JP5294704B2 - Power monitoring device - Google Patents
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Description
本発明は、電圧、電流等を計測することにより電源装置を監視する電源監視装置に関する。 The present invention relates to a power supply monitoring apparatus that monitors a power supply apparatus by measuring voltage, current, and the like.
集合住宅を含む住宅用あるいは工場用のトランスなどの電源装置を監視する電源監視装置(以下、この欄において「装置」と略す。)においては、その制御電源をAC電源から供給するためにAC/DCコンバータが用いられている。当該AC/DCコンバータに内蔵される平滑コンデンサは、中に封入されているアルミ電解液が稼働時間の経過とともに乾燥するなどに起因して平滑機能が次第に失われていくという実情があるため、有寿命品として扱われている。一般には、この平滑コンデンサの寿命が装置の寿命を定めている。そして、その予想寿命はアレニウスの法則により定義される演算式(1)を実行して算出可能である。
L2=L1*2(T1−ΔT−T2)/10 ・・・(1)
ここで、式中の記号は、次のように定義されている。
L2:実使用上の予想寿命[時間] (日稼動時間:24時間)
L1:最高使用温度(T1)におけるメーカ保証時間(例:10000時間)
T1:有寿命品の最高使用温度 (例:メーカ保証,105度)
ΔT:コンデンサ表面温度上昇値(実測値) (例:開発時の実測値,30度)
T2:有寿命品部位における周囲温度 (例:盤内温度,35度)
In a power supply monitoring device (hereinafter abbreviated as “device” in this section) for monitoring a power supply device such as a residential or factory transformer including an apartment house, AC / AC is used to supply the control power from the AC power supply. A DC converter is used. The smoothing capacitor built in the AC / DC converter has a situation in which the smoothing function is gradually lost due to, for example, drying of the aluminum electrolyte enclosed in the AC / DC converter as the operating time elapses. It is treated as a lifetime product. In general, the life of the smoothing capacitor determines the life of the device. The expected life can be calculated by executing the arithmetic expression (1) defined by the Arrhenius law.
L2 = L1 * 2 (T1-ΔT-T2) / 10 (1)
Here, the symbols in the formula are defined as follows.
L2: Expected life in actual use [hours] (Day operation time: 24 hours)
L1: Manufacturer's warranty time at the maximum operating temperature (T1) (Example: 10,000 hours)
T1: Maximum operating temperature of a limited-life product (eg, manufacturer's warranty, 105 degrees)
ΔT: Capacitor surface temperature rise value (actual value) (Example: Actual value at the time of development, 30 degrees)
T2: Ambient temperature at the part with a limited life (Example: Inside temperature, 35 degrees)
装置の寿命は平滑コンデンサの寿命に依存しており、平滑コンデンサの寿命は使用温度環境に大きく依存している。アレニウスの演算式(1)からも解るように、平滑コンデンサの寿命は過去にどのような変遷をした温度環境で使用されてきたかで定まっていると言っても過言ではない。装置の仕様としての寿命は、開発当初の各種実測値と平滑コンデンサのメーカ保証値とから、アレニウスの法則により定義される上記の演算式(1)を用いて算出される。その寿命年数を参考に装置の交換時期が定められているが、使用環境により装置の実寿命は大きく変動する。 The life of the device depends on the life of the smoothing capacitor, and the life of the smoothing capacitor greatly depends on the operating temperature environment. As can be seen from the Arrhenius equation (1), it is no exaggeration to say that the life of the smoothing capacitor is determined by the transition of the temperature environment used in the past. The lifetime as the specification of the device is calculated from the various measured values at the beginning of development and the manufacturer-guaranteed value of the smoothing capacitor, using the above equation (1) defined by the Arrhenius law. The replacement time of the device is determined with reference to the service life, but the actual life of the device varies greatly depending on the usage environment.
従って、現状は、交換時期をユーザに委ねている場合が多く、計測・表示・通信・警報出力等の動作異常が生じた場合には、ユーザはメーカに問い合わせ、メーカは装置の寿命と判断すると装置の交換を要請し、ユーザはその要請に従って装置の交換を行う。しかし、そのような手順では、動作異常が生じてから実際の交換までの間、監視システムとして通常の監視機能が期待できないので、監視業務に支障をきたす。そのため、装置の異常・寿命予測する手段が従来から考えられてきた。 Therefore, at present, it is often the case that the replacement time is left to the user, and when an operation abnormality such as measurement / display / communication / alarm output occurs, the user makes an inquiry to the manufacturer, and the manufacturer determines that the lifetime of the device has been reached. The user requests replacement of the device, and the user replaces the device according to the request. However, in such a procedure, since a normal monitoring function cannot be expected as a monitoring system from when an operation abnormality occurs until actual replacement, the monitoring work is hindered. For this reason, means for predicting the abnormality and life of the apparatus have been conventionally considered.
