JP2019505799A - 電力ネットワーク内の振動 - Google Patents

Abstract

本発明は、電力ネットワーク内のＡＣ波形の測定に従って、電力ネットワーク内で相互作用する傾向がある振動を監視する方法に関する。方法は、電力ネットワーク内のある位置（１０２）における３相ＡＣ波形のうちの少なくとも２つの位相の各位相における電気量に対応する第１の波形データを受信するステップを含む。方法は、第１の波形データから、単相表現において上記位置（１０２）における電気量に対応する第２の波形データを提供するために、第１の波形データに変換（１１０）を適用するステップをさらに含み、第２の波形データは、少なくとも２つの位相に依存する。【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、ＡＣ波形の測定に従って、電力ネットワーク内で相互作用する傾向がある振動を監視する方法に関する。本発明はまた、ＡＣ波形の測定に従って、電力ネットワーク内で相互作用する傾向がある振動を監視するための装置にも関する。本発明はまた、電力ネットワークの挙動を表すデータを表示する方法およびそのための装置にも関する。

分数調波振動（ＳＳＯ）は、電力ネットワークにおいて知られており、ＳＳＯが相互作用して満足に減衰されないまたは消極的にしか減衰されない、大きな振動を形成し、損傷を引き起こす傾向がある、ＳＳＯから生じる問題がある。問題は、ＳＳＯ固有振動数間の相互作用、すなわち、共振から生じる。４つの異なる形態の共振が認められている。第１に、発電機軸ねじれ振動と、直列補償伝送線の固有振動数との間の相互作用である分数調波共振（ＳＳＲ）。第２に、発電機軸ねじれ振動と、ネットワークに接続されている他の機器、特に、ＨＶＤＣ変換器、静止型ＶＡＲ補償装置（ＳＶＣ）およびフレキシブル交流送電システム（ＦＡＣＴＳ）を含むパワーエレクトロニクスとの間の相互作用である分数調波ねじれ相互作用（ＳＳＴＩ）。第３に、ネットワークに接続されている機器、特に風力発電プラント、ＨＶＤＣターミナル、ＳＶＣおよびＦＡＣＴＳの高速に作動するパワーエレクトロニクス制御装置の直列補償および制御システムの間の相互作用である分数調波制御相互作用（ＳＳＣＩ）。第４に、誘導発電機の影響は、誘導モータ負荷と、他のネットワーク固有振動数との相互作用を含む。それゆえ、各電力ネットワークが、寄与する可能性のある複数の要素から成るそれ自体の特定の構成を有する、電力ネットワーク内の多くの異なる要素のうちの１つまたは複数からＳＳＯ問題が生じる可能性があることが諒解され得る。

ＳＳＯ固有振動数の同時発生を回避するように意図されているモデルベースのネットワーク計画、振幅の大きい振動の存在に従って動作可能である引き外し装置の形態のＳＳＲ保護、および、サイリスタ制御直列補償（ＴＣＳＣ）のような影響を受けやすい機器とともに使用される減衰制御ループのうちの１つまたは複数によって上記の問題に対処することが知られている。再生可能な発電が増大していること、および、その発電が本質的に断続的であること、ならびに、パワーエレクトロニクス変換の使用が増大していることによって、第１のモデルベース計画手法が複雑で不確実なものになっている傾向にある。ＳＳＲ保護には、電力ネットワーク装置がトリップし、それによって望ましくない外乱が引き起こされるという欠点がある。減衰制御ループには、問題のあるＳＳＯ相互作用を引き起こす可能性のある電力ネットワーク要素のうち、ほんのわずかにしか対処することができないという欠点がある。

ＳＳＯ問題に対処するための公知の手法の上述した欠点に照らして、本発明者らは、問題が発現する前に措置を講じることができるように、共振が大きな振幅まで成長する前に共振条件の発現を特定する手法の価値を理解するに至った。さらに、本発明者らは、ネットワークのモデルからのデータに依存しない手法の価値を理解するに至った。

それゆえ、本発明の目的は、電力ネットワーク内の不都合な可能性のある共振条件に対処し、またはこれを未然に防ぐことができるように、ＡＣ波形の測定に従って、電力ネットワーク内で相互作用する傾向がある振動を監視する、改善された方法を提供することである。

本発明のさらなる目的は、電力ネットワーク内の不都合な可能性のある共振条件に対処し、または、これを未然に防ぐことができるように、ＡＣ波形の測定に従って、電力ネットワーク内で相互作用する傾向がある振動を監視するための、改善された装置を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、電力ネットワーク内のＡＣ波形の測定に従って、電力ネットワーク内で相互作用する傾向がある振動を監視する方法が提供され、方法は、
電力ネットワーク内のある位置における３相ＡＣ波形のうちの少なくとも２つの位相の各位相における電気量に対応する第１の波形データを受信するステップと、
第１の波形データから、上記位置における単相表現における電気量に対応する第２の波形データを提供するために、第１の波形データに変換を適用するステップであって、第２の波形データは、少なくとも２つの位相に依存する、適用するステップと
を含む。

本発明による方法は、電力ネットワーク内のＡＣ波形の測定に従って、電力ネットワーク内で相互作用する傾向がある振動を監視することに関する。そのような振動は、電力ネットワーク内で不都合な可能性のある共振条件をもたらす可能性がある。ＡＣ波形内で観察される振動は、プラント間の相互作用、すなわち、共振、または、前駆振動をもたらす可能性がある。そのような振動は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚのような基本振動数以外の振動数のものである。それゆえ、電力ネットワーク内の不都合な可能性のある共振条件に対処し、または、これを未然に防ぐことができる。

方法は、電力ネットワーク内のある位置における３相ＡＣ波形のうちの少なくとも２つの位相の各位相における電気量に対応する第１の波形データを受信するステップを含む。方法は、第１の波形データから、上記位置における単相表現における電気量に対応する第２の波形データを提供するために、第１の波形データに変換を適用するステップであって、第２の波形データは、少なくとも２つの位相に依存する、適用するステップをさらに含む。上記位置は、互いから離間されている複数のそのような位置のうちの１つであってもよく、本発明による方法は、複数の位置の各々から受信される第１の波形データに関して別個に実践される。それゆえ、方法は、複数の装置の各々において実践されてもよく、複数の装置の各々は、複数の位置のそれぞれにあるか、または、その付近にある。第１の波形データから、複数の離間した位置の各々における単相表現における電気量に対応する第２の波形データを提供するために、第１の波形データに変換が適用され、第２の波形データは、少なくとも２つの位相に依存する。

下記にさらに記載するように、本発明による方法は、上記位置から継続的に流れてくる第１の波形データを受信するステップを含むことができる。さらに、第１の波形データを提供するための上記位置における測定は、例えば、標準的な位相計測装置（ＰＭＵ）によって測定が行われるレートと比較して高いレートのものであってもよい。その結果として、前方伝送および後続の処理のために、相当量の第１の波形データがあり得る。そのような量の波形データは、多すぎて前方伝送通信チャネルによって対応することができないか、または、前方伝送通信チャネルの帯域幅の制限を受け、それによって、前方伝送後に第１の波形データを適時に処理することが妨げられる可能性があり、それによって、電力ネットワーク内での不都合な可能性のある共振条件の特定に関して有用性が低減する。第２の波形データを提供するために本発明の方法による変換を適用することは、データ量を低減し、それによって、第２の波形データの前方伝送がより容易に達成されることが分かっている。本方法は、それゆえ、ＡＣ測定が行われる場所において、または、その付近において実践することができる。

代替的に、本方法は、それゆえ、ＡＣ測定が行われる場所またはその付近以外において実践されてもよい。例えば、本方法は、制御室のような中央ロケーションにおいて実践されてもよい。第１の波形データから、上記位置における単相表現における電気量に対応する第２の波形データを提供するために、第１の波形データに変換を適用するステップは、視覚化をより単純もしくはより容易にすること、または、記憶装置をよりコンパクトにすることなどのために、データを低減することを可能にすることができる。

上述のように、第１の波形データから、上記位置における単層表現における電気量に対応する第２の波形データを提供するために、第１の波形データに変換が適用され、第２の波形データは、少なくとも２つの位相に依存する。変換は、現実の変換であってもよい。変換は、３相座標系からの少なくとも２つの位相のデータを、２軸基準座標系に投影するように動作可能であり得る。より具体的には、変換は、少なくとも２相の波形データ、より具体的には３相波形データを、静止２軸基準座標系に投影するように動作可能であり得る。それゆえ、変換は、クラーク変換であってもよい。予想に反して、本発明による変換を適用すると、結果として、３相波形の少なくとも２つの位相の第２の波形データは有効に観測することができるままであり得、それによって、電力ネットワーク内で共振条件をもたらす可能性がある振動を検出することができる。

第１の波形データを受信するステップは、電力ネットワーク内の上記位置における３相ＡＣ波形の３つの位相の各位相における電気量に対応する第１の波形データを受信するステップを含むことができる。それゆえ、変換は、１つの位相のみにおける電気量に対応する第２の波形データを提供するために、３つの位相の各位相における電気量に対応する第１の波形データに対して動作可能であり得る。特定の状況において、第１の波形データを受信するステップは、電力ネットワーク内の上記位置における２相ＡＣ波形の２つの位相の各位相における電気量に対応する第１の波形データを受信するステップを含んでもよい。例えば、２相ＡＣ波形は、鉄道牽引に関与し得る。

変換がクラーク変換であり、２つの位相が変換を受ける場合、変換は、以下の形式を有することができる。

式中、Ｄは、電流が測定される場合は電流（すなわち、ｉ）であり、または、電圧が測定される場合は電圧（すなわち、ｖ）である。上記の変換はβ変換である。上記の変換は、位相ａおよびｂが変換される場合に適用される。位相ｂおよびｃまたは位相ｃおよびａが変換される場合、行列乗算の後者の部分はそれぞれ以下のようになる。

第１の波形データが１つのみの位相に対応する場合、方法は、第２の波形データが第１の波形データに対応するように、すなわち、第１の波形データが変換されないように、動作可能であり得る。

変換がクラーク変換であり、３つの位相が変換を受ける場合、変換は、以下の形式を有することができる。

式中、Ｄは、電流が測定される場合は電流（すなわち、ｉ）であり、または、電圧が測定される場合は電圧（すなわち、ｖ）である。上記の変換はα変換である。

クラーク変換は、２つの位相における電気量が変換されているか、または、３つの位相における電気量が変換されているかにかかわらず動作可能であるという、他の変換にまさる利点を提供することができる。電気量は、測定中断の理由で不足し得るか、または、無視される可能性がある。測定中断は、木の枝に対する導電体アーク放電によって、または、雷によって引き起こされ得るような障害の形態をとる場合があり、これは一般的に継続時間がより短い。代替的に、測定中断は、測定装置のような装置の故障の形態をとる場合があり、これは一般的に継続時間がより長い。測定装置故障は、変流器、変圧器またはローカル通信装置の故障を含み得る。それゆえ、方法は、測定中断が存在するか否かを判定するステップをさらに含むことができる。測定中断が存在するか否かを判定するステップは、ＡＣ波形の少なくとも１つの位相の各々のピーク値を判定するステップを含むことができる。ピーク値は、１サイクルにわたる基本ＡＣ波形のものであってもよい。ピーク値は、第１の波形データに従って判定することができる。ピーク値を判定するステップは、第１の波形データをフィルタリングするステップを含むことができる。フィルタリングは、ＡＣ波形の少なくとも１つのサイクルにわたってもよく、より具体的には、ＡＣ波形の複数のサイクルにわたってもよい。

第１の手法によれば、方法は、第１の波形データに反映される障害条件が存在するか否かを判定するステップを含むことができる。障害条件が存在するか否かを判定するステップは、非対称障害条件が存在するか否かを判定するステップ、より具体的には、非対称障害条件および対称障害条件のうち、非対称障害条件のみが存在するか否かを判定するステップを含むことができる。ゼロ付近まで降下する、３つすべての位相の電圧に関して、対称障害条件と早期の分数調波共振との間には、電力ネットワークの挙動の類似性があり得る。したがって、非対称障害条件のみを判定することができる。

