JPWO2018139505A1 - 状態監視システム、状態監視方法、状態監視プログラム、及び記録媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)概要
本実施形態に係る状態監視システム1は、図1に示すように、可動子442の運動エネルギー(力学的エネルギー)と電気エネルギーとの間で少なくとも一方向にエネルギーを変換する変換装置4に関する状態の監視に用いられる。可動子442は、駆動周波数にて周期的な運動を行う。ここでいう「周期的な運動」は、略一定時間間隔で繰り返される運動を意味しており、少なくとも回転及び振動の両方を含んでいる。また、ここでいう「変換装置4に関する状態」は、例えば、変換装置4の異常の有無、変換装置4の動作(稼働)状態、及び変換装置4の寿命等を意味する。さらに、変換装置4に関する状態には、変換装置4そのものの状態だけでなく、例えば、変換装置4と機械的に連結された機構部分等、変換装置4に関連する装置、及び設備等の状態も含む。
以下、本実施形態に係る状態監視システム1について詳しく説明する。
以下ではまず、本実施形態の状態監視システム1の監視対象である変換装置4について説明する。本実施形態では、上述したように変換装置4が風力発電設備である場合を例示する。
上記「(2.1)変換装置について」の欄で説明した構成の変換装置4においては、可動ブロック41に、例えば以下に説明するような異常が生じる可能性がある。
次に、状態監視システム1の構成について説明する。
計測装置2は、図1に示すように、第1センサ211、第2センサ212及び信号処理部25を有している。計測装置2は、変換装置4の出力電流(変換装置4の出力である電気信号)を計測し、変換装置4の出力電流の波形を表す波形データを、判定装置10に対して出力する。
判定装置10は、図2に示すように、取得部11と、生成部12と、判定部13と、出力部14と、記憶部15と、推定部16と、を有している。判定装置10は、計測装置2から波形データを取得部11にて取得し、変換装置4に関する状態(ここでは、可動ブロック41の異常の有無)を判定部13にて判定する。判定装置10は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータを主構成としており、メモリに記録されたプログラムを、プロセッサで実行することにより、判定装置10としての機能を実現する。
本実施形態に係る状態監視システム1の動作は、変換装置4に関する状態を監視するための解析用データを生成する生成フェーズと、解析用データから変換装置4に関する状態を判定する判定フェーズと、に大別できる。そこで、以下では、状態監視システム1の動作を、生成フェーズと判定フェーズとに分けて説明する。
まず、解析用データを生成する生成フェーズについて説明する。
次に、解析用データから変換装置4の異常の有無を判定する判定フェーズについて説明する。
fy=fs1+n×fx・・・(式1)
である。基準周波数の高周波側の輝線L1は、上記関係式において、「n=1」としたときの直線である。一方、基準周波数の高周波側の輝線L2は、上記関係式において、「n=−1」としたときの直線である。ここで、係数nは、特定周波数f1〜f4の成分(側帯波)の次数に相当する。つまり、輝線L1は「1次」の側帯波(特定周波数f1)に相当し、輝線L2は「−1次」の側帯波(特定周波数f3)に相当する。
次に、可動子442の回転数を推定するための推定部16の動作、つまり推定部16での回転数の推定のアルゴリズムについて、詳しく説明する。
(2.6.1)構成
次に、上述したような状態監視システム1の具体的な適用例について、図10を参照して説明する。
次に、図10に示すように構成された状態監視システム1の動作について、図11を参照して説明する。
上述した状態監視システム1は、本開示の一例に過ぎず、本開示に係る状態監視システム1は、実施形態1に限定されることはなく、実施形態1以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
上述した状態監視システム1と同様の機能は、状態監視予測方法、状態監視プログラム、又は解析用データを記録する記録媒体等で具現化されてもよい。
本実施形態に係る状態監視システム1は、判定部13が、推定部16にて推定される可動子442の回転数を用いずに、可動ブロック41の異常の有無を判定する点で、実施形態1の状態監視システム1と相違する。以下、実施形態1と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
以上説明したように、第1の態様に係る状態監視システム1は、可変の駆動周波数fxにて周期的に運動する可動子442の運動エネルギーと電気エネルギーとの間で少なくとも一方向にエネルギーを変換する変換装置4に関する状態を監視する。状態監視システム1は、取得部11と、生成部12と、を備える。取得部11は、変換装置4の出力又は入力である電気信号を計測する計測装置2から、電気信号の波形を表す波形データを取得する。生成部12は、波形データを用いて、変換装置4に関する状態を監視するための解析用データを生成する。生成部12は、駆動周波数fxの値を変化させたときの波形データから、周波数分析により、周波数fyの値と強度Iz又は位相からなる特徴量Szの値との組み合わせを複数求める。生成部12は、少なくとも周波数fyと、特徴量Szと、駆動周波数fxとの3つの変数を含む、解析用データDa1を生成するように構成されている。
11 取得部
12 生成部
13 判定部
15 記憶部(記録媒体)
16 推定部
2 計測装置
4 変換装置
442 可動子
452 界磁巻線
Da1 解析用データ
fs1 基準周波数
f1〜f4 特定周波数
fx 駆動周波数
fy 周波数
Iz 強度
Im1 画像
Claims (15)
- 可変の駆動周波数にて周期的に運動する可動子の運動エネルギーと電気エネルギーとの間で少なくとも一方向にエネルギーを変換する変換装置に関する状態を監視するための状態監視システムであって、
