(57)【要約】【課題】  原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を比較的簡単な構成でもって、正確かつ迅速に監視できるようにした電動機のセンサ監視装置を提供する。【解決手段】  本発明のセンサ監視装置は、原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を監視するものであって、回転速度センサ７で得られる回転速度信号の波形周期を基準周期と比較して両周期の差が許容値を越えている場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力する波形周期検出器３１を備えている。【選択図】        図１
2005337720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を監視するものであって、上記回転速度センサで得られる上記回転速度信号の波形周期を基準周期と比較して両周期の差が許容値を越えている場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力する波形周期モニタ手段を備えることを特徴とする原動機のセンサ監視装置。
【請求項２】
原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を監視するものであって、上記回転速度センサで得られる上記回転速度信号の波高値を基準値と比較して、両値の差が許容値を越えている場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力する波高値モニタ手段を備えることを特徴とする原動機のセンサ監視装置。
【請求項３】
原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を監視するものであって、上記回転速度センサで得られる上記回転速度信号の周波数スペクトラムを求め、この周波数スペクトラムに基本となる周波数成分以外の周波数成分値が許容値を越えている場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力する周波数成分モニタ手段を備えることを特徴とする原動機のセンサ監視装置。
【請求項４】
原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を監視するものであって、上記回転速度センサで得られる上記回転速度信号の波形パターンを基準となる波形パターンと比較して、両波形パターンが一致しない場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力する波形パターンモニタ手段を備えることを特徴とする原動機のセンサ監視装置。
【請求項５】
原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を監視するものであって、上記回転速度センサで得られる上記回転速度信号の周波数と上記電動機を駆動源とする発電機で発電された電力周波数とを比較して、両周波数の差が許容値を越えている場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力する周波数モニタ手段を備えることを特徴とする原動機のセンサ監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を監視する原動機のセンサ監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジン等の電動機においては、その回転速度を一定に維持するために回転速度を検出する回転速度センサを設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載されている従来の回転速度センサは、電磁式のものであって、原動機の回転軸に取り付けられたシグナルロータと、このシグナルロータの周方向の一部に対向して配置されたピックアップとから構成されており、シグナルロータには周方向に沿って一定ピッチで歯車状の凹凸が形成されている。
【０００４】
そして、原動機の回転によってシグナルロータが回転すると、その歯車状の凹凸によってピックアップとの対向間距離が変化して磁束密度が変化するので、これに伴ってピックアップからはシグナルロータの歯車状の凹凸に対応した交流波形をもつ回転速度信号が出力される。そして、この回転速度信号は制御回路に入力されるので、制御回路はこの回転速度信号に基づいて原動機の回転速度を算出し、この算出した回転速度が目標値となるようにフィードバック制御等を行う。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５６９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、回転速度センサの検出出力に基づいて電動機の回転速度を検出する場合、回転速度センサの検出出力である回転速度信号は、例えば（ア）回転速度センサのピックアップを固定する機構の緩み、（イ）ピックアップそのものの故障、（ウ）ピックアップからの回転速度信号を出力する配線への外来ノイズの混入などの各種の原因によって異常が生じることがある。
【０００７】
