JP2009216605A - Signal processing method and signal processing device of partial discharge pulse - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気機器の絶縁診断技術に関する。より詳しくは、部分放電信号検出の信号処理技術に関する。 The present invention relates to an insulation diagnosis technique for electrical equipment. More specifically, the present invention relates to a signal processing technique for detecting a partial discharge signal.
近年、鉄鋼、石油などの生産設備や、電力設備などにおいて多数の電気機器が使用されている。これらの電気機器により大量生産などが実現され、豊かな世の中が築かれている。 In recent years, a large number of electric devices are used in production facilities such as steel and oil, and power facilities. These electric devices enable mass production and create a rich world.
その一方で、これらの電気機器の信頼性向上に対する要求はますます高度なものになっており、事故を未然に防止するなどの目的でさまざまな手段が構築されている。前記手段としては、例えば、電気機器内で発生した部分放電を検出する部分放電測定などが広く利用されている。 On the other hand, the demands for improving the reliability of these electric devices are becoming increasingly sophisticated, and various means have been established for the purpose of preventing accidents in advance. As the means, for example, partial discharge measurement for detecting partial discharge generated in an electric device is widely used.
「部分放電」とは、電気機器内の絶縁体中に空隙などが存在すると、電圧をかけた際にその空隙部分に発生する部分的な放電であり、当該部分放電が繰り返し起こると、絶縁破壊を引き起こすことが知られている。「部分放電測定」は、絶縁破壊が引き起こされる前に、電気機器内で部分放電が発生していることを検出するための有効な手段である。 “Partial discharge” is a partial discharge that occurs in the gap when a voltage is applied when an air gap exists in an insulator in an electrical device. When this partial discharge occurs repeatedly, dielectric breakdown occurs. It is known to cause “Partial discharge measurement” is an effective means for detecting the occurrence of partial discharge in an electrical device before dielectric breakdown is caused.
ここで、部分放電を検出する手段としては、例えば、測定対象の電気機器の接地線に高周波ＣＴなどを接続して電流や電圧などのパルス信号（電気信号）を測定する。そして、測定したパルス信号をマッピングした測定波中に含まれる不規則なピークを目視で検出することでなされたりしている。 Here, as means for detecting the partial discharge, for example, a high-frequency CT or the like is connected to the ground line of the electrical device to be measured, and a pulse signal (electric signal) such as current or voltage is measured. And it is made by visually detecting the irregular peak contained in the measurement wave which mapped the measured pulse signal.
しかしながら、測定したパルス信号の中には部分放電以外の要因による不規則なノイズ信号が多数含まれている。よって、前記手段の場合、測定したパルス信号をマッピングした測定波の中から部分放電に起因するピークを検出するには相当な経験を要し、経験の少ない人間にとっては当該手段で部分放電を検出するのは困難である。 However, the measured pulse signal includes many irregular noise signals due to factors other than partial discharge. Therefore, in the case of the above means, it takes considerable experience to detect the peak caused by the partial discharge from the measurement wave mapping the measured pulse signal, and for the less experienced person, the partial discharge is detected by this means. It is difficult to do.
そこで、測定対象の電気機器から測定したパルス信号の中から、部分放電に起因するパルス信号を容易に特定可能にする手段が求められている。前記手段としては、特許文献１のようなものが開示されている。特許文献１の発明は、電気機器内で発生する部分放電を監視するための装置であり、部分放電により発生する超音波を測定する超音波マイク、電流パルスを検出する電流検出器などを有する。そして、超音波マイク又は電流検出器のいずれかの出力が予め定められた閾値を超過した場合、超音波マイク又は電流検出器から測定したデジタル信号を保存する。そして、超音波マイクで測定したデジタル信号を周波数解析し、予め保存している発生が予想される外部ノイズ音の周波数成分データと比較することで、前記出力が部分放電に起因するものか、外部ノイズに起因するものかを判断するというものである。
しかしながら、特許文献１に記載の発明の場合、超音波マイクなど多数の設備を備える必要がある。また、超音波マイク又は電流検出器のいずれかの出力が予め定められた閾値を超過した際にそれが部分放電によるものか否かを特定する手段として、超音波マイクから測定したデータを利用しているが、かかる手段の場合、周囲の環境に影響され易く、誤った判断をする恐れがある。 However, in the case of the invention described in Patent Document 1, it is necessary to provide a large number of facilities such as an ultrasonic microphone. In addition, when the output of either the ultrasonic microphone or the current detector exceeds a predetermined threshold, data measured from the ultrasonic microphone is used as a means for specifying whether or not the output is due to partial discharge. However, in the case of such means, it is easy to be influenced by the surrounding environment and there is a risk of making a wrong judgment.
そこで、本発明では、測定対象の電気機器から測定した電流や電圧などの電気信号のパルス信号の中から、容易に部分放電に起因するパルス信号を検出する手段および前記手段を有する装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides means for easily detecting a pulse signal resulting from partial discharge from pulse signals of electric signals such as current and voltage measured from an electric device to be measured, and an apparatus having the means. This is the issue.
上記の目的を達成するため、以下のような発明を提供する。 In order to achieve the above object, the following invention is provided.
第一発明では、部分放電によって生じるランダムな信号成分を含む不規則なパルス列の信号処理方法であって、測定したパルス信号を受信する受信ステップと、受信した信号をハール基底による離散ウェーブレット変換する変換ステップを有する信号処理方法を提供する。 In the first invention, there is provided a signal processing method for an irregular pulse train including a random signal component generated by partial discharge, a receiving step for receiving a measured pulse signal, and a transform for performing a discrete wavelet transform on the received signal using a Haar basis A signal processing method having steps is provided.
