(57)【要約】  誘導型オペレーション手段（ＴＲ）の状態解析のための方法により、音響的な参照信号と、変動する動作変数とが参照期間中に検出される。参照信号から参照データセットが生成され、それに基づいて回帰分析が実行される。そこから音響的な参照信号を記述するモデルが作成される。生産期間中に、音響信号と動作変数とが検出され、そこから生産データセットが生成される。生産データセットと、モデル計算された値との間の偏差が特定され、この偏差から状態評価が行なわれる。
2021523376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導型オペレーション手段の状態解析のためのシステムであって、
測定装置（Ｍ）を有し、当該測定装置は、
音響的な参照信号と、オペレーション手段（ＴＲ）又は参照オペレーション手段の時間とともに変動する複数の動作変数とを参照期間中に検出し、
音響信号と、前記動作変数とを生産期間中に検出するように構成され、
解析装置（Ａ）を有し、当該解析装置は、
参照信号から参照データセットを生成するとともに音響信号から生産データセットを生成し、
参照データセットの回帰分析を実行することで、動作変数を用いて音響的な参照信号を記述するモデルを作成し、
生産データセットと、モデルに基づいてモデル計算された値との間の偏差からオペレーション手段（ＴＲ）の状態評価を作成するように構成されているシステム。
【請求項２】
測定装置（Ｍ）は、音響信号を検出するために、オペレーション手段（ＴＲ）上に配置又はオペレーション手段（ＴＲ）の内部に配置又はオペレーション手段（ＴＲ）の活動部位上に配置された音響変換器（ＳＷ）又は加速度センサを有している請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
測定装置（Ｍ）は、動作変数を検出するために、少なくとも一つのセンサ（ＵＥ）および／または少なくとも一つの監視装置を有している請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の状態解析のためのシステムを有する誘導型オペレーション手段。
【請求項５】
誘導型オペレーション手段の状態解析のための方法であって、
音響的な参照信号と、オペレーション手段（ＴＲ）又は参照オペレーション手段の時間とともに変動する複数の動作変数とを参照期間中に検出し、
参照信号から参照データセットを生成し、
動作変数を用いて音響的な参照信号を記述するモデルを作成し、当該モデルの作成には参照データセットを回帰分析することが含まれ、
音響信号と、前記動作変数とを生産期間中に検出し、音響信号から生産データセットを生成し、
生産データセットと、モデルに基づいてモデル計算された値との間の偏差からオペレーション手段（ＴＲ）の状態評価を作成する
ことを含む方法。
【請求項６】
状態評価の結果に応じてオペレーション手段（ＴＲ）における措置を提起し、開始し且つ／又は実施し、特に自動的に開始し且つ／又は実施することをさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも一つの別の音響信号と、前記動作変数とを、少なくとも一つの別の生産期間中のそれぞれにおいて検出し、
少なくとも一つの別の音響信号から、少なくとも一つの別の生産データセットを生成し、
少なくとも一つの別の生産データセットと、モデルに基づいてモデル計算された値との間の偏差のそれぞれからオペレーション手段（ＴＲ）の少なくとも一つの別の状態評価を作成する
ことをさらに含む請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
生産データセットおよび／または少なくとも一つの別の生産データセットに基づいて参照データセットを更新し、
更新された参照データセットの回帰分析によりモデルを更新する
ことをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
オペレーション手段（ＴＲ）上に配置又はオペレーション手段（ＴＲ）の内部に配置又はオペレーション手段（ＴＲ）の活動部位上に配置された音響変換器（ＳＷ）又は加速度センサにより音響信号を検出する請求項５から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
生産データセットの生成は、音響信号の所定の周波数成分の振幅の時間的な推移に対応する固有データセットを特定することを含む請求項５から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも一つのセンサ（ＵＥ）および／または少なくとも一つの監視装置により動作変数を検出する請求項５から１０のいずれか一項に記載の方法
【請求項１２】
動作変数は、オペレーション手段（ＴＲ）又は参照オペレーション手段の以下の変数：
−絶縁体温度、
−ホットスポット温度、
−巻線温度、
−環境温度、
−負荷電流、
−動作電圧、
−タップ切換スイッチ位置
の少なくとも一つを含む請求項５から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
回帰分析は、線形回帰分析を含む請求項５から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