障害条件が存在するか否かを判定するステップは、位相に欠陥があるか否かを判定するステップをさらに含むことができる。位相に欠陥があるか否かを判定するステップは、３相ＡＣ波形のうちの少なくとも２つの位相の各々のピーク値が、所定の期間にわたって所定量を超えるだけ変化したか否かを判定するステップを含むことができる。所定量は、ＡＣ波形の公称電気量のある割合であってもよい。所定の期間は、ＡＣ波形のあるサイクルであってもよい。ＡＣ波形が電圧である場合、電気量のピーク値の変化は、電圧の低減であってもよい。ＡＣ波形が電流である場合、電気量のピーク値の変化は、電流の増大であってもよい。

代替的にまたは加えて、障害条件が存在するか否かを判定するステップは、複数の位相が不平衡であるか否かを判定するステップをさらに含むことができる。複数の位相が不平衡であるか否かを判定するステップは、複数の位相の最大ピーク値と、複数の位相の最小ピーク値との間の差が所定値よりも大きいか否かを判定するステップを含むことができる。所定値は、ＡＣ波形の公称電気量のある割合であってもよい。位相不平衡は、電圧および電流のうちの少なくとも一方に関して判定され得る。

本方法は、障害条件が存在するという判定に従って、障害条件信号を生成するステップをさらに含むことができる。障害条件信号を生成するステップは、測定サンプルと関連付けられる少なくとも１つのフラグのステータスを変更するステップを含むことができる。少なくとも１つの位相、より具体的には少なくとも２つの位相に関して障害条件が存在する場合に、障害条件信号を生成することができる。障害条件信号は、所定の期間にわたって生成することができる。所定の期間は、木の枝が電線に接触していることのような、障害条件を引き起こす障害を解消するのにかかる時間に従って設定することができる。例えば、所定の期間は、障害の大部分がこの期間未満内で解消されていることに照らして、２００ｍｓに設定されてもよい。

障害条件が存在するという判定は、位相に欠陥があるという判定、および、複数の位相が不平衡であるという判定に従うことができる。本方法に従って動作する装置の初期化時など、本方法による最初の動作時に受信される第１の波形データは、障害条件が存在するか否かの判定に関しては無視することができる。

第２の手法によれば、方法は、第１の波形データに反映される故障条件が存在するか否かを判定するステップを含むことができる。一形態において、本発明は、第１の手法と第２の手法の両方を含むことができ、それによって、本方法は、障害条件が存在するか否か、および、故障条件が存在するか否かを判定するステップを含む。

故障条件が存在するか否かを判定するステップは、低ピーク電気量が存在するか否かを判定するステップを含むことができる。低ピーク電気量が存在するか否かを判定するステップは、電圧または電流のようなピーク値が、所定値よりも大きいか否かを判定するステップを含むことができる。所定値は、公称電気値のある割合であってもよい。低ピーク電気量の判定は、ピーク値が所定値未満であることに従うことができる。上述したように、故障条件は、変圧器または変流器のような測定装置の故障から生じ得る。測定装置の故障が存在したという判定は、少なくとも１つの位相に関して低ピーク電気量が存在するという判定を行うことを含むことができる。より具体的には、測定装置の故障が存在したという判定は、１つの位相のみおよび２つの位相のみのうちの一方に関して低ピーク電気量が存在するという判定を行うことを含むことができる。

代替的にまたは加えて、故障条件が存在するか否かを判定するステップは、第１の手法を参照しながら上述したように、複数の位相が不平衡であるか否かを判定するステップをさらに含むことができる。

故障条件が存在するという判定は、低ピーク電気量が存在するという判定、および、複数の位相が不平衡であるという判定に従うことができる。故障条件は、２００ｍｓよりも長いなど、故障条件よりも長い時間にわたって持続する場合がある。

故障条件信号を、故障条件の判定に従って生成することができる。より具体的には、故障条件信号は、ＡＣ波形の少なくとも２サイクルにわたって存続するときに生成されてもよい。それによって、過渡的な低電気量の理由で生じる、後続の処理の間の不要な位相切り替えのような問題を回避することができる。故障条件信号を生成するステップは、測定サンプルと関連付けられる少なくとも１つのフラグのステータスを変更するステップを含むことができる。

測定装置は、故障後に復旧し得る。測定される信号は、復帰中に定常状態に達するための時間を必要とし得る。故障した測定装置の復旧後には、第１の波形データに変換を適用する前に、所定期間の遅延が存在し得る。所定期間は、例えば、ＡＣ波形の３サイクルであってもよい。そのような遅延をもたらすことによって、後続の処理後にデータが不連続になる尤度を低減することができる。

第１の波形データを受信するステップは、電力ネットワーク内の複数の離間した位置の各々において第１の波形データを受信するステップを含むことができる。したがって、本方法は、複数の異なる離間した位置から受信される波形データに対して動作可能であり得る。それゆえ、広域における観測可能性を達成することができる。変換を適用するステップは、第１の波形データから、複数の離間した位置の各々における単相表現における電気量に対応する第２の波形データを提供するために、第１の波形データに変換を適用するステップを含むことができる。したがって、方法は、複数の異なる位置の各々からのデータに関して変換を適用するステップを含むことができる。上述したように、変換は、測定位置に対してローカルに、および、制御室内など、測定位置から遠隔して、のうちの少なくとも一方において適用することができる。変換が測定位置に対してローカルに適用される場合、変換は、第１の測定位置からの第１の波形データが第２の測定位置に搬送された後に、第２の測定位置において、第１の測定位置からの第１の波形データに適用することができる。

本方法は、電力ネットワークの挙動を特徴付けるために、第２の波形データを処理するステップをさらに含むことができる。処理するステップは、経時的にかつ継続して電力ネットワークの挙動を監視するステップを含むことができる。代替的にまたは加えて、処理は、記憶されている第２の波形データに従って履歴研究を行うステップを含むことができる。

処理するステップは、電力ネットワークを通じて相互作用して共振を形成する振動モードを各々が有する２つ以上のシステムの間の相互作用を特定することを可能にすることができる。処理するステップは、電力ネットワーク内の複数の位置において異なる電気量の測定から受信される、時間的に変化するデータの比較に従うことができる。処理するステップは、第１の波形データが受信されている位置から離間した位置において実行することができる。処理するステップは、中央位置において実行することができ、変換は、少なくとも１つの分散した位置または中央位置において適用される。代替的にまたは加えて、かつ、第１の波形データを受信するステップおよび変換を適用するステップが複数の位置の各々において実施される場合、処理するステップは、複数の位置のうちの１つにおいて実行することができる。

本方法は、電力ネットワーク内の上記位置において波形を測定するステップを含むことができる。第１の波形データは、この測定値に対応することができる。第１の波形データは、電圧データおよび電流データのうちの少なくとも一方を含むことができる。それゆえ、本方法は、上記位置において電圧データおよび電流データのうちの少なくとも一方を測定するステップを含むことができる。本方法は、測定値にアンチエイリアスフィルタを適用するステップを含むことができる。

本方法は、第１の波形データが最大で２４０Ｈｚまたは２００Ｈｚ以下、より具体的には１２０Ｈｚ、１００Ｈｚ、６０Ｈｚまたは５０Ｈｚ以下の振動を含むような十分なレートで電気量をサンプリングするステップを含むことができる。一形態において、本方法は、ＡＣ波形のサイクルあたり少なくとも２回、より具体的には４回、より具体的には、電力ネットワークの基本振動数のサイクルあたり少なくとも２回、より具体的には４回、電気量をサンプリングするステップを含むことができる。電気量は、例えば、それぞれ５０Ｈｚおよび６０Ｈｚの基本振動数について２００Ｈｚおよび２４０Ｈｚのレートでサンプリングすることができる。そのようにサンプリングすることによって、５０Ｈｚの基本振動数について４Ｈｚ〜４６Ｈｚ、または、６０Ｈｚの基本振動数について４〜５６Ｈｚの範囲内でＳＳＯを判定することを可能にすることができる。

一形態において、電気量は、上述したレートをはるかに超えるサンプルレートにおいて取得される場合がある。それゆえ、本方法は、取得されているサンプルレートから、上述したレートにダウンダンプリングするステップを含むことができる。電気量は、少なくとも１ｋＨｚ、３ｋＨｚ、５ｋＨｚまたは１０ｋＨｚのサンプルレートにおいて取得することができる。本方法は、例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ未満など、基本周波数未満の振動数に関して動作可能であり得る。代替的にまたは加えて、本方法は、０．００２Ｈｚまたは４Ｈｚの範囲内以外の振動数に関して動作可能であり得る。それゆえ、本方法は、電気機械的振動および調速機制御モードに応答しなくてもよい。

本方法は、電気量の各サンプルの取得時間を判定するステップをさらに含むことができる。それゆえ、本方法は、電気量の各サンプルの取得時間を受信するステップを含むことができる。本方法は、その後、受信されている取得時間に従って、複数のデータセットを時間に関して互いに整列させるステップを含むことができる。複数のデータセットを整列させるステップは、中央位置においてなど、３相ＡＣ波形の位置から離間した位置において実行されてもよい。時間的に整列させるステップは、下記にさらに説明するように、第２の波形データに従ってデータを表示する前に実行することができる。

本方法は、第２の波形データに従って時間的に変化するデータを判定するステップをさらに含むことができる。時間的に変化するデータは、振動の振動数、振幅および減衰のうちの少なくとも１つに対応することができる。そのような判定された量および特性は、後述するようにユーザに表示することができ、それによって、ユーザは、相対的な寄与領域、電力ネットワーク内で問題が発生している場所、および、電力ネットワーク内で問題が伝播している場所などを判定することができる。

本方法は、第２の波形データに基づいてスペクトログラムを判定するステップをさらに含むことができる。スペクトログラムは、上述したサンプリングレートに応じた帯域幅を有することができる。本方法は、ビデオ表示ユニット上、または、ハードコピーの形態などで、スペクトログラムを表示するステップをさらに含むことができる。それゆえ、ユーザは、観察される振動モードがＡＣ波形の変調であるか、または、重ね合わされた振動数成分であるかを判定することが可能であり得、それによって、ユーザがネットワーク挙動を解釈するのを補助する。

本方法は、例えば、電力ネットワーク内のある位置において測定される、発電機のような回転機械の回転速度に対応する速度データを受信することをさらに含むことができる。本方法は、電力ネットワークの少なくとも１つの時間的に変化する特性を導出するために、発電機回転子速度データを処理するステップをまたさらに含むことができ、少なくとも１つの時間的に変化する特性は、第２の波形データに基づいて時間的に変化するデータとともに受信される。発電機回転子速度データは、例えば、第２の波形データに基づくデータとともに処理および表示するために、中央位置などに搬送することができる。さらなる信号は、電力ネットワーク内の挙動を特徴付ける上での値を有することができる。それゆえ、本方法は、振動、ＤＣ電力および制御などに関するデータを受信するステップをさらに含むことができる。そのようなデータは、ユーザに対する表示などに関して、第２の波形データに基づくデータとともに処理することができる。

本方法は、第２の波形データに従ってデータを表示するステップを含むことができる。第１の波形データは、上記位置における、電流および電圧のような、複数の異なるタイプの信号に対応することができる。上述したように、発電機回転子速度データ、および、場合によってはまたさらなる形態のデータを受信することができる。発電機回転子速度データ、および、場合によってはまたさらなる形態のデータを表示することができる。表示するための種々のタイプの信号は、電圧、電流、および発電機回転子速度のうちの少なくとも２つを含むことができる。本方法は、種々のタイプの信号のうちの少なくとも１つを、種々のタイプの信号のうちの別の信号よりも上位に優先順位付けするステップをさらに含むことができる。さらに、本方法は、別のタイプの信号よりも優先して、優先順位付けされたタイプの信号に対応する、または、それに基づくデータを表示するステップを含むことができる。表示されるデータは、優先順位付けされた第２の波形データ、および優先順位付けされた時間的に変化するデータのうちの少なくとも１つに対応することができる。

