JP5578982B2 - Equipment failure evaluation system - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、例えば、無停電電源システムや電動機等の需要家装置の状態を評価する装置故障評価システムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a device failure evaluation system that evaluates the state of a customer device such as an uninterruptible power supply system or an electric motor.
従来、電力源から電力の供給を受けて動作する需要家装置の状態を評価する方法として、需要家装置で測定される電圧又は電流等の電気信号に基づいて、需要家装置の劣化や故障の可能性を評価する技術が提案されている。この技術を用いた装置故障評価システムでは、測定した電気信号に基づいて電力品質の一つである高調波成分を分析し、その分析結果から需要家装置の劣化や故障の可能性を評価する。 Conventionally, as a method for evaluating the state of a consumer device that operates by receiving power supply from a power source, based on an electrical signal such as voltage or current measured by the consumer device, deterioration or failure of the consumer device is detected. Techniques for evaluating the possibilities have been proposed. In the apparatus failure evaluation system using this technology, a harmonic component which is one of power quality is analyzed based on the measured electric signal, and the possibility of the deterioration or failure of the customer apparatus is evaluated from the analysis result.
しかしながら、電気信号における高調波成分の分析のみでは、需要家装置の劣化や故障の可能性を評価できない場合がある。 However, there is a case where it is not possible to evaluate the possibility of the deterioration or failure of the customer device only by analyzing the harmonic component in the electric signal.
以上のように、電気信号における高調波成分の分析により需要家装置の状態を評価する装置故障評価システムでは、需要家装置の状態を評価できない場合があるという問題がある。 As described above, the apparatus failure evaluation system that evaluates the state of the consumer device by analyzing the harmonic component in the electrical signal has a problem that the state of the consumer device may not be evaluated.
そこで、目的は、需要家装置から測定される電気信号における高調波成分の分析と、電気信号以外の物理量についての分析とを組み合わせることで、需要家装置の状態を評価することが可能な装置故障評価システムを提供することにある。 Therefore, the purpose is a device failure that can evaluate the state of the consumer device by combining the analysis of the harmonic component in the electrical signal measured from the consumer device and the analysis of the physical quantity other than the electrical signal. To provide an evaluation system.
実施形態によれば、装置故障評価システムは、高調波異常評価部と、周波数異常評価部と、装置故障推定部とを具備する。高調波異常評価部は、電力の供給を受けて動作する需要家装置で測定される電気信号に基づいて前記需要家装置の状態を評価した第1の評価結果を生成する。周波数異常評価部は、前記需要家装置で測定される音響信号に基づいて前記需要家装置の状態を評価した第2の評価結果を生成する。装置故障推定部は、前記第1及び第2の評価結果に基づいて、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定する。 According to the embodiment, the apparatus failure evaluation system includes a harmonic abnormality evaluation unit, a frequency abnormality evaluation unit, and an apparatus failure estimation unit. A harmonic abnormality evaluation part produces | generates the 1st evaluation result which evaluated the state of the said consumer apparatus based on the electrical signal measured by the consumer apparatus which receives the supply of electric power and operate | moves. A frequency abnormality evaluation part produces | generates the 2nd evaluation result which evaluated the state of the said consumer apparatus based on the acoustic signal measured by the said consumer apparatus. The device failure estimation unit estimates a failure occurring in the consumer device or an abnormality that is a precursor of the failure based on the first and second evaluation results.
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る装置故障評価システム1により需要家装置である負荷装置2の状態を評価する際の構成例を示す模式図である。
(First embodiment)
負荷装置2とは、無停電電源システムや電動機等の電力需要家側に設置される装置である。負荷装置2は、上位電力系統4の送電線5から変圧器6を経て所定の電力を受電する母線7に、配電線(送電線とも成り得る)8を介して接続する。また、負荷装置2は、上位電力系統から電力の供給を受ける設備、機器及び部品等を備えている。
The
負荷装置2には、測定装置3が接続される。測定装置3は、電気信号測定部31、音響信号測定部32及びアナログ−デジタル(A/D)変換部33を備える。
A
電気信号測定部31は、負荷装置2の電圧又は電流等の電気信号を測定し、測定した電気信号をA/D変換部33へ出力する。電気信号には、基本波に加え、高調波成分が含まれる。高調波成分は、それぞれが互いに周期の異なる一定の周期を持つ複数の正弦波の集まりとして表される。ここで、基本波を1次の信号とすると、周期が基本波の1/2(周波数は2倍)の信号を2次の高調波と称し、周期が基本波の1/3(周波数は3倍)の信号を3次の高調波と称し、1/n(周波数はn倍)の信号をn次の高調波と称する。
The electric
図2は、電気信号測定部31で測定される電気信号の例を示す図である。本実施形態では、線間2相分の電圧Vab、Vbcを例として示す。図2において、横軸は時間であり、縦軸は電圧である。電圧3相分をVa、Vb、Vcとすると、線間3相分は、Vab、Vbc、Vcaとなる。図2では、そのうちのVab、Vbcを表す。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an electrical signal measured by the electrical
音響信号測定部32は、負荷装置2の筐体内部、筐体外壁又は装置筐体近傍に設置される。音響信号測定部32は、例えば、集音マイクやアンプ等からなり、負荷装置2の音響信号を測定する。音響信号測定部32は、測定した音響信号をA/D変換部33へ出力する。音響信号には、様々な周波数帯域の信号が含まれる。周波数は、それぞれが互いに周期の異なる一定の周期を持つ複数の正弦波の集まりとして表される。ここで、基本波を1次とすると、周期が基本波の1/2(周波数は2倍)の信号を2次と称し、周期が基本波の1/3(周波数は3倍)の信号を3次と称し、1/n(周波数はn倍)の信号をn次の高調波と称する。例えば、基本波を1Hzとすると、2次は2Hz、3次は3Hzとなる。一般に人間が知覚できる音響信号の周波数範囲は20Hz〜20kHzである。また、人間同士の会話の周波数の範囲は200Hz〜8kHzである。
The acoustic
A/D変換部33は、電気信号測定部31からの電気信号をデジタル信号に変換する。また、A/D変換部33は、音響信号測定部32からの音響信号をデジタル信号に変換する。なお、電気信号測定部31が電気信号を直接にデジタル信号として出力するものであり、かつ、音響信号測定部32が音響信号を直接にデジタル信号として出力するものである場合、A/D変換部33は不要である。
The A /
図3は、第1の実施形態に係る装置故障評価システム1の機能構成を示すブロック図である。装置故障評価システム1は、高調波異常評価部10、周波数異常評価部20、装置故障推定部30及び表示部40を備える。
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the apparatus
高調波異常評価部10は、測定装置3からの電気信号に基づいて負荷装置2の状態を評価し、この評価についての第1の評価結果を装置故障推定部30へ出力する。周波数異常評価部20は、測定装置3からの音響信号に基づいて負荷装置2の状態を評価し、この評価についての第2の評価結果を装置故障推定部30へ出力する。装置故障推定部30は、高調波異常評価部10からの第1の評価結果と、周波数異常評価部20からの第2の評価結果とから、負荷装置2の故障及びその前兆となる異常を推定する。装置故障推定部30は、この結果を装置故障推定結果として表示部40へ出力する。
The harmonic
図4は、第1の実施形態に係る高調波異常評価部10の機能構成の一例を示すブロック図である。図4における高調波異常評価部10は、高調波成分計算部11、高調波成分保存部12、高調波成分一致度計算部13及び高調波異常データベース14を備える。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the harmonic
高調波成分計算部11は、図5に示すように、FFT(Fast Fourier Transform)処理部111を備える。
As shown in FIG. 5, the harmonic
ところで、観測データ(測定データ)が装置の動作特性から離散的なサンプリングデータである場合がある。このようなサンプリングデータから高調波成分を求める場合、離散型フーリエ変換と呼ばれる手法が用いられる。この離散型フーリエ変換を高速に解けるように改良した手法は、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:FFT)と呼ばれ、高調波解析において最も汎用的な手法となっている。 By the way, the observation data (measurement data) may be discrete sampling data due to the operating characteristics of the apparatus. When obtaining harmonic components from such sampling data, a technique called discrete Fourier transform is used. A method improved so that the discrete Fourier transform can be solved at high speed is called a fast Fourier transform (FFT), and is the most versatile method in harmonic analysis.
