JP6338806B1 - 油圧操作機構の異常診断装置および異常診断方法 - Google Patents

Abstract

異常診断装置（２）は、遮断器の投入と遮断とを操作する油圧操作機構（１）の異常を診断する。異常診断装置（２）は、油圧操作機構（１）に保持される油圧が第１の基準圧力にまで低下したときに開始され油圧が第２の基準圧力にまで上昇したときに停止される昇圧動作が行われた回数をカウントするカウンターである第１のカウンター（２１）と、昇圧動作が停止されたときから次の昇圧動作が開始されるときまでの時間である動作間隔を計測するタイマー（２４）と、カウンターによるカウントの結果を基に求められた昇圧動作回数を動作間隔に基づいて補正して、補正された昇圧動作回数のデータを用いて油圧操作機構の異常の有無を判定する異常判定部（２５）と、を備える。

Description

本発明は、油圧操作機構の異常を診断する異常診断装置および異常診断方法に関するものである。

油圧を利用して遮断器の投入と遮断とを操作する油圧操作機構は、異常の発生により油圧が低下することで、遮断器の操作に支障をきたすことになる。油圧操作機構の異常を診断する異常診断装置は、油圧操作機構に発生した異常を、異常の発生から早期において検出可能であることが求められている。

特許文献１には、油圧ポンプの動作情報と遮断器の動作情報とを組み合わせて油圧操作機構の異常を検出する監視装置の技術が開示されている。油圧ポンプは、遮断器の操作の際に動作するほか、アキュムレーターにより圧力が加えられている油を微量ずつ意図的に漏出させるいわゆるスローリークにより低下した油圧を上昇させるために動作する。一定のペースで油を漏出させるスローリークとは別に配管から油が漏れる異常が生じた場合、油の漏れによる油圧の低下を補うために油圧ポンプの動作回数が増加することとなる。特許文献１の監視装置は、遮断器の操作の際における油圧ポンプの動作を把握した上で油圧ポンプの動作回数の変化を監視して、油圧操作機構の異常を検出する。

特開平５−５４７６０号公報

アキュムレーター内には、油圧の保持のための気体である窒素ガスが充填されている。油圧ポンプの動作により油圧を上昇させてからアキュムレーターの周囲の温度が変動することにより、アキュムレーター内の窒素ガスが温度変化により膨張または収縮して、油圧が変動することがある。油圧が変動することで、スローリークによる油の漏出量は変動する。特許文献１の技術では、スローリークによる油の漏出量を一定とみなして油圧ポンプの動作回数を算出するため、算出される動作回数が実際の動作回数からずれる場合がある。特許文献１の技術では、算出される動作回数の実際の動作回数からのずれにより、軽微な異常の検出が遅れることがあり得ることから、異常発生から早期であって異常が軽微であるうちにおいて異常を検出することが困難であるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、油圧操作機構の異常を早期において検出可能とする油圧操作機構の異常診断装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる油圧操作機構の異常診断装置は、遮断器の投入と遮断とを操作する油圧操作機構の異常を診断する。本発明にかかる異常診断装置は、油圧操作機構に保持される油圧が第１の基準圧力にまで低下したときに開始され油圧が第２の基準圧力にまで上昇したときに停止される昇圧動作が行われた回数をカウントするカウンターと、昇圧動作が停止されたときから次の昇圧動作が開始されるときまでの時間である動作間隔を計測するタイマーと、を備える。本発明にかかる異常診断装置は、カウンターによるカウントの結果を基に求められた昇圧動作回数を動作間隔に基づいて補正して、補正された昇圧動作回数のデータを用いて油圧操作機構の異常の有無を判定する異常判定部を備える。

本発明によれば、油圧操作機構の異常を早期において検出できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる油圧操作機構の異常診断装置を示す図 図１に示す油圧操作機構における高圧側経路での油圧の変化と、ポンプの動作のタイミングと、温度との関係を説明する図 図１に示す異常判定部におけるポンプの動作回数の補正について説明する図 図１に示す検定部において収集される昇圧動作回数のデータの分布の例を示す図 図１に示す検定部において収集される昇圧動作回数のデータにおける昇圧動作回数の平均と分散との例を示す図 図１に示す検定部による異常診断の結果の例を示す図 図１に示す異常診断装置による異常診断処理の手順を示すフローチャート 図１に示す異常診断装置の機能の少なくとも一部が処理回路により実現される場合の異常診断装置の構成図 図１に示す異常診断装置の機能の少なくとも一部がプロセッサにより実現される場合の異常診断装置の構成図

以下に、本発明の実施の形態にかかる油圧操作機構の異常診断装置および異常診断方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる油圧操作機構の異常診断装置を示す図である。油圧操作機構１は、油圧により遮断器の投入と遮断とを操作する。異常診断装置２は、油圧操作機構１の異常を診断する。なお、図１には、油圧操作機構１により操作される遮断器の遮断器接点３を示している。

