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公開番号2024054660
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-17
出願番号2022161039
出願日2022-10-05
発明の名称電源設備の異常診断装置および異常診断方法
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類H02B 3/00 20060101AFI20240410BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】導体締結部における締結部材の緩みの発生有無の診断時間を短縮し、該導体締結部が過熱状態となり得るかの予測作業を効率化する。
【解決手段】電源設備の異常診断装置は、加振部と、少なくとも二つの検出部と、制御部とを備える。加振部は、導体の所定範囲に存在する複数の導体部のいずれかから導体に振動を与える。少なくとも二つの検出部は、導体の所定範囲に存在する複数の導体部が連なる方向における所定範囲の両端に位置する各々の導体部に伝達された振動の特性を示す信号を検出する。制御部は、加振部および検出部の動作を制御し、前記信号が示す振動の減衰に応じて連結部における連結不良の発生有無を判定して該連結不良が発生している連結部を特定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の導体部と、隣り合う前記導体部を連結する複数の連結部とを有し、電流を負荷に供給する導体を備えた電源設備において、複数の前記導体部が連なる方向の前記導体の所定範囲に含まれる前記連結部における連結不良の発生有無を判定し、前記連結不良が発生している場合には該連結不良が発生している前記連結部を特定する異常診断装置であって、
前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部のいずれかから前記導体に振動を与える加振部と、
前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部が連なる方向における前記所定範囲の両端に位置する各々の前記導体部に伝達された前記振動の特性を示す信号を検出する少なくとも二つの検出部と、
前記加振部および前記検出部の動作を制御し、前記信号が示す前記振動の減衰に応じて前記連結部における前記連結不良の発生有無を判定して該連結不良が発生している前記連結部を特定する制御部と、を備える
異常診断装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記加振部は、前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部が連なる方向における前記所定範囲の一端に位置する前記導体部に配置され、該導体部から前記導体に前記振動を与え、
前記検出部は、前記加振部が位置する前記導体部に配置され、該導体部に伝達された前記振動の特性を示す第１の信号を検出する第１の検出部と、前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部が連なる方向における前記所定範囲の他端に位置する前記導体部に配置され、該導体部に伝達された前記振動の特性を示す第２の信号を検出する第２の検出部と、を含む
請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部が連なる方向における前記所定範囲の一端と他端との中間に位置する前記導体部に配置され、該導体部に伝達された前記振動の特性を示す第３の信号を検出する第３の検出部をさらに含む
請求項２に記載の異常診断装置。
【請求項４】
前記加振部は、前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部が連なる方向における前記所定範囲の一端と他端との中間に位置する前記導体部に配置され、該導体部から前記導体に前記振動を与え、
前記検出部は、前記加振部が位置する前記導体部に配置され、該導体部に伝達された前記振動の特性を示す第１の信号を検出する第１の検出部と、前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部が連なる方向における前記所定範囲の一端に位置する前記導体部に配置され、該導体部に伝達された前記振動の特性を示す第２の信号を検出する第２の検出部と、前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部が連なる方向における前記所定範囲の他端に位置する前記導体部に配置され、該導体部に伝達された前記振動の特性を示す第３の信号を検出する第３の検出部と、を含む
請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記連結不良の発生有無を判定する際、前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部に対する前記加振部および前記検出部の配置を示す画像を含む指示を出力する出力部を有する
請求項１から４のいずれか一項に記載の異常診断装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記連結不良が発生している場合、該連結不良が発生している前記連結部を特定するまで前記検出部の少なくとも一つの配置を変更することを示す画像を含む指示を前記出力部に出力させる
請求項５に記載の異常診断装置。
【請求項７】
複数の導体部と、隣り合う前記導体部を連結する複数の連結部とを有し、電流を負荷に供給する導体を備えた電源設備において、複数の前記導体部が連なる方向の前記導体の所定範囲に含まれる前記連結部における連結不良の発生有無を判定するとともに、前記連結不良が発生している場合には該連結不良が発生している前記連結部を特定する異常診断方法であって、
前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部のいずれかから前記導体に振動を与え、
前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部が連なる方向における前記所定範囲の両端に位置する各々の前記導体部に伝達された前記振動の特性を示す信号を検出し、
前記信号が示す前記振動の減衰に応じて前記連結部における前記連結不良の発生有無を判定し、
前記連結不良が発生している場合、該連結不良が発生している前記連結部を特定するまで前記導体に前記振動を与える前記導体部の位置および伝達された前記振動の特性を示す前記信号を検出する前記導体部の位置の少なくとも一つを変更することを示す画像を含む指示を出力する異常診断方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電源設備の異常診断装置および異常診断方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
