を差し引いた残留周波数成分に基づき、尖り度、歪み度、波高率や波形率等の時間領域パラメータを識別指標として、装置に異常が発生しているか否か及び異常が発生している箇所を判定する。
また、商用電力系統に接続されているインバータが単独運転状態となったことを検出する単独運転検出方法として、特許文献2に記載の単独運転検出方法が知られている。
特許文献2に記載の単独運転検出方法は、商用電力系統の停電時に、柱上トランスの励磁特性に起因して第3高調波電圧が発生することを利用するものである。すなわち、バンドパスフィルタにより連系点の電圧から第3高調波成分を抽出し、抽出した第3高調波成分を絶対値回路により全波整流した後積分回路で積分し、積分回路の出力をサンプリング回路により一定の周期で検出する。そして、第3高調波成分の検出値が急激に増大した場合に、インバータが単独運転状態にあることを判定する。
特開2001−318031号公報 特開平7−154920号公報
Various proposals have been made as a monitoring device or a monitoring method for monitoring the state of a monitoring target such as a device (for example, whether or not an abnormality has occurred in the monitoring target).
For example, an abnormality diagnosis method described in Patent Document 1 is known as an abnormality diagnosis method for diagnosing the presence / absence of an abnormality in a device.
In the abnormality diagnosis method described in Patent Document 1, first, vibration data indicating vibration generated from the apparatus is measured. Next, a plurality of frequency components (frequency spectra) included in the vibration data are extracted by performing fast Fourier transform (FFT) on the measured vibration data. Then, based on each extracted frequency component or residual frequency component obtained by subtracting each extracted frequency component during normal operation, time domain parameters such as kurtosis, distortion, crest factor and waveform rate are identified. As an index, it is determined whether or not an abnormality has occurred in the apparatus and the location where the abnormality has occurred.
In addition, as an isolated operation detection method for detecting that an inverter connected to a commercial power system is in an isolated operation state, an isolated operation detection method described in Patent Document 2 is known.
The islanding operation detection method described in Patent Document 2 utilizes the fact that a third harmonic voltage is generated due to the excitation characteristics of a pole transformer during a power failure in a commercial power system. In other words, the third harmonic component is extracted from the voltage at the connection point by a band pass filter, the extracted third harmonic component is full-wave rectified by an absolute value circuit, integrated by an integration circuit, and the output of the integration circuit is sampled. It is detected at a constant cycle by a circuit. Then, when the detected value of the third harmonic component increases rapidly, it is determined that the inverter is in the single operation state.
JP 2001-318031 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-154920

特許文献1に記載の異常診断方法では、振動データを高速フーリエ変換することによって、振動データに含まれている周波数成分とその振幅を抽出している。ここで、高速フーリエ変換を用いて振動データに含まれている周波数成分を抽出する場合、短時間で振動データから周波数成分を抽出することができるが、周波数に関する情報のみとなり、時間に関する情報が失われる。このため、高速フーリエ変換を用いながら、振動データに含まれている周波数成分の振幅の時間変化を求めるには、振動データを短時間の切り出し区間毎に切り出し、切り出し区間毎の振動データを高速フーリエ変換する(「短時間フーリエ変換」と言う)必要がある。この時、切り出した区間の立ち上がりの部分が「0」から急激に立ち上がることに起因する周波数成分が混入するのを防止するために、通常、切り出し区間の振動データに窓関数がかけられる。
この場合、切り出し区間が短いと、時間分解能は高くなる(周波数成分の抽出時間間隔が短くなる)が、周波数分解能は低下(周波数成分の抽出精度が低下)する。一方、切り出し区間が長いと、周波数分解能は高くなるが、時間分解能は低下する。
したがって、特許文献1に記載の異常診断方法では、振動データに含まれている周波数成分の振幅の時間変化を、高い周波数分解能及び高い時間分解能で検出するのが困難であり、異常診断の精度がよくない。
また、特許文献2に記載の単独運転検出方法は、バンドパスフィルタ、絶対値回路、積分回路及びサンプリング回路を用いているため、第3高調波成分の時間分解能を高めるには限度がある。なお、特許文献2に記載のバンドパスフィルタ、絶対値回路、積分回路及びサンプリング回路に代えて高速フーリエ変換回路を用いたとしても、前述したように、連系点電圧に含まれている第3高調波成分の振幅の時間変化を、高い周波数分解能及び高い時間分解能で検出するのが困難である。
本発明が解決しようとする課題は、信号波形に含まれている、監視対象の状態を示す監視信号波形の振幅の時間変化を高い周波数分解能及び高い時間分解能で検出することができ、監視対象の状態を高い精度で監視することができる監視装置及び監視方法を提供することである。
In the abnormality diagnosis method described in Patent Document 1, the frequency component and the amplitude included in the vibration data are extracted by performing fast Fourier transform on the vibration data. Here, when the frequency component included in the vibration data is extracted using the fast Fourier transform, the frequency component can be extracted from the vibration data in a short time, but only the information on the frequency is obtained and the information on the time is lost. Is called. Therefore, in order to obtain the temporal change of the amplitude of the frequency component included in the vibration data while using the fast Fourier transform, the vibration data is cut out for each short cut-out section, and the vibration data for each cut-out section is converted into the fast Fourier transform. Need to be transformed (referred to as "short-time Fourier transform"). At this time, a window function is usually applied to the vibration data of the cut-out section in order to prevent a frequency component due to the rising portion of the cut-out section rising rapidly from “0”.
In this case, if the cut-out section is short, the time resolution is high (the frequency component extraction time interval is short), but the frequency resolution is low (frequency component extraction accuracy is low). On the other hand, if the cut-out section is long, the frequency resolution is high, but the time resolution is low.
Therefore, in the abnormality diagnosis method described in Patent Document 1, it is difficult to detect temporal changes in the amplitude of the frequency component included in the vibration data with high frequency resolution and high time resolution, and the accuracy of abnormality diagnosis is high. not good.
In addition, since the islanding operation detection method described in Patent Document 2 uses a bandpass filter, an absolute value circuit, an integration circuit, and a sampling circuit, there is a limit in increasing the time resolution of the third harmonic component. Even if a fast Fourier transform circuit is used in place of the bandpass filter, absolute value circuit, integration circuit, and sampling circuit described in Patent Document 2, as described above, the third point included in the interconnection point voltage is used. It is difficult to detect temporal changes in the amplitude of harmonic components with high frequency resolution and high time resolution.
The problem to be solved by the present invention is that it is possible to detect temporal changes in the amplitude of the monitoring signal waveform indicating the state of the monitoring target included in the signal waveform with high frequency resolution and high time resolution. To provide a monitoring device and a monitoring method capable of monitoring a state with high accuracy.