第二発明では、第一発明を基本とし、さらに、変換ステップにて変換された値を所定の閾値と比較する比較ステップと、比較ステップでの比較結果が所定の関係にあるものを選択する選択ステップを有する信号処理方法を提供する。 In the second invention, based on the first invention, a comparison step for comparing the value converted in the conversion step with a predetermined threshold, and a selection for selecting a comparison result in the comparison step having a predetermined relationship A signal processing method having steps is provided.
第三発明では、第一発明又は第二発明を基本とし、さらに、選択ステップでの選択結果を時間軸にマッピングするマッピングステップを有する信号処理方法を提供する。 The third invention provides a signal processing method based on the first invention or the second invention, and further comprising a mapping step for mapping the selection result in the selection step to the time axis.
第四発明では、部分放電によって生じるランダムな信号成分を含む不規則なパルス列の信号を処理する信号処理装置であって、測定したパルス信号を受信する受信部と、受信した信号をハール基底による離散ウェーブレット変換する変換部を有する信号処理装置を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a signal processing device for processing an irregular pulse train signal including random signal components generated by partial discharge, a receiving unit for receiving a measured pulse signal, and the received signal being discrete by a Haar basis Provided is a signal processing apparatus having a conversion unit for wavelet transform.
第五発明では、第四発明を基本とし、さらに、変換部にて変換された値を所定の閾値と比較する比較部と、比較部での比較結果が所定の関係にあるものを選択する選択部をさらに有する信号処理装置を提供する。 The fifth invention is based on the fourth invention, and further selects the comparison unit that compares the value converted by the conversion unit with a predetermined threshold, and the comparison result of the comparison unit is in a predetermined relationship. Provided is a signal processing apparatus further comprising a unit.
第六発明では、第五発明を基本とし、さらに、選択部での選択結果を時間軸にマッピングするマッピング部をさらに有する信号処理装置を提供する。 In a sixth aspect of the invention, there is provided a signal processing device based on the fifth aspect of the invention, and further having a mapping unit that maps the selection result of the selection unit to the time axis.
本発明の信号処理方法および信号処理装置により、測定対象の電気機器から測定した電流や電圧などの電気信号のパルス信号の中から、部分放電に起因するものを容易に見つけることが可能となる。 According to the signal processing method and the signal processing apparatus of the present invention, it is possible to easily find the one caused by the partial discharge from the pulse signal of the electric signal such as current and voltage measured from the electric device to be measured.
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施しうる。
<本実施形態の概要>
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these embodiment at all, and can be implemented with various aspects in the range which does not deviate from the summary.
<Outline of this embodiment>
本実施形態の信号処理方法および信号処理装置は、測定対象の電気機器から測定した電流や電圧などの電気信号のパルス信号を、所定回数ハール基底による離散ウェーブレット変換し、高周波数成分と低周波数成分に分解する。そして、前記データの中から、閾値以上のピーク値を有するデータのみを取り出し、周波数成分を識別可能にマッピング表示することを特徴とする。
<本実施形態の機能的構成>
The signal processing method and the signal processing apparatus of the present embodiment perform discrete wavelet transform on a pulse signal of an electric signal such as current and voltage measured from an electric device to be measured a predetermined number of times based on a Haar basis, thereby obtaining a high frequency component and a low frequency component. Disassembled into Then, only data having a peak value equal to or greater than a threshold value is extracted from the data, and the frequency components are displayed in a map so that they can be identified.
<Functional configuration of this embodiment>
本実施形態の信号処理装置の機能ブロックの一例を図１に示す。図１に示すように、本実施形態の「信号処理装置」（０１００）は、「受信部」（０１０１）と、「変換部」（０１０２）を有する。また、「比較部」（０１０３）と、「選択部」（０１０４）を有してもよい。さらに、「マッピング部」（０１０５）を有してもよい。 An example of functional blocks of the signal processing apparatus of this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the “signal processing device” (0100) of the present embodiment includes a “reception unit” (0101) and a “conversion unit” (0102). Further, a “comparison unit” (0103) and a “selection unit” (0104) may be included. Furthermore, you may have a "mapping part" (0105).
ここで、本装置の機能ブロックは、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアおよびソフトウェアの両方として実現され得る。具体的には、コンピュータを利用するものであれば、ＣＰＵやＲＡＭ、バス、あるいは二次記憶装置（ハードディスクや不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの記憶メディアとそれらメディアの読取ドライブなど）、印刷機器や表示装置、その他の外部周辺装置などのハードウェア構成部やその外部周辺機器用のＩ／Ｏポート、それらハードウェアを制御するためのドライバプログラムやその他アプリケーションプログラム、情報入力に利用されるユーザインターフェイスなどが挙げられる。 Here, the functional blocks of the apparatus may be realized as hardware, software, or both hardware and software. Specifically, if a computer is used, a CPU, a RAM, a bus, or a secondary storage device (a storage medium such as a hard disk, a non-volatile memory, a CD-ROM or a DVD-ROM, and a read drive for the medium) ), Hardware components such as printing devices, display devices, and other external peripheral devices, I / O ports for the external peripheral devices, driver programs for controlling these hardware, other application programs, and information input User interface.
