專利名稱：電氣設(shè)備的診斷裝置,診斷方法和診斷裝置裝載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量在電氣設(shè)備的絕緣部位發(fā)生的部分放電所產(chǎn)生的電磁波，尤其涉及在達到絕緣損壞之前早期檢測前兆現(xiàn)象的電氣設(shè)備的診斷裝置、診斷方法和診斷裝置裝載體。
背景技術(shù)：
與產(chǎn)業(yè)、生活密切相關(guān)的電動機等電氣設(shè)備、和作為這些設(shè)備的電源的發(fā)電、輸電、變電設(shè)備是支撐現(xiàn)代社會發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)備。這些電氣設(shè)備一旦發(fā)生故障，就會對社會活動產(chǎn)生相當大的不良影響，因此要求這些電氣設(shè)備具有很高的可靠性。
但是，既然是工業(yè)上制造的設(shè)備，伴隨著制造時的缺陷或長時間的使用，其性能劣化是不可避免的。電氣設(shè)備中有關(guān)絕緣的部分一旦破損將導(dǎo)致致命的損傷，因此對于這一部分缺陷要求早期發(fā)現(xiàn)和及時應(yīng)對。
作為有效檢測電氣設(shè)備的絕緣缺陷的手段，對作為絕緣損壞的前兆現(xiàn)象的部分放電進行檢測。并且，作為檢測部分放電的手段之一，有測量放電時發(fā)生的電磁波的方法。該方法不接觸作為對象的電氣設(shè)備，而用外部的天線或傳感器非接觸地測量信號，因此具有能夠在設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中簡便測量的優(yōu)點。
另一方面，由于天線、傳感器中會輸入通信波、廣播波這樣的環(huán)境電磁波，因此需要從環(huán)境電磁波中分離抽取由部分放電所產(chǎn)生的電磁波的技術(shù)。關(guān)于這種缺陷的改善，有在以下現(xiàn)有技術(shù)文獻中提出的方案。
專利文獻1所記載的技術(shù)提出了如下方法將設(shè)備所設(shè)置的地區(qū)中被許可的環(huán)境電磁波的頻譜除外，將其余的電磁波頻譜評價為由該設(shè)備產(chǎn)生的電磁波。
專利文獻2中記載有如下方法對作為對象的電氣設(shè)備不進行部分放電時的電磁波進行測量，從而將頻譜作為環(huán)境電磁波頻譜來存儲，并將設(shè)備運轉(zhuǎn)時觀測到的頻譜與預(yù)先所存儲的環(huán)境電磁波頻譜進行比較來檢測部分放電。
專利文獻3中記載有如下方法檢測環(huán)境電磁波的頻譜，并選擇這些頻譜少的頻帶，從而觀測部分放電的頻譜，另外，日本特開專利文獻4中記載有如下方法用頻帶窄的傳感器選擇環(huán)境電磁波小的頻帶來進行觀測。
現(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻1 日本特開平6-201754號公報 專利文獻2 日本特開2003-43094號公報 專利文獻3 日本特開平10-210647號公報 專利文獻4 日本特開2006-329636號公報

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，提出很多關(guān)于在通過測量電磁波來檢測作為絕緣損壞的前兆現(xiàn)象的部分放電時，要將其從環(huán)境電磁波中分離抽取出來的技術(shù)，但這些技術(shù)都有其各自的問題。
例如在專利文獻1記載的方法中，在電氣設(shè)備是在許可的環(huán)境頻率不同的地區(qū)間移動的車載設(shè)備的情況下，沒有考慮到隨所在地區(qū)的改變而變化的環(huán)境頻率。
在專利文獻2記載的方法中，必須使電氣設(shè)備的運轉(zhuǎn)停止來測量環(huán)境電磁波頻譜，難以應(yīng)用于連續(xù)運轉(zhuǎn)的電氣設(shè)備中。尤其在車載設(shè)備的情況下，為了進行測量需要使車輛移動到初始測量位置，并且在測量期間車輛不能使用。此外，直到下次測量機會為止的期間，不能進行電氣設(shè)備的絕緣功能狀態(tài)的測量。
專利文獻3和專利文獻4記載的方法，都是必須在來自電氣設(shè)備的部分放電沒有或很小的狀態(tài)下進行測量從而識別環(huán)境電磁波頻譜，難以應(yīng)用于連續(xù)運轉(zhuǎn)的電氣設(shè)備中。
并且在上述這些技術(shù)中，無法分離識別非法無線電磁波等暫時的電磁波。
由以上說明可知，本發(fā)明的目的在于提供一種電氣設(shè)備的診斷裝置、診斷方法和診斷裝置裝載體，即使對進行連續(xù)運轉(zhuǎn)的電氣設(shè)備也能進行部分放電狀態(tài)的常時監(jiān)視，尤其在電氣設(shè)備為車載設(shè)備的情況下也能夠常時監(jiān)視。