前記課題を解決するための本発明の第1発明は、請求項1に記載の構成を備える監視装置である。
本発明は、監視信号波形を含む信号波形を検出する信号波形検出手段と、信号波形をフーリエ変換してフーリエ変換信号を出力するフーリエ変換手段と、フーリエ変換信号の中から、監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させる帯域フィルタと、帯域フィルタを通過したフーリエ変換信号をフーリエ逆変換してフーリエ逆変換信号を出力するフーリエ逆変換手段と、フーリエ逆変換手段から出力されたフーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する判定手段を備えている。
本発明で言う「監視信号波形」は、監視対象の状態を示す波形成分で、監視対象における信号波形に含まれるものである。
「信号波形検出手段」は、監視対象の状態を示す監視信号波形が含まれている信号波形、例えば、電力系統に接続されている電機機器の電圧や電流の波形、電力系統の所定地点の電圧や電流の波形、監視対象である機器の振動や発生音等の連続する波形を一定区間切り出して検出する。信号波形検出手段により検出する信号波形の種類や数は、監視対象や監視する状態等に応じて適宜選択される。例えば、1箇所あるいは複数箇所の信号波形を検出する態様、異なる種類の信号波形を検出する態様が用いられる。また、「信号波形検出手段」としては、1箇所の信号波形を検出する信号波形検出手段や複数箇所の信号波形を検出可能な信号波形検出手段を用いることができる。
「フーリエ変換手段」は、信号波形を所定の切り出し区間で切り出し、切り出した信号波形をフーリエ変換する。この切り出し区間の長さは、所望の周波数分解能でフーリエ変換を行うことができる時間間隔に設定される。「フーリエ変換手段」としては、処理速度が速い、高速フーリエ変換を実行する高速フーリエ変換手段(FFT)を用いるのが好ましい。
帯域フィルタの周波数帯域としては、監視信号波形の周波数を中心周波数とする狭帯域を用いるのが好ましい。監視信号波形の周波数は、監視対象や監視する状態等に応じて決定される。周波数帯域の数は、監視対象の状態を判定するために必要な監視信号波形の数に応じて適宜設定される。また、帯域フィルタとしては、1つの周波数帯域のフーリエ変換信号のみを通過させる帯域フィルタを用いてもよいし、複数の周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させることができる帯域フィルタを用いてもよい。
「フーリエ逆変換手段」は、切り出した信号波形をフーリエ変換手段でフーリエ変換したフーリエ変換信号毎にフーリエ逆変換する。「フーリエ逆変換手段」としては、処理速度が速い、高速フーリエ逆変換処理を実行する高速フーリエ逆変換手段(IFFT)を用いるのが好ましい。
判定手段が判定する監視対象の状態としては、異常状態を含めて種々の状態を選択することができる。
フーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する方法には、フーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態に基づいて監視対象の状態を判定する方法が含まれる。
フーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する方法としては、監視対象や監視する状態等に応じて適宜の方法が用いられる。例えば、フーリエ逆変換信号の振幅あるいは振幅の変化率が判定条件を満足したことにより判定する方法、フーリエ逆変換信号の振幅と信号波形の振幅の比あるいは比の変化率が判定条件を満足したことにより判定する方法を用いることができる。あるいは、フーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態と、予め求めた、監視対象の所定状態時におけるフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態との比較結果(例えば、一致率)により判定する方法を用いることができる。なお、監視対象が異常状態となったことを判定する場合には、監視対象が異常状態に移行した時刻の前後所定期間における特徴部分(異常状態になったことを判別可能な特徴部分)のフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態を予め求めるのが好ましい。また、1つの信号波形から求めた複数のフーリエ逆変換信号それぞれの振幅あるいは振幅の時間変化状態に基づいて判定する方法を用いることができる。さらには、複数の信号波形から求めた複数のフーリエ逆変換信号それぞれの振幅あるいは振幅の時間変化状態に基づいて判定する方法を用いることができる。
なお、判定手段により判定結果の出力方法としては、種々の出力方法を用いることができる。例えば、監視対象が異常状態であることを判定した場合、異常状態となった時刻の前後所定期間におけるフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態をグラフや表の形態で表示手段や印刷手段に出力する方法を用いることができる。また、監視対象や監視対象に関連する機器を制御する制御装置に異常状態判定信号を出力し、所定の制御を実行させる方法を用いることもできる。
また、本発明の第2発明は、請求項2に記載の構成を備える監視装置である。
本発明は、電力線及び電力線に接続された電気機器を有する電力系統における監視対象の状態を監視する。
本発明は、電力系統における監視対象の状態を示す監視信号波形を含む電圧波形あるいは電流波形を信号波形として検出する信号波形検出手段と、検出した信号波形をフーリエ変換してフーリエ変換信号を出力するフーリエ変換手段と、フーリエ変換手段から出力されたフーリエ変換信号の中から、監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させる帯域フィルタと、帯域フィルタを通過したフーリエ変換信号をフーリエ逆変換してフーリエ逆変換信号を出力するフーリエ逆変換手段と、フーリエ逆変換手段から出力されたフーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する判定手段を備えている。
「信号波形検出手段」は、電力系統における監視対象の状態を示す監視信号波形が含まれている信号波形、例えば、電力系統に接続されている電気機器(例えば、発電機、負荷、遮断器等)の電圧や電流の波形、電力系統の所定地点の電圧や電流の波形を検出する。電力系統における電気機器等の振動の波形や発生音等の波形を検出してもよい。
信号波形検出手段により検出する信号波形の種類や数は、監視対象や監視する状態等に応じて適宜選択される。例えば、1箇所あるいは複数箇所の信号波形を検出する態様、異なる種類の信号波形を検出する態様が用いられる。また、「信号波形検出手段」としては、1箇所の信号波形を検出する信号波形検出手段や複数箇所の信号波形を検出可能な信号波形検出手段を用いることができる。
フーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する方法や判定結果の出力方法は、第1発明と同様に種々の判定方法や出力方法を用いることができる。
また、本発明の第3発明は、請求項3に記載の構成を備える監視装置である。
本発明では、帯域フィルタは、フーリエ変換信号の中から、電力系統の基本周波数の整数倍の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させる。
「電力系統の基本周波数」は、電力系統の電源周波数(一般的な商用電源系統では、50Hzあるいは60Hz)を意味する。また、「基本周波数の整数倍の周波数を含む周波数帯域」としては、任意の1つの整数倍の周波数を含む周波数帯域を用いてもよいし、任意の連続するあるいは離散的な複数の整数倍の周波数を含む周波数帯域を用いてもよい。
また、本発明の第4発明は、請求項4に記載の構成を備える監視装置である。
本発明では、信号波形検出手段は、複数の監視信号波形を含む信号波形を検出し、帯域フィルタは、フーリエ変換信号の中から、複数の監視信号波形それぞれの周波数を含む複数の周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させ、フーリエ逆変換手段は、帯域フィルタを通過した複数の周波数帯域のフーリエ変換信号をフーリエ逆変換して複数のフーリエ逆変換信号を出力し、判定手段は、フーリエ逆変換手段から出力された複数のフーリエ逆変換信号それぞれの振幅に基づいて監視の状態を判定する。
複数の監視信号波形は、監視対象や監視する状態等に応じて適宜選択される。例えば、電源周波数が50Hzあるいは60Hzである電力系統の監視対象が異常状態であることを監視する場合には、50Hzあるいは60Hzの整数倍の周波数を有する複数の監視信号波形を選択することができる。
また、本発明の第5発明は、請求項5に記載の構成を備える監視装置である。
本発明は、電力線及び電力線に接続された電気機器を有する電力系統における監視対象の状態を監視する。
本発明は、電力系統の複数の監視対象に対応して設けられた複数の検出装置と、処理装置を備えている。
複数の検出装置は、基準時刻信号送信手段から送信された基準時刻信号を受信する受信手段と、対応する監視対象から、監視信号波形を含む電圧波形あるいは電流波形を信号波形として検出し、検出した信号波形を、受信手段で受信した基準時刻信号に対応する時刻信号とともに出力する信号波形検出手段を有している。
処理装置は、複数の検出装置から時刻信号とともに出力された各信号波形をフーリエ変換し、各信号波形それぞれに対応するフーリエ変換信号の組を出力するフーリエ変換手段と、各信号波形それぞれに対応するフーリエ変換信号の組の中から、監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させる帯域フィルタと、帯域フィルタを通過した、各信号波形それぞれに対応するフーリエ変換信号をフーリエ逆変換し、各信号波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号を出力するフーリエ逆変換手段と、同じ時刻に、複数の検出装置それぞれで検出された信号波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する判定手段を有している。
複数の検出装置は、監視対象の状態を判定するために必要な監視信号波形が含まれている信号波形を検出可能に配置される。
受信手段としては、基準時刻信号送信手段から送信された基準時刻信号を受信可能な受信手段が用いられる。例えば、GPS(Global Positioning System)から送信されている基準時刻信号を受信可能なGPS受信手段を用いることができる。
「基準時刻信号に対応する時刻信号」には、基準時刻信号そのものや、各検出装置内で計時され、基準時刻信号により更正される時刻信号が含まれる。
「時刻信号とともに波形信号を出力する」態様としては、処理装置が、各検出装置が検出した波形信号の検出時間を判別可能であればよい。
「同じ時刻に、複数の信号波形検出手段それぞれで検出された信号波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号」は、同じ時刻に各検出装置が検出した信号波形から、フーリエ変換手段、帯域フィルタ及びフーリエ逆変換手段により取得したフーリエ逆変換信号を意味する。
「同じ時刻に、前記複数の信号波形検出手段それぞれで検出された信号波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する」方法としては、監視対象や監視する状態等に応じて種々の判定方法を用いることができる。例えば、同じ時刻に検出された信号波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号それぞれの振幅や振幅の時間変化状態を相互に比較し、比較結果に基づいて判定する方法、同じ時刻に検出された信号波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号それぞれの振幅や振幅の時間変化状態が、監視する状態に対応した判定条件を満足することによって判定する方法、同じ時刻に検出された信号波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号それぞれの振幅や振幅の時間変化状態と、監視する状態に対応して予め求めた各フーリエ逆変換信号それぞれの振幅や振幅の時間変換状態との比較結果(一致率)により判定する方法を用いることができる。
また、本発明の第6発明は、請求項6に記載の構成を備える監視方法である。
本発明は、監視信号波形を含む信号波形を検出するステップ(a)と、検出した信号波形をフーリエ変換してフーリエ変換信号を出力するステップ(b)と、フーリエ変換信号の中から、監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を選択するステップ(c)と、選択したフーリエ変換信号をフーリエ逆変換してフーリエ逆変換信号を出力するステップ(d)と、出力されたフーリエ逆変換信号の振幅と、予め求めた、監視対象の所定状態時におけるフーリエ逆変換信号の振幅との比較結果に基づいて、監視対象の状態を判定するステップ(e)を備えている。
検出する信号波形の種類や数、選択する周波数は、監視対象や監視する状態等に応じて適宜選択される。
周波数帯域は、監視信号波形の周波数を中心周波数とする狭帯域に設定するのが好ましい。
出力されたフーリエ逆変換信号の振幅と、予め求めた、監視対象の所定状態におけるフーリエ逆変換信号の振幅とを比較する方法には、振幅の時間変化状態を比較する方法が含まれる。
また、本発明の第7発明は、請求項7に記載の構成を備える監視方法である。
本発明では、ステップ(d)の後に、信号波形に含まれている複数の監視信号波形それぞれの周波数を含む複数の周波数帯域に対してステップ(c)及びステップ(d)を実行し、複数の周波数帯域それぞれに対応するフーリエ逆変換信号を出力するステップ(f)を設け、ステップ(e)では、ステップ(f)で出力された、複数の周波数帯域それぞれに対応するフーリエ逆変換信号の振幅と、予め求めた、監視対象が所定状態時における複数の周波数帯域それぞれに対応するフーリエ逆変換信号の振幅との比較結果に基づいて、監視対象の状態を判定する。
A first aspect of the present invention for solving the above-described problem is a monitoring apparatus having the configuration according to claim 1.
The present invention relates to a signal waveform detecting means for detecting a signal waveform including a monitor signal waveform, a Fourier transform means for Fourier transforming the signal waveform to output a Fourier transform signal, and a frequency of the monitor signal waveform from the Fourier transform signal. Including a bandpass filter that passes a Fourier transform signal in a frequency band including, a Fourier inverse transform unit that performs Fourier inverse transform on the Fourier transform signal that has passed through the bandpass filter, and outputs a Fourier inverse transform signal, and an output from the Fourier inverse transform unit Determination means for determining the state of the monitoring target based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal is provided.
The “monitoring signal waveform” referred to in the present invention is a waveform component indicating the state of the monitoring target, and is included in the signal waveform in the monitoring target.
The “signal waveform detection means” is a signal waveform including a monitoring signal waveform indicating the state of the monitoring target, for example, a voltage or current waveform of an electrical device connected to the power system, a voltage at a predetermined point of the power system. A continuous waveform such as a current waveform, a vibration of a device to be monitored, or a generated sound is cut out and detected. The type and number of signal waveforms detected by the signal waveform detection means are appropriately selected according to the monitoring target, the monitored state, and the like. For example, a mode of detecting signal waveforms at one or a plurality of locations and a mode of detecting different types of signal waveforms are used. As the “signal waveform detection means”, a signal waveform detection means for detecting a signal waveform at one place or a signal waveform detection means capable of detecting a signal waveform at a plurality of places can be used.
The “Fourier transform unit” cuts out a signal waveform in a predetermined cut-out section, and Fourier-transforms the cut-out signal waveform. The length of this cut-out section is set to a time interval at which Fourier transform can be performed with a desired frequency resolution. As the “Fourier transforming means”, it is preferable to use fast Fourier transforming means (FFT) that performs fast Fourier transform and that has a high processing speed.
As the frequency band of the band filter, it is preferable to use a narrow band whose center frequency is the frequency of the monitoring signal waveform. The frequency of the monitoring signal waveform is determined according to the monitoring target, the state to be monitored, and the like. The number of frequency bands is appropriately set according to the number of monitoring signal waveforms necessary for determining the state of the monitoring target. As the band filter, a band filter that allows only a Fourier transform signal of one frequency band to pass may be used, or a band filter that can pass a Fourier transform signal of a plurality of frequency bands may be used.
The “inverse Fourier transform means” performs inverse Fourier transform for each Fourier transform signal obtained by performing Fourier transform on the extracted signal waveform by the Fourier transform means. As the “Fourier inverse transforming means”, it is preferable to use fast Fourier inverse transforming means (IFFT) that performs fast Fourier inverse transform processing and has a high processing speed.
Various states including abnormal states can be selected as the state of the monitoring target determined by the determining unit.
The method of determining the state of the monitoring target based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal includes a method of determining the state of the monitoring target based on the time change state of the amplitude of the Fourier inverse transform signal.
As a method for determining the state of the monitoring target based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal, an appropriate method is used according to the monitoring target, the monitoring state, and the like. For example, the method of judging when the amplitude of the inverse Fourier transform signal or the rate of change of the amplitude satisfies the judgment condition, the ratio of the amplitude of the inverse Fourier transform signal and the amplitude of the signal waveform or the rate of change of the ratio satisfies the judgment condition Can be used. Alternatively, a method of determining based on a comparison result (for example, a coincidence rate) between the time variation state of the amplitude of the inverse Fourier transform signal and the time variation state of the amplitude of the Fourier inverse transform signal obtained in advance in a predetermined state of the monitoring target. Can be used. When it is determined that the monitoring target is in an abnormal state, the Fourier of a characteristic portion (a characteristic portion that can be determined to be in an abnormal state) in a predetermined period before and after the time when the monitoring target has shifted to the abnormal state. It is preferable to obtain in advance the time variation state of the amplitude of the inverse transform signal. Further, it is possible to use a determination method based on the amplitude of each of a plurality of inverse Fourier transform signals obtained from one signal waveform or the time-varying state of the amplitude. Furthermore, it is possible to use a method of determining based on the amplitude of each of the plurality of inverse Fourier transform signals obtained from the plurality of signal waveforms or the time variation state of the amplitude.
Various output methods can be used as a method for outputting the determination result by the determination means. For example, when it is determined that the monitoring target is in an abnormal state, the time change state of the amplitude of the inverse Fourier transform signal in a predetermined period before and after the time of the abnormal state is output to the display unit or the printing unit in the form of a graph or a table Can be used. Also, a method of outputting an abnormal state determination signal to a control device that controls a monitoring target or a device related to the monitoring target and executing a predetermined control can be used.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a monitoring device having the configuration according to claim 2.
The present invention monitors a state of a monitoring target in a power system having a power line and an electric device connected to the power line.
The present invention provides a signal waveform detection means for detecting a voltage waveform or a current waveform including a monitoring signal waveform indicating a state of a monitoring target in a power system as a signal waveform, and Fourier-transforms the detected signal waveform to output a Fourier transform signal. A Fourier transform unit, a bandpass filter that passes a Fourier transform signal in a frequency band including the frequency of the monitoring signal waveform from the Fourier transform signal output from the Fourier transform unit, and a Fourier transform of the Fourier transform signal that has passed through the bandpass filter. A Fourier inverse transform unit that converts and outputs an inverse Fourier transform signal and a determination unit that determines the state of the monitoring target based on the amplitude of the Fourier inverse transform signal output from the Fourier inverse transform unit are provided.
The “signal waveform detection means” is a signal waveform including a monitoring signal waveform indicating a state of a monitoring target in the power system, for example, an electric device (for example, a generator, a load, a circuit breaker, etc.) connected to the power system. ) Voltage and current waveforms, and voltage and current waveforms at predetermined points in the power system are detected. You may detect waveforms, such as a vibration waveform and generated sound, of the electric equipment etc. in an electric power system.
The type and number of signal waveforms detected by the signal waveform detection means are appropriately selected according to the monitoring target, the monitored state, and the like. For example, a mode of detecting signal waveforms at one or a plurality of locations and a mode of detecting different types of signal waveforms are used. As the “signal waveform detection means”, a signal waveform detection means for detecting a signal waveform at one place or a signal waveform detection means capable of detecting a signal waveform at a plurality of places can be used.
Various determination methods and output methods can be used as the method for determining the state of the monitoring target and the method for outputting the determination result based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal, as in the first invention.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a monitoring device having the configuration according to the third aspect.
In the present invention, the bandpass filter passes a Fourier transform signal in a frequency band including a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency of the power system from the Fourier transform signal.
“The basic frequency of the power system” means the power frequency of the power system (50 Hz or 60 Hz in a general commercial power system). In addition, as a “frequency band including a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency”, a frequency band that includes an arbitrary single multiple of the frequency may be used, or any continuous or discrete multiple of multiple integral multiples. You may use the frequency band containing a frequency.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a monitoring device having the configuration according to the fourth aspect.
In the present invention, the signal waveform detection means detects a signal waveform including a plurality of monitoring signal waveforms, and the bandpass filter includes Fouriers in a plurality of frequency bands including the frequencies of the plurality of monitoring signal waveforms from the Fourier transform signal. The transform signal is passed, and the Fourier inverse transform means performs Fourier inverse transform on the Fourier transform signals of the plurality of frequency bands that have passed through the bandpass filter, and outputs a plurality of Fourier inverse transform signals. The monitoring state is determined based on the amplitude of each of the plurality of inverse Fourier transform signals output.
The plurality of monitoring signal waveforms are appropriately selected according to the monitoring target, the monitored state, and the like. For example, when monitoring that the monitoring target of the power system having a power supply frequency of 50 Hz or 60 Hz is in an abnormal state, a plurality of monitoring signal waveforms having a frequency that is an integral multiple of 50 Hz or 60 Hz can be selected.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a monitoring device having the configuration according to the fifth aspect.
The present invention monitors a state of a monitoring target in a power system having a power line and an electric device connected to the power line.
The present invention includes a plurality of detection devices and processing devices provided corresponding to a plurality of monitoring targets of an electric power system.
The plurality of detection devices detect and detect a voltage waveform or a current waveform including a monitoring signal waveform as a signal waveform from a receiving unit that receives the reference time signal transmitted from the reference time signal transmitting unit and a corresponding monitoring target. Signal waveform detecting means for outputting a signal waveform together with a time signal corresponding to the reference time signal received by the receiving means.
The processing device Fourier-transforms each signal waveform output together with the time signal from the plurality of detection devices, and outputs a set of Fourier transform signals corresponding to each of the signal waveforms, and corresponds to each of the signal waveforms. From the set of Fourier transform signals, the bandpass filter that passes the Fourier transform signal in the frequency band including the frequency of the monitoring signal waveform, and the Fourier transform signal corresponding to each signal waveform that has passed through the bandpass filter is Fourier transformed. The inverse Fourier transform means for outputting the inverse Fourier transform signal corresponding to each signal waveform, and monitoring based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal corresponding to each of the signal waveforms detected by each of the plurality of detection devices at the same time Judgment means for judging the state of the object is provided.
The plurality of detection devices are arranged so as to detect a signal waveform including a monitoring signal waveform necessary for determining the state of the monitoring target.
As the receiving means, a receiving means capable of receiving the reference time signal transmitted from the reference time signal transmitting means is used. For example, a GPS receiving unit that can receive a reference time signal transmitted from a GPS (Global Positioning System) can be used.
The “time signal corresponding to the reference time signal” includes the reference time signal itself and a time signal that is timed in each detection device and corrected by the reference time signal.
As a mode of “outputting the waveform signal together with the time signal”, it is only necessary that the processing device can determine the detection time of the waveform signal detected by each detection device.
The “Fourier inverse transform signal corresponding to each signal waveform detected by each of the plurality of signal waveform detection means at the same time” means that the Fourier transform means, the bandpass filter, and the Fourier transform signal from the signal waveforms detected by the respective detection devices at the same time. It means the Fourier inverse transform signal acquired by the inverse transform means.
As a method of “determining the state of the monitoring target based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal corresponding to each of the signal waveforms detected by each of the plurality of signal waveform detection means at the same time”, the monitoring target and the monitoring state Various determination methods can be used according to the above. For example, the method of comparing the amplitude of each Fourier inverse transform signal corresponding to each of the signal waveforms detected at the same time and the time-varying state of the amplitudes and determining based on the comparison result, the signal waveform detected at the same time A method for determining each of the inverse Fourier transform signals corresponding to each of them and a time change state of the amplitude by satisfying a determination condition corresponding to the monitored state, and a Fourier inverse corresponding to each of the signal waveforms detected at the same time A method of judging by the comparison result (coincidence rate) between the amplitude of each converted signal and the time variation state of the amplitude and the time converted state of each Fourier inverse transformed signal obtained in advance corresponding to the monitored state. Can be used.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a monitoring method comprising the configuration according to the sixth aspect.
The present invention includes a step (a) for detecting a signal waveform including a monitoring signal waveform, a step (b) for Fourier-transforming the detected signal waveform to output a Fourier transformed signal, and a monitoring signal from among the Fourier transformed signals. A step (c) of selecting a Fourier transform signal in a frequency band including the frequency of the waveform, a step (d) of performing a Fourier inverse transform on the selected Fourier transform signal and outputting a Fourier inverse transform signal, and an output inverse Fourier transform There is provided a step (e) of determining the state of the monitoring target based on the comparison result between the amplitude of the signal and the amplitude of the inverse Fourier transform signal obtained in advance in the predetermined state of the monitoring target.
The type and number of signal waveforms to be detected and the frequency to be selected are appropriately selected according to the monitoring target, the state to be monitored, and the like.
The frequency band is preferably set to a narrow band whose center frequency is the frequency of the monitoring signal waveform.
The method of comparing the amplitude of the output inverse Fourier transform signal with the amplitude of the Fourier inverse transform signal obtained in advance in a predetermined state to be monitored includes a method of comparing the time-varying state of the amplitude.
A seventh aspect of the present invention is a monitoring method having the configuration according to the seventh aspect.
In the present invention, after step (d), steps (c) and (d) are performed on a plurality of frequency bands including the frequencies of the plurality of monitoring signal waveforms included in the signal waveform, Step (f) for outputting a Fourier inverse transform signal corresponding to each frequency band is provided, and in step (e), the amplitude of the Fourier inverse transform signal corresponding to each of the plurality of frequency bands output in step (f) is provided. The state of the monitoring target is determined based on the comparison result obtained in advance with the amplitude of the inverse Fourier transform signal corresponding to each of the plurality of frequency bands when the monitoring target is in the predetermined state.

