JP7446249B2 - Monitoring and diagnostic equipment for electromagnetic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、電磁機器を監視して診断する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for monitoring and diagnosing electromagnetic equipment.
電磁機器は、コイル体を構成する巻線と鉄心とこれらを収容する筐体を備える機器である。電磁機器の例には、変圧器、モーター、及び発電機を含めることができる。 An electromagnetic device is a device that includes a winding that constitutes a coil body, an iron core, and a casing that houses them. Examples of electromagnetic equipment may include transformers, motors, and generators.
変圧器では、鉄心と巻線が、絶縁油等の絶縁媒体に浸漬されて、筐体であるタンクの内部に収納されている。一般に、商用周波数で通電し、定常運転している三相交流変圧器では、各相の鉄心や巻線が、商用周波数の2倍の周波数及びその高調波成分の周波数を持つ電磁気力により加振され、これらの振動が直接または絶縁媒体を介してタンクに伝わり、タンクが振動する。 In a transformer, an iron core and a winding are immersed in an insulating medium such as insulating oil and housed inside a tank that is a housing. In general, in a three-phase AC transformer that is energized at the commercial frequency and operated steadily, the core and windings of each phase are vibrated by electromagnetic force with a frequency twice the commercial frequency and its harmonic components. These vibrations are transmitted to the tank either directly or through an insulating medium, causing the tank to vibrate.
変圧器などの電磁機器の監視診断装置は、電磁機器に取り付けられたセンサを用いて、電磁機器の内部の状態、すなわち鉄心や巻線の異常や劣化状態を監視、診断する装置である。従来の変圧器の監視診断装置の例は、特許文献1、2に記載されている。
A monitoring and diagnosing device for electromagnetic equipment such as a transformer is a device that uses sensors attached to the electromagnetic equipment to monitor and diagnose the internal state of the electromagnetic equipment, that is, abnormalities and deterioration states of the iron core and windings. Examples of conventional transformer monitoring and diagnosis devices are described in
特許文献1には、変圧器に装着されて変圧器が発生する低周波数領域から可聴音領域(1Hz~20kHz)に至る振動に対し検出感度を有する振動検出器と、巻線に通電して変圧器を稼働している間に、タンクの天板をハンマーで叩いて得られる機械的振動に基づく固有振動を求める解析器と、解析器から得られたデータを演算する演算手段とを備える、変圧器の診断装置が記載されている。
特許文献2には、変圧器のタンクに複数の加速度センサを設置し、変圧器の稼働状態において、加速度センサから得られる情報を基に、タンクの振動を肉眼で視覚可能となるように時間分割して表示装置にアニメーション表示し、この表示内容から、巻線の振動モードまたは鉄心の振動モードに特徴的な固有振動を拾い出し、固有振動数の変化を基に稼働状態の変圧器の振動応答を解析する変圧器の診断手法が記載されている。
変圧器などの電磁機器では、内部の構造的な状態として、主に、内部に収納された鉄心や配線の状態、すなわち鉄心や配線の異常の有無や劣化状態の有無が監視、診断される。鉄心や配線の異常の例としては、巻線の位置ずれや変形と、巻線の締付圧力の低下と、ブッシングの中の電線の位置ずれや変形を挙げることができる。劣化状態の例としては、鉄心や巻線に設置された絶縁物の劣化を挙げることができる。 In electromagnetic equipment such as transformers, the internal structural condition is mainly monitored and diagnosed to determine the condition of the core and wiring housed inside, that is, the presence or absence of an abnormality or deterioration of the core or wiring. Examples of abnormalities in the iron core or wiring include misalignment or deformation of the winding, a decrease in the tightening pressure of the winding, and misalignment or deformation of the wire in the bushing. An example of a deterioration state is deterioration of an insulator installed in an iron core or a winding.
特許文献1に記載の変圧器の診断装置では、機械的振動に基づいて求めた固有振動数を用いて変圧器の状態を解析するが、機械的振動を得るためにハンマー等の付加的な能動装置でタンクを打撃する必要がある。このため、能動装置を用意する工程と、用意した能動装置でタンクを打撃する工程が必要であり、これらの工程に労力と時間等のコストがかかり、実行するのが容易ではない。
The transformer diagnostic device described in
特許文献2に記載の変圧器の診断手法では、稼働状態の変圧器において変圧器の振動応答を解析する。変圧器では、内部に異常または劣化が発生した場合以外に、稼働条件(例えば、負荷電流)が変化した場合においても、振動応答が変化する。このため、特許文献2に記載の変圧器の診断手法では、振動応答の変化が変圧器の内部の異常や劣化によるものなのか、それとも稼働条件(負荷電流)の変化によるものなのかを判断することが難しく、変圧器を正確に診断できないこともあり得る。
The transformer diagnostic method described in
本発明は、負荷電流の大きさといった稼働条件の違いによらず、稼働状態の電磁機器の内部の構造的な状態を監視し診断できる監視診断装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a monitoring and diagnostic device that can monitor and diagnose the internal structural state of an electromagnetic device in an operating state, regardless of differences in operating conditions such as the magnitude of load current.