またこれらハードウェアやソフトウェアは、ＲＡＭ上に展開したプログラムをＣＰＵで演算処理したり、メモリやハードディスク上に保持されているデータや、インターフェイスを介して入力されたデータなどを加工、蓄積、出力処理したり、あるいは各ハードウェア構成部の制御を行ったりするために利用される。また、この発明は装置として実現できるのみでなく、方法としても実現可能である。また、このような発明の一部をソフトウェアとして構成することができる。さらに、そのようなソフトウェアをコンピュータに実行させるために用いるソフトウェア製品、および同製品を記憶媒体に固定した記憶媒体も、当然にこの発明の技術的な範囲に含まれる（本明細書の全体を通じて同様である）。 In addition, these hardware and software processes the programs developed on the RAM with the CPU, and processes, stores, and outputs data stored on the memory and hard disk, and data input via the interface. Or used to control each hardware component. The present invention can be realized not only as an apparatus but also as a method. A part of the invention can be configured as software. Further, a software product used for causing a computer to execute such software, and a storage medium in which the product is fixed to a storage medium are naturally included in the technical scope of the present invention (the same applies throughout this specification). Is).
以下、本実施形態の「受信部」（０１０１）と、「変換部」（０１０２）と、「比較部」（０１０３）と、「選択部」（０１０４）と、「マッピング部」（０１０５）の機能的構成について詳細に説明する。 Hereinafter, the “reception unit” (0101), “conversion unit” (0102), “comparison unit” (0103), “selection unit” (0104), and “mapping unit” (0105) of this embodiment will be described. The functional configuration will be described in detail.
「受信部」（０１０１）は、測定対象の電気機器から測定したパルス信号を受信するよう構成されている。「測定対象の電気機器」とは、機器内から部分放電が発生していないか検査する対象の電気機器である。本実施形態の受信部は、測定対象の電気機器から測定した電流や電圧などの電気信号のパルス信号を受信する。測定対象の電気機器から電気信号のパルス信号を測定する手段としては部分放電を測定可能なものであれば特段制限されないが、例えば、電気機器の接地線に高周波変流器を接続してアナログ信号を測定してもよい。そして、測定したアナログ信号を信号変換器でパルス信号に変換することでパルス信号を測定してもよい。受信部は、前記パルス信号をリアルタイムで信号変換器から受信してもよいし、または、信号変換器で変換したパルス信号を一時保存したおいたＰＣなどから一定数のデータをまとめて受信してもよい。図２に、受信部が受信したパルス信号の波形の一例を示す。図中、縦軸はピーク値、横軸はサンプリングしたデータに付した番号を示している。なお、前記データの番号はサンプリングした順に付してある。また、サンプリングする時間は０．００００１秒（図のデータの場合）で一定である。すなわち、横軸は時間軸とみなすことも可能である。 The “reception unit” (0101) is configured to receive a pulse signal measured from the electrical device to be measured. The “electrical device to be measured” is an electric device to be inspected for partial discharge from within the device. The receiving unit of the present embodiment receives a pulse signal of an electric signal such as a current or voltage measured from an electric device to be measured. The means for measuring the pulse signal of the electric signal from the electric device to be measured is not particularly limited as long as it can measure partial discharge. For example, an analog signal is obtained by connecting a high-frequency current transformer to the ground wire of the electric device. May be measured. Then, the pulse signal may be measured by converting the measured analog signal into a pulse signal by a signal converter. The receiving unit may receive the pulse signal from the signal converter in real time, or may receive a certain number of data collectively from a PC that temporarily stores the pulse signal converted by the signal converter. Also good. FIG. 2 shows an example of the waveform of the pulse signal received by the receiving unit. In the figure, the vertical axis represents the peak value, and the horizontal axis represents the number assigned to the sampled data. The data numbers are given in the order of sampling. The sampling time is constant at 0.00001 seconds (in the case of the data in the figure). That is, the horizontal axis can be regarded as a time axis.
「変換部」（０１０２）は、受信した信号をハール基底による離散ウェーブレット変換するよう構成されている。離散ウェーブレット変換の式は、以下のようになる。
離散ウェーブレット変換とは、測定したデータを低周波成分と高周波成分に分解する処理である。前記処理は、ハールウェーブレットを利用して行うことができる。ハールウェーブレットのスケーリング関数、および、マザーウェーブレット関数はそれぞれ、以下の「数２」、「数３」のようになる。また、それらのグラフは図３の通りである。
ここで、測定したパルス信号のデータが８個（８ビット）の場合、測定した信号のデータを「Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８」とすると、ハール基底による離散ウェーブレット変換の式は、「数４」のようになる。
「（Ｘｎ＋Ｘｎ＋１）／２」は、平均値情報であり、「低周波数成分」である。一方、（「Ｘｎ−Ｘｎ＋１）／２」は、変化率情報であり、「高周波数成分」である。すなわち、「数４」の式により、「Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８」のデータを、「Ｘ１´、Ｘ２´、Ｘ３´、Ｘ４´（低周波数成分Ｌ）」と「Ｘ５´、Ｘ６´、Ｘ７´、Ｘ８´（高周波数成分Ｈ）」に分解している。ここで、サンプリング周波数が、例えば１００ｋＨｚの場合は、低周波数成分Ｌの周波数帯は「０〜５０ｋＨｚ」、高周波数成分Ｈの周波数帯は「５０〜１００ｋＨｚ」である。 “(Xn + Xn + 1) / 2” is average value information and “low frequency component”. On the other hand, (“Xn−Xn + 1) / 2” is change rate information and is a “high frequency component”. That is, the data of “X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8” is converted into “X1 ′, X2 ′, X3 ′, X4 ′ (low frequency component L)” by the formula of “Equation 4”. And “X5 ′, X6 ′, X7 ′, X8 ′ (high frequency component H)”. Here, when the sampling frequency is 100 kHz, for example, the frequency band of the low frequency component L is “0 to 50 kHz” and the frequency band of the high frequency component H is “50 to 100 kHz”.
