JP2016215193A - 静電集塵器の信号品質をモニタするための方法、及び静電集塵器 - Google Patents

Abstract

【課題】静電集塵器の信号品質をモニタするための方法、及び静電集塵器を提供する。【解決手段】静電集塵器（１）の信号品質をモニタするための方法は、静電集塵器（１）のトランス（６）に送られる一次電力の１以上の特徴、並びに／又は静電集塵器の集塵電極（３）及び放電電極（４）に送られる二次電力の１以上の特徴をリアルタイムに測定するステップと、電気集塵測定された１以上の特徴を処理して信号品質の指標となる情報を生成するステップと、情報を提供するステップとを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、静電集塵器の信号品質をモニタするための方法、及び静電集塵器に関する。

静電集塵器は、送電網に接続されたトランスによって電力が供給される集塵電極及び放電電極を含む。

動作時には、集塵電極での集塵を向上させることができるので、集塵電極及び放電電極に高い電力（例えば電流強度）を供給することが有用である。

さらに、集塵電極及び放電電極に供給される電力（例えば電流強度）を制限することが重要であり、それは高すぎる電力（例えば電流）がスパークを発生させるおそれがあるからである。スパークが集塵電極及び放電電極に蓄積されたエネルギーの放電を発生させるので、通常、それを回避しなければならない（しかし、いくつかの処理では、制御されたスパークが有益である場合がある）。

伝統的に、送電網によってトランス（一次特徴）に供給される電力の特徴（例えば電流、電圧）の信号品質、並びにトランスによって集塵電極及び放電電極（二次特徴）に供給される電力の特徴（例えば電流、電圧）の信号品質は、静電集塵器が動作する前にのみ測定される（例えば、静電集塵器の設置後に行われるテストの間であるが、動作を開始する前に）。

このため、静電集塵器の最適でない動作を引き起こすおそれのある障害又は損傷又は不良信号品質を検出することができず、例えば、障害又は損傷又は不良信号品質が、送電網並びに／又はトランス並びに／又はトランスを送電網に、及び集塵電極と放電電極とに接続するケーブルで発生するおそれがある。

さらに、この測定は、訓練された人員によって外部オシロスコープを用いて行われる。

本発明の一態様は、静電集塵器が実際に使用されている場合に、設置後も不良信号品質の検出を可能にする方法及び静電集塵器を提供することを含む。

本発明の別の態様は、外部の機器を必要とせず、かつ、訓練された人員を必要とせずに、不良信号品質の検出を可能にする方法及び静電集塵器を提供することを含む。

これら及びさらなる態様は、添付の特許請求の範囲による、方法及び静電集塵器を提供することによって達成される。

さらなる特徴及び利点は、添付の図面において非限定的な実施例として示される、方法及び静電集塵器の好ましいが非排他的な実施形態の説明からより明らかになるであろう。

静電集塵器の一実施形態を示す図である。 一次電圧のスペクトル解析を示す図である。 一次電圧の電圧／時間の関係を示す図である。

以下では、最初に静電集塵器１について説明する。

静電集塵器１は、例えば板形状を有する集塵電極３を収納するケーシング２と、例えば直線形状を有し、バー又はケーブルによって画定された放電電極４とを有する。

静電集塵器１は、トランス６をさらに含み、トランス６は、ケーブル７を介して、集塵電極３及び放電電極４に接続される。トランス６はまた、ケーブル８を介して、送電網９に接続される。トランス６は、送電網９から一次電力が供給され、集塵電極３及び放電電極４に二次電力を供給する。

静電集塵器は、トランスを駆動するために、トランス６に接続されたコントローラ１０をさらに含む。

静電集塵器は、一次電力の１以上の特徴及び／又は二次電力の１以上の特徴をリアルタイムに測定するための１以上のセンサ１２ａ〜ｄをさらに有する。

センサは、
ケーブル８に接続された、電圧計などの電圧センサ１２ａと、
ケーブル８に接続された、電流計などの電流センサ１２ｂと、
ケーブル７に接続された、電圧計などの電圧センサ１２ｃと、
ケーブル７に接続された、電流計などの電流センサ１２ｄと
を含むことができる。