本發(fā)明的電氣設(shè)備診斷裝置包括傳感器，設(shè)置在電氣設(shè)備附近；頻譜分析機構(gòu)， 對傳感器的輸出進行頻譜分析；電氣設(shè)備的負載檢測機構(gòu)；數(shù)據(jù)表，存儲負載檢測機構(gòu)的輸出和頻譜分析機構(gòu)的輸出；第一機構(gòu)，從存儲在數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)來著眼頻譜分析機構(gòu)的特定頻率的頻譜，根據(jù)與該著眼的頻譜的大小有關(guān)的多個數(shù)據(jù)和該多個數(shù)據(jù)測量時的多個負載的數(shù)據(jù)來求出相關(guān)系數(shù)；以及第二機構(gòu)，根據(jù)用第一機構(gòu)求出的相關(guān)系數(shù)的大小來將著眼的特定頻率的頻譜分為電氣設(shè)備的環(huán)境電磁波頻譜和部分放電電磁波頻譜。
優(yōu)選為還附設(shè)第三機構(gòu)，求出電氣設(shè)備的部分放電電磁波成分，第三機構(gòu)對存儲在數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)依次變更所著眼的特定頻率的頻譜，以使第一機構(gòu)和第二機構(gòu)反復(fù)執(zhí)行。
優(yōu)選為電氣設(shè)備及其診斷裝置裝載在移動體上。
優(yōu)選為電氣設(shè)備及其診斷裝置裝載在轉(zhuǎn)動體上。
優(yōu)選為將用第一機構(gòu)求出的相關(guān)系數(shù)的大小接近于1的頻譜判斷為部分放電電磁波頻譜，將相關(guān)系數(shù)的大小接近于0的頻譜判斷為環(huán)境電磁波頻譜。
優(yōu)選為還包括移動體位置的檢測機構(gòu)；和存儲移動體位置中的每個地區(qū)的許可電磁波頻率的存儲機構(gòu)，根據(jù)移動體位置的檢測機構(gòu)的輸出，從頻譜分析機構(gòu)的輸出中去除該位置的存儲機構(gòu)的電磁波頻率后將其存儲在數(shù)據(jù)表中。
本發(fā)明的電氣設(shè)備的診斷方法，輸入對在電氣設(shè)備的周圍測量到的電磁波進行頻譜分析后的數(shù)據(jù)和電氣設(shè)備的負載，針對頻譜分析后的數(shù)據(jù)中特定頻譜的多個數(shù)據(jù)，將其與電氣設(shè)備的負載進行比較，將大小與電氣設(shè)備的負載的變動對應(yīng)而變動的特定頻譜判斷為電氣設(shè)備的部分放電產(chǎn)生的電磁波成分，將不依賴于負載變動的頻譜成分判斷為環(huán)境電磁波。
優(yōu)選為包括每個地區(qū)的許可電磁波頻率信息，當位于該地區(qū)時從頻譜分析后的數(shù)據(jù)中去除該許可電磁波頻率，然后針對特定頻譜的多個數(shù)據(jù)，將其與電氣設(shè)備的負載進行比較。
本發(fā)明的電氣設(shè)備的診斷裝置裝載體安裝有電氣設(shè)備和電氣設(shè)備的診斷裝置，電氣設(shè)備的診斷裝置包括傳感器，設(shè)置在電氣設(shè)備附近；頻譜分析機構(gòu)，對該傳感器的輸出進行頻譜分析；電氣設(shè)備的負載檢測機構(gòu)；數(shù)據(jù)表，存儲負載檢測機構(gòu)的輸出和頻譜分析機構(gòu)的輸出；第一機構(gòu)，從存儲在數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)來著眼頻譜分析機構(gòu)的特定頻率的頻譜， 根據(jù)與該頻譜的大小有關(guān)的多個數(shù)據(jù)和多個負載的數(shù)據(jù)來求出相關(guān)系數(shù)；以及第二機構(gòu)， 根據(jù)用第一機構(gòu)求出的相關(guān)系數(shù)的大小來將著眼的特定頻率的頻譜分為環(huán)境電磁波頻譜和電氣設(shè)備的部分放電電磁波頻譜。
優(yōu)選為裝載體是移動體。
優(yōu)選為裝載體是轉(zhuǎn)動體。
優(yōu)選為還包括移動體位置的檢測機構(gòu)；和存儲移動體位置中的每個地區(qū)的許可電磁波頻率的存儲機構(gòu)，根據(jù)移動體位置的檢測機構(gòu)的輸出，從頻譜分析機構(gòu)的輸出中去除該位置的存儲機構(gòu)的電磁波頻率后將其存儲在數(shù)據(jù)表中。
根據(jù)本發(fā)明，能夠從環(huán)境電磁波中分離識別出電氣設(shè)備的部分放電產(chǎn)生的電磁波而不使電氣設(shè)備的運轉(zhuǎn)停止。結(jié)果，由于能夠始終掌握電氣設(shè)備產(chǎn)生的部分放電的信息，因此能夠及時識別電氣設(shè)備的絕緣功能的狀態(tài)變化。


圖1是表示本發(fā)明的電磁波頻譜的識別方法的流程圖。
圖2是表示本發(fā)明的電氣設(shè)備的部分放電檢測方法中使用的整體裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示本發(fā)明一實施例的數(shù)據(jù)處理過程的功能框圖。