寿命到達時間を予測演算し、適正な交換時期に部品交換して交換頻度を減らす手段として、無停電電源装置等に組み込まれるファンや電解コンデンサ等の、有寿命品の温度を、センサを介して入手し温度積算値を求め、更にこの温度積算値を時計ICから求めた装置の累計動作時間で割って、その有寿命品の動作開始以来の平均温度を求め、その平均温度から残余の寿命等を演算し、LEDに表示すると共にアラームを発する、寿命時間予測装置がある(特許文献1参照)。余寿命診断を行い保守員に予防保全のための情報提供を行う手段として、デジタル保護リレー等に使用される電解コンデンサ等の有寿命品の環境温度データを、通信ネットワークを介して入手・保存し、過去の温度履歴に基づきアレニウスの法則により定義される演算式を実行することによって、寿命診断を行う寿命診断装置(特許文献2参照)がある。 As a means of predicting and calculating the life reaching time, and replacing parts at an appropriate replacement time to reduce the replacement frequency, the temperature of a limited-life product such as a fan or electrolytic capacitor incorporated in an uninterruptible power supply etc. Obtain the temperature integrated value, and further divide this temperature integrated value by the cumulative operating time of the device obtained from the clock IC to determine the average temperature since the start of operation of the limited-life product. There is a lifetime prediction device that calculates and displays an alarm on an LED (see Patent Document 1). Obtain and store environmental temperature data of long-lived products such as electrolytic capacitors used for digital protection relays, etc. via a communication network as a means of providing remaining life diagnosis and providing information for preventive maintenance to maintenance personnel. There is a life diagnosis apparatus (see Patent Document 2) that performs life diagnosis by executing an arithmetic expression defined by Arrhenius law based on a past temperature history.
スイッチング電源において、その寿命に大きな影響を及ぼす平滑コンデンサの性能劣化を引き起こす電解コンデンサの発熱現象に着目して、電解コンデンサの表面温度とその周囲温度との比較を行って、当該温度差から電解コンデンサの性能劣化を判断したものが提案されている(特許文献3参照)。また、電源装置の使用周囲温度を計測するセンサと、このセンサの計測値に基づいて電源装置の使用周囲温度に応じて重みを付けた累積稼働時間をカウント・記録する累積稼働時間カウンタを備えており、このカウント値により電源装置の劣化と寿命を判別したものが提案されている(特許文献4参照)。 Focusing on the heat generation phenomenon of the electrolytic capacitor that causes deterioration of the performance of the smoothing capacitor, which greatly affects the life of the switching power supply, the surface temperature of the electrolytic capacitor is compared with the ambient temperature, and the electrolytic capacitor is calculated from the temperature difference. The one which judged the performance degradation of this is proposed (refer patent document 3). In addition, a sensor that measures the operating ambient temperature of the power supply and a cumulative operating time counter that counts and records the cumulative operating time weighted according to the operating ambient temperature of the power supply based on the measured value of the sensor Therefore, a device in which the deterioration and life of the power supply device are determined based on the count value has been proposed (see Patent Document 4).
特許文献1及び特許文献2に開示のものは、有寿命品を備える装置の寿命診断を、別装置にて実施するものであり、寿命診断装置そのものにも有寿命品を備える場合に実現性がない。また、特許文献1は特に、有寿命品の動作開始以来の平均温度から残余の寿命等を演算するものであるが、平均温度から寿命を演算する具体的な演算について開示がなく、また、外部に設けられた寿命予測装置で残余の寿命を演算している。平均温度だけでは、寒暖の差が激しい地域等で短期的に発生した、高温度による寿命の低下を検出しにくく、演算した予測寿命より早く実寿命が来る恐れがある。
The ones disclosed in
電源監視装置においては定期的な検査を行っているが、検査の結果に応じて装置の交換のために電源供給を停止するのは、社会的に影響が大きいのでいつでもできるというものではない。そこで、工場用の装置の場合では、寿命が近いと判断された装置については、夏期休業や冬季休業のような比較的長い時間、電源を使用しない休暇時期を狙って、装置の交換作業が計画・実施されている。
そこで、電源監視装置の異常や寿命について、外部装置に依存せずに、自ら判断し、寿命予測を正確に行う点で解決すべき課題がある。 Therefore, there is a problem to be solved in that the abnormality and life of the power supply monitoring device are determined by themselves without depending on the external device and the life prediction is accurately performed.
この発明の目的は、自らの部品温度及び周囲温度を測定する回路及び演算部を備え、自己診断による異常・寿命予測を精度良く行い、外部に通知して交換を促すことを可能にして、システム全体の稼働率・信頼性が向上した電源監視装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide a circuit and a calculation unit for measuring its own component temperature and ambient temperature, accurately perform anomaly / life prediction by self-diagnosis, and notify the outside to prompt replacement. The object is to provide a power monitoring device with improved overall availability and reliability.