請求項1に記載の監視装置では、切り出し区間で切り出した(検出された)信号波形をフーリエ変換したフーリエ変換信号の中から、監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を選択し、選択したフーリエ変換信号をフーリエ逆変換している。すなわち、信号波形に含まれている周波数成分のうち、監視信号波形の周波数を含む周波数帯域の周波数成分を、切り出し区間における振幅の時間変化情報を含んだ状態で取得することができる。これにより、高い時間分解能を維持しながら、切り出し区間を長くして周波数分解能を高くすることができるため、監視信号波形の振幅を高い周波数分解能及び高い時間分解能で検出することができ、監視対象の状態を高い精度で監視することができる。
また、本発明は、監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号のみをフーリエ逆変換しているため、処理速度を速めることができる。
なお、フーリエ変換手段やフーリエ逆変換手段として高速フーリエ変換手段や高速フーリエ逆変換手段を用いることにより、処理時間をより速めることができる。
請求項2に記載の監視装置を用いれば、請求項1に記載の監視装置と同様に、監視信号波形の振幅を高い周波数分解能及び高い時間分解能で検出することができるため、電力系統における監視対象の状態を高い精度で監視することができる。
請求項3に記載の監視装置を用いれば、電力系統の基本周波数の整数倍の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号のみをフーリエ逆変換するため、帯域フィルタの処理が簡単であり、また、処理時間をより速めることができる。
請求項4に記載の監視装置を用いれば、監視対象の状態をより正確に監視することができる。
請求項5に記載の監視装置を用いれば、電力系統の種々の監視対象の状態(例えば、電力系統における高調波の状態)を正確に判定することができる。
請求項6に記載の監視方法を用いれば、監視信号波形の振幅を高い周波数分解能及び高い時間分解能で検出することができるため、監視対象の状態を高い精度で監視することができる。
請求項7に記載の監視方法を用いれば、監視対象の状態をより正確に判定することができる。
In the monitoring device according to claim 1, a Fourier transform signal in a frequency band including the frequency of the monitor signal waveform is selected from Fourier transform signals obtained by performing Fourier transform on the signal waveform cut (detected) in the cut section, The selected Fourier transform signal is inversely Fourier transformed. That is, the frequency component of the frequency band including the frequency of the monitoring signal waveform among the frequency components included in the signal waveform can be acquired in a state including the time change information of the amplitude in the cut-out section. This makes it possible to increase the frequency resolution by lengthening the cut-out section while maintaining a high time resolution, so that the amplitude of the monitoring signal waveform can be detected with a high frequency resolution and a high time resolution. The state can be monitored with high accuracy.
Further, according to the present invention, only the Fourier transform signal in the frequency band including the frequency of the monitoring signal waveform is subjected to inverse Fourier transform, so that the processing speed can be increased.
The processing time can be further increased by using fast Fourier transform means or fast Fourier inverse transform means as Fourier transform means or inverse Fourier transform means.
If the monitoring device according to claim 2 is used, the amplitude of the monitoring signal waveform can be detected with high frequency resolution and high time resolution as in the monitoring device according to claim 1, so that the monitoring target in the power system can be detected. Can be monitored with high accuracy.
If the monitoring device according to claim 3 is used, only the Fourier transform signal in the frequency band including a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency of the power system is subjected to Fourier inverse transform, so that the processing of the band filter is simple. You can speed up the time.
If the monitoring apparatus of Claim 4 is used, the state of monitoring object can be monitored more correctly.
If the monitoring apparatus of Claim 5 is used, the state (for example, the state of the harmonic in a power system) of the various monitoring object of a power system can be determined correctly.
If the monitoring method of Claim 6 is used, since the amplitude of the monitoring signal waveform can be detected with high frequency resolution and high time resolution, the state of the monitoring target can be monitored with high accuracy.
If the monitoring method of Claim 7 is used, the state of monitoring object can be determined more correctly.

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
まず、本発明の概要を説明する。
本発明は、信号波形に含まれている、監視対象の状態を示す監視信号波形の振幅あるいは振幅の時間変化状態に基づいて監視対象の状態を監視する。
ここで、監視対象の状態(特に、監視対象が異常状態になったこと)を迅速に判定するためには、監視信号波形の振幅の時間変化状態、すなわち、監視信号波形の非定常スペクトルを解析する必要がある。
本発明では、監視信号波形の振幅を、高い周波数分解能及び高い時間分解能で検出することができる非定常スペクトル解析方法を用いている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the outline of the present invention will be described.
The present invention monitors the state of the monitoring target based on the amplitude of the monitoring signal waveform indicating the state of the monitoring target or the time-varying state of the amplitude included in the signal waveform.
Here, in order to quickly determine the state of the monitoring target (especially that the monitoring target is in an abnormal state), the time varying state of the amplitude of the monitoring signal waveform, that is, the unsteady spectrum of the monitoring signal waveform is analyzed. There is a need to.
In the present invention, an unsteady spectrum analysis method capable of detecting the amplitude of the monitoring signal waveform with high frequency resolution and high time resolution is used.

本発明で用いる非定常スペクトル解析方法の一実施の形態の概念を図1に示す。図1に示す実施の形態では、非定常スペクトル解析方法として、マルチフィルタによる非定常スペクトル解析方法を用いている。
まず、ステップAで、監視信号波形を含む信号波形を検出する。検出する信号波形は、電気機器や電力線の電圧や電流の波形、監視対象から発生される振動や音の波形等、監視対象の状態を示す監視信号が含まれていればよい。
次に、ステップBで、信号波形に含まれている監視信号波形の振幅の時間変化状態を解析する処理、すなわち、非定常スペクトル解析処理を実行する。非定常スペクトル解析処理は、ステップB1〜B3の処理により構成される。
ステップB1では、ステップAで検出した信号波形を所定の切り出し区間毎に切り出し、切り出した信号波形を高速フーリエ変換(FFT)してフーリエ変換信号を得る。
ステップB2では、帯域フィルタによって、ステップB1で得たフーリエ変換信号の中から、監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させ、周波数帯域の周波数を除くフーリエ変換信号を除去する(監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を選択する)。
ステップB3では、ステップB2で選択したフーリエ変換信号を高速フーリエ逆変換(IFFT)してフーリエ逆変換信号を得る。これにより、切り出し区間で切り出した信号波形の中から、時間変化している振幅を有する監視信号波形が抽出される。
次に、ステップCでは、ステップBで抽出した監視信号波形の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する。監視信号波形の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する方法としては、信号波形の種類や数、帯域フィルタの周波数帯域、監視対象や監視する状態等に応じて適宜の判定方法が用いられる。判定方法については、後述する。
The concept of one embodiment of the unsteady spectrum analysis method used in the present invention is shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 1, the unsteady spectrum analysis method using a multi-filter is used as the unsteady spectrum analysis method.
First, in step A, a signal waveform including a monitoring signal waveform is detected. The signal waveform to be detected only needs to include a monitoring signal indicating the state of the monitoring target, such as a voltage or current waveform of an electric device or power line, or a vibration or sound waveform generated from the monitoring target.
Next, in step B, a process of analyzing the time change state of the amplitude of the monitoring signal waveform included in the signal waveform, that is, an unsteady spectrum analysis process is executed. The unsteady spectrum analysis process is configured by the processes of steps B1 to B3.
In step B1, the signal waveform detected in step A is cut out for each predetermined cut-out section, and the cut-out signal waveform is fast Fourier transformed (FFT) to obtain a Fourier transform signal.
In Step B2, the Fourier transform signal in the frequency band including the frequency of the monitoring signal waveform is passed from the Fourier transform signal obtained in Step B1 by the band filter, and the Fourier transform signal excluding the frequency in the frequency band is removed (Step B2). Select a Fourier transform signal in the frequency band that includes the frequency of the monitoring signal waveform).
In step B3, the Fourier transform signal selected in step B2 is subjected to fast Fourier inverse transform (IFFT) to obtain an inverse Fourier transform signal. As a result, a monitoring signal waveform having an amplitude that changes with time is extracted from the signal waveform cut out in the cut-out section.
Next, in step C, the state of the monitoring target is determined based on the amplitude of the monitoring signal waveform extracted in step B. As a method for determining the state of the monitoring target based on the amplitude of the monitoring signal waveform, an appropriate determination method is used according to the type and number of signal waveforms, the frequency band of the band filter, the monitoring target, the monitoring state, and the like. The determination method will be described later.

次に、マルチフィルタによる非定常スペクトル解析方法を具体的に説明する。
図2に示すように、入力信号[f(t)](tは時間)を、異なるシステム関数[H(ω)]を有する帯域フィルタ(バンドパスフィルタ)に同時に入力した場合を考える。システム関数[H(ω)]としては、図3に示すように、中心周波数[ω]で対称な周波数帯域を示すシステム関数を用いている。また、システム関数[H(ω)]を有する帯域フィルタから出力される出力信号を[g(t)]とする。
この場合、出力信号[g(t)]の振幅包絡線の時間変動は、入力信号[f(t)]に含まれている、中心周波数[ω]に対応する周波数帯域の周波数成分の振幅の時間変化を示している。すなわち、帯域フィルタのシステム関数[H(ω)]の中心周波数[ω]を、監視信号波形の周波数に一致させると、帯域フィルタの入力信号[f(t)]に含まれている監視信号波形の周波数と等しい周波数の成分の振幅の時間変化は、帯域フィルタの出力信号[g(t)]の振幅包絡線により求めることができる。
Next, a non-stationary spectrum analysis method using a multifilter will be specifically described.
As shown in FIG. 2, consider a case where input signals [f (t)] (t is time) are simultaneously input to band filters (band pass filters) having different system functions [H n (ω)]. As the system function [H n (ω)], as shown in FIG. 3, a system function indicating a symmetric frequency band at the center frequency [ω n ] is used. Further, an output signal output from a band-pass filter having a system function [H n (ω)] is assumed to be [g n (t)].
In this case, the time variation of the amplitude envelope of the output signal [g n (t)] is the frequency component of the frequency band corresponding to the center frequency [ω n ] included in the input signal [f (t)]. The time change of the amplitude is shown. That is, when the center frequency [ω n ] of the system function [H n (ω)] of the band filter is matched with the frequency of the monitoring signal waveform, the monitoring included in the input signal [f (t)] of the band filter The time change of the amplitude of the component having the frequency equal to the frequency of the signal waveform can be obtained from the amplitude envelope of the output signal [g n (t)] of the bandpass filter.