少なくとも１つの信号は、電力ネットワーク内の複数の異なる離間した位置の各々から受信される場合、本方法は、受信信号に含まれる最大振幅の振動を判定するステップを含むことができる。本方法は、ユーザ操作に従って閾値を設定するステップと、最大振幅の振動を閾値と比較するステップとをさらに含むことができる。その後、本方法は、最大振幅の振動が閾値よりも大きい場合は正規化振幅を最大振幅の振動として設定するステップ、および、最大振幅の振動が閾値未満である場合は正規化振幅を閾値として設定するステップのうちの一方を含むことができる。本方法は、複数の受信信号の各々の振動成分の振幅を、正規化振幅に対して正規化するステップと、正規化された振幅に対応するデータを表示するステップとをさらに含むことができる。

あるタイプの信号が電力ネットワーク内の複数の異なる離間した位置の各々から受信される場合、受信信号は、振動挙動を表し、電力ネットワークは基本振動数を有し、本方法は、各受信信号に含まれる基本振動数以外の少なくとも１つの振動周波数の補数を判定するステップを含むことができ、補数は、基本振動数＋振動周波数、および、基本振動数−振動周波数のうちの１つである。本方法は、少なくとも１つの補数に対応するデータを表示するステップを含むことができる。

本発明の第２の態様によれば、コンピュータに、本発明の第１の態様による方法を実施させるためのプログラム命令を含むコンピュータプログラムが提供される。より具体的には、コンピュータプログラムは、記録媒体上に具現化される、読み出し専用メモリ内に具現化される、コンピュータメモリ内に記憶される、および、電気搬送波信号上で搬送される、のうちの１つであってもよい。本発明の第２の態様のさらなる実施形態は、本発明の第１の態様の１つまたは複数の特徴を含むことができる。

本発明の第３の態様によれば、電力ネットワーク内のＡＣ波形の測定に従って、電力ネットワーク内で相互作用する傾向がある振動を監視するための装置が提供され、装置は、電力ネットワーク内のある位置における３相ＡＣ波形のうちの少なくとも２つの位相の各位相における電気量に対応する第１の波形データを受信するステップと、第１の波形データから、上記位置における単相表現における電気量に対応する第２の波形データを提供するために、第１の波形データに変換を適用するステップであって、第２の波形データは、少なくとも２つの位相に依存する、適用するステップとを行うように動作可能であるプロセッサを備える。

監視するための装置は、電力ネットワーク内の上記位置において３相ＡＣ波形のうちの少なくとも２つの位相の各位相を測定するように動作可能である測定装置をさらに備えることができ、第１の波形データは、測定装置によって行われる測定に対応する。監視するための装置は、測定装置によって行われる測定をサンプリングするように構成することができる。サンプリングは、ＡＣ波形のサイクルあたり少なくとも１つ、２つまたは３つのサンプルのレートで行われてもよい。より具体的には、サンプリングは、ＡＣ波形のサイクルあたり４つサンプルのレートで行われてもよい。それゆえ、５０Ｈｚ電力ネットワークにおいて、サンプリングは２００Ｈｚで行われてもよい。それゆえ、測定装置は、１２．８ｋＨｚのようなより高いレートで測定を行うように構成することができる。

測定装置は、電流信号および電圧信号のうちの少なくとも一方を測定するように動作可能であり得る。それゆえ、測定装置は、変圧器および変流器のうちの少なくとも一方を備えることができる。代替的にまたは加えて、測定装置は、速度、より具体的には、発電機軸のような回転部分の回転速度を測定するように動作可能であり得る。速度測定装置は、歯車プローブトランスデューサまたはゼブラテープ測定装置などを含んでもよい。速度測定装置は、パルス列測定値を、パルス周波数に対応するアナログ信号に変換するように動作可能であるパルス幅カウンタを含むことができる。その後、アナログ信号は、公知のアナログ−デジタル変換装置によってデジタル形式に変換することができる。

本発明の第３の態様のさらなる実施形態は、本発明の第１の態様の１つまたは複数の特徴を含むことができる。

本発明のさらなる態様によれば、電力ネットワーク内のＡＣ波形の測定に従って、電力ネットワーク内で相互作用する傾向がある振動を監視する方法が提供され、方法は、電力ネットワーク内のある位置における３相ＡＣ波形のうちの少なくとも２つの位相の各位相における電気量に対応する第１のデータを受信するステップと、第１のデータから、上記位置における単相表現における電気量に対応する第２のデータを提供するために、第１のデータに変換を適用するステップとを含む。本発明のさらなる態様の実施形態は、本発明の任意の先行する態様の１つまたは複数の特徴を含むことができる。

本発明のまたさらなる態様によれば、電力ネットワーク内のＡＣ波形の測定に従って、電力ネットワークの動作に影響を及ぼす障害を検出する方法が提供され、方法は、
３相ＡＣ波形のうちの少なくとも２つの位相の各々のピーク値を決定するステップと、
少なくとも２つの位相の各々のピーク値が、所定の期間にわたって所定量を超えるだけ変化したか否かを決定するステップと、
複数の位相の最大ピーク値と、複数の位相の最小ピーク値との間の差が所定値よりも大きいか否かを決定するステップと、
上記決定に従って障害を検出するステップと
を含む。

障害は、例えば、木の枝に対する導電体アーク放電によって引き起こされる場合がある。方法は、電力ネットワーク内で測定される３相ＡＣ波形のうちの少なくとも２つの位相の各々のピーク値を決定するステップを含む。方法はまた、少なくとも２つの位相の各々のピーク値が、所定の期間にわたって所定量を超えるだけ変化したか否かを決定することによって、位相に欠陥があるか否かを決定するステップをも含む。方法は、複数の位相の最大ピーク値と、複数の位相の最小ピーク値との間の差が所定値よりも大きいか否かを決定することによって、複数の位相が不平衡であるか否かを決定するステップをさらに含む。方法は、位相に欠陥があるか否か、および、複数の位相が不平衡であるか否かに従って、障害を検出するステップをまたさらに含む。

本発明のまたさらなる態様の実施形態は、本発明の任意の他の態様の１つまたは複数の特徴を含むことができる。

本発明者らは、複数の異なるタイプの信号のうちの少なくとも１つを優先順位付けし、優先順位付けに従ってデータを表示するという特徴が、ここまで記載されているよりも広い適用可能性を有することを諒解するに至った。それゆえ、かつ本発明の第４の態様によれば、電力ネットワークの挙動を表すデータを表示する方法が提供され、方法は、
電力ネットワーク内の複数の異なる離間した位置の各々から、各々がその位置における挙動を表す、複数の異なるタイプの信号を受信するステップであって、複数の異なるタイプの信号は、電圧、電流および速度のうちの少なくとも２つを含む、受信するステップと、
複数の異なるタイプの信号のうちの少なくとも１つを、複数の異なるタイプの信号のうちの別の信号よりも上位に優先順位付けするステップと、
別のタイプの信号よりも優先して、優先順位付けされたタイプの信号に対応するまたは基づくデータを表示するステップと
を含む。

電力ネットワークの挙動を表すデータを表示する方法は、電力ネットワーク内の複数の異なる離間した位置の各々から、各々が挙動、より具体的には、電力ネットワーク、および、電力ネットワークに接続されている、発電機のような機械のうちの少なくとも１つの位置における挙動を表す、複数の異なるタイプの信号を受信するステップを含む。信号は、上記位置における振動挙動を特徴付けることができる。受信される複数の異なるタイプの信号は、電圧、電流、および速度のうちの少なくとも２つを含む。本方法は、電圧よりも速度など、複数の異なるタイプの信号のうちの少なくとも１つを、複数の異なるタイプの信号のうちの別の信号よりも上位に優先順位付けするステップをさらに含む。本方法は、別のタイプの信号よりも優先して、優先順位付けされたタイプの信号に対応するまたは基づくデータを表示するステップをまたさらに含む。優先順位付けされたタイプの信号に対応するまたは基づくデータは、複数の位置の各々に関して、別のタイプの信号よりも優先して表示することができる。電力ネットワークの挙動を表すデータを表示する公知の方法は、基本振動数など、１つのタイプの信号しか受信および表示しない。本発明の方法は、ユーザが見るときに、別のタイプの信号に対応するまたはそれに基づくデータよりも多くの情報をもたらすことができる、データの優先的な表示を可能にすることができる。

複数の異なるタイプの信号は各々、ある位置における振動挙動を特徴付けることができる。例えば、複数の異なるタイプの信号は、速度における振動、電圧における振動および電流における振動を含んでもよい。複数の異なる位置から受信される信号は、５０Ｈｚシステムにおいて４Ｈｚと４６Ｈｚとの間の振動数、または、６０Ｈｚシステムにおいて４〜５６Ｈｚの振動数を有する振動を含むことができる。特定の状況において、種々のタイプの信号は限定され得る。したがって、例えば、電圧、電流および速度のうちの電圧および電流のみが、少なくとも１つの位置に関して受信され得る。速度信号は、電圧信号よりも高い優先順位を与えられ得る。代替的にまたは加えて、電圧信号は、電流信号よりも高い優先順位を与えられ得る。

別のタイプの信号よりも優先して、優先順位付けされたタイプの信号に対応するまたは基づくデータを表示するステップは、複数の異なるタイプの信号のうちの、優先順位付けされたタイプの信号のみに対応するまたは基づくデータを表示することを含んでもよい。位置のサブセットのみに関してなど、代替的にまたは加えて、優先順位付けされたタイプの信号に対応するまたは基づくデータは、別のタイプの信号に対応するデータよりも目立つように表示することができる。

複数の異なる離間した位置のすべてに関して、複数の異なるタイプの信号のうちの同じ少なくとも１つの信号が、複数の異なるタイプの信号のうちの別の信号より優先して、優先順位付けされてもよい。それゆえ、ユーザは、電力ネットワークにわたって信号のタイプに関して同じもの同士を比較することが可能であり得る。例えば、ユーザは、同じ信号タイプに関して、異なる位置において特定の振動周波数の相対振幅を比較することができる。代替的にまたは加えて、異なるタイプの信号が、異なる位置において優先順位付けされてもよい。例えば、複数の異なるタイプの信号のうちの第１の同じ少なくとも１つの信号を、電力ネットワーク内の第１の領域について優先順位付けすることができ、複数の異なるタイプの信号のうちの第２の同じ少なくとも１つの信号を、電力ネットワーク内の第２の領域について優先順位付けすることができる。それゆえ、ユーザは、第１の領域において信号のタイプに関して同じもの同士を比較することが可能であり得、第２の領域において信号のタイプに関して第１の領域とは異なる同じもの同士を比較することが可能であり得る。そのような手法は、電力ネットワークの構成に依存するユーザにとって有用であり得、電力ネットワーク内の挙動を提示することができる。

視覚的知覚がしやすいことは、特に、ユーザが、電力ネットワーク内の多数の位置からの信号に関するデータを見ている場合に、ユーザにとって有益であり得る。それゆえ、信号に対応するまたは基づくデータを、数値以外の形式で表示することができる。それゆえ、信号に対応するまたは基づくデータを、記号的構成として表示することができる。より具体的には、記号的構成の寸法は、信号の振動の振幅に比例することができる。信号に対応するまたは基づくデータは、バーのようなグラフィック形式で表示することができ、バーの長さは、信号の振動の振幅のような、振幅に比例する。種々のタイプの信号に関してデータを視覚的に区別しやすいことは、ユーザにとって有益であり得る。それゆえ、異なるタイプの信号に対応するまたは基づくデータを、異なる形式において表示することができる。より具体的には、異なるタイプの信号に対応するまたは基づくデータを、異なる色で表示することができる。