そこで、本実施形態では、高調波成分計算部11は、FFT処理部111により、測定装置3からの電気信号に対して波形分析を行い、電気信号に含まれる高調波成分の割合、すなわち、高調波含有率を次数毎に計算する。高調波含有率は、高調波の次数毎に式(1)により計算される。
Therefore, in the present embodiment, the harmonic
高調波含有率(次数毎)=高調波の大きさ(次数毎)÷基本波の大きさ (1)
図6は、式(1)に従って得られた計算結果(以下、高調波成分計算結果と称する。)の一例を示す図である。高調波成分計算部11は、高調波成分計算結果を高調波成分保存部12へ出力する。なお、本実施形態では、次数毎の高調波成分に対する解析を行うためにFFTを利用しているが、他の手法により高調波成分に対する解析をしても構わない。
Harmonic content (per order) = Harmonic magnitude (per order) ÷ Fundamental wave magnitude (1)
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a calculation result (hereinafter referred to as a harmonic component calculation result) obtained according to the equation (1). The harmonic
高調波成分保存部12は、高調波成分計算部11からの高調波成分計算結果を保存する。
The harmonic
高調波異常データベース14は、複数の高調波異常パターンを予め記録している。電気信号における高調波成分に異常がある場合、機器及び装置の故障の前兆となっていることが多い。高調波異常パターンとは、機器及び装置の故障の前兆となると推定される高調波含有率のパターンのことである。高調波異常パターンは、過去の統計等に基づいて求められ、負荷装置2に含まれる機器毎及び故障の種類毎にそれぞれ異なる。図7は、高調波異常データベース14に予め記録された高調波異常パターンの例を示す図である。高調波異常データベース14には、例えば、高調波異常パターンA、高調波異常パターンB、高調波異常パターンCが予め記録されている。なお、縦軸は高調波含有率を示し、横軸は高調波の次数を示す。
The
高調波成分一致度計算部13は、図8に示すように、規格化計算部131及び一致度計算部132を備える。
As shown in FIG. 8, the harmonic component
規格化計算部131は、高調波成分保存部12に保存されている高調波成分計算結果を読み出し、予め設定された次数までの各次数の高調波含有率の合計が1になる様に規格化する。このとき、j次(jは2以上の自然数)の高調波含有率の規格化値は、式(2)により算出される。
The
j次の高調波含有率の規格化値=j次の高調波含有率/予め設定された次数までの各次数の高調波含有率の合計値 (2)
規格化計算部131は、高調波成分計算結果の規格化結果(以下、高調波成分規格化結果と称する。)を一致度計算部132へ出力する。
Normalized value of j-order harmonic content = j-order harmonic content / total value of harmonic content of each order up to a preset order (2)
The
また、規格化計算部131は、高調波異常データベース14に記録される複数の高調波異常パターンを、式(2)と同様の方法で規格化する。規格化計算部131は、高調波異常パターンの規格化結果を一致度計算部132へ出力する。
In addition, the
ここで、高調波成分計算結果の最大次数と、高調波異常データベース14に記録される高調波異常パターンの最大次数とが一致してない場合がある。規格化計算部131は、このような場合、高調波成分計算結果を規格化する次数と、高調波異常データベース14に記録される高調波異常パターンを規格化する次数とを一致させる。図9は、例えば、高調波成分計算結果の最大次数が25次であり、高調波異常パターンの最大次数が20次である場合の、規格化計算部131における規格化処理を説明する図である。規格化計算部131は、高調波成分計算結果の最大次数が25次であり、高調波異常パターンの最大次数が20次である場合、規格化する次数を20次で統一し、1次から20次までの高調波含有率の規格化を行う。この場合、式(2)の分母は20次までの各次数の高調波含有率の合計値となる。
Here, the maximum order of the harmonic component calculation result may not match the maximum order of the harmonic abnormality pattern recorded in the
一致度計算部132は、高調波成分規格化結果と、高調波異常パターンの規格化結果との差分の絶対値を次数毎に取り、式(3)に示す様に合計値(以下、高調波差分合計値と称する。)を計算する。
The
高調波差分合計値=|高調波成分規格化結果における2次の成分−高調波異常パターンの規格化結果の2次の成分|+|高調波成分規格化結果における3次の成分−高調波異常パターンの規格化結果の3次の成分|+ … +|高調波成分規格化結果におけるn次の成分−高調波異常パターンの規格化結果のn次の成分| (3)
式(3)によれば、高調波成分規格化結果と高調波異常パターンの規格化結果とが完全に一致している場合、高調波差分合計値は0となる。図10は、高調波成分規格化結果と高調波異常パターンの規格化結果とが完全に一致している場合の例を示す図である。
Harmonic difference total value = | Second-order component in harmonic component normalization result-Second-order component in normalization result of harmonic abnormality pattern | + | Third-order component in harmonic component normalization result-harmonic abnormality Third-order component of pattern normalization result | + ... + | n-order component in harmonic component normalization result-n-order component of normalization result of harmonic abnormal pattern | (3)
According to the equation (3), when the harmonic component normalization result and the harmonic abnormality pattern normalization result completely coincide with each other, the harmonic difference total value becomes zero. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a case where the harmonic component normalization result and the harmonic abnormality pattern normalization result completely match.
また、式(3)によれば、高調波成分規格化結果と高調波異常パターンの規格化結果とが完全に異なる場合、高調波成分規格化結果の合計値が1であり、高調波異常パターンの規格化結果の合計値が1であるため、算出される高調波差分合計値は2となる。図11は、高調波成分規格化結果と高調波異常パターンの規格化結果とが完全に異なる場合の例を示す図である。 Further, according to the equation (3), when the harmonic component normalization result and the harmonic abnormality pattern normalization result are completely different, the total value of the harmonic component normalization result is 1, and the harmonic abnormality pattern Since the total value of the standardization results of 1 is 1, the calculated harmonic difference total value is 2. FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the harmonic component normalization result and the harmonic abnormality pattern normalization result are completely different.