圖4是表示電磁波頻譜相對于電氣設(shè)備的負載的特性的一例的特性圖。
圖5是表示測量到的電磁波頻譜數(shù)據(jù)、環(huán)境電磁波頻譜數(shù)據(jù)、部分放電頻譜數(shù)據(jù)的關(guān)系的圖。
圖6是表示部分放電電磁波時的電磁波頻譜電平相對于負載的特性的一例的圖。
圖7是表示環(huán)境電磁波時的電磁波頻譜電平相對于負載的特性的一例的圖。
圖8是用于說明根據(jù)負載隨時間而變動時的電磁波頻譜電平的時間伺服來區(qū)別電磁波的圖。
圖9是表示移動體與環(huán)境電磁波發(fā)射基地的關(guān)系的示意圖。
圖10是電磁波頻譜電平相對于移動體位置的特性圖。
圖11是表示方位可動體與環(huán)境電磁波發(fā)射基地的關(guān)系的示意圖。
圖12是電磁波頻譜電平相對于設(shè)備方位的特性圖。
圖13是表示從設(shè)備的所在地信息中取得環(huán)境電磁波頻譜信息并分離識別部分放電頻譜的方法的框圖。
標號說明 1...電氣設(shè)備 2...協(xié)作裝置 3...連接電線 11...傳感器 12...頻譜測量器 13...信號處理裝置 21···移動體 22...環(huán)境電磁波發(fā)射基地 23...方位可動體 25...移動體裝載設(shè)備 31...GPS天線 32...GPS衛(wèi)星 33...位置信息檢測器 34...每個地區(qū)的電磁波頻率表 35...環(huán)境電磁波抽取程序 100...頻率-電平特性信號 101. ·負載信號 102. ·所在地信息 103. ·方位信息 121..· A/D轉(zhuǎn)換器 122..·時間頻率轉(zhuǎn)換程序 131. ·存儲器 132...運算部
具體實施例方式以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。 實施例
首先，圖2表示本發(fā)明的電氣設(shè)備的診斷裝置的整體裝置結(jié)構(gòu)。在此，在測量對象即電氣設(shè)備1附近配置電磁波傳感器11，將測量出的電磁波信號通過頻譜測量器12輸入信號處理裝置13。
作為電磁波傳感器11，能采用電磁波天線、電場探測器、磁場探測器等。作為測量器12可以采用頻譜分析儀、具有頻率分析功能的電信號采集裝置、濾波裝置等，根據(jù)需要可以包括放大器、AD轉(zhuǎn)換器等。
電氣設(shè)備1上連接協(xié)作裝置2，通過連接電線3在與電氣設(shè)備1之間輸入輸出電能。在電氣設(shè)備1為電動機等時協(xié)作裝置2是電源，在電氣設(shè)備1為發(fā)電機等時協(xié)作裝置 2是負載。以下，在本說明書中將對電氣設(shè)備1輸入輸出的功率稱為負載。將該負載信息輸入信號處理裝置13。
實際上輸入信號處理裝置13的電磁波信號中包含很多頻譜，但為了便于說明本發(fā)明的原理，在此對電磁波信號中包含A和B這兩個頻譜的簡單事例進行說明。在圖2中， 信號處理裝置13的框內(nèi)左邊的頻譜是電氣設(shè)備1的負載小時的頻譜，框內(nèi)右邊的頻譜是電氣設(shè)備1的負載大時的頻譜。
從該事例可知，頻譜A在電氣設(shè)備1的負載大時和小時的電平大致相同，頻譜B在電氣設(shè)備1的負載小時電平小，在負載大時電平大。此時，能夠判斷頻譜A是通信波、廣播波等來自外部環(huán)境的電磁波(即環(huán)境電磁波)，頻譜B是電氣設(shè)備1的部分放電產(chǎn)生的電磁波。
作為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理的一例，以下用圖3說明對數(shù)據(jù)進行數(shù)字處理時的一例。 從傳感器11輸出與電磁波對應(yīng)的電壓的時間波形，并傳輸至測量器12。頻譜測量器12中由A/D轉(zhuǎn)換器121進行數(shù)字轉(zhuǎn)換后，由例如高速傅立葉變換那樣的時間頻率轉(zhuǎn)換程序122 轉(zhuǎn)換成頻率_電平特性信號100后輸入到信號處理裝置13。在此，被輸入到信號處理裝置 13的信號100是如圖2的信號處理裝置13的框內(nèi)所示的橫軸為頻率、縱軸為電平這樣表示的信號。
另一方面，此外還將設(shè)備的負載信息作為數(shù)字值信號101輸入到信號處理裝置 13。此外作為參考信息一并記載有電氣設(shè)備或安裝有電氣設(shè)備的設(shè)備的所在地信息102、方位信息103。
并且，信號處理裝置13內(nèi)部的存儲器131中，根據(jù)需要將測量時刻、負載、頻率、電平與所在地信息、方位信息相互關(guān)聯(lián)地依次存儲。存儲器131中存儲的數(shù)據(jù)，由運算部132 適時地抽取必要的數(shù)據(jù)，并作為頻譜電平的負載特性等進行分析。