本方法は、ある位置における最大振幅の振動を決定するステップを含むことができる。より具体的には、本方法は、ある位置における最大振幅の振動に対応するデータを表示するステップを含むことができる。電圧のような、同じタイプの複数の信号を、ある位置から受信することができ、最大振幅を有する複数の信号のうちの１つを決定することができ、最大振幅に対応するデータを表示することができる。

より大きい振幅の信号、より具体的には、より大きい振幅の振動が存在する、複数の異なる位置のすべてのうちのサブセットにユーザの注意が引かれることが、ユーザにとって有用であり得る。それゆえ、本方法は、振動の振幅を閾値と比較するステップと、振動の振幅が閾値よりも大きい場合、振動の振幅に対応するデータを表示するステップとを含むことができる。振動の振幅は、閾値と比較することができる。電力ネットワークの構成および挙動のうちの少なくとも１つは、経時的に変化し得る。それゆえ、閾値を変更することが、ユーザにとって有用であり得る。さらに、電力ネットワークの構成および挙動が実質的に不変である場合、閾値を変更することによって、例えば、ユーザが、より極端な振動挙動を呈している位置のより小さいサブセットにおいて挙動を観察する前に、適度な振動挙動を呈している位置のより大きいサブセットにおいて挙動を観察することを可能にすることによって、ユーザが、電力ネットワークの挙動に関して改善された観察を形成することを可能にすることができる。それゆえ、本方法は、ユーザ操作に従って閾値を変更するステップを含むことができる。

複数の異なるタイプの信号を受信するステップ、および、複数の異なるタイプの信号のうちの少なくとも１つを優先順位付けするステップは、プロセッサ上で実行することができる。プロセッサは、中央位置に配置することができる。中央位置は、複数の異なる位置から遠隔していてもよい。中央位置は、例えば、制御室内にあってもよい。別のタイプの信号よりも優先して、優先順位付けされたタイプの信号に対応するデータを表示するステップは、優先順位付けされたタイプの信号に対応するデータをビデオ表示ユニット上に表示するステップを含んでもよい。

本方法は、電力ネットワークの表現を表示するステップをさらに含むことができる。電力ネットワークは、例えば、電力ネットワークの地理的領域の地勢を示す地図の形式で表示されてもよい。電力ネットワークの表現は、複数の異なるタイプの信号が受信される複数の位置の相対位置を表示することができる。

上述したような信号に対応するデータの表示にかかわらず、すべての受信信号を、後に報告または分析する目的で記憶することができる。それゆえ、本方法は、複数の異なる位置から受信される信号、および、そのような信号に基づくデータのうちの少なくとも１つを、データ記憶装置内に記憶するステップを含むことができる。

本発明の第４の態様のさらなる実施形態は、本発明の任意の先行する態様の１つまたは複数の特徴、およびその逆を含むことができる。

本発明の第５の態様によれば、コンピュータに、本発明の第４の態様による方法を実施させるためのプログラム命令を含むコンピュータプログラムが提供される。より具体的には、コンピュータプログラムは、記録媒体上に具現化される、読み出し専用メモリ内に具現化される、コンピュータメモリ内に記憶される、および、電気搬送波信号上で搬送される、のうちの１つであってもよい。本発明の第５の態様のさらなる実施形態は、本発明の任意の先行する態様の１つまたは複数の特徴、およびその逆を含むことができる。

本発明の第６の態様によれば、電力ネットワークの挙動を表すデータを表示するための装置が提供され、装置は、
電力ネットワーク内の複数の異なる離間した位置の各々から、各々がその位置における挙動を表す、複数の異なるタイプの信号を受信するステップであって、複数の異なるタイプの信号は、電圧、電流および速度のうちの少なくとも２つを含む、受信するステップと、複数の異なるタイプの信号のうちの少なくとも１つを、複数の異なるタイプの信号のうちの別の信号よりも上位に優先順位付けするステップとを行うように構成されているプロセッサと、
別のタイプの信号よりも優先して、優先順位付けされたタイプの信号に対応するまたは基づくデータを表示するように動作可能な表示装置と
を備える。

表示装置は、ビデオ表示ユニットを含んでもよい。表示装置は、ワークステーションまたはパーソナルコンピュータのような、コンピューティング装置内に含むことができる。プロセッサは、サーバ装置、および、場合によって冗長性のために構成されているサーバ装置のような、コンピューティング装置内に含むことができる。

本発明の第６の態様のさらなる実施形態は、本発明の任意の先行する態様の１つまたは複数の特徴、およびその逆を含むことができる。

少なくとも１つの信号は、電力ネットワーク内の複数の異なる離間した位置の各々から受信される場合、本方法は、受信信号に含まれる最大振幅の振動を決定するステップを含むことができる。本方法は、ユーザ操作に従って閾値を設定するステップと、最大振幅の振動を閾値と比較するステップとをさらに含むことができる。その後、本方法は、最大振幅の振動が閾値よりも大きい場合は正規化振幅を最大振幅の振動として設定するステップ、および、最大振幅の振動が閾値未満である場合は正規化振幅を閾値として設定するステップのうちの一方を含むことができる。本方法は、複数の受信信号の各々の振動成分の振幅を、正規化振幅に対して正規化するステップと、正規化された振幅に対応するデータを表示するステップとをさらに含むことができる。

本発明者らは、ユーザ設定可能閾値およびユーザ設定可能閾値に従った振動の振幅の正規化という特徴が、ここまで記載されているよりも広い適用可能性を有することを諒解するに至った。それゆえ、かつ本発明の第７の態様によれば、電力ネットワークの挙動を表すデータを表示する方法が提供され、方法は、
複数の信号の最大振幅の振動を決定するステップであって、複数の信号の各々は、電力ネットワーク内の複数の異なる離間した位置の異なる位置から受信され、各信号は、上記位置における挙動を表す、決定するステップと、
ユーザ操作に従って閾値を設定するステップと、
決定されている振動の振幅を閾値と比較するステップと、
決定されている振動の振幅が閾値よりも大きい場合は正規化振幅を決定されている振動の振幅として設定するステップ、および、決定されている振動の振幅が閾値未満である場合は正規化振幅を閾値の振幅として設定するステップのうちの一方と、
複数の受信信号の各々における振動を、正規化振幅に対して正規化するステップと、
正規化された複数の振動に対応するデータを表示するステップと
を含む。

電力ネットワークの挙動を表すデータを表示する方法は、電力ネットワーク内の複数の異なる離間した位置の各々から少なくとも１つの信号を受信するステップを含む。少なくとも１つの信号は、上記位置における挙動を割らす。信号は、上記位置における振動挙動を特徴付けることができる。信号は、電気信号および機械的信号のうちの１つの振動を含むことができる。本方法はまた、複数の受信信号の最大振幅の振動を決定するステップと、ユーザ操作に従って閾値を設定するステップとをも含む。本方法は、決定されている振動の振幅を閾値と比較するステップをさらに含む。本方法は、決定されている振動の振幅が閾値よりも大きい場合は正規化振幅を決定されている振動の振幅として設定するステップ、および、決定されている振動の振幅が閾値未満である場合は正規化振幅を閾値の振幅として設定するステップのうちの一方をまたさらに含む。その後、複数の受信信号の各々における振動が、正規化振幅に対して正規化され、正規化された複数の振動に対応するデータが表示される。ユーザ操作に従って閾値を設定することができることによって、より小さい振幅の振動が、表示されるときに不当に大きく見えないようにすることが可能になり得る。

本方法は、決定されている振動の振幅が閾値と同じである場合は正規化振幅を決定されている振動の振幅として設定するステップ、および、決定されている振動の振幅が閾値と同じである場合は正規化振幅を閾値の振幅として設定するステップのうちの一方をさらに含むことができる。

本発明の第７の態様のさらなる実施形態は、本発明の任意の先行する態様の１つまたは複数の特徴、およびその逆を含むことができる。

本発明の第８の態様によれば、コンピュータに、本発明の第７の態様による方法を実施させるためのプログラム命令を含むコンピュータプログラムが提供される。より具体的には、コンピュータプログラムは、記録媒体上に具現化される、読み出し専用メモリ内に具現化される、コンピュータメモリ内に記憶される、および、電気搬送波信号上で搬送される、のうちの１つであってもよい。本発明の第８の態様のさらなる実施形態は、本発明の任意の先行する態様の１つまたは複数の特徴、およびその逆を含むことができる。

本発明の第９の態様によれば、電力ネットワークの挙動を表すデータを表示するための装置が提供され、装置は、
ユーザによって閾値を設定するために操作可能であるユーザ操作可能入力部と、
複数の信号を受信するステップであって、複数の信号の各々は、電力ネットワーク内の複数の異なる離間した位置の異なる位置から受信され、各信号は、上記位置における挙動を表す、受信するステップと、複数の受信信号の最大振幅の振動を決定するステップと、決定されている振動の振幅を閾値と比較するステップと、決定されている振動の振幅が閾値よりも大きい場合は正規化振幅を決定されている振動の振幅として設定するステップ、および、決定されている振動の振幅が閾値未満である場合は正規化振幅を閾値の振幅として設定するステップのうちの一方と、複数の振動の各々を、正規化振幅に対して正規化するステップとを行うように構成されているプロセッサと、
正規化された複数の振動に対応するデータを表示するように動作可能な表示装置と
を備える。

本発明の第９の態様のさらなる実施形態は、本発明の任意の先行する態様の１つまたは複数の特徴を含むことができる。

本発明者らは、振動周波数の補数を表示するという特徴が、本明細書に記載されているよりも広い適用可能性を有することを諒解するに至った。それゆえ、かつ本発明の第１０の態様によれば、基本振動数を有する電力ネットワークの挙動を表すデータを表示する方法が提供され、方法は、
電力ネットワーク内の複数の離間した位置の各々から信号に対応するデータを受信するステップであって、各信号は、それぞれの位置における挙動を表す、受信するステップと、
各信号における少なくとも１つの振動周波数を決定するステップであって、少なくとも１つの振動周波数は、基本振動数以外のものである、決定するステップと、
決定されている各振動周波数の周波数補数を決定するステップであって、周波数補数は、基本振動数＋振動周波数、および、基本振動数−振動周波数のうちの１つである、決定するステップと、
決定されている振動周波数の各々について、周波数補数および決定されている振動周波数のうちの１つに対応するデータを表示のために選択するステップと
を含む。

電力ネットワークの挙動を表すデータを表示する方法は、電力ネットワーク内の複数の離間した位置の各々から信号に対応するデータを受信するステップを含み、各信号は、それぞれの位置における挙動を表す。方法はまた、各信号における少なくとも１つの振動周波数を決定するステップをも含み、少なくとも１つの振動周波数は、電力ネットワークの基本振動数以外のものである。振動周波数は、例えば、電圧における振動または速度における振動であってもよい。方法はまた、決定されている各振動周波数の周波数補数を決定するステップをも含み、周波数補数は、基本振動数＋振動周波数、および、基本振動数−振動周波数のうちの１つである。一般的な形態において、周波数補数は、基本振動数−振動周波数であってもよい。信号が、電圧のような電気信号である場合、周波数補数は、電気信号から導出される振動特性の、測定されている機械的振動における同じ振動モードとの整列を可能にすることができる。振動特性の整列は、発電機ねじれ振動と電力ネットワーク内の構成要素との間の相互作用などを特定しやすくすることができる。それゆえ、方法は、決定されている振動周波数の各々について、周波数補数および決定されている振動周波数のうちの１つに対応するデータを表示のために選択するステップをさらに含む。本方法は、ユーザ操作に従って表示のためにデータを選択するステップを含むことができる。

