(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電システムのインテリジェント電子デバイスで前記配電システム中の繰り返し事象を検出する方法において、
故障状態の発生を示す事象信号を生成する工程と、
前記事象信号を、前の故障状態を示す前の事象信号と比較して、前記故障状態が前記前の故障状態の繰り返しであるかどうか決定する工程と、
前記故障状態が前記前の故障状態の繰り返しであるとき、繰り返し事象信号を生成する工程と、
を有することを特徴とする、配電システム中の繰り返し事象の検出方法。
【請求項２】
さらに、前記繰り返し事象信号に応答して、前記配電システムの系統的故障状態を検出する工程を含んでいる請求項１の方法。
【請求項３】
さらに、前記繰り返し事象信号を生成する前に前記故障状態の発生を確かめる工程を含んでいる請求項１の方法。
【請求項４】
さらに、前記事象信号と前記前の事象信号に応答して、故障状態記録を生成する工程を含んでいる請求項１の方法。
【請求項５】
前記故障状態記録は特定の時間範囲を含み、この時間範囲内で、前記故障状態が前記前の故障状態の繰り返しである請求項４の方法。
【請求項６】
さらに、前記故障状態と前記前の故障状態の時間間隔を決定する工程を含んでいる請求項１の方法。
【請求項７】
さらに、前記故障状態と複数の前の故障状態の発生頻度を求める工程を含んでいる請求項１の方法。
【請求項８】
繰り返し事象信号を生成する工程は、前記故障状態の直前の故障状態からの経過時間と総故障回数とを求め、繰り返し事象信号の生成に必要とされる指定の時間頻度と比較する工程を含んでいる請求項１の方法。
【請求項９】
前記インテリジェント電子デバイスは、電子式トリップ装置、保護リレー、電力量メータ又は電力品質メータで構成されている請求項１の方法。
【請求項１０】
さらに、前記繰り返し事象信号に応答して、繰り返し事象を示す情報を表示する工程を含んでいる請求項１の方法。
【請求項１１】
配電システムの電気信号を検知して、その電気的特徴を示す検知信号を出力するセンサと、
前記検知信号に応答する信号する信号処理装置であって、（１）前記検知信号に応答して、故障状態発生を示す事象信号を生成し、（２）前記事象信号を、前の故障状態を示す前の事象信号と比較して、前記故障状態が前記前の故障状態の繰り返しであるかどうか決定し、（３）前記故障状態が前記前の故障状態の繰り返しであるとき繰り返し事象信号を生成するための実行可能なプログラムを規定するプログラム信号を含む信号を格納するメモリを備えた信号処理装置と、
を備えていることを特徴とするインテリジェント電子デバイス。
【請求項１２】
前記プログラム信号はさらに、前記繰り返し事象信号に応答して配電システムの系統的故障状態を検出するように前記実行可能なプログラムを規定している請求項１１のインテリジェント電子デバイス。
【請求項１３】
前記プログラム信号はさらに、前記繰り返し事象信号を生成する前に発生した故障状態を確かめるように前記実行可能なプログラムを規定している請求項１１のインテリジェント電子デバイス。
【請求項１４】
前記事象信号と前記前の事象信号に応答して、故障状態記録を生成するプロッターをさらに備えている請求項１１のインテリジェント電子デバイス。
【請求項１５】
前記故障状態記録は特定の時間範囲を含み、前記故障状態が該時間範囲内での前の故障状態の繰り返しである請求項１４のインテリジェント電子デバイス。
【請求項１６】
前記プログラム信号はさらに、前記故障状態と前記前の故障状態の時間間隔を求めるように前記実行可能なプログラムを規定している請求項１１のインテリジェント電子デバイス。
【請求項１７】
前記プログラム信号はさらに、前記故障状態と複数の前の故障状態の発生頻度を求めるように前記実行可能なプログラムを規定している請求項１１のインテリジェント電子デバイス。
【請求項１８】
前記故障状態の直前の故障状態からの経過時間と総故障回数とを求め、繰り返し事象信号の生成に必要とされる指定の時間頻度と比較して、繰り返し事象信号を生成することを特徴とする請求項１１のインテリジェント電子デバイス。
【請求項１９】
前記インテリジェント電子デバイスは、電子式トリップ装置、保護リレー、電力メータ又は電力品質メータを有している請求項１１のインテリジェント電子デバイス。
【請求項２０】
