TW202220363A - 分析裝置、分析方法及程式 - Google Patents

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望月慶佑
加藤義樹
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日商三菱動力股份有限公司
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Abstract

分析裝置，係具備：電流數據讀取部，其讀取對供給至電動機的三相電流取樣而得的數據即三相電流數據；週期單位劃分部，其按照三相交流的週期單位來劃分三相電流數據；三相二相轉換部，其將三相電流數據轉換為二相電流數據；誤差算出部，其算出以二相電流數據的每一相作為水平分量及垂直分量的向量相對於基準數據的誤差並作為誤差數據予以輸出；及處理輸出部，其按照週期單位且針對多個週期單位處理誤差數據，並將處理結果予以輸出。

Description

分析裝置、分析方法及程式
本揭示關於分析裝置、分析方法及程式。 本申請案主張2020年6月25日申請的日本專利申請第2020-109490號之優先權，本說明書中援用其內容。
作為使用馬達電流的異常診斷技術存在有，如專利文獻1記載的將理想電流(正弦波)和實測電流的電流波形(理想的是正弦波)的振幅概率密度進行比較的方法，或如專利文獻2記載的監控電流有效值並藉由比較臨界值進行異常診斷的技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-257362號公報 [專利文獻2]日本特開2013-050294號公報
[發明所欲解決的課題]
但是，在專利文獻1或專利文獻2記載的異常診斷技術中，由於馬達或配件類的異常對電流的影響僅出現為振幅概率密度或電流有效值等數值，而存在例如視覺上難以理解異常的有無等分析不恰當之情況的課題。
本揭示係為了解決上述課題而成者，目的在於提供可以適當地分析馬達或配件類的異常對電流的影響的分析裝置、分析方法及程式。 [用於解決課題的手段]
為了解決上述課題，本揭示的分析裝置，係具備：電流數據讀取部，其讀取對供給至電動機的三相電流進行取樣的數據即三相電流數據；週期單位劃分部，其按照三相交流的週期單位來劃分前述三相電流數據；三相二相轉換部，其將前述三相電流數據轉換為二相電流數據；誤差算出部，其算出以前述二相電流數據的每一相作為水平分量及垂直分量的向量相對於基準數據的誤差並作為誤差數據予以輸出；及處理輸出部，其按照前述週期單位且針對多個前述週期單位處理前述誤差數據，並將處理結果予以輸出。
本揭示的分析方法，係包含：讀取對供給至電動機的三相電流進行取樣的數據即三相電流數據的步驟；按照三相交流的週期單位來劃分前述三相電流數據的步驟；將前述三相電流數據轉換為二相電流數據的步驟；算出以前述二相電流數據的每一相作為水平分量及垂直分量的向量相對於基準數據的誤差並作為誤差數據予以輸出的步驟；按照前述週期單位且針對多個前述週期單位處理前述誤差數據，並將處理結果予以輸出的步驟。
本揭示的程式，係使電腦執行以下步驟：讀取對供給至電動機的三相電流進行取樣的數據即三相電流數據的步驟；按照三相交流的週期單位來劃分前述三相電流數據的步驟；將前述三相電流數據轉換為二相電流數據的步驟；算出以前述二相電流數據的每一相作為水平分量及垂直分量的向量相對於基準數據的誤差並作為誤差數據予以輸出的步驟；及按照前述週期單位且針對多個前述週期單位處理前述誤差數據，並將處理結果予以輸出的步驟。 [發明效果]
根據本揭示的分析裝置、分析方法及程式，可以適當地分析電動機(馬達)或配件類的異常對電流的影響。
(分析裝置之構成)
以下，參照圖1~圖25說明本揭示的實施形態的分析裝置、分析方法及程式。圖1係表示本揭示的實施形態的分析裝置之構成例的方塊圖。圖2係表示本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的流程圖。圖3~圖11、圖20、圖22及圖24係說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。圖12~圖19、圖21、及圖23係說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的相平面(phase plane)。圖25係說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的示意圖。又，在各圖中針對相同或對應的構成使用相同的符號並適當地省略說明。