油圧操作機構１は、アキュムレーター１１により保持される油圧を用いて操作部１０を駆動する。操作部１０は、遮断器接点３の開路と閉路とを操作する。アキュムレーター１１内には、油圧の保持のための気体である窒素ガスが充填されている。油と窒素ガスとは、アキュムレーター１１内にて隔膜を介して分離されている。アキュムレーター１１は、窒素ガスの膨張と圧縮とを利用して油圧を保持する。

油圧ポンプであるポンプ１２は、油タンク１３に貯留されている油を配管１８へ送り出してアキュムレーター１１内へ油を供給することで、アキュムレーター１１により保持される油圧を上昇させる昇圧動作を行う。ポンプ１２は、保持される油圧がＰ_Ｈ１にまで低下したときに昇圧動作を開始し、油圧がＰ_Ｈ２にまで上昇したときに昇圧動作を停止する。Ｐ_Ｈ１は、昇圧動作の開始の基準となる圧力である第１の基準圧力である。Ｐ_Ｈ２は、昇圧動作の停止の基準となる圧力である第２の基準圧力である。なお、第１の基準圧力は第２の基準圧力より小さく、Ｐ_Ｈ１＜Ｐ_Ｈ２の関係が成り立つ。電動機１４は、ポンプ１２を駆動する。電磁開閉器５は、励磁および励磁の解除により接点の開閉を切り換えて、電動機１４のオンとオフとを操作する。

アキュムレーター１１により高圧に保持された油は、配管１８を通って操作部１０へ供給される。高圧とされた油がポンプ１２から配管１８を通って操作部１０へ供給される経路を、高圧側経路とする。操作部１０の駆動により圧力が降下した油は、配管１９を通って油タンク１３へ回収される。低圧とされた油が操作部１０から配管１９を通って油タンク１３へ戻される経路を、低圧側経路とする。

油圧スイッチ１５は、ポンプ１２とアキュムレーター１１との間の配管１８に設けられている。油圧スイッチ１５は、ポンプ１２の停止時において配管１８における油圧があらかじめ設定されたＰ_Ｈ１にまで低下したときに、電磁開閉器５へ励磁を指示する。電磁開閉器５の励磁により電動機１４がオフからオンへの切り換えを行うことで、油圧操作機構１は、ポンプ１２による昇圧動作を開始する。油圧スイッチ１５は、ポンプ１２の動作時において配管１８における油圧があらかじめ設定されたＰ_Ｈ２にまで上昇したときに、電磁開閉器５へ励磁の解除を指示する。電磁開閉器５の励磁の解除により電動機１４がオンからオフへの切り換えを行うことで、油圧操作機構１は、ポンプ１２による昇圧動作を停止する。

スローリーク弁１７は、高圧側経路を構成する配管１８と低圧側経路を構成する配管１９との間に接続されている。スローリーク弁１７は、配管１８の油を微量ずつ配管１９へ漏出させる。油圧操作機構１は、スローリーク弁１７により油を漏出させるスローリークにより、高圧側経路にて混入した気泡を、低圧側経路を経て油タンク１３へ排出する。また、油圧操作機構１は、昇圧後における周辺温度の上昇によりアキュムレーター１１内の窒素ガスが膨張して生じる油圧の上昇を、スローリークにより抑制させる。

次に、異常診断装置２について説明する。遮断器の操作に伴うポンプ１２の動作は、遮断器の動作が必要である特定の状況において行われる。ポンプ１２は、遮断器の操作に伴う動作以外に、常時の要因により低下した油圧を上昇させる動作を行う。スローリークは、常時の要因に含まれる。異常診断装置２は、ポンプ１２のトータルの動作回数から、遮断器の操作に伴うポンプ１２の動作回数を差し引いて、常時の要因によるポンプ１２の動作回数を求める。以下の説明にて、常時の要因によるポンプ１２の動作回数を、常時動作回数と称することがある。以下の説明にて、常時の要因によるポンプ１２の動作間隔を、常時動作間隔と称することがある。スローリークとは別に配管１８，１９から油が漏れる異常が生じた場合、油の漏れによる油圧の低下を補うために常時動作回数は増加することになる。

異常診断装置２は、単位期間当たりの常時動作回数を求める。実施の形態１では、単位期間は、あらかじめ設定された期間であって、１日であるものとする。単位期間は、１日より長い期間であっても良く、１日より短い期間であっても良いものとする。異常診断装置２は、１日当たりの常時動作回数のデータをポンプ１２の常時動作間隔を基に補正する。異常診断装置２は、補正された常時動作回数のデータを収集して、収集されたデータを用いて油圧操作機構１の異常診断を行う。