本発明による電磁機器の監視診断装置は、コイル体を構成する巻線と、鉄心と、前記巻線と前記鉄心を収容する筐体とを備える電磁機器に設置され、前記筐体に備えられ振動を測定する1つまたは複数の振動センサと、前記筐体に備えられ磁場を測定する1つまたは複数の磁場センサと、診断装置とを備える。前記診断装置は、前記電磁機器の稼働中に、前記振動センサが測定した振動データの特徴量と、前記磁場センサが測定した磁場データの特徴量とを求めるとともに、前記磁場データから前記電磁機器の負荷電流を求める。前記診断装置は、前記振動データの特徴量と前記磁場データの特徴量との間の関係を、前記負荷電流が同じ場合について、正常な状態の前記電磁機器と比較することで、前記電磁機器を監視し診断する。 The monitoring and diagnosis device for electromagnetic equipment according to the present invention is installed in an electromagnetic equipment that includes a winding that constitutes a coil body, an iron core, and a casing that accommodates the winding and the iron core. The present invention includes one or more vibration sensors that measure a magnetic field, one or more magnetic field sensors that are included in the housing and that measure a magnetic field, and a diagnostic device. The diagnostic device determines a characteristic amount of vibration data measured by the vibration sensor and a characteristic amount of magnetic field data measured by the magnetic field sensor while the electromagnetic device is in operation, and determines the characteristic amount of the electromagnetic device from the magnetic field data. Find the load current. The diagnostic device diagnoses the electromagnetic device by comparing the relationship between the feature amount of the vibration data and the feature amount of the magnetic field data with the electromagnetic device in a normal state when the load current is the same. Monitor and diagnose.
本発明によると、負荷電流の大きさといった稼働条件の違いによらず、稼働状態の電磁機器の内部の構造的な状態を監視し診断できる監視診断装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a monitoring and diagnostic device that can monitor and diagnose the internal structural state of an electromagnetic device in operation, regardless of differences in operating conditions such as the magnitude of load current.
本発明による監視診断装置は、コイル体を構成する巻線と鉄心とこれらを収容する筐体を備える電磁機器を監視して診断する。本発明による監視診断装置が監視、診断する電磁機器の例には、変圧器、モーター、及び発電機などを含めることができる。以下の実施例では、一例として、変圧器を監視、診断する監視診断装置について説明する。 The monitoring and diagnosis device according to the present invention monitors and diagnoses an electromagnetic device that includes a winding that constitutes a coil body, an iron core, and a casing that houses them. Examples of electromagnetic equipment monitored and diagnosed by the monitoring and diagnosis device according to the present invention may include transformers, motors, generators, and the like. In the following embodiments, a monitoring and diagnosis device for monitoring and diagnosing a transformer will be described as an example.
本発明による監視診断装置は、診断装置と、電磁機器の筐体に備えられた振動センサと磁場センサを備える。診断装置は、巻線に通電されて電磁機器が稼働しているときに、振動センサが測定した振動データの特徴量と磁場センサが測定した磁場データの特徴量を求め、磁場データから電磁機器の負荷電流を求める。診断装置は、振動データの特徴量と磁場データの特徴量との間の関係を、負荷電流が同じ場合について正常な状態の電磁機器と比較することで、電磁機器を監視し診断する。 A monitoring diagnostic device according to the present invention includes a diagnostic device, a vibration sensor, and a magnetic field sensor provided in a housing of an electromagnetic device. The diagnostic device calculates the feature amount of vibration data measured by the vibration sensor and the feature amount of the magnetic field data measured by the magnetic field sensor when the electromagnetic device is in operation with the winding energized, and diagnoses the electromagnetic device from the magnetic field data. Find the load current. The diagnostic device monitors and diagnoses the electromagnetic device by comparing the relationship between the feature amount of the vibration data and the feature amount of the magnetic field data with that of the electromagnetic device in a normal state when the load current is the same.
以下、本発明の実施例による、電磁機器の監視診断装置を、図面を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An electromagnetic equipment monitoring and diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings used in this specification, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and repeated explanations of these components may be omitted.