圖1所示本揭示的實施形態的分析裝置1，係由例如個人電腦等的電腦、該電腦的周邊裝置等構成，作為由電腦、周邊裝置等硬體、電腦執行的程式等軟體的組合構成的功能性構成而具備處理部11、記憶部12、顯示部13。於此，記憶部12係記憶處理部11使用的數據等。此外，顯示部13係將處理部11所指示的文字或圖形顯示在預定的顯示畫面。
圖1所示分析裝置1，係使用從電源盤5供給至電動機3的三相電流Iu、Iv及Iw的測量值，進行電動機3及泵等旋轉機械即配件4的異常分析或異常診斷。在圖1所示例中，由電源盤5包含的商用電源等電源51經由開關器52和三相電源線53將三相電流Iu、Iv及Iw供給至電動機3。電動機3，例如是三相感應電動機等三相交流電動機，經由驅動軸31連接到配件4而使配件4旋轉驅動。此外，測量裝置2係使用電流感測器21測量流過三相電源線53的三相電流Iu、Iv及Iw，按照預定的週期進行取樣而生成三相電流數據，並輸出至分析裝置1。又，測量裝置2可以根據三相電流Iu、Iv及Iw之中的2相的測量值和由Iu+Iv+Iw=0的關係式算出的其餘值來生成三相電流數據。又，電動機3可以是由三相電源線53供給的三相電源直接驅動者亦可，也可以是經由逆變器或轉換器等驅動者。此外，由測量裝置2對分析裝置1的三相電流數據的傳送可以是即時的處理，也可以是批次的處理。
在分析裝置1中，處理部11包含電流數據讀取部111、數據插補部(Data interpolation section)112、週期單位劃分部113、相位軸規一化部(Phase axis normalization section)114、電流振幅規一化部115、三相二相轉換部116、相平面誤差半徑算出部117、及處理輸出部118。此外，處理輸出部118包含相平面誤差半徑擴大部1181、誤差擴大相平面描畫部1182、形狀扭曲評價值算出部1183、半徑變化評價值算出部1184、及相平面異常度算出部1185。
電流數據讀取部111係將針對供給至電動機3的三相電流Iu、Iv及Iw進行取樣而得的數據即三相電流數據讀取到主記憶體等。電流數據讀取部111亦可以從測量裝置2讀取三相電流數據，亦可以讀取事先保存在記憶部12的三相電流數據。三相電流Iu、Iv及Iw之一例如圖3所示。圖3係以橫軸作為時間，以縱軸作為電流值，表示三相電流Iu、Iv及Iw之時間變化。
接著，數據插補部112針對電流數據讀取部111讀取的三相電流數據進行插補以增加三相電流數據之取樣數。此外，週期單位劃分部113按照三相交流的週期單位劃分三相電流數據。亦即，週期單位劃分部113按照每一週期進行劃分電流波形的處理。週期單位之劃分，例如可以藉由探索1相之電流(例如電流Iu)之電流零交叉點，並按照相同的取樣編號(或者取樣時間)劃分全部三相之電流而進行。又，在本實施形態中，「劃分」之用語係意味著針對各週期之開始或者結束之取樣數據進行界定，「切出」之用語係意味著根據劃分處理之結果將毎個週期的取樣數據分離並取出。
又，劃分時，如果電流之數據取樣(保存週期)比較粗糙，則有可能存在劃分之位置無法對齊電流零交叉點之情況。這樣的情況下，週期單位劃分部113可以藉由數據插補部112將三相電流數據插補為更細的取樣之後進行劃分。但是，將基於該數據插補部112的數據插補處理省略亦可。此外，在基於數據插補部112的數據插補中，如果進行如線性插補或樣條插補(Spline interpolation)這樣的連續性平滑的插補時，則原始數據中的電流之失真有可能被平滑化，因此較好是使用形狀保持分段的3次內插法等方法。圖4係表示以橫軸作為時間，以縱軸作為電流值的電流Iu之劃分之結果。原始數據為未處理狀態之三相電流數據，虛線表示插補後第1週期之三相電流數據，點線表示插補後第2週期之三相電流數據。此外，圖5及圖6係表示以橫軸作為時間，以縱軸作為電流值針對電流Iu進行插補之例子。此外，圖7係表示以橫軸作為時間，以縱軸作為電流值，對切出電流Iu的波形進行重寫的例子(重寫60個週期的例子)。又，本實施形態之說明中使用的波形圖中的交流頻率為60Hz。
接著，相位軸規一化部114對三相電流數據進行規一化，使得1個週期的取樣數成為恆定值。切出的電流數據之時間軸包含原始電流之週期變化和零交叉檢測之微小誤差。此外，由於電源存在50Hz/60Hz的差異，需要對橫軸進行歸一化，以便統一評價各種數據。因此，相位軸規一化部114將電流波形圖中的橫軸設置為從時間起0~360度之相位，並插補數據使成為確定的取樣數。插補方法可以使用和數據插補部112同樣之方法。
接著，電流振幅規一化部115對三相電流數據進行規一化使得電流振幅成為預定值。由於電流振幅根據數據(測量對象)而不同，因此電流振幅規一化部115對振幅進行規一化使得後述各個處理可以被標準化。例如，電流振幅規一化部115對電流振幅進行規一化，使得測量對象時間(1秒的話60個週期)之三相電流之平均振幅成為1。又，如果對每一相進行歸一化，就不可能捕捉到只有一相的振幅變化的異常事件，因此所有三相都用相同的值進行歸一化。
