装置故障評価システム
【課題】 需要家装置から発生する音響信号を周波数分析し、需要家装置の故障や前兆となる異常を推定する。
【解決手段】 電力の供給を受ける負荷装置（設備、機器、部品を含む）７から発生する音響信号を測定する音響測定装置８と、測定された音響信号を波形分析し実測周波数成分を計算する周波数成分計算手段１１と、負荷装置毎に各負荷装置の故障や前兆となる周波数異常と推定される周波数異常周波数成分を有する周波数異常パターンを記憶するデータ記録手段１２と、前記実測周波数成分計算結果と複数の周波数異常周波数成分との周波数成分一致度を計算する周波数成分一致度計算手段１３と、各周波数成分一致度から前記負荷装置の故障やその前兆となる周波数異常パターンを推定し、出力または表示する周波数異常出力手段１４とを備えた装置故障評価システム。
【解決手段】 電力の供給を受ける負荷装置（設備、機器、部品を含む）７から発生する音響信号を測定する音響測定装置８と、測定された音響信号を波形分析し実測周波数成分を計算する周波数成分計算手段１１と、負荷装置毎に各負荷装置の故障や前兆となる周波数異常と推定される周波数異常周波数成分を有する周波数異常パターンを記憶するデータ記録手段１２と、前記実測周波数成分計算結果と複数の周波数異常周波数成分との周波数成分一致度を計算する周波数成分一致度計算手段１３と、各周波数成分一致度から前記負荷装置の故障やその前兆となる周波数異常パターンを推定し、出力または表示する周波数異常出力手段１４とを備えた装置故障評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば無停電電源システムや電力需給システム（例えばマイクログリッド需給管理システム）等の需要家装置から発生する音響信号の周波数成分を計算し、当該需要家装置の状態を評価する装置故障評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力の需要家装置から測定される物理量の周波数を分析し、その周波数分析結果から需要家装置の劣化や故障の可能性を評価する方法としては、幾つかの技術が提案されている。
【０００３】
従来の技術としては、予め模擬高圧配電線を用いて故障要因別の波形をサンプル収集し、各々のサンプル波形の所定次数までの高調波成分を解析する。そして、故障要因別に高調波含有率の次数毎の平均値の総和を求めた後、故障要因別の総和データの最大値及び最小値を算出して記憶する。実際の高圧配電線の地絡故障時、その零相に流れる電流波形が故障要因別の最大値と最小値の間に入るか否かに基づき、高圧配電線の地絡故障の原因を推定する（特許文献１）。
【０００４】
他のもう１つの従来技術は、需要家における基本波有効電力及び基本波無効電力の過度状態前後の変動有効分及び変動無効分を検出し、その変動分の大きさに基づいて需要家の負荷、力率改善コンデンサ、変圧器等の投入・停止といった運用状態を特定する。
【０００５】
また、この技術では、需要家設備の投入時の電流を周波数分析し、高調波成分の波形パターンである設備毎に異なり、かつ時間的に高調波成分比率が変化する変化パターンを取り出し、需要家設備の運用状態や障害発生設備を特定する（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−２１７４５１号公報
【特許文献２】特許第３９５２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前者の技術は、高圧配電線の地絡故障の原因を特定するだけであり、後者の技術は、専ら需要家設備の投入・停止の運用状態を特定するものであって、音響発生源となる需要家装置から発生する音響の周波数成分から需要家装置の故障やその前兆となる異常を推定するものでない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、需要家装置から発生する音響信号を測定し、その測定された音響信号を周波数分析し、当該需要家装置の故障や前兆となる異常を推定する装置故障評価システム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、電力系統から電力の供給を受ける需要家装置（設備、機器、部品を含む。）から発生する音響信号を測定する音響測定手段と、この音響測定手段で測定される音響信号を波形分析し実測周波数成分を計算する周波数成分計算手段と、前記需要家装置毎に当該各需要家装置の故障や前兆となる周波数異常と推定される周波数異常周波数成分を有する周波数異常パターンを記憶するデータ記録手段と、前記周波数成分計算手段で得られた実測周波数成分計算結果と前記データ記録手段に記憶される複数の周波数異常周波数成分との周波数成分一致度を計算する周波数成分一致度計算手段と、この周波数成分一致度計算手段で算出された各周波数成分一致度から前記需要家装置の故障やその前兆となる前記周波数異常パターンと推定し、出力または表示する周波数異常出力手段とを備えた電力品質評価システムである。
【００１０】
また、本発明は、予め各需要家装置の正常時の周波数と推定される周波数正常周波数成分を有する周波数正常パターン、あるいは各需要家装置の故障や前兆となる周波数異常と推定される周波数異常周波数成分を有する周波数異常パターンと前記各要家装置の正常時の周波数と推定される周波数正常周波数成分を有する周波数正常パターン、あるいは各需要家装置の故障や前兆となる周波数異常と推定される周波数異常周波数成分を有する周波数異常パターンと前記各要家装置の正常時の周波数と推定される周波数正常周波数成分を有する周波数正常パターンと各需要家装置が並列接続される他の需要家装置特有の周波数と推定される負荷周波数成分の周波数負荷パターンをデータ記録手段に記憶し、前記周波数成分計算手段で得られた実測周波数成分計算結果との周波数成分一致度を計算し、この周波数成分一致度から前記需要家装置の故障やその前兆となる周波数正常パターン、周波数異常パターン、周波数負荷パターンを推定し、出力または表示する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、需要家装置から発生する音響信号を測定し、その測定された音響信号を周波数分析し、需要家装置の故障や前兆となる異常を推定できる装置故障評価システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る装置故障評価システムの電力系統への適用例を示す系統図。
【図２】本発明に係る装置故障評価システムの実施形態１を示す概略構成図。
【図３】周波数成分計算手段の一具体例であるＦＦＴ処理部を用いた構成図。
【図４】周波数正常パターンと周波数異常パターンの一例を説明する図。
【図５】予めデータベースに格納される複数の周波数異常パターン例を説明する図。
【図６】周波数成分一致度計算手段の機能ブロック及び処理内容を説明する図。
【図７】周波数成分の規格化を説明する図。
【図８】規格化された実測周波数成分結果と規格化された周波数異常周波数成分とが完全一致している例を説明する図。
【図９】規格化された実測周波数成分結果と規格化された周波数異常周波数成分とが完全に一致していない例を説明する図。