すなわち、上記の（ア）〜（ウ）のような原因による異常がなくてピックアップの出力が正常な場合には、図１５（ａ）に示すように、ピックアップから出力される回転速度信号は、シグナルロータの歯車状の凹凸に対応した一定周期の交流波形をもつ信号となる。これに対して、上記（ア）の原因のように、回転速度センサのピックアップを固定する機構に緩みが生じた場合には、図１５（ｂ）に示すように、シグナルロータに対するピックアップ間のギャップが変化するので、これに伴ってピックアップから出力される回転速度信号の波形の電圧レベルがスイングする。また、（イ）の原因のように、ピックアップそのものが故障した場合には、図１５（ｃ）に示すように、回転速度信号の電圧レベルが小さくなり所期の回転速度信号が得られなくなる。さらに、（ウ）の原因のように、ピックアップからの回転速度信号を出力する配線に外来ノイズが混入した場合には、図１５（ｄ）に示すように、回転速度信号の波形にヒゲが現れる。
【０００８】
そして、上記の（ア）〜（ウ）の原因によって回転速度センサの検出出力に異常が生じると、例えばこの回転速度センサの検出出力に基づいて制御回路によって電動機の回転速度をフィードバック制御するような場合、制御回路側では実際の回転速度とは異なった値を認識することになり、ひいては制御回路の不要動作を惹起したり、制御系の暴走にまで波及するなどの不具合を生じる。
【０００９】
このような不具合発生を防止するには、例えば原動機に対して複数の回転速度センサを設けて多重構成とし、一つの回転速度センサが故障しても他の回転速度センサの検出出力によって回転速度を算出するような対策を講じることが可能である。しかし、この場合には、複数の回転速度センサを設けることは余分なコストアップを招来することになるので得策ではない。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を比較的簡単な構成でもって、正確にモニタできるようにして、異常が有る場合に的確かつ迅速な対策を講じられるようにした電動機のセンサ監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の原動機のセンサ監視装置にあっては、次の構成を採用している。
【００１２】
すなわち、請求項１記載の発明に係る原動機のセンサ監視装置は、原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を監視するものであって、上記回転速度センサで得られる上記回転速度信号の波形周期を基準周期と比較して両周期の差が許容値を越えている場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力する波形周期モニタ手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明に係る原動機のセンサ監視装置は、原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を監視するものであって、上記回転速度センサで得られる上記回転速度信号の波高値を基準値と比較して、両値の差が許容値を越えている場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力する波高値モニタ手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明に係る原動機のセンサ監視装置は、原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を監視するものであって、上記回転速度センサで得られる上記回転速度信号の周波数スペクトラムを求め、この周波数スペクトラムに基本となる周波数成分以外の周波数成分値が許容値を越えている場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力する周波数成分モニタ手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明に係る原動機のセンサ監視装置は、原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を監視するものであって、上記回転速度センサで得られる上記回転速度信号の波形パターンを基準となる波形パターンと比較して両波形パターンが一致しない場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力する波形パターンモニタ手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明に係る原動機のセンサ監視装置は、原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサの検出出力の異常の有無を監視するものであって、上記回転速度センサで得られる回転速度信号の周波数と上記電動機を駆動源とする発電機で発電された電力周波数とを比較して両周波数の差が許容値を越えている場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力する周波数モニタ手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、原動機の回転に応じて回転速度信号を出力する回転速度センサが、シグナルロータとピックアップ間のギャップ異常、ピックアップの不良、あるいは配線への外来ノイズの混入等の異常によって回転速度信号に変動が発生した場合、その検出出力が異常になったことを比較的簡単な構成でもって正確かつ迅速に認識することができる。