受変電設備などの電源設備では、電力の安定供給のため、定期的な保守点検や状態監視などによる予防保全が図られている。電源設備は、初期不良、経年的な劣化や汚損などにより、局部的に過熱状態となることがある。その程度によっては、過熱状態となった部分が焼損などに至るおそれがある。特に、導体を構成する導体部同士がボルトなどの締結部材で締結された部分（以下、導体締結部という）は、締結部材の緩みによって導体間の接触抵抗が増加して過熱状態となる場合がある。
【０００３】
締結部材の緩みに伴う導体締結部の過度の温度上昇は、従来から各種の方法を用いて予測診断されている。例えば、導体締結部が過度に温度上昇する（過熱状態となる）ことにより生じる熱や臭気を検知する方法では、導体が実際に通電されて過熱状態となれば異常を検知可能である。しかしながら、電源設備の据え付け時や点検時などのように導体が通電していない状態では異常を検知することができず、異常予測の観点では十分でない。
【０００４】
また、導体締結部の締結部材を打振した際の加振力や音響によって該締結部材の緩みを検知する方法では、異常予測（過熱状態となり得るかの予測）は可能となるが、依然として次のような問題がある。例えば、ハンマーなどでの人手による打診では、広い振動周波数成分を安定かつ再現性良く発生させるインパルス状の打撃を加えることが難しく、打診結果のばらつきも大きいため、検知精度が低くなりやすい。加えて、すべての導体締結部を打診する必要もあり、作業効率が悪い。一般的に、電源設備では、複数の盤が並んで設置されることが多く、隣り合う盤内の導体同士を盤間ごとに締結する部分が存在する。三相交流の電源設備の場合、三本の主導体（水平母線）を要し、さらに冗長系（予備系）の電源系統も含めればその二倍の導体が必要となる。このため、導体締結部の数が多く、作業効率の向上を図ることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５６７４９３５号公報
特許第４３７７７６５号公報
特許第３５６０８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、導体締結部が多数存在する場合であっても、導体締結部における締結部材の緩みの発生有無の診断時間を短縮し、該導体締結部が過熱状態となり得るかの予測作業を効率化することが可能な電源設備の異常診断装置、および該異常診断装置を用いた導体の異常診断方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の異常診断装置は、複数の導体部と、隣り合う前記導体部を連結する複数の連結部とを有し、電流を負荷に供給する導体を備えた電源設備において、複数の前記導体部が連なる方向の前記導体の所定範囲に含まれる前記連結部における連結不良の発生有無を判定し、前記連結不良が発生している場合には該連結不良が発生している前記連結部を特定する。前記異常診断装置は、加振部と、少なくとも二つの検出部と、制御部とを備える。前記加振部は、前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部のいずれかから前記導体に振動を与える。少なくとも二つの前記検出部は、前記導体の前記所定範囲に存在する複数の前記導体部が連なる方向における前記所定範囲の両端に位置する各々の前記導体部に伝達された前記振動の特性を示す信号を検出する。前記制御部は、前記加振部および前記検出部の動作を制御し、前記信号が示す前記振動の減衰に応じて前記連結部における連結不良の発生有無を判定して前記連結不良が発生している前記連結部を特定する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１の実施形態に係る異常診断装置の概略的な構成を示すブロック図。
第１の実施形態に係る電源設備の異常の発生有無を予測診断する際における異常診断装置の加振部および検出部の配置（開始位置）を概略的に示す図。
第１の実施形態に係る異常診断装置において、異常診断処理時に制御部が実行する制御のフローチャート。
第１の実施形態に係る異常診断処理において、加振部、第１の検出部、および第２の検出部を開始位置から移動させた後の配置例を示す図。
第２の実施形態に係る異常診断装置の概略的な構成を示すブロック図。
第２の実施形態に係る電源設備の異常の発生有無を予測診断する際における異常診断装置の加振部および検出部の配置（開始位置）を概略的に示す図。
第２の実施形態に係る異常診断処理において、第３の検出部を開始位置から移動させた配置例を示す図。
第２の実施形態に係る異常診断処理において、第２の検出部を開始位置から移動させた配置例を示す図。
第３の実施形態に係る電源設備の異常の発生有無を予測診断する際における異常診断装置の加振部および検出部の配置（開始位置）を概略的に示す図。
第３の実施形態に係る異常診断処理において、開始位置における異常診断結果の一例を示す図。
第３の実施形態に係る異常診断処理において、第２の検出部を移動させた後の新たな診断対象区間（第２の診断対象区間および第３の診断対象区間）における加振部、第１から第３の検出部の配置例を示す図。
第３の実施形態に係る異常診断処理において、第３の検出部を移動させた後の新たな診断対象区間（第２の診断対象区間および第３の診断対象区間）における加振部、第１から第３の検出部の配置例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態に係る電源設備の異常診断装置、および該異常診断装置を用いた異常診断方法について、図１から図９Ｃを参照して説明する。電源設備は、少なくとも一つの盤を備えている。各々の盤は、筐体によって外部から隔てられた空間内に遮断器、断路器、変流器、変圧器、導体などが配置されて構成されている。電源設備は、異常時には遮断器などを作動させて通電を遮断し、例えば電力の配送電系統における電路の保護、電力の制御、設備の監視などを行う。電源設備は、導体を介して負荷に電力を供給する。電力が供給される負荷は、例えば工場設備やビル設備などであるが、これらに限定されない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る異常診断装置１の概略的な構成を示すブロック図である。図１に示すように、異常診断装置１は、主たる要素として、加振部２、検出部４、制御部６を備えている。異常診断装置１は、電源設備の診断対象箇所における異常の発生有無を予測診断する。予測診断の対象箇所は、例えば導体を構成する導体部同士が締結部材で締結された箇所（導体締結部）である。締結部材は、一例としてボルトとナットを適用するが、例えばねじ、リベット、ビスなど、適正な締付トルクで締結可能な部材であれば特に限定されない。なお、導体締結部にボルトの雄ねじと螺合する雌ねじを有するボルト孔を形成し、ナットを省略した締結形態であってもよい。異常診断装置１は、電源設備が備える導体を構成する導体部の連結不良、具体的には導体締結部におけるボルトとナットの緩みの発生有無を判定し、該連結不良が発生している箇所を特定する。これにより、異常診断装置１は、ボルトとナットの緩みが発生している導体締結部が過熱状態となり得るかを予測する。
（【００１１】以降は省略されています）

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