前記繰り返し事象信号に応答して、繰り返し事象を示す情報を表示する表示装置をさらに備ている請求項１１のインテリジェント電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子式トリップ装置、保護リレー、電力量メータ、電力品質メータ等のインテリジェント（即ち、高度な処理能力を有する）電子デバイスに関する。具体的には、本発明は、インテリジェント電子デバイスの系統的事象又は故障状態を検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インテリジェント電子デバイスは周知のものである。例えば、電子式トリップ装置（インテリジェント電子デバイスのうちの１つ）は、典型的には、電力ライン信号を示すアナログ信号を出力する電圧センサもしくは電流センサを備える。アナログ信号は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器でデジタル信号に変換される。ここで、そのデジタル信号は、マイクロコントローラによって処理される。トリップ装置はさらに、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去／書き込み可能な読み出し専用メモリ）を備える。ここで、それら全部がマイクロコントローラとインタフェース接続されている。ＲＯＭは、初期化パラメタを含む主機能ファームウェア等のトリップ装置アプリケーション・コードや起動用コードを備える。ＥＥＰＲＯＭはアプリケーション・コードの操作用パラメータを備える。
【０００３】
電子式トリップ装置は、ブレーカのトリップ、リレー事象、電線の不良、あるいはユーザ定義事象の状態等の故障状態（即ち、事象）を検出する。一旦、ある故障状態が検出されると、電子式トリップ装置は、局所の表示装置や外部接続装置を介して警告等の事象メッセージを生成し、または、コンピューター・ソフトウェア・プログラムを備える事象記録ツール等の集中監視ステーションに事象メッセージを送る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、検出して除去すべき系統的故障状態、即ち、同じ根本原因の技術的問題に起因して故障状態が再発する故障状態を表示するように、同じ事象が所定期間内に何度も再発したかどうかを調べるために、生の事象データを分析することは、一般的にユーザに任されている。
【０００５】
特に、電力事業のリレー方式の分野では、配電システム周辺の物理的環境が故障を繰り返し引き起こす場合に、一旦故障が解決するとブレーカが再び自動的に再投入されることによって、その故障が隠される可能性がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
繰返される同様な故障事象によって示される系統的故障状態をインテリジェント電子デバイスで検出する方法が提供される。ここで本書では、１つの例として電子式トリップ装置について説明するが、本発明は他のインテリジェント電子デバイスにも適用できる。本発明の好適な実施形態の電子式トリップ装置は、電力ライン信号を示すアナログ信号を出力する電圧センサもしくは電流センサを備える。アナログ信号は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器でデジタル信号に変換される。そして、そのデジタル信号はマイクロコントローラによって処理される。トリップ装置はさらに、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）とＲＯＭ（読み出し専用メモリ）とＥＥＰＲＯＭ（電気的消去／書き込み可能な読み出し専用メモリ）を備え、それらの全てがマイクロコントロラーと通信を行う。ＲＯＭは、初期化パラメータを含む主機能ファームウェア等のトリップ装置アプリケーション・コードと起動用コードを備える。アプリケーション・コードは、本発明の系統的故障検出アルゴリズムのコードを含む。ＥＥＰＲＯＭは、例えば、記録すべきユーザ定義の事象や多数の類似事象の発生を記録する時間範囲を設定するためのコード等の複数の操作パラメータをアプリケーション・コード用に格納する。これらのパラメータは、工場でトリップ装置に記憶させてもよく、また、顧客の要望に合うように選択されるが、遠隔からのダウンロードも可能である。
【０００７】
インテリジェント電子デバイスによって検出される各事象に対して、系統的故障検出アルゴリズムにより事象発生の記録がとられる。また、このアルゴリズムは、事象の日付と時間を記録するオプションを備えてもよい。このアルゴリズムは、この特定の故障タイプ（即ち、事象タイプ）が過去に発生したか（例えば、同じ相で同じタイプの故障が以前に生じたか）どうか調べる。もし、その故障が以前に発生してたなら、直前の故障発生からの経過時間と総故障発生回数を求める。そして、これが、ユーザ入力の事象数及び／又は繰り返し事象の生成に必要な指定の時間的頻度と比較される。
【０００８】