電力ネットワーク内の異なる位置における複数の振動周波数の各々について、振動周波数および振動周波数の補数のうちの１つを表示のために選択することができることは、ユーザにとって、電力ネットワークおよび発電機のようなその接続されている電気機械の挙動を評価するのに有用であり得る。より具体的には、そのような能力は、ユーザが、相互作用する可能性がある振動成分の振動数を比較することを可能にする。例えば、回転子軸速度における振動は、電力ネットワークにおいて、基本振動数と振動周波数との間の差と考えられる。また、電力ネットワークにおける振動は、基本振動数と、電力ネットワークに接続されている発電機のような電気機械の振動周波数との間の差と考えられる。複数の位置の各々に関する電気的側面と機械的側面との間での表示のための選択は、可能性のある相互作用を検出しやすくすることができる。

本方法は、信号に基づいてデータを表示するステップをさらに含むことができる。周波数補数および振動周波数に基づくデータを、同時に表示することができる。代替的にまたは加えて、周波数補数および振動周波数に基づくデータは、異なる時点において表示されてもよい。ユーザは、例えば、電力ネットワークの挙動を評価するとき、周波数補数と振動周波数との間で表示を切り替えることができる。

信号は、発電機軸のような回転部分の回転速度のような機械的信号、または、電力ネットワーク内のある位置において測定される電圧もしくは電流のような電気信号であってもよい。

方法は、複数の離間した位置の各々から、上記位置における機械的挙動を表す第１の信号、および、上記位置における電気的挙動を表す第２の信号を受信するステップを含むことができる。より具体的には、方法は、第１の信号および第２の信号のうちの一方における振動周波数の補数を決定するステップを含むことができる。

方法は、周波数補数を提供した第１の信号および第２の信号のうちの他方の周波数補数および振動周波数に対応するデータを表示するステップをさらに含むことができる。例えば、機械的振動の周波数の補数に対応するデータが表示されてもよく、電気的振動の周波数に対応するデータがともに表示されてもよい。別の例として、電圧振動の周波数の補数に対応するデータが表示されてもよく、機械的振動の周波数に対応するデータがともに表示されてもよい。振動周波数の周波数補数および振動周波数に対応するデータを観察することが可能であることによって、電力ネットワークの挙動に関する有用な情報をユーザに対して明らかにすることができる。

本発明の第１０の態様のさらなる実施形態は、本発明の任意の先行する態様の１つまたは複数の特徴、およびその逆を含むことができる。

本発明の第１１の態様によれば、コンピュータに、本発明の第１０の態様による方法を実施させるためのプログラム命令を含むコンピュータプログラムが提供される。より具体的には、コンピュータプログラムは、記録媒体上に具現化される、読み出し専用メモリ内に具現化される、コンピュータメモリ内に記憶される、および、電気搬送波信号上で搬送される、のうちの１つであってもよい。本発明の第１１の態様のさらなる実施形態は、本発明の任意の先行する態様の１つまたは複数の特徴、およびその逆を含むことができる。

本発明の第１２の態様によれば、基本振動数を有する電力ネットワークの挙動を表すデータを表示するための装置が提供され、装置は、
電力ネットワーク内の複数の離間した位置の各々から信号に対応するデータを受信するステップであって、各信号は、それぞれの位置における挙動を表す、受信するステップと、各信号における少なくとも１つの振動周波数を決定するステップであって、少なくとも１つの振動周波数は、基本振動数以外のものである、決定するステップと、決定されている各振動周波数の周波数補数を決定するステップであって、周波数補数は、基本振動数＋振動周波数、および、基本振動数−振動周波数のうちの１つである、決定するステップと、決定されている振動周波数の各々について、周波数補数および決定されている振動周波数のうちの１つに対応するデータを表示のために選択するステップとを行うように構成されているプロセッサを備える。

本発明の第１２の態様のさらなる実施形態は、本発明の任意の先行する態様の１つまたは複数の特徴を含むことができる。

本発明のまたさらなる態様によれば、電力ネットワークの挙動を表すデータを表示する方法が提供され、方法は、電力ネットワーク内の複数の異なる離間した位置の各々から、上記位置における挙動、より具体的には、上記位置における振動挙動を表す少なくとも１つの信号を受信するステップと、受信信号に従って信号を表示するステップとを含む。本発明のまたさらなる態様の実施形態は、本発明の任意の先行する態様の１つまたは複数の特徴を含むことができる。

例としてのみ与えられ添付の図面を参照する以下の詳細な説明から、本発明のさらなる特徴および利点が明らかになる。

本発明の一実施形態による、振動を監視するための装置の図である。 本発明の一実施形態による、測定中断検出の図である。 クラーク変換が分散的に適用される第１の実施形態の図である。 クラーク変換が集中的に適用される第２の実施形態の図である。 アナログ電圧または電流信号を示す図である。 南極大陸およびそこに位置する架空の電力ネットワークを表すビデオ表示ユニットからの画像を示す図である。 分数調波振動のモード振幅グラフを示す図である。 分数調波振動のスペクトログラムを示す図である。

本発明の一実施形態による振動を監視するための装置１０が図１に示されており、装置１０は、図１において破線によって囲まれている。装置１０は、電力ネットワーク１２を監視するように動作可能である。電力ネットワーク１２は、複数のタービン１４と、従来の発電機２８と、再生可能発電機１６とを備える。電力ネットワーク１２は、複数のタービン１４および再生可能発電機１６によって供給を受けるＨＶＤＣリンクを備える３相電気ネットワーク１８をさらに備える。複数のタービン１４を備える電力ネットワーク１２の部分は、図１の上部に向かって示されている。再生可能発電機１６を備える電力ネットワーク１２の部分は、図１の左下に向かって示されている。電力ネットワーク１２の別の部分は、図１の右下に向かって破線内で示されている。振動を監視するための装置１０は、複数の測定構成を備える。第１の測定構成２０は、第１のタービン１４のシャフトの回転速度を測定するように動作可能である歯車プローブトランスデューサである。第２の測定構成２２および第３の測定構成２４は、それぞれ第２のタービンおよび第３のタービン１４のシャフトの回転速度を測定するように動作可能である歯車プローブトランスデューサである。第４の測定構成２６は、交流発電機２８のシャフトの回転速度を測定するように動作可能である歯車プローブトランスデューサである。歯車プローブトランスデューサの代わりに、またはそれに加えて、ゼブラテープ測定構成が使用されてもよい。

歯車プローブおよびゼブラテープによる軸速度の測定に加えて、発電機軸速度に関連する振動を特定するために、間接的な手法が使用される。永久磁石発電機（ＰＭＧ）を装着されている発電機において、電流信号が、励磁システム３０の静的部分から抽出される。励磁電流の反復パターンおよび信号の公称周期からの逸脱から、軸速度における振動を含む信号が導出される。軸速度動態を測定するための別の手法は、磁場探索コイル（ＦＳＣ）を発電機のケーシングに適用することであり、ＦＳＣは、回転子巻線がＦＳＣの下を通過するときの磁場の変化を測定する。結果得られる信号も、軸速度が導出される反復パターンを示す。ＦＳＣ測定の利点は、この技法が全体的に非侵襲的であること、および、ＦＳＣが、発電機回転子において、他の機械的軸速度測定が可能でない軸上の点において直接的に振動を測定することである。回転子速度を測定するためにＦＳＣを使用することは、Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｓｅａｒｃｈ Ｃｏｉｌ ａｓ ａ Ｍｅａｎｓ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｏｔｏｒ Ｓｐｅｅｄ ｏｆ ａｎ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｏｔｏｒ，Ｈ．Ｂ．Ｅｒｔａｎ ａｎｄ Ｏ．Ｋｅｙｓａｎ，Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｏｎ ２００９−ＥＰＥ Ｃｈａｐｔｅｒ“Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｒｉｖｅｓ’Ｊｏｉｎｔ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，１〜３ Ｊｕｌｙ ２００９，Ｌｉｌｌｅ，Ｆｒａｎｃｅにさらに記載されている。これらの間接的な手法の両方において、生信号が処理されて、軸速度に比例する信号が得られ、この信号はその後、歯車プローブまたはゼブラテープ測定からの他の速度測定値と同じように、下流のプロセスに提供される。

複数の測定構成は、電力ネットワーク１８内の複数の異なる位置の各々において３つの相の各々での電圧信号を測定するように動作可能である複数の変圧器３２をさらに備える。複数の測定構成は、電力ネットワーク１８内の複数の異なる位置の各々において３つの相の各々での電流信号を測定するように動作可能である複数の変流器３４をまたさらに備える。各測定装置は、後続の処理のために適切な形式の信号を提供するための公知の慣習に従って構成されている。例えば、各歯車プローブトランスデューサおよびゼブラテープ測定構成は、パルス列測定値を、回転速度に対応するアナログ信号に変換するように動作可能であるパルス幅カウンタを含むことができる。

振動を監視するための装置１０は、複数の波形測定装置３６を備え、各波形測定装置３６は、変圧器３２および変流器３４によって測定が行われる複数の位置のそれぞれに存在する。波形測定装置３６は、５０Ｈｚシステムにおいて１２，８００Ｈｚのサンプルレートにおいてローカル変圧器３２および変流器３４から出力信号を連続的に取得するように動作可能である、Ａｌｓｔｏｍ Ｇｒｉｄ製のＡｌｓｔｏｍ Ｒｅａｓｏｎ ＲＰＶ３１１デジタル障害記録装置を含む。デジタル障害記録装置による各サンプルは、複数のデータストリームの後の整列を可能にするためにタイムスタンプを付される。各デジタル障害記録装置によって記録されるデータは、電力ネットワーク１２の基本振動数のサイクルあたり４つのサンプルにダウンサンプリングされる。本実施形態において、基本振動数は５０Ｈｚであり、したがって、記録されるデータは２００Ｈｚにダウンサンプリングされる。速度測定が歯車プローブトランスデューサまたはゼブラテープ測定構成によって為される場合、速度測定値はデジタル障害記録装置においても受信され、そこで、速度測定値はタイムスタンプを付され、基本振動数のサイクルあたり４つのサンプルへのダウンサンプリングを受ける。その後、波形測定装置３６は、ダウンサンプリングされたデータに対して様々な試験を実施し、データの前方伝送のための帯域幅要件を低減するために、ダウンサンプリングされたデータに変換を適用するように動作可能である。様々な試験の実施および変換の適用は、下記にさらに説明する。

データは、内部での処理のために、ＩＥＥＥ Ｃ３７．１１８プロトコルに従って、波形測定装置３６の各々から中央制御室３８へと搬送され、その後、ユーザに表示される。中央制御室３８において受信されるデータの処理および表示は、下記にさらに説明する。

図１に示す構成は、上記に記されている振動を監視するための装置１０、および、電力ネットワーク１２の部分に加えて、さらなる装置を備える。公知の形態および機能の引き外し装置の形態のＳＳＲ保護４０が、発電プラントに存在する。より具体的には、ＳＳＲ保護４０は、タービン１４および再生可能発電１６に存在する。ＳＳＲ保護４０からの出力は、ＤＮＰ３プロトコルに従って中央制御室３８に搬送される。

電力システムからの生測定値は、下流の振動分析および表示に一貫したデータストリームを提供するために前処理される。そのような前処理を行わなければ、測定データの不連続性および外乱が、分析プロセスを妨害し、場合によってはオペレータに対するスプリアス通知を導入する可能性がある。前処理はまた、３相データの個々の位相から利用可能な有効データを利用することによって、後続の振動分析および表示に利用可能なデータ内の間隙を最小限に抑える。さらには、前処理は、単相表現への変換を通じて通信および記憶されるべきデータの量を低減する。下記にさらに説明するように、前処理は、１つまたは２つの位相において電力システム内に障害が存在するか否か、および、１つまたは２つの位相の測定値に見られる故障が存在するか否かに応じて上げ下げされるデータ品質フラグを決定することを含む。加えて、クラーク変換によって導出される単相測定値出力は、３つの測定位相におけるデータの品質に従って、３相、２相または単相からの導出の間で入れ替わり、それによって、下流のプロセスにとって最大の、データの連続性が得られる。