圖8示出，以橫軸作為相位，以縱軸作為電流值，對縱軸和橫軸實施規一化之後之電流Iu之例子(重寫60個週期的例子)。橫軸之單位「deg.pu」表示規一化的相位(度)，縱軸之單位「A.pu」表示規一化的電流值(安培)。
接著，三相二相轉換部116藉由稱為Park轉換或dq轉換的以下之公式(1)將三相電流數據之各取樣值Iu、Iv、Iw轉換為二相電流數據Id、Iq。
Figure 02_image001
此外，三相二相轉換部116藉由以下之公式(2)算出Park’s Vector Ip。該Ip意味著由Id、Iq組成的相平面的圓的半徑。此外，Ip(以下，稱為相平面半徑Ip)係表示水平分量及垂直分量為Id及Iq的向量之大小。
Figure 02_image003
由以上可知，當三相電流為振幅Im且相移為120度的理想正弦波之情況下，理想的dq軸電流可以由以下之公式表示。
Figure 02_image005
又，相平面係將多種類型的數據分為2種組合，在縱軸和橫軸繪製每個相同時間的數據而成的曲線圖(圖)(日本特開2017-211829號公報)。在本實施形態中，相平面係取二相電流數據Id和Iq作為橫軸和縱軸，將由相同時間之Id和Iq確定的座標繪製而成的曲線圖。當數據中產生微小變化時，時間響應中的變化會產生相似的響應波形，大多情況下難以區分，但是在相平面上即使是微小變化也具有能夠圖形化擴大的效果，因此可以從形狀之差異中捕捉到特性變化。
圖9中，以橫軸作為相位，以縱軸作為電流值，示出了二相電流數據Id及Iq以及相平面半徑Ip之例子。
接著，相平面誤差半徑算出部117(誤差算出部)算出以二相電流數據的每一相Id及Iq作為水平分量及垂直分量的向量之與基準數據之間的誤差並作為誤差數據而輸出到相平面誤差半徑擴大部1181等。於此，基準數據係相對於以二相電流數據的每一相Id及Iq作為水平分量及垂直分量的向量成為比較基準的數據，是正常時的數據。基準數據，例如是與向量之大小(相平面半徑Ip)之理想值(計算值)對應者，或是與基於正常時被取樣的三相電流數據的二相電流數據對應者。此外，處理輸出部118包含的相平面誤差半徑擴大部1181係將相平面誤差半徑算出部117算出的誤差進行擴大。
例如，相平面誤差半徑算出部117可以藉由從由三相二相轉換部116根據公式(2)算出的相平面半徑Ip減去Ip理想值(恆定值之基準數據)來算出誤差。亦即，相平面誤差半徑算出部117藉由從算出的相平面半徑Ip減去如公式(3.3)所示振幅Im×√6/2可以算出相平面半徑Ip與基準數據(Ip理想值)之間的誤差(將該情況下之誤差稱為相平面誤差半徑δIp)。由於相平面半徑Ip相當於由Id及Iq組成的相平面的圓半徑，因此與Ip之理想值之間的誤差相當於相平面上的半徑誤差。
此外，相平面誤差半徑擴大部1181藉由將相平面誤差半徑δIp擴大常數倍Kmag(Kmag為1以上)來算出擴大誤差半徑δIpmag，以擴大所產生的相平面變化。擴大誤差半徑δIpmag計算如下。
Figure 02_image007
又，以二相電流數據的每一相Id及Iq作為水平分量及垂直分量的向量相對於基準數據之誤差，不限於相平面誤差半徑δIp，例如可以是後述的圓周角誤差δθ。
接著，誤差擴大相平面描畫部1182擴大以二相電流數據的每一相Id及Iq作為水平分量及垂直分量的向量相對於基準數據之誤差，對多個週期單位進行按週期單位在預定單位圓上的疊加處理，作為處理輸出部118的處理結果之輸出，疊加了擴大誤差的單位圓被疊加在多個週期單位上並繪製在預定的顯示部13。誤差擴大相平面描畫部1182，例如藉由在半徑為1之單位圓上疊加擴大誤差半徑δIpmag來描畫誤差擴大相平面。具體而言，由以下之公式求出的「Id分量」和「Iq分量」所確定的dq平面上之點，針對每個週期重疊多個週期而進行描畫。
Figure 02_image009
參照圖10~圖14說明基於誤差擴大相平面描畫部1182的誤差擴大相平面之描畫例。圖10係表示在該描畫例中使用的正常時的數據之例子。橫軸為規一化相位，縱軸中上部波形為相平面誤差半徑δIp，下部波形為圓周角誤差δθ。相平面誤差半徑δIp(δr)係相平面半徑Ip相對於Ip理想值(恆定值之基準數據)之誤差，圓周角誤差δθ係從取樣時間(取樣編號)確定的相位之值(基準數據)與從公式(5.3)算出的相位θ之間的誤差。圖11係表示該描畫例中使用的異常時的數據之例子。和圖10同樣地，橫軸為規一化相位，縱軸中上部波形為相平面誤差半徑δIp，下部波形為圓周角誤差δθ。
圖12係表示不實施規一化而將三相電流直接轉換為二相並直接在2個軸上繪製的相平面。實線為正常時的數據，虛線為異常時的數據。在圖12所示電流相平面中，正常數據和異常數據都是大致圓形而沒有差異。