図1と図2は、本実施例による、電磁機器の監視診断装置の構成を示す図である。本実施例では、上述したように、電磁機器として変圧器を監視、診断する監視診断装置の例を説明する。 FIGS. 1 and 2 are diagrams showing the configuration of an electromagnetic equipment monitoring and diagnosis apparatus according to this embodiment. In this embodiment, as described above, an example of a monitoring and diagnosing device that monitors and diagnoses a transformer as an electromagnetic device will be described.
図1は、本実施例による監視診断装置が設置された変圧器の正面図である。図2は、この変圧器の平面図である。本実施例による監視診断装置は、振動センサ1、2、3、4、5、6、7、8、9と、磁場センサ10、11、12、13、14、15と、診断装置60を備え、電磁機器である変圧器1000に設置され、変圧器1000の内部の状態を監視し診断する。監視診断装置は、1つまたは複数の振動センサと、1つまたは複数の磁場センサを備える。図1と図2では、監視診断装置が9個の振動センサ1~9と6個の磁場センサ10~15を備える例を示している。図2では、診断装置60の図示を省略している。変圧器1000は、一例として、三相交流変圧器であるとする。
FIG. 1 is a front view of a transformer in which a monitoring and diagnosis device according to this embodiment is installed. FIG. 2 is a plan view of this transformer. The monitoring diagnostic device according to this embodiment includes
変圧器1000は、筐体であるタンク400と、絶縁油等の絶縁媒体に浸漬されてタンク400の内部に設置された鉄心と巻線100、200、300を備える。鉄心は、主脚31、32、33と、上部ヨーク36aと、下部ヨーク(図示せず)を備える。巻線100、200、300は、コイル体を構成し、それぞれ主脚31、32、33に巻き回されている。鉄心と巻線100、200、300は、上部締め金具40aと下部締め金具40bとにより相互に固定され、支持部材51、52、53を介して、タンク400の底部に設置されている。上部締め金具40aと下部締め金具40bは、図示していないボルト類により接続されている。
The
タンク400の上面には、高圧ブッシング142、242、342が配置されている。高圧ブッシング142、242、342のそれぞれの接続端141、241、341は、各巻線100、200、300の1次巻線の一端にそれぞれ接続されている。
タンク400の右側面には、低圧ブッシング192、292、392が配置されている。低圧ブッシング192、292、392のそれぞれの接続端191、291、391は、各巻線100、200、300の2次巻線の一端にそれぞれ接続されている。
図1と図2に示すように、本実施例による監視診断装置は、変圧器1000のタンク400の正面の表面部で変圧器1000の巻線100、200、300に対向する位置に、振動センサ1、2、3、4、5、6、7、8、9を備える。振動センサ1~9は、変圧器1000の稼働中に変圧器1000(具体的にはタンク400)の振動を測定するセンサであり、例えば加速度センサを用いることができる。振動センサ1~9は、タンク400の正面、背面、側面、上面、及び下面のうちの任意の位置に設置してもよいが、巻線100、200、300に交流電流が流れることで生じる電磁力によって発生する機械振動を検出しやすいように、できるだけ巻線100、200、300に近い位置に設置することが好ましい。例えば、振動センサ1~9は、タンク400の正面の表面部で巻線100、200、300の中心軸に近い位置に設置するのが好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the monitoring and diagnosis device according to this embodiment includes a vibration sensor installed at a position facing the
また、本実施例による監視診断装置は、変圧器1000のタンク400の正面の表面部で巻線100、200、300に対向する位置に、それぞれ磁場センサ10、11、12を備え、タンク400の表面部で低圧ブッシング192、292、392の近傍に、それぞれ磁場センサ13、14、15を備える。磁場センサ10、11、12は、それぞれ、変圧器1000の稼働中に巻線100、200、300に流れる電流が発生させた磁場を測定する。磁場センサ13、14、15は、それぞれ、変圧器1000の稼働中に低圧ブッシング192、292、392の中の電線に流れる電流が発生させた磁場を測定する。磁場センサ10~15は、磁場を測定することで、それぞれ、巻線100、200、300に流れる電流や低圧ブッシング192、292、392の中の電線に流れる電流を検出することができる。