ここで、システム関数[H(ω)]を有する帯域フィルタの入力信号[f(t)]、出力信号[g(t)]をフーリエ変換したフーリエ変換信号をそれぞれ[F(ω)]、[H(ω)]とすると、(式1)が成立する。

Figure 2006050732
(式1)
したがって、出力信号[gn(t)]は、(式1)をフーリエ逆変換した(式2)によって得ることができる。
Figure 2006050732
(式2)
なお、帯域フィルタの時間分解能及び周波数分解能はシステム関数[Hn(ω)]によって決定されるが、帯域フィルタの時間分解能と周波数分解能は互いに相反している。例えば、通過帯域を狭帯域とするシステム関数[Hn(ω)]を用いて帯域フィルタの周波数分解能を高めると、帯域フィルタの応答速度が遅くなる。したがって、帯域フィルタのシステム関数[Hn(ω)]は、必要とする時間分解能や周波数分解能、解析を行う周波数帯域、解析の目的等に応じて適宜設定される。
以下に示す本発明の実施の形態では、システム関数[Hn(ω)]を、(3式)のように設定している。
Figure 2006050732
(式3)
なお、α、βは定数である。βは、計算時間を有利にするために導入されたものである。(式3)のシステム関数では、帯域フィルタの周波数帯域幅は、周波数帯によって変化しない。 Here, the Fourier transform signals obtained by Fourier transforming the input signal [f (t)] and the output signal [g n (t)] of the bandpass filter having the system function [H n (ω)] are respectively [F 0 (ω). ], [H n (ω)], (Equation 1) is established.
Figure 2006050732
(Formula 1)
Therefore, the output signal [gn (t)] can be obtained by (Equation 2) obtained by inversely transforming (Equation 1).
Figure 2006050732
(Formula 2)
Note that the time resolution and frequency resolution of the bandpass filter are determined by the system function [Hn (ω)], but the time resolution and frequency resolution of the bandpass filter are mutually contradictory. For example, if the frequency resolution of the band-pass filter is increased using a system function [Hn (ω)] that narrows the pass band, the response speed of the band-pass filter becomes slow. Therefore, the system function [Hn (ω)] of the band filter is appropriately set according to the required time resolution and frequency resolution, the frequency band for analysis, the purpose of analysis, and the like.
In the following embodiment of the present invention, the system function [Hn (ω)] is set as shown in (Expression 3).
Figure 2006050732
(Formula 3)
Α and β are constants. β is introduced to make calculation time advantageous. In the system function of (Expression 3), the frequency bandwidth of the bandpass filter does not change depending on the frequency band.

次に、前述した、マルチフィルタによる非定常スペクトル解析方法を用いて、発電機が連系運転状態から単独運転状態になったことを監視する、本発明の一実施の形態の監視装置を説明する。以下では、図4に示す電力系統について説明する。
図4に示す電力系統は、電力線と、電力線に接続されている電気機器(発電機G、Gn、負荷L、遮断器CB1、CBn等)によって構成されている。ここで、遮断器CB1を介して電力線に接続されている発電機Gが、単独運転状態になったことを監視する監視対象である。電力線には、負荷Lが接続されているとともに、遮断器CBnを介して他の発電機Gnが接続されている。すなわち、発電機Gは他の発電機Gnと連系運転状態にある。
本実施の形態では、例えば、遮断器CBnが遮断されて発電機Gと他の発電機Gnとの接続が遮断されることによって、発電機Gが単独運転状態になったことを監視する。
Next, a monitoring device according to an embodiment of the present invention, which monitors whether the generator has changed from the interconnected operation state to the single operation state, using the above-described unsteady spectrum analysis method using a multi-filter will be described. . Below, the electric power system shown in FIG. 4 is demonstrated.
The power system shown in FIG. 4 includes a power line and electric devices (generators G, Gn, load L, circuit breakers CB1, CBn, etc.) connected to the power line. Here, the generator G connected to the power line via the circuit breaker CB1 is a monitoring target for monitoring that the power generator G is in an independent operation state. A load L is connected to the power line, and another generator Gn is connected via a circuit breaker CBn. That is, the generator G is in a connected operation state with the other generators Gn.
In the present embodiment, for example, the circuit breaker CBn is interrupted and the connection between the generator G and the other generator Gn is interrupted, thereby monitoring that the generator G is in the single operation state.

ここで、電力系統では、各地点の電圧や電流の波形に含まれている周波数成分は、電力系統の基本周波数(一般的な商用電力系統では、50Hzあるいは60Hz)の波形と、電力系統の基本周波数の整数倍の周波数を有する周波数成分の波形(以下、「高調波波形」という)が大部分を占めている。
また、発電機Gが連系運転状態から単独運転状態になった場合における、発電機の電圧(遮断器CB1より発電機G側の端子電圧)の波形に含まれている高調波波形の各次数別の振幅と発電機の電圧の基本周波数の波形の振幅との比(含有率)の時間変動状態の1例を図6に示す。なお、図6は、時刻[1.1秒]に発電機が単独運転状態に移行した場合のものである。
図6に示すように、発電機が単独運転状態となった時刻[1.1秒]の前後で、高調波波形のうち、第5高調波波形、第7高調波波形、第11高調波波形、第13高調波波形及び全高調波波形それぞれの含有率が急激に低下している。
このように、発電機が単独運転状態になると、高調波波形の波形が図6に示すように時間変動する場合には、発電機の電圧に含まれている高調波波形の中の、第5高調波波形、第7高調波波形、第11高調波波形、第13高調波波形のいずれかあるいは複数あるいは全部の波形の振幅の時間変動状態と発電機の電圧の基本周波数の波形の振幅の時間変動状態の比(含有率)を判定することにより、発電機が単独運転状態になったことを監視することができる。
なお、通常、電力系統の電圧の波形の振幅の平均値は、略一定に制御されている。このため、信号波形として電圧の波形を検出し、発電機が単独運転状態になったことを監視する場合には、電圧の波形に含まれている高調波波形の振幅の含有率の時間変化状態を判定する方法に代えて、電圧の波形に含まれている高調波波形の振幅の時間変化状態を判定する方法を用いることもできる。
Here, in the power system, the frequency components included in the voltage and current waveforms at each point include the waveform of the basic frequency of the power system (50 Hz or 60 Hz in a general commercial power system) and the basics of the power system. A waveform of a frequency component having a frequency that is an integral multiple of the frequency (hereinafter referred to as “harmonic waveform”) occupies most of the frequency.
In addition, each order of the harmonic waveform included in the waveform of the generator voltage (terminal voltage on the generator G side from the circuit breaker CB1) when the generator G changes from the connected operation state to the single operation state. FIG. 6 shows an example of the time variation state of the ratio (content ratio) between another amplitude and the amplitude of the waveform of the fundamental frequency of the generator voltage. In addition, FIG. 6 is a thing when a generator transfers to an independent operation state at the time [1.1 second].
As shown in FIG. 6, before and after the time [1.1 seconds] when the generator is in a single operation state, among the harmonic waveforms, the fifth harmonic waveform, the seventh harmonic waveform, and the eleventh harmonic waveform. The contents of each of the thirteenth harmonic waveform and the total harmonic waveform are rapidly decreased.
As described above, when the generator is in the single operation state, when the waveform of the harmonic waveform fluctuates with time as shown in FIG. 6, the fifth of the harmonic waveforms included in the voltage of the generator. The time variation state of the amplitude of the harmonic waveform, the seventh harmonic waveform, the eleventh harmonic waveform, the thirteenth harmonic waveform, the plurality or all of the waveforms, and the amplitude of the fundamental frequency waveform of the generator voltage By determining the ratio (content ratio) of the fluctuating state, it can be monitored that the generator is in a single operation state.
Normally, the average value of the amplitude of the voltage waveform of the power system is controlled to be substantially constant. For this reason, when detecting the voltage waveform as a signal waveform and monitoring that the generator is in a single operation state, the time variation state of the amplitude content of the harmonic waveform included in the voltage waveform Instead of the method for determining the above, it is also possible to use a method for determining the temporal change state of the amplitude of the harmonic waveform included in the voltage waveform.

本実施の形態の監視装置の概略構成図を図5に示す。
本実施の形態の監視装置は、波形検出装置10、処理装置20、記憶装置30、出力装置40を有している。
波形検出装置10は、監視対象の状態を示す監視信号波形を含む信号波形を検出する。本実施の形態では、波形検出装置10は、発電機Gの端子電圧の波形を検出する。
処理装置20は、波形解析手段21と判定手段22を有している。また、波形解析手段21は、高速フーリエ変換手段21a、帯域フィルタ21b、高速フーリエ逆変換手段21cを有している。高速フーリエ変換手段21a、帯域フィルタ21b、高速フーリエ逆変換手段21c及び判定手段22は、ソフトウェアで構成することもできるし、ハードウェアで構成することもできる。例えば、各手段の処理を1台の処理装置(CPU)で実行させてもよいし、各手段の処理を複数の処理装置(CPU)それぞれで実行させてもよい。
記憶装置30には、各手段が実行するプログラムや、監視対象の状態を判定するために予め求めたフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態(基準時間変化状態)や、随時取得したフーリエ逆変換信号等が記憶される。
出力装置40としては、判定手段22での判定結果をグラフや表の形態で出力する表示装置や印刷装置、端末装置等が用いられる。また、出力装置40としては、監視対象(本実施の形態では、発電機G)が単独運転状態となった時に所定の制御を行う制御装置を用いることもできる。
FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of the monitoring apparatus according to the present embodiment.
The monitoring device according to the present embodiment includes a waveform detection device 10, a processing device 20, a storage device 30, and an output device 40.
The waveform detection device 10 detects a signal waveform including a monitoring signal waveform indicating the state of the monitoring target. In the present embodiment, the waveform detection device 10 detects the waveform of the terminal voltage of the generator G.
The processing device 20 includes a waveform analysis unit 21 and a determination unit 22. Moreover, the waveform analysis means 21 has a fast Fourier transform means 21a, a bandpass filter 21b, and a fast Fourier inverse transform means 21c. The fast Fourier transform unit 21a, the band filter 21b, the fast Fourier inverse transform unit 21c, and the determination unit 22 can be configured by software or can be configured by hardware. For example, the processing of each means may be executed by one processing device (CPU), or the processing of each means may be executed by each of a plurality of processing devices (CPU).
In the storage device 30, the program executed by each means, the time change state (reference time change state) of the amplitude of the Fourier inverse transform signal obtained in advance to determine the state of the monitoring target, or the Fourier inverse transform acquired as needed Signals and the like are stored.
As the output device 40, a display device, a printing device, a terminal device, or the like that outputs the determination result of the determination means 22 in the form of a graph or a table is used. In addition, as the output device 40, a control device that performs predetermined control when the monitoring target (in this embodiment, the generator G) is in the single operation state can be used.

本実施の形態では、発電機Gは本発明の「電力線に接続された電気機器」に対応し、本発明の「電力系統における監視対象」であり、波形検出装置10が本発明の「信号波形検出手段」に対応し、高速フーリエ変換手段21aが本発明の「フーリエ変換手段」に対応し、帯域フィルタ21bが本発明の「帯域フィルタ」に対応し、高速フーリエ逆変換手段21cが本発明の「フーリエ逆変換手段」に対応し、判定手段22が本発明の「判定手段」に対応し、発電機Gの単独運転状態または連系運転状態が本発明の「監視対象の状態」に対応する。   In the present embodiment, the generator G corresponds to the “electric equipment connected to the power line” of the present invention, is the “monitoring target in the power system” of the present invention, and the waveform detection device 10 is the “signal waveform” of the present invention. The fast Fourier transform means 21a corresponds to the "Fourier transform means" of the present invention, the band filter 21b corresponds to the "band filter" of the present invention, and the fast Fourier inverse transform means 21c corresponds to the "detection means". Corresponding to the “Fourier inverse transforming means”, the judging means 22 corresponds to the “determining means” of the present invention, and the single operation state or the interconnected operation state of the generator G corresponds to the “monitored state” of the present invention. .