さらに、静電集塵器１は、測定された特徴を処理して信号品質の指標となる情報を生成するための制御部１５と、情報を提供するためのモニタなどのインターフェース１６とを含む。

好適な実施形態では、制御部１５は、コントローラ１０の一部であるか、又はそれに埋め込まれている。

この静電集塵器１は、一次電力の１以上の特徴及び／又は二次電力の１以上の特徴をリアルタイムに測定するステップを含む方法を実施することができる。

測定はリアルタイム、すなわち、静電集塵器１の動作中に行われ、測定された特徴は、制御部１５に供給される。電力の電流及び／又は電圧などの１以上の特徴を検出することができ、さらに、ケーブル７もしくはケーブル８、又はケーブル７及び８の両方を通過する電力の特徴を検出することができる。

本方法は、測定された特徴を処理して信号品質の指標となる情報を生成するステップをさらに含む。制御部（又はコントローラ）は、アナログ／デジタル変換器を有することができ、制御部１５は、デジタル信号を処理することができる。信号の精密化がコンピュータシステムをプログラムすることによって容易に行えるように、制御部はコンピュータシステムであることが好ましい。

本方法は、情報を提供するステップをさらに含み、これは、モニタ１６に情報を表示することにより行うことができる。それに加えて、又はその代わりとして、例えば情報が予想されるものと異なる場合には、情報は、レポートを生成するユーザ（例えば自動ユーザ）又はアラームを作動させるシステムに提供することができる。

測定された電力の特徴について、及び測定された特徴を処理するステップについては、異なる可能性が利用可能であり、以下に説明する実施例は、いずれも単独で、又は他と組合せて実施することができる。

実施例１
実施例１では、特徴は一次電圧であり、処理するステップは、一次電圧のスペクトル解析（例えば高速フーリエ変換により、例えば図２に示す）を取得するステップを含む。

一次電圧については、高調波は一次電圧の周波数の１倍及び３倍のところにあると予想され、したがって、一次電圧の周波数が例えば５０Ｈｚであれば、第１高調波は５０Ｈｚであり、第２高調波は１５０Ｈｚであると予想される。

その情報は、所与の高調波、例えば第１高調波（例えば、５０Ｈｚ）及び第２高調波（すなわち１５０Ｈｚ）などに関連する電力の、全高調波に関連する全電力に対する割合を算出することによって生成される。

その情報は、
良好（周波数解析が９０以上、すなわち、第１高調波及び第２高調波が全高調波の電力の少なくとも９０％を担う）、
ＯＫ又は中間（周波数解析が８０以上）、
不良（周波数解析が８０未満）であってもよい。

この情報から、ノイズが一次電圧に含まれているか否かを確認することが可能であり、実際に情報が良好である場合には、静電集塵動作を妨げるおそれのあるノイズはないか、又は限定されている。情報が不良である場合には、送電網及び／又はトランス６及び／又はケーブル８に欠陥がある可能性があり、或いは不適切に動作して、望ましくない予期しない高調波を生成している可能性がある。

実施例２
実施例２では、特徴は一次電圧であり、処理するステップは、一次電圧のゼロクロス偏差を算出するステップを含む。

図３は、電圧を示し、特に電圧のゼロクロス、すなわち電圧がゼロになる時を示す。

ゼロクロス偏差は、最大半周期（Ｐｍａｘ）及び最小半周期（Ｐｍｉｎ）を測定し、その差を算出し、サンプリング誤差（サンプリング周期Ｔの２倍）を減算することにより算出することができる。この値に１００を乗算することができる。

ゼロクロス偏差を算出する式は、以下のようになる。
ＺＣＤ＝Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ−２Ｔ
ここで、
ＺＣＤは、ゼロクロス偏差であり、
Ｐｍａｘは、Ｐ１とＰ２との間の測定された最大の半周期であり、
Ｐｍｉｎは、Ｐ１とＰ２との間の測定された最小の半周期であり、
Ｔは、サンプリング周期（例えば１２００サンプル／分）である。