このため、回転速度信号に異常が生じた場合に的確な対策を講じることができ、制御系の不調あるいは暴走等の不具合発生を回避することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る原動機のセンサ監視装置を含む発電システムの全体の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１において、符号１は発電機、２は発電機１の駆動源となるエンジン等からなる原動機、３は発電機用遮断器、４は電力系統、５，６は電力系統４に接続された他の電源および各種の負荷、７は原動機２の回転速度を検出する回転速度センサ、９は原動機２への燃料注入量を調節するアクチュエータ、１０は制御装置である。そして、制御装置１０は特許請求の範囲におけるセンサ監視装置に対応している。
【００２０】
上記の回転速度センサ７は、本例の場合は電磁式のものであって、原動機２の回転軸に取り付けられたシグナルロータ７ａと、このシグナルロータ７ａの周方向の一部に対向して配置されたピックアップ７ｂとから構成されており、シグナルロータ７ａには周方向に沿って歯車状の凹凸が一定ピッチで形成されている。
【００２１】
そして、この回転速度センサ７は、何らの異常が生じていない場合には、原動機２の回転によってシグナルロータ７ａが回転すると、その歯車状の凹凸によってピックアップ７ｂとの対向間距離が変化して磁束密度が変化するので、これに伴ってピックアップ７ｂからは、図２に示すように、シグナルロータ７ａの歯車状の凹凸対応した周波数をもつ交流波形の回転速度信号が出力される。
【００２２】
上記の制御装置１０は、特許請求の範囲におけるセンサ監視装置の機能を備えおり、波形整形回路１１、波形周期モニタ手段としての波形周期検出器３１、および演算手段としてのマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１３を有する。
【００２３】
波形整形回路１１は、回転速度センサ７のピックアップ７ｂから出力される交流波形の回転速度信号をパルス波形に波形整形するものである。また、波形周期検出器３１は、回転速度センサ７で得られる回転速度信号の波形周期を基準周期と比較して両周期の差が許容値を越えている場合には検出異常ありと判断して警報信号を外部の図示しない警報器に出力するとともに、マイコン１３に対して異常発生を知らせる異常検知フラグを出力するように構成されている。
【００２４】
マイコン１３は、波形整形回路１１のパルス信号に対してカウント等の演算処理を施して原動機２の回転速度を算出し、この算出された原動機２の回転速度が発電機１の定格周波数相当（例えば６０Ｈｚ）になるように、アクチュエータ９に対して燃料注入量の制御指令を与えるフィードバック制御を行うものである。また、マイコン１３は、波形周期検出器３１から異常検知フラグが入力された場合には、回転速度センサ７に何らかの異常が生じたものと判断してアクチュエータ９のフィードバック制御を一時中止（インタロック）するようになっている。
【００２５】
次に、上記構成を備えたこの実施の形態１における発電システムの動作について説明する。
【００２６】
発電機１は軸系に接続された原動機２から供給される軸トルクを受けて電力を発生し、発電機用遮断器３を介して電力系統４に給電する。原動機２の回転によってシグナルロータ７ａが回転すると、これに伴ってピックアップ７ｂからはシグナルロータ７ａの歯車状の凹凸対応した交流波形をもつ回転速度信号が発生され、この回転速度信号が制御装置１０に入力される。
【００２７】
制御装置１０に入力された回転速度信号は、波形整形回路１１でパルス信号に波形整形された後、マイコン１３に与えられる。マイコン１３は、波形周期検出器３１から異常検知フラグが与えられない通常の運転時には、波形整形回路１１から出力されるパルス信号に対してカウント等の演算処理を施して原動機２の回転速度を算出し、この算出された回転速度と目標回転速度との偏差に応じて、アクチュエータ９に対して原動機２に注入される燃料調節指令を与える。これにより、原動機２の回転速度が発電機１の定格周波数相当（例えば６０Ｈｚ）になるように、原動機２の回転速度がフィードバック制御される。以上が定常的な運転状態である。
【００２８】
また、制御装置１０に入力された回転速度信号は、波形周期検出器３１にも与えられる。波形周期検出器３１は、まず、回転速度センサ７で得られる回転速度信号の波形周期を求める。すなわち、図２に示すように、回転速度信号が山から谷に向かって波形の中心電圧Ｖｃを横切る時刻から谷にから山に向かって中心電圧Ｖｃを横切る時刻までの時間Ｔを、例えば数１０ｍｓｅｃのインターバルをおいて順次計測する。
【００２９】
ここで、回転速度センサ７が正常に動作しているとき、原動機２および発電機１からなる回転系は、これらの回転体の有する慣性モーメント（ＧＤ２）等により定まる加速時定数（ｓｅｃオーダ）によって支配されているため、回転速度を増加あるいは減少する制御を行っても、数１０ｍｓｅｃ程度の比較的短いインターバル期間内に回転速度に大きな変化が現れることはない。したがって、図３（ａ）に示すように、回転速度信号が山から谷に向かって波形の中心電圧Ｖｃを横切る時刻から、谷にから山に向かって中心電圧Ｖｃを横切る時刻までの時間Ｔａは常に回転速度信号の半周期Ｔ０と略一致する（Ｔａ≒Ｔ０）。このため、回転速度信号の波形周期Ｔａと基準周期Ｔ０との差ΔＴ（＝｜Ｔａ−Ｔ０｜）は小さいので許容値を越えることはない。なお、この場合の許容値は、波形周期Ｔａにもある程度のばらつきがある点を考慮して設定される。