前記変換装置の出力又は入力である電気信号を計測する計測装置から、前記電気信号の波形を表す波形データを取得する取得部と、
前記波形データを用いて、前記変換装置に関する状態を監視するための解析用データを生成する生成部と、を備え、
前記生成部は、
前記駆動周波数の値を変化させたときの前記波形データから、周波数分析により、周波数の値と強度又は位相からなる特徴量の値との組み合わせを複数求め、少なくとも前記周波数と、前記特徴量と、前記駆動周波数との3つの変数を含む、前記解析用データを生成するように構成されている
状態監視システム。 - 前記生成部は、前記解析用データについて前記駆動周波数を軸に並び替えるソート処理を行うように構成されている
請求項1に記載の状態監視システム。 - 前記解析用データは、前記特徴量を画素値とする画素が、前記周波数と前記駆動周波数とを軸に二次元配置された画像を表示するためのデータである
請求項1又は2に記載の状態監視システム。 - 可変の駆動周波数にて周期的に運動する可動子の運動エネルギーと電気エネルギーとの間で少なくとも一方向にエネルギーを変換する変換装置に関する状態を監視するための状態監視システムであって、
前記変換装置の出力又は入力である電気信号の波形を表す波形データを用いて生成される解析用データから、前記変換装置に関する状態を判定する判定部を備え、
前記解析用データは、前記駆動周波数の値を変化させたときの前記波形データから、周波数分析により、周波数の値と強度又は位相からなる特徴量の値との組み合わせを複数求めて生成される、少なくとも前記周波数と、前記特徴量と、前記駆動周波数との3つの変数を含むデータである
状態監視システム。 - 前記判定部は、前記解析用データにおいて、前記周波数の値のうち、特定周波数の値に対応する、前記特徴量の値に基づいて、前記変換装置に関する状態を判定するように構成されている
請求項4に記載の状態監視システム。 - 前記判定部は、少なくとも前記駆動周波数fx、前記周波数fy、及び係数nを用いて、所定の関係式で表される前記駆動周波数の値と前記周波数の値との複数の組み合わせに対応する前記特徴量の値が、所定の条件を満たすときの前記係数nを特定し、特定された前記係数nの値から前記特定周波数を特定するように構成されている
請求項5に記載の状態監視システム。 - 前記所定の関係式は、前記電気信号の基準周波数fs1を更に用いて、
fy=fs1+n×fx
で表される
請求項6に記載の状態監視システム。 - 前記可動子は、前記駆動周波数にて回転運動するように構成されている
請求項1〜7のいずれか1項に記載の状態監視システム。 - 前記可動子は、界磁巻線を有しており、
少なくとも前記界磁巻線の出力を用いて前記駆動周波数の値を求める推定部を更に備える
請求項8に記載の状態監視システム。 - 前記変換装置は、発電設備を構成する
請求項1〜9のいずれか1項に記載の状態監視システム。 - 可変の駆動周波数にて周期的に運動する可動子の運動エネルギーと電気エネルギーとの間で少なくとも一方向にエネルギーを変換する変換装置に関する状態を監視するための状態監視方法であって、
前記変換装置の出力又は入力である電気信号を計測する計測装置から、前記電気信号の波形を表す波形データを取得する取得処理と、
前記波形データを用いて、前記変換装置に関する状態を監視するための解析用データを生成する生成処理と、を有し、
前記生成処理では、
前記駆動周波数の値を変化させたときの前記波形データから、周波数分析により、周波数の値と強度又は位相からなる特徴量の値との組み合わせを複数求め、少なくとも前記周波数と、前記特徴量と、前記駆動周波数との3つの変数を含む、前記解析用データを生成する
状態監視方法。 - 可変の駆動周波数にて周期的に運動する可動子の運動エネルギーと電気エネルギーとの間で少なくとも一方向にエネルギーを変換する変換装置に関する状態を監視するための状態監視方法であって、
前記変換装置の出力又は入力である電気信号の波形を表す波形データを用いて生成される解析用データから、前記変換装置に関する状態を判定する判定処理を有し、
前記解析用データは、前記駆動周波数の値を変化させたときの前記波形データから、周波数分析により、周波数の値と強度又は位相からなる特徴量の値との組み合わせを複数求めて生成される、少なくとも前記周波数と、前記特徴量と、前記駆動周波数との3つの変数を含むデータである
状態監視方法。 - 可変の駆動周波数にて周期的に運動する可動子の運動エネルギーと電気エネルギーとの間で少なくとも一方向にエネルギーを変換する変換装置に関する状態を監視させるための状態監視プログラムであって、
コンピュータシステムに、
前記変換装置の出力又は入力である電気信号を計測する計測装置から、前記電気信号の波形を表す波形データを取得する取得処理と、
前記波形データを用いて、前記変換装置に関する状態を監視するための解析用データを生成する生成処理と、を実行させ、
前記生成処理では、
前記駆動周波数の値を変化させたときの前記波形データから、周波数分析により、周波数の値と強度又は位相からなる特徴量の値との組み合わせを複数求め、少なくとも前記周波数と、前記特徴量と、前記駆動周波数との3つの変数を含む、前記解析用データを生成する
状態監視プログラム。 - 可変の駆動周波数にて周期的に運動する可動子の運動エネルギーと電気エネルギーとの間で少なくとも一方向にエネルギーを変換する変換装置に関する状態を監視するための状態監視プログラムであって、
コンピュータシステムに、
前記変換装置の出力又は入力である電気信号の波形を表す波形データを用いて生成される解析用データから、前記変換装置に関する状態を判定する判定処理を実行させ、
前記解析用データは、前記駆動周波数の値を変化させたときの前記波形データから、周波数分析により、周波数の値と強度又は位相からなる特徴量の値との組み合わせを複数求めて生成される、少なくとも前記周波数と、前記特徴量と、前記駆動周波数との3つの変数を含むデータである
状態監視プログラム。 - 請求項11に記載の状態監視方法で生成された前記解析用データを記録する
記録媒体。
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