JPH0560138U - Abnormal vibration monitoring device for electrical equipment - Google Patents
Abnormal vibration monitoring device for electrical equipmentInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電気機器の容器内で生じた異常振動を高感度で
確実に検出する。
【構成】電気機器10の容器の壁面に振動センサ14を
取付け、振動センサ14の出力を増幅器15を通してA
/D変換器16に与える。A/D変換器16から得られ
るデジタル信号を周波数解析手段17に与えてフーリエ
変換し、振動センサが検出した振動波形の周波数スペク
トラムのデータを演算装置18に与える。演算装置18
は与えられた周波数スペクトラムのデータに基づいて異
常振動の有無を判定する。
(57) [Summary] [Purpose] Abnormal vibration generated in the container of electrical equipment is detected with high sensitivity and reliability. [Structure] A vibration sensor 14 is attached to the wall surface of a container of an electric device 10, and the output of the vibration sensor 14 is passed through an amplifier 15 to
It is given to the / D converter 16. The digital signal obtained from the A / D converter 16 is given to the frequency analysis means 17 and subjected to Fourier transform, and the frequency spectrum data of the vibration waveform detected by the vibration sensor is given to the arithmetic unit 18. Arithmetic unit 18
Determines the presence or absence of abnormal vibration based on the given frequency spectrum data.
Description
【0001】[0001]
本考案は、ガス絶縁開閉装置などの電気機器の容器の内部に発生する異常振動 を監視する異常振動監視装置に関するものである。 The present invention relates to an abnormal vibration monitoring device for monitoring abnormal vibration generated inside a container of electric equipment such as a gas insulated switchgear.
【0002】[0002]
ガス絶縁開閉装置内に金属の切り粉やバリ等の金属異物が存在すると、該異物 の先端から部分放電が生じることがあり、また導体の接触部に接触不良がある場 合にも部分放電が生じることがある。ガス絶縁開閉装置の内部で生じる部分放電 を放置するとやがて絶縁破壊が生じて重大な事故に発展する恐れがある。 If metal foreign matter such as metal chips or burrs is present in the gas insulated switchgear, partial discharge may occur from the tip of the foreign matter, and partial discharge may occur even if there is poor contact at the conductor contact area. May occur. If a partial discharge that occurs inside the gas insulated switchgear is left unattended, dielectric breakdown may occur eventually resulting in a serious accident.
【0003】 従って電気機器の事故を未然に防ぐためには、機器の内部に金属異物が存在す るか否かを監視する必要があり、また部分放電の発生の有無を監視する必要があ る。Therefore, in order to prevent an accident in an electric device, it is necessary to monitor whether or not there is a metallic foreign substance inside the device, and also to monitor the occurrence of partial discharge.
【0004】 そこで、ガス絶縁開閉装置等の電気機器の容器の内部で金属異物が運動して該 異物が容器の内面に衝突した際に発生する振動や、部分放電により生じる振動を 異常振動として、これらの異常振動の有無を監視するようにした異常振動監視装 置が提案されている。Therefore, vibration generated when a metallic foreign object moves inside the container of an electric device such as a gas insulated switchgear and the foreign object collides with the inner surface of the container, or vibration caused by partial discharge is regarded as an abnormal vibration. An abnormal vibration monitoring device that monitors the presence or absence of these abnormal vibrations has been proposed.
【0005】 図4は従来用いられている異常振動監視装置を示したもので、同図において1 はガス絶縁開閉装置、2はガス絶縁開閉装置の容器の壁面に取付けられた振動セ ンサ、3は振動センサ2の出力を増幅する増幅器、4は増幅器3の出力からノイ ズを除去するフィルタ、5はフィルタ4によりノイズが除去された信号をデジタ ル信号に変換するアナログデジタル変換器(A/D変換器)、6はA/D変換器 5から得られるデジタル信号を処理して異常振動を識別するマイクロコンピュー タである。FIG. 4 shows a conventionally used abnormal vibration monitoring device. In FIG. 4, 1 is a gas-insulated switchgear, 2 is a vibration sensor mounted on the wall surface of a container of the gas-insulated switchgear, and 3 is a vibration sensor. Is an amplifier that amplifies the output of the vibration sensor 2, 4 is a filter that removes noise from the output of the amplifier 3, and 5 is an analog-digital converter (A / A / D) that converts the noise-removed signal into a digital signal. D converter), 6 is a microcomputer for processing the digital signal obtained from the A / D converter 5 to identify abnormal vibration.