【００３０】
一方、回転速度センサ７のシグナルロータ７ａとピックアップ７ｂとの間のギャップが変化するなどの異常が生じている場合には、図３（ｂ）に示すように、ピックアップ２２の波形がスイングする。このため、回転速度信号が山から谷に向かって波形の中心電圧Ｖｃを横切る時刻から谷にから山に向かって中心電圧Ｖｃを横切る時刻までの時間Ｔｂは回転速度信号の半周期Ｔ０よりも長くなる。したがって、回転速度信号の波形周期Ｔｂと基準周期Ｔ０との差ΔＴ（＝｜Ｔｂ−Ｔ０｜）が許容値を越えることになる。
【００３１】
また、回転速度センサ７のピックアップ７ｂ自体が不良になった場合、図３（ｃ）に示すように、ピックアップ７ｂからは一定以上の電圧レベルをもつ回転速度信号が出力されなくなるため、波形周期検出器３１は波長周期の測定が不可能となる。
【００３２】
さらに、ピックアップ７ｂから出力される回転速度信号を出力する配線に外来ノイズが混入すると、図３（ｄ）に示すように、回転速度信号の交流波形にノイズによるパルスが重畳するので、回転速度信号が山から谷に向かって波形の中心電圧Ｖｃを横切る時刻から谷にから山に向かって中心電圧Ｖｃを横切る時刻までの時間Ｔｄは回転速度信号の半周期Ｔ０よりも短くなる。したがって、この場合も回転速度信号の波形周期Ｔｄと基準周期Ｔ０との差ΔＴ（＝｜Ｔｄ−Ｔ０｜）が許容値を越えることになる。
【００３３】
そして、波形周期検出器３１は、回転速度信号の波形周期と基準周期Ｔ０との差ΔＴが許容値を越えている状態が所定回数以上にわたって繰り返される場合、あるいは、波長周期の測定が不可能な状態が生じた場合には、回転速度センサ７の検出出力に何らかの異常が生じているものと見なして警報信号を外部の図示しない警報器に出力するとともに、異常検知フラグの信号をマイコン１３に出力して異常発生を認識させる。
【００３４】
このように、この実施の形態１では、波形周期検出器３１を設けることにより、回転速度センサ７のピックアップ７ｂを固定する機構の緩みなどに起因したギャップ異常や、ピックアップ７ｂそのものの故障、あるいはピックアップ７ｂからの回転速度信号を出力する配線への外来ノイズの混入などによって回転速度信号が正常に得られなくなった場合には、これを確実に検出することができる。このため、制御系の乱調あるいは暴走等の不具合発生を回避することが可能になる。
【００３５】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２に係る原動機のセンサ監視装置を含む発電システムの全体の構成を示すブロック図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００３６】
図４において、１は発電機、２は原動機、３は発電機用遮断器、４は電力系統、５は他の電源、６は負荷、７は回転速度センサ、９はアクチュエータ、１０は制御装置である。
【００３７】
この実施の形態２の特徴は、制御装置１０が波形整形回路１１およびマイコン１３に加えて、波高値モニタ手段としての波形ピーク検出器３２を備えていることである。すなわち、この波形ピーク検出器３２は、ピークホールド回路などを有しており、回転速度センサ７で得られる回転速度信号の山のピークから谷のピークまでの波高値を求め、この波高値を基準値と比較して、両値の差が許容値を越えている場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力するとともに、マイコン１３に対して異常発生を知らせる異常検知フラグを出力するようになっている。その他の構成は実施の形態１と同じであるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３８】
次に、上記構成を備えたこの実施の形態２における発電システムの動作について説明する。なお、定常的な運転状態の場合の動作は、上述の実施の形態１の場合と同じであるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３９】
回転速度センサ７から制御装置１０に入力された回転速度信号は、波形ピーク検出器３２に与えられる。波形ピーク検出器３２は、図５に示すように、回転速度信号の所定期間Ｔｘ（例えば数１０ｍｓｅｃ）内における山のピーク（最大値）から谷のピーク（最小値）までの間の波高値Ｐを計測する。
【００４０】
ここで、回転速度センサ７が正常に動作しているとき、原動機２および発電機１からなる回転系は、通常、ピックアップ７ｂの出力波形はある規定のパターンを示し、回転速度を増加あるいは減少する制御を行っても、比較的短時間Ｔｘの内に波形振幅が大幅に減衰したり突変するなどの波高値に大きな変化が現れることはない。したがって、図６（ａ）に示すように、回転速度信号の所定期間Ｔｘ内における山のピーク（最大値）から谷のピーク（最小値）までの波高値Ｐａは常に基準値Ｐ０と略一致する（Ｐａ≒Ｐ０）。このため、回転速度信号の波高値Ｐａと基準値Ｐ０との差ΔＰ（＝｜Ｐａ−Ｐ０｜）は小さいので許容値を越えることはない。
【００４１】
一方、回転速度センサ７のシグナルロータ７ａとピックアップ７ｂとの間のギャップが変化するなどの異常が生じている場合には、図６（ｂ）に示すように、ピックアップ２２の波形がスイングする。このため、回転速度信号の所定期間Ｔｘ内における山のピーク（最大値）から谷のピーク（最小値）までの波高値Ｐｂは基準値Ｐ０よりも大きくなる。したがって、回転速度信号の波高値Ｐｂと基準値Ｐ０との差ΔＰ（＝｜Ｐｂ−Ｐ０｜）が許容値を越えることになる。
