JPH0560138U - 電気機器の異常振動監視装置 - Google Patents

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。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

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。

【０００２】

【従来の技術】

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。

【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。

【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。

【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。

【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 。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

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。

【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。

【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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

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。

【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。

【００１２】

【作用】

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。

【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。

【００１４】

【実施例】

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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００２６】

【考案の効果】

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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】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、 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。