JP4943961B2 - 配電盤劣化診断システム、配電盤劣化診断装置、配電盤劣化診断方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、配電盤の劣化、特に母線接続部の劣化を診断するシステム、配電盤劣化診断装置、配電盤劣化診断方法およびプログラムに関する。

配電盤は、長期にわたる使用履歴（動作回数、周囲温度、自己電流遮断の有無等）、点検、調整、部品交換の状況等が個々に異なり、更新の必要性を決定付ける要因が明確でないことも多かったが、近年、配電盤の絶縁物表面の劣化に着目した余寿命推定手法が提案されている（非特許文献１）。
一方、絶縁物の劣化と並び、配電盤の主な事故要因としては、母線接続部の劣化がある。劣化原因としては、母線接続部の締め付けの緩み、母線接続部の腐食等がある。母線接続部の劣化は、配電盤の焼損や短絡などの重大な事故を招き、事実上配電盤の寿命に直結する。
母線接続部の劣化診断としては、母線接続部の温度を観測することが知られている（特許文献１）。これは、劣化に起因して接触抵抗が増加すると、母線接続部の温度上昇が起こることから、温度上昇を観測することで劣化を診断しようとするものである。しかし、劣化に起因する接触抵抗の増加は微小であることから、これを単純な温度上昇として検知することは現実には困難であった。
実開平０６−０４１３１６号公報 高木義之・犬島浩・松本正昭、"ＭＴＳ法に基づく配電盤余寿命推定手法の評価"、電学論 Ｄ,126,6,pp804-811、2006年6月.

そこで、本発明者らは、いくつかの基礎的な実験を行った。そして、劣化に起因する母線接続部の接触抵抗の微小な増加を、母線接続部の微小な温度変動成分（以下、「温度ゆらぎ」という。）によってとらえることができるという知見を得た。

図１０は、母線接続部の接触抵抗を１０ｍΩ、母線接続部の負荷電流を０Ａからステップ的に５０Ａまで変化させたときの温度ゆらぎを示している。また、図１１は、母線接続部の接触抵抗を５０ｍΩ、母線接続部の負荷電流を０Ａからステップ的に５０Ａまで変化させたときの温度ゆらぎを示している。そして、図１０、図１１とも、横軸は時間、縦軸は温度である。
これらの図を見ると分かるように、温度ゆらぎがプラス方向に変位する期間が存在する。そして、接触抵抗が大きくなる程、すなわち、図１０よりも図１１の方が、温度ゆらぎが大きくなるという傾向がある。これらの知見によって、母線接続部における温度ゆらぎを精緻に評価することで、母線接続部の劣化の前兆をとらえることができることがわかった。そこで、母線接続部における温度ゆらぎを測定、評価し、精度良く配電盤の劣化診断を行うことができる配電盤劣化診断システムの開発が課題となった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、母線接続部における温度ゆらぎを測定、評価し、劣化に起因する母線接続部の接触抵抗の微小な増加を精度良く検知し、母線接続部の劣化の前兆をとらえることができる配電盤劣化診断システム等を提供することである。

前述した目的を達成するために第１の発明は、配電盤の劣化を診断するシステムであって、前記配電盤内の母線接続部の温度と周囲温度との温度差を測定し、前記温度差に係る温度ゆらぎ信号を出力する温度センサと、前記温度センサから出力される温度ゆらぎ信号の中から適当な周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタを通過する温度ゆらぎ信号を増幅する増幅器と、前記増幅器によって増幅される温度ゆらぎ信号を所定時間ごとに時系列データとしてサンプリングし、蓄積するデータ蓄積装置と、前記データ蓄積装置から取得する前記時系列データを基に、温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換を演算する短時間フーリエ変換演算手段と、前記短時間フーリエ変換の結果から各周波数の統計量を算出する周波数統計量算出手段と、算出された統計量と予め記憶された正常時の統計量とを比較する統計量比較手段と、を具備する配電盤劣化診断装置と、によって構成されることを特徴とする配電盤劣化診断システムである。

