JPS59142424A - Abnormality detecting device - Google Patents

Abnormality detecting device

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JPS59142424A
JPS59142424A JP1637483A JP1637483A JPS59142424A JP S59142424 A JPS59142424 A JP S59142424A JP 1637483 A JP1637483 A JP 1637483A JP 1637483 A JP1637483 A JP 1637483A JP S59142424 A JPS59142424 A JP S59142424A
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JP
Japan
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signal
digital signal
value
converter
abnormality
Prior art date
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Pending
Application number
JP1637483A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Fujisawa
藤沢 峻
Naoyuki Tojo
東條 尚幸
Yasuo Tachibana
立花 康夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP1637483A priority Critical patent/JPS59142424A/en
Publication of JPS59142424A publication Critical patent/JPS59142424A/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00Measuring or testing not otherwise provided for

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect abnormality of a measuring signal without delay by forecasting a low-frequency noise and using it as a criterion, by using an adaptive type filter formed by combining Haar conversion and reverse Haar conversion, a self- recursive model, etc. CONSTITUTION:An A/D-converted measuring signal from a data buffer 3 is processed by an adaptive type filter in which a high-speed Haar converter 4, a high-speed reverse Haar converter 6, etc. are combined and installed through an error calculator 7, a spectrum selector 5, etc., a high frequency noise in the measuring signal is eliminated, and also a pulse signal for showing the abnormality becomes an emphasized signal. This signal is forecast and processed by a self-recursive model of a forecasting calculator 8, a low-frequency noise of the measuring signal is forecast, and a deciding device 9 decides an output of the adaptive type filter by basing on this forecasting value as a reference. If the forecasting fails, generation of abnormality which is not a noise in the measuring signal is detected, and the abnormality of the measuring signal can be detected without delay.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は各種センサより得られる計測信号を基にして
計測信号に突発的に現れる異常もしくは特異な信号を検
出する異常検出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an abnormality detection device that detects abnormal or unique signals that suddenly appear in measurement signals based on measurement signals obtained from various sensors.

以下発電装置等に取付けた振動加速度計の信号から装置
の異常を検出する場合を例として説明する。
The following is a description of an example in which an abnormality in a power generation device is detected from a signal from a vibration accelerometer attached to a power generation device or the like.

従来の振動加速度計の計測信号を用いた異常検出装置で
は主として計測信号のパワースペクトルの分布を求め、
これから異常な周波数スペクトルの存在を検出するよう
な原理に基づくものであった。
Conventional abnormality detection devices that use measurement signals from vibration accelerometers mainly calculate the distribution of the power spectrum of the measurement signals.
It was based on the principle of detecting the presence of abnormal frequency spectra.

通常このパワースペクトルの分布を求めるためにはアナ
ログ方式の共振回路を設け、この共振周波数を掃引して
共振電圧のパワーを計測するような方法を用いていた。
Normally, in order to obtain the distribution of this power spectrum, an analog resonant circuit is provided, and the power of the resonant voltage is measured by sweeping the resonant frequency.

この方法は装置に異常が発生したか否かということと、
異常に伴う振動の周波数を見出すためKはよく適合して
いた。しかし異常の検出を計測信号の周波数スペクトル
分析によって行うため、検出は異常の発生後に行われ。
This method determines whether an abnormality has occurred in the device, and
K was well suited to find the frequency of vibration associated with the anomaly. However, since abnormalities are detected by frequency spectrum analysis of measurement signals, detection is performed after the abnormality occurs.

異常の発生を遅滞なく検出しようとする目的のためには
不十分であった。
This was insufficient for the purpose of detecting the occurrence of an abnormality without delay.

この発明はこれらの欠点を除去するためにバール変換と
逆バール変換を組合せて計測信号の特性に応じて通過帯
域が自動的に変化する適応型の低域フィルタを構成して
計測信号を平滑し、この平滑値と計測信号との差を平均
値0の雑音とみなして標本分散を計算し、さらに平滑値
の低周波の変化を自己回帰モデルにより予測計算して平
滑値の変化を予測し、この予測値と平滑値及び標本分散
値とを比較することによって計測信号に雑音ではない異
常な信号が発生したことを遅滞なく検出しようとするも
のである。
In order to eliminate these drawbacks, this invention combines Baar transform and inverse Baar transform to construct an adaptive low-pass filter whose pass band automatically changes according to the characteristics of the measurement signal, thereby smoothing the measurement signal. , calculate the sample variance by regarding the difference between this smoothed value and the measured signal as noise with a mean value of 0, and further predict the change in the smoothed value by predicting and calculating the low-frequency changes in the smoothed value using an autoregressive model, By comparing this predicted value with the smoothed value and the sample variance value, it is attempted to detect without delay the occurrence of an abnormal signal that is not noise in the measurement signal.

以下この発明をその実施例によって説明する。The present invention will be explained below with reference to examples thereof.