圖13係表示正常時之誤差擴大相平面。電流重疊了60個週期，但每個週期的數據幾乎重疊。形狀從圓形略微扭曲(由原始的電流品質或裝置構成引起的)。
圖14係表示異常時之誤差擴大相平面。電流在60個週期內的變化(變動)。與正常時相比，形狀亦有扭曲。
根據本實施形態，可以將僅藉由簡單地繪製相平面無法理解的電流變化，繪製為相平面上之變化和形狀崎變而予以可視化。
接著，參照圖15~圖18說明相平面誤差半徑算出部117將基準數據對應到，基於正常時取樣的三相電流數據的二相電流數據的例子。在上述例子中，在計算相平面誤差半徑δIp時，係計算了從理想電流計算出的與理想Ip(固定值)之間的誤差，但是如果能夠取得對象設備之正常數據的話，將正常數據之平均的二相電流數據Id、Iq記憶，以從其計算出的相平面半徑Ip作為基準數據來計算誤差，則可以將與正常之差異而不是與理想之差異可視化。
圖15係表示以相平面半徑Ip之理想值作為基準數據，將從正常時(1)之三相電流數據求出的與相平面半徑Ip之間的誤差進行擴大的相平面(誤差擴大相平面)。
圖16係表示相對於正常時(1)之三相電流數據以正常時(1)之平均作為基準數據的相平面(誤差擴大相平面)。圖16之誤差擴大相平面略微扭曲為六角形狀，但正如預期的那樣，該圖成為大致圓形。
圖17係表示相對於與正常時(1)不同的另一正常時的數據即正常時(2)之三相電流數據，以正常時(1)之平均作為基準數據的相平面(誤差擴大相平面)。假設與圖16大致同樣地成為圓形。
圖18係表示相對於異常數據以正常時(1)之平均作為基準數據的相平面(誤差擴大相平面)。
接著，形狀扭曲評價值算出部1183(扭曲評價值算出部)算出以二相電流數據的每一相Id及Iq作為水平分量及垂直分量的向量相對於基準數據之誤差的與週期單位內之變化對應的值作為形狀扭曲評價值(扭曲評價值)。形狀扭曲評價值算出部1183求出例如週期單位內之多個點處在多個週期單位之每個誤差之平均值，算出與每個平均值之標準偏差對應的值作為形狀扭曲評價值。
接著，半徑變化評價值算出部1184(變化評價值算出部)算出以二相電流數據的每一相Id及Iq作為水平分量及垂直分量的向量相對於基準數據之誤差，並算出與該誤差在多個週期單位間之變化對應的值作為半徑變化評價值(變化評價值)。半徑變化評價值算出部1184例如求出週期單位內之多個點處在多個週期單位之每個誤差之標準偏差，並算出與每個標準偏差之平均值對應的值作為半徑變化評價值。
接著，相平面異常度算出部1185(異常度算出部)根據形狀扭曲評價值和半徑變化評價值算出表示異常的程度的相平面異常度(異常度)，並將相平面異常度或比較了相平面異常度與預定的臨界值的判定結果之其中至少一方輸出作為處理輸出部118之處理結果。相平面異常度算出部1185例如算出將形狀扭曲評價值乘上第1權重係數得到的值和半徑變化評價值乘上第2權重係數得到的值相加而得到的值並作為相平面異常度。
在本實施形態中，異常時產生的誤差擴大相平面中的變化大致分為(1)形狀之扭曲變大的圖案(圖19)，(2)半徑之變化變大的圖案(圖21)，(3)合併(1)與(2)之圖案(扭曲角位移)(圖23)。
圖19係表示相對於異常時(1)之三相電流數據以正常時(1)之平均作為基準數據的相平面(誤差擴大相平面)。此外，圖20係以橫軸為規一化相位，以縱軸為相平面誤差半徑δIp，表示圖19所示的異常時(1)的數據。
圖21係表示相對於異常時(2)之三相電流數據以正常時(1)之平均作為基準數據的相平面(誤差擴大相平面)。此外，圖22係以橫軸為規一化相位，以縱軸為相平面誤差半徑δIp，表示圖21所示的異常時(2)的數據。
圖23係表示相對於異常時(3)之三相電流數據以正常時(1)之平均作為基準數據的相平面(誤差擴大相平面)。此外，圖24係以橫軸為規一化相位，以縱軸為相平面誤差半徑δIp，表示圖23所示的異常時(3)的數據。
此外，當關注相平面誤差半徑δIp時，有以下之情況：「1」週期沒有變化但相平面誤差半徑δIp有波動之情況，「2」相平面誤差半徑δIp之偏移量發生變化之情況，「3」合併「1」與「2」之圖案。
「1」是在計算橫軸上每個相位的平均值時360度之間存在變化。「2」是在計算橫軸上每個相位的標準偏差時平均變大。
因此，在本實施形態中，關於形狀扭曲之評價，係以相平面誤差半徑δIp之每個相位的平均值之1週期標準偏差作為形狀扭曲評價值進行評價。此外，關於半徑變化之評價，係以相平面誤差半徑δIp之每個相位的標準偏差之1週期平均作為半徑變化評價值進行評價。此外，將它們組合並設定權重係數K1、K2(第1權重係數、第2權重係數)，藉由以下之公式來定義異常度。
Figure 02_image011