異常診断装置２は、ポンプ１２の動作回数をカウントする機能部である第１のカウンター２１と、遮断器の動作回数をカウントする機能部である第２のカウンター２２と、遮断器の動作の態様を判定する機能部である動作判定部２３と、ポンプ１２の動作間隔を計測する機能部であるタイマー２４と、油圧操作機構１の異常の有無を判定する機能部である異常判定部２５とを備える。

異常判定部２５は、単位期間当たりのポンプ１２の動作回数を検出する機能部である回数検出部２６と、検出された動作回数を補正する機能部である補正部２７と、動作回数のデータの統計的な検定を行う機能部である検定部２８と、を備える。異常判定部２５は、第１のカウンター２１によるカウントの結果を基に求められた昇圧動作回数を動作間隔に基づいて補正して、補正された昇圧動作回数のデータを用いて油圧操作機構１の異常の有無を判定する。

第１のカウンター２１は、ポンプ１２によって昇圧動作が行われた回数である昇圧動作回数をカウントするカウンターである。第１のカウンター２１は、電磁開閉器５の開閉を検出して、ポンプ１２のトータルの動作回数をカウントする。第１のカウンター２１により得られた動作回数のデータは、回数検出部２６へ送られる。

タイマー２４により計測される動作間隔は、昇圧動作が停止されたときから次の昇圧動作が開始されるときまでの時間である。タイマー２４は、電磁開閉器５の開閉の間隔を検出して、動作間隔を計測する。タイマー２４は、電磁開閉器５が閉から開となったときに計測を開始し、電磁開閉器５が開から閉となったときに計測を終了することで、ポンプ１２の動作間隔を計測する。タイマー２４により得られた動作間隔のデータは、補正部２７へ送られる。

第２のカウンター２２は、遮断器接点３の開閉状態を示す補助接点４の開閉を検出して、遮断器の動作回数をカウントする。第２のカウンター２２により得られた動作回数のデータは、回数検出部２６へ送られる。動作判定部２３は、補助接点４の開閉のパターンを基に、遮断器の動作がポンプ１２による昇圧を伴う動作とポンプ１２による昇圧を伴わない動作とのどちらであるかを判定する。動作判定部２３による判定結果は、回数検出部２６へ送られる。

遮断器には、投入動作、遮断動作、または投入直後の遮断動作をあらかじめ定められた順序および間隔で行う一連の動作である動作責務が課せられている。遮断器の動作責務に、投入直後の遮断動作のような連続する動作が含まれていることで、遮断器の動作回数がカウントされる一方でポンプ１２の動作を伴わないためにポンプ１２の動作回数がカウントされないことがあり得る。回数検出部２６は、第２のカウンター２２によりカウントされた動作回数から、ポンプ１２による昇圧を伴わないと動作判定部２３により判定された動作の回数を差し引くことで、遮断器の操作に伴うポンプ１２の正確な動作回数を得ることができる。回数検出部２６は、１日当たりにおけるポンプ１２のトータルの動作回数から、１日当たりにおける遮断器の操作に伴うポンプ１２の動作回数を差し引いて、１日当たりにおけるポンプ１２の常時動作回数を求める。

補正部２７は、タイマー２４により得られた動作間隔のデータから、遮断器の操作に伴うポンプ１２の動作分を除外して、常時動作間隔を求める。常時動作間隔は、昇圧動作が停止されたときから、常時の要因により低下した油圧を上昇させる次の昇圧動作が開始されるときまでの時間である。常時動作間隔は、昇圧動作によって高圧側経路における油圧がＰ_Ｈ２にまで上昇したときから、昇圧動作が停止されて油圧がＰ_Ｈ２からＰ_Ｈ１にまで低下したときまでの時間でもある。

補正部２７は、回数検出部２６で求められた常時動作回数を、常時動作間隔に基づいて補正する。かかる補正により、補正部２７は、回数検出部２６で求められた常時動作回数から、温度の変動による動作回数の変動分を除く。異常判定部２５は、補正部２７での補正により、温度の変動による影響が除かれた昇圧動作回数のデータを基に異常の有無を判定可能とする。

ここで、温度の変動によるポンプ１２の動作回数の変動について説明する。図２は、図１に示す油圧操作機構１における高圧側経路での油圧の変化と、ポンプ１２の動作のタイミングと、温度との関係を説明する図である。温度Ｔは、アキュムレーター１１の周囲の温度とする。図２では、温度Ｔ、高圧側経路における油圧Ｐ_Ｈ、および昇圧動作のタイミングと時間ｔとの関係の例を示している。図２に示す時間軸において、図２の上段に示すように温度Ｔは時間ｔの経過に伴って上昇している。