【0006】 図4に示した装置においては、ガス絶縁開閉装置1で発生した振動を振動セン サ2により検出する。センサ2の出力を増幅器3により増幅した後、フィルタ4 に入力し、該フィルタによりセンサの出力からガス絶縁開閉装置の定常時に発生 する低周波振動をノイズとして除去する。次いでフィルタ4の出力をA/D変換 器5によりデジタル信号に変換し、このデジタル信号をマイクロコンピュータ6 に入力して平均化加算処理することにより、外部ノイズと異常振動とを識別し、 識別された異常信号のレベル、発生の頻度及び継続性等から異常振動を検出する 。In the apparatus shown in FIG. 4, the vibration sensor 2 detects the vibration generated in the gas-insulated switchgear 1. After the output of the sensor 2 is amplified by the amplifier 3, it is input to the filter 4, and the low-frequency vibration generated during the steady state of the gas insulated switchgear is removed from the output of the sensor as noise. Next, the output of the filter 4 is converted into a digital signal by the A / D converter 5, and this digital signal is input to the microcomputer 6 for averaging and addition processing, whereby external noise and abnormal vibration are discriminated and discriminated. The abnormal vibration is detected from the level of abnormal signal, frequency of occurrence and continuity.
【0007】[0007]
上記従来技術の異常振動監視装置においては、フィルタ4により異常振動以外 の機器の固有振動をノイズとして除去するようにしているが、ノイズの周波数領 域が異常振動のそれと近い場合にはそれを除去することが難しいという問題があ った。 In the above-mentioned conventional abnormal vibration monitoring apparatus, the natural vibration of the equipment other than the abnormal vibration is removed as noise by the filter 4, but when the frequency range of the noise is close to that of the abnormal vibration, it is removed. There was a problem that it was difficult to do.
【0008】 また上記従来の装置では、周期的な繰り返しを示す部分放電による異常振動を 周期的なノイズと誤認するのを防ぐためにマイクロコンピュータを用いて平均化 加算処理を行い、レベル判定を行っているが、高周波振動波のレベル判定に頼っ ているため、高レベルの高周波ノイズが継続して発生する場合には誤判定となる 可能性が強かった。更に微弱な異常振動の場合には検出が困難になるという問題 もあった。Further, in the above-mentioned conventional apparatus, in order to prevent the abnormal vibration due to the partial discharge showing the periodic repetition from being mistaken for the periodic noise, the averaging addition processing is performed using the microcomputer to perform the level determination. However, since it relies on the high-frequency vibration wave level determination, there is a strong possibility that an erroneous determination will occur if high-level high-frequency noise continues to occur. There is also a problem that detection becomes difficult in the case of weak abnormal vibration.
【0009】 本考案の目的は、検出機能の向上と検出感度の改善とを図った電気機器の異常 振動監視装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an abnormal vibration monitoring apparatus for electric equipment, which has an improved detection function and an improved detection sensitivity.
【0010】[0010]
本考案においては、電気機器に取付けられて該電気機器の振動を検出する振動 センサと、該振動センサから時系列的に与えられる振動波データをデジタル信号 に変換するアナログデジタル変換器と、該アナログデジタル変換器の出力を入力 として振動波データの周波数スペクトラムを求める周波数解析手段と、該周波数 解析手段により求められた周波数スペクトラムから異常振動の有無を判定する異 常振動判定手段とを設けた。 In the present invention, a vibration sensor attached to an electric device to detect vibration of the electric device, an analog-digital converter for converting vibration wave data given in time series from the vibration sensor into a digital signal, and the analog A frequency analysis means for determining the frequency spectrum of the vibration wave data using the output of the digital converter as an input, and an abnormal vibration determination means for determining the presence or absence of abnormal vibration from the frequency spectrum obtained by the frequency analysis means are provided.
【0011】 上記異常振動判定手段は、例えば検出された振動波の周波数スペクラム特性の パターンから異常振動の有無を判定するようにしても良く、または特定の周波数 帯域で周波数スペクトラムの各周波数成分を積分してその積分値を所定の識別レ ベルと比較することにより異常振動の有無を判定するようにしても良い。The abnormal vibration judging means may judge the presence or absence of abnormal vibration from the pattern of the frequency spectrum characteristic of the detected vibration wave, or integrate each frequency component of the frequency spectrum in a specific frequency band. Then, the presence or absence of abnormal vibration may be determined by comparing the integrated value with a predetermined identification level.