Further, the monitoring and diagnosis device according to the present embodiment includes
磁場センサ13、14、15は、低圧ブッシング192、292、392の近傍ではなく、高圧ブッシング142、242、342の近傍に設置されてもよい。但し、低圧ブッシング192、292、392では、内部の電線に流れる電流が、高圧ブッシング142、242、342の内部の電線に流れる電流よりも大きいため、磁場センサ13、14、15は、低圧ブッシング192、292、392の近傍に設置することが望ましい。
The
振動センサ1~9と磁場センサ10~15は、診断装置60と有線通信または無線通信が可能な通信部を備える。
The
診断装置60は、例えばコンピュータで構成でき、通信装置61を備える。通信装置61は、振動センサ1~9と磁場センサ10~15に対して有線通信または無線通信が可能である。診断装置60は、通信装置61を介して振動センサ1~9と磁場センサ10~15に接続し、これらのセンサ1~15からデータを受信したり、これらのセンサ1~15に信号を送信したりする。
The
診断装置60は、センサ1~15と通信が可能であると、診断装置60が変圧器1000から遠く離れた遠隔地に設置されていても、変圧器1000の監視と診断が可能である。このため、診断装置60から遠く離れた地点にある変圧器1000で作業員が作業しなくてもよく、人員コストを削減することができる。
If the
診断装置60は、変圧器1000の稼働中に、振動センサ1~9が測定した振動のデータを入力し、変圧器1000(タンク400)の振動のデータ(波形)を得る。また、診断装置60は、磁場センサ10~15が測定した磁場のデータを入力し、この磁場データから、巻線100、200、300に流れる電流の時間変化のデータ(波形)と、低圧ブッシング192、292、392の中の電線に流れる電流の時間変化のデータ(波形)を得る。
また、診断装置60は、正常な状態の変圧器1000についての、振動センサ1~9と磁場センサ10~15の測定データと、この測定データに対応するデータを、正常時のデータとして保存している。測定データに対応するデータには、これらのセンサ1~15の測定データから求められたデータも含まれている。この正常時のデータは、例えば、出荷前の変圧器1000、設置直後の変圧器1000、及び稼働開始の直前または直後の変圧器1000などの、正常な状態の変圧器1000で測定することにより予め得ることができる。また、正常時のデータには、機械学習などで正常状態を学習することで得られたデータを用いてもよい。
Furthermore, the
本実施例による監視診断装置では、巻線100、200、300に通電された稼働状態の変圧器1000において、振動センサ1~9と磁場センサ10~15は、振動と磁場(電流)をそれぞれ測定し、診断装置60は、振動センサ1~9と磁場センサ10~15の測定データと正常時のデータを用いて、変圧器1000の内部の構造的な状態を診断する。変圧器1000の内部の構造的な状態とは、主に、鉄心や配線の異常の有無や劣化状態の有無のことである。鉄心や配線の異常には、例えば、巻線100、200、300の位置ずれや変形と、巻線100、200、300の締付圧力の低下と、低圧ブッシング192、292、392の中の電線の位置ずれや変形が含まれる。劣化状態には、例えば、鉄心や巻線100、200、300に設置された絶縁物の劣化が含まれる。
In the monitoring and diagnosis device according to the present embodiment, in the
以下では、本実施例による監視診断装置が、変圧器1000の内部の構造的な状態を監視し診断する方法について説明する。
Below, a method for monitoring and diagnosing the internal structural condition of the
変圧器1000が稼働している状態において、タンク400の正面の表面部に設置された振動センサ1~9は、振動を測定して振動データを取得し、タンク400の正面の表面部に設置された磁場センサ10~12と低圧ブッシング192、292、392の近傍に設置された磁場センサ13~15は、磁場を測定して磁場データを取得する。振動センサ1~9と磁場センサ10~15は、連続的に測定を行ってもよいが、連続で測定せずに、任意の時間間隔で所定の時間の間だけ測定を行ってもよい。振動センサ1~9と磁場センサ10~15が任意の時間間隔で測定を行う場合には、診断装置60が、振動センサ1~9と磁場センサ10~15に測定開始を示す測定トリガを送信し、測定トリガを受信した複数のセンサ1~15が、同じ時刻から測定を開始することが望ましい。さらには、全てのセンサ1~15が、測定トリガを受信して同じ時刻から測定を開始することがより望ましい。
When the
振動センサ1~9と磁場センサ10~15は、測定したデータを診断装置60に送信する。診断装置60は、振動センサ1~9が測定した振動データを振動センサ1~9から受信し、磁場センサ10~15が測定した磁場データを磁場センサ10~15から受信する。
The