第１の発明は、前記配電盤内の母線接続部の負荷電流を測定し、負荷電流データを出力する電流センサ、が更に構成に含まれ、前記データ蓄積装置は、前記電流センサから出力される負荷電流データを更に蓄積し、前記配電盤劣化診断装置の統計量比較手段は、前記データ蓄積装置から取得する負荷電流データを考慮して比較するものであることが望ましい。

第２の発明は、配電盤の劣化を診断する装置であって、前記配電盤内の母線接続部の温度と周囲温度との温度差に係る温度ゆらぎ信号を所定時間ごとにサンプリングした時系列データを基に、前記温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換を演算する短時間フーリエ変換演算手段と、前記短時間フーリエ変換の結果から各周波数の統計量を算出する周波数統計量算出手段と、算出された統計量と予め記憶された正常時の統計量とを比較する統計量比較手段と、を具備することを特徴とする配電盤劣化診断装置である。
前記統計量は、平均、分散、歪度、尖度のいずれか１つであっても良い。
また、前記統計量は、平均、分散、歪度、尖度のうちの複数の組み合わせであっても良い。

第２の発明の前記統計量比較手段は、前記配電盤内の母線接続部の負荷電流データを考慮して比較するものであることが望ましい。
また、前記統計量比較手段の結果から前記配電盤内の母線接続部の劣化情報を出力する劣化情報出力手段、を更に具備することが望ましい。
また、前記統計量比較手段の結果から前記配電盤内の母線接続部の劣化を検知し、警報を出力する警報出力手段、を更に具備することが望ましい。

第３の発明は、配電盤の劣化を診断する方法であって、正常時の前記配電盤内の母線接続部の温度と周囲温度との温度差を測定し、前記温度差に係る温度ゆらぎ信号を所定時間ごとに時系列データとしてサンプリングし、前記時系列データを基に前記温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換を演算し、前記短時間フーリエ変換の結果から各周波数の統計量を算出し、算出した統計量を正常時の統計量として記憶する第１のステップと、診断時の前記配電盤内の母線接続部の温度と周囲温度との温度差を測定し、前記温度差に係る温度ゆらぎ信号を所定時間ごとに時系列データとしてサンプリングし、前記時系列データを基に前記温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換を演算し、前記短時間フーリエ変換の結果から各周波数の統計量を算出し、算出した統計量と前記正常時の統計量とを比較する第２のステップと、を含むことを特徴とする配電盤劣化診断方法である。

第３の発明の前記第１のステップでは、更に、前記配電盤内の母線接続部の負荷電流を測定して正常時の負荷電流データとして記憶し、前記第２のステップでは、更に、前記配電盤内の母線接続部の負荷電流を測定して診断時の負荷電流データとして記憶し、前記診断時の負荷電流データと前記正常時の負荷電流データとを考慮して、算出した統計量と前記正常時の統計量とを比較することが望ましい。

第４の発明は、コンピュータを第２の発明の配電盤劣化診断装置として機能させるプログラムである。

本発明により、母線接続部における温度ゆらぎを測定、評価し、劣化に起因する母線接続部の接触抵抗の微小な増加を精度良く検知し、母線接続部の劣化の前兆をとらえることができる配電盤劣化診断システム等を提供することができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、配電盤劣化診断システム１の概略図である。図１に示すように、配電盤劣化診断システム１は、温度センサ７、電流センサ９、帯域通過フィルタ１１、増幅器１３、データ蓄積装置１５、配電盤劣化診断装置２１等から構成され、各装置同士は、必要に応じて有線又は無線によるデータの送受信を行う。

温度センサ７は、配電盤３内の母線接続部５の温度と周囲温度との温度差を測定し、温度差に係る温度ゆらぎ信号を出力する。周囲温度は、代表値で良い場合には変電室（図示しない）内代表温度とし、配電盤３ごとの構造・温度差異等により個々に設定を行う必要がある場合、各配電盤３内の温度を測定する。尚、温度ゆらぎ信号は、後述する負荷電流データと時間的に同期して出力する。