本発明は、以下に添付の図面を参照して例を示すことによって説明される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１には、一般的なトリップ装置の構成を参照符号３０で示す。ここで、本発明は電子式トリップ装置に限定されるものではなく、一般的にインテリジェント電子デバイスを対象とすることをよく理解していただきたい。トリップ装置３０は、測定電圧値を示すアナログ信号を信号ライン３４に出力する電圧センサ３２と、測定電流値を示すアナログ信号を信号ライン３８に出力する電流センサ３６を備える。ライン３４及び３８のアナログ信号は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器４０に与えられる。デジタル信号は、バス４２を介して、例えば、日立エレクトロニクス・コンポーネント・グループ製（日立製Ｈ８／３００マイクロコントローラ・ファミリ）のマイクロコントローラ（信号処理装置）４４に送られる。トリップ装置３０はさらに、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４６、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）４８、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去及び書き込み可能な読み出し専用メモリ）５０を備え、それらは全てマイクロコントローラ４４とコントロール・バス５２を介して通信する。周知のことであるが、Ａ／Ｄ変換器４０、ＲＯＭ４８、ＲＡＭ４６、あるいはそれらの組み合わせを、マイクロコントローラ４４内部に配置することもできることを理解していただきたい。ＥＥＰＲＯＭ５０は不揮発性であるため、電力供給中断時や停電時でもシステムの情報とプログラミングは失われることはない。マイクロコントローラ４４からコントロール・バス５２を介して表示信号を入力すると、表示装置５４は、データ、典型的には、回路ブレーカの状態を表示する。コントロール信号をマイクロコントローラ４４からコントロール・バス５２を介して入力すると、出力コントロール・デバイス５６は、ライン６０を介してトリップモジュール５８を制御する。校正、テスト、プログラミング、また、その他の重要なものは、コントロール・バス５２を介してマイクロコントローラ４４と通信する通信Ｉ／Ｏポート６２を介してなされる。業務用電力によって駆動される電源６３は、ライン６４を介してトリップ装置の各部へ適切な電力を供給する。ＲＯＭ４８は、初期化パラメータと起動用コードを含む主要機能ファームウエア等のトリップ装置用アプリケーションコードを格納する。アプリケーションコードは、本発明に係る系統的故障検出アルゴリズムのコードを含む。
【００１０】
ＥＥＰＲＯＭ５０は、記録すべきユーザ定義の事象や多数の類似事象の発生を記録する時間範囲を設定するためのコード等の複数の操作パラメータ・コードを格納する。工場でこれらのパラメータ・コードをトリップ装置に格納してもよく、また、これらは顧客の要求に応えるために選択される。また、以下で説明されるが、これらを遠隔からダウンロードしてもよい。系統的故障検出アルゴリズムは実時間で実行されるが、スタートアップ時に、好ましくは起動用コードによって初期化される。
【００１１】
短期故障、長期故障、瞬時故障あるいは接地故障等のトリップ事象又はリレー事象が検出され、ブレーカがトリップされたり接点が閉じられると、その装置は事象メッセージを送出する。このメッセージを、局所（ローカル）の表示装置に表示したり、装置内モニタのような遠隔モニタ・ステーション、又は電力管理／制御ソフトウエアを備える遠隔コンピュータに伝達してもよい。言いかえれば、トリップ事象又はリレー事象が、周知の従来技術での処理と同様に処理される。
【００１２】
本発明の好適な実施形態によれば、系統的故障検出アルゴリズムは、インテリジェント電子デバイスが検出する各事象に対して、その事象の発生を記録する。そのアルゴリズムは、この特定の故障が以前に発生したかどうか、例えば、同じ相で同じタイプの故障が発生したかどうかを調べる。
【００１３】
本発明の好適な実施形態を実施するために、ユーザが構成した事象格納テーブルを図２−図５に示し、また系統的故障検出アルゴリズムを以下に示す。ユーザが構成した格納テーブルに以下の論法が適用される。即ち、Ｘ個の事象を保持してリセットする、或いは、Ｘ日分の移動ウインドーを用いて、ウインドーの外側の事象をリセットする。本発明によれば、事象テーブル（図２−図５）と検出アルゴリズムが、インテリジェント電子デバイスのファームウエアで実施される。故障事象が発生すると、従来技術と同様に、トリップ装置３０がそれを処理する。その上、反復故障事象アルゴリズムが、以下の無限ループを実行する。即ち、