上記目的を達成するため、本発明による電源監視装置は、平滑コンデンサを内蔵するAC/DCコンバータと、電源電圧、電源電流等の監視対象の入力を受けて電源監視のための演算を行うマイクロコンピュータ等の演算部を備えた電源監視装置であって、前記平滑コンデンサの表面温度と前記電源監視装置の周囲温度又はこれらの温度上昇に基づいた自身の異常の有無を、前記演算部において自己診断をすることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a power supply monitoring apparatus according to the present invention includes an AC / DC converter with a built-in smoothing capacitor, and a microcomputer that receives an input of a monitoring target such as a power supply voltage and a power supply current and performs calculations for power supply monitoring. A power monitoring device having a computing unit such as the surface temperature of the smoothing capacitor and the ambient temperature of the power monitoring device or whether there is an abnormality based on the temperature rise, the self-diagnosis is performed in the computing unit. It is characterized by doing.
また、この発明による電源監視装置は、平滑コンデンサを内蔵するAC/DCコンバータと、電源電圧、電源電流等の監視対象の入力を受けて電源監視のための演算を行うマイクロコンピュータ等の演算部を備えた電源監視装置であって、前記平滑コンデンサの表面温度と前記電源監視装置の周囲温度の温度積算値と累計動作時間に基づいた自身の寿命を、前記演算部において自己診断をすることを特徴としている。 A power supply monitoring apparatus according to the present invention includes an AC / DC converter having a smoothing capacitor and a calculation unit such as a microcomputer that receives a target to be monitored such as a power supply voltage and a power supply current and performs a calculation for power supply monitoring. A power supply monitoring apparatus comprising: a self-diagnosis in the arithmetic unit based on a lifetime of the smoothing capacitor based on a temperature integrated value of a surface temperature of the smoothing capacitor, an ambient temperature of the power supply monitoring apparatus, and a cumulative operation time. It is said.
この電源監視装置は、その時々の温度単体の監視を行って、その温度の異常上昇から装置の異常を検出する異常診断機能を備えている。また、この電源監視装置は、温度単体の監視だけでなく、自己装置の寿命について自己診断をする機能を内部に備えており、過去の動作期間における温度を積算した温度積算と当該累計動作時間とに基づいて、平均作動温度及び周囲温度からの平均温度上昇が求められるので、それらの温度情報に基づいて自己の有寿命品の寿命を確実に精度良く知ることができる。 This power supply monitoring device has an abnormality diagnosis function for monitoring a single temperature at each time and detecting an abnormality of the device from an abnormal rise in temperature. This power supply monitoring device not only monitors the temperature alone but also has a self-diagnosis function for the life of the device itself. Therefore, the average operating temperature and the average temperature rise from the ambient temperature are required, so that it is possible to accurately and accurately know the lifetime of the self-limited product based on the temperature information.
本発明の電源監視装置によれば、寿命診断機能を電源装置内部に備えており、自己の有寿命品の寿命を確実に精度良く知り、また、平均温度からの予測寿命のみならず温度単体の監視も行って、温度の異常上昇から装置の異常を検出する異常診断部も備えることにより、信頼性の高い自己診断を行うことができる。そして、その自己診断結果を外部に通知して交換を促し、電源監視のシステム全体の稼働率・信頼性を上げることができる。 According to the power supply monitoring device of the present invention, the life diagnosis function is provided in the power supply device, and the life of the product with its own lifetime can be known accurately and accurately, and not only the predicted life from the average temperature but also the temperature alone. A highly reliable self-diagnosis can be performed by providing an abnormality diagnosis unit that performs monitoring and detects an abnormality of the apparatus from an abnormal temperature rise. Then, the self-diagnosis result is notified to the outside and exchange is promoted, so that the operating rate and reliability of the entire power monitoring system can be improved.
以下、図面に基づいて、本発明による電源監視装置の実施例について説明をする。
図1は本発明による電源監視装置を示した構成図であり、図1において101は電源監視装置(以下、実施例の説明において「装置」と略す)、102はAC電源、103,104は電源端子、105はアナログ入力、106は電圧入力、107は電流入力、108は温度入力、109はアナログ出力、110は送受信信号、111は警報出力[計測値の異常]、112はAC/DCコンバータ、113はDC/DCコンバータ、114はAC/DCコンバータ内蔵の平滑コンデンサ、115は温度検出用アナログ/デジタル変換部、116はアナログ入力部、117は電圧入力部、118は設定部、119は電流入力部、120は計測用アナログ/デジタル変換部、121はマイクロコンピュータから成る演算部、122は記憶部、123は表示部、124は通信部、125温度入力部、126はアナログ出力部、127はデジタル/アナログ変換部、128はリレー出力部、129は警報出力[装置の異常]、130は平滑コンデンサ114の表面温度を検出する検出センサ(熱電対)、131は装置101の周囲温度(盤内温度)を検出する検出センサ(Pt100)、を示したものである。