【図１０】規格化された実測周波数成分結果と規格化された周波数異常周波数成分とが一部一致している例を説明する図。
【図１１】規格化実測周波数成分計算結果と規格化周波数異常周波数成分との一致度の程度と規格化差合計値との関係を表わす図。
【図１２】周波数成分一致度と規格化差分合計値との関係を別の観点から表わした図。
【図１３】図２に示す周波数異常推定手段の一具体例を示す構成図
【図１４】周波数異常周波数成分と周波数成分一致度との関係を説明する図。
【図１５】周波数異常抽出閾値を設けずに周波数異常推定結果を表示部に表示した一例を示す図。
【図１６】図２に示す装置故障評価システムの実施形態１の変形例１を示す構成図。
【図１７】周波数正常周波数成分と周波数成分一致度との関係を説明する図。
【図１８】図２に示す装置故障評価システムの実施形態１の変形例２を示す構成図。
【図１９】図２に示す装置故障評価システムの実施形態１の変形例３を示す構成図。
【図２０】異なる複数種類の周波数パターンの表示例を説明する図。
【図２１】本発明に係る装置故障評価システムの実施形態２を示す構成図。
【図２２】一定時間毎に取得した複数の周波数異常パターン毎の周波数成分一致度の時系列的な変化の表示例を示す図。
【図２３】本発明に係る装置故障評価システムの実施形態３を示す構成図。
【図２４】図２３のアラーム発生手段から発生するアラームのアラーム伝送系を示す図。
【図２５】アラームの発生条件を説明する図。
【図２６】図２３に示す構成に新たに制御指令発生手段を設けた装置故障評価システムの実施の形態４を示す構成図。
【図２７】図２３の制御指令発生手段から発生する制御指令の制御指令伝送系を示す図。
【図２８】制御指令の発生条件を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明に係る装置故障評価システム１を電力系統に適用した一例を示す図である。
装置故障評価システム１は、例えば上位電力系統２の送電線３から変圧器４を経て所定の電力を受電する母線５に対して、配電線（送電線とも成り得る）６を介して需要家装置である負荷装置７が接続されている。ここで、負荷装置７とは、無停電電源システムや電力需給システム（例えばマイクログリッド需給管理システム等）等のごとく電力需要家のために設置される装置であって、単なる装置だけでなく、上位電力系統２から電力の供給を受ける設備、機器、部品なども含むものである。また、図１では、１台の負荷装置７を示しているが、故障ないしその前兆となる異常時に何らかの音響を発する全ての負荷装置７を対象とするものである。
【００１５】
故障ないしその前兆となる異常の際に音響発生源となりうる負荷装置７の筐体内部、筐体外壁または装置筐体近傍には、集音マイクやアンプ等からなる音響測定部８ａ及びアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部８ｂを備えた音響測定装置８が配置される。なお、音響測定部８ａが音響信号を直接にデジタル信号として出力するものであれば、ＡＤ変換部８ｂは不要となる。音響測定装置８は、負荷装置７から音響信号１０を測定し、伝送系９を通して装置故障評価システム１へ送信する。
【００１６】
装置故障評価システム１は、音響測定装置８で測定された負荷装置７（音響発生源）から発生する音響信号１０を収集し、音響信号１０の周波数成分を分析し、負荷装置７の故障やその前兆となる異常を推定する。
【００１７】
よって、図１では、装置故障評価システム１と音響測定装置８は互いに別の構成体として記載されているが、本発明に係る装置故障評価システムの中には音響信号１０を測定する音響測定装置８も必須構成要素として含むものである。
【００１８】
図２は本発明に係る装置故障評価システムの実施形態１を示す構成図である。
装置故障評価システム１は、コンピュータを用いて、一定の処理手順に従ってソフトウエア的に処理するものであって、機能的には，周波数成分計算手段１１と、データ記録手段１２と、周波数成分一致度計算手段１３と、周波数異常推定手段（広義には周波数異常出力手段に相当する）１４とで構成される。
【００１９】
周波数成分計算手段１１は、音響測定装置８で測定された負荷装置７から発生する音響信号１０を波形分析し、その音響信号１０を構成する周波数成分からなる実測周波数成分計算結果１５を取得し、データ記録手段１２に保存すると共に、周波数成分一致度計算手段１３に送る。
【００２０】
データ記録手段１２は、装置（設備、機器、部品を含む）の故障，その前兆となる異常を推定するために必要な各種のデータを記録するものであって、データベース１６により構成される。データベース１６には、周波数成分計算手段１１で計算された実測周波数成分計算結果１５を保存する他、予め各負荷装置７、…に対応する例えば周波数異常と推定される周波数成分（以下、周波数異常周波数成分と呼ぶ）１７のパターン（以下、周波数異常パターンと呼ぶ）１８が格納されている
周波数成分一致度計算手段１３は、データベース１６に保存された実測周波数成分計算結果１５と周波数異常周波数成分１７の周波数成分との一致度（以下、周波数成分一致度と呼ぶ）１９を計算する機能を持っている。
【００２１】
周波数異常推定手段１４は、周波数成分一致度計算手段１３で計算された周波数成分一致度１９が高いとき、該当する周波数異常周波数成分１７に対応する周波数異常パターン１８を周波数異常の可能性が高い当該周波数異常パターン１８と推定し、この推定された周波数異常パターン１８を周波数異常推定結果２０として出力する。
【００２２】
周波数異常推定結果２０の出力形式としては、例えば、表示装置に表示するとか、プリンタから印字出力するか、あるいはデータ記録手段１２または別個の記憶手段に記憶し、あるいは専用伝送回線等を介して外部の出力装置に出力する形式などがある。
【００２３】
次に、以上のような装置故障評価システム１の作用について説明する。
先ず、周波数成分計算手段１１では、音響測定装置８から送られてくる音響信号１０に含まれる周波数の次数毎の成分を計算する。
【００２４】
周波数の次数毎の成分を計算する手法としては、最も一般的には高速フーリェ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）が用いられる。
【００２５】
周波数としては、一定の周期を有し、周期の違う正弦波の集まりとして表される。今、周波数の基本波を一次とすると、周期が基本波の１／２（周波数は２倍）となる正弦波を２次、周期が基本波の１／３（周波数は３倍）となる正弦波を３次、以下同様に周期が基本波の１／ｎ（周波数はｎ倍）となる正弦波をｎ次と呼ぶ。
【００２６】
例えば基本波を１Ｈｚとすると、２次は２Ｈｚ、３次は３Ｈｚとなり、次数とＨｚは一致する。Ｈｚは周波数の単位となる。１秒間に１周期の周波数を１Ｈｚという。同様に、基本波を１０Ｈｚとすると、２次は２０Ｈｚ、３次は３０Ｈｚとなり、次数はＨｚの１０倍となる。
【００２７】
一般に人間が知覚できる音響信号１０の周波数範囲は２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚであるが、人間どうしの会話の周波数の範囲は２００Ｈｚ〜８ｋＨｚである。
【００２８】