本実施形態の変換部は、「数４」で示す式を利用して、受信した信号を所定回数ハール基底による離散ウェーブレット変換し、所定の周波数帯ごとの所定数のグループに分解するよう構成されている。具体的には、測定したパルス信号のデータが８個（８ビット）の場合、測定した信号のデータを「Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８」とすると、一回ハール基底による離散ウェーブレット変換した結果である「Ｘ１´、Ｘ２´、Ｘ３´、Ｘ４´（低周波数成分Ｌ）」、「Ｘ５´、Ｘ６´、Ｘ７´、Ｘ８´（高周波数成分Ｈ）」をさらに、ハール基底による離散ウェーブレット変換する。その結果、「Ｘ１´、Ｘ２´、Ｘ３´、Ｘ４´（低周波数成分Ｌ）」を（低周波数成分ＬＬ）と（高周波数成分ＬＨ）に分解する。また、「Ｘ５´、Ｘ６´、Ｘ７´、Ｘ８´（高周波数成分Ｈ）」を（低周波数成分ＨＬ）と（高周波数成分ＨＨ）に分解する。そして、前記データをさらにハール基底による離散ウェーブレット変換し、ＬＬＬ、ＬＬＨ、ＬＨＬ、ＬＨＨ、ＨＬＬ、ＨＬＨ、ＨＨＬ、ＨＨＨ、の８個のレベルの周波数帯に分解する。当該変換の流れを図示すると、図４のようになる。 The transform unit of the present embodiment is configured to perform a discrete wavelet transform on the received signal by a Haar basis a predetermined number of times using the formula shown in “Equation 4” and decompose it into a predetermined number of groups for each predetermined frequency band. ing. Specifically, if the measured pulse signal data is 8 pieces (8 bits), the measured signal data is “X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8” “X1 ′, X2 ′, X3 ′, X4 ′ (low frequency component L)”, “X5 ′, X6 ′, X7 ′, X8 ′ (high frequency component H)”, which are the results of the discrete wavelet transform using the base, are further added. , Discrete wavelet transform with Haar basis. As a result, “X1 ′, X2 ′, X3 ′, X4 ′ (low frequency component L)” is decomposed into (low frequency component LL) and (high frequency component LH). Further, “X5 ′, X6 ′, X7 ′, X8 ′ (high frequency component H)” is decomposed into (low frequency component HL) and (high frequency component HH). Then, the data is further subjected to discrete wavelet transform using a Haar basis and decomposed into frequency bands of eight levels of LLL, LLH, LHL, LHH, HLL, HLH, HHL, and HHH. The conversion flow is illustrated in FIG.
ここで、サンプリング周波数が、例えば１００ｋＨｚの場合は、ＬＬＬの周波数帯は「０〜１２．５ｋＨｚ」、ＬＬＨの周波数帯は「１２．５〜２５ｋＨｚ」、ＬＨＬの周波数帯は「２５〜３７．５ｋＨｚ」、ＬＨＨの周波数帯は「３７．５〜５０ｋＨｚ」、ＨＬＬの周波数帯は「５０〜６２．５ｋＨｚ」、ＨＬＨの周波数帯は「６２．５〜７５ｋＨｚ」、ＨＨＬの周波数帯は「７５〜８７．５ｋＨｚ」、ＨＨＨの周波数帯は「８７．５〜１００ｋＨｚ」である。図５に、図２の測定波を３回ハール基底による離散ウェーブレット変換した結果を利用して、ＬＬＨ、ＬＨＬ、ＬＨＨ、ＨＬＬ、ＨＬＨ、ＨＨＬ、ＨＨＨ、の７個のレベルの周波数帯のデータをマッピングしたグラフを示す（なお、ＬＬＬの周波数帯のデータについては、他のデータに比べピーク値が大きく他のデータが埋もれてしまうので、ここではマッピング表示していない。）。図中、縦軸はピーク値、横軸はデータに付した番号を示している。なお、前記データの番号は各周波数帯（ＬＬＨ、ＬＨＬ、ＬＨＨ、ＨＬＬ、ＨＬＨ、ＨＨＬ、ＨＨＨ）のデータそれぞれに対して、サンプリングした順に付してある。すなわち、ＬＬＨ、ＬＨＬ、ＬＨＨ、ＨＬＬ、ＨＬＨ、ＨＨＬ、ＨＨＨのすべての周波数帯のデータに対して１から番号を付してある。よって、図５は、ＬＬＨ、ＬＨＬ、ＬＨＨ、ＨＬＬ、ＨＬＨ、ＨＨＬ、ＨＨＨのデータが重なった状態となっている。 Here, when the sampling frequency is 100 kHz, for example, the LLL frequency band is “0 to 12.5 kHz”, the LLL frequency band is “12.5 to 25 kHz”, and the LHL frequency band is “25 to 37.5 kHz”. The frequency band of LHH is “37.5-50 kHz”, the frequency band of HLL is “50-62.5 kHz”, the frequency band of HHL is “62.5-75 kHz”, and the frequency band of HHL is “75-87”. .5 kHz "and the frequency band of HHH is" 87.5-100 kHz ". FIG. 5 shows data of seven levels of frequency bands of LLH, LHL, LHH, HLL, HLH, HHL, and HHH using the result of discrete wavelet transform of the measurement wave of FIG. 2 three times. A mapped graph is shown (note that the data of the LLL frequency band is not displayed here because the peak value is larger than other data and other data is buried). In the figure, the vertical axis represents the peak value, and the horizontal axis represents the number assigned to the data. The number of the data is given to the data of each frequency band (LLH, LHL, LHH, HLL, HLH, HHL, HHH) in the sampling order. That is, numbers are assigned from 1 to all frequency band data of LLH, LHL, LHH, HLL, HLH, HHL, and HHH. Therefore, FIG. 5 shows a state in which data of LLH, LHL, LHH, HLL, HLH, HHL, and HHH overlap.