作為該分析方式的一例，有求出頻率i的頻譜電平與負載的相關(guān)系數(shù)的方法，根據(jù)與根據(jù)電氣設(shè)備1的絕緣材料或絕緣結(jié)構(gòu)等預(yù)先確定的閾值的關(guān)系，判斷為環(huán)境電磁波頻譜或部分放電的電磁波的頻譜。以下，關(guān)于該判斷，用圖4詳細說明電磁波信號電平的一例。
圖4是橫軸取電氣設(shè)備1的負載、縱軸表示電磁波信號的電平的圖，在該座標上表示上述的圖2說明過的頻譜A和B。首先，頻譜A是與電氣設(shè)備1的負載無關(guān)而具有大致恒定的頻譜電平的頻譜，因此，頻譜A能夠用與橫軸平行的線來表示，能夠判斷為與電氣設(shè)備無關(guān)的環(huán)境電磁波。
另一方面，圖2中說明過的頻譜B是具有根據(jù)負載的大小而變化的頻譜電平的頻譜，作為相對于負載變化的方式，考慮與負載成比例地增加的類型(頻譜Bi)、伴隨負載的增加而飽和的類型(頻譜B2)、伴隨負載的減少而飽和的類型(頻譜B3)等。無論哪種類型，這些變化型頻譜Bi、B2、B3都依賴于電氣設(shè)備的負載的增減而使電平變動，因此，能夠判斷為設(shè)備的部分放電的電磁波。
伴隨部分放電的電磁波的電平的負載特性受絕緣材料、絕緣結(jié)構(gòu)還有溫度、濕度的影響而呈現(xiàn)各種特性。圖4舉例示出3種特性，但有時還表示相對于負載的增減而滯后的特性。
下面，用圖5說明根據(jù)發(fā)送至信號處理裝置13的頻譜信息和負載信息從環(huán)境電磁波中分離基于設(shè)備的部分放電的電磁波的方法的具體一例。
圖5是將從圖3的頻譜測量器12內(nèi)的時間頻率轉(zhuǎn)換程序122得到的頻率-電平特性信號100存儲在存儲器131中的頻譜數(shù)據(jù)，橫軸均記為頻率，縱軸均記為電平。該頻譜數(shù)據(jù)中，頻譜數(shù)據(jù)1是大負載時測量出的頻譜數(shù)據(jù)，頻譜數(shù)據(jù)2是小負載時測量出的頻譜數(shù)據(jù)。因此，無需贅言，這兩個頻譜數(shù)據(jù)1和2是從存儲器131中抽取負載的大小不同的在不同測量時刻的頻譜數(shù)據(jù)而得到的頻譜數(shù)據(jù)。
這兩個頻譜數(shù)據(jù)1和2中觀測到頻譜a、b、c、. . . j的頻譜。二者的頻譜以相同的頻率作為頻譜位置(頻率)來觀測，但其電平有相同的，也有不同的。具體而言，頻譜b、c、 f、h、j為電平隨負載的大小而變化，相對于此，頻譜a、d、e、g、i為與負載無關(guān)而大致恒定的電平。
根據(jù)以上情況，能夠判斷與負載無關(guān)而保持大致恒定的電平的頻譜a、d、e、g、i 是不依賴于電氣設(shè)備1的環(huán)境電磁波，能夠得到僅抽取這些頻譜a、d、e、g、i而成的頻譜數(shù)據(jù)3作為環(huán)境電磁波頻譜。
另外，從頻譜數(shù)據(jù)1和2中，分別去除僅有環(huán)境電磁波的頻譜數(shù)據(jù)3，從而能夠得到大負載時的部分放電產(chǎn)生的頻譜數(shù)據(jù)4和小負載時的部分放電產(chǎn)生的頻譜數(shù)據(jù)5。頻譜數(shù)據(jù)4和頻譜數(shù)據(jù)5的頻譜位置(頻率)相同，但電平不同。
在此，頻譜數(shù)據(jù)3的環(huán)境電磁波主要是指電視等的廣播波和移動電話、各種無線設(shè)備等的通信波，其被預(yù)先分配有頻率。另一方面，伴隨電氣設(shè)備的部分放電的電磁波的頻率主要由設(shè)備的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料決定的靜電電容、電感、以及作為發(fā)射天線而發(fā)揮作用的電纜的長度、走線路徑周邊的結(jié)構(gòu)決定。
以上，用圖5說明了從負載的大小不同的在不同測量時點的兩個頻譜數(shù)據(jù)中分離環(huán)境電磁波的頻譜和部分放電的電磁波的頻譜的方法，下面，用圖6和圖7說明定量地識別環(huán)境電磁波的頻譜和部分放電的電磁波的頻譜的方法。
圖6和圖7中，橫軸表示負載率，縱軸表示頻譜電平相對值。為了作成該曲線圖， 從存儲在圖3的存儲器131中的數(shù)據(jù)中僅抽取多個(100個左右)特定的頻譜(特定的頻率成分)。例如，圖6是從存儲器131中取出100個圖5的頻譜b而作成的圖，圖7是從存儲器131中取出100個圖5的頻譜a而作成的圖。因此，各自100個的各頻譜a和b是通常測量時刻不同且負載的大小也不同的頻譜的集合。
圖6和圖7是將取出的任一個頻譜作為基準值(相對值的大小設(shè)定為1)、將所有的頻譜作為與基準值的相對值、在橫軸表示負載且縱軸表示電平的曲線上繪制的圖。所繪制的各點，用圖6的Δ、圖7〇來表示。并且用近似線表示所繪制的各點所示的方向(斜度)，圖6中如Mb所示，看起來具有向右上升的斜度。同樣，圖7中如Ma所示，可知具有不受負載所左右這樣的斜度。