【0012】[0012]
上記の構成において、振動センサは目的とする異常振動の他に、電気機器の定 常運転時の固有の振動や外部振動等をノイズとして検出する。振動センサから時 系列的に得られる振動波データはアナログデジタル変換器に入力されてデジタル 信号に変換される。このデジタル信号は周波数解析手段に入力されてフーリエ変 換され、これにより振動センサの出力信号の周波数スペクトラムが求められる。 一般に電気機器が発生する定常振動は低周波の領域に存在するのに対し、異常 振動は比較的高い周波数領域に存在する。従って、周波数解析手段により得られ た周波数スペクトラムのパターンを識別するか、または所定の周波数帯域の周波 数スペクトラムの各周波数成分を積分してその積分値を所定の識別レベルと比較 することにより、異常振動の有無を判定することができる。 In the above-described configuration, the vibration sensor detects, as noise, not only the abnormal vibration that is the target, but also a vibration peculiar to the electric device during the normal operation and an external vibration. Vibration wave data obtained in time series from the vibration sensor is input to an analog-digital converter and converted into a digital signal. This digital signal is input to the frequency analysis means and Fourier-transformed, whereby the frequency spectrum of the output signal of the vibration sensor is obtained. Generally, steady vibrations generated by electrical equipment exist in the low frequency range, while abnormal vibrations exist in the relatively high frequency range. Therefore, by identifying the pattern of the frequency spectrum obtained by the frequency analysis means, or by integrating each frequency component of the frequency spectrum of the predetermined frequency band and comparing the integrated value with the predetermined discrimination level, The presence or absence of vibration can be determined.
【0013】 上記のように振動波データの周波数スペクトラムに基づいて異常振動の有無を 判定するようにすると、異常振動が存在する限り、その振動が微弱であってもか らなず所定の周波数帯域にピークが現れるため、異常振動を他の振動と区別して 検出感度を高めることができる。When the presence or absence of abnormal vibration is determined based on the frequency spectrum of the vibration wave data as described above, as long as the abnormal vibration exists, the vibration cannot be weak even if it is in a predetermined frequency band. Since a peak appears at, the abnormal vibration can be distinguished from other vibrations to improve the detection sensitivity.
【0014】[0014]
図1は本考案の一実施例を示したもので、同図において、10はガス絶縁開閉 装置で、この例では該ガス絶縁開閉装置の内、絶縁スペーサ11を介して接続さ れた管状の金属容器12a,12b,12c内に主回路導体13を収納した母線 部分の構成を概略的に図示してある。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a gas-insulated switchgear, and in this example, a tubular member connected through an insulating spacer 11 in the gas-insulated switchgear. The configuration of the bus bar portion in which the main circuit conductor 13 is housed in the metal containers 12a, 12b, 12c is schematically illustrated.
【0015】 本考案に係わる異常振動監視装置は、ガス絶縁開閉装置(電気機器)の容器1 2bの壁面に取付けられた振動センサ14と、増幅器15と、アナログデジタル 変換器(A/D変換器)16と、デジタル信号処理ユニット(DSP)からなる 周波数解析手段17と、マイクロコンピュータからなる演算装置18とからなっ ている。The abnormal vibration monitoring apparatus according to the present invention includes a vibration sensor 14 mounted on a wall surface of a container 12b of a gas insulated switchgear (electrical device), an amplifier 15, and an analog-digital converter (A / D converter). ) 16, a frequency analysis means 17 composed of a digital signal processing unit (DSP), and an arithmetic unit 18 composed of a microcomputer.
【0016】 尚DSPは専用のCPUを搭載したボードからなっていて、所定のプログラム に従って周波数解析を行うものである。演算装置18としてパーソナルコンピュ ータを用いる場合には、その内部にDSPボードを装着することができる。この ように専用のデジタル信号処理ユニットを用いて周波数解析を行なうと処理速度 を高めることができ、多チャンネルの処理が可能になる。Note that the DSP is composed of a board on which a dedicated CPU is mounted and performs frequency analysis according to a predetermined program. When a personal computer is used as the arithmetic unit 18, a DSP board can be mounted inside the personal computer. When frequency analysis is performed using a dedicated digital signal processing unit, the processing speed can be increased and multi-channel processing becomes possible.
【0017】 尚本考案においては、マイクロコンピュータによりフーリエ解析を行なうこと を何ら妨げない。またDSPに代えてスペクトルアナライザ等を用いることもで きる。In the present invention, the Fourier analysis by the microcomputer is not hindered. Further, a spectrum analyzer or the like can be used instead of the DSP.