電流センサ９は、配電盤３内の母線接続部５の負荷電流を測定し、負荷電流データを出力する。尚、負荷電流データは、温度ゆらぎ信号と時間的に同期して出力する。

帯域通過フィルタ１１は、温度センサ７から出力される温度ゆらぎ信号の中から適当な周波数帯域を通過させる。帯域通過フィルタ１１によって、温度ゆらぎ信号からノイズを除去することができる。

増幅器１３は、帯域通過フィルタ１１を通過する温度ゆらぎ信号を適当な増幅率で増幅する。

データ蓄積装置１５は、増幅器１３によって増幅される温度ゆらぎ信号を所定時間ごとに時系列データとしてサンプリングし、アナログ・デジタル変換して蓄積する。また、データ蓄積装置１５は、電流センサ９から出力される負荷電流データを蓄積する。

配電盤劣化診断装置２１は、コンピュータであり、データ蓄積装置１５に蓄積されるデータを基に配電盤３の母線接続部５の劣化を診断する。

図２は、配電盤劣化診断装置２１を実現するコンピュータのハードウェア構成図である。尚、図２のハードウェア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。
配電盤劣化診断装置２１は、制御部２３、記憶部２５、メディア入出力部２７、通信制御部２９、入力部３１、表示部３３、周辺機器Ｉ／Ｆ部３５等が、バス３７を介して接続される。

制御部２３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

ＣＰＵは、記憶部２５、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス３７を介して接続された各装置を駆動制御し、配電盤劣化診断装置２１が果たす後述する機能等を実現する。
ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部２５、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部２３が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。

記憶部２５は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）であり、制御部２３が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティングシステム）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳ（オペレーティングシステム）に相当する制御プログラムや、後述の処理に相当するアプリケーションプログラムが格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部２３により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。

メディア入出力部２７（ドライブ装置）は、データの入出力を行い、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＤＶＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＭＯドライブ等のメディア入出力装置を有する。

通信制御部２９は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク３９間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワーク３９を介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。尚、ネットワーク３９は、無線、有線を問わない。

入力部３１は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
入力部３１を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。

表示部３３は、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。

周辺機器Ｉ／Ｆ（インタフェース）部３５は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部３５を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部３５は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４やＲＳ−２３２Ｃ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。

バス３７は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

次に、図３を参照しながら、配電盤劣化診断装置２１の機能を実現する構成について説明する。
図３は、配電盤劣化診断装置２１の機能の概要を示すブロック図である。

配電盤劣化診断装置２１は、時系列データ入力手段４１、負荷電流データ入力手段４３、短時間フーリエ変換演算手段４５、周波数統計量算出手段４７、統計量比較手段４９、劣化情報出力手段５１、警報出力手段５３等を備える。

時系列データ入力手段４１は、配電盤３内の母線接続部５の温度と周囲温度との温度差に係る温度ゆらぎ信号を所定時間ごとに抽出した時系列データを入力する。温度ゆらぎ信号の時系列データは、データ蓄積装置１５に蓄積されている。データの入力は、周辺機器Ｉ／Ｆ部３５を介して、データ蓄積装置１５から直接入力しても良い。また、入力部３１によって入力しても良いし、メディア入出力部２７を介しても良い。また、ネットワーク３９を介して、データを受信しても良い。

負荷電流データ入力手段４３は、配電盤３内の母線接続部５の負荷電流データを入力する。負荷電流データは、温度ゆらぎ信号の時系列データと時間的に同期しており、データ蓄積装置１５に蓄積されている。データの入力は、時系列データ入力手段４１と同様である。

短時間フーリエ変換演算手段４５は、温度ゆらぎ信号の時系列データを基に、温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換を演算する。まず、短時間フーリエ変換演算手段４５は、温度ゆらぎ信号の時系列データを短時間区間に分割する。