ところで、観測データ（測定データ）が装置の動作特性から離散的なサンプリングデータである場合があり得る。このようなサンプリングデータから周波数成分を求める場合、離散型フーリェ変換と呼ばれる手法を用いて求める必要がある。
【００２９】
その点、高速フーリェ変換（ＦＦＴ）は、離散型フーリェ変換を高速に解けるように改良した手法であって、連続的または離散的なサンプリングデータの何れにも対応でき、周波数解析において最も汎用的な手法と言える。
【００３０】
そこで、本実施の形態における周波数成分計算手段１１は、図３に示す高速フーリェ変換機能を持つＦＦＴ処理部１１ａを用いて、周波数成分の計算処理を行う。
【００３１】
すなわち、ＦＦＴ処理部１１ａは、入力される音響信号１０を波形分析し、音響信号１０に含まれる周波数の次数毎の成分を計算する。
【００３２】
ここで、各次数の周波数の大きさを、周波数スペクトルの大きさとすると、周波数含有率は、周波数の次数毎に計算されるもので、式（１）で表される。
【００３３】
周波数含有率（次数）＝周波数スペクトルの大きさ（次数毎）÷サンプル周波数における周波数スペクトルの大きさの総和 ……（１）
例えばサンプル周波数が１Ｈｚ〜１０００Ｈｚであれば、サンプル周波数の総和は１Ｈｚから１０００Ｈｚまでの周波数スベクトル（次数毎）の総和となる。
【００３４】
一方、データベース１６には、前述したように周波数異常パターン１８の周波数異常周波数成分１７が格納されている。周波数異常パターン１８とは、設備，装置,機器，部品の故障やその前兆となる周波数の異常パターンである。
【００３５】
周波数の正常・異常パターンについて、図４により説明する。
図４（ａ）は周波数正常パターン２１の一例を示す図であって、４００Ｈｚから５００Ｈｚにピークを有する周波数スペクトル分布を示している。ここで、周波数正常パターン２１とは、装置の故障やその前兆とならない周波数のパターンであって、通常運用時の周波数パターンである。これは、設備ごと、装置ごと、機器ごと、部品ごとに異なる。
【００３６】
図４（ｂ）は周波数異常パターン１８の一例を示す図であって、４００Ｈｚから５００Ｈｚにピークを有する周波数スペクトル分布とは別に、１５００Ｈｚ付近に異常を示す周波数スペクトル分布が存在する。
【００３７】
図５（ａ）〜（ｃ）は、データベース１６に格納されている周波数異常パターン１８−Ａ、１８−Ｂ、１８−Ｃの一例であって、縦軸が周波数の大きさ（周波数含有率）、横軸が周波数（Ｈｚ）で表している。周波数含有率は前述したように周波数の次数毎に式（１）で計算される。
【００３８】
周波数異常パターン１８−Ａ、１８−Ｂ、１８−Ｃは、正常な周波数分布とは別に、異常な周波数分布（周波数異常周波数成分）を有する。因みに、周波数異常パターン１８−Ａは、１５００Ｈｚ付近に異常な周波数分布があり、周波数異常パターン１８−Ｂは、１２００〜１３００Ｈｚ付近に異常な周波数分布があり、周波数異常パターン１８−Ｃは、１３００Ｈｚ付近，１７００Ｈｚ〜１８００Ｈｚ付近に異常な周波数分布がある例である。
【００３９】
なお、周波数異常パターン１８は、正常な周波数分布と異常な周波数分布とが完全に周波数的に分離されているものでなく、例えば正常周波数分布に一部重なり合って突き出すような分布を示す異常な周波数分布の場合もある。
【００４０】
ところで、異常周波数を含む音響信号１０（異常音）は、電力需給システムを構成する負荷装置（設備，装置、機器，部品）７の故障だけでなく、その故障の前兆となっている場合が多い。そのため、データベース１６には、電力需給システム等を構成する各負荷装置７の故障の他、その前兆となる異常となる周波数の次数毎成分の組み合せ及び周波数の次数毎成分の含有率からなる多数の周波数異常パターン１８が格納される。
【００４１】
図６は周波数成分一致度計算手段１３の機能ブロック及び処理内容を説明する図である。
【００４２】
周波数成分一致度計算手段１３は、実測周波数成分計算結果１５の合計が１となるように規格化する処理を実行する規格化計算処理部１３ａと、この規格化計算処理部１３ａで計算された実測周波数成分計算結果１５の規格化結果（規格化した値）とデータベース１６に格納される周波数異常周波数成分１７毎に周波数成分の合計が１となるように規格化した値との一致度を計算する一致度計算処理部１３ｂとが設けられている。
【００４３】
規格化計算処理部１３ａは、サンプル周波数の領域において、周波数成分計算手段１１から実測周波数成分計算結果１５を受け取ると、規格化処理を実行し、実測周波数成分計算結果１５に含む各次数の周波数成分の合計が１となるように規格化する。
【００４４】
規格化処理は、次の式（２）を用いて、規格化後のｊ次（ｊは２以上の自然数）の成分を算出する。
【００４５】
規格化後のｊ次の成分＝規格化前ｊ次の周波数成分／規格化前の周波数成分の合計値
……（２）
式（１）と式（２）のサンプル周波数が同じであるとすれば、式（２）の規格化後のｊ次の成分は、実測周波数成分計算結果１５における周波数含有率（ｊ次）となる。
【００４６】
但し、図５に示すように正常な周波数分布が異常な周波数分布に比べて大きいとき、周波数正常パターン２１と周波数異常パターン１８との差が相対的に小さいことから、サンプル周波数としては、異常な周波数領域を相対的に多く含む領域からサンプリングすることが必要である。
【００４７】
例えば周波数異常パターン１８−Ａにおけるサンプル周波数は１５００Ｈｚ付近、周波数異常パターン１８−Ｂにおけるサンプル周波数は１２００Ｈｚ〜１３００Ｈｚ付近、周波数異常パターン１８−Ｃにおけるサンプル周波数は１３００Ｈｚ〜１８００Ｈｚ付近の領域を多く含むようにサンプリングする。
【００４８】
図７は周波数成分の規格化におけるサンプル周波数を説明する図である。
図７（ａ）は周波数異常パターン１８−Ａのサンプル周波数の領域が１０００Ｈｚ〜２０００Ｈｚとした場合であって、異常な周波数分布の積分値の合計を１とする。同様に、図７（ｂ）は周波数異常パターン１８−Ｂのサンプル周波数の領域が１０００Ｈｚ〜１５００Ｈｚとした場合、図７（ｃ）は周波数異常パターン１８−Ｃのサンプル周波数の領域が１０００Ｈｚ〜２０００Ｈｚとした場合である。
【００４９】
一致度計算処理部１３ｂは、サンプル周波数領域において、実測周波数成分計算結果１５の規格後の値（以下、規格化実測周波数成分計算結果２２と呼ぶ。図８（ａ）参照）と、データベース１６にある周波数異常周波数成分１７の規格化後の値（以下、規格化周波数異常周波数成分２３と呼ぶ。図８（ｂ）参照）との差分の絶対値を次数ごとに取り、式（３）のように合計値（以下、規格化差分合計値２４と呼ぶ）を計算する。
【００５０】
規格化差分合計値２４＝|規格化後の周波数ｉＨｚの成分（実測周波数成分計算結果１５）−規格化後の周波数ｉＨｚの成分（周波数異常周波数成分１７）|＋|規格化後の周波数ｊＨｚの成分（実測周波数成分計算結果１５）−規格化後の周波数ｊＨｚの成分（周波数異常周波数成分１７）|＋ …… ＋|規格化後の周波数ｎＨｚの成分（実測周波数成分計算結果１５）−規格化後の周波数ｎＨｚの成分（周波数異常周波数成分１７）|