オペレーション手段（ＴＲ）は、変圧器又はチョークコイルを含む請求項５から１３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導型オペレーション手段の状態解析のための方法並びに誘導型オペレーション手段の状態解析のためのシステム及びそのようなシステムを有した誘導型オペレーション手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電力供給網における変電所用変圧器やチョークコイルといった誘導型オペレーション手段の状態を解析するために、これまでは誘導型オペレーション手段の活動部位において直に測定ないし検査を行うことが往々にして必要になっている。この目的のために例えば巻線の張力を調べることができるが、オペレーション手段は普通は絶縁材料で満たされた槽内にあるため、それは大抵かなり面倒である。しかも、オペレーション手段を調べるためにネットワークから切り離さなければならない。動的抵抗測定や周波数応答分析（ＦＲＡ）といった複雑な測定も、一つには面倒であるし、オペレーション手段をネットワークから切り離すことがやはり要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明の課題は、誘導型オペレーション手段の状態解析のための改良されたコンセプトであって、状態解析を容易にするものを提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、独立請求項の主題により解決される。さらなる実施形態は、従属請求項の主題である。
【０００５】
改良されたコンセプトは、音響的な参照信号並びにオペレーション手段の時間とともに変動する動作変数を参照期間中に記録し、そこから独立変数としての動作変数により音響的な参照信号を記述する回帰モデルを作成するという着想に基づいている。生産運転中、やはり音響信号と動作変数とが記録される。オペレーション手段の状態は次に、モデル計算された値からの生産データセットの偏差に基づいて評価される。
【０００６】
改良されたコンセプトにより、誘導型オペレーション手段の状態解析のための方法が提示される。この場合、音響的な参照信号と、オペレーション手段又は参照オペレーション手段の時間とともに変動する複数の動作変数とが参照期間中に検出される。参照オペレーション手段は、例えばオペレーション手段と同じ構造にすることができる。この参照信号から参照データセットが生成される。参照データセットに基づいて回帰分析が実行され、そこから動作変数を用いた音響的な参照信号を記述するモデルを作成する。生産期間中、音響信号（すなわち音響生産信号）と、動作変数とが検出される。生産期間中に検出された音響信号から生産データセットが生成される。次に、生産データセットと、モデルから得られる値との間の偏差が特定される。この偏差から状態評価が行なわれる。
【０００７】
偏差は特に、オペレーション手段の参照状態又は目標状態の、生産期間中のオペレーション手段の実際状態からの差を表す。
【０００８】
参照期間中並びに生産期間中には、オペレーション手段ないしは参照オペレーション手段は運転状態にある（稼動している）。
【０００９】
生産期間と参照期間は、異なる実施形態では重なることもある。参照期間は特に、オペレーション手段又は参照オペレーション手段の生産的な運転期間であっても構わない。
【００１０】
少なくとも一つの実施形態によれば、参照期間中の参照オペレーション手段ないしはオペレーション手段の状態は目標状態に対応する。目標状態は、例えば、参照オペレーション手段又はオペレーション手段のメインテナンス直後又は製造直後の状態に対応するのでもよい。
【００１１】
少なくとも一つの実施形態によれば、回帰分析は、独立した説明変数（Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｓｖａｒｉａｂｌｅｎ）としての動作変数を使用して実行される。
【００１２】
少なくとも一つの実施形態によれば、モデルから得られる値、すなわち、モデルに基づいてモデル計算された値は、生産期間中に検出された動作変数に基づいて特定される。
【００１３】
少なくとも一つの実施形態によれば、本方法は、少なくとも一つの別の生産期間中に、少なくとも一つの別の音響信号及び動作変数を検出することを含む。少なくとも一つの別の音響信号から、少なくとも一つの別の生産データセットが生成される。オペレーション手段の少なくとも一つの別の状態評価は、少なくとも一つの別の生産データセットと、モデルに基づいてモデル計算された値との間の対応する偏差から作成される。
【００１４】
少なくとも一つの実施形態によれば、本方法は、状態評価及び少なくとも一つの別の状態評価から、オペレーション手段の状態の傾向を特定することを含む。
【００１５】
少なくとも一つの実施形態によれば、参照データセットは、生産データセットおよび／または少なくとも一つの別の生産データセットに基づいて更新される。モデルは、更新された参照データセットの回帰分析によって更新される。
【００１６】