図４は、温度ゆらぎ信号の時系列データを短時間区間に分割する一例を示す図である。
時系列データ６１は、温度ゆらぎ信号から所定時間ごとにサンプリングしたデータである。短時間区間６３は、時系列データ６１の集合を分割する区間である。尚、図４では、便宜上、線分ではなく矩形で表現している。ウィンドウ幅６５は、短時間区間６３の幅である。時間シフト幅６７は、分割する際に時間軸に沿ってずらす幅である。このように、時系列データ６１は、隣り合う短時間区間６３に重複して含まれるように分割される。
ここで、時系列データ６１は、所定時間ごとに抽出した値であるから、データの時間間隔は一定である。従って、ウィンドウ幅６５の長さと時間シフト幅６７の長さは、含まれる時系列データ６１の個数で表現できる。そして、時系列データ６１の総個数をＮ（個）、ウィンドウ幅６５の長さをＲ（個）、時間シフト幅６７の長さをＬ（個）とすると、短時間区間６３の数Ｍは、Ｍ＝Ｎ／Ｌ＋１となる。

次に、時系列データ６１をＹ（ｘ）（ｘはサンプリング点）とする。また、ｎ番目の短時間区間６３に含まれるＹ（ｘ）をｙ^ｎ（ｘ）とする。そうすると、ｙ^ｎ（ｘ）は次のように表現できる。

例えば、Ｎ＝４０９６、Ｒ＝１０２４、Ｌ＝５１２とすると、Ｍ＝Ｎ／Ｌ＋１＝９である。すなわち、時系列データ６１は、９個の短時間区間６３に分割され、ｙ^ｎ（ｘ）は次のようになる。

ここで、時系列データ６１は、Ｙ（０）からＹ（４０９６）までの値をサンプリングしたものと仮定している。従って、ｙ⁰（ｘ）については、Ｙ（−５１２）からＹ（−１）までの時系列データ６１が存在しない。また、ｙ⁸（ｘ）についても、Ｙ（４０９７）からＹ（４６０７）までの時系列データ６１が存在しない。これらは、適当な値、例えば全て０と定義することとする。

次に、短時間フーリエ変換演算手段４５は、短時間区間６３ごとに、フーリエ変換を演算する。すなわち、短時間フーリエ変換を演算する。短時間フーリエ変換の演算結果は、複数個の周波数のスペクトルである。周波数をｆ_ｋ、短時間フーリエ変換をφ^ｎ（ｆ_ｋ）とすると、次式を計算することになる。

φ^ｎ（ｆ_ｋ）は、ナイキスト周波数１／（２Ｔ）[Ｈｚ]（Ｔはサンプリング間隔）をＳ個に離散的サンプルした分解能を持つ。φ^ｎ（ｆ_ｋ）の級数表現は、次式である。

ここで、ｗ（ｘ）はウィンドウ関数であり、例えば、次式に示すＨａｍｍｉｎｇウィンドウを用いる。

以上のようにして、時間軸と周波数軸で囲まれた空間を形成することができる。例えば、Ｎ＝４０９６、Ｒ＝１０２４、Ｌ＝５１２とすると、Ｓ＝Ｒ／２＝５１２、ｆ_ｋ＝ｋ／（２ＳＴ）＝ｋ／（１０２４Ｔ）であり、次のように展開できる。

数４の計算は、公知技術である高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）のアルゴリズムによって行うことができる。

周波数統計量算出手段４７は、短時間フーリエ変換の結果から各周波数の統計量を算出する。短時間フーリエ変換の計算結果は、複数個の周波数のスペクトルであり、統計量とは、例えば、平均、分散、歪度、尖度等である。

図５は、短時間フーリエ変換の計算結果の一例を示す図である。
図５では、横方向に何番目の短時間区間６３に対する計算結果かを示し、縦方向に何番目の周波数ｆ_ｋに対する計算結果かを示している。計算結果のデータ数は、Ｍ×Ｓ（個）である。

周波数統計量算出手段４７は、図５に示す計算結果のデータを用いて、周波数ごとの統計量を算出する。
周波数ごとの平均μ_１(ｋ)(ｋ＝０〜Ｓ−１) は、次式で算出する。