【００４２】
また、回転速度センサ７のピックアップ７ｂ自体が不良になった場合、図６（ｃ）に示すように、ピックアップ７ｂからは所定の電圧レベルをもつ回転速度信号が出力されなくなるため、回転速度信号の所定期間Ｔｘ内における山のピーク（最大値）から谷のピーク（最小値）までの波高値Ｐｃは基準値Ｐ０よりもはるかに小さくなる。したがって、回転速度信号の波高値Ｐｃと基準値Ｐ０との差ΔＰ（＝｜Ｐｃ−Ｐ０｜）が許容値を下回ることになる。
【００４３】
さらに、ピックアップ７ｂから出力される回転速度信号を出力する配線に外来ノイズが混入すると、図６（ｄ）に示すように、回転速度信号の交流波形にノイズによるパルスが重畳するので、回転速度信号の所定期間Ｔｘ内における山のピーク（最大値）から谷のピーク（最小値）までの波高値Ｐｄは基準値Ｐ０も大きくなる。したがって、この場合も回転速度信号の波高値Ｐｄと基準値Ｐ０との差ΔＰ（＝｜Ｐｄ−Ｐ０｜）が許容値を越えることになる。
【００４４】
こうして、波形ピーク検出器３２は、回転速度信号の波高値と基準値Ｐ０との差ΔＰが許容値を越えている状態が所定回数以上にわたって繰り返される場合には、回転速度センサ７の検出出力に何らかの異常が生じているものと見なして警報信号を外部の図示しない警報器に出力するとともに、異常検知フラグをマイコン１３に出力して異常発生を認識させる。
【００４５】
このように、この実施の形態２では、波形ピーク検出器３２を設けることにより、回転速度センサ７のピックアップ７ｂを固定する機構の緩みなどに起因したギャップ異常や、ピックアップ７ｂそのものの故障、あるいはピックアップ７ｂからの回転速度信号を出力する配線への外来ノイズの混入などによって回転速度信号が正常に得られなくなった場合には、これを確実に検出することができる。このため、制御系の乱調あるいは暴走等の不具合発生を回避することが可能になる。
【００４６】
実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３に係る原動機のセンサ監視装置を含む発電システムの全体の構成を示すブロック図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００４７】
図７において、１は発電機、２は原動機、３は発電機用遮断器、４は電力系統、５は他の電源、６は負荷、７は回転速度センサ、９はアクチュエータ、１０は制御装置である。
【００４８】
この実施の形態３の特徴は、制御装置１０が波形整形回路１１およびマイコン１３に加えて、周波数成分モニタ手段としての高速フーリエ変換ユニット３３を備えていることである。すなわち、この高速フーリエ変換ユニット３３は、回転速度センサ７で得られる回転速度信号の周波数スペクトラムを求め、この周波数スペクトラムに基本となる周波数成分以外の周波数成分が許容値以上含まれている場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力するとともに、マイコン１３に対して異常発生を知らせる異常検知フラグを出力するようになっている。その他の構成は実施の形態１と同じであるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４９】
次に、上記構成を備えたこの実施の形態３における発電システムの動作について説明する。なお、定常的な運転状態の場合の動作は、上述の実施の形態１の場合と同じであるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５０】
回転速度センサ７から制御装置１０に入力された回転速度信号は、高速フーリエ変換ユニット３３に与えられる。高速フーリエ変換ユニット３３は、回転速度センサ７で得られる回転速度信号の周波数分析を行って図８に示すような周波数スペクトラムを、例えば数１０ｍｓｅｃのインターバルをおいて順次測定する。
【００５１】
ここで、図９（ａ）に示すように、回転速度センサ７が正常に動作しているとき、原動機２および発電機１からなる回転系は、通常、ピックアップ７ｂの出力波形はある規定のパターンを示し、回転速度を増加あるいは減少する制御を行っても、数１０ｍｓｅｃ程度の比較的短いインターバル期間内に周波数成分に大きな変化が現れることはない。したがって、図８に示すように、回転速度信号の周波数スペクトラムを求めた場合に得られる周波数成分ｆａは、原動機２の回転速度とシグナルロータ７ａの突起の数によって定まる基本周波数成分ｆ０と略一致する（ｆａ≒ｆ０）。
【００５２】
一方、図９（ｂ）に示すように、回転速度センサ７のシグナルロータ７ａとピックアップ７ｂとの間のギャップが変化するなどの異常が生じている場合には、ピックアップ２２の波形がスイングする。このため、図８に示すように、回転速度信号の周波数スペクトラムを求めた場合、基本周波数成分ｆ０以外にスイングの周波数ｆｓおよびその高次の高調波成分が現れる。
【００５３】
また、図９（ｃ）に示すように、回転速度センサ７のピックアップ７ｂ自体が不良になった場合、ピックアップ７ｂからは一定以上の電圧レベルをもつ回転速度信号が出力されなくなるため、高速フーリエ変換ユニット３３は周波数分析が不可能となる。
【００５４】
さらに、図９（ｄ）に示すように、ピックアップ７ｂから出力される回転速度信号を出力する配線に外来ノイズが混入すると、回転速度信号の交流波形にノイズによるパルスが重畳するので、回転速度信号の周波数スペクトラムを求めた場合、図８に示すように、基本周波数成分ｆ０以外に外来ノイズによる不規則な高周波成分ｆｎが出現する。