少なくとも一つの実施形態によれば、本方法は、状態評価および／または少なくとも一つの別の状態評価および／または状態の傾向に応じてオペレーション手段における措置を提起および／または実施することを含む。
【００１７】
この措置には、例えば、オペレーション手段のメインテナンス、検査、マーキング又は停止が含まれ得る。この措置には、例えば、オペレーション手段を電力供給網から例えば自動的に切り離すことが含まれ得る。この措置には、例えば、例えば活動部位で直に追加的に、特には詳細に測定を行うことが含まれ得る。
【００１８】
こうして、本方法を用いることで、複雑で面倒な実体的な測定をオペレーション手段の活動部位で直に測定することなしに、オペレーション手段の状態評価を行なうことが可能になる。有利なことに、オペレーション手段の動作変数は、例えば、オペレーション手段のルーチン的な監視の一環として検出される。音響信号と、動作変数を考慮したその信号の処理とに関する追加的な情報により、状態を継続的且つ容易に評価することが可能になる。
【００１９】
少なくとも一つの実施形態によれば、音響信号および／または音響的な参照信号は、音響変換器又は加速度センサを用いて検出される。音響変換器又は加速度センサはこのとき、オペレーション手段上に配置又はオペレーション手段の内部に配置又はオペレーション手段の活動部位上に配置されている。参照オペレーション手段が使用される実施形態では、参照信号を検出するための音響変換器は、オペレーション手段上に配置又はオペレーション手段の内部に配置又はオペレーション手段の活動部位上に配置される。
【００２０】
少なくとも一つの実施形態によれば、音響変換器又は加速度センサは、電磁的、圧電型又はピエゾ抵抗型の音響変換器および／または微小電気機械センサ、ＭＥＭＳである。
【００２１】
少なくとも一つの実施形態によれば、生産データセットの生成は、固有データセットの特定を含む。固有データセットは、音響信号の所定の周波数成分の振幅の時間的な推移に対応する。同じことが、参照データセットにも当てはまる。この所定の周波数成分は、例えば、予想される共振又は極、あるいはそれらの倍数に対応する。
【００２２】
少なくとも一つの実施形態によれば、動作変数は、少なくとも一つのセンサおよび／または少なくとも一つの監視装置又はモニタリング装置を用いて検出される。
【００２３】
少なくとも一つの実施形態によれば、動作変数は、オペレーション手段又は参照オペレーション手段の次の変数：絶縁体温度、油温、ホットスポット温度、巻線温度、環境温度、負荷電流、動作電圧、オペレーション手段又は参照オペレーション手段のタップ切換装置位置のうちの少なくとも一つを含む。好ましくは、動作変数は、上記変数のいくつかを含む。これにより、モデルのより高い精度を実現することができる。
【００２４】
少なくとも一つの実施形態によれば、回帰分析は、線形回帰分析、特に多重線形回帰分析を含む。この場合、参照データセットは、動作変数の線形結合から導出される。
【００２５】
少なくとも一つの実施形態によれば、オペレーション手段は、変圧器、特に変電所用変圧器又はチョークコイル、例えば制御可能なチョークコイル、特に可変分路リアクトル（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｓｈｕｎｔ  Ｒｅａｃｔｏｒ）、ＶＳＲを含む。変圧器又はチョークコイルは、例えば電力供給網の一部とすることができる。
【００２６】
改良されたコンセプトにより、さらに、誘導型オペレーション手段の状態解析のためのシステムも提示される。このシステムは、測定装置と解析装置とを含む。この測定装置は、音響的な参照信号と、オペレーション手段又は参照オペレーション手段の時間とともに変動する複数の動作変数とを参照期間中に検出するように構成されている。さらに、この測定装置は、音響信号と、上記動作変数とを生産期間中に検出するように構成されている。解析装置は、参照信号から参照データセットを生成するとともに音響信号から生産データセットを生成し、参照データセットの回帰分析を実行するように構成されている。解析ユニットは、音響的な参照信号を動作変数により記述するモデルを、回帰分析を用いて作成し、生産データセットと、モデルに基づいてモデル計算された値との間の偏差からオペレーション手段の状態評価を作成するように構成されている。
【００２７】
少なくとも一つの実施形態によれば、測定装置は、音響信号を検出するために、オペレーション手段上に配置又はオペレーション手段の内部に配置又はオペレーション手段の活動部位上に配置された音響変換器又は加速度センサを有している。
【００２８】
少なくとも一つの実施形態によれば、測定装置は、動作変数を検出するために、少なくとも一つのセンサおよび／または少なくとも一つの監視装置を有している。
【００２９】
改良されたコンセプトによればさらに、改良されたコンセプトによる状態解析のためのシステムを有する誘導型オペレーション手段、特に変圧器又はチョークコイルが提示される。
【００３０】
別のシステムと誘導型オペレーション手段の実施形態及び具体化は、本方法の様々な実施形態から直接得られる。
【００３１】
以下に、本発明を図面を参照しながら例示的な実施形態に基づき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】改良されたコンセプトによるシステムの一例を有したオペレーション手段のブロック図である。