第1図は発電装置に取付けられた振動加速度計の計測信
号の一例を示すものである。図中Xは振動加速度計の計
測信号であり1円(1)で囲んだパルス状の波形が異常
の発生を示す信号である。この発明による異常検出装置
は計測信号Xの中のパルス状信号(1)を遅滞なく検出
しようとするものである。
FIG. 1 shows an example of a measurement signal from a vibration accelerometer attached to a power generation device. In the figure, X is a measurement signal of a vibration accelerometer, and a pulse-like waveform surrounded by a circle (1) is a signal indicating the occurrence of an abnormality. The abnormality detection device according to the present invention attempts to detect the pulse-like signal (1) in the measurement signal X without delay.

第2図はこの発明による異常検出装置の一実施例を示し
たものである。図中(2)は振動加速度計の計測信号X
を周期Ts毎にディジタル信号立に変換する〜Φ変換器
であり、 XKは時刻KT11での計測信号Xの値であ
ることを示している。
FIG. 2 shows an embodiment of the abnormality detection device according to the present invention. (2) in the figure is the measurement signal X of the vibration accelerometer
This is a ~Φ converter that converts the signal into a digital signal every cycle Ts, and XK indicates the value of the measurement signal X at time KT11.

(3)はディジタル信号nを周期Ts毎に現在から時刻
(N−t)Tsまでの過去にわたって更新しながら記憶
すルテータハッファであり1便宜上ディジタル信号XK
の現在の値をψN−1,’l’8だけ過去の値をψN−
1,さらにこのようにして(N−t)Tsだけ過去の値
を90とし。
(3) is a rotator huffer that stores the digital signal n while updating it in the past from the present time to the time (N-t)Ts every period Ts;
The current value of is ψN-1, and the past value of 'l'8 is ψN-
1. In this way, set the past value to 90 by (N-t)Ts.

これらを出力する。Output these.

(4)は高速バール変換器であり、上記データバッファ
(3)の出力ψ0.ψ1.・・・、ψN−1をバール変
換してバールスペクトルCo、Cm、・・・、 CN−
tを出力する。ただしNは2のベギで与えられる正数で
ある。
(4) is a high-speed Var converter, which outputs ψ0.0 from the data buffer (3). ψ1. ..., ψN-1 is transformed into a Varl spectrum Co, Cm, ..., CN-
Output t. However, N is a positive number given in units of 2.

N=2”                1ll(5
)はスペクトル選択器で1分散計算器(7)より指定さ
れるバールスペクトルの次数Mに基づいて、ト記バール
スペクトルCo、C*、−・・、 0N−1よりバール
スペクトルの部分列Co、 C1,・・・、 CM−1
を選択して出力する。
N=2” 1ll (5
) is based on the order M of the Baar spectrum specified by the 1-dispersion calculator (7) in the spectrum selector. C1,..., CM-1
Select and output.

(6)は高速道バール変換器であり、上記バールスペク
トルの部分列Co、 Cs、・・・、 CM−1を逆バ
ール変換し、上記データバッファ(3)の出力ψ0.ψ
1.・・・。
(6) is a highway Bahr transformer which performs inverse Bahr transformation on the subsequences Co, Cs, . . . , CM-1 of the Baar spectrum, and outputs the output ψ0. ψ
1. ....

ψN−1をM個の階段状関数で近似し、近似ディジタル
信号FO,Fl、・・・、 FM−1を出力する。
ψN-1 is approximated by M step-like functions, and approximate digital signals FO, Fl, . . . , FM-1 are output.

(7)は誤差計算器で、スペクトル選択器(5)に選択
するバールスペクトルの部分列の次数Mを指定し。
(7) is an error calculator that specifies the order M of the subsequence of the Var spectrum to be selected in the spectrum selector (5).

このとき高速道バール変換器(6)で計算される近似デ
ィジタル信号Fo、F1.・・・、 FM−tのデータ
バッファ(3)の出力であるディジタル信号ψ0.ψ1
.・・・。
At this time, approximate digital signals Fo, F1 . ..., the digital signal ψ0. which is the output of the data buffer (3) of FM-t. ψ1
.. ....

ψN−1に対する近似誤差を計算する。誤差計算器(7
)はスペクトル選択器(5)に指定するバールスペクト
ルの部分列の次数をM==1から順次増加させ、その都
度上記近似誤差を計算して、近似誤差があらかじめ定め
た最適誤差Cより小さく、シかもeに最も近くなったと
きに次数Mの増加を止める。このときの次数を富とする
と近似ディジタル信号Fo。
Calculate the approximation error for ψN-1. Error calculator (7
) sequentially increases the order of the subsequence of the Baar spectrum specified to the spectrum selector (5) from M==1, calculates the approximation error each time, and determines whether the approximation error is smaller than the predetermined optimal error C, The degree M stops increasing when it becomes closest to e. If the order at this time is wealth, then the approximate digital signal Fo.

Fl、・・・、6−1は上記ディジタル信号ψ0.ψ1
.・・・。
Fl, . . . , 6-1 are the digital signals ψ0. ψ1
.. ....

ψN−1を最適に近似しており、この近似ディジタル信
号の現在値rr−tを平滑値YKとして、さらに近似誤
差を分散σ2として出力する。
ψN-1 is optimally approximated, and the current value rr-t of this approximate digital signal is output as a smoothed value YK, and the approximation error is output as a variance σ2.