Embodiments of a power monitoring apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a power supply monitoring apparatus according to the present invention. In FIG. 1, 101 is a power supply monitoring apparatus (hereinafter abbreviated as “apparatus” in the description of the embodiment), 102 is an AC power supply, and 103 and 104 are power supplies. Terminal, 105 analog input, 106 voltage input, 107 current input, 108 temperature input, 109 analog output, 110 transmission / reception signal, 111 alarm output [abnormal measurement value], 112 AC / DC converter, 113 is a DC / DC converter, 114 is a smoothing capacitor built in the AC / DC converter, 115 is an analog / digital conversion unit for temperature detection, 116 is an analog input unit, 117 is a voltage input unit, 118 is a setting unit, and 119 is a current input. , 120 is an analog / digital converter for measurement, 121 is an arithmetic unit comprising a microcomputer, 122 is a storage unit, 123 Display unit, 124 communication unit, 125 temperature input unit, 126 analog output unit, 127 digital / analog conversion unit, 128 relay output unit, 129 alarm output [device abnormality], 130 surface of smoothing capacitor 114 A detection sensor (thermocouple) 131 for detecting temperature, and a detection sensor (Pt100) 131 for detecting the ambient temperature (in-panel temperature) of the
図1において、装置101は、AC電源102より電源端子103,104を介して制御電源を取り込み、AC/DCコンバータ112よりDC電源を生成、更にDC/DCコンバータ113により内部回路駆動用電源を生成する。
In FIG. 1, a
受配電系統における複数の電圧106を電圧入力部117から取り込み、変流器(CT)からの二次電流107を電流入力部119から取り込み、計測用アナログ/デジタル変換部120にて、各種デジタル信号に変換する。また、アナログ入力105をアナログ入力部116から取り込み、トランス表面のアナログ値の温度のような温度入力108を温度入力部125から取り込み、同様に計測用アナログ/デジタル変換部120にて、各種デジタル信号に変換する構成を備える場合もある。
A plurality of
その各種デジタル信号から、演算部121にて電圧・電流及び電力・電力量等の各種計測値を算出する。また、圧力・濃度・温度等の各種アナログ量を算出することも可能である。 From the various digital signals, the measurement unit 121 calculates various measurement values such as voltage / current and power / power amount. It is also possible to calculate various analog quantities such as pressure, concentration and temperature.
装置101は、また、算出した各種計測値を表示するための表示部123と、送受信信号110に変換して上位装置と送受信する通信部124と、計測及び監視条件を設定するための設定部118と、各種計測値をデジタル/アナログ変換部127を介してアナログ出力109するためのアナログ出力部126を備える。また、各種計測値の異常としての監視結果について警報出力111を出力する、或いは装置の異常としての監視結果について警報出力129を出力するリレー出力部128を備える。
The
装置101について詳細について説明する。AC/DCコンバータ112内に設けられる平滑コンデンサ114の表面温度と、装置101の周囲温度(盤内温度)とは、それぞれ熱電対130や符号131が付されているPt100のような温度計測媒体によって測定され、その測定信号は温度検出用回路アナログ/デジタル変換部115によってデジタル信号に変換される。
Details of the
平滑コンデンサ114の寿命、したがって装置の寿命は、使用環境の温度に大きく影響される。高温の環境で使用するほど平滑コンデンサ114及び装置の寿命は短くなる。装置の異常又は寿命を診断する項目として、温度が用いられる。したがって、変換部115によって得られたデジタル信号は演算部121に取り込まれ、演算部121は、平滑コンデンサ114の表面温度と、装置101の周囲温度(盤内温度)とを算出し、装置101の異常の有無及び自身の寿命について自己診断をする。
The life of the smoothing capacitor 114, and thus the life of the device, is greatly affected by the temperature of the usage environment. The service life of the smoothing capacitor 114 and the device is shortened as it is used in a higher temperature environment. Temperature is used as an item for diagnosing an abnormality or lifetime of the apparatus. Therefore, the digital signal obtained by the
AC/DCコンバータ112、及び装置101には、使用環境性能として使用温度範囲が定められている。例えば、平滑コンデンサ114の使用温度は平滑コンデンサメーカ保証として最高105度(後述する演算式(1)のT1に相当)に、装置101の使用温度(盤内温度)は装置メーカ保証として24時間平均温度35度(後述する演算式(1)のT2に相当)に、そして、平滑コンデンサ114の表面温度上昇値は装置開発時の実測値30度(後述する演算式(1)のΔTに相当)にというように、使用する平滑コンデンサ114及び、それを組み込む装置101によって、個別に定められる。
The AC /
それらの温度設定値を基準にして、平滑コンデンサ114の表面温度として許容できる閾値(規定表面温度)、装置周囲温度(盤内温度)として許容できる閾値(規定周囲温度)、AC/DCコンバータ内平滑コンデンサの表面温度から装置周囲温度(盤内温度)を差し引いた平滑コンデンサ表面温度上昇として許容できる閾値(規定上昇温度)を設定し、演算部121のプログラム、又は記憶部122に予め記憶させる。
With reference to these temperature setting values, a threshold value (specified surface temperature) that is acceptable as the surface temperature of the smoothing capacitor 114, a threshold value (specified ambient temperature) that is acceptable as the device ambient temperature (in-panel temperature), and smoothing in the AC / DC converter A threshold (specified temperature rise) that can be allowed as a smooth capacitor surface temperature rise obtained by subtracting the device ambient temperature (in-panel temperature) from the capacitor surface temperature is set and stored in advance in the program of the calculation unit 121 or the