作為將該斜度作為數(shù)值來掌握的統(tǒng)計方法，利用眾所周知的相關(guān)系數(shù)。具體而言， 對該圖6的特性例求負載率和頻譜電平的相關(guān)系數(shù)，則如圖中R所示得到0.85。另一方面，對環(huán)境電磁波的頻譜、例如圖5的頻譜a，同樣觀察相對于設(shè)備的負載率的特性，則如圖 7所示，該例中的相關(guān)系數(shù)為0. 07。這樣將相關(guān)系數(shù)作為判斷指標能夠識別環(huán)境電磁波和部分放電引起的電磁波。
并且，作為相關(guān)系數(shù)，能夠利用皮爾森積差相關(guān)系數(shù)。該系數(shù)原則上無單位，取-1 到1之間的實數(shù)值，在接近1時可以說2個概率變量具有正相關(guān)，在接近-1時可以說2個概率變量具有負相關(guān)。在接近0時原概率變量的相關(guān)弱。在圖6的事例中，相關(guān)系數(shù)為接近1的0. 85這樣的數(shù)值，因此是正相關(guān)，在圖7的事例中，相關(guān)系數(shù)為接近0的0. 07這樣的數(shù)值，因此相關(guān)弱。
通過這樣求出相關(guān)系數(shù)，但為了用計算出的該系數(shù)識別是判斷為環(huán)境電磁波還是判斷為部分放電的電磁波，優(yōu)選為設(shè)定1個或2個值作為基于相關(guān)系數(shù)的判斷的閾值。例如有如下方法將閾值取為α，將α以上判斷為部分放電產(chǎn)生的電磁波，將小于α判斷為并非部分放電產(chǎn)生的電磁波。還有如下方法將閾值設(shè)定為α和β這2個值(β < α )， 將α以上判斷為部分放電產(chǎn)生的電磁波，將小于β判斷為環(huán)境電磁波，將大于等于β且小于α判斷為既非部分放電產(chǎn)生的電磁波也非環(huán)境電磁波。在此，閾值α和β是對每個電氣設(shè)備預(yù)先決定好的。
圖1匯總表示以上所述的部分放電電磁波和環(huán)境電磁波的識別方法的流程。該處理流程由2個程序構(gòu)成，與圖3的裝置結(jié)構(gòu)進行對比來說明，其一是與頻譜測量器12或存儲器131的存儲處理相當?shù)臏蕚潆A段即數(shù)據(jù)取得程序。第二是后階段的運算部132內(nèi)的判斷程序。
數(shù)據(jù)取得程序中，首先在步驟S100，以一定間隔取得來自傳感器11的電磁波，在步驟SlOl進行頻譜分析，在步驟S103存儲于數(shù)據(jù)表。另外，在步驟S102與頻譜取得同步地輸入電氣設(shè)備的負載信息。反復(fù)執(zhí)行這些一連串的處理直到有結(jié)束指令為止。
在步驟S103，在數(shù)據(jù)表中集聚有一定程度的數(shù)據(jù)的時點，起動后階段的判斷程序。 在判斷程序中，首先在步驟S104中，如圖5所例示那樣，從存在多個的頻譜中選擇并輸入作為判斷對象的頻譜的數(shù)據(jù)，在此，選擇并輸入第i個數(shù)據(jù)。即，例如最初作為第i個數(shù)據(jù)， 作為特定頻率的頻譜著眼于“a”，從步驟S103的數(shù)據(jù)表中選擇例如100個關(guān)于頻譜a的數(shù)據(jù)。以后的從步驟S104到步驟SllO的處理，根據(jù)該關(guān)于頻譜a的數(shù)據(jù)來進行。
接著，在步驟S105中，如圖6或圖7所例示的那樣分析負載特性。S卩，示意性地將橫軸作為負載率、將縱軸作為相對值下的頻譜電平時，執(zhí)行將先前的100個關(guān)于頻譜a的數(shù)據(jù)繪制在該座標上的處理。
在步驟S106，利用例如皮爾森積差相關(guān)系數(shù)計算相關(guān)系數(shù)R。另外，在步驟S107到步驟S110，根據(jù)求出的相關(guān)系數(shù)R判斷頻譜a是環(huán)境電磁波還是部分放電的電磁波。為了進行該識別，預(yù)先具有判斷閾值α和判斷閾值β (β < α)。判斷閾值α和判斷閾值β 按電氣設(shè)備設(shè)定，但通常分別是0. 7和0. 3左右的值。
該判斷首先在步驟S107中，將相關(guān)系數(shù)R與按電氣設(shè)備預(yù)先決定的判斷閾值α 進行比較，在比閾值α大時，判斷為該電磁波頻譜是部分放電產(chǎn)生的電磁波頻譜(步驟 S109)。當比閾值α小時，在步驟S108，將相關(guān)系數(shù)R與預(yù)先決定的另一判斷閾值β進行比較，當比閾值β小時判斷為這是環(huán)境電磁波頻譜(步驟S110)。有時根據(jù)頻譜數(shù)據(jù)不能判別為部分放電電磁波頻譜和環(huán)境電磁波頻譜。
最后，結(jié)束了關(guān)于1個頻譜a的判斷，在步驟Slll中，進入接下來要判斷的頻譜進一步反復(fù)進行判斷程序。例如，接下來選擇圖5的頻譜b而反復(fù)進行同樣的處理。其結(jié)果， 最終直到圖5最后的頻譜j為止，判斷是環(huán)境電磁波還是部分放電的電磁波。當對所有的頻譜連續(xù)判斷時η = 1。
這樣，按各頻譜來區(qū)分該頻譜是環(huán)境電磁波還是部分放電的電磁波，因此，最終能夠作為圖5的環(huán)境電磁波的頻譜數(shù)據(jù)3、大負載時部分放電電磁波的頻譜數(shù)據(jù)4、小負載時部分放電電磁波的頻譜數(shù)據(jù)5來掌握。