１．ある事象を受けとると２へ進み、それ以外は８へ進む。
【００１４】
２．カラム２の適切なカウンタをインクリメントし、不揮発メモリ（図２−図５のテーブル）に記録する。
【００１５】
３．トリップ装置３０によって支持されたなら、事象の日付と時間を不揮発メモリ（図２−図５のテーブル）に記録する。
【００１６】
４．事象の間隔を計算して、不揮発メモリ（図２−図５のテーブル）に記録する。
【００１７】
５．記録された問題となるタイプの全事象の間隔の平均を計算して、不揮発メモリ（図２−図５のテーブル）に記録する。
【００１８】
６．上記の工程２，３，４を全事象領域に対して繰り返す。
【００１９】
７．繰り返し事象に関するカラム５，６，７の条件が満たされるかどうかを確かめる。もしそうであれば、適当な事象がリニアレート(renearate)される。特有の事象番号が各条件に関連付けられるか、あるいは事象メッセージがパラメータと共に通されて、ユーザによって、その事象を生成するのにどの条件が満たされたかを確認することができるようにする。
【００２０】
８．新たな事象がきっかけ（トリガー）となって、事象数又は移動ウインドーの時間条件に基づいて事象がリセットされたかどうかをソフトウエアによって確かめる。
【００２１】
９．プログラムの実行を繰り返す。
【００２２】
繰り返し事象／メッセージが生成される前に、観測されるべき繰り返し回数に限界値を設定してもよい。同様に、観測回数に無関係に生成されるべき繰り返し事象／メッセージ数の限界値をプログラムしてもよい。この情報は、トリップ装置３０あるいは中央計算機（図示せず）で表示してもよい。日誌の形態で、または、繰り返し事象数や前事象発生からの経過時間や事象発生頻度と事象タイプ毎にこの情報を表示（または、印刷）してもよい。他のやり方で求めることは難しいこれら事象の原因や根源（即ち、系統的根本原因）を求める際の手助けとして、この情報は有益である。
【００２３】
これは、ひどい故障状態が自然にかつ頻繁に発生しないが、時がたてばむしろ徐々に広がり、動作中に軽度の故障が繰り返し発生することになるからである。繰返されるこれら軽度の故障は、回路ブレーカ（遮断器）の再投入によって隠される可能性があり、それらを生の事象データから人手で検出することは難しい。その上、もし生の事象データが適切に分析されないなら、問題の兆候だけが述べられることになり、時間がたてば予防可能な根本原因が増えることになる。結局、これらの根本原因はひどいものとなり、重大な故障事象を引き起こす可能性がある。一旦これが発生すると、設備の動作に損害を与え、また、犠牲の大きい遅延が発生することがある。系統的故障状態によって引き起こされる重大な故障事象によって、ユーザは大きな出費を余儀なくされることもある。故障事象が繰り返されることを自動的に確認することで、これらの系統的故障状態を予測し、検出して、重大な故障が発生する前に調整することができる。
【００２４】
前述の限界値や設定値の全ては、ＥＥＰＲＯＭ５０に格納されていることが好ましいが、通信Ｉ／Ｏポート６２を介して所望の設定値をダウンロードすることで変更可能である。これには、そのデータを遠隔からダウンロードすることも含まれ、この場合、装置はシステム・コンピュータ（図示せず）に、直接、あるいは電話回線、または、他の好適な接続媒体を介して接続される。また、ＥＥＰＲＯＭ５０は、データをフラッシュできる周知のフラッシュメモリであることが好ましい。
【００２５】
本発明が好適な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明の範囲から離れることなしに様々な変更が可能であり、また、部品がその同等物に置換できることが可能であることは当業者であれば理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における電子式トリップ装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるユーザが構成した事象の記憶表である。
【図３】本発明の一実施形態におけるユーザが構成した事象の記憶表である。
【図４】本発明の一実施形態におけるユーザが構成した事象の記憶表である。
【図５】本発明の一実施形態におけるユーザが構成した事象の記憶表である。
【符号の説明】
３０  トリップ装置
【図１】
0004398566.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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