このようにして高速バール変換器(4)、スペクトル選
択器(5)、高速道バール変換器(6)及び誤差計算器
(7)はデータバッフ1(2)の記憶値が更新される毎
に上記ディジタル信号ψ0.ψl、・・・、ψN−1を
最適に近似する近似ディジタル信号Fo、F1.・・・
、昨−1を計算し、平滑値YX =IIFX−を及び分
散σ2を出力して。
In this way, the high-speed var converter (4), the spectrum selector (5), the highway var converter (6), and the error calculator (7) are activated every time the stored value of data buffer 1 (2) is updated. The digital signal ψ0. Approximate digital signals Fo, F1 . . . , which optimally approximate ψl, . ...
, +1, and output the smoothed value YX =IIFX- and the variance σ2.

上記計測信号Xの特性に応じて通過帯域を変え。Change the passband according to the characteristics of the above measurement signal X.

高周波雑音を除去する適応型フィルタを構成する。Construct an adaptive filter that removes high-frequency noise.

(8)は予測計算器で、データバッファ(3)の記憶値
が更新される毎に高速道バール変換器(6)で計算され
(8) is a prediction calculator, which is calculated by the expressway bar converter (6) every time the stored value of the data buffer (3) is updated.

出力される上記平滑値YKを記憶しておき、その過去の
値を使って自己回帰モデルによる予測計算を行い、上記
平滑値YKの予測値fKを出力する。この予測値fKは
上記計測信号Xが雑音だけで構成されており、異常を示
すパルス状信号(1)が無いときは上記平滑値YKに近
い値となるが、パルス状信号(1)が発生した時点で自
己回帰モデルでは予測できなくなり上記平滑値YKと大
きく隔ってしまう。
The output smoothed value YK is stored, and the past values are used to perform predictive calculation using an autoregressive model, and a predicted value fK of the smoothed value YK is output. This predicted value fK is a value close to the smoothed value YK when the measurement signal At that point, the autoregressive model can no longer predict the value, and it becomes significantly different from the smoothed value YK.

(9)は判別器であり、上記平滑値YKと予測値fKを
比較してその差が上記分散σ2を使って設定するしきい
値より大きくなったときに上記計測信号Xに異常を示す
パルス状信号(1)が発生したことを知らせる検出信号
dKを出力する。
(9) is a discriminator, which compares the smoothed value YK and the predicted value fK, and when the difference becomes larger than the threshold value set using the variance σ2, a pulse indicating an abnormality in the measured signal A detection signal dK is output to notify that the signal (1) has occurred.

このようにして第2図の異常検出装置は振動加速度計の
計測信号に雑音ではない異常な信号が発生したことを遅
滞なく検出する。
In this manner, the abnormality detection device shown in FIG. 2 detects without delay the occurrence of an abnormal signal that is not noise in the measurement signal of the vibration accelerometer.

以下第2図のそれぞれのブロックの動作について数式と
図により詳細に説明する。
The operation of each block in FIG. 2 will be explained in detail below using mathematical formulas and diagrams.

第3図は階段状関数による計測信号の近似と平滑の原理
を説明する図である。まず第2図のデータバッファ(3
)に記憶された上記ディジタル信号環の値をN個の数列
とみなす。
FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of approximation and smoothing of measurement signals using step-like functions. First, the data buffer (3
) are regarded as a sequence of N numbers.

ψ0.ψ1.・・−1ψN−1(2ま ただしψ0=XK−N+1.911=XK−N+2. 
・・−、9)N−1=店である。
ψ0. ψ1. ...-1ψN-1 (2 plus ψ0=XK-N+1.911=XK-N+2.
...-, 9) N-1=store.

(2)式の数列は時刻を横軸とする階段状関数を成して
いるので、これを近似するM個の階段状関数を最小自乗
法であてはめてその数列を yo、Ft+ ・・・、 FM−113)とする。こう
すると両者の間の誤差もは(41,+51式%式% (5 ただし、N==20.M==?、m及びnは正の整数で
n≧mとする。
Since the sequence of equation (2) forms a step-like function with time as the horizontal axis, M step-like functions that approximate this are applied using the method of least squares, and the sequence is yo, Ft+..., FM-113). In this way, the error between the two is (41, +51 formula% formula% (5) where N==20.M==?, m and n are positive integers and n≧m.

数学的に明らかに(6)式の不等式が成り立つ。Mathematically, the inequality of equation (6) clearly holds true.

ρ0≧ρl≧・・・≧ρm≧・・・≧ρn(6)そこで
最適誤差として正数6を与えるとρm≦Iとなる最も小
さなmが存在するのでこれを指数密とする。
ρ0≧ρl≧...≧ρm≧...≧ρn (6) Then, if a positive number 6 is given as the optimal error, there exists the smallest m such that ρm≦I, so this is made exponentially dense.