また、式(3)によれば、高調波成分規格化結果と高調波異常パターンの規格化結果とが部分的に一致している場合、高調波差分合計値は0から2の間のいずれかの値となる。図12は、高調波成分規格化結果と高調波異常パターンの規格化結果とが部分的に一致している場合の例を示す図である。図12に示す例によれば、高調波差分合計値は、高調波成分規格化結果の3次の値0.6と、高調波異常パターンの規格化結果の7次の値0.6との和である1.2となる。 Further, according to the equation (3), when the harmonic component normalization result and the harmonic abnormality pattern normalization result partially match, the harmonic difference total value is any value between 0 and 2 It becomes the value of. FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which the harmonic component normalization result and the harmonic abnormality pattern normalization result partially match. According to the example shown in FIG. 12, the harmonic difference total value is a third-order value 0.6 of the harmonic component normalization result and a seventh-order value 0.6 of the normalization result of the harmonic abnormality pattern. The sum is 1.2.
図13は、高調波差分合計値に対する、高調波成分規格化結果と高調波異常パターンの規格化結果との一致性の関係を示した図である。高調波成分規格化結果と高調波異常パターンの規格化結果とが完全に異なる場合は、高調波差分合計値は2となり、完全に一致する場合は0となる。また、高調波成分規格化結果と高調波異常パターンの規格化結果とが部分的に一致している場合は、0から2の中間の値となる。 FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the harmonic component normalization result and the harmonic abnormality pattern normalization result with respect to the harmonic difference total value. When the harmonic component normalization result and the harmonic abnormality pattern normalization result are completely different from each other, the total harmonic difference value is 2, and when the harmonic component is completely matched, it is 0. Moreover, when the harmonic component normalization result and the normalization result of the harmonic abnormality pattern partially match, the intermediate value between 0 and 2 is obtained.
ここで、高調波差分合計値に基づいて、高調波成分一致度を定義する。本実施形態では、高調波成分規格化結果と高調波異常パターンの規格化結果とが完全に一致している場合、つまり、高調波差分合計値が0の場合、高調波成分一致度を100%とし、完全に異なる場合、つまり、高調波差分合計値が2の場合、高調波成分一致度を−100%とし、100%と−100%との中間を0%となる様にする。高調波成分一致度は、式(4)により求められる。 Here, the harmonic component coincidence is defined based on the harmonic difference total value. In the present embodiment, when the harmonic component normalization result and the harmonic abnormality pattern normalization result completely match, that is, when the harmonic difference total value is 0, the harmonic component coincidence is 100%. When the total difference is 2, that is, when the harmonic difference total value is 2, the harmonic component coincidence is set to −100%, and the middle between 100% and −100% is set to 0%. The harmonic component coincidence is obtained by Expression (4).
高調波成分一致度=(1−高調波差分合計値)×100 (%) (4)
図14は、高調波差分合計値に対する高調波成分一致度の関係を示した図である。
Harmonic component coincidence = (1−total harmonic difference total value) × 100 (%) (4)
FIG. 14 is a diagram showing the relationship of the harmonic component coincidence with the harmonic difference total value.
一致度計算部132は、式(3)及び式(4)を用いて、高調波成分規格化結果に対する、高調波異常データベース14に記録される全ての高調波異常パターンの規格化結果毎の高調波成分一致度を算出する。一致度計算部132は、算出した複数の高調波成分一致度を第1の評価結果として装置故障推定部30へ出力する。
The coincidence
図15は、第1の実施形態に係る周波数異常評価部20の機能構成の一例を示すブロック図である。図15における周波数異常評価部20は、周波数成分計算部21、周波数成分保存部22、周波数成分一致度計算部23及び周波数異常データベース24を備える。
FIG. 15 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the frequency
周波数成分計算部21は、図16に示すように、FFT処理部211を備える。周波数成分計算部21は、FFT処理部211により、測定装置3からの音響信号の周波数成分を求め、音響信号の周波数含有率を計算する。所定の周波数における周波数含有率は、周波数スペクトルの大きさに基づいて式(5)により計算される。
As shown in FIG. 16, the frequency
周波数含有率=周波数スペクトルの大きさ÷サンプル周波数における周波数スペクトルの大きさの総和 (5)
例えば、サンプル周波数が1Hzから1000Hzであれば、分母の値は1Hzから1000Hzまでの周波数スペクトルの総和となる。
Frequency content = frequency spectrum size / total frequency spectrum size at sample frequency (5)
For example, if the sample frequency is 1 Hz to 1000 Hz, the denominator value is the sum of frequency spectra from 1 Hz to 1000 Hz.
周波数成分計算部21は、式(5)に従って得られた計算結果(以下、周波数成分計算結果と称する。)を周波数成分保存部22へ出力する。
The frequency
なお、本実施形態では、音響信号の周波数成分を解析する最も一般的な手法であるFFTを利用しているが、他の手法により周波数成分を解析しても構わない。 In this embodiment, FFT, which is the most common method for analyzing the frequency component of an acoustic signal, is used. However, the frequency component may be analyzed by other methods.
周波数成分保存部22は、周波数成分計算部21からの周波数成分計算結果を保存する。
The frequency
周波数異常データベース24は、複数の周波数異常パターンを予め記録する。ここで、周波数異常パターンとは、機器及び装置の故障の前兆となる周波数のパターンのことである。周波数異常パターンは、負荷装置2に含まれる機器毎及び故障の種類毎にそれぞれ異なる。
The
ここで、周波数のパターンを図17により説明する。図17(a)は、負荷装置2が正常に動作している際の周波数のパターン、つまり、周波数正常パターンの例を示す図である。図17(a)によれば、周波数正常パターンのピークは、400Hzから500Hzの間に存在する。また、図17(b)は、負荷装置2に異常がある際の周波数のパターン、つまり、周波数異常パターンの例を示す図である。図17(b)によれば、400Hzから500Hzの間に存在するピークの他に、1500Hz付近に異常を示すもう一つのピークが存在する。
Here, the frequency pattern will be described with reference to FIG. FIG. 17A is a diagram illustrating an example of a frequency pattern when the
図18は、周波数異常データベース24に予め記録された周波数異常パターンの例を示す図である。周波数異常データベース24には、例えば、周波数異常パターンA、周波数異常パターンB、周波数異常パターンCが予め記録されている。図15によれば、周波数異常パターンAには1500Hz付近に異常な周波数分布が存在し、周波数異常パターンBには1200Hz〜1300Hz付近に異常な周波数分布が存在し、周波数異常パターンCには1300Hz付近及び1700Hz〜1800Hz付近に異常な周波数分布が存在する。なお、縦軸は周波数の大きさ(周波数含有率)を示し、横軸は周波数を示す。なお、周波数異常パターンは、正常な周波数分布と異常な周波数分布とが完全に周波数的に分離されているものに限られず、例えば、異常な周波数分布が正常な周波数分布に一部重なり、突き出すような分布をしている場合もある。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a frequency abnormality pattern recorded in advance in the
周波数成分一致度計算部23は、図19に示すように、規格化計算部231及び一致度計算部232を備える。
As shown in FIG. 19, the frequency component
規格化計算部231は、周波数成分保存部22に保存されている周波数成分計算結果を読み出し、読み出した周波数成分計算結果を、予め設定されたサンプル周波数の領域における周波数含有率の合計が1になる様に規格化する。このとき、j次(jは2以上の自然数)の周波数含有率の規格化値は、式(6)により算出される。
The
j次の周波数含有率の規格化値=j次の周波数含有率/予め設定されたサンプル周波数の領域における周波数含有率の合計値 (6)
式(5)と式(6)とのサンプル周波数が同一である場合は、式(6)に基づく、規格化後のj次の成分は、式(5)における周波数含有率(j次)となる。
Normalized value of j-th order frequency content rate = j-th order frequency content rate / total value of frequency content rates in a preset sample frequency region (6)
When the sample frequencies of Equation (5) and Equation (6) are the same, the j-th order component after normalization based on Equation (6) is the frequency content rate (j-th order) in Equation (5). Become.