周波数ごとの分散μ_２(ｋ)(ｋ＝０〜Ｓ−１)は、次式で算出する。

周波数ごとの歪度μ_３(ｋ)(ｋ＝０〜Ｓ−１)は、次式で算出する。

周波数ごとの尖度μ_４(ｋ)(ｋ＝０〜Ｓ−１)は、次式で算出する。

以上のように、周波数ごとに、各統計量をＳ個算出する。

統計量比較手段４９は、周波数統計量算出手段４７によって算出された統計量と予め記憶された正常時の統計量とを比較する。例えば、正常時の統計量は、負荷電流が所定の値（例えば、５０Ａ）で一定のときの期間に対する値が記憶されている。また、例えば、正常時の統計量は、負荷電流が第１の所定の値（例えば、０Ａ）から第２の所定の値（例えば、５０Ａ）までにステップ状に変化したときの期間に対する値が記憶されている。

統計量比較手段４９は、例えば、負荷電流データ入力手段４３によって入力された配電盤３内の母線接続部５の負荷電流データを考慮して比較する。すなわち、統計量比較手段４９は、入力された負荷電流データに相当する正常時の統計量を選択し、比較対象のデータとする。

統計量比較手段４９は、例えば、周波数ごとに、平均、分散、歪度、尖度のいずれか１つを比較する。また、例えば、周波数ごとに、平均、分散、歪度、尖度のうちの複数の組み合わせを適宜選択して比較する。
そして、統計量比較手段４９は、周波数ごとに、周波数統計量算出手段４７によって算出された統計量と予め記憶された正常時の統計量との差が、所定の閾値（例えば、正常時の３倍等）を超えるかどうか判断する。更に、所定の閾値を超える周波数の個数が所定の数に達した場合（例えば、１つでも所定の閾値を超えた場合、または、３つ以上が所定の閾値を超えた場合等）、配電盤３内の母線接続部５が劣化していると判断する。

ここで、周波数統計量算出手段４７によって算出された統計量と予め記憶された正常時の統計量とを比較することで、配電盤３内の母線接続部５が劣化しているかどうか判断できる理由を簡単に説明する。配電盤３内の母線接続部５の温度と周囲温度との温度差に係る温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換の計算結果は、相当する周波数ごとのフィルタになっており、フィルタをかけた時系列データの平均は、正常の場合はある値のまわりに分布する。一方、配電盤３内の母線接続部５が劣化すると、一部の周波数あるいは、全部の周波数の平均が、正常の場合からずれることから、平均を比較することで、配電盤３内の母線接続部５の劣化を判断できる。また、分散、歪度、尖度についても同様のことが言える。

特に、平均だけを用いることで、計算時間の短縮を図ることができる。また、分散を用いることで、ばらつきに異常が現れる現象の感度向上を図ることができる。また、歪度を用いることで、偏りに異常が現れる現象の感度向上を図ることができる。また、尖度を用いることで、ひろがりに異常が現れる現象の感度向上を図ることができる。更に、平均、分散、歪度、尖度のうちの複数の組み合わせを用いることで、１つの統計量だけでは異常を検知できない現象の感度向上を図ることができる。例えば、温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換の計算結果が正規分布に従うような場合、平均と分散の両方を比較することで、分布自体を比較することができる。

劣化情報出力手段５１は、統計量比較手段４９の結果から配電盤３内の母線接続部５の劣化情報を出力する。劣化情報は、統計量比較手段４９の比較結果だけでなく、劣化の状態を詳細に分析できるように、短時間フーリエ変換演算手段４５による計算結果や、周波数統計量算出手段４７によって算出された統計量等を含むことが望ましい。データの出力は、例えば、表示部３３にグラフ表示しても良い。また、例えば、ネットワーク３９を介して、他のコンピュータに送信しても良い。

警報出力手段５３は、統計量比較手段４９の結果から配電盤３内の母線接続部５の劣化を検知し、警報を出力する。配電盤３内の母線接続部５の劣化を検知した場合、警報出力手段５３は、例えば、表示部３３にその旨のメッセージ等を表示する。また、例えば、ネットワーク３９を介して、他のコンピュータにその旨のメッセージ等を送信しても良い。