高速フーリエ変換手段21aは、波形検出装置10で検出された信号波形を高速フーリエ変換して、フーリエ変換信号を出力する。本実施の形態では、高速フーリエ変換手段21aは、波形検出装置10で検出した発電機Gの端子電圧の波形を切り出し区間毎に切り出し、切り出した電圧の波形を高速フーリエ変換して、フーリエ変換信号を出力する。このフーリエ変換信号は、例えば、記憶装置30に記憶される。
帯域フィルタ21bは、高速フーリエ変換手段21aで高速フーリエ変換されたフーリエ変換信号の中から、監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を通過(選択)させる。監視信号波形の周波数は、監視対象や監視する状態等に応じて決定される。本実施の形態では、系統連系時の高調波の状態に対して、発電機が単独運転状態となったことを示す高調波の状態を予め知っておくことで、監視信号波形の周波数を決定することができる。また、本実施の形態では、帯域フィルタ21bは、発電機Gの電圧の波形に含まれている高調波波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させる。
なお、帯域フィルタ21bの周波数帯域としては、高調波波形の周波数を中心周波数とする狭帯域に設定するのが好ましい。
また、本実施の形態では、帯域フィルタ21bの周波数帯域は、電力系統の基本周波数(例えば、50Hzあるいは60Hz)の整数倍の周波数(高調波波形の周波数)を含む周波数帯域に設定される。さらに、帯域フィルタ21bの周波数帯域は、監視対象あるいは監視する状態等に応じて適宜設定される。例えば、発電機が単独運転状態になると、高調波波形の含有率が図6に示すように時間変動する場合には、第5高調波波形、第7高調波波形、第11高調波波形、第13高調波波形それぞれの周波数を含む周波数帯域のいずれかあるいは複数あるいは全部が設定される。
高速フーリエ逆変換手段21cは、帯域フィルタ21bを通過したフーリエ変換信号(帯域フィルタ21bに設定されている周波数帯域のフーリエ変換信号)を高速フーリエ逆変換して、フーリエ逆変換信号を出力する。この場合、前述したように、高速フーリエ逆変換手段から出力される、帯域フィルタ21bの周波数帯域に対応するフーリエ逆変換信号の振幅の時間変動は、信号波形に含まれている監視信号波形の振幅の時間変動状態を示している。本実施の形態では、帯域フィルタ21cに設定されている、高調波波形の周波数に対応する周波数帯域を通過したフーリエ変換信号の時間変動は、当該周波数帯域の周波数に対応する高調波波形の時間変動を示している。
The fast Fourier transform means 21a performs fast Fourier transform on the signal waveform detected by the waveform detector 10 and outputs a Fourier transform signal. In the present embodiment, the fast Fourier transform means 21a cuts out the waveform of the terminal voltage of the generator G detected by the waveform detection device 10 for each cut section, performs fast Fourier transform on the cut-out voltage waveform, and generates a Fourier transform signal. Is output. This Fourier transform signal is stored in the storage device 30, for example.
The band filter 21b passes (selects) a Fourier transform signal in a frequency band including the frequency of the monitoring signal waveform from the Fourier transform signal that has been fast Fourier transformed by the fast Fourier transform means 21a. The frequency of the monitoring signal waveform is determined according to the monitoring target, the state to be monitored, and the like. In this embodiment, the frequency of the monitoring signal waveform is determined by knowing in advance the state of the harmonics indicating that the generator is in a single operation state with respect to the state of the harmonics during grid connection. can do. Further, in the present embodiment, the band filter 21b passes the Fourier transform signal in the frequency band including the frequency of the harmonic waveform included in the voltage waveform of the generator G.
The frequency band of the band-pass filter 21b is preferably set to a narrow band with the frequency of the harmonic waveform as the center frequency.
In the present embodiment, the frequency band of the band filter 21b is set to a frequency band including a frequency (harmonic waveform frequency) that is an integral multiple of the fundamental frequency (for example, 50 Hz or 60 Hz) of the power system. Further, the frequency band of the band filter 21b is appropriately set according to the monitoring target or the monitoring state. For example, when the generator enters a single operation state, when the content of the harmonic waveform varies with time as shown in FIG. 6, the fifth harmonic waveform, the seventh harmonic waveform, the eleventh harmonic waveform, Any, plural, or all of the frequency bands including the frequencies of the 13 harmonic waveforms are set.
The fast Fourier inverse transform unit 21c performs fast Fourier inverse transform on the Fourier transform signal (Fourier transform signal in the frequency band set in the band filter 21b) that has passed through the band filter 21b, and outputs an inverse Fourier transform signal. In this case, as described above, the time variation of the amplitude of the Fourier transform signal corresponding to the frequency band of the bandpass filter 21b output from the fast Fourier transform unit is the amplitude of the monitoring signal waveform included in the signal waveform. The time fluctuation state of is shown. In the present embodiment, the time variation of the Fourier transform signal passing through the frequency band corresponding to the frequency of the harmonic waveform set in the band filter 21c is the time variation of the harmonic waveform corresponding to the frequency in the frequency band. Is shown.

なお、帯域フィルタ21bによって複数の周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させる場合には、各周波数帯域それぞれが設定されている帯域フィルタを用いてもよいし、複数の周波数帯域を設定可能な帯域フィルタを用いてもよい。複数の周波数帯域を設定可能な帯域フィルタを用いる場合には、帯域フィルタに設定されている周波数帯域のフーリエ変換信号の選択処理と、選択されたフーリエ変換信号のフーリエ逆変換処理(図1のステップB2及びB3の処理)を、周波数帯域毎に繰り返すことにより、各周波数帯域に対応するフーリエ逆変換信号を得る。   In addition, when passing the Fourier-transform signal of a several frequency band by the band filter 21b, you may use the band filter in which each frequency band is set, respectively, and the band filter which can set a some frequency band is used. It may be used. When a band-pass filter capable of setting a plurality of frequency bands is used, a Fourier transform signal selection process of the frequency band set in the band filter and a Fourier inverse transform process of the selected Fourier transform signal (step of FIG. 1). By repeating the processing of B2 and B3 for each frequency band, an inverse Fourier transform signal corresponding to each frequency band is obtained.

判定手段22は、高速フーリエ逆変換手段21cから出力されたフーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する。
判定手段22での、フーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を判別する態様には、フーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態に基づいて監視対象の状態を判定する態様も含まれる。
また、判定手段で判定する監視対象の状態には、監視対象が異常状態にあること、監視対象が異常状態になったこと、監視対象の劣化状態等の異常に関する状態だけでなく、系統の接続状態等の正常時に発生する状態が含まれる。
The determination unit 22 determines the state of the monitoring target based on the amplitude of the Fourier inverse transform signal output from the fast Fourier inverse transform unit 21c.
The mode of determining the state of the monitoring target based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal in the determination unit 22 includes a mode of determining the state of the monitoring target based on the time change state of the amplitude of the Fourier inverse transform signal. .
In addition, the status of the monitoring target determined by the determination means includes not only the status related to the abnormality such as the monitoring target being in an abnormal state, the monitoring target being in an abnormal state, the deterioration state of the monitoring target, the connection of the system A state that occurs when the state is normal is included.

判定手段22により、フーリエ逆変換の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する判定方法としては、監視対象や監視する状態等に応じて種々の判定方法が用いられる。
判定方法を決定する場合には、監視対象及び監視する状態(以下、「監視状態」という)に対して、監視対象の監視状態を示す信号波形(例えば、正常時の信号波形)を選択するとともに、監視対象の監視状態時における信号波形から抽出したフーリエ逆変換信号の振幅の時間変動状態を予め求める。
そして、求めたフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態を基準時間変化状態とし、抽出したフーリエ逆変換の振幅の時間変化状態が基準時間変化状態と一致するか否かによって判定する第1の判定方法か、求めたフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態から判定条件を決定し、抽出したフーリエ逆変換信号の振幅あるいは振幅の変化率が判定条件を満足するか否かによって判定する第2の判定方法を用いるかを決定する。
なお、第1の判定方法は、処理量は多いが判定精度は高い。一方、第2の判定方法は、処理量は少ないが判定精度は第1の判定方法に比べて低い。第1の判定方法を用いるか第2の判定方法を用いるかは、監視対象、監視状態、処理時間、監視精度等に応じて選択される。
As the determination method for determining the state of the monitoring target based on the inverse Fourier transform amplitude by the determination means 22, various determination methods are used depending on the monitoring target, the monitoring state, and the like.
When determining the determination method, a signal waveform (for example, a normal signal waveform) indicating the monitoring state of the monitoring target is selected for the monitoring target and the monitoring state (hereinafter referred to as “monitoring state”). The time variation state of the amplitude of the inverse Fourier transform signal extracted from the signal waveform in the monitoring state of the monitoring target is obtained in advance.
Then, the time change state of the amplitude of the obtained Fourier inverse transform signal is set as the reference time change state, and the first determination is made based on whether or not the extracted time change state of the amplitude of the Fourier inverse transform matches the reference time change state. A determination method is determined based on a method or a time variation state of the amplitude of the obtained inverse Fourier transform signal, and a second determination is made based on whether the amplitude of the extracted inverse Fourier transform signal or the rate of change of the amplitude satisfies the determination condition. Decide whether to use the judgment method.
Note that the first determination method has a large amount of processing but high determination accuracy. On the other hand, the second determination method has a small processing amount, but the determination accuracy is lower than that of the first determination method. Whether to use the first determination method or the second determination method is selected according to the monitoring target, the monitoring state, the processing time, the monitoring accuracy, and the like.

第1の判定方法では、求めたフーリエ逆変換信号の振幅の時間変動状態の中から、監視対象の状態の判定が容易な特徴部分の時間変動状態を基準時間変動状態として記憶装置30に記憶させる。この場合、記憶装置30に記憶させるフーリエ逆変換信号の基準時間変動状態は、監視対象の1つの監視状態に対応する基準時間変動状態だけを記憶させてもよいし、監視対象の複数の監視状態それぞれに対応する複数の基準時間変動状態を記憶させてもよい。
そして、監視対象の信号波形から抽出したフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態と、記憶装置30に記憶されているフーリエ逆変換信号の基準時間変動状態とを比較し、比較結果に基づいて(例えば、フーリエ逆変換信号の振幅の時間変動状態の一致率に基づいて)、監視対象の状態を判定する。なお、記憶装置30に監視対象の複数の監視状態それぞれに対応する複数の基準時間変動状態を記憶させている場合には、記憶装置30に記憶されている基準時間変動状態のいずれに一致するかを判定する。
例えば、発電機が単独運転状態になったことを監視する場合、発電機が単独運転状態になると、高調波波形の振幅の含有率が図6に示すように時間変動する時には、発電機が単独運転状態になったことを判別可能な特徴部分の第5高調波波形、第7高調波波形、第11高調波波形、第13高調波波形それぞれの振幅のいずれかあるいは複数あるいは全部の時間変化状態を基準時間変化状態として記憶装置30に記憶させる。そして、発電機の電圧の波形から抽出した、帯域フィルタ21bに設定されている、高調波波形の周波数帯域に対応するフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態が、記憶装置30に記憶されているフーリエ逆変換信号の振幅の基準時間変動状態と一致していることを判別することにより、発電機が単独運転状態に移行したことを判定する。勿論、高調波波形の振幅と信号波形の比(含有率)の時間変動状態が一致していることを判別する方法を用いることもできる。
In the first determination method, the time variation state of the characteristic portion that allows easy determination of the state of the monitoring target is stored in the storage device 30 as the reference time variation state from the time variation state of the amplitude of the obtained inverse Fourier transform signal. . In this case, the reference time variation state of the inverse Fourier transform signal to be stored in the storage device 30 may store only the reference time variation state corresponding to one monitoring state to be monitored, or a plurality of monitoring states to be monitored. A plurality of reference time fluctuation states corresponding to each may be stored.
Then, the time variation state of the amplitude of the inverse Fourier transform signal extracted from the signal waveform to be monitored is compared with the reference time variation state of the inverse Fourier transform signal stored in the storage device 30, and based on the comparison result ( For example, based on the coincidence rate of the time variation state of the amplitude of the inverse Fourier transform signal), the state of the monitoring target is determined. In the case where a plurality of reference time fluctuation states corresponding to each of a plurality of monitoring states to be monitored are stored in the storage device 30, which of the reference time fluctuation states stored in the storage device 30 is the same? Determine.
For example, when monitoring that the generator is in the single operation state, when the generator is in the single operation state, when the content rate of the amplitude of the harmonic waveform varies with time as shown in FIG. Time-varying state of one or more or all of the amplitudes of the fifth harmonic waveform, the seventh harmonic waveform, the eleventh harmonic waveform, and the thirteenth harmonic waveform of the characteristic portion that can be identified as being in the operating state Is stored in the storage device 30 as the reference time change state. And the time change state of the amplitude of the Fourier transform signal corresponding to the frequency band of the harmonic waveform set in the band filter 21b and extracted from the waveform of the generator voltage is stored in the storage device 30. By determining that the amplitude of the inverse Fourier transform signal matches the reference time fluctuation state, it is determined that the generator has shifted to the single operation state. Of course, it is also possible to use a method for determining that the time fluctuation state of the ratio (content ratio) of the harmonic waveform amplitude and the signal waveform matches.