なお、前記は、測定したパルス信号のデータが８個（８ビット）の場合を例にとり、３回ハール基底による離散ウェーブレット変換して８個のレベルの周波数帯に分解する例を示したが、ウェーブレット変換する回数は、測定したパルス信号のデータの数により調整することができる。例えば、測定したパルス信号のデータが１６個（１６ビット）の場合は、４回ハール基底による離散ウェーブレット変換して１６個のレベルの周波数帯に分解してもよい。 In the above, an example in which the measured pulse signal data is 8 (8 bits) is taken as an example, and the discrete wavelet transform by 3 times Haar basis is performed to decompose into 8 level frequency bands. The number of wavelet transforms can be adjusted according to the number of measured pulse signal data. For example, if the measured pulse signal data is 16 pieces (16 bits), the discrete wavelet transform may be performed four times by Haar basis and decomposed into 16 level frequency bands.
「比較部」（０１０３）は、変換部にて変換された値を所定の閾値と比較するよう構成されている。「変換部にて変換された値」とは、所定回数の離散ウェーブレット変換により、所定の周波数帯に分解されたデータのピーク値である。比較部では、前記ピーク値と所定の閾値を比較する。具体的には、ピーク値の絶対値と所定の閾値の大小を比較する。ここで、「所定の閾値」は任意の値であり、所定回数の離散ウェーブレット変換後のデータの数を、ピーク値の大きさにより約１割程度に絞り込むように定められる。閾値を定める手段としては、例えば、所定回数離散ウェーブレット変換した後のすべてのデータのピーク値を基に、演算式により算出してもよい。参考までに、測定波を３回離散ウェーブレット変換した結果を示すデータが図５のグラフのように表せる場合、所定の閾値は、「０．０７５」などと定めてもよい。なお、比較部では、ＬＬＬの周波数帯のデータの値は所定の閾値と比較しないように構成してもよい。ＬＬＬのデータは最も低い周波数帯のデータであり、部分放電信号は含まれていないとみなすことができるので、処理対象から取り除くことができる。 The “comparator” (0103) is configured to compare the value converted by the converter with a predetermined threshold. The “value converted by the conversion unit” is a peak value of data decomposed into a predetermined frequency band by a predetermined number of discrete wavelet transforms. The comparison unit compares the peak value with a predetermined threshold value. Specifically, the absolute value of the peak value is compared with a predetermined threshold value. Here, the “predetermined threshold” is an arbitrary value, and is determined so that the number of data after a predetermined number of discrete wavelet transforms is reduced to about 10% depending on the size of the peak value. As a means for determining the threshold value, for example, the threshold value may be calculated by an arithmetic expression based on the peak values of all data after a predetermined number of discrete wavelet transforms. For reference, when the data indicating the result of the discrete wavelet transform of the measurement wave three times can be expressed as in the graph of FIG. 5, the predetermined threshold may be set to “0.075” or the like. Note that the comparison unit may be configured so that the value of the data in the LLL frequency band is not compared with a predetermined threshold value. The LLL data is data in the lowest frequency band, and can be regarded as not including a partial discharge signal, and thus can be removed from the processing target.
「選択部」（０１０４）は、比較部での比較結果が所定の関係にあるものを選択するよう構成されている。具体的には、比較結果が所定の閾値より大きいものを選択するように構成してもよい。又は、比較結果が所定の閾値以上のものを選択するように構成してもよい。当該選択部での処理により、所定回数の離散ウェーブレット変換後のデータの中から、所定の閾値以上のピーク値を有するデータのみを選択することができる。なお、選択部は、ＬＬＬの周波数帯のデータは選択しないように構成されている。これは、ＬＬＬは最も低い周波数帯のデータであり、部分放電信号は含まれていないとみなすことができるので、処理対象から取り除くことができるからである。 The “selection unit” (0104) is configured to select a comparison result in the comparison unit having a predetermined relationship. Specifically, a configuration in which the comparison result is larger than a predetermined threshold value may be selected. Or you may comprise so that a comparison result may be selected more than a predetermined threshold value. By processing in the selection unit, only data having a peak value equal to or greater than a predetermined threshold can be selected from data after a predetermined number of discrete wavelet transforms. The selection unit is configured not to select data in the LLL frequency band. This is because LLL is data in the lowest frequency band and can be regarded as not including a partial discharge signal, and thus can be removed from the processing target.