装置自身の異常の有無を診断する自己診断は、装置101の稼動中に常時又は定期的に行われ、検出した平滑コンデンサ114の表面温度、装置101の周囲温度(盤内温度)、及び平滑コンデンサ114の表面温度上昇値と、予め記憶させていた各々の閾値を比較して実施される。自己診断の結果、装置101は、温度検出値や温度上昇値のいずれか又はそれらの組合せが対応する閾値(規定温度)を超えた際に、装置101の異常として外部に知らせる。
Self-diagnosis for diagnosing the presence or absence of abnormality of the apparatus itself is performed constantly or periodically during operation of the
図2は、装置101について異常診断のための温度データを示した表である。図2において、(1)2008. 04. 01の温度データは、正常温度時のデータ例(4月1日)を示しており、装置101の周囲温度、上昇温度、平滑コンデンサ114の表面温度(周囲温度+上昇温度)共に、閾値を下回っており、正常と判断される。(2)2008.09.01の温度データは、異常温度時のデータ例(9月1日)を示したものであり、周囲温度、上昇温度、表面温度(周囲温度+上昇温度)共に閾値を上回っており、異常と判断される。
FIG. 2 is a table showing temperature data for abnormality diagnosis of the
装置101が異常であると判断するタイミングの例としては、閾値を初めて超えて直ぐ、何回、何分又は何時間か継続して閾値を超えた時、等のタイミングが挙げられる。外部に知らせる手段としては、予め備わっている表示部123へのエラー表示、通信部124から上位装置へのエラー送信、アナログ出力部126からのエラー出力、リレー出力部128からの警報出力[装置の異常]129等が挙げられる。
Examples of timing for determining that the
検出した温度から更に、アレニウスの法則により定義される演算式を実行して、予想寿命を算出する。
L2=L1*2(T1−ΔT−T2)/10 ・・・(1)
ここで、式中の記号は、次のように定義される。
L2:実使用上の予想寿命[時間] (日稼動時間:24時間)
L1:最高使用温度(T1)におけるメーカ保証時間(例:10000時間)
T1:有寿命品の最高使用温度 (例:メーカ保証,105度)
ΔT:コンデンサ表面温度上昇値(実測値) (例:開発時の実測値,30度)
T2:有寿命品部位における周囲温度 (例:盤内温度,35度)
An expected life is calculated by further executing an arithmetic expression defined by the Arrhenius law from the detected temperature.
L2 = L1 * 2 (T1-ΔT-T2) / 10 (1)
Here, the symbols in the formula are defined as follows.
L2: Expected life in actual use [hours] (Day operation time: 24 hours)
L1: Manufacturer's warranty time at the maximum operating temperature (T1) (Example: 10,000 hours)
T1: Maximum operating temperature of a limited-life product (eg, manufacturer's warranty, 105 degrees)
ΔT: Capacitor surface temperature rise value (actual value) (Example: Actual value at the time of development, 30 degrees)
T2: Ambient temperature at the part with a limited life (Example: Inside temperature, 35 degrees)
ここで、メーカ保証時間(L1)、及び最高使用温度(T1)は定数であり、メーカ保証値を引用する。周囲温度(T2)、及び温度上昇値(ΔT:表面温度−周囲温度)は変数である。L1は、高使用温度(T1)という過酷な動作環境で使用された場合における装置101のメーカ保証時間であるので、実際にはそれよりも緩い条件で動作すると考えられる装置101の予想寿命L2は、L1よりも長い期間であると考えられる。定数としての温度データを用いるのは当然としても、その時々の温度データを使用して演算式(1)より予測寿命(L2)を算出しても、温度の変動によって算出される寿命は変動するので、正しい寿命予測とならない。
Here, the manufacturer guaranteed time (L1) and the maximum operating temperature (T1) are constants, and the manufacturer guaranteed values are cited. The ambient temperature (T2) and the temperature rise value (ΔT: surface temperature−ambient temperature) are variables. Since L1 is the manufacturer's guaranteed time for the
従って、周囲温度(T2)及び温度上昇値(ΔT:表面温度−周囲温度)について、装置101の稼動開始からの取得データ値を累積し、その累積値を取得データ数で除算し、装置101の稼動開始からの平均温度値を算出し、これらを用いて予測寿命を算出する。即ち、周囲温度(T2)について、n番目の累積温度値をSum(T2)nとし、(n+1)番目の周囲温度(T2)をT2(n+1)とするとき、(n+1)番目の平均周囲温度(T2)m(n+1)は、{Sum(T2)n+T2(n+1)}/(n+1)であり、測定回数は多いがソフトウェアによって逐次更新処理を行うことによって、演算部121において記憶する記憶容量としては非常に少ない量で済ますことができる。この予想寿命と装置101の累積動作時間(装置の動作開始からの動作した時間を積算した時間)との差分(予想寿命−累積動作時間)が規定余寿命未満になった場合には、装置寿命に近づいたと判断され、残余期間を装置の余寿命として外部に知らせることができる。
Therefore, for the ambient temperature (T2) and the temperature increase value (ΔT: surface temperature−ambient temperature), the acquired data values from the start of operation of the
図3は、本発明による装置の寿命診断のための寿命データを示したグラフであり、装置動作開始から3年経過までの予測寿命の例を示している。図3のグラフから解るように、縦軸は予想寿命L2(単位は年)であるが、例えば装置稼動開始からの1年間は、その季節の温度に大きく影響して予測寿命も大きく変動する。しかしながら、2年目において算出された予測寿命は1年目に比べて変動が少なくなり、3年目の予測寿命は更に安定してくる。このように、年数が経過すると予測寿命がゆるやかに収束していくことを期待できることが解る。 FIG. 3 is a graph showing the lifetime data for the lifetime diagnosis of the apparatus according to the present invention, and shows an example of the predicted lifetime from the start of the apparatus operation to the lapse of 3 years. As can be seen from the graph of FIG. 3, the vertical axis represents the expected life L2 (unit is year). For example, during one year from the start of operation of the apparatus, the predicted life greatly varies due to the temperature of the season. However, the predicted life calculated in the second year varies less than in the first year, and the predicted life in the third year becomes more stable. In this way, it can be seen that the expected life can be expected to gradually converge as the years elapse.