診断装置60は、振動センサ1~9と磁場センサ10~15が同じ時刻から測定を開始することで、振動センサ1~9と磁場センサ10~15が測定して得たデータの時間波形から、それぞれの波形の間の位相相関関係を計算して求めることが可能である。診断装置60は、測定開始時刻を同期させて複数の波形データを取得した場合には、基準とするセンサの波形データと他のセンサの波形データとの間の位相差の情報も取得することできる。本実施例による監視診断装置では、この位相差の変化を診断に利用することで、単にFFT解析により各周波数成分の振幅を求めてその変化から変圧器1000の内部を診断する場合と比べ、診断精度を向上させることができる。
The
磁場センサ10~15が測定した磁場データは、巻線100、200、300に流れる電流と低圧ブッシング192、292、392の中の電線に流れる電流から生じる漏れ磁場によるものである。このため、磁場センサ10~15が測定した磁場データの波形は、巻線100、200、300と低圧ブッシング192、292、392の中の電線に流れる電流の波形と相似の関係にある。また、磁場センサ10~15が測定した磁場データの波形の最大値は、巻線100、200、300と低圧ブッシング192、292、392の中の電線に流れる電流の大きさと比例する。
The magnetic field data measured by the magnetic field sensors 10 - 15 is due to stray magnetic fields resulting from the current flowing in the
このことから、診断装置60は、磁場センサ10~15が測定した磁場データを受信し、この磁場データから変圧器1000の負荷電流の大きさを相対的に推定できる。具体的には、出荷前などの正常な状態の変圧器1000において、稼働状態の負荷電流と磁場センサ10~15が測定した磁場データとの関係(比例関係)を予め求めておくと、運転開始後の稼働状態の変圧器1000において、磁場データから負荷電流の大きさを求めることができる。診断装置60は、正常な状態の変圧器1000における、稼働状態の負荷電流と磁場センサ10~15が測定した磁場データとの関係を保存しており、運転開始後の稼働状態の変圧器1000において、磁場データから負荷電流の大きさを算出することができる。
Therefore, the
本実施例による監視診断装置は、磁場センサ10~15が測定した磁場データから変圧器1000の負荷電流を求め、この負荷電流の大きさと磁場データを用いて、変圧器1000の内部の構造的な状態(例えば、巻線100、200、300の位置ずれや変形と、低圧ブッシング192、292、392の中の電線の位置ずれや変形などの、配線の異常の有無)を監視し診断する。
The monitoring and diagnosis device according to the present embodiment determines the load current of the
以下では、本実施例による監視診断装置が変圧器1000の内部の構造的な状態を監視し診断する方法を、図3を用いて説明する。なお、以下の説明では、一例として、本実施例による監視診断装置が、低圧ブッシング192の近傍に設置された磁場センサ13が測定した磁場データを用いて、変圧器1000の内部の構造的な状態として、低圧ブッシング192の中の電線の位置ずれや変形の有無を監視し診断する場合について説明する。
Below, a method for monitoring and diagnosing the internal structural condition of the
図3は、低圧ブッシング192と、低圧ブッシング192の近傍に設置された磁場センサ13を示す図であり、図2に示した線A-Aにおける断面図である。
FIG. 3 is a diagram showing the low-
低圧ブッシング192の内部には、電線W1aが配置されており、稼働状態の変圧器1000では電線W1aに電流が流れる。電線W1aに流れる電流の向きを法線ベクトルとする平面(図2の線A-Aにおける断面)において、電線W1aから磁場センサ13までのベクトルをD1と定義する。ベクトルD1は、互いに直交する2つのベクトルX1とY1に分解することができる。ベクトルX1とY1の向き(X1方向とY1方向)は、互いに直交していれば、任意に定めることができる。電線W1aに流れる電流から生じる磁場は、X1方向の成分とY1方向の成分とに分解することができる。
An electric wire W1a is disposed inside the low-
磁場センサ13は、X1方向の成分の磁場と、Y1方向の成分の磁場を得ることができるセンサである。例えば、磁場センサ13は、2方向以上の磁場を測定できるセンサで構成されていてもよく、または複数の磁場センサで構成されて2方向以上の磁場を測定することができてもよい。
The
診断装置60は、磁場センサ13が測定した磁場データ(電線W1aの磁場のデータ)を用いて、ビオ・サバールの法則により電線W1aに流れる負荷電流を求めるとともに、電線W1aのX1方向とY1方向の位置ずれや変形を求めることができる。具体的には、診断装置60は、磁場センサ13が測定した磁場データの絶対値の大きさから、電線W1aに流れる負荷電流を推定することができ、磁場データのX1方向の成分とY1方向の成分から、電線W1aの位置の変化(位置ずれや変形)を求めることができる。
The
診断装置60は、電線W1aの負荷電流と位置の正常時からの差異を調べることで、変圧器1000の異常の有無を判定することができる。診断装置60は、電線W1aに流れる負荷電流が正常な状態の変圧器1000での値からどれだけ変化したかと、電線W1aの位置が正常な状態の変圧器1000での位置からどれだけ変化したかを調べることで、変圧器1000の内部の構造的な状態(電線W1aの位置ずれや変形の有無)を監視することができる。例えば、診断装置60は、変圧器1000の内部の構造的な状態の変化(電線W1aの位置ずれや変形)が、予め任意に定めた値より大きい場合には、変圧器1000が異常であると診断する。