「マッピング部」（０１０５）は、選択部での選択結果を時間軸にマッピングするよう構成されている。図６に、選択部での選択結果を時間軸にマッピングした一例を示す。図６は、図５に示すグラフ（「図２の測定波を３回離散ウェーブレット変換した結果を利用して、ＬＬＨ、ＬＨＬ、ＬＨＨ、ＨＬＬ、ＨＬＨ、ＨＨＬ、ＨＨＨ、の７個のレベルの周波数帯のデータをマッピングしたグラフ」）の中から、所定の閾値以上のデータのみを選択してマッピングしたものである。図中の、縦軸と横軸は図５と同じである。図は、選択部で選択されたそれぞれのデータがいずれのレベルの周波数帯のものかを識別可能にマッピングしている。なお、それぞれのデータがいずれのレベルの周波数帯のものかを識別可能にするために、色分けしてマッピングしてもよい。このようにマッピングすることで、電気機器内で発生した強いピークを有するパルス信号の周波数帯を容易に認識することができる。また、その信号が発生した時間帯も容易に認識することができる。なお、前記時間帯情報を得るためには、簡易な演算により算出することができる。具体的には、図６のマッピングデータは横軸にデータの番号を示しているが、データのサンプリング時間（例：図のデータの場合、「０．００００１秒」）を基に時間帯情報を演算することができる。なお、図６のデータは、サンプリングしたデータを所定の周波数帯に分解し、各周波数帯のデータに対して１から番号を付して、重ねて表示したものである。すなわち、離散ウェーブレット変換等の処理を行う前のデータを表示している図２のグラフに比べて、横軸が圧縮されている。よって、データの番号を利用して時間帯情報を算出する際には、前記圧縮分を元に戻すため、データの番号に所定の数をかけ、その結果を利用して時間帯情報を演算する必要がある。具体的には、図６の場合、サンプリングしたデータを８個のレベルの周波数帯に分解し、それらを重ねて表示している。すなわち図６の横軸は、図２に比べて８分の１に圧縮されている。よって、約８倍することで希望している時間帯情報を算出することができる。 The “mapping unit” (0105) is configured to map the selection result of the selection unit to the time axis. FIG. 6 shows an example in which the selection result in the selection unit is mapped to the time axis. FIG. 6 is a graph shown in FIG. 5 (“7 level frequencies of LLH, LHL, LHH, HLL, HLH, HHL, HHH using the result of discrete wavelet transform of the measurement wave of FIG. 2 three times. This is a graph in which only data having a predetermined threshold value or more is selected and mapped from the graph “mapping band data”. In the drawing, the vertical axis and the horizontal axis are the same as those in FIG. In the figure, mapping is performed so that each data selected by the selection unit can be identified from which level of frequency band. In addition, in order to make it possible to identify which level of frequency band each data has, it may be color-coded and mapped. By mapping in this way, it is possible to easily recognize the frequency band of the pulse signal having a strong peak generated in the electric device. In addition, the time zone in which the signal is generated can be easily recognized. In order to obtain the time zone information, it can be calculated by a simple calculation. Specifically, the mapping data in FIG. 6 shows the data number on the horizontal axis, but the time zone information is based on the data sampling time (eg, “0.00001 seconds” in the case of the data in the figure). It can be calculated. Note that the data in FIG. 6 is obtained by disassembling the sampled data into predetermined frequency bands, assigning numbers from 1 to the data in each frequency band, and displaying them in an overlapping manner. That is, the horizontal axis is compressed compared to the graph of FIG. 2 displaying data before performing processing such as discrete wavelet transform. Therefore, when calculating the time zone information using the data number, in order to restore the compression, the data number is multiplied by a predetermined number, and the time zone information is calculated using the result. There is a need. Specifically, in the case of FIG. 6, the sampled data is decomposed into eight level frequency bands, and these are superimposed and displayed. That is, the horizontal axis in FIG. 6 is compressed to 1/8 compared with FIG. Therefore, the desired time zone information can be calculated by multiplying by about 8.
その他、マッピング部は、図７に示すような態様で、選択部での選択結果を時間軸にマッピングしてもよい。さらに、図６のマッピング手法と組み合わせて、図中のピークがいずれのレベルの周波数帯のものかを識別可能に表示してもよい。図７は、選択部での選択結果にＬＬＬの周波数帯のデータを（１／ｍ）倍したものを加えて、時間軸にマッピングしたものである。図中、縦軸はピーク値、横軸はデータの番号を示している。ここで、ＬＬＬの周波数帯のデータを（１／ｍ）倍するのは、選択部での選択結果のデータがＬＬＬの周波数帯のデータの中に埋もれてしまわないようにするためである。なお、ｍの値は任意の値であり、マッピングするデータのピーク値などを基に演算処理により算出することができる。なお、ＬＬＬの周波数帯のデータをマッピングした波形は、測定したパルス信号の波形（図２）を圧縮した波形と近似している。よって、図７のマッピングデータを利用することにより、所定の閾値以上のピーク値を有する信号が、測定したパルス信号の波形（図２）の中のいずれの位置に表れているかを容易に識別することができる。
<本実施形態のハードウェア構成>
In addition, a mapping part may map the selection result in a selection part to a time axis in the aspect as shown in FIG. Further, in combination with the mapping method of FIG. 6, it may be displayed so that it can be identified which frequency band the peak in the figure belongs to. FIG. 7 is obtained by adding the data obtained by multiplying the data in the LLL frequency band by (1 / m) to the selection result in the selection unit and mapping the result on the time axis. In the figure, the vertical axis represents the peak value, and the horizontal axis represents the data number. Here, the reason why the data of the LLL frequency band is multiplied by (1 / m) is to prevent the data of the selection result in the selection unit from being buried in the data of the LLL frequency band. The value of m is an arbitrary value, and can be calculated by arithmetic processing based on the peak value of data to be mapped. The waveform obtained by mapping the data of the LLL frequency band approximates the waveform obtained by compressing the measured pulse signal waveform (FIG. 2). Therefore, by using the mapping data of FIG. 7, it is easily identified at which position in the waveform of the measured pulse signal (FIG. 2) a signal having a peak value equal to or greater than a predetermined threshold value. be able to.