又，在圖25所示例子中，關於形狀扭曲評價值，可以在每個相位P1、P2、P3及P4計算各點d11和d21之平均、各點d12和d22之平均、各點d13和d23之平均、及各點d14和d24之平均，將1個週期(0~360度)求出的平均值之標準偏差作為形狀扭曲評價值。又，圖25係以橫軸為規一化相位，以縱軸為相平面誤差半徑δIp，將2個週期之相平面誤差半徑δIp表示為數據Ip1及數據Ip2。
此外，在圖25所示例子中，關於半徑變化評價值，可以針對每個相位P1、P2、P3及P4計算各點d11和d21之標準偏差、各點d12和d22之標準偏差、各點d13和d23之標準偏差、及各點d14和d24之標準偏差，並求出1個週期(0~360度)的平均值作為半徑變化評價值。
此外，例如可以如下決定權重係數K1及K2之值。亦即，例如可以累積異常數據並以手動決定。由於扭曲與變化是分開的，如果已知電源品質差之情況，已知形狀扭曲之情況下可以將K1設為較小(反之亦然)。此外，可以採取在理想電流基準之情況下不評價扭曲而減少K1，當累積正常數據之後開始評價扭曲而增大K1的使用方式。藉此，可以避免初次測量時電源品質等的形狀扭曲之發生而發出異常警告。此外，可以以異常數據作為測試數據，藉由強化學習來尋找K1、K2之最優解。例如當已知有10個正常數據和已知有30個異常數據之情況下，分別計算出形狀扭曲評價值、半徑變化評價值。因此，自動尋找K1、K2之權重，以將常數據判斷為異常，將正常數據判斷為正常。
又，作為其他的異常度，不僅包含相平面誤差半徑δIp之變化，亦可以包含參照圖10等說明的圓周角誤差δθ。此外，亦可以根據圓之面積來算出。
(分析裝置的動作例子) 接著，參照圖2說明圖1所示分析裝置1之動作例子。圖2所示處理，例如是根據操作者之預定的指示操作而開始。在圖2所示處理中，首先，電流數據讀取部111進行三相電流數據之讀取(步驟S11)。接著，數據插補部112和週期單位劃分部113進行三相電流數據之插補和毎個週期之劃分(步驟S12)。接著，相位軸規一化部114以橫軸作為相位進行三相電流數據之規一化(步驟S13)。接著，電流振幅規一化部115對三相電流數據之電流振幅進行規一化(步驟S14)。接著，三相二相轉換部116將三相電流數據轉換為二相電流數據(步驟S15)。接著，相平面誤差半徑算出部117算出相平面誤差半徑，相平面誤差半徑擴大部1181將誤差半徑進行擴大(步驟S16)。接著，誤差擴大相平面描畫部1182對誤差擴大相平面進行描畫(步驟S17)。接著，形狀扭曲評價值算出部1183算出形狀扭曲評價值(步驟S18)。接著，半徑變化評價值算出部1184算出半徑變化評價值(步驟S19)。接著，相平面異常度算出部1185算出相平面異常度(步驟S20)，例如藉由比較算出的相平面異常度與預定的臨界值來對相平面異常度進行評價(步驟S21)，並以和臨界值之比較結果或相平面異常度作為評價結果而顯示於例如顯示部13予以輸出(步驟S22)。
(作用・效果) 如以上所述，根據本實施形態，可以使用電動機3之三相電流來描繪相平面，並從相平面進行異常診斷。由於三相電流的相位分別偏移120度，因此如果簡單地以其中之二相來描繪相平面時會成為斜橢圓。因此，本實施形態中，進行將三相電流轉換為二相電流的處理。此外，計算與理想電流之間的誤差並進行擴大，藉此而將異常引起的相平面之變化進行擴大。此外，從相平面之特徵，將相平面之形狀扭曲・半徑變化量化為特徵量，將它們的線性和定義為異常度，而可以適用在異常診斷。
亦即，根據本實施形態，可以將電動機3或配件4類的異常引起的電流之微小變化可視化。換言之，根據本實施形態，可以適當地分析電動機或配件類的異常對電流帶來的影響。此外，藉由可視化，則不僅可以可視化異常，亦可以可視化正常狀態之正常程度(原始之電源品質不是正確的正弦波等)。此外，藉由將相平面之變化即形狀之扭曲、半徑之變化量化、定義為異常度可以活用在異常診斷上。亦即，可以定量掌握交流週期內的變化和多個交流週期之間的變化。
(其他之實施形態) 以上，參照圖面詳細說明本揭示的實施形態，但具體的構成不限定於該實施形態，亦包含不脫離本揭示要旨的範圍之設計變更等。
＜電腦構成＞ 圖26係表示至少1個實施形態的電腦之構成的概略方塊圖。 電腦90係具備處理器91，主記憶體92，儲存器93，及介面94。 上述診斷裝置1係安裝在電腦90。接著，上述各個處理部之動作係以程式之形式記憶在儲存器93。處理器91從儲存器93讀出程式並展開在主記憶體92中，根據該程式執行上述處理。此外，處理器91根據程式而在主記憶體92內確保與上述各記憶部對應的記憶區域。