データ品質フラグを作成することによって、入来する３相ダウンサンプリングデータと処理のために発信されるデータとの間に、３サイクルのバッファが作成される。この３サイクルバッファ内で、検証フラグが決定され、データ不連続性、外乱および測定不具合を管理するために、下流の振動分析プロセスによって使用されるデータに適用される。より具体的には、下流の分析プロセスは、フラグを付されたデータを、振動分析結果内にスプリアス効果を導入することなく補充されるべき有効データ内の間隙として処理する。

ここで、各波形測定装置３６内の様々な試験の実施を説明する。測定中断試験が、図２に示されている。測定データの処理中、処理ステップまたはそれ自体のいずれかの結果として遅延が導入され、それによって、位相切り替えおよびデータの不連続性が、不良なデータの期間の間に生じる。これによって、分数調波振動の誤検出が回避される。第１のステップとして、３つの位相の各々からのダウンサンプリングされた電圧および電流データが、各位相５２のピーク値を抽出するためにフィルタリングされる。フィルタは、１サイクルの遅延をデータに導入する。それゆえ、第１のサイクルのデータは不良としてマークされ、後に無視される。抽出されたピーク値は、後の測定中断試験に使用される。測定中断試験の目的は、いずれのサンプリングされた位相データが有効であり、措置を受けるべきであるか、および、いずれのサンプリングされた位相データが無効であり、それゆえ無視されるべきであるかを決定することである。

第１のカテゴリの測定中断試験は、障害検出である。障害は、例えば、木の枝が電線に接触することまたは雷によって引き起こされる場合がある。障害検出は、電圧および電流の各々に関して実施される。概略的な手法は、電圧データと電流データとで同じであるが、電圧信号および電流信号の異なる挙動を考慮に入れるという差はある。本誤検出手法は、非対称障害条件および対称障害条件のうちの非対称障害条件のみを検出するように動作可能であることに留意されたい。これは、ゼロ付近まで降下する、３つすべての位相の電圧に関して、対称障害条件と早期の分数調波共振との間には、電力ネットワークの挙動の類似性があり得るためである。対称障害条件を検出するには、そうでなければ関連する振動挙動を明らかにすることになるデータの廃棄の危険を冒すことになる。対称障害条件と、早期の分数調波共振との間の区別は、その後、振動減衰推定を通じて中央制御室３８においてデータ分析の間に達成される。中央制御室におけるデータ分析は一般的に、３〜５分の時間窓におけるデータの観察と、振動周波数、振幅および減衰の抽出とを含む。対称障害は通常、良好に減衰された振動リングダウン応答を有する短い過渡現象であり、一方、分数調波共振事象は通常、振幅の上昇および不満足な減衰によって特徴付けられる持続する振動である。

電圧および電流の各々の障害検出は、２つの試験、すなわち、位相障害の検出５４および位相不平衡の検出５６を含む。電圧および電流の２つの試験をここで考察する。

電圧の位相障害検出５４は、３つの位相のうちのいずれか１つに関して、ピーク電圧データが所定の期間にわたって所定量を超える分だけ低減したか否かを決定することを含む。所定量は、１３２ｋＶの公称電圧の２０％のような、公称電圧のユーザが設定可能な割合である。本実施形態において、所定期間は、ＡＣ波形のあるサイクルである。それゆえ、電圧の位相障害検出試験は以下のように表現することができる。

ピークＶ位相_{ｉ現在のサイクル}−ピークＶ位相_{ｉ先行のサイクル}＜（−障害検出設定の閾値）＊公称電圧、ならば、障害位相である
電圧の位相不平衡５６の検出は、３つの電圧位相の最大ピーク値と、３つの電圧位相の最小ピーク値との間の差が所定値よりも大きいか否かを決定することを含む。所定量は、１３２ｋＶの公称電圧の３０％のような、ＡＣ波形の公称電圧のユーザが設定可能な割合である。それゆえ、電圧の位相不平衡試験は以下のように表現することができる。

最大ピークＶ−最小ピークＶ＞不平衡許容設定＊公称電圧、ならば、不平衡検出である
位相のいずれか１つの位相障害検出試験と位相不平衡試験が両方とも不合格である場合、障害条件信号５８が電圧に関して生成される。障害条件信号は、２００ｍｓの所定の期間にわたって保持することができる。２００ｍｓの期間は、障害の大部分を解消するのに適切な時間長である。障害条件の検出は、最大１サイクルの遅延を含む。アルゴリズムは、後述する故障条件処理と同じ遅延をもたらすように、２サイクルの遅延をもたらす。初期電圧データの最初の４サイクルは、フィルタのための１サイクルの遅延および位相測定のための３サイクルの遅延の理由で不良データとしてマークされ、障害条件試験アルゴリズムの初期化の間に障害条件試験アルゴリズムの誤った動作を回避するために無視される。２つの試験が合格または不合格であるかにかかわらず、３相電圧サンプルが変換のために渡される。

ここで、電流を参照すると、電流の位相障害検出５４は、３つの位相のうちのいずれか１つに関して、ピーク電流データが所定の期間にわたって所定量を超える分だけ増大したか否かを決定することを含む。所定量は、１．５ｋＡの定格電流の２０％のような、定格電流のユーザが設定可能な割合である。本実施形態において、所定期間は、ＡＣ波形のあるサイクルである。それゆえ、電流の位相障害検出試験は以下のように表現することができる。

ピークＩ位相_{ｉ現在のサイクル}−ピークＩ位相_{ｉ先行のサイクル}＞障害検出設定の閾値＊定格電流、ならば、障害位相である
電流の位相不平衡５６の検出は、３つの電流位相の最大ピーク値と、３つの電流位相の最小ピーク値との間の差が、１．５ｋＡの定格電流の３０％など、所定値よりも大きいか否かを決定することを含む。所定値は、ＡＣ波形の定格電流のユーザが設定可能な割合である。それゆえ、電流の位相不平衡試験は以下のように表現することができる。

最大ピークＩ−最小ピークＩ＞不平衡許容設定＊定格電流、ならば、不平衡検出である
上記の電圧のように、電流に関して位相のいずれか１つの位相障害検出試験と位相不平衡試験が両方とも不合格である場合、障害条件信号５８が電流に関して生成される。障害条件信号は、２００ｍｓの所定の期間にわたって保持することができる。２００ｍｓの期間は、障害の大部分を解消することを可能にするのに適切な時間長である。障害条件の検出は、最大１サイクルの遅延を含む。アルゴリズムは、後述する故障条件処理と同じ遅延をもたらすように、２サイクルの遅延をもたらす。

第２のカテゴリの測定中断試験は、測定装置故障の試験である。測定装置故障試験は、電圧および電流の各々のサンプリングされたデータに対して実施される。この手法は、電圧データと電流データとに対して同じである。

電圧に関する測定装置故障に関する試験は、変圧器故障に関する試験を含む。変圧器故障試験は、２つの試験、すなわち、低ピーク電圧検出６２および位相不平衡の検出５６を含む。低ピーク電圧が存在するか否かを決定することは、３つの位相の各々のピーク電圧が、所定値よりも大きいか否かを決定することを含む。２つまでの位相の故障が検出され、３つすべての位相の故障は無視される。所定値は、１３２ｋＶの公称電圧の３０％のような、公称電圧のユーザが設定可能な割合である。それゆえ、変圧器故障試験は以下のように表現することができる。

ピークＶ位相_ｉ＞正常電圧閾値＊公称電圧、ならば、位相_ｉ＿ＯＫである
電圧の位相不平衡の検出５６は上述したとおりである。ある位相に関する低ピーク電圧検出試験６２と位相不平衡試験５６の両方が不合格である場合、変圧器故障条件信号６４が、対応する各位相に関して生成される。故障決定がＡＣ波形６６の少なくとも２サイクルにわたって存続し、それによって確実性がもたらされる場合に、変圧器故障条件信号６４が確定される。したがって、過渡的な低電圧の理由で生じ得る、後続の処理の間の不要な位相切り替えのような問題が回避される。加えて、３つではなく１つまたは２つの位相が低ピーク電圧検出試験６２に不合格である場合、全体的変圧器故障条件信号７０が生成される。

電流に関する測定装置故障に関する試験６４は、変流器故障に関する試験を含む。変流器故障試験は、２つの試験、すなわち、低ピーク電流検出６２および不平衡位相の検出５６を含む。低ピーク電流が存在するか否かを決定することは、ピーク電流が、所定値よりも大きいか否かを決定することを含む。所定値は、１．５ｋＡの定格電流の５％のような、定格電流のユーザが設定可能な割合である。それゆえ、変流器故障試験は以下のように表現することができる。

ピークＩ位相_ｉ＞正常電流閾値＊定格電流、ならば、位相_ｉ＿ＯＫである
電流の不平衡位相の検出は上述したとおりである。ある位相に関する低ピーク電流検出試験６２と位相不平衡試験５６の両方が不合格である場合、変流器故障条件信号６４が、対応する各位相に関して生成される。故障決定がＡＣ波形６６の少なくとも２サイクルにわたって存続する場合に、変流器故障条件信号６４が確定される。本２サイクル遅延は、電流が電圧よりも迅速に故障から復旧する傾向があることにかかわりなく、電圧に関して適用される遅延と一貫して適用される。加えて、３つではなく１つまたは２つの位相が低ピーク電流検出試験６２に不合格である場合、全体的変流器故障条件信号７０が生成される。

障害条件信号５８または全体的故障条件信号７０のいずれかが生成される場合、測定中断条件信号７２が生成される。障害条件信号と同様に、測定中断条件信号７２は２００ｍｓにわたって保持される。

測定ストリームの開始時に、初期電流および電圧データの最初の４サイクルは、フィルタのための１サイクルの遅延および位相測定のための３サイクルの遅延の理由で不良データとしてマークされ、障害条件試験アルゴリズムの初期化の間に障害条件試験アルゴリズムの誤った動作を回避するために無視される。２つの試験が合格または不合格であるかにかかわらず、３相電流サンプルが変換のために渡される。変圧器および変流器は、故障後に復旧することができ、それによって、測定は再び有効になる。不具合のあった変圧器または変流器の復旧後、変換のために測定値が渡される前に、３サイクルの遅延が適用される。この遅延をもたらすことによって、データが不連続になる尤度が低減する。復旧の間、変圧器または変流器故障条件信号は生成され続ける。

上述した障害検出の後、位相サンプリングデータは変換を受ける。ここで、各波形測定装置３６内の変換の適用を説明する。本実施形態において利用される変換はクラーク変換である。

式中、Ｄは、変換を受けるデータが電流測定に関する場合は電流（すなわち、ｉ）であり、または、変換を受けるデータが電圧測定に関する場合は電圧（すなわち、ｖ）である。

クラーク変換は、２つまたは３つの位相からのデータが利用可能であるかにかかわらず、複数の位相の単相表現を生成するように動作可能である。それゆえ、クラーク変換を適用することによって、振動挙動の観測性を損なうことなくデータが低減され、それによって、不当な遅延または不当な帯域幅オーバヘッドなしに、低減したデータをより容易に中央制御室３８に搬送することができる。１つの位相のデータのみが利用可能である場合、変換は行われず、データは上述したように中央制御室３８に搬送される。有効データと不良データの両方が変換を受ける。不良データ期間中に位相切り替えおよび不連続性が行われることを可能にするために、クラーク変換によって操作されるリアルタイムサンプルが、３サイクルだけ遅延される。３サイクルの遅延のうちの１サイクルは、ピーク値を決定するためのフィルタリングを考慮に入れて必要とされる。３サイクルの遅延のうちの２サイクルは、変圧器または変流器故障を検出することを可能にするために必要とされる。不良データは、障害が解消される前に不良データ期間が完了する危険性を低減するために２サイクル遅延を受ける。例えば、変圧器または変流器の復旧の理由で有効位相測定値の数が変化した場合、位相切り替えを考慮に入れるために２００ｍｓにわたって不良データ信号が生成される。