本發(fā)明利用圖1的方法能夠區(qū)分是環(huán)境電磁波還是部分放電的電磁波，此時參照圖8對時間要素的影響進行說明。在此示出電氣設(shè)備的負載隨時間而變動時的環(huán)境電磁波、部分放電的電磁波的各頻譜的時間伺服(隨動)結(jié)果。
根據(jù)橫軸表示時間、縱軸表示負載或電磁波電平的圖8的事例，負載伴隨時間的經(jīng)過而增加、減少后再次增加。此時，圖4的B所示的部分放電電磁波的頻譜具有根據(jù)負載的增減而增減的特性，因此，能夠判斷為電平隨負載的時間變化而同方向變動的頻譜SPl 是部分放電產(chǎn)生的電磁波。另外，圖4的A所示的環(huán)境電磁波具有不受負載增減影響的特性，因此，即使負載變化也大致恒定的頻譜SP2是廣播波或通信波的環(huán)境電磁波。
作為隨時間經(jīng)過而變動的頻譜，可能有與負載的變動不相關(guān)的頻譜SP3。它是從例如移動體發(fā)射的非法電磁波、由與成為對象的電氣設(shè)備不同的在附近運轉(zhuǎn)的設(shè)備產(chǎn)生的電磁波。
本發(fā)明的圖1的實施例中，在步驟S106求出相關(guān)系數(shù)，頻譜SPl是比判斷閾值α 大的頻譜，頻譜SP2是比判斷閾值β小的頻譜。如果那樣頻譜SP3怎么說呢，它最終也由于與電氣設(shè)備的負載變動相關(guān)小而被判斷為比判斷閾值β小。圖8的結(jié)果意味著本發(fā)明裝置的評價結(jié)果不受時間要素的影響。
暫時的電磁波中還包括例如通過上空的航空器、在附近行駛的列車的無線電磁波、巡邏車等的無線電磁波等。這些是允許在該地區(qū)使用的合法的電磁波，本發(fā)明后面的實施例將對識別方法進行說明，通過基于電氣設(shè)備的所在地信息的識別，能夠判斷為不是伴隨電氣設(shè)備的部分放電的電磁波。
接下來，研究將本發(fā)明裝置裝載于移動體中而使用時移動體位置給本發(fā)明裝置的評價結(jié)果帶來的影響。
在圖9所示的使用狀態(tài)下，電氣設(shè)備1安裝在移動體25中。因此，除了電氣設(shè)備產(chǎn)生的電磁波以外，還受到伴隨移動的各種環(huán)境電磁波的影響。在該事例中，用安裝在移動體中的傳感器11和頻譜測量器12測量列車、汽車等移動體25中安裝的電氣設(shè)備1所產(chǎn)生的電磁波，但此時需要識別出傳感器11感知到的環(huán)境電磁波發(fā)射基地22所發(fā)射的電磁波。在該圖中，25表示移動體裝載設(shè)備。
圖10表示相對于移動體25的所在位置的電氣設(shè)備1的負載與移動體25中安裝的傳感器11所測量的電磁波電平的關(guān)系。電氣設(shè)備1的部分放電頻譜SPl的電平隨負載而變動，而與此不同，從發(fā)射基地22發(fā)射的環(huán)境電磁波的電平SP2與設(shè)備的負載無關(guān)，而具有在移動體通過發(fā)射基地22附近時達到峰值而在其前后降低的特性。能夠根據(jù)該特性的不同來分離環(huán)境電磁波的頻譜和部分放電產(chǎn)生的電磁波的頻譜。
本發(fā)明的圖1的實施例中，在步驟S106求出相關(guān)系數(shù)，頻譜SPl被判斷為比判斷閾值α大、而頻譜SP2與負載的相關(guān)較低，因此被判斷為比判斷閾值β小，結(jié)果，不會隨著位置的移動而給頻譜SPl的抽取帶來不良影響。因此，這意味著能夠?qū)⒈景l(fā)明裝置裝載于移動體中而使用。
接下來，研究將本發(fā)明裝置裝載于轉(zhuǎn)動體中而使用時轉(zhuǎn)動體位置給本發(fā)明裝置的評價結(jié)果帶來的影響。
在圖11所示的使用狀態(tài)下，電氣設(shè)備1安裝在方位可動體23中。因此，除了電氣設(shè)備產(chǎn)生的電磁波以外，還受到伴隨轉(zhuǎn)動的各種環(huán)境電磁波的影響。用該事例說明方位可動體23中安裝的電氣設(shè)備1產(chǎn)生的部分放電產(chǎn)生的電磁波頻譜與環(huán)境電磁波的關(guān)系。方位可動體23是例如風力發(fā)電裝置，此時的電氣設(shè)備1是發(fā)電機。風力發(fā)電裝置根據(jù)風向而方位轉(zhuǎn)動。而環(huán)境電磁波的發(fā)射基地22被固定。
圖12表示相對于方位可動體22的方位的、所安裝的傳感器11和測量器12觀測到的電磁波電平的特性的一例。部分放電頻譜的電平隨電氣設(shè)備1的負載而變動，相對于此，環(huán)境電磁波在發(fā)射基地22的方向被觀測到最大。有時會根據(jù)傳感器21的種類在與發(fā)射基地22成180度的位置示出第二峰值。這樣，根據(jù)測量出的電磁波頻譜電平的負載和方位特性能夠識別環(huán)境電磁波和部分放電的電磁波。