図２の中段において、温度Ｔの変化が無い理想的な温度条件による油圧Ｐ_Ｈと時間との関係を一点鎖線により表している。また、図２の上段に示すように温度Ｔが変化した場合における油圧Ｐ_Ｈと時間ｔとの関係を実線により表している。高圧側経路の油圧Ｐ_Ｈの初期値、すなわち時間ｔ＝０における油圧Ｐ_Ｈが、Ｐ_Ｈ２であるものとする。図２の下段では、ポンプ１２による昇圧動作が行われている状態をハイレベル、昇圧動作を停止している状態をローレベルと表している。

ポンプ１２の動作により油圧Ｐ_ＨをＰ_Ｈ２にまで上昇させてからの温度Ｔの上昇により、アキュムレーター１１内の窒素ガスは膨張して、油圧Ｐ_Ｈは変動する。油圧Ｐ_Ｈの変動によって、リーク量Ｑも変化する。温度Ｔが上昇する場合、油圧Ｐ_ＨがＰ_Ｈ２からＰ_Ｈ１にまで低下するのに要する時間は、温度Ｔの変化が無い場合に比べて短くなる。このため、温度Ｔが上昇する場合、１日当たりのポンプ１２の常時動作回数は、温度Ｔの変化が無い場合に比べて多くなる。

温度Ｔの変化が無い理想的な温度条件において、スローリーク弁１７におけるリーク量Ｑは、次の式（１）により表される。なお、リーク量Ｑと高圧側経路の油圧Ｐ_Ｈとは、ともに時間ｔの変化に伴い変化する値である。油圧Ｐ_Ｌは、低圧側経路での油圧とする。低圧側経路の油圧Ｐ_Ｌは、低圧側経路の構造上一定とみなすことができることから、油圧Ｐ_Ｌは定数とする。αは、スローリーク弁１７の構造および油圧操作機構１の構成により決められる係数とする。
Ｑ＝α×（Ｐ_Ｈ−Ｐ_Ｌ） ・・・（１）

また、リーク量Ｑは、油圧Ｐ_Ｈの変化に伴って減少する。リーク量Ｑが油圧Ｐ_Ｈの時間微分に比例する特性を持つことから、次の式（２）が成り立つ。式（２）において、βは比例定数とする。

上記の式（１）のＱに上記の式（２）を代入して得られた式を変形して、変形により得られた式の両辺を式（３）に示すように積分することにより、式（４）が得られる。式（４）において、Ａは積分定数とする。

上記の式（４）を変形した式（５）にＡ’＝ｅ^Ａを代入して、式（６）が得られる。なお、式（６）では、油圧Ｐ_Ｈを時間ｔの関数Ｐ_Ｈ（ｔ）と表している。

上記の式（６）において、時間ｔ＝０のときＰ_Ｈ（０）＝Ｐ_Ｈ２が成り立つ。時間ｔ＝∞のときＰ_Ｈ（∞）＝Ｐ_Ｌが成り立つ。ｔ＝０であるときの式（６）から得られるＡ’＝Ｐ_Ｈ２−Ｐ_Ｌを式（６）に代入することにより、式（７）が得られる。また、式（７）にβ’＝β／αを代入することにより、式（８）が得られる。β’は、油圧Ｐ_Ｈの減衰時定数である。温度Ｔの変化が無い理想的な温度条件での油圧Ｐ_Ｈは、式（８）により得られる。

次に、温度Ｔが変化する場合における油圧Ｐ_Ｈについて説明する。温度Ｔの変化によるアキュムレーター１１内の窒素ガスの体積の変化量をδＶとして、スローリーク弁１７におけるリーク量Ｑは、次の式（９）により表される。式（９）において、γは、油圧Ｐ_Ｈと体積変化量δＶとの関係を表す係数とする。
Ｑ＝α×（Ｐ_Ｈ＋γ×δＶ−Ｐ_Ｌ） ・・・（９）

また、リーク量Ｑは、油圧Ｐ_Ｈの変化に伴って減少する。リーク量Ｑは油圧Ｐ_Ｈの時間微分に比例する特性を持つ。式（９）におけるγ×δＶの時間微分は、式（１０）により表される。

式（１０）において、温度に対する体積の変化量ｄＶ／ｄＴは気体ごとに一意に決められる定数である。このため、γ×δＶの時間微分は、時間に対する温度の変化量であるｄＴ／ｄｔに比例する量となる。温度Ｔが変化する場合における油圧Ｐ_Ｈは、次の式（１１）により表される。γ’は、温度Ｔの変化に伴う減衰時定数β’の変化量を表す。

図３は、図１に示す異常判定部２５におけるポンプ１２の動作回数の補正について説明する図である。図３に示すグラフの縦軸は高圧側経路における油圧Ｐ_Ｈを表し、横軸は時刻を表す。図３では、温度Ｔの変化が無い理想的な温度条件による油圧Ｐ_Ｈと時刻との関係を一点鎖線により表している。また、温度Ｔが変化した場合における油圧Ｐ_Ｈと時刻との関係を実線により表している。図３に示す例では、単位期間である一日は、０時から翌日の０時までの期間とする。