例えばＰ１＝Ｐｍｉｎ＝１１Ｔ ｍｓ及びＰ２＝Ｐｍａｘ＝１３Ｔ ｍｓであれば、ゼロクロス偏差は０ｍｓである。

ゼロクロス偏差に関する情報は、
良好（ゼロクロス偏差が０．５ｍｓ以下）、
ＯＫ又は中間（ゼロクロス偏差が１ｍｓ以下）、
不良（ゼロクロス偏差が１ｍｓを超える）であってもよい。

ゼロクロスは、トランス６を駆動するためにコントローラ１０において基準として使用することができ、例えば、ゼロクロスは、集塵電極３及び放電電極４に電流パルスを送るためにトランス６を駆動させるための基準として使用される。したがって、ゼロクロス偏差は、静電集塵器の性能に影響を与え得るゼロクロス周りの実質的な外乱がないことを示している。

実施例３
実施例３の特徴は、二次電圧であり、処理するステップは、二次電圧のスペクトル解析を取得するステップを含む。

この解析は、一次電圧の解析と同じであるが、この場合には他の周波数を示すことが予想される。特に、高調波は一次電圧の周波数の２倍及び４倍であると予想され、したがって、一次電圧の周波数が例えば５０Ｈｚであれば、第１高調波は１００Ｈｚであり、第２高調波は２００Ｈｚであると予想される。

その情報は、所与の高調波、例えば第１高調波（例えば、１００Ｈｚ）及び第２高調波（例えば２００Ｈｚ）などに関連する電力の、全高調波に関連する全電力に対する割合を算出することによって処理される。その情報は、
良好（周波数解析が９０以上、すなわち、第１高調波及び第２高調波が全高調波の電力の少なくとも９０％を担う）、
ＯＫ又は中間（周波数解析が８０以上）、
不良（周波数解析が８０未満）であってもよい。

信号が不良に分類された場合には、コロナ時間及びコロナ電圧を算出するために最適化アルゴリズムを用いることは、推奨されない。

実施例４
実施例４の特徴は二次電圧であり、情報は二次電圧の時間についての導関数ｄＶ／ｄｔを含む。

この情報は、サンプリング時間中に導関数ｄＶ／ｄｔの負の最大値をとり、すべて正のｄＶ／ｄｔは無視される。その情報は、
良好（ｄＶ／ｄｔが２５ｋＶ／ｍｓ以下）
ＯＫ又は中間（ｄＶ／ｄｔが２５〜３５ｋＶ／ｍｓ）
不良（ｄＶ／ｄｔが３５ｋＶ／ｍｓ以上）であってもよい。

この解析は、スパーク検出のために二次電圧を正確に用いることができるか否かの指標を与えることができる。通常の条件下で導関数が高すぎる場合には、スパークの誤検出をなくすために、スパーク検出のためのしきい値を高いレベルに設定する必要がある。高いしきい値が設定されている場合には、コントローラがスパークを無視することができる。

実施例５
実施例５の特徴は、一次電流であり、処理するステップは、一次電流のスペクトル解析を取得するステップを含む。

この解析は、一次電圧の解析と同じである。この場合には、高調波は一次電流の周波数の１倍及び３倍及び５倍であると予想される。例えば、一次電流の周波数が６０Ｈｚである場合には、高調波は６０Ｈｚ、１８０Ｈｚ、３００Ｈｚであると予想される。

その情報は、所与の高調波、例えば第１高調波（例えば、６０Ｈｚ）、第２高調波（例えば１８０Ｈｚ）及び第３高調波（例えば３００Ｈｚ）などに関連する電力の、全高調波に関連する全電力に対する割合を算出することによって生成される。その情報は、
良好（周波数解析が８４以上、すなわち、第１、第２、及び第３高調波が全高調波の電力の少なくとも８４％を担う）、
ＯＫ又は中間（周波数解析が７３以上）、
不良（周波数解析が７３未満）であってもよい。

信号が不良に分類された場合には、コロナ時間及びコロナ電圧を算出するために最適化アルゴリズムを用いることは、推奨されない。

実施例６
実施例６の特徴は、二次電流であり、処理するステップは、二次電流のスペクトル解析を取得するステップを含む。

この解析は、一次電圧の解析と同じである。この場合には、高調波は一次電流の周波数の２倍及び３倍であると予想される。例えば、一次電流の周波数が６０Ｈｚである場合には、高調波は１２０Ｈｚ、２４０Ｈｚであると予想される。