次に、図６、図７を参照しながら、配電盤劣化診断方法について説明する。
図６は、本実施の形態における配電盤劣化診断システム１において実行される正常時の統計量を記憶する処理の流れを説明するフローチャートである。

図６に示すように、温度センサ７は配電盤３内の母線接続部５の温度と周囲温度との温度差を測定し、電流センサ９は配電盤３内の母線接続部５の負荷電流を測定する（Ｓ１０１）。

次に、データ蓄積装置１５は、帯域通過フィルタ１１、増幅器１３を介して出力される温度ゆらぎ信号を所定時間ごとに時系列データとしてサンプリングし（Ｓ１０２）、蓄積する。また、データ蓄積装置１５は、電流センサ９から出力される負荷電流データを蓄積する。

次に、配電盤劣化診断装置２１の制御部２３は、周辺機器Ｉ／Ｆ部３５またはネットワーク３９を介して時系列データが入力されると、短時間フーリエ変換演算手段４５によって、温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換を演算する（Ｓ１０３）。

次に、配電盤劣化診断装置２１の制御部２３は、周波数統計量算出手段４７によって、短時間フーリエ変換の結果から各周波数の統計量を算出する（Ｓ１０４）。

次に、配電盤劣化診断装置２１の制御部２３は、負荷電流データとともに、算出した各周波数の統計量を正常時の統計量として、記憶部２５に記憶する（Ｓ１０５）。
正常時の統計量は、例えば、配電盤を設置した時の初期段階で測定、算出することが望ましいが、母線接続部が劣化していないことが明らかであれば、配電盤劣化診断システム１を導入する段階で測定、算出しても良い。また、Ｓ１０１からＳ１０５までを複数回行い、負荷電流が異なる複数種類の正常時の統計量を記憶するようにしても良い。

図７は、本実施の形態における配電盤劣化診断システム１において実行される劣化診断の処理の流れを説明するフローチャートである。

図７に示すように、温度センサ７は配電盤３内の母線接続部５の温度と周囲温度との温度差を測定し、電流センサ９は配電盤３内の母線接続部５の負荷電流を測定する（Ｓ２０１）。

次に、データ蓄積装置１５は、帯域通過フィルタ１１、増幅器１３を介して出力される温度ゆらぎ信号を所定時間ごとに時系列データとしてサンプリングし（Ｓ２０２）、蓄積する。また、データ蓄積装置１５は、電流センサ９から出力される負荷電流データを蓄積する。

次に、配電盤劣化診断装置２１の制御部２３は、周辺機器Ｉ／Ｆ部３５またはネットワーク３９を介して時系列データが入力されると、短時間フーリエ変換演算手段４５によって、温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換を演算する（Ｓ２０３）。尚、予め診断対象とする負荷電流データの値を決めておき、診断対象のデータに対してのみＳ２０３からの処理を行うようにしても良い。

次に、配電盤劣化診断装置２１の制御部２３は、周波数統計量算出手段４７によって、短時間フーリエ変換の結果から各周波数の統計量を算出する（Ｓ２０４）。

次に、配電盤劣化診断装置２１の制御部２３は、統計量比較手段４９によって、診断時の負荷電流データと正常時の負荷電流データとを考慮して、診断時の統計量と正常時の統計量とを比較する（Ｓ２０５）。

次に、配電盤劣化診断装置２１の制御部２３は、統計量比較手段４９による比較結果から異常と判断した場合（Ｓ２０６のＹｅｓ）、警報出力手段５３によって、警報を出力する（Ｓ２０７）。
一方、統計量比較手段４９による比較結果から正常と判断した場合（Ｓ２０６のＮｏ）、処理を終了する。
尚、いずれの場合であっても、配電盤劣化診断装置２１の制御部２３は、劣化情報出力手段５１によって、劣化情報を出力しても良い。

最後に、図８、図９を参照しながら、本実施の形態によって、配電盤３内の母線接続部５の劣化診断が可能であることについて説明する。

図８は、温度ゆらぎ信号の一例を示す図である。
図８は、配電盤３内の母線接続部５の接触抵抗を５０ｍΩとし、負荷電流を０Ａから５０Ａまでステップ的に変化させた前後５０秒間の母線接続部５における温度ゆらぎ信号を示している。尚、横軸は時間であり、縦軸は温度である。温度は、０Ｖで３０℃を示し、０．０１Ｖが１℃に相当する。図８を見ると、途中から温度ゆらぎ信号がプラス方向に変位していることが分かる。