根據(jù)圖12的事例，負載伴隨電氣設(shè)備的方位變更而增加、減少后再次增加。此時，伴隨相對于方位變更的負載變化而電平同方向變動的頻譜SPl能夠判斷為部分放電產(chǎn)生的電磁波。另外，在方位發(fā)生了變化時在某位置達到峰值并在其前后減少頻譜SP2能夠判斷為固定發(fā)射基地22的廣播波、通信波的環(huán)境電磁波。
本發(fā)明的圖1的實施例中，在步驟S106中求出相關(guān)系數(shù)，頻譜SPl被斷定為比判斷閾值α大、但頻譜SP2由于與負載的相關(guān)較低，因此被判斷為比判斷閾值β小，結(jié)果，不會隨著方位變動而給頻譜SPl的抽取帶來不良影響。因此，這意味著能夠?qū)⒈景l(fā)明裝置裝載于方位可動體23中而使用。
作為本發(fā)明的其他實施例，圖13表示檢測移動體中安裝的電氣設(shè)備的部分放電的系統(tǒng)和方法。由移動體21中安裝的電氣設(shè)備1附近設(shè)置的傳感器11和測量器12取得電磁波頻譜信息Α，并將其輸入到信號處理裝置13。
另一方面，移動體21中安裝GPS天線31，接收來自GPS衛(wèi)星32的信號，由位置信息檢測器33取得移動體21的所在地信息。移動體21具有每個地區(qū)的電磁波頻率表34，該表中記載有每個地區(qū)許可使用的電磁波頻率。
接收位置信息檢測器33和每個地區(qū)的電磁波頻率表34的信息，由環(huán)境電磁波抽取程序35取得移動體所在的地區(qū)中的環(huán)境電磁波頻譜信息B，并將其輸入信號處理裝置 13。信號處理裝置13如圖4所記載那樣求出A與B的差值，并將其識別為電氣設(shè)備1的部分放電產(chǎn)生的電磁波頻譜。
作為本實施例中的移動體的一例，有在數(shù)百km的長距離高速無停車地行駛的列車，它具有如下效果即使在跨越幾個電磁波的許可使用頻率不同的地區(qū)而行駛的情況下也能始終詳細掌握列車所在的地區(qū)的環(huán)境電磁波，因此，能夠降低看漏所安裝的電動機、轉(zhuǎn)換器等電氣設(shè)備的部分放電發(fā)生的電磁波的概率。另外，作為移動體的另一例，有在高速道路上行駛的以電力為驅(qū)動源的汽車，它能夠始終準確分離識別所在地的環(huán)境電磁波與內(nèi)部所安裝的電氣設(shè)備產(chǎn)生的部分放電的電磁波。
圖13的信號處理裝置13示出預(yù)先判明了每個地區(qū)特有的許可使用頻率，因此要將上述成分B除外的情況，但即使這樣傳感器11還是會捕捉到各種環(huán)境電磁波，因此將上述各種分離方法組合起來實施顯然是有效的。
工業(yè)上的利用可能性 根據(jù)本發(fā)明，能夠連續(xù)測量電氣設(shè)備的劣化狀態(tài)，尤其在移動體的情況下也能夠掌握部分放電狀況，因此可適用于多種電氣設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種電氣設(shè)備的診斷裝置，其特征在于，包括 傳感器，設(shè)置在電氣設(shè)備附近；頻譜分析機構(gòu)，對上述傳感器的輸出進行頻譜分析； 上述電氣設(shè)備的負載檢測機構(gòu)；數(shù)據(jù)表，存儲上述負載檢測機構(gòu)的輸出和上述頻譜分析機構(gòu)的輸出； 第一機構(gòu)，從存儲在上述數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)來著眼上述頻譜分析機構(gòu)的特定頻率的頻譜，根據(jù)與該著眼的頻譜的大小有關(guān)的多個數(shù)據(jù)和該多個數(shù)據(jù)測量時的多個負載的數(shù)據(jù)來求出相關(guān)系數(shù)；以及第二機構(gòu)，根據(jù)用上述第一機構(gòu)求出的相關(guān)系數(shù)的大小來將上述著眼的特定頻率的頻譜分為上述電氣設(shè)備的環(huán)境電磁波頻譜和部分放電電磁波頻譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備的診斷裝置，其特征在于，還附設(shè)第三機構(gòu)，求出上述電氣設(shè)備的部分放電電磁波成分，上述第三機構(gòu)對存儲在上述數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)依次變更所著眼的特定頻率的頻譜，以使上述第一機構(gòu)和上述第二機構(gòu)反復(fù)執(zhí)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備的診斷裝置，其特征在于， 上述電氣設(shè)備及其診斷裝置裝載在移動體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備的診斷裝置，其特征在于， 上述電氣設(shè)備及其診斷裝置裝載在轉(zhuǎn)動體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備的診斷裝置，其特征在于，將用上述第一機構(gòu)求出的相關(guān)系數(shù)的大小接近于1的頻譜判斷為部分放電電磁波頻譜，將相關(guān)系數(shù)的大小接近于0的頻譜判斷為環(huán)境電磁波頻譜。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電氣設(shè)備的診斷裝置，其特征在于，還包括移動體位置的檢測機構(gòu)；和存儲移動體位置中的每個地區(qū)的許可電磁波頻率的存儲機構(gòu)，根據(jù)上述移動體位置的檢測機構(gòu)的輸出，從上述頻譜分析機構(gòu)的輸出中去除該位置的上述存儲機構(gòu)的電磁波頻率后將其存儲在上述數(shù)據(jù)表中。