＝|周波数ｉＨｚの成分（規格化実測周波数成分計算結果２２）−周波数ｉＨｚの成分（規格化周波数異常周波数成分２３）|＋|周波数ｊＨｚの成分（規格化実測周波数成分計算結果２２）−周波数ｊＨｚの成分（規格化周波数異常周波数成分２３）|＋ …… ＋|周波数ｎＨｚの成分（規格化実測周波数成分計算結果２２）−周波数ｎＨｚの成分（規格化周波数異常周波数成分２３）|（但し、サンプル周波数領域はｉＨｚ〜ｎＨｚである）。 ……（３）
すなわち、一致度計算処理部１３ｂは、図８に示すように規格化実測周波数成分計算結果２２と規格化周波数異常周波数成分２３との周波数成分及び大きさとも完全に一致している場合、前記式（３）から規格化差分合計値２４＝０となる（但し、サンプル周波数領域が１５００Ｈｚ〜１５１０Ｈｚの範囲である）。
【００５１】
一方、図９は規格化実測周波数成分計算結果２２と規格化周波数異常周波数成分２３とが全く一致していない例を示す図である。
一致度計算処理部１３ｂは、式（３）に基づき、規格化実測周波数成分計算結果２２と規格化周波数異常周波数成分２３が完全に一致していない場合、規格化実測周波数成分計算結果２２の合計値と、規格化周波数異常周波数成分２３の合計値がそれぞれ「１」であることから、規格化差分合計値２４は「２」となる。但し、サンプル周波数領域は１５００Ｈｚ〜１５１０Ｈｚの範囲である。
【００５２】
また、図１０は規格化実測周波数成分計算結果２２と規格化周波数異常周波数成分２３とが一部一致している例を示す図である。一部一致の場合の規格化差分合計値２４は、一致していない部分の合計値であって、完全一致している場合の値「０」から全く一致していない場合の値「２」までの中間の値となる。
【００５３】
因みに、図１０の例では、一致していない部分の和としては、規格化実測周波数成分計算結果２２の周波数領域１５０３Ｈｚの値０．６と、規格化周波数異常周波数成分２３の周波数領域１５０７Ｈｚの値０．６との和である「１．２」となる。但し、サンプル周波数領域は１５００Ｈｚ〜１５１０Ｈｚの範囲である。
【００５４】
図１１は規格化実測周波数成分計算結果２２と規格化周波数異常周波数成分２３との一致度の程度と規格化差合計値２４との関係を示す図である。この図から明らかなように、完全一致の規格化差分合計値２４は「０」、完全不一致の規格化差分合計値２４は「２」となり、部分的に一致しているときはその中間の値となることを表わしている。
【００５５】
ここで、周波数成分一致度１９の定義について考える。
今、規格化実測周波数成分計算結果２２と規格化周波数異常周波数成分２３が完全に一致している場合を１００％、全く一致していない場合を−１００％、これらの中間を０％となるようにすれば、図１２に示すように理解し易く表すことができる。
【００５６】
そこで、図１２に示す周波数成分一致度１９と規格化差分合計値２４との間の変換式は、式（４）で表わせる。その結果、式（４）で計算された結果が周波数成分一致度１９と定義することができる。
周波数成分一致度１９＝（１−規格化差分合計値２４）×１００（％）…（４）
すなわち、一致度計算処理部１３ｂは、周波数異常周波数成分１７ごとに、実測周波数成分計算結果１５との周波数成分一致度１９を式（４）によって計算し、周波数異常推定手段１４に渡す。
【００５７】
周波数異常推定手段１４は、周波数成分一致度計算手段１３から受け取った周波数異常周波数成分１７ごとの周波数成分一致度１９をもとに、周波数異常となる周波数異常パターン１８を推定する。
【００５８】
図１３は、周波数異常推定手段１４の機能ブロック及び処理内容を説明する図である。
【００５９】
周波数異常推定手段１４は一致度並び替え処理部１４ａと周波数異常抽出部１４ｂとで構成される。
【００６０】
一致度並び替え処理部１４ａは、周波数異常周波数成分１７の周波数成分一致度１９をもとに当該周波数異常周波数成分１７を並び替える処理を行うものであって、例えば周波数成分一致度１９の高いものから順に並び替える処理を実行する。
【００６１】
周波数異常抽出部１４ｂは、周波数成分一致度１９の高いものから順に並び替えた周波数異常周波数成分１７をもつ周波数異常パターン１８の中から、周波数異常と推定されるパターン１８を抽出し、周波数異常推定結果２０として出力する。
【００６２】
図１４は周波数異常周波数成分１７と周波数成分一致度１９との関係を説明する図である。
【００６３】
周波数異常推定手段１４は、一致度並び替え処理部１４ａが周波数異常周波数成分１７に対応する周波数異常パターン１８を、周波数成分一致度１９の高いものから順に左側から並べていくと、図１４に示すように周波数成分一致度１９が１００％から−１００％の間に収まり、左側にあるほど周波数異常が高く、右側にあるほどほど周波数異常が低いと考えることができる。
【００６４】
従って、周波数異常推定手段１４の周波数異常抽出部１４ｂでは、実験の積み重ねや経験等を通して装置の故障やその前兆となる異常に影響を与える可能性を考慮しつつ周波数異常抽出閾値２５を設定し、周波数成分一致度１９が周波数異常抽出閾値２５よりも高い周波数異常周波数成分１７をもつ周波数異常パターン１８を周波数異常として抽出することが可能である。つまり、周波数異常抽出部１４ｂは、図１４に示すように周波数異常抽出閾値２５より上側に存在する周波数異常周波数成分１７を持つ周波数異常パターン１８を周波数異常推定結果２０として出力する。
【００６５】
なお、周波数異常推定手段１４としては、周波数要因抽出閾値２５を設けることなく、周波数成分一致度１９の高い順に並べ替えて周波数異常推定結果２０として出力してもよい。
【００６６】
図１５は周波数異常抽出閾値２５を設けずに周波数異常推定結果２０を表示装置に表示した一例を示す図である。
【００６７】
同図において、縦軸が周波数成分一致度１９、横軸が周波数異常パターン１８であって、周波数成分一致度１９の高い順番に左側から右側に表示している。
【００６８】
従って、以上のような実施の形態によれば、需要家装置である各負荷装置７自身または当該負荷装置７近傍に音響測定装置８を配置し、この音響測定装置８で負荷装置７，…から発生する異常音を含む音響信号１０を測定し、この音響信号１０に含まれる周波数の次数毎の成分を計算し、実測周波数成分計算結果１５を取り出す。そして、実測周波数成分計算結果１５と予めデータベース１６に格納される装置等の故障やその前兆となる異常を表す複数の異常周波数成分１７との周波数成分一致度を計算し、周波数異常周波数成分１７の高い一致度を持つ周波数異常バターン１８を抽出するので、需要家装置（設備，機器，部品を含む）の故障やその前兆となる周波数異常パターンを確実、かつ正確に推定できる。
【００６９】
また、周波数成分一致度計算手段１３は、周波数成分計算手段１１で得られる実測周波数成分計算結果１５の合計が１となるように規格化する規格化計算処理部１３ａと、一致度計算処理部１３ｂとを設け、この一致度計算処理部１３ｂが規格化計算処理部１３ａで規格化された規格化実測周波数成分計算結果２２とデータベース１６に格納された周波数異常周波数成分２３毎の周波数成分の合計が１となるように規格化された各規格化周波数異常周波数成分２３との差分から周波数成分一致度を計算し、一致度の高い順番に並べて表示するので、周波数異常パターン１８を見やすく並べて表示でき、何れの周波数異常パターン１８が最も故障やその前兆ト成る異常に影響を与えているか容易に把握することができる。