<Hardware configuration of this embodiment>
図８は、上記機能的構成をハードウェアとして実現した際の構成の一例を表す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a configuration when the functional configuration is realized as hardware.
以下に、図８のハードウェア図を用いて、本実施形態を実現する手段の一例を説明する。図に示すように、本信号処理装置は、「受信部」、「変換部」、「比較部」、「選択部」、「マッピング部」などを構成する「ＣＰＵ」（０８０１）、「主記憶装置」（０８０２）、「プログラム記憶装置」（０８０３）、「２次記憶装置」（０８０４）、「ユーザＩ／Ｆ」（０８０５）、「外部機器Ｉ／Ｆ」（０８０６）、「出力Ｉ／Ｆ」（０８０７）、「バス」（０８０８）などを備えている。 Hereinafter, an example of means for realizing this embodiment will be described with reference to the hardware diagram of FIG. As shown in the figure, this signal processing apparatus includes a “CPU” (0801) and “main memory” that constitute a “reception unit”, “conversion unit”, “comparison unit”, “selection unit”, “mapping unit”, and the like. Device "(0802)," program storage device "(0803)," secondary storage device "(0804)," user I / F "(0805)," external device I / F "(0806)," output I / O " F ”(0807),“ Bus ”(0808), and the like.
主記憶装置（０８０２）は、プログラム実行中に動的にデータ書換可能な記憶装置である。主記憶装置（０８０２）はプログラム記憶装置（０８０３）に記憶されているプログラムを実行するために必要なスタックやヒープ等のワーク領域を提供する。また主記憶装置（０８０２）は、パルス信号受信プログラムに従い受信したパルス信号や、離散ウェーブレット変換プログラムに従い演算した結果のウェーブレット変換データや、抽出プログラムに従い比較し、選択した選択データや、マッピングプログラムに従いグラフデータにマッピングされ、出力インターフェース（０８０７）より出力されるデータであるマッピングデータなどを保持したりする。 The main storage device (0802) is a storage device capable of dynamically rewriting data during program execution. The main storage device (0802) provides a work area such as a stack and a heap necessary for executing the program stored in the program storage device (0803). The main storage device (0802) also compares the pulse signal received according to the pulse signal reception program, the wavelet transform data obtained as a result of calculation according to the discrete wavelet transform program, the comparison according to the extraction program, and the graph according to the selected selection data or mapping program. Mapping data that is mapped to data and output from the output interface (0807) is held.
２次記憶装置（０８０４）はプログラム実行中に動的にデータ書換可能な記憶装置であり、信号処理装置の電源が切れても、記憶しているデータが消去されない。２次記憶装置は、選択データをマッピングするためのグラフデータなどを保持する。 The secondary storage device (0804) is a storage device that can dynamically rewrite data during program execution. Even if the signal processing device is turned off, the stored data is not erased. The secondary storage device holds graph data and the like for mapping selection data.
ユーザＩ／Ｆ（０８０５）を介して利用者などが入力したパルス信号を受信する指示信号を受け取ると、ＣＰＵ（０８０１）は、プログラム記憶装置（０８０３）に保存しているパルス信号受信プログラムを取り出し、主記憶措置（０８０２）のワーク領域に展開して、プログラムを実行する。 Upon receiving an instruction signal for receiving a pulse signal input by a user or the like via the user I / F (0805), the CPU (0801) takes out the pulse signal reception program stored in the program storage device (0803). The program is executed by expanding the work area of the main memory measure (0802).
まず、パルス信号受信プログラムの受信命令に従い、外部機器Ｉ／Ｆ（０８０６）を制御してパルス信号を受信し、主記憶装置（０８０２）のデータ領域に格納していく。この時、外部機器Ｉ／Ｆ（０８０２）には、測定対象の電気機器から測定したアナログ信号をリアルタイムでパルス信号に変換している変換器に接続されていてもよいし、または、測定対象の電気機器から測定したアナログ信号をパルス信号に変換したデータを保存しているＰＣなどに接続されていてもよい。 First, according to the reception command of the pulse signal reception program, the external device I / F (0806) is controlled to receive the pulse signal and store it in the data area of the main storage device (0802). At this time, the external device I / F (0802) may be connected to a converter that converts an analog signal measured from an electrical device to be measured into a pulse signal in real time, or a measurement target You may connect with PC etc. which preserve | saved the data which converted the analog signal measured from the electric equipment into the pulse signal.
その後、ユーザＩ／Ｆ（０８０５）を介して利用者などが入力したパルス信号を処理する指示信号を受け取ると、ＣＰＵ（０８０１）は、プログラム記憶装置（０８０３）に保存している離散ウェーブレット変換プログラムを取り出し、主記憶措置（０８０２）のワーク領域に展開して、プログラムを実行する。 Thereafter, upon receiving an instruction signal for processing a pulse signal input by a user or the like via the user I / F (0805), the CPU (0801) stores the discrete wavelet transform program stored in the program storage device (0803). Is extracted in the work area of the main memory measure (0802), and the program is executed.