The
診断装置60は、正常な状態の変圧器1000について、磁場センサ13が測定した磁場データから得られる、電線W1aに流れる負荷電流の値と、電線W1aの磁場のX1方向の成分とY1方向の成分の値を、正常時のデータとして保存している。
The
診断装置60は、低圧ブッシング292、392の中の電線や、巻線100、200、300についても、上述の説明と同様に、磁場データを2方向の成分に分解し、負荷電流の正常時からの変化と、配線の位置の正常時からの変化を調べることで、変圧器1000の内部の構造的な状態(配線の位置ずれや変形の有無)を監視し、変圧器1000の異常を診断することができる。
The
振動センサ1~9が測定した振動データは、振動センサ1~9の近い位置にある巻線100、200、300の影響を大きく受ける。このため、巻線100、200、300に異常(例えば、巻線100、200、300の位置ずれや変形や、巻線100、200、300の締付圧力の低下や、巻線100、200、300に設置された絶縁物の劣化)が発生すると、巻線100、200、300の振動が変化し、振動データの波形と周波数成分の少なくとも一方に変化が生じる。ただし、振動データの波形と周波数成分は、変圧器1000の稼働条件(例えば、負荷電流)によっても変化する。このため、振動データが変化しても、この変化が巻線100、200、300の異常によって起きたものなのか、変圧器1000の負荷電流の変化によって起きたものなのかを判別するのは難しい。
The vibration data measured by the
そこで、本実施例による監視診断装置では、磁場センサ10~15が測定した磁場データと、この磁場データから計算して求めた負荷電流を利用して、振動データを正常時の振動データと比較することで、変圧器1000の内部の構造的な状態(例えば、巻線100、200、300の異常)を監視し、変圧器1000の異常を診断する。
Therefore, in the monitoring and diagnosis device according to the present embodiment, vibration data is compared with normal vibration data by using the magnetic field data measured by the
以下、本実施例による監視診断装置が、振動データと磁場データ(負荷電流)の双方を用いて変圧器1000の内部の構造的な状態を監視し診断する構成について説明する。
Hereinafter, a configuration will be described in which the monitoring and diagnosis device according to this embodiment monitors and diagnoses the internal structural condition of the
診断装置60は、振動データの特徴量を振動データから求める。振動データの特徴量には、例えば、FFTなどの手法を用いて計算した周波数成分、周波数成分のスペクトルから計算された重心周波数、振幅の最大値、及び振幅から計算されたパワーが含まれる。次に、診断装置60は、磁場データの特徴量を磁場データから求める。磁場データの特徴量には、例えば、磁場の絶対値、磁場の振幅値、磁場の振幅値から計算されたパワー、及び磁場から計算された負荷電流が含まれる。
The
診断装置60は、稼働状態の変圧器1000と正常な状態の変圧器1000とで、磁場データから計算した負荷電流が同じ場合について、振動データの特徴量と磁場データの特徴量との間の関係を比較することで、変圧器1000を監視し診断する。
The
診断装置60は、振動データの特徴量の値を磁場データの特徴量の値で除し、振動データの特徴量と磁場データの特徴量との間の比例係数を計算して求める。診断装置60は、この比例係数を用いて、変圧器1000を監視し診断することができる。振動データの特徴量の変化は、磁場データの特徴量の変化に対して、ある程度の比例関係がみられる。診断装置60は、この関係を利用し、磁場データから計算した負荷電流が同じ場合について、稼働状態の変圧器1000における比例係数を、正常な状態の変圧器1000における比例係数と比較し、これらの比例係数の差が予め任意に定めた値より大きい場合には、変圧器1000が異常であると診断する。
The
また、診断装置60は、予め任意に定めた一定期間における振動データの特徴量のトレンド波形(時間変化を示す波形)と磁場データの特徴量(例えば、振幅値)のトレンド波形との間の相関係数を任意の方法で計算して求め、この相関係数を用いて、変圧器1000を監視し診断することもできる。診断装置60は、磁場データから計算した負荷電流が同じ場合について、稼働状態の変圧器1000における相関係数を、正常な状態の変圧器1000における相関係数と比較し、これらの相関係数の差が予め任意に定めた値より大きい場合には、変圧器1000が異常であると診断する。
The