程式可以是使電腦90實現發揮功能之一部分者。例如程式可以是藉由與已記憶在儲存器的其他程式的組合，或與安裝在其他裝置的其他程式的組合來發揮功能者。又，在其他實施形態中，電腦除了上述構成之外或者取代上述構成而具備PLD(Programmable Logic Device)等之客製LSI(Large Scale Integrated Circuit)亦可。作為PLD之例子可以舉出PAL(Programmable Array Logic)、GAL(Generic Array Logic)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)。該情況下，由處理器來實現的功能之一部分或全部可以由該積體電路來實現。
作為儲存器93之例子可以舉出HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁碟、光磁碟、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導體記憶體等。儲存器93可以是與電腦90之匯流排直接連接的內部媒體，亦可以是經由介面94或通信線路連接到電腦90的外部媒體。此外，該程式經由通信線路傳送到電腦90之情況下，接受傳送的電腦90將該程式展開在主記憶體92內而執行上述處理亦可。至少在1個實施形態中，儲存器93為非暫時的有形記憶媒體。
＜附記＞ 上述實施形態中記載的分析裝置1例如可以理解如下。
(1)第1態樣的分析裝置1，係具備：電流數據讀取部111，其讀取對供給至電動機3的三相電流進行取樣的數據即三相電流數據；週期單位劃分部113，其按照三相交流的週期單位來劃分前述三相電流數據；三相二相轉換部116，其將前述三相電流數據轉換為二相電流數據；誤差算出部(相平面誤差半徑算出部117)，其算出以前述二相電流數據的每一相作為水平分量及垂直分量的向量相對於基準數據的誤差(相平面誤差半徑δIp、圓周角誤差δθ)並作為誤差數據予以輸出；及處理輸出部118，其按照前述週期單位且針對多個前述週期單位處理前述誤差數據，並將處理結果予以輸出。根據該態樣及以下之態樣，可以適當地分析電動機或配件類的異常對電流帶來的影響。
(2)第2態樣的分析裝置1是(1)的分析裝置1，其中，前述處理輸出部118執行擴大前述誤差，並針對多個前述週期單位執行將擴大了的前述誤差疊加在前述周期單位中的預定單位圓上的處理，作為前述處理結果之輸出而將疊加有擴大了前述誤差的前述單位圓重疊在多個前述週期單位上，繪製在預定的顯示部13上。根據該構成，可以將電動機或配件類的異常引起的電流之微小變化可視化。
(3)第3態樣的分析裝置1是(1)或(2)的分析裝置1，其中，前述處理輸出部118具有：扭曲評價值算出部(形狀扭曲評價值算出部1183)；變化評價值算出部(半徑變化評價值算出部1184)；及異常度算出部(相平面異常度算出部1185)；前述扭曲評價值算出部係計算與前述週期單位內的前述誤差的變化對應的值作為扭曲評價值(形狀扭曲評價值)，前述變化評價值算出部係計算與多個前述週期單位間的前述誤差的變化對應的值作為變化評價值(半徑變化評價值)，前述異常度算出部係根據前述扭曲評價值和前述變化評價值計算用來表示異常的程度之異常度(相平面異常度)，作為前述處理結果而將前述異常度或比較了前述異常度與預定臨界值的判定結果之至少一方予以輸出。根據該構成，相平面之變化即形狀扭曲和半徑變化可以被量化並定義為異常度使用於異常診斷。
(4)第4態樣的分析裝置1是(1)~(3)的分析裝置1，其中，前述基準數據係對應於前述向量之大小之理想值，前述誤差算出部係計算前述向量之大小與前述基準數據之差作為前述誤差。
(5)第5態樣的分析裝置1是(1)~(3)的分析裝置1，其中，前述基準數據係對應於基於正常時被取樣的前述三相電流數據的前述二相電流數據，前述誤差算出部係藉由按照前述週期單位比較前述向量與前述基準數據而算出前述誤差。
(6)第6態樣的分析裝置1是(1)~(5)的分析裝置1，其中，還具備：對前述三相電流數據進行插補來增加取樣數的數據插補部112，前述週期單位劃分部113按照前述三相交流的周期單位劃分由前述數據插補部112插補後的前述三相電流數據。
(7)第7態樣的分析裝置1是(1)~(6)的分析裝置1，其中，還具備：以使1個週期的取樣數成為恆定值的方式對前述三相電流數據進行規一化的相位軸規一化部114，前述三相二相轉換部116係將由前述相位軸規一化部114規一化後的前述三相電流數據轉換為前述二相電流數據。
(8)第8態樣的分析裝置1是(1)~(7)的分析裝置1，其中，還具備：以使電流振幅成為預定值的方式對前述三相電流數據進行規一化的電流振幅規一化部115，前述三相二相轉換部116係將由前述電流振幅規一化部115規一化後的前述三相電流數據轉換為前述二相電流數據。