【００５５】
こうして、高速フーリエ変換ユニット３３は、回転速度信号の周波数スペクトラムを求めたときの周波数成分が基本周波数成分ｆ０と一致しない異常な状態が所定回数以上にわたって繰り返される場合、あるは周波数分析ができない状態が生じた場合には、回転速度センサ７の検出出力に何らかの異常が生じているものと見なして警報信号を外部の図示しない警報器に出力するとともに、異常検知フラグをマイコン１３に出力して異常発生を認識させる。
【００５６】
このように、この実施の形態３では、高速フーリエ変換ユニット３３を設けることにより、回転速度センサ７のピックアップ７ｂを固定する機構の緩みなどに起因したギャップ異常や、ピックアップ７ｂそのものの故障、あるいはピックアップ７ｂからの回転速度信号を出力する配線への外来ノイズの混入などによって回転速度信号が正常に得られなくなった場合には、これを確実に検出することができる。このため、制御系の乱調あるいは暴走等の不具合発生を回避することが可能になる。
【００５７】
実施の形態４．
図１０は本発明の実施の形態４に係る原動機のセンサ監視装置を含む発電システムの全体の構成を示すブロック図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００５８】
図１０において、１は発電機、２は原動機、３は発電機用遮断器、４は電力系統、５は他の電源、６は負荷、７は回転速度センサ、９はアクチュエータ、１０は制御装置である。
【００５９】
この実施の形態４の特徴は、制御装置１０が波形整形回路１１およびマイコン１３に加えて、波形パターンモニタ手段としての波形トレース装置３４を備えていることである。すなわち、この波形トレース装置３４は、回転速度センサ７で得られる回転速度信号の波形パターンを基準となる波形パターンと比較して、両波形パターンが一致しない場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力するとともに、マイコン１３に対して異常発生を知らせる異常検知フラグを出力するようになっている。その他の構成は実施の形態１と同じであるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００６０】
次に、上記構成を備えたこの実施の形態４における発電システムの動作について説明する。なお、定常的な運転状態の場合の動作は、上述の実施の形態１の場合と同じであるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００６１】
制御装置１０に入力された回転速度信号は、波形トレース装置３４に与えられる。波形トレース装置３４は、遮断器３が閉じたときにこれをトリガとして、回転速度センサ７で得られる回転速度信号の波形変化の解析を開始する。そして、波形トレース装置３４は、図１１に示すように、例えばあるインターバルで収集された回転速度信号の１周期分（３６０ｄｅｇ）のデータを、３０ｄｅｇピッチで１２回のサンプリングを実施し、その各ピッチの振幅を正規の波形と比較する。
【００６２】
ここで、回転速度センサ７が正常に動作しているとき、通常、ピックアップ７ｂの出力波形は図１２（ａ）に示すようにある規定のパターンを示し、回転速度を増加あるいは減少する制御を行っても、比較的短時間の内に波形パターンに大きな変化が現れることはない。したがって、回転速度信号の波形パターンは、原動機２の回転速度とシグナルロータ７ａの突起の数によって発生する基準の波形パターンと略一致する。
【００６３】
一方、回転速度センサ７のシグナルロータ７ａとピックアップ７ｂとの間のギャップが変化するなどの異常が生じている場合には、図１２（ｂ）に示すように、ピックアップ７ｂの波形がスイングするので、基準の波形パターンと異なってきて両者の波形パターンは一致しなくなる。
【００６４】
また、回転速度センサ７のピックアップ７ｂ自体が不良になった場合、図１２（ｃ）に示すように、ピックアップ７ｂからは所定の電圧レベルをもつ回転速度信号が出力されなくなるために振幅が低下し、基準の波形パターンと異なってきて両者の波形パターンが一致しなくなる。
【００６５】
さらに、ピックアップ７ｂから出力される回転速度信号を出力する配線に外来ノイズが混入すると、回転速度信号の交流波形にノイズによるパルスが重畳するので、図１２（ｄ）に示すように、スパイク状の波形が出現し、したがって、この場合も基準の波形パターンと異なってきて両者の波形パターンが一致しなくなる。
【００６６】
そして、波形トレース装置３４は、トレースされる回転速度信号の波形パターンが基準の波形パターンと一致しない状態が所定回数以上にわたって繰り返される場合には、回転速度センサ７の検出出力に何らかの異常が生じているものと見なして警報信号を外部の図示しない警報器に出力するとともに、異常検知フラグの信号をマイコン１３に出力して異常発生を認識させる。
【００６７】
このように、この実施の形態４では、波形トレース装置３４を設けることにより、回転速度センサ７のピックアップ７ｂを固定する機構の緩みなどに起因したギャップ異常や、ピックアップ７ｂそのものの故障、あるいはピックアップ７ｂからの回転速度信号を出力する配線への外来ノイズの混入などによって回転速度信号が正常に得られなくなった場合にはこれを検出することができる。このため、制御系の乱調あるいは暴走等の不具合発生を回避することが可能になる。