【００７０】
（実施の形態１の変形例）
（変形例１）
図１６は本発明に係る装置故障評価システムの実施の形態１における変形例１を示す構成図である。
【００７１】
変形例１における装置故障評価システム１は、実施の形態１と同様に、周波数成分計算手段１１と、データ記録手段１２と、周波数成分一致度計算手段１３と、周波数異常推定手段１４とで構成される。
【００７２】
上記実施の形態１では、データベース１６に各負荷装置７の故障やその前兆となる異常を有する周波数異常周波数成分１７、…を持った周波数異常パターン１８，…を格納した後、周波数成分一致度計算手段１３が周波数成分計算手段１１で得られた実測周波数成分計算結果１５とデータベース１６に格納される周波数異常周波数成分１７の周波数成分との一致度１９を計算したが、この変形例１では、図１６に示すように周波数異常周波数成分１７を持った複数の周波数異常パターン１８に代えて、データベース１６に各負荷装置７に関する周波数正常と推定される周波数正常周波数成分１７ｂ，…を持った周波数正常パターン１８ｂ，…を格納し、周波数成分一致度計算手段１３にて実測周波数成分計算結果１５との一致度を計算する構成である。
【００７３】
従って、変形例１では、負荷装置７の筐体内部、筐体外部、当該筐体近傍に音響測定装置８を設置し、負荷装置７から発生する音響信号１０を測定し、周波数成分計算手段１１に音響信号１０の波形分析を実施し、周波数成分を計算する点については、実施の形態１と全く同じである。
【００７４】
周波数成分一致度計算手段１３は、図６に示す構成に基づき、実測周波数成分計算結果１５の規格化処理を行った後、この規格化された実測周波数成分計算結果１５と、データベース１６に保存されている規格化された周波数正常周波数成分１７ｂの周波数成分との周波数成分一致度１９ｂを計算する。なお、周波数成分一致度計算手段１３の規格化処理、規格化差分処理及び周波数成分一致度１９ｂの処理は前述する式（２）〜式（４）に従って計算処理を行う。
【００７５】
周波数異常推定手段１４は、図１３に示すように一致度並び替え処理部１４ａと周波数異常抽出部１４ｂで構成される。一致度並び替え処理部１４ａは、周波数正常周波数成分１７ｂの周波数成分一致度１９ｂのもとに、周波数正常周波数成分１７ｂを並び替える処理を行う。例えば、周波数成分一致度１９ｂの高いものから順に並び替える。
【００７６】
周波数異常抽出部１４ｂは、一致度並び替え処理部１４ａにて周波数成分一致度１９ｂの高いものから順に並び替えられた周波数正常周波数成分１７ｂをもつ周波数正常パターン１８ｂのうち、当該周波数正常周波数成分１７ｂをもつ周波数正常パターン１８ｂの周波数成分一致度１９ｂが低いとき、周波数異常の可能性をもった周波数正常パターン１８ｂと推定し、周波数異常推定結果２０として出力する。
【００７７】
因みに、実測周波数成分計算結果１５と周波数正常周波数成分１７ｂとの周波数成分一致度１９ｂが高い場合、例えば両周波数成分が完全に一致した場合には周波数正常パターン１８ｂそのものとなり、正常な周波数であることを意味する。
【００７８】
図１７は周波数成分一致度１９ｂと周波数正常周波数成分１７ｂとの関係を示す図である。すなわち、図１７は、周波数正常周波数成分１７ｂに対応する周波数正常パターン１８ｂを、周波数成分一致度１９ｂの高いものから順に左側から右側に並べたものであって、周波数成分一致度１９ｂが１００％から−１００％の間に収まり、左側にあるほど周波数正常として高いと考えられる。
【００７９】
よって、予め周波数異常閾値２６を設定しておけば、周波数成分一致度１９ｂが周波数異常閾値２６よりも低いとき、周波数異常と推定することができる。
【００８０】
（変形例２）
図１８は本発明に係る装置故障評価システムの実施の形態１における変形例２を示す構成図である。
【００８１】
変形例２における装置故障評価システム１は、実施の形態１と同様に、周波数成分計算手段１１と、データ記録手段１２と、周波数成分一致度計算手段１３と、周波数異常推定手段１４とで構成される。
【００８２】
データ記録手段１２を構成するデータベース１６に各負荷装置７に関する故障やその前兆となる周波数異常周波数成分１７，…を持った周波数異常パターン１８，…及び各負荷装置７に関する周波数正常と推定される周波数正常周波数成分１７ｂ，…を持った周波数正常パターン１８ｂ，…が格納され、周波数成分一致度計算手段１３にて実測周波数成分計算結果１５との一致度を計算する構成である。
【００８３】
周波数成分一致度計算手段１３は、図６に示す構成及び式（２）、式（３）に基づき、周波数成分計算手段１１で計算された実測周波数成分計算結果１５とデータベース１６に保存されている周波数異常周波数成分１７の周波数成分と、同じく実測周波数成分計算結果１５と周波数正常周波数成分１７ｂの周波数成分とのそれぞれの周波数成分一致度１９，１９ｂを計算する。
【００８４】
周波数異常推定手段１４は、周波数成分一致度計算手段１３で計算された周波数成分一致度１９，１９ｂに基づき、周波数成分一致度１９が高い周波数異常パターン１８を周波数異常の可能性が高い周波数異常パターン１８と推定し、また、周波数成分一致度１９ｂが低い周波数正常パターン１８ｂを周波数異常の可能性を示す周波数正常パターン１８ｂと推定する。そして、周波数異常推定手段１４は、周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９と、周波数正常パターン１８ｂの周波数成分一致度１９ｂとの両方から周波数異常を判定し、その判定結果を周波数異常推定結果２０として出力する。
【００８５】
従って、この変形例によれば、周波数異常の可能性が高い周波数異常パターン１８の周波数異常周波数成分の高調波一致度１９だけでなく、周波数異常の可能性を示す周波数正常パターン１８ｂの周波数正常周波数成分の高調波一致度１９ｂも考慮しつつ、負荷装置７の故障や前兆となる異常を推定することができる。
【００８６】
（変形例３）
図１９は本発明に係る装置故障評価システムの実施の形態１における変形例３を示す構成図である。
【００８７】
上位の商用電力系統２に接続される需要家の電力系統母線５には、企業の工場内を例に挙げれば、各建屋ごとに多数の設備、装置、機器が設置され、また同一の建物であっても各階ごとに異なる設備、装置、機器が設置されている。その結果、周波数異常の可能性が高い周波数異常パターン１８の周波数正常周波数成分の高調波一致度だけから、負荷装置７の故障やその前兆となる異常を推定することが難しい。例えば、周波数異常の可能性が高い周波数異常パターン１８だけでなく、設備、装置、機器が正常であっても、他の設備、装置、機器の影響を受けて、周波数異常の可能性を示す周波数正常周波数成分の周波数正常パターン１８ｂを発生したり、あるいは電力系統母線５に複数の設備、装置、機器が並列的に接続されている場合、負荷特有の周波数の影響の高い負荷周波数成分の周波数負荷パターンを発生する場合もある。このことは、総合的に周波数成分の一致度１９を把握し、周波数成分の異常を推定することが望ましい。
【００８８】
そこで、変形例３における装置故障評価システム１は、実施の形態１と同様に、周波数成分計算手段１１と、データ記録手段１２と、周波数成分一致度計算手段１３と、周波数異常推定手段１４とで構成される。