ただし、図18に示す様に正常な周波数分布が異常な周波数分布に比べて大きいとき、周波数正常パターンと周波数異常パターンとの差は、相対的に小さい。そのため、周波数成分計算部21及び規格化計算部231は、異常な周波数分布を相対的に多く含む領域に、サンプル周波数を設定する必要がある。
However, when the normal frequency distribution is larger than the abnormal frequency distribution as shown in FIG. 18, the difference between the normal frequency pattern and the abnormal frequency pattern is relatively small. Therefore, the frequency
例えば、サンプル周波数は、周波数異常パターンAでは1500Hz付近を相対的に多く含むように設定し、周波数異常パターンBでは1200Hz〜1300Hz付近を相対的に多く含むように設定し、周波数異常パターンCでは1300Hz〜1800Hz付近を相対的に多く含むように設定にする。 For example, the sample frequency is set to include a relatively large amount around 1500 Hz in the frequency abnormality pattern A, set to include a relatively large amount near 1200 Hz to 1300 Hz in the frequency abnormality pattern B, and 1300 Hz in the frequency abnormality pattern C. The setting is made so as to include a relatively large area around ˜1800 Hz.
図20は、周波数異常パターンを規格化する際のサンプル周波数を説明する図である。 FIG. 20 is a diagram for explaining the sample frequency when the frequency abnormality pattern is normalized.
図20(a)は、図18に示す周波数異常パターンAのサンプル周波数の領域が1000Hzから2000Hzとした場合である。規格化計算部231は、サンプル周波数1000Hzから2000Hzにおける周波数成分の合計値が1となるように、周波数異常パターンAを規格化している。
FIG. 20A shows a case where the region of the sample frequency of the frequency abnormality pattern A shown in FIG. 18 is 1000 Hz to 2000 Hz. The
図20(b)は、図18に示す周波数異常パターンBのサンプル周波数の領域を1000Hzから1500Hzとした場合である。規格化計算部231は、サンプル周波数1000Hzから1500Hzにおける周波数成分の合計値が1となるように、周波数異常パターンBを規格化している。
FIG. 20B shows a case where the sample frequency region of the frequency abnormality pattern B shown in FIG. 18 is 1000 Hz to 1500 Hz. The
図20(c)は、図18に示す周波数異常パターンCのサンプル周波数の領域を1000Hzから2000Hzとした場合である。規格化計算部231は、サンプル周波数1000Hzから2000Hzにおける周波数成分の合計値が1となるように、周波数異常パターンCを規格化している。
FIG. 20C shows a case where the sample frequency region of the frequency abnormality pattern C shown in FIG. 18 is 1000 Hz to 2000 Hz. The
規格化計算部231は、周波数成分計算結果の規格化結果(以下、周波数成分規格化結果と称する。)及び周波数異常パターンの規格化結果を一致度計算部232へ出力する。
The
一致度計算部232は、サンプル周波数領域において、周波数成分規格化結果と、周波数異常パターンの規格化結果との差分の絶対値を周波数毎に取り、式(7)に示す様に合計値(以下、周波数差分合計値と称する。)を計算する。
The
周波数差分合計値=|周波数成分規格化結果の周波数iHzの成分−周波数異常パターンの規格化結果の周波数iHzの成分|+|周波数成分規格化結果の周波数jHzの成分−周波数異常パターンの規格化結果の周波数jHzの成分|+ … +|周波数成分規格化結果の周波数nHzの成分−周波数異常パターンの規格化結果の周波数nHzの成分|(ただし、サンプル周波数領域は、iHz〜nHzである。) (7)
式(7)によれば、周波数成分規格化結果の周波数成分及び大きさと、周波数異常パターンの規格化結果の周波数成分及び大きさとが完全に一致している場合、周波数差分合計値は0となる。図21は、周波数成分規格化結果の周波数成分及び大きさと、周波数異常パターンの規格化結果の周波数成分及び大きさとが完全に一致している場合の例を示す図である。ただし、図21においては、サンプル周波数領域は、1500Hzから1510Hzである。
Frequency difference total value = | frequency iHz component of frequency component normalization result−frequency iHz component of frequency abnormality pattern normalization result | + | frequency jHz component of frequency component normalization result−frequency abnormal pattern normalization result Component of frequency jHz of | +... + | Component of frequency nHz of frequency component standardization result-component of frequency nHz of standardization result of frequency abnormality pattern | (however, the sample frequency region is iHz to nHz). 7)
According to Expression (7), when the frequency component and magnitude of the frequency component normalization result and the frequency component and magnitude of the frequency abnormality pattern normalization result are completely coincident with each other, the total frequency difference value is 0. . FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a case where the frequency component and size of the frequency component normalization result and the frequency component and size of the frequency abnormality pattern normalization result are completely the same. However, in FIG. 21, the sample frequency region is 1500 Hz to 1510 Hz.
また、式(7)によれば、周波数成分規格化結果と、周波数異常パターンの規格化結果とが完全に異なる場合、周波数成分規格化結果の合計値が1であり、周波数異常パターンの規格化結果の合計値が1であるため、算出される周波数差分合計値は2となる。図22は、周波数成分規格化結果と、周波数異常パターンの規格化結果とが完全に異なる場合の例を示す図である。ただし、図22においては、サンプル周波数領域は、1500Hzから1510Hzである。 Further, according to Expression (7), when the frequency component normalization result and the frequency abnormality pattern normalization result are completely different, the total value of the frequency component normalization results is 1, and the frequency abnormality pattern normalization is performed. Since the total value of the results is 1, the calculated frequency difference total value is 2. FIG. 22 is a diagram illustrating an example in which the frequency component normalization result and the frequency abnormality pattern normalization result are completely different. However, in FIG. 22, the sample frequency region is 1500 Hz to 1510 Hz.
また、式(7)によれば、周波数成分規格化結果と、周波数異常パターンの規格化結果とが部分的に一致している場合、周波数差分合計値は0から2の間のいずれかの値となる。図23は、周波数成分規格化結果と、周波数異常パターンの規格化結果とが部分的に一致している場合の例を示す図である。図23に示す例によれば、周波数差分合計値は、周波数成分規格化結果の周波数1503Hzの値0.6と、周波数異常パターンの規格化結果の周波数1507Hzの値0.6との和である1.2となる。ただし、図23においては、サンプル周波数領域は、1500Hzから1510Hzである。
Further, according to Equation (7), when the frequency component normalization result and the frequency abnormality pattern normalization result partially match, the frequency difference total value is any value between 0 and 2 It becomes. FIG. 23 is a diagram illustrating an example when the frequency component normalization result and the frequency abnormality pattern normalization result partially match. According to the example shown in FIG. 23, the frequency difference total value is the sum of the value 0.6 of the
図24は、周波数差分合計値に対する、周波数成分規格化結果と周波数異常パターンの規格化結果との一致性の関係を示した図である。周波数成分規格化結果と周波数異常パターンの規格化結果とが完全に異なる場合は、周波数差分合計値は2となり、完全に一致する場合は0となる。また、周波数成分規格化結果と周波数異常パターンの規格化結果とが部分的に一致している場合は、0から2の中間の値となる。 FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the frequency component normalization result and the frequency abnormality pattern normalization result for the frequency difference total value. When the frequency component normalization result and the frequency abnormality pattern normalization result are completely different from each other, the total frequency difference value is 2, and when the frequency difference is completely the same, it is 0. Further, when the frequency component normalization result and the frequency abnormality pattern normalization result partially match, the value is an intermediate value between 0 and 2.