【００６８】
なお、図１２（ｄ）に示したノイズ混入については、その期間が非常に短い急峻なインパルス状になるので、上記の３０ｄｅｇのサンプリング周期にかからない可能性がある。従って、このようなノイズ混入の検出に関しては、他の実施の形態との併用を行うことが一層好ましい。
【００６９】
実施の形態５．
図１３は本発明の実施の形態５に係る原動機のセンサ監視装置を含む発電システムの全体の構成を示すブロック図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００７０】
図１３において、１は発電機、２は原動機、３は発電機用遮断器、４は電力系統、５は他の電源、６は負荷、７は回転速度センサ、９はアクチュエータ、１０は制御装置である。
【００７１】
この実施の形態５の特徴は、制御装置１０が波形整形回路１１およびマイコン１３に加えて、波形整形回路１１で波形整形された回転速度信号の回転速度を周波数の値に変換する回転速度周波数変換器３５、および周波数モニタ手段としての周波数比較器３６を備えており、さらに、計器用変成器８で検出される発電機１の電力周波数（実際には計器用変成器８の二次側で得られる発電電圧）が周波数比較器３６に入力されるようになっている。なお、計器用変成器８は、電気的な制御や保護監視のために電力系統４に通常設置されている。
【００７２】
上記の周波数比較器３６は、回転速度センサ７で得られる回転速度信号の周波数と計器用変成器８で計測される電力周波数とを比較して両周波数の差が許容値を越えている場合には検出異常ありと判断して警報信号を出力するとともに、マイコン１３に対して異常発生を知らせる異常検知フラグを出力するようになっている。その他の構成は実施の形態１と同じであるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００７３】
次に、上記構成を備えたこの実施の形態５における発電システムの動作について説明する。なお、定常的な運転状態の場合の動作は、上述の実施の形態１の場合と同じであるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００７４】
ピックアップ７ｂで得られる回転速度信号は、制御装置１０の波形整形回路１１で方形波に波形整形された後、マイコン１３に入力されるとともに、周波数変換器３５で回転速度に対応した周波数の値に変換された後、回転速度周波数比較器３６に入力される。また、この周波数比較器３６には、計器用変成器８で検出される発電機１の電力周波数が入力される。そして、周波数比較器３６は、回転速度信号の周波数と発電機１の電力周波数とを逐次比較する。
【００７５】
ここで、回転速度センサ７が正常に動作しているとき、通常、ピックアップ７ｂの出力波形は図１２（ａ）に示すようにある規定のパターンを示し、回転速度を増加あるいは減少する制御を行っても、比較的短時間の内に波形パターンに大きな変化が現れることはない。したがって、ピックアップ７ｂで検出される回転速度信号の周波数ｆａは、計器用変成器８で計測される発電機１の電力周波数ｆｇと略一致する（ｆａ≒ｆｇ）。したがって、両周波数の差Δｆ（＝｜ｆａ−ｆｇ｜）をビートとして採取した場合、このビートΔｆは許容値を越えることはない。
【００７６】
一方、回転速度センサ７のシグナルロータ７ａとピックアップ７ｂとの間のギャップが変化するなどの異常が生じている場合には、図１４（ｂ）に示すように、ピックアップ７ｂの波形がスイングするので、ピックアップ７ｂで検出される回転速度に脈動が発生する。したがって、ピックアップ７ｂで得られる回転速度信号の周波数ｆｂと発電機１の電力周波数ｆｇとの周波数差Δｆ（＝｜ｆｂ−ｆｇ｜）が許容値を越えることになる。
【００７７】
また、回転速度センサ７のピックアップ７ｂ自体が不良になった場合、図１４（ｃ）に示すように、ピックアップ７ｂからは所定の電圧レベルをもつ回転速度信号が出力されなくなるために振幅が低下し、計器用変成器８により計測される発電機周波数値は存在するものの、回転速度検出値から換算される周波数値は喪失することとなる。したがって、ピックアップ７ｂで検出される回転速度信号の周波数ｆｃと計器用変成器８で計測される発電機１の電力周波数ｆｇとの周波数差Δｆ（＝｜ｆｃ−ｆｇ｜）が許容値を越えることになる。
【００７８】
さらに、ピックアップ７ｂから出力される回転速度信号を出力する配線に外来ノイズが混入すると、回転速度信号の交流波形にノイズによるパルスが重畳するので、図１４（ｄ）に示すように、スパイク状の波形が出現し、したがって、回転速度周波数変換器３５から入力される回転速度信号の周波数は、あたかも周波数が上昇するようになる。したがって、ピックアップ７ｂで検出される回転速度信号の周波数ｆｄと計器用変成器８で計測される発電機１の電力周波数ｆｇとの周波数差Δｆ（＝｜ｆｄ−ｆｇ｜）が許容値を越えることになる。
【００７９】
そして、周波数比較器３６は、ピックアップ７ｂで検出される回転速度信号の周波数と計器用変成器８で計測される発電機１の電力周波数との周波数差Δｆが許容値を越えることが所定回数以上にわたって繰り返される場合には、回転速度センサ７の検出出力に何らかの異常が生じているものと見なして警報信号を外部の図示しない警報器に出力するとともに、異常検知フラグの信号をマイコン１３に出力して異常発生を認識させる。
【００８０】