磁場データの振幅値は、負荷電流におおよそ比例する。そこで、診断装置60は、振動データの特徴量の変化から磁場データの振幅値の変化に起因する成分を取り除くことで、振動データの特徴量の変化を修正し、この修正した振動データの特徴量の変化を正常な状態の変圧器1000における振動データの特徴量の変化と比較し、これらの特徴量の変化の差が予め任意に定めた値より大きい場合には、変圧器1000が異常であると診断することもできる。
The amplitude value of the magnetic field data is approximately proportional to the load current. Therefore, the
診断装置60は、正常な状態の変圧器1000について、様々な負荷電流の値に対する、振動データの特徴量と磁場データの特徴量のデータと、様々な負荷電流の値に対する、振動データの特徴量と磁場データの特徴量との間の比例係数のデータと、様々な負荷電流の値に対する、振動データの特徴量のトレンド波形と磁場データの特徴量のトレンド波形との間の相関係数のデータを、正常時のデータとして保存している。上述したように、この正常時のデータは、例えば、出荷前の変圧器1000、設置直後の変圧器1000、及び稼働開始の直前または直後の変圧器1000などの、正常な状態の変圧器1000で測定することにより予め得ることができる。また、正常時のデータには、機械学習などで正常状態を学習することで得られたデータを用いてもよい。
The
本実施例による監視診断装置は、振動データの特徴量と磁場データの特徴量との間の関係を、負荷電流が同じ場合について正常な状態の変圧器1000と比較することで、変圧器1000の負荷電流の違いによる影響をなくし、負荷電流の違いによらず、稼働状態の変圧器1000の内部の構造的な状態を監視し診断することができる。
The monitoring diagnostic device according to the present embodiment compares the relationship between the feature amount of vibration data and the feature amount of magnetic field data with that of the
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, the above-mentioned embodiments have been described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to embodiments having all the configurations described. Furthermore, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment. Further, it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment, or to add or replace other configurations.
1、2、3、4、5、6、7、8、9…振動センサ、10、11、12、13、14、15…磁場センサ、31、32、33…主脚、36a…上部ヨーク、40a…上部締め金具、40b…下部締め金具、51、52、53…支持部材、60…診断装置、61…通信装置、100…巻線、141…接続端、142…高圧ブッシング、191…接続端、192…低圧ブッシング、200…巻線、241…接続端、242…高圧ブッシング、291…接続端、292…低圧ブッシング、300…巻線、341…接続端、342…高圧ブッシング、391…接続端、392…低圧ブッシング、400…タンク、1000…変圧器、D1…電線から磁場センサまでのベクトル、W1a…電線、X1、Y1…ベクトル。 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9... Vibration sensor, 10, 11, 12, 13, 14, 15... Magnetic field sensor, 31, 32, 33... Main landing gear, 36a... Upper yoke, 40a... Upper fastener, 40b... Lower fastener, 51, 52, 53... Support member, 60... Diagnosis device, 61... Communication device, 100... Winding wire, 141... Connection end, 142... High pressure bushing, 191... Connection end , 192...Low pressure bushing, 200...Winding, 241...Connection end, 242...High pressure bushing, 291...Connection end, 292...Low pressure bushing, 300...Winding, 341...Connection end, 342...High pressure bushing, 391...Connection end , 392...Low pressure bushing, 400...Tank, 1000...Transformer, D1...Vector from electric wire to magnetic field sensor, W1a...Electric wire, X1, Y1... Vector.