ここで、周波数差分合計値に基づいて、周波数成分一致度を定義する。本実施形態では、周波数成分規格化結果と周波数異常パターンの規格化結果とが完全に一致している場合、つまり、周波数差分合計値が0の場合、周波数成分一致度を100%とし、完全に異なる場合、つまり、周波数差分合計値が2の場合、周波数成分一致度を−100%とし、100%と−100%との中間を0%となる様にする。周波数成分一致度は、式(8)により求められる。 Here, the frequency component coincidence is defined based on the total frequency difference value. In this embodiment, when the frequency component normalization result and the frequency abnormality pattern normalization result are completely coincident, that is, when the frequency difference total value is 0, the frequency component coincidence is 100%, If they are different, that is, if the total frequency difference value is 2, the frequency component coincidence is set to −100%, and the middle between 100% and −100% is set to 0%. The frequency component coincidence degree is obtained by Expression (8).
周波数成分一致度=(1−周波数差分合計値)×100 (%) (8)
図25は、周波数差分合計値に対する周波数成分一致度の関係を示した図である。
Frequency component coincidence = (1−total frequency difference value) × 100 (%) (8)
FIG. 25 is a diagram showing the relationship of the frequency component coincidence with the total frequency difference value.
一致度計算部232は、式(7)及び式(8)を用いて、周波数異常データベース24に記録される全ての周波数異常パターンの規格化結果毎に、周波数成分規格化結果との周波数成分一致度を算出する。一致度計算部232は、算出した複数の周波数成分一致度を第2の評価結果として装置故障推定部30へ出力する。
The
図26は、第1の実施形態に係る装置故障推定部30の機能構成の一例を示すブロック図である。装置故障推定部30は、総合判定計算部301、総合判定並び替え部302及び異常抽出部303を備える。
FIG. 26 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the device
総合判定計算部301は、高調波異常評価部10からの第1の評価結果と、周波数異常評価部20からの第2の評価結果とを受け取る。総合判定計算部301は、第1及び第2の評価結果に基づいて総合判定1及び総合判定2を算出する。
The comprehensive
図27は、第1の実施形態に係る総合判定計算部301が、総合判定1及び総合判定2を算出する際の処理テーブルを示す図である。図27では、故障毎に高調波成分一致度と、周波数成分一致度とを足し合わせ、総合判定1を算出する。
FIG. 27 is a diagram illustrating a processing table when the comprehensive
図27の例によれば、負荷装置2における故障1の高調波異常パターンとの高調波成分一致度は90%であり、故障1の周波数異常パターンとの周波数成分一致度は20%であるため、総合判定1は110%と算出される。同様に、故障2の総合判定1は120%と算出され、故障3の総合判定1は90%と算出され、故障4の総合判定1は−10%…と算出される。ここで、故障1〜故障4…とは、負荷装置2に含まれる複数の機器における各種故障を示す。
According to the example of FIG. 27, the harmonic component coincidence with the harmonic abnormal pattern of
総合判定2は、総合判定1の結果を2で割った結果である。総合判定1の結果は、高調波成分一致度と周波数成分一致度の和であるから、200%から−200%の数値となる。一方、総合判定2の結果は、その1/2であるから、100%から−100%の数値となる。このため、総合判定2の結果の方が一致度として分かり易い。
総合判定並び替え部302は、総合判定2の結果を総合判定計算部301から受け取る。総合判定並び替え部302は、総合判定2の値が大きい順に、故障1〜4…を並べ替え、総合判定2の並び替え結果を生成する。
The comprehensive
異常抽出部303は、総合判定並び替え部302から総合判定2の並び替え結果を受け取る。異常抽出部303は、図28に示すように、異常抽出閾値を設定し、この異常抽出閾値を超える総合判定2を抽出する。そして、異常抽出部303は、抽出した総合判定2に係る故障名を表示装置40へ出力する。また、異常抽出部303は、総合判定並び替え部302からの総合判定2の並び替え結果を表示部40へ出力する。
The
表示部40は、装置故障推定部30から出力された故障名及び総合判定2の並び替え結果を表示する。
The
以上のように、上記第1の実施形態では、負荷装置2の状態を、負荷装置2からの電気信号に基づいて評価すると共に、負荷装置2の音響信号に基づいて評価する。そして、装置故障推定部30により、これらの評価結果に基づいて、負荷装置2で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定するようにしている。これにより、電気信号における高調波成分の分析及び音響信号の周波数分析の双方から、負荷装置2で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定することが可能となる。
As described above, in the first embodiment, the state of the
したがって、第1の実施形態に係る装置故障評価システム1は、需要家装置から測定される電気信号における高調波成分の分析と、電気信号以外の物理量についての分析とを組み合わせることで、需要家装置の状態を評価することができる。
Therefore, the apparatus
なお、総合判定計算部301における総合判定1及び総合判定2の算出方法は、図27に示すものに限定される訳ではない。例えば、総合判定計算部301は、図29に示す処理テーブルに従い、総合判定1及び総合判定2を算出しても構わない。故障の種別によっては、電気信号における異常に基づいて故障を判定した方が良い場合と、音響信号における異常に基づいて故障を判定した方が良い場合とがある。そのため、総合判定計算部301では、高調波成分一致度及び周波数成分一致度のうち、いずれの一致度に基づいて総合判定1及び2を算出するかが、故障毎に予め設定されている。
In addition, the calculation method of the
図29の例では、高調波成分一致度に基づいて総合判定1及び2を算出する場合、高調波成分一致度の欄にビット1をつけている。同様に、周波数成分一致度に基づいて総合判定1及び2を算出する場合、周波数成分一致度の欄にビット1をつけている。
In the example of FIG. 29, when the
総合判定計算部301は、図29に示す処理テーブルに従い、故障1、故障2及び故障3の高調波成分一致度の値を、総合判定1の値とする。そして、この総合判定1の値を総合判定2の値とする。
The overall
また、総合判定計算部301は、図29に示す処理テーブルに従い、故障5及び故障6の周波数成分一致度の値を、総合判定1の値とする。そして、この総合判定1の値を総合判定2の値とする。
In addition, the comprehensive
また、総合判定計算部301は、図29に示す処理テーブルに従い、故障4のように電気信号と音響信号の両者を総合的に判断した方が良い場合は、故障4の高調波成分一致度と、故障4の周波数成分一致度とを足し合わせ、総合判定1の値とする。そして、この総合判定1の値を2で割った値を総合判定2の値とする。
In addition, when it is better to comprehensively determine both the electrical signal and the acoustic signal according to the processing table shown in FIG. 29 according to the processing table shown in FIG. The frequency component coincidence degree of
総合判定計算部301は、算出した総合判定2を総合判定並び替え部302へ出力する。
The comprehensive
また、総合判定計算部301は、図30に示す処理テーブルに従い、総合判定1及び総合判定2を算出しても構わない。故障の種別によっては、電気信号に基づく故障評価に対する重みと、音響信号に基づく故障評価に対する重みとを変えた方が良い場合がある。そこで、図30では、電気信号に基づく故障評価に対する重みと、音響信号に基づく故障評価に対する重みとが、故障毎に予め設定されている。
The comprehensive
図30の例では、電気信号に基づく故障評価に対する重みが、高調波成分一致度の重み欄に記載される。同様に、音響信号に基づく故障評価に対する重みが、周波数成分一致度の重み欄に記載される。ここで、電気信号に基づく故障評価に対する重みと、音響信号に基づく故障評価に対する重みとの合計値は1になる様にする。 In the example of FIG. 30, the weight for failure evaluation based on the electric signal is described in the weight column of the harmonic component matching degree. Similarly, the weight for failure evaluation based on the acoustic signal is described in the weight column of the frequency component coincidence degree. Here, the total value of the weight for the failure evaluation based on the electrical signal and the weight for the failure evaluation based on the acoustic signal is set to 1.