(9)第9態樣的分析裝置1是(3)的分析裝置1，其中，前述扭曲評價值算出部，係在前述週期單位內之多個點處求出多個前述週期單位之每個前述誤差之平均值，並算出與前述每個平均值之標準偏差對應的值作為前述扭曲評價值，前述變化評價值算出部，係在前述週期單位內之多個點處求出多個前述週期單位之每個前述誤差之標準偏差，並算出與前述每個標準偏差之平均值對應的值作為前述變化評價值，前述異常度算出部，係算出前述扭曲評價值乘上第1權重係數得到的值和前述變化評價值乘上第2權重係數得到的值相加而得到的值作為前述異常度。 [產業上之可利用性]
根據上述分析裝置、分析方法及程式，可以適當地分析電動機(馬達)或配件類的異常對電流的影響。
1:分析裝置 3:電動機 4:配件 11:處理部 12:記憶部 13:顯示部 111:電流數據讀取部 112:數據插補部 113:週期單位劃分部 114:相位軸規一化部 115:電流振幅規一化部 116:三相二相轉換部 117:相平面誤差半徑算出部 118:處理輸出部 1181:相平面誤差半徑擴大部 1182:誤差擴大相平面描畫部 1183:形狀扭曲評價值算出部 1184:半徑變化評價值算出部 1185:相平面異常度算出部
[圖1]表示本揭示的實施形態的分析裝置之構成例的方塊圖。 [圖2]表示本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的流程圖。 [圖3]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。 [圖4]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。 [圖5]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。 [圖6]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。 [圖7]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。 [圖8]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。 [圖9]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。 [圖10]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。 [圖11]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。 [圖12]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的相平面。 [圖13]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的相平面。 [圖14]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的相平面。 [圖15]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的相平面。 [圖16]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的相平面。 [圖17]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的相平面。 [圖18]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的相平面。 [圖19]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的相平面。 [圖20]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。 [圖21]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的相平面。 [圖22]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。 [圖23]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的相平面。 [圖24]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的波形圖。 [圖25]用於說明本揭示的實施形態的分析裝置的動作例的示意圖。 [圖26]表示至少1個實施形態的電腦之構成的概略方塊圖。
1:分析裝置
2:測量裝置
3:電動機
4:配件
5:電源盤
11:處理部
12:記憶部
13:顯示部
21:電流感測器