=2”                 +71とす
れば、数列 FO,Fl、・・・、 FZ−t          
 (81はM=−2”の条件で、誤差ρmがC以下で、
しかも最もεに近い階段状関数となり上記ディジタル信
号XKの現在から過去(N−1)T8までの値を最適に
近似する近似ディジタル信号”+ Fl、 ・・・、r
i−1が得られる。
=2" +71, the sequence FO, Fl, ..., FZ-t
(81 is the condition of M=-2", the error ρm is less than C,
Furthermore, the approximate digital signal "+Fl, . . . , r" which becomes the step-like function closest to ε and optimally approximates the value of the digital signal
i-1 is obtained.

この近似ディジタル信号FO,Fl、・・・、 nX−
t ノ現在値FW−tを平滑値Yxとし、データバッフ
ァ(3)に記憶されるディジタル信号式が周期T8毎に
更新される都度、上記近似ディジタル信号Fo、F1.
・・・、FEr−tを計算し、平滑値独を更新すれば平
滑値…は最適階段数蕾が小さいときにはディジタル信号
xKの変化を大きく平滑した出力となるが1Mが大きく
なれば平滑の度合は少くなり、1=Nではディジタル信
号XKそのものとなる。すなわちデータバッファ(3)
の出力ψ0.ψ1.・・・、ψN−1に異常を示すパル
ス状信号(1)が無いときには最適階段数iは小さくな
り、雑音を大きく平滑するが、パルス状信号(1)が含
まれるときには最適階段数筒は大きくなって平滑効果が
小さくなりパルス状信号(1)がそのまま出力される。
These approximate digital signals FO, Fl, ..., nX-
The current value FW-t of t is set as the smoothed value Yx, and the approximate digital signals Fo, F1 .
..., if FEr-t is calculated and the smoothing value is updated, the smoothing value... will be an output that greatly smoothes the change in the digital signal xK when the optimum number of steps is small, but if 1M becomes large, the degree of smoothing will change becomes smaller, and when 1=N, it becomes the digital signal XK itself. i.e. data buffer (3)
The output ψ0. ψ1. ..., when there is no pulse-like signal (1) indicating an abnormality in ψN-1, the optimal number of steps i becomes small, greatly smoothing out the noise, but when the pulse-like signal (1) is included, the optimal number of steps i becomes As the smoothing effect becomes larger, the pulsed signal (1) is output as is.

つまりディジタル信号式はその特性の変化に応じて通過
帯域の変わる一種の適応型フィルタに通されることにな
り、遅延の少ない効果的なフィルタ処理が達成される。
In other words, the digital signal is passed through a type of adaptive filter whose passband changes according to changes in its characteristics, achieving effective filter processing with little delay.

以上のディジタル信号ψ0.ψ1.・・・、91N−1
を階段状関数で近似する適応型フィルタは高速バール変
換器(4)、スペクトル選択器(5)、高速道バール変
換器(6)及び誤差計算器(7)によって構成される。
The digital signal ψ0. ψ1. ..., 91N-1
The adaptive filter approximating by a step-like function is composed of a fast Varl transformer (4), a spectrum selector (5), a fast Varl transformer (6), and an error calculator (7).

まず高速バール変換器(4)はデータバッファ(3)に
記憶されたディジタル信号ψ0.ψ1. 川、ψN−1
ヲ/%−ル変換しt /’ −ルスヘクl−ルco、 
Ct、 …、 CN−1を出力する。
First, the high-speed Var converter (4) converts the digital signal ψ0. ψ1. River, ψN−1
w/%-ru conversion t/'-rusuhekl-ru co,
Output Ct, ..., CN-1.

ここでバール関数χは区間(0,1)において次のよう
に定義される関数である。
Here, the Barr function χ is a function defined as follows in the interval (0, 1).

tを区間(0,1)の変数として。Let t be a variable in the interval (0, 1).

χo(t)=1. 0≦t≦1(9) 第4図は(9)叫式のバール関数の一部を描いたもので
ある。
χo(t)=1. 0≦t≦1 (9) FIG. 4 depicts a part of the Barr function of the equation (9).

とのバール関数を使うと上記ディジタル信号ψ0゜ψ1
.・・・、ψN−1は01式で表現できることが知られ
ている。
Using the Barr function, the above digital signal ψ0゜ψ1
.. ..., ψN-1 is known to be expressed by equation 01.

(j=0.1.・・、、 N−1;N=2°)ここでC
o、 cPはノ)−ルスペクトルであり、上記バールス
ペクトルCo、 Cs、・・・、 CN−tとの関係+
−1ua式の様になる。
(j=0.1...,, N-1; N=2°) where C
o, cP are nor)-nor spectra, and the relationship with the above bar spectra Co, Cs,..., CN-t +
-It will look like 1ua type.

さらに01)式を使って上記ディジタル信号ψ0.ψl
Furthermore, using equation 01), the digital signal ψ0. ψl
.

・・・、ψN−1からバールスペクトルCo、 C7(
[oを求めるために次の高速バール変換を利用する。ま
ず上記ディジタル信号ψ0.ψ1.・・・、ψN−1を
数列とみなして次の漸化式を計算する。
..., from ψN-1 to Baar spectrum Co, C7(
[Use the following fast Var transformation to find o. First, the digital signal ψ0. ψ1. ..., ψN-1 is regarded as a sequence and the following recurrence formula is calculated.