まず、主記憶装置（０８０２）のデータ領域に格納している、受信したパルス信号を取り出すと、プログラムに従い所定回数ウェーブレット変換する。そして、その結果をウェーブレット変換データとして主記憶装置（０８０２）のデータ領域に格納する。その後、ＣＰＵ（０８０１）は、プログラム記憶装置（０８０３）に保存している抽出プログラムを取り出し、主記憶措置（０８０２）のワーク領域に展開して、プログラムを実行する。 First, when the received pulse signal stored in the data area of the main storage device (0802) is extracted, wavelet transform is performed a predetermined number of times according to the program. Then, the result is stored in the data area of the main memory (0802) as wavelet transform data. Thereafter, the CPU (0801) takes out the extracted program stored in the program storage device (0803), expands it in the work area of the main storage measure (0802), and executes the program.
まず、抽出プログラムの比較命令に従い閾値データを取り出し、主記憶装置（０８０２）のデータ領域に格納しているウェーブレット変換データのピーク値と大小比較処理する。そして、選択命令に従い前記大小比較の結果を示す比較結果に従って、所定の関係のウェーブレット変換データを選択し、選択データとして主記憶措置（０８０２）のワーク領域に格納する。その後、ＣＰＵ（０８０１）は、プログラム記憶装置（０８０３）に保存しているマッピングプログラムを取り出し、主記憶措置（０８０２）のワーク領域に展開して、プログラムを実行する。 First, threshold data is extracted in accordance with the comparison instruction of the extraction program, and is compared in magnitude with the peak value of the wavelet transform data stored in the data area of the main storage device (0802). Then, wavelet transform data having a predetermined relationship is selected according to the comparison result indicating the result of the size comparison in accordance with the selection command, and stored as selection data in the work area of the main memory measure (0802). Thereafter, the CPU (0801) retrieves the mapping program stored in the program storage device (0803), expands it in the work area of the main storage measure (0802), and executes the program.
まず、マッピングプログラムのマッピング命令に従い、２次記憶装置（０８０４）よりグラフデータを取り出すと、そこに前記選択データをマッピングする。そして、マッピングしたデータを主記憶措置（０８０２）のワーク領域に格納する。その後、表示命令に従い、出力Ｉ／Ｆ（０８０７）を制御し、前記マッピングデータを出力する。
<本実施形態の処理の流れ>
First, when the graph data is taken out from the secondary storage device (0804) according to the mapping instruction of the mapping program, the selection data is mapped there. The mapped data is stored in the work area of the main memory measure (0802). Thereafter, the output I / F (0807) is controlled according to the display command, and the mapping data is output.
<Processing flow of this embodiment>
本実施形態の処理の流れの一例を図９のフローチャートに示す。 An example of the processing flow of this embodiment is shown in the flowchart of FIG.
まず、測定対象の電気機器から測定したパルス信号を受信する（Ｓ０９０１：受信ステップ）。そして、受信した信号をハール基底による離散ウェーブレット変換する（Ｓ０９０２：変換ステップ）。 First, a pulse signal measured from the electrical device to be measured is received (S0901: reception step). Then, the received signal is subjected to discrete wavelet transform using a Haar basis (S0902: transformation step).
その後、変換ステップにて変換された値を所定の閾値と比較する（Ｓ０９０３：比較ステップ）。そして、比較ステップでの比較結果が所定の関係にあるものを選択する（Ｓ０９０４：選択ステップ）。 Thereafter, the value converted in the conversion step is compared with a predetermined threshold (S0903: comparison step). Then, a comparison result in the comparison step is selected (S0904: selection step).
その後、選択ステップでの選択結果を時間軸にマッピングする（Ｓ０９０５：マッピングステップ）。
<発明の効果>
Thereafter, the selection result in the selection step is mapped to the time axis (S0905: mapping step).
<Effect of invention>
本実施形態の信号処理方法および信号処理装置により、測定対象の電気機器から測定した電流や電圧などの電気信号のパルス信号の中から、部分放電に起因するものを容易に見つけることが可能となる。 With the signal processing method and the signal processing apparatus according to the present embodiment, it is possible to easily find a pulse signal of an electric signal such as a current or a voltage measured from an electric device to be measured that is caused by partial discharge. .
０１０１ 受信部
０１０２ 変換部
０１０３ 比較部
０１０４ 選択部
０１０５ マッピング部
0101 Receiving unit 0102 Conversion unit 0103 Comparison unit 0104 Selection unit 0105 Mapping unit
Claims (6)
測定したパルス信号を受信する受信ステップと、
受信した信号をハール基底による離散ウェーブレット変換する変換ステップと、
を有する信号処理方法。 A signal processing method for an irregular pulse train including random signal components generated by partial discharge,
A receiving step for receiving the measured pulse signal;
A transform step for transforming the received signal into a discrete wavelet based on a Haar basis;
A signal processing method.
比較ステップでの比較結果が所定の関係にあるものを選択する選択ステップと、
をさらに有する請求項１に記載の信号処理方法。 A comparison step for comparing the value converted in the conversion step with a predetermined threshold;
A selection step for selecting a comparison result in the comparison step having a predetermined relationship;
The signal processing method according to claim 1, further comprising:
測定したパルス信号を受信する受信部と、
受信した信号をハール基底による離散ウェーブレット変換する変換部と、
を有する信号処理装置。 A signal processing device for processing an irregular pulse train signal including a random signal component generated by partial discharge,
A receiver for receiving the measured pulse signal;
A transform unit that performs a discrete wavelet transform on the received signal using a Haar basis;
A signal processing apparatus.
比較部での比較結果が所定の関係にあるものを選択する選択部と、
をさらに有する請求項４に記載の信号処理装置。 A comparison unit that compares the value converted by the conversion unit with a predetermined threshold;
A selection unit for selecting a comparison result of the comparison unit in a predetermined relationship;
The signal processing apparatus according to claim 4, further comprising:
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