したがって、装置の寿命を判断するタイミングは、少なくとも装置動作開始から1年を経過した後とし、1ヶ月毎、数ヶ月毎、1年毎等が挙げられる。装置の周囲温度や温度上昇値が異常値になった場合、及び装置の余寿命が規定余寿命未満になった場合に外部に知らせるべきときには、報知手段としては、予め備わっている表示部123へのエラー表示、通信部124から上位装置へのメール等によるエラー送信、アナログ出力部126からのエラー出力、リレー出力部128からの警報出力[装置の異常]129等が挙げられる。
Therefore, the timing for determining the lifetime of the apparatus is at least after one year has elapsed from the start of the apparatus operation, and may be every month, every few months, every year, or the like. When the ambient temperature or temperature rise value of the apparatus becomes an abnormal value, or when the remaining life of the apparatus is less than the specified remaining life, when the notification is to be made to the outside, the notifying means is provided to the
本発明による電源監視装置は、温度単体の監視も行って、その温度の異常上昇から装置の異常を検出する異常診断機能を備えているだけでなく、平均温度から自己の有寿命品の寿命を確実に精度良く捉えることができる寿命診断機能を装置内部に備えているので、装置の異常と寿命とについて信頼性の高い自己診断を行うことができる。 The power supply monitoring device according to the present invention not only has an abnormality diagnosis function for detecting the abnormality of the apparatus from the abnormal rise of the temperature by monitoring the temperature alone, but also the life of the self-limited product from the average temperature. Since the apparatus has a life diagnosis function that can be accurately and accurately captured, it is possible to perform highly reliable self-diagnosis for the abnormality and life of the apparatus.
101・・・電源絶縁監視装置 102・・・AC電源
103,104・・・電源端子 105・・・アナログ入力
106・・・電圧入力 107・・・電流入力
108・・・温度入力 109・・・アナログ出力
110・・・送受信信号 111・・・警報出力[計測値の異常]
112・・・AC/DCコンバータ 113・・・DC/DCコンバータ
114・・・AC/DCコンバータ内蔵の平滑コンデンサ
115・・・温度検出用アナログ/デジタル変換部
116・・・アナログ入力部 117・・・電圧入力部
118・・・設定部 119・・・電流入力部
120・・・計測用アナログ/デジタル変換部
121・・・マイコン演算部 122・・・記憶部
123・・・表示部 124・・・通信部
125・・・温度入力部 126・・・アナログ出力部
127・・・デジタル/アナログ変換部 128・・・リレー出力部
129・・・警報出力[装置の異常]
130・・・平滑コンデンサ表面温度検出センサ(熱電対)
131・・・装置周囲温度(盤内温度)検出センサ(Pt100)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
130 ... Smoothing capacitor surface temperature detection sensor (thermocouple)
131... Ambient temperature (panel temperature) detection sensor (Pt100)
Claims (7)
前記平滑コンデンサの表面温度と前記電源監視装置の周囲温度及びこれらの温度上昇に基づいた自身の異常の有無を、前記演算部において自己診断をする電源監視装置であって、
前記電源監視装置は、
前記監視対象としての受配電系統における複数の電圧及び変流器からの二次電流を入力信号として取得する入力部と、
前記入力信号をデジタル信号に変換する測定用アナログ/デジタル変換部と、
前記平滑コンデンサの表面温度と前記電源監視装置の周囲温度をデジタル信号に変換する温度検出用アナログ/デジタル変換部と、
前記測定用アナログ/デジタル変換部のデジタル信号から電圧・電流及び電力・電力量等の各種計測値を演算する前記演算部と、
演算して得られた前記各種計測値を表示する表示部と、
前記各種計測値についての監視結果を出力するリレー出力部と、
当該計測及び監視のための諸設定値を設定する設定部と、
前記諸設定値及び前記計測値の記憶を行う記憶部と、を有し、
更に、前記平滑コンデンサの前記表面温度及び前記電源監視装置の前記周囲温度を検出する熱電対等の温度計測媒体を備えており、前記温度計測媒体が検出した温度信号は前記温度検出用アナログ/デジタル変換部において前記デジタル信号に変換し、
前記演算部は、
前記平滑コンデンサの表面温度と前記電源監視装置の周囲温度及び当該デジタル信号の前記平滑コンデンサの表面温度上昇と、前記設定部の予め設定した各々の設定値を比較し、当該比較結果をもって、前記電源監視装置の異常有無を自己診断することを特徴とする電源監視装置。 An AC / DC converter with a built-in smoothing capacitor, and a calculation unit such as a microcomputer for receiving power supply voltage and power current monitoring target inputs and performing calculations for power supply monitoring,
A power supply monitoring device that performs self-diagnosis in the arithmetic unit based on the surface temperature of the smoothing capacitor, the ambient temperature of the power supply monitoring device, and the presence or absence of an abnormality based on these temperature increases,
The power monitoring device includes:
An input unit that acquires, as an input signal, secondary currents from a plurality of voltages and current transformers in the power distribution system as the monitoring target;
An analog / digital converter for measurement that converts the input signal into a digital signal;
An analog / digital conversion unit for temperature detection that converts the surface temperature of the smoothing capacitor and the ambient temperature of the power supply monitoring device into a digital signal;
The calculation unit for calculating various measurement values such as voltage / current and power / power amount from the digital signal of the measurement analog / digital conversion unit;
A display unit for displaying the various measurement values obtained by calculation;
A relay output unit that outputs monitoring results for the various measurement values;
A setting unit for setting various setting values for the measurement and monitoring;
A storage unit for storing the various setting values and the measurement values;
Furthermore, a temperature measuring medium such as a thermocouple for detecting the surface temperature of the smoothing capacitor and the ambient temperature of the power supply monitoring device is provided, and the temperature signal detected by the temperature measuring medium is converted to analog / digital conversion for temperature detection. In the digital signal,
The computing unit is
The surface temperature of the smoothing capacitor, the ambient temperature of the power supply monitoring device, and the surface temperature rise of the smoothing capacitor of the digital signal are compared with each preset value set in the setting unit, and the power supply is determined based on the comparison result. A power supply monitoring device characterized by self-diagnosis of abnormality of the monitoring device.
前記自己診断において前記いずれかの温度が規定温度以上になった場合には、前記表示部又は前記リレー出力部においてその旨の警報出力を行い、前記電源装置の異常を知らせることを特徴とする電源監視装置。 In the power supply monitoring device according to claim 1,
In the self-diagnosis, when any of the temperatures is higher than a specified temperature, the display unit or the relay output unit outputs an alarm to that effect and notifies the abnormality of the power supply device. Monitoring device.
前記平滑コンデンサの表面温度と前記電源監視装置の周囲温度及びこれらの温度上昇に基づいた自身の異常の有無を、前記演算部において自己診断し、更に
前記平滑コンデンサの表面温度と前記電源監視装置の周囲温度の温度積算値と累計動作時間とに基づいた自身の寿命を、前記演算部において自己診断をすることを特徴とする電源監視装置。 In a power supply monitoring apparatus including an AC / DC converter including a smoothing capacitor and a calculation unit such as a microcomputer that receives an input of a monitoring target such as a power supply voltage and a power supply current and performs a calculation for power supply monitoring.
The arithmetic unit performs self-diagnosis on the surface temperature of the smoothing capacitor, the ambient temperature of the power supply monitoring device, and the presence or absence of an abnormality based on these temperature rises. Further, the surface temperature of the smoothing capacitor and the power supply monitoring device A power supply monitoring apparatus characterized in that self-diagnosis is performed in the calculation unit for its own life based on a temperature integrated value of ambient temperature and a cumulative operation time.