総合判定計算部301は、図30の処理テーブルに従い、故障1、故障2、故障3、故障4、故障5及び故障6の総合判定1を、電気信号に基づく故障評価に対する重み1,0.8,0.7,0.7,0.1,0と、音響信号に基づく故障評価に対する重み0,0.2,0.3,0.3,0.9,1とに基づいてそれぞれ計算する。
The comprehensive
装置故障推定部30は、表示部40へ総合判定1の結果を出力し、判定結果を表示部40に表示させる。
The apparatus
(第2の実施形態)
図31は、第2の実施形態に係る装置故障評価システム1により需要家装置である負荷装置2の状態を評価する際の構成例を示す模式図である。図31において図1と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 31 is a schematic diagram illustrating a configuration example when the state of the
測定装置3は、電気信号測定部31、音響信号測定部32、アナログ−デジタル(A/D)変換部33及び温度測定部34を備える。
The measuring
温度測定部34は、負荷装置2の筐体内部又は筐体外壁等に設置される。温度測定部34は、負荷装置2の温度を測定する。
The
A/D変換部33は、温度測定部34から温度の測定結果を受け取り、デジタル信号に変換する。なお、温度測定部34が温度を直接にデジタル信号として出力するものである場合、A/D変換は不要である。
The A /
図32は、第2の実施形態に係る装置故障評価システム1の機能構成を示すブロック図である。装置故障評価システム1は、高調波異常評価部10、周波数異常評価部20、装置故障推定部30、表示部40及び温度異常評価部50を備える。
FIG. 32 is a block diagram illustrating a functional configuration of the apparatus
図33は、第2の実施形態に係る温度異常評価部50の機能構成の一例を示すブロック図である。図33における温度異常評価部50は、温度データ保存部51、温度ファクター計算部52及び温度異常データベース53を備える。
FIG. 33 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the temperature
温度データ保存部51は、測定装置3から温度データを受け取り、保存する。
The temperature
温度異常データベース53は、温度と、温度の上昇が原因となり負荷装置2内の機器に異常が発生する危険度を示す温度ファクターとの関係を予め記録している。図34は、温度異常データベース53に予め記録された、温度と温度ファクターとの関係の例を示す図である。温度と温度ファクターとの関係は、負荷装置2に含まれる機器毎及び故障の種類毎に異なる。図34によれば、温度が30℃までは、異常は発生しないとみなされ、温度ファクターは0である。一方、温度が30℃から50℃までは、温度ファクターは線形に上昇し、温度が50℃以上では温度ファクターは100となる。
The
温度ファクター計算部52は、温度データ保存部51に保存されている温度データと、温度異常データベース53に記録されている温度と温度ファクターとの関係とを読み出し、温度データに基づく温度ファクターを算出する。温度ファクターの算出は、温度異常データベース53に記録されている複数の関係毎に行われる。温度ファクター計算部52は、算出した複数の温度ファクターを第3の評価結果として、装置故障推定部30へ出力する。
The temperature
図35は、第2の実施形態に係る装置故障推定部30の機能構成を示すブロック図である。装置故障推定部30は、総合判定計算部301、総合判定並び替え部302及び異常抽出部303を備える。
FIG. 35 is a block diagram illustrating a functional configuration of the device
総合判定計算部301は、高調波異常評価部10からの第1の評価結果と、周波数異常評価部20からの第2の評価結果と、温度異常評価部50からの第3の評価結果とを受け取る。総合判定計算部301は、第1乃至第3の評価結果に基づいて総合判定1を算出する。
The comprehensive
図36は、第2の実施形態に係る総合判定計算部301が、総合判定1を算出する際の処理テーブルを示す図である。図36では、電気信号に基づく故障評価に対する重みと、音響信号に基づく故障評価に対する重みと、温度に基づく故障評価に対する重みとが、故障毎に予め設定されている。
FIG. 36 is a diagram illustrating a processing table when the comprehensive
図36の例では、電気信号に基づく故障評価に対する重みが、高調波成分一致度の重み欄に記載される。また、音響信号に基づく故障評価に対する重みが、周波数成分一致度の重み欄に記載される。また、温度に基づく故障評価に対する重みが、温度ファクターの重み欄に記載される。ここで、電気信号に基づく故障評価に対する重みと、電気信号に基づく故障評価に対する重みと、温度に基づく故障評価に対する重みとの合計値は1になる様にする。 In the example of FIG. 36, the weight for failure evaluation based on the electrical signal is described in the weight column of the harmonic component matching degree. Further, the weight for failure evaluation based on the acoustic signal is written in the weight column of the frequency component coincidence degree. In addition, a weight for failure evaluation based on temperature is described in a weight column of a temperature factor. Here, the total value of the weight for the failure evaluation based on the electrical signal, the weight for the failure evaluation based on the electrical signal, and the weight for the failure evaluation based on the temperature is set to 1.