【００８９】
データ記録手段１２を構成するデータベース１６には予め各負荷装置７に関する故障やその前兆となる周波数異常周波数成分１７，…を持った周波数異常パターン１８，…と、各負荷装置７に関する周波数正常と推定される周波数正常周波数成分１７ｂ，…の周波数正常パターン１８ｂ，…と、並列する負荷装置７，…が存在する場合にその負荷特有の周波数と推定される負荷周波数成分１７ｃ，…の周波数負荷パターン１８ｃ，…が格納されている。
【００９０】
この状態において、周波数成分一致度計算手段１３は、前述した図６の構成及び式（２）〜式（４）に基づき、周波数成分計算手段１１によって保存された実測周波数成分結果１５と周波数異常周波数成分１７の周波数成分との周波数成分一致度１９と、前記実測周波数成分結果１５と周波数正常周波数成分１７ｂの周波数成分との周波数成分一致度１９ｂと、前記実測周波数成分結果１５と負荷周波数成分１７ｃの周波数成分との周波数成分一致度１９ｃをそれぞれ計算する。
【００９１】
周波数異常推定手段１４は、周波数成分一致度計算手段１３で計算された周波数成分一致度１９，１９ｂ，１９ｃの中から、周波数成分一致度１９が高い周波数異常パターン１８を周波数異常の可能性が高い周波数異常パターン１８と推定し、周波数成分一致度１９ｂが低い周波数正常パターン１８ｂを周波数異常の可能性を示す周波数正常パターン１８ｂと推定し、さらに、周波数成分一致度１９ｃが高い周波数負荷パターン１８ｃを負荷による周波数の影響の高い周波数負荷パターン１８ｃと推定する。
【００９２】
そして、周波数異常推定手段１４は、周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９と周波数正常パターン１８ｂの周波数成分一致度１９ｂと周波数負荷パターン１８ｃの周波数成分一致度１９ｃとから周波数異常を判定し、その判定結果を周波数異常推定結果２０として出力する。
【００９３】
図２０は周波数成分一致度と周波数パターンとの表示例を示す図である。同図において縦軸が高調波成分一致度１９，１９ｂ，１９ｃ、横軸が高調波成分一致度１８と各パターン２１ａ〜２１ｃとの関係を表す。
【００９４】
周波数異常推定手段１４は、周波数異常推定結果２０を出力する機能を有する。出力する機能とは、印字出力する機能、他の監視センター装置に伝送する機能、システムのデータベース１６に蓄積する機能の他、表示部に表示する機能等を含むものである。
【００９５】
従って、周波数異常推定手段１４としては、図２０に示すように、周波数異常推定結果２０を表示部に表示することができる。
【００９６】
図２０（ａ）では、高調波正常パターン１８ｂが周波数異常抽出閾値２５の上側に存在し、また高調波負荷パターン１８ｃが周波数正常パターン１８ｂの下側にあり、周波数異常パターン１８が周波数異常抽出閾値２５の下側にあるが、当該周波数異常パターン１８の周波数は負荷周波数の影響を受けているので、正常であり故障はないと判断できる。つまり、母線５に接続される負荷装置７が近くの他の負荷装置である例えばパソコンや回転機などの影響を受けて異常となる成分の周波数が発生していると考えられる。
【００９７】
一方、図２０（ｂ）では、周波数異常パターン１８が周波数異常抽出閾値２５の上側に存在し、高調波正常パターン１８ｂが周波数異常抽出閾値２５の下側にあるが、周波数異常パターン１８が周波数正常パターン１８ｂや周波数負荷パターン１８ｃの上側にあることから、その周波数異常パターン１８の周波数は、異常であり故障の可能性があると判断できる。
【００９８】
従って、以上のような変形例３によれば、高調波成分一致度計算手段１３は、一致度を計算し、一致度の高い順番に並べて表示可能とするので、各周波数パターン１８、１８ｂ，１８ｃを見やすく並べて表示でき、これら複数のパターン１８、１８ｂ，１８ｃから総合的に周波数成分の一致度１９，１９ｂ，１９ｃを把握し、周波数成分の異常を推定することができる。
【００９９】
（実施の形態２）
図２１は本発明に係る装置故障評価システムの実施の形態２を示す構成図である。
この装置故障評価システム１は、図２に示す周波数成分計算手段１１、データ記録手段１２及び周波数成分一致度計算手段１３の他に、周波数成分一致度計算手段１３の出力側に周波数異常推定手段１４に代えて、結果表示制御手段３１を設けた構成である。なお、周波数異常推定手段１４や結果表示制御手段３１は、広義には何れも周波数異常出力手段に相当する役割を有する。
【０１００】
周波数成分一致度計算手段１３は、データベース１６に保存された実測周波数成分計算結果１５と周波数異常周波数成分１７の周波数成分との周波数成分一致度１９を計算し、例えばデータ記録手段１２の所定の記憶領域に記憶し、出力する。
【０１０１】
結果表示制御手段３１は、周波数成分一致度計算手段１３から出力される周波数異常周波数成分１７毎の周波数成分一致度１９を表示装置３２に表示するとともに、一定時間毎に周波数成分計算手段１１に戻り、各構成手段１１，１３，３１による処理を繰り返し実行する。その結果、データ記録手段１２の所定の記録領域には、所要とする期間（例えば２４時間）にわたって所定時間ごとの周波数異常パターン１８（１８−Ａ〜１８−Ｄ）毎の周波数成分一致度１９が時系列的に記録される。
【０１０２】
図２２は、結果表示制御手段３１によって周波数異常パターン１８−Ａ〜１８−Ｄ毎の周波数成分一致度１９の表示例を示す図である。縦軸は周波数成分一致度１９、横軸は時間である。
【０１０３】
図２２の例は、一日２４時間分の表示例である。すなわち、周波数成分一致度計算手段１３は、周波数異常パターン１８−Ａ、１８−Ｂ、１８−Ｃ、１８−Ｄの周波数成分一致度１９を一日２４時間分にわたって時系列的に蓄積し、結果表示制御手段３１にて表示した例である。
【０１０４】
この実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する他、所要とする期間にわたって各時間毎の各周波数異常パターン１８−Ａ、１８−Ｂ、１８−Ｃ、１８−Ｄ毎の周波数成分一致度１９の変化を表示できるので、各周波数異常パターン１８の時間的な変化の推移を把握でき、特定の周波数異常パターン１８が何れの時間帯に大きく異常となることを容易に判断できる。
【０１０５】
（実施の形態２の変形例）
実施の形態２は、所定時間毎に複数の周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９を計算し、データベース１６に時系列的に蓄積し、表示装置３２に例えば一日２４時間分にわたって時系列的に変化する周波数成分一致度１９を表示するようにしたが、この実施の形態２に前述した実施の形態１の変形例１〜３の組合せ周波数パターンを適用することもできる。
【０１０６】
すなわち、周波数成分一致度計算手段１３は、所定時間ごとに実施の形態１の変形例１〜３の組合せ周波数パターン，つまり周波数正常パターン１８ｂの周波数成分一致度１９ｂ、周波数異常パターン１８及び周波数正常パターン１８ｂの周波数成分一致度１９，１９ｂ、周波数異常パターン１８、周波数正常パターン１８ｂ及び周波数負荷パターン１８ｃの周波数成分一致度１９，１９ｂ，１９ｃを計算し、データベース１６に時系列的に蓄積し、かつ、結果表示制御手段３１にて例えば一日２４時間分にわたって時系列的に変化する周波数成分一致度１９を表示装置３２に表示させる構成であってもよい。