ここで、ある一日であるＮ日の０時から、Ｎ日の翌日である（Ｎ＋１）日の０時までにおけるポンプ１２の常時動作回数の補正について説明する。図３に示す例では、ポンプ１２は、Ｎ日の０時から（Ｎ＋１）日の０時までの間における期間ｔ_ａ０において１回の昇圧動作を行っている。回数検出部２６は、Ｎ日における常時動作回数である「１」を検出する。期間ｔ_ａ０の昇圧動作の前の昇圧動作は、Ｎ日の前日である（Ｎ−１）日の期間ｔ_ａ−１において行われている。期間ｔ_ａ０の昇圧動作の次の昇圧動作は、（Ｎ＋１）日の期間ｔ_ａ＋１において行われている。

補正部２７は、Ｎ日におけるポンプ１２の常時動作回数の補正において、タイマー２４による計測結果から常時動作間隔Ｉ１，Ｉ２を取得する。常時動作間隔Ｉ１は、期間ｔ_ａ−１の終了時から期間ｔ_ａ０の開始時までの期間である。常時動作間隔Ｉ２は、期間ｔ_ａ０の終了時から期間ｔ_ａ＋１の開始時までの期間である。標準動作間隔Ｉ０は、温度Ｔの変化が無い理想的な温度条件による昇圧動作の間隔とする。異常判定部２５は、上記の式（８）を基に、油圧Ｐ_ＨがＰ_Ｈ２であるときから油圧Ｐ_ＨがＰ_Ｈ１となるときまでの時間ｔである標準動作間隔Ｉ０を、補正部２７によりあらかじめ求める。標準動作間隔Ｉ０は、式（８）のＰ_Ｈ（ｔ）にＰ_Ｈ１を代入して得られる時間ｔであって、次の式（１２）により求められる。なお、式（８）および式（１２）における減衰時定数β’は、実験的手法によりあらかじめ求められる。減衰時定数β’は、理論的手法により求められても良い。

補正部２７は、補正係数であるＩ１／Ｉ０×Ｉ２／Ｉ０を求める。補正係数は、常時動作間隔Ｉ１，Ｉ２の標準動作間隔Ｉ０に対する割合を表す。補正部２７は、回数検出部２６により検出された常時動作回数を示す「１」を、かかる補正係数で除算する。これにより、補正部２７は、ポンプ１２の常時動作回数を、常時動作間隔に基づいて補正する。

なお、一日の間における常時動作回数が複数である場合、補正部２７は、各昇圧動作の動作間隔に基づいて動作回数を補正する。一日の間における常時動作回数が「ｎ」であるとして、補正部２７は、タイマー２４による計測結果からｎ＋１個の常時動作間隔Ｉ１，Ｉ２・・・Ｉ（ｎ＋１）を取得する。「ｎ」は２以上の整数とする。補正部２７は、補正係数であるＩ１／Ｉ０×Ｉ２／Ｉ０×・・・Ｉ（ｎ＋１）／Ｉ０を求める。補正部２７は、かかる補正係数で常時動作回数を除算する。

補正部２７は、Ｎ日における常時動作回数と同様に、各日における常時動作回数を補正する。これにより、異常判定部２５は、温度の変動による影響が除かれた昇圧動作回数のデータを得ることができる。

なお、異常判定部２５は、温度Ｔが低下する場合においても、温度Ｔが上昇する場合と同様にポンプ１２の動作回数を補正可能である。ポンプ１２の動作により油圧Ｐ_ＨをＰ_Ｈ２にまで上昇させてからの温度Ｔの低下により、アキュムレーター１１内の窒素ガスは収縮する。温度Ｔが低下する場合、油圧Ｐ_ＨがＰ_Ｈ２からＰ_Ｈ１にまで低下するのに要する時間は、温度Ｔの変化が無い場合に比べて長くなる。このため、温度Ｔが低下する場合、１日当たりのポンプ１２の常時動作回数は、温度Ｔの変化が無い場合に比べて少なくなる。補正部２７は、温度Ｔが上昇する場合と低下する場合とにおいて、ポンプ１２の動作回数を補正することができる。

検定部２８は、補正部２７にて補正された昇圧動作回数のデータを収集する。検定部２８は、あらかじめ設定された期間である評価期間におけるデータの分布を基に昇圧動作回数の変動を評価して、油圧操作機構１の異常の有無を判定する。実施の形態１では、評価期間は、１か月であるものとする。評価期間は、１か月より長い期間であっても良く、１か月より短い期間であっても良い。

異常判定部２５は、評価期間におけるデータの分布を基に昇圧動作回数の変動を評価することで、長期における昇圧動作回数の変化の傾向を把握することができる。これにより、異常判定部２５は、昇圧動作回数の素データからの検出が困難であるような軽微な異常を、異常の発生から早期において検出することができる。軽微な異常には、微量な油の漏れ、油への微量な空気の混入などが含まれる。