第2の判定方法では、求めたフーリエ逆変換信号の振幅の時間変動状態に基づいて、監視対象が監視状態にあることを判定するための判定条件を決定し、記憶装置30に記憶させる。
判定条件としては、監視対象が監視状態となる可能性があること、あるいは、監視対象が監視状態となったことを判定可能な判定条件が設定される。判定条件としては、例えば、フーリエ逆変換信号の振幅に関する判定条件あるいはフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態に関する判定条件を設定することができる。
例えば、監視対象の監視状態に対応させて、フーリエ逆変換信号の振幅の上限判定値や下限判定値を設定することができる。この場合には、監視対象の信号波形から抽出したフーリエ逆変換信号の振幅が、上限判定値以上となったこと、あるいは、下限判定値以下となったことを判別することにより、監視対象が監視状態となる可能性があること、あるいは、監視対象が監視状態となったことを判定する。
あるいは、監視対象の監視状態に対応させて、フーリエ逆変換信号の振幅の増加率判定値や減少率判定値を設定することができる。この場合には、監視対象の信号波形から抽出したフーリエ逆変換信号の振幅の変化率が、増加率判定値以上の増加率で増加したこと、あるいは、減少率判定値以上の減少率で減少したことにより、監視対象が監視状態となる可能性があること、あるいは、監視対象が監視状態となったことを判定する。
あるいは、監視対象の監視状態に対応させて、フーリエ逆変換信号の振幅と信号波形の振幅との比(含有率)の上限判定値、下限判定値、増加率判定値、減少率判定値を設定することができる。この場合には、監視対象の信号波形から抽出したフーリエ逆変換信号の振幅と信号波形の振幅との比(含有率)が、上限判定値以上となったこと、あるいは、下限判定値以下となったこと、監視対象の信号波形から抽出したフーリエ逆変換信号の振幅と信号波形の振幅との比(含有率)の変化率が、増加率判定値以上の増加率で増加したこと、あるいは、減少率判定値以上の減少率で減少したことにより、監視対象が監視状態となる可能性があること、あるいは、監視対象が監視状態となったことを判定する。
あるいは、フーリエ逆変換信号の振幅あるいは含有率に対する上限判定値あるいは下限判定値と増加率判定値あるいは減少率判定値を設定することができる。
また、監視対象が監視状態にあることを判定する判定方法としては、所定の1つの周波数帯域に対応するフーリエ逆変換信号の振幅が判定条件を満足しているか否かを判定する方法を用いることもできるし、複数の周波数帯域に対応する複数のフーリエ逆変換信号の振幅がそれぞれの判定条件を満足しているか否かを判定する方法を用いることもできる。
さらに、複数の信号波形それぞれから抽出したフーリエ逆変換信号の振幅が判定条件を満足しているか否かを判定する方法を用いることもできる。
In the second determination method, a determination condition for determining that the monitoring target is in the monitoring state is determined based on the obtained temporal variation state of the amplitude of the inverse Fourier transform signal, and is stored in the storage device 30.
As the determination condition, a determination condition that can determine that the monitoring target may be in a monitoring state or that the monitoring target is in a monitoring state is set. As the determination condition, for example, a determination condition related to the amplitude of the inverse Fourier transform signal or a determination condition related to the temporal change state of the amplitude of the inverse Fourier transform signal can be set.
For example, the upper limit determination value and the lower limit determination value of the amplitude of the inverse Fourier transform signal can be set in correspondence with the monitoring state of the monitoring target. In this case, the monitoring target is monitored by determining that the amplitude of the inverse Fourier transform signal extracted from the signal waveform of the monitoring target is greater than or equal to the upper limit determination value or less than or equal to the lower limit determination value. It is determined that there is a possibility that the monitoring target is in a state or that the monitoring target is in a monitoring state.
Alternatively, an increase rate determination value or a decrease rate determination value of the amplitude of the inverse Fourier transform signal can be set in correspondence with the monitoring state of the monitoring target. In this case, the rate of change in the amplitude of the inverse Fourier transform signal extracted from the signal waveform to be monitored increased at an increase rate equal to or greater than the increase rate determination value, or decreased at a decrease rate equal to or greater than the decrease rate determination value. Thus, it is determined that there is a possibility that the monitoring target is in the monitoring state, or that the monitoring target is in the monitoring state.
Alternatively, the upper limit determination value, lower limit determination value, increase rate determination value, and decrease rate determination value of the ratio (content ratio) of the amplitude of the inverse Fourier transform signal and the amplitude of the signal waveform are set according to the monitoring state of the monitoring target. can do. In this case, the ratio (content ratio) between the amplitude of the inverse Fourier transform signal extracted from the monitored signal waveform and the amplitude of the signal waveform is equal to or higher than the upper limit determination value or equal to or lower than the lower limit determination value. The rate of change in the ratio (content ratio) of the amplitude of the inverse Fourier transform signal extracted from the monitored signal waveform to the amplitude of the signal waveform increased or decreased at an increase rate greater than the increase rate judgment value. It is determined that there is a possibility that the monitoring target is in a monitoring state due to a decrease at a reduction rate equal to or greater than the rate determination value, or that the monitoring target is in a monitoring state.
Alternatively, it is possible to set an upper limit determination value or a lower limit determination value and an increase rate determination value or a decrease rate determination value for the amplitude or content of the inverse Fourier transform signal.
Further, as a determination method for determining that the monitoring target is in the monitoring state, a method for determining whether or not the amplitude of the inverse Fourier transform signal corresponding to one predetermined frequency band satisfies the determination condition is used. It is also possible to use a method of determining whether or not the amplitudes of a plurality of inverse Fourier transform signals corresponding to a plurality of frequency bands satisfy the respective determination conditions.
Furthermore, it is possible to use a method for determining whether or not the amplitude of the inverse Fourier transform signal extracted from each of the plurality of signal waveforms satisfies the determination condition.

判定手段22は、フーリエ逆変換信号の振幅に基づいて判定した判定結果を出力装置40に出力することができる。
例えば、監視対象が異常状態になったことを判定した場合には、監視対象が異常状態になった時刻の前後所定期間のフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態を、出力装置40として用いられている表示装置や印刷装置あるいは端末装置に出力し、グラフや表の形態で出力させる。
あるいは、監視対象の信号波形から抽出したフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態を時間信号とともに記憶装置30に記憶させておき、必要な場合に、指示された期間のフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態を記憶装置30から読み出し、出力装置として用いられている表示装置、印刷装置、端末装置に出力する。
あるいは、出力装置40として用いられている報知装置に異常発生信号等の状態信号を出力し、光や音による報知情報を出力させる。あるいは、制御装置に異常発生信号等の状態信号を出力し、監視対象や監視対象に関連する設備を制御させる。
The determination unit 22 can output the determination result determined based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal to the output device 40.
For example, when it is determined that the monitoring target is in an abnormal state, the time change state of the amplitude of the inverse Fourier transform signal for a predetermined period before and after the time when the monitoring target is in the abnormal state is used as the output device 40. Output to a display device, a printing device, or a terminal device, and output in the form of a graph or a table.
Alternatively, the time change state of the amplitude of the inverse Fourier transform signal extracted from the signal waveform to be monitored is stored in the storage device 30 together with the time signal, and if necessary, the amplitude of the inverse Fourier transform signal of the instructed period is stored. The time change state is read from the storage device 30 and output to a display device, a printing device, or a terminal device used as an output device.
Alternatively, a status signal such as an abnormality occurrence signal is output to a notification device used as the output device 40, and notification information by light or sound is output. Alternatively, a status signal such as an abnormality occurrence signal is output to the control device to control the monitoring target and the equipment related to the monitoring target.

以上のように、本実施の形態の監視装置では、監視信号波形を含む信号波形を高速フーリエ変換してフーリエ変換信号を出力し、フーリエ変換信号の中から、監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を選択し、選択したフーリエ変換信号を高速フーリエ逆変換してフーリエ逆変換信号を出力し、フーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を監視している。
これにより、切り出し区間が長くても高い時間分解能を得ることができるため、監視信号波形の振幅を高い周波数分解能及び高い時間分解能で検出することができる。したがって、監視対象の状態を正確、迅速に監視することができる。
また、監視信号波形の周波数を有する周波数帯域のフーリエ変換信号のみを高速フーリエ逆変換するため、処理負担が軽減され、処理時間が速くなる。
また、オンラインで監視対象の状態を判別することができる。
As described above, in the monitoring apparatus according to the present embodiment, the signal waveform including the monitoring signal waveform is subjected to the fast Fourier transform and the Fourier transform signal is output, and the frequency band including the frequency of the monitoring signal waveform from the Fourier transform signal. The Fourier transform signal is selected, a fast Fourier inverse transform is performed on the selected Fourier transform signal, an inverse Fourier transform signal is output, and the state of the monitoring target is monitored based on the amplitude of the Fourier inverse transform signal.
Thereby, even if the cut-out section is long, a high time resolution can be obtained, so that the amplitude of the monitoring signal waveform can be detected with a high frequency resolution and a high time resolution. Therefore, the state of the monitoring target can be monitored accurately and quickly.
Also, only the Fourier transform signal in the frequency band having the frequency of the monitoring signal waveform is subjected to fast Fourier inverse transform, so that the processing load is reduced and the processing time is increased.
Also, the status of the monitoring target can be determined online.

以上では、発電機の電圧の波形を信号波形として検出したが、発電機の電流の波形を検出することもできる。電流の波形を信号波形として検出する場合には、電流の波形の振幅が、負荷変動等によって変動するため、電流の波形に含まれている高調波波形の振幅に基づいて監視対象の監視状態を判定する判定方法としては、電流の波形の振幅が変動することを考慮して設定する必要がある。
例えば、高調波波形の振幅に対する判定条件と、高調波波形の振幅と電圧の波形の振幅との比(含有率)に対する判定条件を設定し、両判定条件が満足されたことにより監視対象の状態を判定する方法を用いる。
監視対象や監視状態によっては、電圧の波形よりも電流の波形を信号波形として検出する方が監視対象の状態を監視し易い場合もある。
In the above, the waveform of the generator voltage is detected as the signal waveform, but the waveform of the generator current can also be detected. When the current waveform is detected as a signal waveform, the amplitude of the current waveform varies due to load fluctuations, etc., so the monitoring status of the monitoring target is determined based on the amplitude of the harmonic waveform included in the current waveform. The determination method needs to be set in consideration of fluctuations in the amplitude of the current waveform.
For example, the judgment condition for the amplitude of the harmonic waveform and the judgment condition for the ratio (content ratio) between the amplitude of the harmonic waveform and the amplitude of the voltage waveform are set. Is used.
Depending on the monitoring target and the monitoring state, it may be easier to monitor the state of the monitoring target if the current waveform is detected as a signal waveform than the voltage waveform.

以上の実施の形態では、1箇所で検出した信号波形から抽出したフーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を監視したが、複数箇所で検出した信号波形それぞれから抽出したフーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を監視することもできる。
本発明を、複数箇所で検出した信号波形に基づいて監視対象の状態を監視する監視装置として構成した他の実施の形態を説明する。
以下では、図7に示す電力系統について説明する。
図7に示す電力系統は、電力線と、電力線に接続されている電気機器(発電機G1、G2、負荷L、遮断器CB1、CB2等)によって構成されている。本実施の形態では、電力系統の地点X1、X2、X3に対応して検出装置111、112、113が設けられ、検出装置111、112、113により検出した地点X1、X2、X3それぞれの電圧から抽出した、高調波波形の周波数に対応するフーリエ逆変換信号の振幅に基づいて、電力系統の監視対象の状態が監視できる。例えば、高調波を発生する機器の起動時等に高調波が発生し、別の地点の力率調整用コンデンサ等に高調波が流入している場合、複数の地点で同時検出することによって、力率調整用コンデンサ等に流入する高調波が主にどの機器から発生しているかを監視することができる。あるいはまた、地点X1、X2、X3の間の電力線の短絡故障や地絡故障が監視できる。
ここで、複数の地点の信号波形から抽出したフーリエ逆変換信号に基づいて監視対象の状態を監視するには、同じ時刻に複数の地点から検出した信号波形から抽出したフーリエ逆変換信号を判別する必要がある。そこで、本実施の形態では、基準時刻信号送信装置から送信される基準時刻信号を受信可能な受信装置を設け、複数の地点の電圧の波形を基準時刻信号により管理するように構成している。
In the above embodiment, the state of the monitoring target is monitored based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal extracted from the signal waveform detected at one location, but the inverse Fourier transform signal extracted from each of the signal waveforms detected at multiple locations. It is also possible to monitor the state of the monitoring target based on the amplitude of.
Another embodiment in which the present invention is configured as a monitoring device that monitors the state of a monitoring target based on signal waveforms detected at a plurality of locations will be described.
Below, the electric power system shown in FIG. 7 is demonstrated.
The power system shown in FIG. 7 includes a power line and electric devices (generators G1, G2, load L, circuit breakers CB1, CB2, etc.) connected to the power line. In the present embodiment, detection devices 111, 112, and 113 are provided corresponding to the points X1, X2, and X3 of the electric power system. From the voltages at the points X1, X2, and X3 detected by the detection devices 111, 112, and 113, respectively. The state of the monitoring target of the power system can be monitored based on the extracted amplitude of the inverse Fourier transform signal corresponding to the frequency of the harmonic waveform. For example, when harmonics are generated at the time of startup of a device that generates harmonics, and harmonics are flowing into a power factor adjustment capacitor, etc. at another point, the power is detected by simultaneously detecting at multiple points. It is possible to monitor from which device the harmonics flowing into the rate adjusting capacitor or the like are mainly generated. Alternatively, the power line short-circuit failure or ground fault between the points X1, X2, and X3 can be monitored.
Here, in order to monitor the state of the monitoring target based on the inverse Fourier transform signals extracted from the signal waveforms at a plurality of points, the inverse Fourier transform signals extracted from the signal waveforms detected from the plurality of points at the same time are discriminated. There is a need. Therefore, in this embodiment, a receiving device capable of receiving the reference time signal transmitted from the reference time signal transmitting device is provided, and the voltage waveforms at a plurality of points are managed by the reference time signal.