【０１０７】
（実施の形態３）
図２３は本発明に係る装置故障評価システム１の実施の形態３を示す構成図である。
この実施の形態３における装置故障評価システム１は、周波数成分計算手段１１、データ記録手段１２、周波数成分一致度計算手段１３及び周波数異常推定手段１４の他、新たにアラーム発生手段４０を設けた構成である。
【０１０８】
アラーム発生手段４０は、周波数異常推定手段１４によって周波数異常推定結果２０ないし周波数異常発生源４１が特定されるが、そのとき周波数異常の程度が大きいとき、周波数異常（異常音響）発生源をもつ負荷装置７や電力エネルギー系を集中管理する中央監視制御センター４２に対して、アラーム４３を送出する。
【０１０９】
図２４はアラーム発生手段４０によるアラーム４３のアラーム伝送系を説明する図である。
【０１１０】
装置故障評価システム１は、各負荷装置７，…（図２４では１台の負荷装置）との間にアラーム４３を伝送するアラーム伝送系４４Ａ，…が接続され、また中央監視制御センター４２との間にも同様にアラーム伝送系４４Ｂが接続され、周波数異常の程度が大きいとき、アラーム伝送系４４Ａ，４４Ｂを介して周波数異常（異常音響）発生源となる負荷装置７や中央監視制御センター４２に対して、アラーム４３を送出する。なお、周波数異常の程度は、周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９とする。
【０１１１】
なお、アラーム４３の発生タイミングとしては、図２５に示すように、予め定める周波数の警戒レベルを示す周波数警戒レベル閾値４５を一定時間（アラーム発生時限値とも呼ぶ）４６を超えたとき、アラーム４３を発生する。なお、周波数警戒レベル閾値４５は、別途に設定してもよく、あるいは図７に示す周波数異常抽出閾値２６を用いても良い。
【０１１２】
従って、以上のような実施の形態によれば、周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９から周波数異常の程度が大きく、周波数警戒レベル閾値４５をアラーム発生時限値４６を超えたとき、異常周波数（異常音響）発生源となる負荷装置７や中央監視制御センター４２に対して、アラーム４３を送出するので、負荷装置（設備，機器、部品を含む）７の故障やその前兆となる異常を推定でき、速やかに必要な対策を講じることができる。
【０１１３】
（実施の形態３の変形例）
実施の形態３については、周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９が周波数警戒レベル閾値４５を超えてアラーム発生時限値４６に至ったとき、アラーム４３を送出するようにしたが、当該実施の形態３に前述した実施の形態１の変形例１〜３の組合せ周波数パターンを適用することができる。すなわち、図１６、図１８、図１９に示す装置故障評価システム１の周波数異常推定手段１４の出力側にアラーム発生手段４０を設け、図２５に示す条件のもとに、異常周波数（異常音響）発生源をもつ負荷装置７や電力エネルギー系を集中管理する中央監視制御センター４２に対して、アラーム４３を通知するようにしても良い。
【０１１４】
（実施の形態４）
図２６は本発明に係る装置故障評価システム１の実施の形態４を示す構成図である。
この実施の形態４は、図２３に示す構成に新たに制御指令発生手段４７を設けたものである。
【０１１５】
すなわち、この装置故障評価システム１は、周波数異常推定手段１４の出力側にアラーム発生手段４０と制御指令発生手段４７とを備え、アラーム発生手段４０は前述した要領でアラーム４２を発生する。
【０１１６】
一方、制御指令発生手段４７は、ある負荷装置７が周波数異常発生源であると特定されたとき、その負荷装置７に対して停止等の制御指令４８を送出する。
【０１１７】
図２７は制御指令発生手段４７による制御指令４８の伝送系を説明する図である。
【０１１８】
この例は、操作故障評価システム１と各負荷装置７，…との間に新たに制御指令伝送系４９Ａ，…を接続し、例えば、周波数異常推定手段１４によって周波数異常発生源が負荷装置７であると特定されたとき、アラーム発生手段４０は、アラーム伝送系４４Ａを介して負荷装置７に対し当該負装置７が周波数異常状態であることのアラーム４２を発生する。
【０１１９】
一方、制御指令発生手段４７は、周波数異常推定手段１４によってある負荷装置７が周波数異常発生源として特定され、その周波数異常の程度が大きいとき、その特定された負荷装置７に対し、制御指令伝送系４９Ａを介して停止を含む負荷低減に関する制御指令４８を送出することにより、負荷装置７が前兆となる異常の場合には故障に至らないような処置を講じ、あるいは負荷装置７の故障の場合には速やかに回復処置を講じる。
【０１２０】
さらに、アラーム発生手段４０は、アラーム伝送系４４Ｂを介して中央監視制御センター４２に対し、該当負荷装置７が周波数異常状態であることと、該当負荷装置７へ停止等の制御指令を送出したことのアラーム４３を発生する。
【０１２１】
なお、制御指令４８の発生タイミングとしては、図２８に示すように新たに周波数危険レベル閾値５０及び一定の時間（制御指令発生時限値）５１を設定する。そして、周波数異常の程度が周波数警戒レベル閾値４５及びアラーム発生時限値４６を超え、さらに、周波数の危険レベルを示す周波数危険レベル閾値５０を一定時間（制御指令発生時限値５１）を超えると、停止等の制御指令４８を負荷装置７に送出する。
【０１２２】
従って、以上のような実施の形態によれば、負荷装置７から発生する音響信号１０の分析周波数成分結果と周波数異常周波数成分との周波数成分一致度，周波数異常が警戒レベルにあることのアラームを発生するので、現場の監視要員は負荷装置７が悪化していることを把握でき、周波数異常の影響が危険な状態にあるとき、周波数異常の発生源に対して周波数異常の抑制を図るべき制御指令を送出するので、周波数異常による災害を未然に回避することができる。
【０１２３】
（実施の形態４の変形例）
実施の形態４については、周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９が警戒レベルにあることのアラームを発生し、かつ、負荷装置７の動作制御を停止するようにしたが、前述した実施の形態１の変形例１〜３の組合せ周波数パターンにも同様に適用することができる。すなわち、図１６、図１８、図１９に示す装置故障評価システム１の周波数異常推定手段１４の出力側にアラーム発生手段４０及び制御指令発生手段４７を設け、図２８に示す条件のもとに、危険状態にある負荷装置７に対して、制御指令伝送系４９Ａを介して停止を含む負荷低減に関する制御指令４８を送出することができる。
【０１２４】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【符号の説明】
【０１２５】