ψi(0’−9’J 、  (j=0.1.−・−、N
−1)     G3)’PJ” −ψ2r−”+’P
::+”t)、 (p=1.2. ・=、 n−1: 
q=0.1.−。
ψi(0'-9'J, (j=0.1.-・-, N
-1) G3)'PJ"-ψ2r-"+'P
::+”t), (p=1.2. ・=, n-1:
q=0.1. −.

z”−!Lx) (14] ついで得られたψj(0)・ψ、+p+を使って2’C
o−9’0(n−1)+ ψj”−1)(15)2G口
c(・+1)=ψJ:′″1〉−92’s’+1”n−
r+1Q61 (r =1.21 ・・・+ n ; B=Q、 i、
 HHH,21121)(151G61式により数列C
,(2”−1)、 、・、 CP C2”、 Ct”’
、 c。
z"-!Lx) (14) Then, using the obtained ψj(0)・ψ, +p+, 2'C
o-9'0(n-1)+ ψj"-1) (15) 2G mouth c(・+1)=ψJ:'"1>-92's'+1"n-
r+1Q61 (r=1.21...+n; B=Q, i,
HHH, 21121) (Sequence C by formula 151G61
,(2"-1), ,・, CP C2", Ct"'
, c.

を逐次計算することによりバールスペクトルCo。By sequentially calculating the Baar spectrum Co.

CPすなわちCo、 Cs、・・・CN−t が求めら
れる。
CP, that is, Co, Cs, . . . CN-t is determined.

第2図の高速バール変換器(4)は(1鴇〜叫式の演算
を行う機能を持って〜・る。
The high-speed bar converter (4) shown in FIG.

つぎにスペクトル選択器(5)は高速バール変換器(4
)で得られたバールスペクトルCo、 C1,・・・、
 CN−tから誤差計算器(7)の指定する次数Mに基
づいてバールスペクトルの部分列Co、Cs、・・・、
 CM−1を選択して出力する。
Next, the spectrum selector (5) is a high-speed bar converter (4).
) Baar spectra obtained with Co, C1,...,
Based on the order M specified by the error calculator (7) from CN-t, subsequences Co, Cs, . . . of the Baar spectrum are calculated.
Select and output CM-1.

つぎに高速道バール変換器(6)は上記バールスペクト
ルの部分列CD、 CI、・・・、 CM−1を逆バー
ル変換しM個の階段状をなす数列Fo、Fu、・・・、
 FM−1を計算する。ここで上記次数Mは階段状関数
の階段数と等しくなる。
Next, the expressway Bahr converter (6) performs inverse Bahr conversion on the subsequences CD, CI, ..., CM-1 of the Baar spectrum described above to obtain M step-like number sequences Fo, Fu, ...,
Calculate FM-1. Here, the degree M is equal to the number of steps of the step-like function.

まずG51 (161式を変形して ψと1)=」二(Co −) C1” )      
α9M pとtシ’ (C0−01ttl)asM が得られる。ただしM=21であり逐次191■式%式
% ) を計算すれば FJ=ψJ=ψ」、 (3=o、 1.・・・、M−1
)    *1)忙より数列Fo、 Fl、−・・、h
−1が得られる。これは上記近似ディジタル信号FO,
Fl、・・・、 FM−1そのものである。
First, G51 (transforming formula 161 to ψ and 1) = "2 (Co -) C1")
α9M p and tshi' (C0-01ttl)asM are obtained. However, if M=21 and sequentially calculate 191■Formula%Formula%), then FJ=ψJ=ψ'', (3=o, 1....,M-1
) *1) Numerical sequence Fo, Fl, --..., h from busy
-1 is obtained. This is the approximate digital signal FO,
Fl,..., FM-1 itself.

高速道バール変換器(6)は09〜01式の演算を行う
機能をもっている。
The expressway bar converter (6) has a function of calculating equations 09 to 01.

つぎに誤差計算器(7)は高速道バール変換器から得ら
れる数列すなわち近似ディジタル信号Fo、Fx。
Next, the error calculator (7) calculates a sequence of numbers obtained from the expressway bar converter, ie, approximate digital signals Fo, Fx.

・・・、FM−1とデータバブファ(3)に記憶された
ディジタル信号ψ0.ψ1.・・・、ψN−1を比較し
く41 f5+式を使って誤差輛を計算する。この誤差
師の計算はスペクトル選択器(5)に指定するバールス
ペクトルの次数Mを1から順次増加させながらくり返し
行なわれ。
..., FM-1 and the digital signal ψ0. stored in the data buffer (3). ψ1. ..., compare ψN-1 and calculate the error car using the 41 f5+ formula. This error calculation is repeated while sequentially increasing the order M of the bar spectrum specified to the spectrum selector (5) from 1.

誤差翻があらかじめ定めた最適誤差eを初めて下回った
ときに止められる。
It is stopped when the error translation falls below the predetermined optimal error e for the first time.