図４は、図１に示す検定部２８において収集される昇圧動作回数のデータの分布の例を示す図である。図４に示すグラフでは、横軸を時間、縦軸を昇圧動作回数として、補正部２７にて補正された１日ごとの昇圧動作回数のプロットを表している。また、月ごとの昇圧動作回数の分布を表す分布曲線を表している。図４に示す例では、評価期間は、１月から５月までの各月とする。

検定部２８へ入力される昇圧動作回数のデータでは、遮断器の操作に伴うポンプ１２の動作分が回数検出部２６により除外されている。また、検定部２８へ入力される昇圧動作回数のデータでは、アキュムレーター１１の周囲の温度の変動によるポンプ１２の動作回数の変動分が、補正部２７により補正されている。遮断器および温度変化を要因とする動作回数の変動分が除外されて、いわば正規化されたデータが検定部２８にて収集される。各評価期間において、昇圧動作回数の分布は、正規分布に近い分布となる。遮断器および温度変化を要因とする動作回数の変動分が除外されているため、昇圧動作回数のデータの分散は一定とみなし得る。

なお、図４に示す例では、昇圧動作回数の分布は、時間の経過とともに昇圧動作回数の上限値Ｓに近づいている。上限値Ｓは、従来の異常判定において判定の基準とされる閾値であって、異常によってある量の油がリークするとして想定される昇圧動作回数である。異常判定部２５は、昇圧動作回数が上限値Ｓに達するより前に、早期において油圧操作機構１の異常を検出可能とする。

検定部２８は、統計的検定の手法を使用して昇圧動作回数の変動を評価する。実施の形態１では、検定部２８は、統計的検定の手法の１つである平均の差のｔ検定の手法を使用する。ｔ検定は、ｔ分布を用いる検定である。検定部２８は、評価対象とする対象月と、対象月より前の基準月とにおいて、昇圧動作回数の平均の差に有意差があるか否かを判断することにより、対象月における昇圧動作回数の変動を評価する。基準月は、異常診断装置２の運用を開始した月、または油圧操作機構１の点検を実施した月とする。検定部２８での評価には、ｔ検定以外の検定の手法が使用されても良い。

図５は、図１に示す検定部２８において収集される昇圧動作回数のデータにおける昇圧動作回数の平均と分散との例を示す図である。図５には、評価期間である１月から５月までの各月における標本数と、平均と、分散とを示している。標本数は、評価期間におけるデータの要素の個数であって、昇圧動作回数の値の個数である。図５に示す例では、標本数は、各月の日数に一致する。

検定部２８は、評価期間における昇圧動作回数の平均と、評価期間における昇圧動作回数の分散とを求める。昇圧動作回数の偏差は、昇圧動作回数の値から上記の平均を差し引くことにより得られる。

図６は、図１に示す検定部２８による異常診断の結果の例を示す図である。図６では、図５に示す１月から５月までの評価期間における昇圧動作回数のデータに基づく異常診断の結果の例を示している。かかる異常診断において、１月は基準月であって、２月から５月までの各月は対象月であるものとする。

検定部２８は、２つの標本群がいずれも正規分布にしたがうと仮定して２つの標本群での平均に有意差があるか否かを検定する。検定部２８は、２つの標本群の標本数、平均、分散を基に求められたｔ値が、ｔ分布における両側５％点の範囲内にあるか否かにより、対象月の平均が基準月の平均と確率的に一致するか否かを判定する。両側５％点は、有意水準とする確率である５％を表している。これにより、検定部２８は、対象月の平均と基準月の平均とにおける有意差の有無を検定する。

２つの標本群の平均の差の検定において、自由度は、双方の標本数の和から２を差し引いた値とされる。検定部２８は、対象月の標本数と基準月の標本数との和から２を差し引いて、自由度を求める。２月が対象月である場合における自由度は、１月の標本数「３１」と２月の標本数「２８」との和から２を差し引いて、「５７」と求められる。図６に示す標本分散は、次の式（１３）により得られる。式（１３）において、ｓ^２は標本分散、ｍ_１は基準月の標本数、ｍ_２は対象月の標本数、ｓ_１ ^２は基準月の分散、ｓ_２ ^２は対象月の分散とする。

検定部２８は、対象月と基準月とにおける標本数および平均と、標本分散とを基に、図６に示すｔ値を算出する。式（１４）において、ｔはｔ値、ｘ_ａｖ１は基準月の平均、ｘ_ａｖ２は対象月の平均とする。

ｔ値がｔ分布における両側５％点の範囲内にあるか否かは、ｔ値と両側５％点との比較により判断される。検定部２８は、両側５％点のうちの正の値よりｔ値が大きいか、両側５％点のうちの負の値よりｔ値が小さい場合に、対象月の昇圧動作回数のデータの平均と基準月の昇圧動作回数のデータの平均とには有意差があると判断する。言い換えると、両側５％点のうちの負の値から両側５％点のうちの正の値までの範囲にｔ値が含まれることで、有意差はないと判断される。