【0018】 振動センサ14は加速度センサから成っていて、容器12bの内部で生じる振 動の加速度を検出する。この振動センサから時系列的に得られる振動波データは 増幅器15により増幅されてA/D変換器16に与えられ、該変換器によりデジ タル信号に変換される。このデジタル信号はデジタル信号処理ユニットからなる 周波数解析手段17に入力される。周波数解析手段17はデジタル化された振動 波データを処理してフーリエ変換し、検出された振動波データに含まれる各周波 数成分(周波数スペクトラム)を求める。The vibration sensor 14 is composed of an acceleration sensor, and detects the acceleration of vibration generated inside the container 12b. The vibration wave data obtained in time series from this vibration sensor is amplified by the amplifier 15 and given to the A / D converter 16, which converts it into a digital signal. This digital signal is input to the frequency analysis means 17 which is composed of a digital signal processing unit. The frequency analysis means 17 processes the digitized vibration wave data and performs a Fourier transform to obtain each frequency component (frequency spectrum) included in the detected vibration wave data.
【0019】 周波数解析手段17により求められた周波数スペクトラムのデータは演算装置 18に与えられる。演算装置18は、所定の周波数帯域での振動加速度の積分値 を求めるとともに、周波数解析手段により得られたスペクトル特性のパターンを 予め実験により求めておいた各異常振動のスペクトル特性のパターンと比較して 、異常振動の有無の識別を行う。本実施例では、演算装置18により、異常振動 の有無を判定する異常振動判定手段が構成されている。The frequency spectrum data obtained by the frequency analysis means 17 is given to the arithmetic unit 18. The arithmetic unit 18 obtains an integral value of the vibration acceleration in a predetermined frequency band and compares the spectrum characteristic pattern obtained by the frequency analysis means with the spectrum characteristic pattern of each abnormal vibration obtained in advance by an experiment. Then, the presence or absence of abnormal vibration is identified. In this embodiment, the arithmetic unit 18 constitutes abnormal vibration determination means for determining the presence or absence of abnormal vibration.
【0020】 ガス絶縁開閉装置において定常時に発生している振動(定常振動)を加速度セ ンサにより検出した場合に得られる振動波データの波形は例えば図2(A)に示 す通りである。この定常振動の振動波データの周波数スペクトラムのパターンは 例えば図2(B)の通りで、比較的低い周波数fo にピークを有するパターンと なる。The waveform of the vibration wave data obtained when the vibration (steady vibration) generated in the gas insulated switchgear at a steady state (steady vibration) is detected is as shown in FIG. 2 (A), for example. The frequency spectrum pattern of the vibration wave data of this steady vibration is, for example, as shown in FIG. 2B, and has a peak at a relatively low frequency fo.
【0021】 これに対し、ガス絶縁開閉装置の容器内に存在する金属異物が容器内で運動す ることにより生じる異常振動は、定常振動よりも高い周波数帯域にピークを有す るスペクトラム特性を示し、部分放電による生じる異常振動は異物による振動よ りも更に高い周波数帯域にピークを有するスペクトラム特性を示す。On the other hand, the abnormal vibration caused by the movement of the metallic foreign matter existing in the container of the gas insulated switchgear in the container shows a spectrum characteristic having a peak in a frequency band higher than the steady vibration. The abnormal vibration caused by partial discharge has a spectrum characteristic with a peak in a higher frequency band than the vibration caused by foreign matter.
【0022】 異物による異常振動が生じている場合の振動波データは例えば図3(A)のよ うになり、この振動波データを周波数解析して得たスペクトラム特性のパターン は同図(B)のように、定常振動に含まれる周波数成分よりも高い周波数帯域の 周波数f1 にもピークを有するパターンとなる。これらのスペクトラム特性のパ ターンを識別することにより異常振動の有無を判別することができる。The vibration wave data when abnormal vibration is caused by foreign matter is as shown in FIG. 3 (A), for example, and the spectrum characteristic pattern obtained by frequency analysis of this vibration wave data is shown in FIG. 3 (B). As described above, the pattern also has a peak at the frequency f1 in the frequency band higher than the frequency component included in the steady vibration. The presence or absence of abnormal vibration can be determined by identifying the patterns of these spectrum characteristics.
【0023】 上記のように、異常振動が存在するときには、その異常の原因に応じて特定の 周波数帯域にピークが現れるため、振動波データの周波数スペクトラム特性のパ ターンを識別することにより、異常振動の有無を知ることができる。As described above, when the abnormal vibration exists, a peak appears in a specific frequency band depending on the cause of the abnormal vibration. Therefore, by identifying the pattern of the frequency spectrum characteristic of the vibration wave data, the abnormal vibration is detected. You can know whether or not.