31:驅動軸
51:電源
52:開關器
53:三相電源線
111:電流數據讀取部
112:數據插補部
113:週期單位劃分部
114:相位軸規一化部
115:電流振幅規一化部
116:三相二相轉換部
117:相平面誤差半徑算出部
118:處理輸出部
1181:相平面誤差半徑擴大部
1182:誤差擴大相平面描畫部
1183:形狀扭曲評價值算出部
1184:半徑變化評價值算出部
1185:相平面異常度算出部
Iu,Iv,Iw:三相電流

Claims (11)

  1. 一種分析裝置，係具備： 電流數據讀取部，其讀取對供給至電動機的三相電流進行取樣的數據即三相電流數據； 週期單位劃分部，其按照三相交流的週期單位來劃分前述三相電流數據； 三相二相轉換部，其將前述三相電流數據轉換為二相電流數據； 誤差算出部，其算出以前述二相電流數據的每一相作為水平分量及垂直分量的向量相對於基準數據的誤差並作為誤差數據予以輸出；及 處理輸出部，其按照前述週期單位且針對多個前述週期單位處理前述誤差數據，並將處理結果予以輸出。
  2. 如請求項1之分析裝置，其中 前述處理輸出部，係對多個前述週期單位進行將前述誤差擴大並疊加在前述周期單位中的預定單位圓上的處理，並且作為前述處理結果之輸出而將疊加有擴大了前述誤差的前述單位圓重疊在多個前述週期單位上，並繪製在預定的顯示部上。
  3. 如請求項1或2之分析裝置，其中 前述處理輸出部具有：扭曲評價值算出部，變化評價值算出部，和異常度算出部， 前述扭曲評價值算出部，係計算與前述週期單位內之前述誤差的變化對應的值作為扭曲評價值， 前述變化評價值算出部，係計算與多個前述週期單位之間的前述誤差的變化對應的值作為變化評價值， 前述異常度算出部，係根據前述扭曲評價值和前述變化評價值計算用來表示異常的程度之異常度，並作為前述處理結果而將前述異常度或比較了前述異常度與預定臨界值的判定結果之至少一方予以輸出。
  4. 如請求項1或2之分析裝置，其中 前述基準數據，係與前述向量之大小之理想值對應， 前述誤差算出部係計算前述向量之大小與前述基準數據之差作為前述誤差。
  5. 如請求項1或2之分析裝置，其中 前述基準數據係與基於正常時被取樣的前述三相電流數據的前述二相電流數據對應， 前述誤差算出部，係按照前述週期單位比較前述向量與前述基準數據而算出前述誤差。
  6. 如請求項1或2之分析裝置，其中 還具備：對前述三相電流數據進行插補來增加取樣數的數據插補部， 前述週期單位劃分部，係按照前述三相交流的週期單位來劃分由前述數據插補部插補後的前述三相電流數據。
  7. 如請求項1或2之分析裝置，其中 還具備：以使1個週期的取樣數成為恆定值的方式對前述三相電流數據實施規一化的相位軸規一化部， 前述三相二相轉換部，係將由前述相位軸規一化部規一化後的前述三相電流數據轉換為前述二相電流數據。
  8. 如請求項1或2之分析裝置，其中 還具備：以使電流振幅成為預定值的方式對前述三相電流數據實施規一化的電流振幅規一化部， 前述三相二相轉換部，係將由前述電流振幅規一化部規一化後的前述三相電流數據轉換為前述二相電流數據。
  9. 如請求項3之分析裝置，其中 前述扭曲評價值算出部，係在前述週期單位內之多個點處求出多個前述週期單位之每個前述誤差之平均值，並算出與前述每個平均值之標準偏差對應的值作為前述扭曲評價值， 前述變化評價值算出部，係在前述週期單位內之多個點處求出多個前述週期單位之每個前述誤差之標準偏差，並算出與前述每個標準偏差之平均值對應的值作為前述變化評價值， 前述異常度算出部，係計算將前述扭曲評價值乘上第1權重係數得到的值和前述變化評價值乘上第2權重係數得到的值相加而得到的值作為前述異常度。
  10. 一種分析方法，係包含： 讀取對供給至電動機的三相電流進行取樣的數據即三相電流數據的步驟； 按照三相交流的週期單位來劃分前述三相電流數據的步驟； 將前述三相電流數據轉換為二相電流數據的步驟； 算出以前述二相電流數據的每一相作為水平分量及垂直分量的向量相對於基準數據的誤差並作為誤差數據予以輸出的步驟；及 按照前述週期單位且針對多個前述週期單位處理前述誤差數據，並將處理結果予以輸出的步驟。
  11. 一種程式，係使電腦執行以下步驟： 讀取對供給至電動機的三相電流進行取樣的數據即三相電流數據的步驟； 按照三相交流的週期單位來劃分前述三相電流數據的步驟； 將前述三相電流數據轉換為二相電流數據的步驟； 算出以前述二相電流數據的每一相作為水平分量及垂直分量的向量相對於基準數據的誤差並作為誤差數據予以輸出的步驟；及 按照前述週期單位且針對多個前述週期單位處理前述誤差數據，並將處理結果予以輸出的步驟。
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