図９は、図８の温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換の一例を示す図である。
図９では、座標平面の一方の軸が時間、他方の軸が周波数を示しており、各周波数のスペクトル（０〜０．００７）を高さによって表現している。図９によると、時間が約１５秒〜２２秒、周波数が約０．１Ｈｚ〜２Ｈｚ（０．１Ｈｚ未満はノイズとして除去される）では、０．００３〜０．００７の値を示していることが分かり、温度ゆらぎ信号の変化を詳細に把握できる。更に本実施の形態によって、これらの統計量を算出し、正常時の統計量と比較することで、正常時との相違を明確に判断でき、配電盤３内の母線接続部５の劣化診断が可能となる。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、配電盤劣化診断装置２１の制御部２３が、短時間フーリエ変換演算手段４５によって、配電盤３内の母線接続部５の温度と周囲温度との温度差に係る温度ゆらぎ信号を所定時間ごとに抽出した時系列データを基に、温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換を演算する。次に、制御部２３は、周波数統計量算出手段４７によって、短時間フーリエ変換の結果から各周波数の統計量を算出し、統計量比較手段４９によって、算出された統計量と予め記憶された正常時の統計量とを比較する。比較対象のデータは、負荷電流データ入力手段４３によって入力された配電盤３内の母線接続部５の負荷電流データに相当する正常時の統計量を選択する。

本発明の実施の形態によって、配電盤３内の母線接続部５の温度と周囲温度との温度差に係る温度ゆらぎ信号の周波数解析を精緻に行うことで、劣化に起因する母線接続部の接触抵抗の微小な増加を精度良く検知し、母線接続部の劣化の前兆をとらえることができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る配電盤劣化診断システム等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

配電盤劣化診断システム１の概略図 配電盤劣化診断装置２１を実現するコンピュータのハードウェア構成図 配電盤劣化診断装置２１の機能の概要を示すブロック図 温度ゆらぎ信号の時系列データを短時間区間に分割する一例を示す図 短時間フーリエ変換の計算結果の一例を示す図 正常時の統計量を記憶する処理の流れを説明するフローチャート 劣化診断の処理の流れを説明するフローチャート 温度ゆらぎ信号の一例を示す図 温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換の一例を示す図 母線接続部の接触抵抗を１０ｍΩ、母線接続部の負荷電流を０Ａからステップ的に５０Ａまで変化させたときの温度ゆらぎを示す図 母線接続部の接触抵抗を５０ｍΩ、母線接続部の負荷電流を０Ａからステップ的に５０Ａまで変化させたときの温度ゆらぎを示す図

符号の説明

１………配電盤劣化診断システム
３………配電盤
５………母線接続部
７………温度センサ
９………電流センサ
１１………帯域通過フィルタ
１３………増幅器
１５………データ蓄積装置
２１………配電盤劣化診断装置
２３………制御部
２５………記憶部
２７………メディア入出力部
２９………通信制御部
３１………入力部
３３………表示部
３５………周辺機器Ｉ／Ｆ部
３７………バス
３９………ネットワーク
４１………時系列データ入力手段
４３………負荷電流データ入力手段
４５………短時間フーリエ変換演算手段
４７………周波数統計量算出手段
４９………統計量比較手段
５１………劣化情報出力手段
５３………警報出力手段
６１………時系列データ
６３………短時間区間
６５………ウィンドウ幅
６７………時間シフト幅

Claims (11)