このときのバールスペクトルの次数が最適次数Mとされ
、高速道バール変換器(6)の出力である数列Fo、F
1.−・・、 昨−tはi個の階段から成る階段状関数
であり、数列FO,Fl、・・・、 FT−tが上記デ
ィジタル信号ψ0.ψ1.・・・、ψN−1を最適に近
似する近似ディジタル信号Fo、Fl、・・・、昨−1
となる。
The order of the Baar spectrum at this time is the optimal order M, and the sequence Fo, F which is the output of the expressway Baar converter (6)
1. -..., -t is a step-like function consisting of i steps, and the sequence FO, Fl,..., FT-t is the digital signal ψ0. ψ1. ..., approximate digital signals Fo, Fl, ..., ψ-1 that optimally approximate ψN-1
becomes.

そこで近似ディジタル信号Fo、Ft、・・・、n−1
の現在値F’l−tが平滑値丘として高速道バール変換
器(6)より出力される。
Therefore, approximate digital signals Fo, Ft,..., n-1
The current value F'lt is outputted from the expressway bar converter (6) as a smoothed value hill.

なお上記近似ディジタル信号FO,Fl、・・・、自−
1に対応する誤差篇が分散σ2とされ誤差計算器(7)
より出力される。
Note that the approximate digital signals FO, Fl, . . .
The error corresponding to 1 is taken as the variance σ2 and the error calculator (7)
It is output from

すなわち。Namely.

Yx = F宮−1(社) σ2=ρン                 (ハ)
である。
Yx = F Miya-1 (sha) σ2 = ρn (c)
It is.

つぎに予測計算器(8)の動作について説明する。Next, the operation of the prediction calculator (8) will be explained.

データバッファ(3)に記憶されたディジタル信号ψ0
゜ψl、・・・、ψN−1の中に異常を示すパルス状信
号(1)が無ければ上記平滑値YKは計測信号Xから高
周波雑音を取除いた低周波雑音を表わしており、このよ
うな低周波雑音の変化は(2)式の自己回帰モデルで表
現されることが知られている。
Digital signal ψ0 stored in data buffer (3)
If there is no pulse-like signal (1) indicating an abnormality in ゜ψl, ..., ψN-1, the above smoothed value YK represents the low frequency noise obtained by removing the high frequency noise from the measurement signal X. It is known that changes in low frequency noise can be expressed by the autoregressive model of equation (2).

Yic=AxK−1+BXx−z+・−・+CXk−x
+eK(241(至)式においてeKは予測できない白
色雑音、 A、  B。
Yic=AxK-1+BXx-z+・-・+CXk-x
+eK (241 (to) In formula, eK is unpredictable white noise, A, B.

・・・、Cはモデルパラメータと呼ばれる定数である。..., C are constants called model parameters.

モデルパラメータは多くの場合未知であり、低周波雑音
の過去の値から推定計算を行う。最も簡単な例として(
財)式をK = 2 、 eK== Qとし、平滑値丘
の4つの過去値YK−t、・・・、 YK−4を使うと
(251(イ)式が得られる。
Model parameters are often unknown, and estimation calculations are performed from past values of low-frequency noise. As the simplest example (
By setting the formula as K=2, eK==Q and using the four past values of the smoothed value YK-t, ..., YK-4, the formula (251 (a) is obtained.

YK−を中AYK−2−1−BYK−3(至)YK−2
中AYK−s +BYK−4−□□□)(25)r:I
S1式を解くと となる。ここで。
YK- inside AYK-2-1-BYK-3 (to) YK-2
Medium AYK-s +BYK-4-□□□) (25) r:I
Solving the S1 formula results in the following. here.

D=YK−2・YK−4−YK−3@ E = YK−t −YK−4−YK−2・YK−s 
      @F = YK−2−YK−1−YK−3
CIG+である。(5)式で得られたモデルパラメータ
A、  Bを使うと平滑値の現在値YKを予測できる。
D=YK-2・YK-4-YK-3@E=YK-t −YK-4-YK-2・YK-s
@F = YK-2-YK-1-YK-3
It is CIG+. Using the model parameters A and B obtained from equation (5), the current value YK of the smoothed value can be predicted.

これを予測値fKとすると739式により計算できる。If this is the predicted value fK, it can be calculated using formula 739.

rpc = A YK−1−4−B YK−2(3υ予
測計算器(8)は平滑値YKの過去値を記憶しておき(
至)〜Gυ式の計算を行う機能を持りている。
rpc = A YK-1-4-B YK-2 (3υ prediction calculator (8) stores the past value of the smoothed value YK (
It has the function of calculating the ~Gυ formula.

つぎに判別器(9)は高速道バール変換器(6)の出力
である平滑値丘、予測計算器(8)の出力である予測値
fK及び誤差計算器(7)の出力である分散σ2を使っ
て計測信号Xに含まれる異常を示すパルス状信号(1)
を検出する。
Next, the discriminator (9) uses the smoothed value hill that is the output of the expressway bar converter (6), the predicted value fK that is the output of the prediction calculator (8), and the variance σ2 that is the output of the error calculator (7). A pulse-like signal (1) indicating an abnormality included in the measurement signal X using
Detect.