この場合でも、その情報は、所与の高調波、例えば第１高調波（例えば、１２０Ｈｚ）及び第２高調波（例えば２４０Ｈｚ）などに関連する電力の、全高調波に関連する全電力に対する割合を算出することによって生成される。その情報は、
良好（周波数解析が８６以上、すなわち、第１高調波及び第２高調波が全高調波の電力の少なくとも８６％を担う）、
ＯＫ又は中間（周波数解析が７４以上）、
不良（周波数解析が７４未満）であってもよい。

その情報に基づいて、静電集塵器の調整が、手動又は自動のいずれかで可能である。さらに、発電所の停止中に行う保守作業のためにセットアップすることができる。

当然であるが、説明した特徴は、互いに独立して提供することができる。

１ 静電集塵器
２ ケーシング
３ 集塵電極
４ 放電電極
６ トランス
７ ケーブル
８ ケーブル
９ 送電網
１０ コントローラ
１２ａ〜ｄ センサ
１５ 制御部
１６ インターフェース、モニタ

Claims (13)

1. 静電集塵器（１）の信号品質をモニタするための方法であって、
   静電集塵器（１）が、集塵電極（３）及びトランス（６）に電気的に接続された放電電極（４）を含んでおり、トランス（６）に一次電力が供給されて、二次電力を供給し、トランス（６）がコントローラ（１０）に接続されており、当該方法が、
   一次電力の１以上の特徴及び／又は二次電力の１以上の特徴をリアルタイムに測定するステップと、
   測定された１以上の特徴を処理して信号品質の指標となる情報を生成するステップと、
   情報を提供するステップと
   を含む方法。
2. 特徴は、電圧及び／又は電流である、請求項１に記載の方法。
3. 特徴は、一次電圧であり、
   処理するステップは、一次電圧のスペクトル解析を取得するステップと、一次電圧の全高調波に関連する電力に対する所与の高調波に関連する電力の割合を算出するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
4. 特徴は、一次電圧であり、
   処理するステップは、一次電圧のゼロクロス偏差を算出するステップを含む、請求項１に記載の方法。
5. 特徴は、二次電圧であり、
   処理するステップは、二次電圧のスペクトル解析を取得するステップと、二次電圧の全高調波に関連する電力に対する所与の高調波に関連する電力の割合を算出するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
6. 特徴は、二次電圧であり、
   処理するステップは、二次電圧の時間についての導関数を算出するステップを含む、請求項１に記載の方法。
7. 処理するステップは、二次電圧の導関数の負の最大値を選択するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 特徴は、一次電流であり、
   処理するステップは、一次電流のスペクトル解析を取得するステップと、一次電流の全高調波に関連する電力に対する所与の高調波に関連する電力の割合を算出するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
9. 特徴は、二次電流であり、
   処理するステップは、二次電流のスペクトル解析を取得するステップと、二次電流の全高調波に関連する電力に対する所与の高調波に関連する電力の割合を算出するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
10. 情報を提供するステップは、モニタ上に情報を表示するステップ、又はレポートを生成するステップ、又はアラームを起動するステップを含む、請求項１に記載の方法。
11. 集塵電極（３）及びトランス（６）に電気的に接続された放電電極（４）を含み、トランス（６）に一次電力が供給されて、二次電力を供給し、トランス（６）がコントローラ（１０）に接続される、静電集塵器（１）であって、
    一次電力の１以上の特徴及び／又は二次電力の１以上の特徴をリアルタイムに測定するための１以上のセンサ（１２ａ〜ｄ）と、
    測定された特徴を処理して信号品質の指標となる情報を生成するための制御部（１５）と、
    情報を提供するためのインターフェース（１６）と
    を備える静電集塵器（１）。
12. 制御部（１５）は、コントローラ（１０）の一部であるか、又はコントローラ（１０）に埋め込まれている、請求項１１に記載の静電集塵器（１）。
13. インターフェース（１６）は、モニタ、又はレポートを生成するユーザ、又はアラームを生成するシステムを含む、請求項１１に記載の静電集塵器（１）。