総合判定計算部301は、図36の処理テーブルに従い、故障1、故障2、故障3、故障4、故障5及び故障6の総合判定1を、電気信号に基づく故障評価に対する重み0.2,0.7,0.4,0.4,0,0と、音響信号に基づく故障評価に対する重み0,0.1,0.3,0.3,0,0.5と、温度に基づく故障評価に対する重み0.8,0.2,0.3,0.3,1,0.5に基づいてそれぞれ計算する。
The overall
装置故障推定部30は、表示部40へ総合判定1の結果を出力し、判定結果を表示部40に表示させる。
The apparatus
以上のように、上記第2の実施形態では、負荷装置2の状態を、負荷装置2からの電気信号及び音響信号に基づいて評価すると共に、負荷装置2の温度に基づいて評価する。そして、装置故障推定部30により、これらの評価結果に基づいて、負荷装置2で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定するようにしている。これにより、電気信号における高調波成分の分析、音響信号の周波数分析及び温度分析の複数の観点から、負荷装置2で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定することが可能となる。
As mentioned above, in the said 2nd Embodiment, while evaluating the state of the
したがって、第2の実施形態に係る装置故障評価システム1は、需要家装置から測定される電気信号における高調波成分の分析と、電気信号以外の物理量についての分析とを組み合わせることで、需要家装置の状態を評価することができる。
Therefore, the apparatus
(その他の実施形態)
上記各実施形態では説明していないが、装置故障評価システム1は、測定装置3で測定される電気信号、音響信号及び温度を随時受信し、負荷装置2の状態の評価を一定時間毎に繰り返すようにしても構わない。すなわち、装置故障特定部30は、高調波異常評価部10からの第1の評価結果と、周波数異常評価部20からの第2の評価結果と、温度異常評価部30からの第3の評価結果とを随時受け取る。そして、装置故障特定部30は、これらの結果に基づき、一定時間毎に総合判定の結果を表示部40に表示させる。図37は、表示部40に表示される総合判定の結果の一例を示す図である。図37では、故障毎の総合判定の結果を、一日24時間分プロットしてある。
(Other embodiments)
Although not described in each of the above embodiments, the apparatus
これにより、装置故障評価システム1は、負荷装置2の評価結果を時系列に表示することが可能となる。このため、装置故障評価システム1のユーザは、負荷装置2に発生した異常が突発的なものであるか、又は、故障の前兆であるのか等を判断することが可能である。
Thereby, the apparatus
なお、この発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…装置故障評価システム
10…高調波異常評価部
11…高調波成分計算部
111,211…FFT処理部
12…高調波成分保存部
13…高調波成分一致度計算部
131,231…規格化計算部
132,232…一致度計算部
14…高調波異常データベース
20…周波数異常評価部
21…周波数成分計算部
22…周波数成分保存部
23…周波数成分一致度計算部
24…周波数異常データベース
30…装置故障推定部
301…総合判定計算部
302…総合判定並び替え部
303…異常抽出部
40…表示部
50…温度異常評価部
51…温度データ保存部
52…温度ファクター計算部
53…温度異常データベース
2…負荷装置
3…測定装置
31…電気信号測定部
32…音響信号測定部
33…A/D変換部
34…温度測定部
4…上位電力系統
5…送電線
6…変圧器
7…母線
8…配電線
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記需要家装置で測定される音響信号に基づいて前記需要家装置の状態を評価した第2の評価結果を生成する周波数異常評価部と、
前記第1及び第2の評価結果に基づいて、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定する装置故障推定部と
を具備し、
前記高調波異常評価部は、
前記電気信号を波形分析し、前記電気信号における高調波成分についての高調波成分計算結果を算出する高調波成分計算部と、
故障が発生した際の高調波の高調波成分パターンを、高調波異常パターンとして予め記録する高調波異常データベースと、
前記高調波成分計算結果と、前記高調波異常パターンとの高調波成分一致度を計算し、前記高調波成分一致度を前記第1の評価結果として前記装置故障推定部へ出力する高調波成分一致度計算部と
を備え、
前記周波数異常評価部は、
前記音響信号を波形分析し、前記音響信号についての周波数成分計算結果を算出する周波数成分計算部と、
故障が発生した際の周波数の周波数成分パターンを、周波数異常パターンとして予め記録する周波数異常データベースと、
前記周波数成分計算結果と、前記周波数異常パターンとの周波数成分一致度を計算し、前記周波数成分一致度を前記第2の評価結果として装置故障推定部へ出力する周波数成分一致度計算部と
を備え、
前記装置故障推定部は、
同一の故障に対する高調波成分一致度と周波数成分一致度とをそれぞれ足し合わせて総合判定を行う総合判定計算部と、
前記総合判定での一致度が予め設定した閾値より高い故障を、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常であるとして抽出する異常抽出部と
を備えることを特徴とする装置故障評価システム。 A harmonic abnormality evaluation unit that generates a first evaluation result that evaluates the state of the consumer device based on an electrical signal measured by the consumer device that operates by receiving power supply;
A frequency abnormality evaluation unit that generates a second evaluation result that evaluates the state of the consumer device based on an acoustic signal measured by the consumer device;
Based on the first and second evaluation results, comprising a failure occurring in the customer device, or a device failure estimation unit for estimating an abnormality that is a precursor of failure ,
The harmonic abnormality evaluation unit is
A waveform analysis of the electrical signal, and a harmonic component calculation unit for calculating a harmonic component calculation result for the harmonic component in the electrical signal;
Harmonic abnormality database that pre-records the harmonic component pattern of the harmonic when a failure occurs as a harmonic abnormal pattern;
The harmonic component coincidence between the harmonic component calculation result and the harmonic abnormality pattern is calculated, and the harmonic component coincidence is output to the device failure estimation unit as the first evaluation result. With a degree calculator
The frequency abnormality evaluation unit is
Analyzing the waveform of the acoustic signal and calculating a frequency component calculation result for the acoustic signal; and
A frequency abnormality database for pre-recording a frequency component pattern of a frequency when a failure occurs as a frequency abnormality pattern;
A frequency component coincidence calculation unit that calculates a frequency component coincidence between the frequency component calculation result and the frequency abnormality pattern, and outputs the frequency component coincidence as the second evaluation result to an apparatus failure estimation unit; ,
The apparatus failure estimation unit is
A comprehensive determination calculation unit that performs a comprehensive determination by adding the harmonic component coincidence and the frequency component coincidence for the same failure ,
An abnormality extraction unit that extracts a failure having a matching degree in the comprehensive determination higher than a preset threshold as a failure occurring in the customer device or an abnormality that is a precursor of the failure. An equipment failure evaluation system.
前記高調波成分一致度計算部は、前記高調波成分計算結果と、前記複数の故障毎の高調波異常パターンとから、複数の高調波成分一致度を計算し、
前記周波数異常データベースは、前記複数の故障それぞれについての前記周波数異常パターンを予め記録し、
前記周波数成分一致度計算部は、前記周波数成分計算結果と、前記複数の故障毎の周波数異常パターンとから、複数の周波数成分一致度を計算することを特徴とする請求項1記載の装置故障評価システム。 The harmonic abnormality database records in advance the harmonic abnormality pattern for each of a plurality of possible failures,
The harmonic component coincidence calculation unit calculates a plurality of harmonic component coincidences from the harmonic component calculation result and the harmonic abnormality pattern for each of the plurality of failures,
The frequency abnormality database records in advance the frequency abnormality pattern for each of the plurality of failures,
The frequency component matching degree calculating unit, and the frequency component calculation result from said plurality of failure for each of the frequency abnormality pattern, device failure evaluation according to claim 1, wherein calculating a plurality of frequency components match degree system.
前記異常抽出部は、前記総合判定での一致度が予め設定した閾値より高い故障を、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常であるとして抽出することを特徴とする請求項1又は2記載の装置故障評価システム。 The comprehensive determination calculation unit weights the harmonic component coincidence and the frequency component coincidence for the same failure, and adds the weighted harmonic component coincidence and the frequency component coincidence to make a comprehensive determination. And
The abnormality extraction unit extracts a failure having a degree of coincidence in the comprehensive determination higher than a preset threshold as a failure occurring in the consumer device or an abnormality that is a precursor of the failure. The apparatus failure evaluation system according to claim 1 or 2 .