本実施の形態の監視装置の概略構成図を図8に示す。
本実施の形態は、地点X1、X2、X3に対応して設けられた検出装置111、112、113、処理装置120、記憶装置130、出力装置140を備えている。
検出装置111〜113は、波形検出装置111a〜113aと、GPS受信装置111b〜113bを有している。
GPS受信装置111b〜113bは、GPSから送信される基準時刻信号を受信する。なお、基準時刻信号受信装置は、基準時刻信号送信装置から送信される基準時刻信号を受信することができればよく、GPS受信装置に限定されない。
波形検出装置111a〜113aは、地点X1〜X3の電圧の波形を検出する。地点X1〜X3の電圧の波形には、監視信号波形としての、電力系統の基本周波数の整数倍の周波数の波形(高調波波形)が含まれている。なお、監視対象や監視状態によっては、電圧の波形よりも電流の波形を信号波形として検出する方が監視対象の状態を監視し易い場合もある。そして、検出した地点X1〜X3の電圧の波形を、GPS受信装置111b〜113bで受信した基準時刻信号に対応する時刻信号とともに処理装置120に出力する。
基準時刻信号に対応する時刻信号としては、基準時刻信号そのものを用いてもよいし、各検出装置111〜113に設けられ、基準時刻信号送信手段から送信される基準時刻信号により更正される時刻信号を用いてもよい。これにより、各検出装置111〜113の波形検出装置111a〜113aで検出された電圧の波形を、共通の基準時刻に基づいて管理することができる。
また、電圧の波形を時刻信号とともに送信する方法としては、処理装置120が、波形検出装置111a〜113aから出力された電圧の波形を検出した時刻が判別可能な方法であればよく、種々の方法を用いることができる。
FIG. 8 shows a schematic configuration diagram of the monitoring apparatus according to the present embodiment.
The present embodiment includes detection devices 111, 112, 113, a processing device 120, a storage device 130, and an output device 140 that are provided corresponding to the points X1, X2, and X3.
The detection devices 111 to 113 include waveform detection devices 111a to 113a and GPS reception devices 111b to 113b.
The GPS receivers 111b to 113b receive a reference time signal transmitted from the GPS. Note that the reference time signal receiving device is not limited to the GPS receiving device as long as it can receive the reference time signal transmitted from the reference time signal transmitting device.
The waveform detectors 111a to 113a detect voltage waveforms at the points X1 to X3. The waveform of the voltage at the points X1 to X3 includes a waveform (harmonic waveform) having a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency of the power system as a monitoring signal waveform. Depending on the monitoring target and the monitoring state, it may be easier to monitor the state of the monitoring target by detecting the current waveform as a signal waveform than the voltage waveform. And the waveform of the voltage of the detected points X1-X3 is output to the processing apparatus 120 with the time signal corresponding to the reference | standard time signal received by GPS receiver 111b-113b.
As the time signal corresponding to the reference time signal, the reference time signal itself may be used, or the time signal provided in each of the detection devices 111 to 113 and corrected by the reference time signal transmitted from the reference time signal transmitting means. May be used. Thereby, the waveform of the voltage detected by the waveform detection devices 111a to 113a of the detection devices 111 to 113 can be managed based on the common reference time.
As a method of transmitting the voltage waveform together with the time signal, any method can be used as long as the processing device 120 can determine the time at which the waveform of the voltage output from the waveform detection devices 111a to 113a is detected. Can be used.

処理装置120は、図5に示した処理装置20と同様に、波形解析手段121と判定手段122を有している。また、波形解析手段121は、高速フーリエ変換手段121a、帯域フィルタ121b、高速フーリエ逆変換手段121cを有している。各手段121a〜121c及び122は、ソフトウェアで構成することもできるし、ハードウェアで構成することもできる。
記憶装置130には、各手段が実行するプログラムや、予め求めたフーリエ逆変換信号の振幅の時間変化状態(基準時間変化状態)や、随時取得したフーリエ逆変換信号等が記憶される。
出力装置140としては、表示装置、印刷装置、端末装置、また、異常時に所定の制御を行う制御装置を用いることができる。
The processing device 120 includes a waveform analysis unit 121 and a determination unit 122, like the processing device 20 shown in FIG. The waveform analysis unit 121 includes a fast Fourier transform unit 121a, a bandpass filter 121b, and a fast Fourier inverse transform unit 121c. Each of the units 121a to 121c and 122 can be configured by software or can be configured by hardware.
The storage device 130 stores a program executed by each unit, a time change state (reference time change state) of an amplitude of a Fourier inverse transform signal obtained in advance, a Fourier inverse transform signal acquired as needed, and the like.
As the output device 140, a display device, a printing device, a terminal device, or a control device that performs predetermined control in the event of an abnormality can be used.

本実施の形態では、検出装置111〜113が本発明の「検出装置」に対応し、波形検出装置111a〜113aが本発明の「信号波形検出手段」に対応し、GPS受信装置111b〜113bが本発明の「受信手段」に対応し、高速フーリエ変換手段121aが本発明の「フーリエ変換手段」に対応し、帯域フィルタ121bが本発明の「帯域フィルタ」に対応し、高速フーリエ逆変換手段121cが本発明の「フーリエ逆変換手段」に対応し、判定手段122が本発明の「判定手段」に対応する。   In the present embodiment, the detection devices 111 to 113 correspond to the “detection device” of the present invention, the waveform detection devices 111a to 113a correspond to the “signal waveform detection means” of the present invention, and the GPS reception devices 111b to 113b Corresponding to the “receiving means” of the present invention, the fast Fourier transform means 121a corresponds to the “Fourier transform means” of the present invention, the band filter 121b corresponds to the “band filter” of the present invention, and the fast Fourier inverse transform means 121c. Corresponds to the “inverse Fourier transform unit” of the present invention, and the determination unit 122 corresponds to the “determination unit” of the present invention.

高速フーリエ変換手段121aは、例えば、図5に示した高速フーリエ変換手段21aと同様の方法を用いて、検出装置111〜113の波形検出装置111a〜113aそれぞれで検出された地点X1〜X3の電圧の波形を切り出し区間毎に切り出し、切り出した電圧の波形を高速フーリエ変換し、各地点の電圧の波形に対応する(各信号波形に対応する)フーリエ変換信号の組を出力する。この時、検出装置111〜113から、検出した電圧の波形とともに出力された時刻信号に基づいて、切り出した区間の電圧の波形の検出時刻を管理する。
なお、検出装置111〜113から、切り出し区間毎の電圧の波形を時刻信号とともに出力する方法を用いることもできる。この場合には、切り出し区間毎の電圧の波形の検出時刻の管理が容易となる。
帯域フィルタ121bは、例えば、図5に示した帯域フィルタ21bと同様の方法を用いて、高速フーリエ変換手段121aから出力された、各地点の電圧の波形に対応するフーリエ変換信号の組の中から、監視信号波形である高調波波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を通過(選択)させる。帯域フィルタ121bの周波数帯域は、監視対象や監視状態等に応じて適宜設定される。
高速フーリエ逆変換手段121cは、図5に示した高速フーリエ逆変換手段21cと同様の方法を用いて、帯域フィルタ121bを通過した、各地点の電圧の波形に対応する(各信号波形に対応する)フーリエ変換信号を高速フーリエ逆変換して、フーリエ逆変換信号を出力する。
なお、フーリエ逆変換信号を記憶装置130に記憶させる場合には、フーリエ逆変換信号を抽出した電圧の波形を検出した時刻情報(切り出した電圧の波形を検出した時刻情報)をフーリエ逆変換信号とともに記憶させる。これにより、同じ時刻に検出された信号波形に対応するフーリエ逆変換信号を容易に判別することができる。
The fast Fourier transform unit 121a uses, for example, the same method as the fast Fourier transform unit 21a shown in FIG. 5 to detect the voltages at the points X1 to X3 detected by the waveform detection devices 111a to 113a of the detection devices 111 to 113, respectively. Are cut out for each cut-out section, the waveform of the cut-out voltage is fast Fourier transformed, and a set of Fourier transform signals corresponding to the waveform of the voltage at each point (corresponding to each signal waveform) is output. At this time, the detection time of the voltage waveform of the cut-out section is managed based on the time signal output from the detection devices 111 to 113 together with the detected voltage waveform.
In addition, the method of outputting the waveform of the voltage for every cut-out section with a time signal from the detection apparatuses 111-113 can also be used. In this case, it becomes easy to manage the detection time of the voltage waveform for each cut-out section.
The band-pass filter 121b uses, for example, a method similar to that of the band-pass filter 21b shown in FIG. 5, and is output from the set of Fourier transform signals corresponding to the waveform of the voltage at each point output from the fast Fourier transform unit 121a. The Fourier transform signal in the frequency band including the frequency of the harmonic waveform that is the monitoring signal waveform is passed (selected). The frequency band of the band filter 121b is appropriately set according to the monitoring target, the monitoring state, and the like.
The fast Fourier inverse transform unit 121c uses the same method as the fast Fourier inverse transform unit 21c shown in FIG. 5 and corresponds to the voltage waveform at each point that has passed through the band-pass filter 121b (corresponding to each signal waveform). ) Fast Fourier inverse transform the Fourier transform signal and output the Fourier inverse transform signal.
In the case where the inverse Fourier transform signal is stored in the storage device 130, the time information (time information when the waveform of the extracted voltage is detected) at which the voltage waveform from which the Fourier inverse transform signal is extracted is detected together with the Fourier inverse transform signal. Remember. Thereby, the inverse Fourier transform signal corresponding to the signal waveform detected at the same time can be easily determined.

判定手段122は、同じ時刻に、検出装置111〜113の波形検出装置111a〜113aそれぞれで検出された地点X1〜X3の電圧の波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する。
同じ時刻に検出された電圧の波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を判定する方法としては、監視対象や監視状態等に応じて種々の判定方法を用いることができる。
例えば、同じ時刻に検出された電圧の波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号それぞれの振幅や振幅の時間変化状態を相互に比較し、比較結果が予め定めた比較結果に一致することによって判定する方法を用いることができる。あるいは、同じ時刻に検出された電圧の波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号それぞれの振幅や振幅の時間変化状態が、予め定めた判定条件を満足することによって判定する方法を用いることができる(例えば、高調波の状態の判定の場合)。あるいは、同じ時刻に検出された電圧または電流の波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号それぞれの振幅や振幅の時間変化状態が、監視対象の所定状態時に予め求めた各フーリエ逆変換信号それぞれの振幅や振幅の時間変化状態に一致することによって判定する方法を用いることができる(例えば、電力線の短絡故障や地絡故障の判定の場合)。あるいは、同じ時刻に検出された電流の波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号それぞれの振幅の時間変化状態を相互に比較し、振幅の時間変化状態が一致することによって、一方の監視対象の監視状態と他方の監視対象の監視状態が関連していることを判定できる(例えば、高調波の状態の判定の場合)。
The determination means 122 is the monitoring target based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal corresponding to each of the voltage waveforms at the points X1 to X3 detected by the waveform detection devices 111a to 113a of the detection devices 111 to 113 at the same time. Determine the state.
As a method of determining the state of the monitoring target based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal corresponding to each of the voltage waveforms detected at the same time, various determination methods may be used depending on the monitoring target, the monitoring state, and the like. it can.
For example, a method of comparing each of the inverse Fourier transform signals corresponding to each of the voltage waveforms detected at the same time with each other and the time variation state of the amplitude, and determining by comparing the comparison result with a predetermined comparison result Can be used. Alternatively, a method can be used in which the amplitude of each Fourier inverse transform signal corresponding to each voltage waveform detected at the same time and the time-varying state of the amplitude satisfy a predetermined determination condition (for example, , When determining the state of harmonics). Alternatively, the amplitude and time variation state of each Fourier inverse transform signal corresponding to each voltage or current waveform detected at the same time is the amplitude or time variation state of each Fourier inverse transform signal obtained in advance when the monitoring target is in a predetermined state. A method of determining by matching with the time-varying state of the amplitude can be used (for example, in the case of determination of a power line short circuit fault or a ground fault). Alternatively, the time change states of the amplitudes of the Fourier inverse transform signals corresponding to the current waveforms detected at the same time are compared with each other, and the time change states of the amplitudes coincide with each other, so that the monitoring state of one of the monitoring targets And the monitoring status of the other monitoring target can be determined (for example, in the case of determining the harmonic state).

以上のように、本実施の形態の監視装置では、切り出し区間が長くても監視信号波形の振幅を高い時間分解能で取得することができるため、監視信号波形の振幅を高い周波数分解能及び高い時間分解能で検出することができる。したがって、監視対象の状態を正確に監視することができる。
また、同じ時刻に検出した複数の信号波形から抽出したフーリエ逆変換信号の振幅に基づいて監視対象の状態を監視しているため、監視対象の種々の状態をより正確に監視することができる。
また、各検出装置に、基準時刻信号送信手段から送信される基準時刻信号を受信する受信手段を設けるだけで、各検出装置での電圧の波形の検出時刻を共通の時刻によって管理することができる。さらに、既存の基準時刻信号送信手段から送信されている基準時刻信号を受信する受信手段を用いることにより、検出装置を安価に構成することができる。
As described above, in the monitoring apparatus according to the present embodiment, the amplitude of the monitoring signal waveform can be acquired with high time resolution even if the cut-out section is long. Therefore, the amplitude of the monitoring signal waveform is set to high frequency resolution and high time resolution. Can be detected. Therefore, it is possible to accurately monitor the state of the monitoring target.
Moreover, since the state of the monitoring target is monitored based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal extracted from the plurality of signal waveforms detected at the same time, the various states of the monitoring target can be monitored more accurately.
Moreover, the detection time of the voltage waveform in each detection device can be managed by the common time only by providing each detection device with reception means for receiving the reference time signal transmitted from the reference time signal transmission means. . Furthermore, by using a receiving unit that receives a reference time signal transmitted from an existing reference time signal transmitting unit, the detection device can be configured at low cost.