前記平滑コンデンサの表面温度と前記電源監視装置の周囲温度及びこれらの温度上昇に基づいた自身の異常の有無を、前記演算部において自己診断をし、更に
前記平滑コンデンサの表面温度と前記電源監視装置の周囲温度の温度積算値と累計動作時間とに基づいた自身の寿命を、前記演算部において自己診断する電源監視装置であって、
前記電源監視装置は、前記監視対象としての受配電系統における複数の電圧及び変流器からの二次電流を入力信号として取得する入力部と、
前記入力信号をデジタル信号に変換する測定用アナログ/デジタル変換部と、
前記平滑コンデンサの表面温度と前記電源監視装置の周囲温度をデジタル信号に変換する温度検出用アナログ/デジタル変換部と、
前記測定用アナログ/デジタル変換部のデジタル信号から電圧・電流及び電力・電力量等の各種計測値を演算する前記演算部と、
演算して得られた前記各種計測値を表示する表示部と、
前記各種計測値についての監視結果を出力するリレー出力部と、
当該計測及び監視のための諸設定値を設定する設定部と、前記諸設定値及び前記計測値の記憶を行う記憶部と、を有しており、
更に、前記平滑コンデンサの前記表面温度及び前記電源監視装置の前記周囲温度を検出する熱電対等の温度計測媒体を備えており、前記温度計測媒体が検出した温度信号は前記温度検出用アナログ/デジタル変換部において前記デジタル信号に変換し、
前記演算部は、
前記平滑コンデンサの表面温度と前記電源監視装置の周囲温度及び当該デジタル信号の前記平滑コンデンサの表面温度上昇と、前記設定部の予め設定した各々の設定値を比較し、当該比較結果をもって、前記電源監視装置の異常有無を自己診断し、かつ前記温度計測媒体が検出した温度から、前記電源監視装置の予測寿命を算出することを特徴とする電源監視装置。 An AC / DC converter with a built-in smoothing capacitor, and a calculation unit such as a microcomputer that receives an input of a monitoring target such as a power supply voltage and a power supply current and performs an operation for power supply monitoring,
The calculation unit performs self-diagnosis on the surface temperature of the smoothing capacitor, the ambient temperature of the power supply monitoring device, and the presence or absence of an abnormality based on these temperature rises, and further the surface temperature of the smoothing capacitor and the power supply monitoring device A power monitoring device for self-diagnosis of the lifetime of the ambient temperature based on the integrated value of the ambient temperature and the accumulated operation time in the calculation unit,
The power supply monitoring device, an input unit for acquiring, as input signals, a plurality of voltages and secondary currents from current transformers in a power distribution system as the monitoring target;
An analog / digital converter for measurement that converts the input signal into a digital signal;
An analog / digital conversion unit for temperature detection that converts the surface temperature of the smoothing capacitor and the ambient temperature of the power supply monitoring device into a digital signal;
The calculation unit for calculating various measurement values such as voltage / current and power / power amount from the digital signal of the measurement analog / digital conversion unit;
A display unit for displaying the various measurement values obtained by calculation;
A relay output unit that outputs monitoring results for the various measurement values;
A setting unit for setting various setting values for the measurement and monitoring, and a storage unit for storing the setting values and the measurement value,
Furthermore, a temperature measuring medium such as a thermocouple for detecting the surface temperature of the smoothing capacitor and the ambient temperature of the power supply monitoring device is provided, and the temperature signal detected by the temperature measuring medium is converted to analog / digital conversion for temperature detection. In the digital signal,
The computing unit is
The surface temperature of the smoothing capacitor, the ambient temperature of the power supply monitoring device, and the surface temperature rise of the smoothing capacitor of the digital signal are compared with each preset value set in the setting unit, and the power supply is determined based on the comparison result. A power supply monitoring apparatus that self-diagnoses the presence or absence of abnormality of the monitoring apparatus and calculates a predicted life of the power supply monitoring apparatus from a temperature detected by the temperature measurement medium.
前記寿命は、前記演算部において、次の式(1)で示されるアレニウスの法則にしたがう演算式にて算出されること、
を特徴とする電源監視装置。
L2=L1*2(T1−ΔT−T2)/10・・・(1)
ここで、式中の記号は、次のように定義される。
L2:実使用上の予想寿命[時間]
L1:最高使用温度(T1)におけるメーカ保証時間
T1:有寿命品の最高使用温度
ΔT:コンデンサ表面温度上昇値(実測値)
T2:有寿命品部位における周囲温度 In the power supply monitoring device according to claim 4,
The lifetime is calculated by the arithmetic unit according to the Arrhenius law expressed by the following equation (1) in the arithmetic unit:
A power supply monitoring device.
L2 = L1 * 2 (T1-ΔT-T2) / 10 (1)
Here, the symbols in the formula are defined as follows.
L2: Expected life in actual use [hours]
L1: Manufacturer warranty time at the maximum operating temperature (T1) T1: Maximum operating temperature for products with a limited life
ΔT: Capacitor surface temperature rise (actual value)
T2: Ambient temperature at a limited-life part
前記自己診断において前記寿命が規定寿命未満になった場合には、前記表示部又は前記リレー出力部においてその旨の警報出力を行い、前記電源装置の寿命時期を知らせること、
を特徴とする電源監視装置。 In the power supply monitoring device according to any one of claims 4 and 5,
In the self-diagnosis, when the lifetime is less than a specified lifetime, an alarm output to that effect is given in the display unit or the relay output unit to inform the lifetime of the power supply device,
A power supply monitoring device.
前記電源監視装置は通信手段を介して監視センター等の外部上位監視機関に接続可能であり、前記自己診断の結果は前記外部上位監視機関においてモニターされていること、
を特徴とする電源監視装置。 In the power supply monitoring device according to claim 2 or 6,
The power monitoring device is connectable to an external higher-level monitoring organization such as a monitoring center via a communication means, and the result of the self-diagnosis is monitored in the external higher-level monitoring organization;
A power supply monitoring device.
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