【0024】 また異常の内容に応じていずれの周波数帯域にピークが現れるかは予め知るこ とができるため、周波数解析手段17に積分器を設けるか、または演算装置18 に積分演算を行わせることにより、特定の周波数帯域のスペクトラムの各周波数 成分を積分して、その積分値を異常振動の有無の判定に用いるようにすることも できる。例えば図3(B)に示した例では、周波数f1 の前後の周波数帯域に亘 って各周波数の成分を積分すると、その積分値が所定の識別レベルを超えるため 、異常振動が存在することが分かる。Further, since it is possible to know in advance which frequency band the peak appears in according to the content of the abnormality, it is necessary to provide an integrator in the frequency analysis means 17 or to make the arithmetic unit 18 perform an integral operation. Thus, it is possible to integrate each frequency component of the spectrum of a specific frequency band and use the integrated value for the determination of the presence or absence of abnormal vibration. For example, in the example shown in FIG. 3B, when the components of each frequency are integrated over the frequency band before and after the frequency f1, the integrated value exceeds the predetermined discrimination level, so that abnormal vibration may exist. I understand.
【0025】 上記のように振動波の周波数スペクトラムを求めるようにすると、異常振動が 存在すれば、その振動が微弱であっても必ず特定の周波数帯域に成分が現れるた め、異常振動を他の振動と区別して検出感度を高めることができる。When the frequency spectrum of the vibration wave is obtained as described above, if there is an abnormal vibration, a component always appears in a specific frequency band even if the vibration is weak, so that the abnormal vibration is The detection sensitivity can be enhanced by distinguishing it from vibration.
【0026】[0026]
以上のように、本考案によれば、振動センサにより得られた振動波データの周 波数スペクトラムに基づいて異常振動の有無を判定するようにしたため、異常振 動を確実にかつ高感度で検出することができる利点がある。 As described above, according to the present invention, the presence or absence of abnormal vibration is determined based on the frequency spectrum of the vibration wave data obtained by the vibration sensor, so that abnormal vibration can be detected reliably and with high sensitivity. There is an advantage that can be.
【図1】本考案の実施例の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】(A)は本考案において振動センサにより検出
される振動波形の一例を示した波形図である。(B)は
(A)の振動波形の周波数スペクトラムを示した線図で
ある。FIG. 2A is a waveform diagram showing an example of a vibration waveform detected by a vibration sensor in the present invention. (B) is a diagram showing a frequency spectrum of the vibration waveform of (A).
【図3】(A)は本考案において振動センサにより検出
される振動波形の他の例を示した波形図である。(B)
は(A)の振動波形の周波数スペクトラムを示した線図
である。FIG. 3A is a waveform diagram showing another example of the vibration waveform detected by the vibration sensor in the present invention. (B)
FIG. 4 is a diagram showing a frequency spectrum of the vibration waveform of (A).
【図4】従来の異常振動監視装置の構成を示したブロッ
ク図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional abnormal vibration monitoring device.
10…ガス絶縁開閉装置(電気機器)、14…振動セン
サ、15…増幅器、16…アナログデジタル変換器、1
7…周波数解析手段、18…演算装置(異常振動判定手
段)。10 ... Gas insulated switchgear (electric equipment), 14 ... Vibration sensor, 15 ... Amplifier, 16 ... Analog-digital converter, 1
7 ... Frequency analysis means, 18 ... Computing device (abnormal vibration determination means).
Claims (1)
を検出する振動センサと、 前記振動センサから時系列的に与えられる振動波データ
をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と、 前記アナログデジタル変換器の出力を入力として前記振
動波データの周波数スペクトラムを求める周波数解析手
段と、 前記周波数解析手段により求められた周波数スペクトラ
ムから異常振動の有無を判定する異常振動判定手段とを
備えたことを特徴とする電気機器の異常振動監視装置。1. A vibration sensor attached to an electric device to detect vibration of the electric device; an analog-digital converter for converting vibration wave data given in time series from the vibration sensor into a digital signal; and the analog. A frequency analysis means for obtaining the frequency spectrum of the vibration wave data by using the output of the digital converter as input, and an abnormal vibration determination means for determining the presence or absence of abnormal vibration from the frequency spectrum obtained by the frequency analysis means are provided. An abnormal vibration monitoring device for electric equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21692U JPH0560138U (en) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | Abnormal vibration monitoring device for electrical equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21692U JPH0560138U (en) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | Abnormal vibration monitoring device for electrical equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0560138U true JPH0560138U (en) | 1993-08-06 |
Family
ID=11467769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21692U Pending JPH0560138U (en) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | Abnormal vibration monitoring device for electrical equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0560138U (en) |
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Legal Events
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---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
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