２つの位相のデータが変換を受ける場合、以下のクラーク変換のβ変換が適用される。上述した試験によって決定されるものとして、有効位相測定値に変化がある場合、変換に適用される２つ位相は、それに応じて変更される。β変換は、以下の形式を有する。

式中、Ｄは、変換を受けるデータが電流測定に関する場合は電流（すなわち、ｉ）であり、または、変換を受けるデータが電圧測定に関する場合は電圧（すなわち、ｖ）である。この変換は、位相ａおよびｂが変換される場合に適用される。位相ｂおよびｃまたは位相ｃおよびａが変換される場合、行列乗算の後者の部分はそれぞれ以下のようになる。

３つの位相のデータが変換を受ける場合、クラーク変換のα変換が適用される。α変換は、以下の形式を有する。

式中、Ｄは、変換を受けるデータが電流測定に関する場合は電流（すなわち、ｉ）であり、または、変換を受けるデータが電圧測定に関する場合は電圧（すなわち、ｖ）である。

クラーク変換が分散的に適用される第１の実施形態の表現が、図３Ａに示されている。第１の実施形態は、複数のサブステーション８２を含む。各サブステーション８２は、上述したように３相電圧および電流測定値をフィルタリングおよびダウンサンプリングするように構成されている装置８４を含む。各サブステーション８２は、上述したようにフィルタリングおよびダウンサンプリングされたデータにクラーク変換を適用するように構成されている装置８６をさらに含む。第１の実施形態は、サブステーション８２の各々から変換されたデータを受信する中央制御室８８をまたさらに備える。サブステーション８２の各々において変換を適用することによって、データ量が低減し、それによって、例えば、サブステーション８２と中央制御室８８との間の制限された通信帯域幅に照らして、中央制御室８８へのデータの前方伝送がより容易に達成される。中央制御室８８は、受信される変換データの周波数領域分析のために構成されている分析装置９０と、分析されたデータおよび変換された測定データを表示し、分析に従って警報を提供するための表示および出力装置９２と、受信される変換データおよび分析装置９０によって実施される分析の結果を記憶するためのデータ記憶装置９４とを備える。変換を適用することには、データ記憶装置９４に関するデータ記憶要件が低減し、表示および出力装置９２によって視覚化画より単純になるというさらなる利点がある。

クラーク変換が集中的に適用される第２の実施形態の表現が、図３Ｂに示されている。第２の実施形態は、複数のサブステーション１０２、１０４を含む。２つのサブステーション１０２の各々は、上述したように３相電圧および電流測定値をフィルタリングおよびダウンサンプリングするように構成されている装置１０６を含む。第２の実施形態は、サブステーション１０２の各々からこのように処理された測定データを受信する中央制御室１０８をまたさらに備える。中央制御室１０８は、サブステーション１０２から受信される処理済み測定データにクラーク変換１１０を適用するように構成されている。中央制御室１０８は、変換データの周波数領域分析のために構成されている分析装置１１２と、分析されたデータおよび変換された測定データを表示するための表示装置１１４と、分析に従って警報を提供するための出力装置１１６と、受信される変換データ、分析装置１１２によって実施される分析の結果および出力装置１１６によって出力される警報を記憶するためのデータ記憶装置１１８とを備える。第２の実施形態によるクラーク変換を適用することによって、データ記憶装置１１８に対する記憶要求が低減し、表示装置１１４による視覚化をより単純にすることが可能になる。第２の実施形態は、単相測定値処理装置１２０を備える第３のサブステーション１０４をまたさらに備える。第３のサブステーション１０４からの単相測定値は、位相が１つだけであることに関連してクラーク変換が動作しないことに照らして、分析装置１１２に直接的に通信される。

ここで、図１、図３Ａおよび図３Ｂの中央制御室３８、８８、１０８において受信されるデータの処理および表示を説明する。

図４は、図３Ａおよび図３Ｂのサブステーション８２、１０２に含まれる測定装置の動作によるデータサンプル点とともに、アナログ電圧または電流信号を示す。その後、サンプリングされたデータは、中央制御室３８、８８、１０８に通信される前に、図３Ａおよび図３Ｂを参照しながら上述したように処理および変換される。後述するプロセスに従って中央制御室３８、８８、１０８において受信されるデータを処理した後、電力ネットワークの表現が、ワークステーションの一部を形成するような、ビデオ表示ユニット上に示される。電力ネットワークは、電力ネットワークの地理的領域の地勢を示す地図の形式で表示される。図５は、南極大陸およびそこに位置する架空の電力ネットワークを示すビデオ表示ユニットからの画像を含む。図５から分かるように、電力ネットワークは、上述したように電圧、電流および速度のうちの少なくとも１つが測定される、六角形の標識によって各々が指定されている７つの離間した位置を有するメインループを備える。六角形の標識の色は、その位置におけるステータスを示し、緑色（図５のより明るい色）は通常のステータスを示し、黄色（垂直破線を有する図５のより明るい色）は警告ステータスを示し、赤色（図５のより暗い色）は警告ステータスを示す。図５から分かるように、島の南の３つの標識は通常の状態にある。ループを巡って時計回り方向における隣の標識は警報状態にあり、ループを巡って反時計回り方向における隣の標識も警報状態にある。島の北東に向かう残りの２つの標識は警告状態にある。

図５から分かるように、垂直バーが警告および警報状態にある標識の各々から延伸し、最も西にある標識は通常状態にある。各垂直バーは、各位置におけるそのような測定値の可用性、後述するような処理およびユーザによる選択に応じて、電圧、振動数または速度における振動の大きさをその長さによって表す。図５をさらに考察すると、通常状態にある最も西の標識は、左から右へと上向きに延伸する対角線を有し、電圧における振動の大きさを示す中程度の長さのバーを有する。警報状態にある西の標識は、左から右へと下向きに延伸する対角線を有し、速度における振動の大きさを示すより大きい長さのバーを有する。警報状態にある東の標識は、左から右へと上向きに延伸する対角線を有し、電圧における振動の大きさを示すより大きい長さのバーを有する。北東に向かう警告状態にある２つの標識の各々は、水平の線を有し、電流における振動の大きさを示す、中程度の長さのバーを有する。標識が警告または警報状態にあるとき、ユーザは、様々な位置においていずれの測定値が閾値にかかったか、および、様々な位置における振動の程度を見、それによって、いずれの位置、したがってプラントが振動挙動に関与するかを決定することが可能である。複数のデータソースが１つの位置において利用可能である場合、ソフトウェアは、警報状態および正規化された振幅に従って表示するために、最も大きい測定値を自動的に選択する。ユーザはまた、所与の値からの振動振幅の時間履歴を明示的に選択および観察することもできる。

様々な検出されているモード振動が、図５の表示の左手側に向かって示されている。表示の左手側に向かうモードボックスがクリックされると、選択された振動モードに関連する地域ビューおよびグラフが表示される。各モードボックスはまた、減衰時間定数およびボックスの色によって反映されるような警報状態によって、モードの減衰をも示す。各モードボックスは、上述した六角形の標識と同じようにステータスを示す色を有し、緑色が通常のステータスを示し、黄色が警告ステータスを示し、赤色が警報ステータスを示す。

図５に示す表示の下部から分かるように、左手のグラフは、１４分５５秒の期間にわたる分数調波振動のモード振動数を示す。表示の下部の右手のグラフは、同じ期間にわたる分数調波振動のモード減衰を示す。代替的に、ユーザは、図５に示す２つのグラフの上方の適切なタブをクリックすることによって、同じ期間にわたる分数調波振動のモード振幅を示すことができる。図６は、そのようなモード振幅グラフを示す。図６の左手のグラフは、５分の期間にわたる分数調波振動の速度振幅を示す。図６の中央のグラフは、１４分５５秒の期間にわたる分数調波振動の電圧振幅を示す。図６の右手のグラフは、１４分５５秒の期間にわたる分数調波振動の電流振幅を示す。分数調波振動のデータは、図３Ａおよび図３Ｂの分析装置９０、１１２の動作に従って得られる。分析装置は、Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｂｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｏｒｓｉｏｎａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｐｈａｓｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｔｕｏｍａｓ Ｒａｕｈａｌａ他，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ，Ｖｏｌ．ＰＰ，Ｉｓｓｕｅ ９９，２２ Ｍａｙ ２０１５に記載されているＳＳＯ振動数を検出するための手法に従って動作可能である。

上述したように、中央制御室３８、８８、１０８において受信されるすべての測定データが記憶される。それゆえ、ユーザは、振動挙動のレトロスペクティブ分析のために履歴データを表示することもできる。プロセスはまた、５０Ｈｚシステムにおける４Ｈｚ〜４６Ｈｚおよび６０Ｈｚシステムにおける４Ｈｚ〜５６Ｈｚ内の測定データに基づいて分数調波振動のスペクトログラムを決定することと、スペクトログラムをビデオ表示ユニット上に表示することとをも含む。図７は、そのようなスペクトログラムを示す。スペクトログラムは、本事例では３０分である期間にわたる、分析されている周波数範囲にわたる振動の振幅を示す。より明るい色は、より大きい振幅を反映し、それによって、一定の期間にわたって存在する振動が、スペクトログラムの右において色分けに従ってより明るい色の水平の線として見えている。右手のグラフは、スペクトログラム上に置かれているカーソルを使用して選択されている特定の時点に関連するパワースペクトル密度（ＰＳＤ）に対する振動数を示す。グラフはまた、基本振動数の周りの振動周波数の反映をも示しており、これは、存在する場合、振動が基本振動数に対する変調であるかまたは追加であるかを解釈するために使用することができる。

ここで、表示の前のデータの処理を参照すると、１つのプロセスは、あるタイプの信号を他のタイプの信号よりも上位に優先順位付けすることを含む。優先順位付けが存在する場合、少なくとも２つの異なるタイプの信号、すなわち、電圧、電流および電気機械の回転速度のうちの少なくとも２つが処理される。プロセッサは、回転速度信号に、電圧信号よりも高い優先順位を与え、電圧信号に、電流信号よりも高い優先順位を与えるように動作可能である。優先順位付けの後、両方の振動を同時に、ただし、色を使用すること、または、優先順位付けされたタイプの信号を表示上で優先順位のより低いタイプの信号の左に配置することなどによって、優先順位付けされたタイプの信号がより目立つように表示することによって、回転速度のような優先順位付けされたタイプの信号の振動が、電圧のような別のタイプの信号の振動よりも優先して表示される。振動は、優先順位付けを受け、上述したステップ、すなわち、とりわけ測定、クラーク変換の適用およびＳＳＯ分析の後に表示される。代替的な手法は、プロセッサが、優先順位付けされたタイプの信号を選択し、種々の利用可能なタイプの信号のうち、優先順位付けされたタイプの信号のみの振動を表示することを含む。したがって、振動挙動の性質に関する洞察をユーザに提供する可能性がよりまたは最も高いタイプの信号が、ユーザの介入なしに表示される。ユーザは、そうすることを所望する場合に、優先順位のより低いタイプの信号を表示することを妨げることができる。このプロセスは、電気ネットワーク全体または電気ネットワークの一部分に関して、優先順位付けおよび選好表示に関してユーザが構成可能である。

別のプロセスは、速度における複数の振動のような、同じタイプの信号の複数の測定値がある位置において最大振幅の振動を決定することを含む。プロセッサは、複数の測定振動を比較し、最大振幅の振動を決定するように動作可能である。その後、最大振幅の振動が、問題になっている位置に表示される。