２月が対象月である場合における両側５％点は、自由度「５７」のｔ分布の両側５％点である「±２．００２」である。検定部２８は、ｔ値である「−０．１３」が両側５％点のうちの負の値である−２．００２から両側５％点のうちの正の値である２．００２の範囲に含まれていることから、２月と１月とでは昇圧動作回数の平均に有意差はないと判断する。これにより、検定部２８は、油圧操作機構１に異常はなく正常と判定する。３月が対象月である場合と、４月が対象月である場合も、検定部２８は、２月が対象月である場合と同様の判断により、油圧操作機構１に異常はなく正常と判定する。

５月が対象月である場合、検定部２８は、ｔ値である「−２．２１」が、両側５％点のうちの負の値である−２．０００から両側５％点のうちの正の値である２．０００の範囲に含まれないことから、５月と１月とでは昇圧動作回数の平均に有意差があると判断する。これにより、検定部２８は、油圧操作機構１に異常があると判定する。なお、異常診断装置２の運用が１月に開始されている場合、１月より前の昇圧動作回数のデータがないため、異常診断装置２は、１月を対象月とする診断を行わない。前年の昇圧動作回数のデータがある場合、異常診断装置２は、前年の基準月のデータの使用により１月を対象月とする診断を行っても良い。

図７は、図１に示す異常診断装置２による異常診断処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１において、第１のカウンター２１は、昇圧動作が行われた回数であるポンプ１２の動作回数をカウントする。タイマー２４は、ポンプ１２の動作間隔を計測する。

ステップＳ２において、回数検出部２６は、ステップＳ１においてカウントされた回数から、遮断器の操作に伴う昇圧動作の回数を差し引くことにより、常時動作回数である昇圧動作回数を検出する。この際に、回数検出部２６は、第２のカウンター２２によりカウントされた回数から、ポンプ１２による昇圧を伴わないと動作判定部２３にて判定された動作の回数を差し引くことで、上記の遮断器の操作に伴う昇圧動作の回数を求める。ステップＳ２にて、第１のカウンター２１によりカウントされた回数から遮断器の操作に伴う昇圧動作の回数を差し引くことで、異常判定部２５は、遮断器を要因とする動作回数の変動分が除外された昇圧動作回数のデータを得る。

ステップＳ３では、補正部２７は、ステップＳ２にて得られた昇圧動作回数を補正係数で除算して、昇圧動作回数を補正する。ステップＳ３での補正に使用される補正係数は、ステップＳ１にて計測された動作間隔の標準動作間隔に対する割合である。ステップＳ３での補正により、異常判定部２５は、温度変化を要因とする動作回数の変動分が除外された昇圧動作回数のデータを得る。

ステップＳ４において、検定部２８は、ステップＳ３において補正された昇圧動作回数のデータを用いて油圧操作機構１の異常の有無を判定する。これにより、異常診断装置２は、異常診断処理を終了する。

第１のカウンター２１と、第２のカウンター２２と、動作判定部２３と、タイマー２４と、異常判定部２５の回数検出部２６、補正部２７および検定部２８との複数の機能の少なくとも一部は、処理回路により実現される。図８は、図１に示す異常診断装置２の機能の少なくとも一部が処理回路３１により実現される場合の異常診断装置２の構成図である。

処理回路３１は、異常診断装置２の専用のハードウェアである。処理回路３１は、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はこれらを組み合わせたものである。異常診断装置２の一部の構成要素は、異常診断装置２の他の構成要素とは別に設けられた専用のハードウェアにより実現されても良い。

第１のカウンター２１と、第２のカウンター２２と、動作判定部２３と、タイマー２４と、異常判定部２５の回数検出部２６、補正部２７および検定部２８との複数の機能の少なくとも一部は、プログラムを実行するプロセッサにより実現されても良い。図９は、図１に示す異常診断装置２の機能の少なくとも一部がプロセッサ３２により実現される場合の異常診断装置２の構成図である。

プロセッサ３２は、メモリ３３に格納されているプログラムを実行する。プロセッサ３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。第１のカウンター２１と、第２のカウンター２２と、動作判定部２３と、タイマー２４と、異常判定部２５の回数検出部２６、補正部２７および検定部２８との少なくとも一部の機能は、プロセッサ３２と、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ３３に格納される。

プロセッサ３２は、メモリ３３から読み出されたプログラムを実行することにより、異常診断装置２の各部の機能を実現する。異常診断装置２は、プロセッサ３２によるプログラムの実行により、図７に示す手順による異常診断処理を行う。メモリ３３に格納されるプログラムは、異常診断装置２の各部による異常診断処理をコンピュータに実行させるプログラムである。メモリ３３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等である。