Claims (5)
前記筐体に備えられ振動を測定する1つまたは複数の振動センサと、前記筐体に備えられ磁場を測定する1つまたは複数の磁場センサと、診断装置とを備え、
前記診断装置は、前記電磁機器の稼働中に、前記振動センサが測定した振動データの特徴量と、前記磁場センサが測定した磁場データの特徴量とを求めるとともに、前記磁場データから前記電磁機器の負荷電流を求め、
前記診断装置は、前記振動データの特徴量と前記磁場データの特徴量との間の関係を、前記負荷電流が同じ場合について、正常な状態の前記電磁機器と比較することで、前記電磁機器を監視し診断する、
ことを特徴とする、電磁機器の監視診断装置。 installed in an electromagnetic device comprising a winding forming a coil body, an iron core, and a casing housing the winding and the iron core,
One or more vibration sensors that are installed in the housing and measure vibrations, one or more magnetic field sensors that are installed in the housing and measure magnetic fields, and a diagnostic device,
The diagnostic device determines a characteristic amount of vibration data measured by the vibration sensor and a characteristic amount of magnetic field data measured by the magnetic field sensor while the electromagnetic device is in operation, and determines the characteristic amount of the electromagnetic device from the magnetic field data. Find the load current,
The diagnostic device diagnoses the electromagnetic device by comparing the relationship between the feature amount of the vibration data and the feature amount of the magnetic field data with the electromagnetic device in a normal state when the load current is the same. monitor and diagnose;
A monitoring and diagnostic device for electromagnetic equipment, characterized by:
前記診断装置は、前記比例係数を、前記負荷電流が同じ場合について、正常な状態の前記電磁機器における前記比例係数と比較することで前記電磁機器を監視し診断する、
請求項1に記載の電磁機器の監視診断装置。 The diagnostic device determines a proportionality coefficient between the feature amount of the vibration data and the feature amount of the magnetic field data,
The diagnostic device monitors and diagnoses the electromagnetic device by comparing the proportionality coefficient with the proportionality coefficient of the electromagnetic device in a normal state when the load current is the same.
The monitoring and diagnosis device for electromagnetic equipment according to claim 1.
前記診断装置は、前記相関係数を、前記負荷電流が同じ場合について、正常な状態の前記電磁機器における前記相関係数と比較することで前記電磁機器を監視し診断する、
請求項1に記載の電磁機器の監視診断装置。 The diagnostic device calculates a correlation coefficient between a trend waveform of the feature amount of the vibration data and a trend waveform of the feature amount of the magnetic field data in a predetermined period,
The diagnostic device monitors and diagnoses the electromagnetic device by comparing the correlation coefficient with the correlation coefficient of the electromagnetic device in a normal state when the load current is the same.
The monitoring and diagnosis device for electromagnetic equipment according to claim 1.
前記診断装置は、通信装置を備え、前記通信装置を介して、前記振動センサから前記振動データを受信し、前記磁場センサから前記磁場データを受信する、
請求項1に記載の電磁機器の監視診断装置。 The vibration sensor and the magnetic field sensor include a communication unit capable of communicating with the diagnostic device,
The diagnostic device includes a communication device, and receives the vibration data from the vibration sensor and the magnetic field data from the magnetic field sensor, via the communication device.
The monitoring and diagnosis device for electromagnetic equipment according to claim 1.
前記トリガを受信した前記振動センサと前記磁場センサの複数または全てが、同じ時刻から測定を開始する、
請求項4に記載の電磁機器の監視診断装置。 The diagnostic device transmits a trigger indicating the start of measurement to the vibration sensor and the magnetic field sensor,
A plurality or all of the vibration sensors and the magnetic field sensors that have received the trigger start measurement from the same time;
The monitoring and diagnosis device for electromagnetic equipment according to claim 4.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010151773A (en) | 2008-12-25 | 2010-07-08 | International Institute Of Universality | Compound sensor for monitoring state of rotation device |
JP2012103270A (en) | 2007-10-16 | 2012-05-31 | Shikoku Res Inst Inc | Diagnostic method for electrically-powered apparatus |
JP2015053767A (en) | 2013-09-05 | 2015-03-19 | パナソニック株式会社 | Electric vehicle abnormality detection device and electric vehicle |
JP2017072420A (en) | 2015-10-05 | 2017-04-13 | セイコーエプソン株式会社 | Structure monitoring system and structure monitoring method |
WO2020095303A1 (en) | 2018-11-09 | 2020-05-14 | Augury Systems Ltd. | Automated analysis of non-stationary machine performance |
-
2021
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012103270A (en) | 2007-10-16 | 2012-05-31 | Shikoku Res Inst Inc | Diagnostic method for electrically-powered apparatus |
JP2010151773A (en) | 2008-12-25 | 2010-07-08 | International Institute Of Universality | Compound sensor for monitoring state of rotation device |
JP2015053767A (en) | 2013-09-05 | 2015-03-19 | パナソニック株式会社 | Electric vehicle abnormality detection device and electric vehicle |
JP2017072420A (en) | 2015-10-05 | 2017-04-13 | セイコーエプソン株式会社 | Structure monitoring system and structure monitoring method |
WO2020095303A1 (en) | 2018-11-09 | 2020-05-14 | Augury Systems Ltd. | Automated analysis of non-stationary machine performance |
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