データバッファ(3)に記憶されたディジタル信号ψO
9ψl、・・・、ψN−1の中に異常を示すパルス状信
号(1)が無く、雑音だけであれば、上記予測値fxと
平滑値丘の差は小さいので1両者の差の自乗を直とする
とσには分散σ2のa倍の範囲に入る。ただしaは実験
結果等から定める定数とする。
Digital signal ψO stored in data buffer (3)
If there is no pulse-like signal (1) indicating an abnormality in 9ψl, ..., ψN-1 and there is only noise, the difference between the predicted value fx and the smoothed value hill is small, so 1The square of the difference between the two is If it is assumed to be direct, σ falls within the range of a times the variance σ2. However, a is a constant determined from experimental results.

そこで、(至)(至)式が得られる。Therefore, the formula (to) (to) is obtained.

aK= (rK−Yx)”           Cl
2dK<aσ2             (至)一方
、データバッファ(3)に記憶されたディジタル信号ψ
0.ψ1.・・・、ψN−1の中に異常を示すパルス状
信号(1)があれば上記自己回帰モデルではパルス状信
号(1)は予測できないので上記予測値fKは平滑値Y
Kと大きく隔ってしまう。したがってaK≧aσ2  
             C141となる。
aK= (rK-Yx)” Cl
2dK<aσ2 (to) On the other hand, the digital signal ψ stored in the data buffer (3)
0. ψ1. ..., if there is a pulse-like signal (1) indicating an abnormality in ψN-1, the above-mentioned autoregressive model cannot predict the pulse-like signal (1), so the above predicted value fK is a smoothed value Y
There is a big difference between him and K. Therefore aK≧aσ2
It becomes C141.

判別器(9)は[有]式が成り立つ間は検出信号dKを
0とし、(財)式が満足されると検出信号dxを1とし
て上記ディジタル信号版に異常を示すパルス状信号(1
)が発生した時点でこれを検出9通知する。
The discriminator (9) sets the detection signal dK to 0 while the formula [Yes] is satisfied, sets the detection signal dx to 1 when the formula is satisfied, and outputs a pulse-like signal (1) indicating an abnormality in the digital signal version.
) is detected and notified when it occurs.

第5図は上記ディジタル信号XKに対する上記平滑値官
、雑音予測値fK、分散σ2.予測値fKと平滑値Yx
O差の自乗αK及び検出信号此の概形を示すものである
FIG. 5 shows the smoothed value function, noise predicted value fK, variance σ2. Predicted value fK and smoothed value Yx
This figure shows the approximate shape of the square of the O difference αK and the detection signal.

以上述べたごとく、この発明の異常検出装置によれば振
動加速度計の計測信号の高周波雑音をへ−ル変換と逆バ
ール変換を組合せて構成した適応型フィルタによって除
去し、異常を示すパルス状信号を強調すると共に低周波
雑音を自己回帰モデルによって予測し、予測がはずれた
ときに計測信号に雑音ではない異常な信号が発生したこ
とを検出するので遅滞なく異常を検出することができ。
As described above, according to the abnormality detection device of the present invention, the high frequency noise of the measurement signal of the vibration accelerometer is removed by an adaptive filter configured by combining the Hale transform and the inverse Var transform, and a pulse-like signal indicating an abnormality is generated. In addition, low-frequency noise is predicted using an autoregressive model, and when the prediction is incorrect, it is detected that an abnormal signal that is not noise has occurred in the measurement signal, so abnormalities can be detected without delay.

発電装置等のより信頼度の高い設備診断を可能とするこ
とができる。
It is possible to perform more reliable diagnosis of equipment such as power generation equipment.

なお実施例として振動加速度計を用いて発電装置の異常
を検出する例を示したが0発電装置にとられれるもので
はなくあらゆる設備、装置あるいは自然現象の異常検出
に適用することが可能である。
Although an example of detecting an abnormality in a power generation device using a vibration accelerometer is shown as an example, the present invention is not limited to a zero power generation device, but can be applied to abnormality detection in any equipment, device, or natural phenomenon. .