別のプロセスは、振動を閾値と比較することと、振動が閾値よりも大きい場合、振動を表示することとを含む。このプロセスは、ディスプレイに示されるすべての位置に関して実施され、それによって、振動が最大である位置に、ユーザの注意が引かれる。さらに、閾値はユーザが設定可能であり、それによって、ユーザは、例えば、より極端な振動挙動を呈している位置のより小さいサブセットにおいて挙動に注目する前に、適度な振動挙動を呈している位置のより大きいサブセットにおいて挙動を観察することができる。

別のプロセスは、振動振幅を正規化することを含む。ユーザは、電圧における振動のような、あるタイプの信号について閾値を設定する。その後、プロセスは、複数の位置からのこのタイプの信号の複数の振動を比較することと、最大振幅の振動を決定することとを含む。その後、最大振幅の振動が、閾値と比較される。最大振幅の振動が閾値よりも大きい場合、複数の振動が各々、最大振幅の振動に対して表示のために正規化される。最大振幅の振動が閾値よりも小さい場合、複数の振動が各々、閾値に対して正規化される。

別のプロセスは、特定のタイプの信号の振動周波数の補数を決定することを含む。補数は、電力ネットワークの基本振動数から振動周波数を減算することによって、複数の位置からの測定値に関して決定される。振動周波数が、電圧における振動周波数のような、電気信号に関連する場合、速度における振動周波数のような、機械的測定値における同じ振動モードと整列することを可能にするために、補数が使用される。プロセスは、適切な信号の決定されている補数に対応するデータを表示することをさらに含む。補数を観察することができることは、ユーザにとって、電力ネットワークの挙動を評価するのに有用であり得る。プロセスは、振動周波数と振動周波数の補数との間で表示のために選択すること、ならびに、電気的振動周波数および機械的振動周波数のうちの一方を、電気的振動周波数および機械的振動周波数のうちの他方の補数とともに表示することのうちの１つを含む。例えば、ユーザは、電圧測定値に基づく振動周波数の補数と、電圧測定値に基づく振動周波数との間で切り替えることができる。別の例として、ユーザは、電圧測定値に基づく振動周波数の補数を、回転速度測定値に基づく振動周波数とともに、表示のために選択することができる。

上述したように表示されるデータに基づいて、ユーザは、信号タイプに関して主要な振動成分、相互作用する要素の位置、電力ネットワークを通じて振動がとる経路などのような、振動挙動の性質に関する結論に達することが可能である。その後、直列キャパシタの補償レベルの変更、相互作用を回避するための電力ネットワークの再構成、発電再供給などのような適切な措置をユーザがとることができる。

１０ 波形データに変換
１２ 電力ネットワーク
１４ 複数のタービン
１６ 再生可能発電機
１８ ３相電気ネットワーク
２０ 第１の測定構成
２２ 第２の測定構成
２４ 第３の測定構成
２６ 第４の測定構成
２８ 交流発電機
３０ 励磁システム
３２ 変圧器
３４ 変流器
３６ 波形測定装置
３８ 中央制御室
４０ ＳＳＲ保護
５２ 位相
５４ 位相障害検出
５６ 位相不平衡検出
５８ 移送不平衡
６２ 低ピーク電気
６４ 変圧器故障条件信号
６６ ＡＣ波形
７０ 障害条件信号
７２ 測定中断条件信号
８２ サブステーション
８８ 中央制御室
９０ 分析装置
９２ 表示および出力装置
９４ データ記憶装置
１０２ サブステーション
１０４ サブステーション
１０８ 中央制御室
１１０ クラーク変換
１１２ 分析装置
１１４ 表示装置
１１６ 出力装置
１１８ データ記憶装置
１２０ 単相測定値処理装置

Claims (32)

1. 電力ネットワーク（１２）内のＡＣ波形の測定に従って、前記電力ネットワーク（１２）内で相互作用する傾向がある振動を監視する方法であって、
   前記電力ネットワーク（１２）内のある位置（１０２）における３相ＡＣ波形のうちの少なくとも２つの位相の各位相（５２）における電気量に対応する第１の波形データを受信するステップと、
   前記第１の波形データから、単相表現において前記位置（１０２）における電気量に対応する第２の波形データを提供するために、前記第１の波形データに変換（１０）を適用するステップであって、前記第２の波形データは、前記少なくとも２つの位相に依存する、適用するステップと
   を含む、方法。
2. 前記変換は、３相座標系からの前記少なくとも２つの位相のデータを、２軸基準座標系に投影するように動作可能である、請求項１記載の方法。
3. 前記変換はクラーク変換（１１０）である、請求項２記載の方法。
4. 前記第１の波形データを受信するステップは、前記電力ネットワーク（１２）内の前記位置における３相ＡＣ波形の３つの位相の各位相における電気量に対応する第１の波形データを受信するステップを含み、前記変換は、１つのみの位相における電気量に対応する第２の波形データを提供するために、前記３つの位相の各位相（５２）における電気量に対応する前記第１の波形データに対して動作可能である、請求項１乃至３のいずれか１項記載の方法。
5. 前記変換（１１０）が前記クラーク変換（１１０）であり、３つの位相が変換（１１０）を受け、前記変換は、以下の形式を有し、
   式中、Ｄは、電流が測定される場合は電流であり、または、電圧が測定される場合は電圧である、請求項４記載の方法。
6. 前記変換（１１０）が前記クラーク変換（１１０）であり、２つの位相のみが変換を受け、前記変換は、以下の形式を有し、
   式中、Ｄは、電流が測定される場合は電流であり、または、電圧が測定される場合は電圧である、請求項１乃至５のいずれか１項記載の方法。
7. 測定中断が存在するか否かを決定するステップをさらに含む、請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法。
8. 測定中断が存在するか否かを決定するステップは、ＡＣ波形の少なくとも１つの位相（５２）の各々のピーク値を決定するステップを含む、請求項７記載の方法。
9. 前記第１の波形データに反映される障害条件が存在するか否かを決定するステップをさらに含む、請求項１乃至８のいずれか１項記載の方法。
10. 障害条件が存在するか否かを決定するステップは、非対称障害条件および対称障害条件のうち、非対称障害条件のみが存在するか否かを決定するステップを含む、請求項９記載の方法。
11. 障害条件が存在するか否かを決定するステップは、位相に欠陥があるか否かを決定するステップをさらに含む、請求項９または１０記載の方法。
12. 位相に欠陥があるか否かを決定するステップは、３相ＡＣ波形のうちの前記少なくとも２つの位相の各々のピーク値が、所定の期間にわたって所定量を超えるだけ変化したか否かを決定するステップを含む、請求項１１記載の方法。
13. 障害条件が存在するか否かを決定するステップは、複数の位相が不平衡である（５６）か否かを決定するステップをさらに含む、請求項９乃至１２のいずれか１項記載の方法。
14. 複数の位相が不平衡である（５６）か否かを決定するステップは、前記複数の位相の最大ピーク値と、前記複数の位相の最小ピーク値との間の差が所定値よりも大きいか否かを決定するステップを含む、請求項１３記載の方法。
15. 障害条件があるという決定に従って障害条件信号を生成するステップをさらに含み、前記障害条件信号（７０）は、所定の期間にわたって生成される、請求項９乃至１４のいずれか１項記載の方法。
16. 前記第１の波形データに反映される故障条件が存在するか否かを決定するステップをさらに含む、請求項１乃至１５のいずれか１項記載の方法。
17. 故障条件が存在するか否かを決定するステップは、低ピーク電気量（６２）が存在するか否かを判定するステップを含み、低ピーク電気量（６２）が存在するか否かを判定するステップは、ピーク値が所定値よりも大きいか否かを決定するステップを含む、請求項１６記載の方法。
18. 故障条件が存在するという決定は、低ピーク電気量（６２）が存在するという決定、および、複数の位相が不平衡であるという決定に従う、請求項１７記載の方法。
19. 故障条件信号（７０）は、故障条件の決定に従って生成され、前記故障条件信号（７０）は、前記決定が前記ＡＣ波形の少なくとも２サイクルにわたって存続する場合に生成される、請求項１６乃至１８のいずれか１項記載の方法。
20. 前記第１の波形データに前記変換を適用する前に、所定の期間の前記故障条件からの復旧後の遅延が存在する、請求項１６乃至１９のいずれか１項記載の方法。
21. 前記第１の波形データを受信するステップは、前記電力ネットワーク（１２）内の複数の離間した位置の各々において前記第１の波形データを受信するステップを含み、前記変換を適用するステップは、前記第１の波形データから、前記複数の離間した位置の各々における単相表現における電気量に対応する第２の波形データを提供するために、前記第１の波形データに変換を適用するステップを含む、請求項１乃至２０のいずれか１項記載の方法。
22. 前記電力ネットワーク（１２）の挙動を特徴付けるために、前記第２の波形データを処理するステップをさらに含む、請求項１乃至２１のいずれか１項記載の方法。
23. 前記第２の波形データに従って時間的に変化するデータを決定するステップをさらに含み、前記時間的に変化するデータは、振動の周波数、振幅および減衰のうちの少なくとも１つに対応する、請求項２２記載の方法。
24. 前記第２の波形データを処理するステップは、前記電力ネットワーク（１２）内の複数の位置における異なる電気量の測定から導出される時間的に変化するデータの比較に従って共振を形成するために、前記電力ネットワーク（１２）を通じて相互作用する振動モードを各々が有する少なくとも２つのシステムの間の相互作用を特定するステップを含む、請求項２３記載の方法。
25. 前記電力ネットワーク（１２）内のある位置において測定される発電機回転子速度データを受信するステップと、前記電力ネットワークの少なくとも１つの時間的に変化する特性を導出するために、前記発電機回転子速度データを処理するステップとをさらに含み、前記少なくとも１つの時間的に変化する特性は、前記第２の波形データに基づいて時間的に変化するデータとともに受信される、請求項１乃至２４のいずれか１項記載の方法。
26. 前記電力ネットワーク内の前記位置において取得される波形データを受信するステップと、前記受信される波形データをダウンサンプリングするステップとをさらに含み、前記第１の波形データは、前記ダウンサンプリングされた波形データに対応する、請求項１乃至２５のいずれか１項記載の方法。
27. 前記電力ネットワーク（１２）内の前記位置において取得される前記波形データは、少なくとも１ｋＨｚのレートにおいてサンプリングされ、ダウンサンプリングは、前記電力ネットワーク（１２）のＡＣ波形のサイクルあたり少なくとも２つのサンプルのレートへのものである、請求項２６記載の方法。
28. 前記第２の波形データに基づいてスペクトログラムを決定するステップをさらに含む、請求項１乃至２７のいずれか１項記載の方法。
29. 請求項１乃至２８のいずれか１項記載の方法をコンピュータに実施させるプログラム命令を含む、コンピュータプログラム。
30. 記録媒体上に具現化される、読み出し専用メモリ内に具現化される、コンピュータメモリ内に記憶される、および、電気搬送波信号上で搬送される、のうちの１つである、請求項２９記載のコンピュータプログラム。
31. 電力ネットワーク（１２）内のＡＣ波形の測定に従って、前記電力ネットワーク（１２）内で相互作用する傾向がある振動を監視するための装置であって、前記電力ネットワーク（１２）内のある位置における３相ＡＣ波形のうちの少なくとも２つの位相の各位相（５２）における電気量に対応する第１の波形データを受信するステップと、前記第１の波形データから、前記位置における単相表現における電気量に対応する第２の波形データを提供するために、前記第１の波形データに変換を適用するステップであって、前記第２の波形データは、前記少なくとも２つの位相に依存する、適用するステップとを行うように動作可能であるプロセッサを備える、振動を監視するための装置。
32. 前記電力ネットワーク（１２）内の前記位置において３相ＡＣ波形のうちの少なくとも２つの位相の各位相（５２）を測定するように動作可能である測定装置（３２、３４、３６）をさらに備え、前記第１の波形データは、前記測定装置（３２、３４、３６）によって行われる前記測定に対応する、請求項３１記載の振動を監視するための装置。