【図２Ａ】改良されたコンセプトによる方法の一例から得られるデータセットを表す図である。
【図２Ｂ】改良されたコンセプトによる方法の一例から得られるデータセットを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、誘導型オペレーション手段を示し、このオペレーション手段は、ここでは単に例示的な変圧器ＴＲとして、特に変電所用変圧器とし構成され、改良されたコンセプトによるオペレーション手段の状態解析のためのシステムが装備されている。
【００３４】
変圧器ＴＲは、例えば絶縁物質、特に絶縁液体、例えば絶縁油で満たされているタンクないし槽Ｔを有している。タンクＴの内側には、変圧器ＴＲの活動部位、特に変圧器コアＫ並びに変圧器巻線Ｗが配置されている。さらに、タンクＴの内側には、例えば、異なる巻線タップ間における切換のためのタップ切換装置ＳＳがある。
【００３５】
状態解析のためのシステムは、例えば音響変換器ＳＷ並びにセンサＵＥといった測定装置Ｍを有している。システムはさらに、有線又は無線で測定装置Ｍに接続されている解析装置Ａを備えている。解析装置Ａは、変圧器ＴＲ上に配置又は変圧器ＴＲから離して配置することができる。測定装置Ｍの一部も同様に、変圧器ＴＲ上に配置又はそれから離して配置することができる。
【００３６】
音響変換器ＳＷは例えば、タンクＴの外面に配置されている。代替的な実施形態では、音響変換器ＳＷをタンクＴの内側に配置することが必要となることもある。センサＵＥは、センサＵＥのタイプに応じて又はセンサにより検出できる動作変数の種類に応じてタンクＴの内側（例えば巻線温度又は油温の測定の場合）又はタンクの外側（例えば動作電圧又は環境温度の測定の場合）に配置されている。
【００３７】
測定装置Ｍは、音響変換器ＳＷに代えて或いはそれに加えて加速度センサを有し、センサＵＥに代えて或いはそれに加えて監視装置ないしはモニタリング装置を有することができる。
【００３８】
改良されたコンセプトによる方法の一環として、音響変換器ＳＷ又は加速度センサは、参照期間中に、変圧器ＴＲの動作ノイズを反映した音響的な参照信号を検出する。
【００３９】
これに並行して、センサＵＥ又は監視装置は、時間の関数として変圧器ＴＲの一つ又は複数の動作変数、例えば絶縁体温度、環境温度、負荷電流、動作電圧、タップ切換装置ＳＳの位置といった動作変数および／またはさらに他の動作変数を検出する。
【００４０】
解析装置Ａは、参照信号から参照データセットを生成し、その参照データセットの回帰分析を実行する。それに基づいて、動作変数を用いて音響的な参照信号を記述するモデルを作成する。
【００４１】
参照期間の後に来る生産期間の間、音響変換器ＳＷ又は加速度センサは、音響生産信号を検出するが、この信号もまた、後の時点におけるものとはいえ、変圧器ＴＲの動作ノイズを反映する。図２Ａには、オペレーション手段の動作ノイズの或る周波数スペクトルが例示されている。
【００４２】
センサＵＥ又は監視装置は、このとき同時に、参照期間中においても検出された動作変数又はその一部を検出している。
【００４３】
解析装置は、参照信号から参照データセットを生成し、音響信号から生産データセットを生成する。そのために例えば、センサＵＥにより測定された物理量（例えば加速度ｇ）又はそれから導出された量は、固有周波数についての又は固有周波数帯域についての時間の関数として算出される。これに関して、図２Ｂは例えば、加速度センサにより測定された２００Ｈｚ付近の周波数領域における加速度を示している（図２Ｂにおける複数の点）。
【００４４】
次に、生産データセットと、それに対応する、モデルに従って計算された値（図２Ｂ中の複数の点）との間の偏差（図２Ｂ中の実線）が特定される。その場合、偏差は、オペレーション手段の状態の尺度とみなせるものである。
【００４５】
選択的に、システムは、状態の評価に応じて、例えばオペレーション手段のメインテナンス又はオペレーション手段のネットワークからの切り離しといった措置を提起したり、開始したりすることができる。
【００４６】
状態評価を改善するために、偏差は、任意で複数の固有周波数又は周波数領域について求めてもよい。
【００４７】
参照信号および／または生産信号は、例えば測定装置Ｍ又は解析装置Ａにより例えばウェーブデータ形式で保存することができる。
【００４８】
選択的に、方法の精度と実証力を向上させるために、複数の音響変換器又は加速度センサを使用して音響信号を検出することもできる。
【００４９】
さらに、オペレーション手段のできるだけ多くの異なる動作変数を検出し、回帰分析を施すことが、その精度を向上するために有利ということもある。
【符号の説明】
【００５０】
ＴＲ  オペレーション手段
Ｔ    タンク
Ｋ    コア
Ｗ    巻線
ＳＳ  タップ切換装置
Ａ    解析装置
Ｍ    測定装置
ＳＷ  音響変換器又は加速度センサ
ＵＥ  センサ又は監視装置
【図１】
2021523376.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【国際調査報告】
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