1. 配電盤の劣化を診断するシステムであって、
   前記配電盤内の母線接続部の温度と周囲温度との温度差を測定し、前記温度差に係る温度ゆらぎ信号を出力する温度センサと、
   前記温度センサから出力される温度ゆらぎ信号の中から適当な周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタと、
   前記帯域通過フィルタを通過する温度ゆらぎ信号を増幅する増幅器と、
   前記増幅器によって増幅される温度ゆらぎ信号を所定時間ごとに時系列データとしてサンプリングし、蓄積するデータ蓄積装置と、
   前記データ蓄積装置から取得する前記時系列データを基に、温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換を演算する短時間フーリエ変換演算手段と、前記短時間フーリエ変換の結果から各周波数の統計量を算出する周波数統計量算出手段と、算出された統計量と予め記憶された正常時の統計量とを比較する統計量比較手段と、を具備する配電盤劣化診断装置と、
   によって構成されることを特徴とする配電盤劣化診断システム。
2. 前記配電盤内の母線接続部の負荷電流を測定し、負荷電流データを出力する電流センサ、
   が更に構成に含まれ、
   前記データ蓄積装置は、前記電流センサから出力される負荷電流データを更に蓄積し、
   前記配電盤劣化診断装置の統計量比較手段は、前記データ蓄積装置から取得する負荷電流データを考慮して比較するものであることを特徴とする請求項１に記載の配電盤劣化診断システム。
3. 配電盤の劣化を診断する装置であって、
   前記配電盤内の母線接続部の温度と周囲温度との温度差に係る温度ゆらぎ信号を所定時間ごとにサンプリングした時系列データを基に、前記温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換を演算する短時間フーリエ変換演算手段と、
   前記短時間フーリエ変換の結果から各周波数の統計量を算出する周波数統計量算出手段と、
   算出された統計量と予め記憶された正常時の統計量とを比較する統計量比較手段と、
   を具備することを特徴とする配電盤劣化診断装置。
4. 前記統計量は、平均、分散、歪度、尖度のいずれか１つであることを特徴とする請求項３に記載の配電盤劣化診断装置。
5. 前記統計量は、平均、分散、歪度、尖度のうちの複数の組み合わせであることを特徴とする請求項３に記載の配電盤劣化診断装置。
6. 前記統計量比較手段は、前記配電盤内の母線接続部の負荷電流データを考慮して比較するものであることを特徴とする請求項３に記載の配電盤劣化診断装置。
7. 前記統計量比較手段の結果から前記配電盤内の母線接続部の劣化情報を出力する劣化情報出力手段、
   を更に具備することを特徴とする請求項３に記載の配電盤劣化診断装置。
8. 前記統計量比較手段の結果から前記配電盤内の母線接続部の劣化を検知し、警報を出力する警報出力手段、
   を更に具備することを特徴とする請求項３に記載の配電盤劣化診断装置。
9. 配電盤の劣化を診断する方法であって、
   正常時の前記配電盤内の母線接続部の温度と周囲温度との温度差を測定し、前記温度差に係る温度ゆらぎ信号を所定時間ごとに時系列データとしてサンプリングし、前記時系列データを基に前記温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換を演算し、前記短時間フーリエ変換の結果から各周波数の統計量を算出し、算出した統計量を正常時の統計量として記憶する第１のステップと、
   診断時の前記配電盤内の母線接続部の温度と周囲温度との温度差を測定し、前記温度差に係る温度ゆらぎ信号を所定時間ごとに時系列データとしてサンプリングし、前記時系列データを基に前記温度ゆらぎ信号の短時間フーリエ変換を演算し、前記短時間フーリエ変換の結果から各周波数の統計量を算出し、算出した統計量と前記正常時の統計量とを比較する第２のステップと、
   を含むことを特徴とする配電盤劣化診断方法。
10. 前記第１のステップでは、更に、前記配電盤内の母線接続部の負荷電流を測定して正常時の負荷電流データとして記憶し、
    前記第２のステップでは、更に、前記配電盤内の母線接続部の負荷電流を測定して診断時の負荷電流データとして記憶し、前記診断時の負荷電流データと前記正常時の負荷電流データとを考慮して、算出した統計量と前記正常時の統計量とを比較することを特徴とする請求項９に記載の配電盤劣化診断方法。
11. コンピュータを請求項３から請求項８までのいずれかに記載の配電盤劣化診断装置として機能させるプログラム。

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