又、加速度信号にかかわらず速度信号、音響信号および
磁気信号などの時間的に変動する信号の異常検出に適用
することも可能である。
Furthermore, it is also possible to apply the present invention to abnormality detection of time-varying signals such as speed signals, acoustic signals, and magnetic signals, regardless of acceleration signals.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は発電装置に取付けた振動加速度計の計測信号を
示す図、第2図はこの発明による異常検出装置の一実施
例を示す構成図、第3図は階段状関数による計測信号の
近似と平滑の原理を説明する図、第4図はバール関数の
一部を示す図、第5図は計測信号に対する平滑値、予測
値9分散、検出信号などの形状を説明する図である。 図中(1)は異常を示すパルス状信号、(2)は〜Φ変
換器、(3)はデータバッファ、(4)は高速バール変
換器、(5)はスペクトル選択器、(6)は高速道バー
ル変換器、(7)は誤差計算器、(8)は予測計算器、
(9)は判別器である。 なお0図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。 代理人 葛 野 信 − 第1図 第3図 第4図 第5図
Fig. 1 is a diagram showing a measurement signal from a vibration accelerometer attached to a power generation device, Fig. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of an abnormality detection device according to the present invention, and Fig. 3 is an approximation of the measurement signal by a step function. FIG. 4 is a diagram showing a part of the Barr function, and FIG. 5 is a diagram explaining the shape of the smoothed value for the measurement signal, the predicted value 9 variance, the detected signal, etc. In the figure, (1) is a pulse-like signal indicating an abnormality, (2) is a ~Φ converter, (3) is a data buffer, (4) is a high-speed bar converter, (5) is a spectrum selector, and (6) is a Expressway bar converter, (7) is error calculator, (8) is prediction calculator,
(9) is a discriminator. It should be noted that the same or equivalent parts in FIG. 0 are denoted by the same reference numerals. Agent Shin Kuzuno - Figure 1 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 各種センサより得られる計測信号を入力とし。 これをディジタル信号に変換するA/D変換器と。 上記ディジタル信号の現在より一定の過去までの値を上
記〜Φ変換器の変換周期に同期して更新しながら記憶す
るデータバッファと、高速7%、−7し変換器、スペク
トル選択器、高速道ノ1−ル変換器及び誤差計算器とで
構成し、上記データバッファに記憶されたディジタル信
号をノλ−ル変換して複数のハールスペクトルヲ計算し
、とのノ1−ルスペクトルのうち低次の部分列を逆ノ・
−ル変換して上記記憶されたディジタル信号を近似する
近似ディジタル信号を計算し、この近似ディジタル信号
と上記記憶されたディジタル信号とを比較して近似誤差
があらかじめ定めた最適誤差より小さり、シかモ最モ近
くなるノ・−ルスペクトルの部分列を選定し、このとき
の近似誤差を分散として出力すると共にこのときの近似
ディジタル信号から得られる現在値を平滑値、即ち、フ
ィルタ出力とすることによって上記データバッファの記
憶値が更新される毎に記憶されたディジタル信号の特性
に応じた近似を行い、高周波雑音を除去する適応型フィ
ルタと、上記平滑値を入力とし、上記平滑値の現在及び
過去の値を記憶して自己回帰モデルにより上記平滑値の
予測値を計算する予測計算器とから成り、上記予測値と
上記平滑値、及び上記分散とを比較して、上記計測信号
に突発的に現れる異常もしくは特異な信号を検出するよ
うにしたことを特徴とする異常検出装置。
[Claims] Inputs measurement signals obtained from various sensors. and an A/D converter that converts this into a digital signal. A data buffer that stores the values of the digital signal from the present to a certain past while updating them in synchronization with the conversion cycle of the ~Φ converter, a high-speed 7%, -7 converter, a spectrum selector, and an expressway. It consists of a Nord converter and an error calculator, and calculates a plurality of Haar spectra by Nordling the digital signal stored in the data buffer, and Reverse the following subsequence.
- Calculate an approximate digital signal that approximates the stored digital signal by converting the signal, and compare this approximate digital signal with the stored digital signal to determine if the approximation error is smaller than the predetermined optimal error, and Select the subsequence of the Nord spectrum that is closest to the current value, output the approximation error at this time as a variance, and use the current value obtained from the approximate digital signal at this time as a smoothed value, that is, the filter output. An adaptive filter that performs approximation according to the characteristics of the stored digital signal each time the stored value of the data buffer is updated and removes high frequency noise; and a prediction calculator that stores past values and calculates a predicted value of the smoothed value using an autoregressive model, and compares the predicted value, the smoothed value, and the variance to detect a sudden change in the measured signal. An abnormality detection device characterized in that it detects an abnormality or a peculiar signal that appears.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996035926A1 (en) * 1995-05-12 1996-11-14 Japan, Represented By President Of Hokkaido University Method, apparatus and system for determining specimen
JP2009270434A (en) * 2008-04-30 2009-11-19 Toyota Motor Corp Energy recovery device
JP2013242334A (en) * 2008-05-30 2013-12-05 Hitachi High-Technologies Corp Abnormality determination support method of reaction process data and autoanalyzer
US9217712B2 (en) 2008-05-30 2015-12-22 Hitachi High-Technologies Corporation Method for assisting judgment of abnormality of reaction process data and automatic analyzer

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996035926A1 (en) * 1995-05-12 1996-11-14 Japan, Represented By President Of Hokkaido University Method, apparatus and system for determining specimen
US5798459A (en) * 1995-05-12 1998-08-25 Japan As Represented By President Of Hokkaido University Subject identification method, apparatus and system
JP2009270434A (en) * 2008-04-30 2009-11-19 Toyota Motor Corp Energy recovery device
JP2013242334A (en) * 2008-05-30 2013-12-05 Hitachi High-Technologies Corp Abnormality determination support method of reaction process data and autoanalyzer
US9217712B2 (en) 2008-05-30 2015-12-22 Hitachi High-Technologies Corporation Method for assisting judgment of abnormality of reaction process data and automatic analyzer

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