このように、この実施の形態５では、周波数比較器３６を設けることにより、回転速度センサ７のピックアップ７ｂを固定する機構の緩みなどに起因したギャップ異常や、ピックアップ７ｂそのものの故障、あるいはピックアップ７ｂからの回転速度信号を出力する配線への外来ノイズの混入などによって回転速度信号が正常に得られなくなった場合にはこれを確実に検出することができる。このため、制御系の乱調あるいは暴走等の不具合発生を回避することが可能になる。
【００８１】
なお、上記の実施の形態１〜５では、回転速度センサ７としてシグナルロータ７ａとピックアップ７ｂとからなる電磁式のものを適用した場合について説明したが、これに限らず、光電式の回転速度センサについても適用することが可能である。
【００８２】
また、上記の実施の形態１〜５では、波形周期検出器３１、波形ピーク検出器３２、高速フーリエ変換ユニット３３、波形トレース装置３４、回転速度周波数変換器３５、および周波数比較器３６は、それぞれ個別の回路として構成して制御装置１０内に設置した場合を示したが、これらの機能を制御回路１０内のマイコン１３に所定のプログラムをインストールすることによりソフトウエアによって実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の形態１における原動機のセンサ監視装置を含む発電システムの全体の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における波形周期検出器の動作説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、回転速度センサで検出される回転速度信号に対する波形周期検出器の動作説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２における原動機のセンサ監視装置を含む発電システムの全体の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態２における波形ピーク検出器の動作説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２において、回転速度センサで検出される回転速度信号に対する波形ピーク検出器の動作説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３における原動機のセンサ監視装置を含む発電システムの全体の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態３における高速フーリエ変換ユニットで得られる周波数スペクトラムの一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３において、回転速度センサで検出される回転速度信号に対する高速フーリエ変換ユニットの動作説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４における原動機のセンサ監視装置を含む発電システムの全体の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態４における波形トレース装置の動作説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態４において、回転速度センサで検出される回転速度信号に対する波形トレース装置の動作説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係る原動機のセンサ監視装置を含む発電システムの全体の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態５において、回転速度センサで検出される回転速度信号に対する周波数比較器の動作説明図である。
【図１５】回転速度センサで検出される回転速度信号の代表的な波形図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  発電機、２  原動機、３  発電機用遮断器、４  電力系統、
５  他の電源、６  負荷、７  回転速度センサ、７ａ  シグナルロータ、
７ｂ  ピックアップ、８  計器用変成器、
１０  制御装置（センサ監視装置）、１１  波形整形回路、
１３  マイコン（演算手段）、
３１  波形周期検出器（波形周期モニタ手段）、
３２  波形ピーク検出器（波形ピークモニタ手段）、
３３  高速フーリエ変換ユニット（周波数成分モニタ手段）、
３４  波形トレース装置（波形パターンモニタ手段）、
３５  回転速度周波数変換器、
３６  周波数比較器（周波数モニタ手段）。
【図１】
2005337720.tif 000003
【図２】
2005337720.tif 000004
【図３】
2005337720.tif 000005
【図４】
2005337720.tif 000006
【図５】
2005337720.tif 000007
【図６】
2005337720.tif 000008
【図７】
2005337720.tif 000009
【図８】
2005337720.tif 000010
【図９】
2005337720.tif 000011
【図１０】
2005337720.tif 000012
【図１１】
2005337720.tif 000013
【図１２】
2005337720.tif 000014
【図１３】
2005337720.tif 000015
【図１４】
2005337720.tif 000016
【図１５】
2005337720.tif 000017