前記需要家装置で測定される音響信号に基づいて前記需要家装置の状態を評価した第2の評価結果を生成する周波数異常評価部と、
電力の供給を受けて動作する需要家装置で測定される温度に基づいて前記需要家装置の状態を評価した第3の評価結果を生成する温度異常評価部と、
前記第1乃至第3の評価結果に基づいて、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定する装置故障推定部と
を具備し、
前記高調波異常評価部は、
前記電気信号を波形分析し、前記電気信号における高調波成分についての高調波成分計算結果を算出する高調波成分計算部と、
故障が発生した際の高調波の高調波成分パターンを、高調波異常パターンとして予め記録する高調波異常データベースと、
前記高調波成分計算結果と、前記高調波異常パターンとの高調波成分一致度を計算し、前記高調波成分一致度を前記第1の評価結果として前記装置故障推定部へ出力する高調波成分一致度計算部と
を備え、
前記周波数異常評価部は、
前記音響信号を波形分析し、前記音響信号についての周波数成分計算結果を算出する周波数成分計算部と、
故障が発生した際の周波数の周波数成分パターンを、周波数異常パターンとして予め記録する周波数異常データベースと、
前記周波数成分計算結果と、前記周波数異常パターンとの周波数成分一致度を計算し、前記周波数成分一致度を前記第2の評価結果として装置故障推定部へ出力する周波数成分一致度計算部と
を備え、
前記温度異常評価部は、
温度と、温度により故障が発生する危険度を示す温度ファクターとの関係を示す温度ファクターパターンを予め記録する温度異常データベースと、
前記需要家装置で測定される温度と、前記温度ファクターパターンとから、前記温度ファクターを算出し、前記温度ファクターを前記第3の評価結果として前記装置故障推定部へ出力する温度ファクター計算部と
を備え、
前記装置故障推定部は、
同一の故障に対する高調波成分一致度、周波数成分一致度及び温度ファクターにそれぞれ重み付けを行い、前記重み付け後の高調波成分一致度、周波数成分一致度及び温度ファクターをそれぞれ足し合わせて総合判定を行う総合判定計算部と、
前記総合判定での一致度が予め設定した閾値より高い故障を、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常であるとして抽出する異常抽出部と
を備えることを特徴とする装置故障評価システム。 A harmonic abnormality evaluation unit that generates a first evaluation result that evaluates the state of the consumer device based on an electrical signal measured by the consumer device that operates by receiving power supply;
A frequency abnormality evaluation unit that generates a second evaluation result that evaluates the state of the consumer device based on an acoustic signal measured by the consumer device;
A temperature abnormality evaluation unit that generates a third evaluation result that evaluates the state of the consumer device based on a temperature measured by the consumer device that operates by receiving power supply ; and
A device failure estimation unit that estimates a failure occurring in the customer device or an abnormality that is a precursor of the failure based on the first to third evaluation results;
Was immediately Bei,
The harmonic abnormality evaluation unit is
A waveform analysis of the electrical signal, and a harmonic component calculation unit for calculating a harmonic component calculation result for the harmonic component in the electrical signal;
Harmonic abnormality database that pre-records the harmonic component pattern of the harmonic when a failure occurs as a harmonic abnormal pattern;
The harmonic component coincidence between the harmonic component calculation result and the harmonic abnormality pattern is calculated, and the harmonic component coincidence is output to the device failure estimation unit as the first evaluation result. With a degree calculator
The frequency abnormality evaluation unit is
Analyzing the waveform of the acoustic signal and calculating a frequency component calculation result for the acoustic signal; and
A frequency abnormality database for pre-recording a frequency component pattern of a frequency when a failure occurs as a frequency abnormality pattern;
A frequency component coincidence calculation unit that calculates a frequency component coincidence between the frequency component calculation result and the frequency abnormality pattern, and outputs the frequency component coincidence as the second evaluation result to an apparatus failure estimation unit; ,
The temperature abnormality evaluation unit is
A temperature abnormality database that records in advance a temperature factor pattern indicating a relationship between temperature and a temperature factor indicating a risk of occurrence of a failure due to temperature; and
A temperature factor calculation unit that calculates the temperature factor from the temperature measured by the consumer device and the temperature factor pattern, and outputs the temperature factor to the device failure estimation unit as the third evaluation result ; Prepared,
The apparatus failure estimation unit is
Comprehensive judgment that weights the harmonic component coincidence, frequency component coincidence, and temperature factor for the same failure, and adds up the weighted harmonic component coincidence, frequency component coincidence, and temperature factor, respectively, for comprehensive judgment A judgment calculation unit;
An abnormality extraction unit that extracts a failure having a matching degree in the comprehensive determination higher than a preset threshold as a failure occurring in the customer device or an abnormality that is a precursor of the failure. equipment failure evaluation system shall be the.
前記高調波成分一致度計算部は、前記高調波成分計算結果と、前記複数の故障毎の高調波異常パターンとから、複数の高調波成分一致度を計算し、
前記周波数異常データベースは、前記複数の故障それぞれについての前記周波数異常パターンを予め記録し、
前記周波数成分一致度計算部は、前記周波数成分計算結果と、前記複数の故障毎の周波数異常パターンとから、複数の周波数成分一致度を計算し、
前記温度異常データベースは、発生し得る複数の故障それぞれについての前記温度ファクターパターンを予め記録し、
前記温度ファクター計算部は、前記需要家装置で測定される温度と、前記複数の故障毎の温度ファクターパターンとから、複数の温度ファクターを算出することを特徴とする請求項4記載の装置故障評価システム。 The harmonic abnormality database records in advance the harmonic abnormality pattern for each of a plurality of possible failures,
The harmonic component coincidence calculation unit calculates a plurality of harmonic component coincidences from the harmonic component calculation result and the harmonic abnormality pattern for each of the plurality of failures,
The frequency abnormality database records in advance the frequency abnormality pattern for each of the plurality of failures,
The frequency component coincidence calculation unit calculates a plurality of frequency component coincidences from the frequency component calculation result and the frequency abnormality pattern for each of the plurality of failures,
The temperature abnormality database records in advance the temperature factor pattern for each of a plurality of possible failures,
The temperature factor calculation unit, the temperature measured by the consumer device, and a plurality of failures for each of the temperature factor pattern, device failure evaluation according to claim 4, wherein calculating the plurality of temperature factors system.
前記周波数異常評価部は、前記第2の評価結果を前記期間毎に生成し、
前記装置故障推定部は、前記期間毎に、前記第1及び第2の評価結果に基づいて、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定することを特徴とする請求項1記載の装置故障評価システム。 The harmonic abnormality evaluation unit generates the first evaluation result for each preset period,
The frequency abnormality evaluation unit generates the second evaluation result for each period,
The device failure estimation unit estimates a failure occurring in the consumer device or an abnormality that is a precursor of the failure based on the first and second evaluation results for each period. The apparatus failure evaluation system according to claim 1.
前記周波数異常評価部は、前記第2の評価結果を前記期間毎に生成し、
前記温度異常評価部は、前記第3の評価結果を前記期間毎に生成し、
前記装置故障推定部は、前記期間毎に、前記第1、第2及び第3の評価結果に基づいて、前記需要家装置で発生している故障、又は、故障の前兆となる異常を推定することを特徴とする請求項4記載の装置故障評価システム。 The harmonic abnormality evaluation unit generates the first evaluation result for each preset period,
The frequency abnormality evaluation unit generates the second evaluation result for each period,
The temperature abnormality evaluation unit generates the third evaluation result for each period,
The device failure estimation unit estimates a failure occurring in the consumer device or an abnormality that is a precursor of the failure based on the first, second, and third evaluation results for each period. The apparatus failure evaluation system according to claim 4 .
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