第１のカウンター２１と、第２のカウンター２２と、動作判定部２３と、タイマー２４と、異常判定部２５の回数検出部２６、補正部２７および検定部２８との複数の機能の一部が専用のハードウェアにより実現され、当該複数の機能のうちその他の機能がソフトウェアあるいはファームウェアにより実現されても良い。例を挙げると、第１のカウンター２１、第２のカウンター２２、動作判定部２３およびタイマー２４の機能が専用のハードウェアにより実現され、異常判定部２５の回数検出部２６、補正部２７および検定部２８がソフトウェア又はファームウェアの実行により実現されても良い。このように、第１のカウンター２１と、第２のカウンター２２と、動作判定部２３と、タイマー２４と、異常判定部２５の回数検出部２６、補正部２７および検定部２８との複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。

実施の形態１によると、異常診断装置２は、第１のカウンター２１により得られた昇圧動作回数を動作間隔に基づいて補正することで、温度の変動による昇圧動作回数の変動分が補正された昇圧動作回数のデータを収集可能とする。異常診断装置２は、昇圧動作回数のデータの分布に基づく昇圧動作回数の変動の評価が可能となることで、異常が軽微であるうちにおいて異常を検出することが可能となる。これにより、異常診断装置２は、油圧操作機構１の異常を早期において検出できるという効果を奏する。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 油圧操作機構、２ 異常診断装置、３ 遮断器接点、４ 補助接点、５ 電磁開閉器、１０ 操作部、１１ アキュムレーター、１２ ポンプ、１３ 油タンク、１４ 電動機、１５ 油圧スイッチ、１７ スローリーク弁、１８，１９ 配管、２１ 第１のカウンター、２２ 第２のカウンター、２３ 動作判定部、２４ タイマー、２５ 異常判定部、２６ 回数検出部、２７ 補正部、２８ 検定部、３１ 処理回路、３２ プロセッサ、３３ メモリ。

Claims (7)

1. 遮断器の投入と遮断とを操作する油圧操作機構の異常を診断する異常診断装置であって、
   前記油圧操作機構に保持される油圧が第１の基準圧力にまで低下したときに開始され前記油圧が第２の基準圧力にまで上昇したときに停止される昇圧動作が行われた回数をカウントするカウンターと、
   昇圧動作が停止されたときから次の昇圧動作が開始されるときまでの時間である動作間隔を計測するタイマーと、
   前記カウンターによるカウントの結果を基に求められた昇圧動作回数を前記動作間隔に基づいて補正して、補正された前記昇圧動作回数のデータを用いて前記油圧操作機構の異常の有無を判定する異常判定部と、
   を備えることを特徴とする油圧操作機構の異常診断装置。
2. 前記異常判定部は、理想的な温度条件による昇圧動作の間隔である標準動作間隔をあらかじめ求め、前記タイマーにより得られた動作間隔の前記標準動作間隔に対する割合で前記昇圧動作回数を除算することにより前記昇圧動作回数を補正することを特徴とする請求項１に記載の油圧操作機構の異常診断装置。
3. 前記異常判定部は、補正された前記昇圧動作回数のデータを収集し、前記データの分布に基づく前記昇圧動作回数の変動の評価により前記異常の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の油圧操作機構の異常診断装置。
4. 前記異常判定部は、統計的検定の手法により前記昇圧動作回数の変動を評価することを特徴とする請求項３に記載の油圧操作機構の異常診断装置。
5. 前記異常判定部は、前記カウンターによるカウントの結果から前記遮断器の操作に伴う昇圧動作の回数を差し引いて求められた前記昇圧動作回数を、前記動作間隔に基づいて補正することを特徴とする請求項１に記載の油圧操作機構の異常診断装置。
6. 前記異常判定部は、前記遮断器の動作が行われた回数から、前記油圧操作機構での昇圧動作を伴わないと判定された動作の回数を差し引いて、前記遮断器の操作に伴う昇圧動作の回数を得ることを特徴とする請求項５に記載の油圧操作機構の異常診断装置。
7. 遮断器の投入と遮断とを操作する油圧操作機構の異常を診断する異常診断方法であって、
   前記油圧操作機構に保持される油圧が第１の基準圧力にまで低下したときに開始され前記油圧が第２の基準圧力にまで上昇したときに停止される昇圧動作が行われた回数をカウントするステップと、
   昇圧動作が停止されたときから次の昇圧動作が開始されるときまでの時間である動作間隔を計測するステップと、
   カウントの結果を基に求められた昇圧動作回数を前記動作間隔に基づいて補正するステップと、
   補正された前記昇圧動作回数のデータを用いて前記油圧操作機構の異常の有無を判定するステップと、
   を含むことを特徴とする油圧操作機構の異常診断方法。

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