7.一種電氣設(shè)備的診斷方法，其特征在于，輸入對在電氣設(shè)備的周圍測量到的電磁波進行頻譜分析后的數(shù)據(jù)和上述電氣設(shè)備的負載，針對上述頻譜分析后的數(shù)據(jù)中特定頻譜的多個數(shù)據(jù)，將其與上述電氣設(shè)備的負載進行比較，將大小與上述電氣設(shè)備的負載的變動對應(yīng)而變動的上述特定頻譜判斷為上述電氣設(shè)備的部分放電產(chǎn)生的電磁波成分，將不依賴于負載變動的頻譜成分判斷為環(huán)境電磁波。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電氣設(shè)備的診斷方法，其特征在于，包括每個地區(qū)的許可電磁波頻率信息，當位于該地區(qū)時從上述頻譜分析后的數(shù)據(jù)中去除該許可電磁波頻率，然后針對特定頻譜的多個數(shù)據(jù)，將其與上述電氣設(shè)備的負載進行比較。
9.一種電氣設(shè)備的診斷裝置裝載體，其特征在于，包括 電氣設(shè)備；傳感器，設(shè)置在上述電氣設(shè)備附近；頻譜分析機構(gòu)，對該傳感器的輸出進行頻譜分析；上述電氣設(shè)備的負載檢測機構(gòu)；數(shù)據(jù)表，存儲上述負載檢測機構(gòu)的輸出和上述頻譜分析機構(gòu)的輸出； 第一機構(gòu)，從存儲在上述數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)來著眼上述頻譜分析機構(gòu)的特定頻率的頻譜，根據(jù)與該頻譜的大小有關(guān)的多個數(shù)據(jù)和多個上述負載的數(shù)據(jù)來求出相關(guān)系數(shù)；以及第二機構(gòu)，根據(jù)用上述第一機構(gòu)求出的相關(guān)系數(shù)的大小來將上述著眼的特定頻率的頻譜分為環(huán)境電磁波頻譜和電氣設(shè)備的部分放電電磁波頻譜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電氣設(shè)備的診斷裝置裝載體，其特征在于， 上述裝載體是移動體。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電氣設(shè)備的診斷裝置裝載體，其特征在于， 上述裝載體是轉(zhuǎn)動體。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電氣設(shè)備的診斷裝置裝載體，其特征在于，還包括移動體位置的檢測機構(gòu)；和存儲移動體位置中的每個地區(qū)的許可電磁波頻率的存儲機構(gòu)，根據(jù)上述移動體位置的檢測機構(gòu)的輸出，從上述頻譜分析機構(gòu)的輸出中去除該位置的上述存儲機構(gòu)的電磁波頻率后將其存儲在上述數(shù)據(jù)表中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電氣設(shè)備的診斷裝置、診斷方法和診斷裝置裝載體。其中，電氣設(shè)備的診斷裝置包括頻譜分析機構(gòu)，對電氣設(shè)備附近的傳感器的輸出進行頻譜分析；數(shù)據(jù)表，存儲電氣設(shè)備的負載檢測機構(gòu)的輸出和頻譜分析機構(gòu)的輸出；第一機構(gòu)，根據(jù)存儲在數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)中的與頻譜分析機構(gòu)的特定頻率的頻譜的大小有關(guān)的多個數(shù)據(jù)和該多個數(shù)據(jù)測量時的多個負載的數(shù)據(jù)來求出相關(guān)系數(shù)；以及第二機構(gòu)，根據(jù)用第一機構(gòu)求出的相關(guān)系數(shù)的大小來將著眼的特定頻率的頻譜分為電氣設(shè)備的環(huán)境電磁波頻譜和部分放電電磁波頻譜。
文檔編號G01R31/02GK102193046SQ201110031400
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者荻原修哉, 尾畑功治, 倉原吉美, 大松千繪 申請人:株式會社日立制作所