本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
例えば、電力系統の監視対象の状態を監視する場合について説明したが、本発明は、電力系統の監視対象の状態に限定されず、種々の監視対象の状態を監視するために用いることができる。
また、信号波形として電力系統の電圧の波形や電流の波形を用いたが、信号波形としては、監視対象の状態を示す監視信号波形が含まれていればよく、電圧の波形や電流の波形以外の種々の信号波形を用いることができる。
また、複数の検出装置それぞれに基準時刻信号を受信する受信手段を設けたが、各検出装置に、監視対象の監視に影響がない程度の精度を有する時刻検出手段が設けられている場合には、この受信手段を省略することができる。
また、発電機が単独運転状態になったことを監視する場合について説明したが、本発明は、これ以外の種々の監視対象の種々の状態を監視することができる。
また、フーリエ変換手段及びフーリエ逆変換手段として、高速フーリエ変換手段及び高速フーリエ逆変換手段を用いたが、他のフーリエ変換手段やフーリエ逆変換手段を用いることもできる。
また、判定方法としては、監視対象や監視状態等に応じた種々の判定方法を用いることができる。
The present invention is not limited to the configuration described in the embodiment, and various changes, additions, and deletions are possible.
For example, although the case where the state of the monitoring target of the power system is monitored has been described, the present invention is not limited to the state of the monitoring target of the power system, and can be used to monitor the state of various monitoring targets.
In addition, the voltage waveform or current waveform of the power system was used as the signal waveform, but it is sufficient that the signal waveform includes a monitoring signal waveform indicating the state of the monitoring target, other than the voltage waveform or current waveform. Various signal waveforms can be used.
In addition, although receiving means for receiving the reference time signal is provided for each of the plurality of detecting devices, when each detecting device is provided with time detecting means having such an accuracy that does not affect the monitoring of the monitoring target. This receiving means can be omitted.
Moreover, although the case where it monitored that the generator was in the single operation state was demonstrated, this invention can monitor the various states of various other monitoring objects.
Moreover, although the fast Fourier transform means and the fast Fourier inverse transform means are used as the Fourier transform means and the Fourier inverse transform means, other Fourier transform means and Fourier inverse transform means can also be used.
As a determination method, various determination methods according to the monitoring target, the monitoring state, and the like can be used.

本発明の一実施の形態の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of one embodiment of this invention. マルチフィルタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a multi filter. 帯域フィルタの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of a band filter. 発電機が単独運転状態になったことを監視する場合の概略図である。It is the schematic in the case of monitoring that the generator was in the independent operation state. 本発明の監視装置の一実施の形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of one embodiment of a monitoring device of the present invention. 発電機が単独運転状態となった前後の高調波成分の時間変化状態を示す図である。It is a figure which shows the time change state of the harmonic component before and behind the generator set to the single operation state. 電力系統の状態を監視する場合の概略図である。It is the schematic in the case of monitoring the state of an electric power grid | system. 本発明の監視装置の他の実施の形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of other embodiment of the monitoring apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、11a、112a、113a 波形検出装置(信号波形検出手段)
20、120 監視装置(監視手段)
21、121 波形解析手段
21a、121a 高速フーリエ変換手段
21b、121b 帯域フィルタ
21c、121c 高速フーリエ逆変換手段
22、122 判定手段
30、130 記憶装置
40、140 出力装置
111b、112b、113b GPS受信装置
10, 11a, 112a, 113a Waveform detection device (signal waveform detection means)
20, 120 Monitoring device (monitoring means)
21, 121 Waveform analysis means 21a, 121a Fast Fourier transform means 21b, 121b Bandpass filter 21c, 121c Fast Fourier inverse transform means 22, 122 Determination means 30, 130 Storage device 40, 140 Output device 111b, 112b, 113b GPS receiver

Claims (7)

監視対象の状態を監視する監視装置であって、
前記監視対象の状態を示す監視信号波形を含む信号波形を検出する信号波形検出手段と、
前記信号波形検出手段で検出された信号波形をフーリエ変換してフーリエ変換信号を出力するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換手段から出力された前記フーリエ変換信号の中から、前記監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させる帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを通過した前記周波数帯域のフーリエ変換信号をフーリエ逆変換してフーリエ逆変換信号を出力するフーリエ逆変換手段と、
前記フーリエ逆変換手段から出力された前記フーリエ逆変換信号の振幅に基づいて前記監視対象の状態を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする監視装置。
A monitoring device that monitors the status of a monitoring target,
Signal waveform detection means for detecting a signal waveform including a monitoring signal waveform indicating the state of the monitoring target;
Fourier transform means for Fourier transforming the signal waveform detected by the signal waveform detection means to output a Fourier transform signal;
A bandpass filter that passes a Fourier transform signal in a frequency band including the frequency of the monitoring signal waveform from the Fourier transform signal output from the Fourier transform means;
Fourier inverse transform means for inversely transforming a Fourier transform signal of the frequency band that has passed through the bandpass filter to output an inverse Fourier transform signal;
Determination means for determining the state of the monitoring target based on the amplitude of the Fourier inverse transform signal output from the Fourier inverse transform means;
A monitoring device comprising:
電力線及び電力線に接続された電気機器を有する電力系統における監視対象の状態を監視する監視装置であって、
前記電力系統における前記監視対象の状態を示す監視信号波形を含む電圧波形あるいは電流波形を信号波形として検出する信号波形検出手段と、
前記信号波形検出手段で検出された信号波形をフーリエ変換してフーリエ変換信号を出力するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換手段から出力された前記フーリエ変換信号の中から、前記監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させる帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを通過した前記周波数帯域のフーリエ変換信号をフーリエ逆変換してフーリエ逆変換信号を出力するフーリエ逆変換手段と、
前記フーリエ逆変換手段から出力された前記フーリエ逆変換信号の振幅に基づいて前記監視対象の状態を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする監視装置。
A monitoring device for monitoring a state of a monitoring target in a power system having a power line and an electric device connected to the power line,
Signal waveform detection means for detecting a voltage waveform or a current waveform including a monitoring signal waveform indicating the state of the monitoring target in the power system as a signal waveform;
Fourier transform means for Fourier transforming the signal waveform detected by the signal waveform detection means to output a Fourier transform signal;
A bandpass filter that passes a Fourier transform signal in a frequency band including the frequency of the monitoring signal waveform from the Fourier transform signal output from the Fourier transform means;
Fourier inverse transform means for inversely transforming a Fourier transform signal of the frequency band that has passed through the bandpass filter to output an inverse Fourier transform signal;
Determination means for determining the state of the monitoring target based on the amplitude of the Fourier inverse transform signal output from the Fourier inverse transform means;
A monitoring device comprising:
請求項2に記載の監視装置であって、
前記帯域フィルタは、前記フーリエ変換手段から出力された前記フーリエ変換信号の中から、電力系統の基本周波数の整数倍の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させる、
ことを特徴とする監視装置。
The monitoring device according to claim 2,
The bandpass filter passes a Fourier transform signal in a frequency band including a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency of the power system from the Fourier transform signal output from the Fourier transform means.
A monitoring device characterized by that.
請求項1〜3のいずれかに記載の監視装置であって、
前記信号波形検出手段は、前記監視対象の状態を示す複数の監視信号波形を含む信号波形を検出し、
前記帯域フィルタは、前記フーリエ変換手段から出力された前記フーリエ変換信号の中から、前記複数の監視信号波形それぞれの周波数を含む複数の周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させ、
前記フーリエ逆変換手段は、前記帯域フィルタを通過した前記複数の周波数帯域のフーリエ変換信号をフーリエ逆変換して複数のフーリエ逆変換信号を出力し、
前記判定手段は、前記フーリエ逆変換手段から出力された前記複数のフーリエ逆変換信号それぞれの振幅に基づいて前記監視対象の状態を判定する、
ことを特徴とする監視装置。
The monitoring device according to any one of claims 1 to 3,
The signal waveform detection means detects a signal waveform including a plurality of monitoring signal waveforms indicating the state of the monitoring target,
The bandpass filter passes the Fourier transform signals of a plurality of frequency bands including the frequencies of the plurality of monitoring signal waveforms from the Fourier transform signals output from the Fourier transform means,
The Fourier inverse transform means performs Fourier inverse transform on the Fourier transform signals of the plurality of frequency bands that have passed through the band filter, and outputs a plurality of Fourier inverse transform signals,
The determination means determines the state of the monitoring target based on the amplitude of each of the plurality of Fourier inverse transform signals output from the Fourier inverse transform means.
A monitoring device characterized by that.
電力線及び電力線に接続された電気機器を有する電力系統における監視対象の状態を監視する監視装置であって、
電力系統の複数の監視対象それぞれに対応して設けられた複数の検出装置と、処理装置を備え、
前記複数の検出装置は、
基準時刻信号送信装置から送信された基準時刻信号を受信する受信手段と、
それぞれに対応する監視対象の状態を示す監視信号波形を含む電圧波形あるいは電流波形を信号波形として検出し、検出した信号波形を、前記受信手段で受信した基準時刻信号に対応する時刻信号とともに出力する信号波形検出手段を有し、
前記処理装置は、
前記複数の検出装置から時刻信号とともに出力された各信号波形をフーリエ変換し、各信号波形それぞれに対応するフーリエ変換信号の組を出力するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換手段から出力された、各信号波形それぞれに対応するフーリエ変換信号の組の中から、前記監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を通過させる帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを通過した、各信号波形それぞれに対応する、前記周波数帯域のフーリエ変換信号をフーリエ逆変換し、各信号波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号を出力するフーリエ逆変換手段と、
同じ時刻に、前記複数の信号波形検出手段それぞれで検出された信号波形それぞれに対応するフーリエ逆変換信号の振幅に基づいて前記複数の監視対象の状態を判定する判定手段を有する、
ことを特徴とする監視装置。
A monitoring device for monitoring a state of a monitoring target in a power system having a power line and an electric device connected to the power line,
A plurality of detection devices provided corresponding to each of a plurality of monitoring targets of the power system, and a processing device,
The plurality of detection devices include:
Receiving means for receiving a reference time signal transmitted from the reference time signal transmitter;
A voltage waveform or a current waveform including a monitoring signal waveform indicating the state of the monitoring target corresponding to each is detected as a signal waveform, and the detected signal waveform is output together with a time signal corresponding to the reference time signal received by the receiving means. Having signal waveform detection means;
The processor is
Fourier transform means for Fourier transforming each signal waveform output together with the time signal from the plurality of detection devices, and outputting a set of Fourier transform signals corresponding to each signal waveform, and
A bandpass filter that passes a Fourier transform signal in a frequency band including the frequency of the monitoring signal waveform from a set of Fourier transform signals corresponding to each signal waveform output from the Fourier transform means;
Fourier inverse transform means for performing Fourier inverse transform on the Fourier transform signal of the frequency band corresponding to each signal waveform that has passed through the bandpass filter and outputting a Fourier inverse transform signal corresponding to each signal waveform;
At the same time, it has determination means for determining the state of the plurality of monitoring targets based on the amplitude of the inverse Fourier transform signal corresponding to each of the signal waveforms detected by the plurality of signal waveform detection means,
A monitoring device characterized by that.
監視対象の状態を監視する監視方法であって、
前記監視対象の状態を示す監視信号波形を含む信号波形を検出するステップ(a)と、
前記ステップ(a)で検出した信号波形をフーリエ変換してフーリエ変換信号を出力するステップ(b)と、
前記ステップ(b)で出力されたフーリエ変換信号の中から、前記監視信号波形の周波数を含む周波数帯域のフーリエ変換信号を選択するステップ(c)と、
前記ステップ(c)で選択した前記周波数帯域のフーリエ変換信号をフーリエ逆変換してフーリエ逆変換信号を出力するステップ(d)と、
前記ステップ(d)で出力された前記周波数帯域のフーリエ逆変換信号と、予め求めた、前記監視対象の所定状態時における記周波数帯域のフーリエ逆変換信号の振幅を比較し、比較結果に基づいて前記監視対象の状態を判定するステップ(e)と、
を備えることを特徴とする監視方法。
A monitoring method for monitoring the status of a monitoring target,
Detecting a signal waveform including a monitoring signal waveform indicating the state of the monitoring target;
(B) outputting the Fourier transform signal by Fourier transforming the signal waveform detected in the step (a);
Selecting a Fourier transform signal in a frequency band including the frequency of the monitoring signal waveform from the Fourier transform signals output in the step (b);
(D) outputting a Fourier inverse transform signal by performing a Fourier inverse transform on the Fourier transform signal of the frequency band selected in the step (c);
The Fourier inverse transform signal of the frequency band output in the step (d) is compared with the amplitude of the Fourier inverse transform signal of the frequency band obtained in advance in the predetermined state of the monitoring target, and based on the comparison result A step (e) of determining a state of the monitoring target;
A monitoring method comprising:
請求項6に記載の監視方法であって、
前記ステップ(d)の後に、信号波形に含まれている複数の監視信号波形それぞれの周波数を含む複数の周波数帯域に対して前記ステップ(c)及びステップ(d)を実行し、前記複数の周波数帯域それぞれのフーリエ逆変換信号を出力するステップ(f)を設け、
前記ステップ(e)では、ステップ(f)で出力された、前記複数の周波数帯域それぞれに対応するフーリエ逆変換信号と、予め求めた、前記監視対象の所定状態時における前記複数の周波数帯域それぞれに対応するフーリエ逆変換信号の振幅を比較し、比較結果に基づいて前記監視対象の状態を判定する、
ことを特徴とする監視方法。
The monitoring method according to claim 6, comprising:
After the step (d), the steps (c) and (d) are performed on a plurality of frequency bands including the frequencies of the plurality of monitoring signal waveforms included in the signal waveform, and the plurality of frequencies Providing a step (f) of outputting an inverse Fourier transform signal of each band;
In step (e), the inverse Fourier transform signal corresponding to each of the plurality of frequency bands output in step (f), and each of the plurality of frequency bands in the predetermined state of the monitoring target obtained in advance. Comparing the amplitude of the corresponding inverse Fourier transform signal, and determining the state of the monitoring object based on the comparison result;
A monitoring method characterized by that.
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