１…装置故障評価システム、２…上位電力系統、５…母線、７…負荷装置、８…音響測定装置、９…伝送系、１０…音響信号、１１…周波数成分計算手段、１１ａ…ＦＦＴ処理部、１２…データ記録手段、１３…周波数成分一致度計算手段、１３ａ…規格化計算処理部、１３ｂ…一致度計算処理部、１４…周波数異常推定手段、１４ａ…一致度並び替え処理部、１４ｂ…周波数異常抽出部、１５…実測周波数成分計算結果、１６…データベース、１７…周波数異常周波数成分、１７ｂ…周波数正常周波数成分、１７ｃ…負荷周波数成分、１８…周波数異常パターン、１８ｂ…周波数正常パターン、１８ｃ…周波数負荷パターン、３１…結果表示制御手段、３２…表示装置、４０…アラーム発生手段、４２…中央監視制御センター、４７…制御指令発生手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば無停電電源システムや電力需給システム（例えばマイクログリッド需給管理システム）等の需要家装置から発生する音響信号の周波数成分を計算し、当該需要家装置の状態を評価する装置故障評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力の需要家装置から測定される物理量の周波数を分析し、その周波数分析結果から需要家装置の劣化や故障の可能性を評価する方法としては、幾つかの技術が提案されている。
【０００３】
従来の技術としては、予め模擬高圧配電線を用いて故障要因別の波形をサンプル収集し、各々のサンプル波形の所定次数までの高調波成分を解析する。そして、故障要因別に高調波含有率の次数毎の平均値の総和を求めた後、故障要因別の総和データの最大値及び最小値を算出して記憶する。実際の高圧配電線の地絡故障時、その零相に流れる電流波形が故障要因別の最大値と最小値の間に入るか否かに基づき、高圧配電線の地絡故障の原因を推定する（特許文献１）。
【０００４】
他のもう１つの従来技術は、需要家における基本波有効電力及び基本波無効電力の過度状態前後の変動有効分及び変動無効分を検出し、その変動分の大きさに基づいて需要家の負荷、力率改善コンデンサ、変圧器等の投入・停止といった運用状態を特定する。
【０００５】
また、この技術では、需要家設備の投入時の電流を周波数分析し、高調波成分の波形パターンである設備毎に異なり、かつ時間的に高調波成分比率が変化する変化パターンを取り出し、需要家設備の運用状態や障害発生設備を特定する（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−２１７４５１号公報
【特許文献２】特許第３９５２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前者の技術は、高圧配電線の地絡故障の原因を特定するだけであり、後者の技術は、専ら需要家設備の投入・停止の運用状態を特定するものであって、音響発生源となる需要家装置から発生する音響の周波数成分から需要家装置の故障やその前兆となる異常を推定するものでない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、需要家装置から発生する音響信号を測定し、その測定された音響信号を周波数分析し、当該需要家装置の故障や前兆となる異常を推定する装置故障評価システム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、電力系統から電力の供給を受ける需要家装置（設備、機器、部品を含む。）から発生する音響信号を測定する音響測定手段と、この音響測定手段で測定される音響信号を波形分析し実測周波数成分を計算する周波数成分計算手段と、前記需要家装置毎に当該各需要家装置の故障や前兆となる周波数異常と推定される周波数異常周波数成分を有する周波数異常パターンを記憶するデータ記録手段と、前記周波数成分計算手段で得られた実測周波数成分計算結果と前記データ記録手段に記憶される複数の周波数異常周波数成分との周波数成分一致度を計算する周波数成分一致度計算手段と、この周波数成分一致度計算手段で算出された各周波数成分一致度から前記需要家装置の故障やその前兆となる前記周波数異常パターンと推定し、出力または表示する周波数異常出力手段とを備えた電力品質評価システムである。
【００１０】
また、本発明は、予め各需要家装置の正常時の周波数と推定される周波数正常周波数成分を有する周波数正常パターン、あるいは各需要家装置の故障や前兆となる周波数異常と推定される周波数異常周波数成分を有する周波数異常パターンと前記各要家装置の正常時の周波数と推定される周波数正常周波数成分を有する周波数正常パターン、あるいは各需要家装置の故障や前兆となる周波数異常と推定される周波数異常周波数成分を有する周波数異常パターンと前記各要家装置の正常時の周波数と推定される周波数正常周波数成分を有する周波数正常パターンと各需要家装置が並列接続される他の需要家装置特有の周波数と推定される負荷周波数成分の周波数負荷パターンをデータ記録手段に記憶し、前記周波数成分計算手段で得られた実測周波数成分計算結果との周波数成分一致度を計算し、この周波数成分一致度から前記需要家装置の故障やその前兆となる周波数正常パターン、周波数異常パターン、周波数負荷パターンを推定し、出力または表示する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、需要家装置から発生する音響信号を測定し、その測定された音響信号を周波数分析し、需要家装置の故障や前兆となる異常を推定できる装置故障評価システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る装置故障評価システムの電力系統への適用例を示す系統図。
【図２】本発明に係る装置故障評価システムの実施形態１を示す概略構成図。
【図３】周波数成分計算手段の一具体例であるＦＦＴ処理部を用いた構成図。
【図４】周波数正常パターンと周波数異常パターンの一例を説明する図。
【図５】予めデータベースに格納される複数の周波数異常パターン例を説明する図。
【図６】周波数成分一致度計算手段の機能ブロック及び処理内容を説明する図。
【図７】周波数成分の規格化を説明する図。
【図８】規格化された実測周波数成分結果と規格化された周波数異常周波数成分とが完全一致している例を説明する図。
【図９】規格化された実測周波数成分結果と規格化された周波数異常周波数成分とが完全に一致していない例を説明する図。
【図１０】規格化された実測周波数成分結果と規格化された周波数異常周波数成分とが一部一致している例を説明する図。
【図１１】規格化実測周波数成分計算結果と規格化周波数異常周波数成分との一致度の程度と規格化差合計値との関係を表わす図。
【図１２】周波数成分一致度と規格化差分合計値との関係を別の観点から表わした図。
【図１３】図２に示す周波数異常推定手段の一具体例を示す構成図
【図１４】周波数異常周波数成分と周波数成分一致度との関係を説明する図。
【図１５】周波数異常抽出閾値を設けずに周波数異常推定結果を表示部に表示した一例を示す図。
【図１６】図２に示す装置故障評価システムの実施形態１の変形例１を示す構成図。
【図１７】周波数正常周波数成分と周波数成分一致度との関係を説明する図。
【図１８】図２に示す装置故障評価システムの実施形態１の変形例２を示す構成図。
【図１９】図２に示す装置故障評価システムの実施形態１の変形例３を示す構成図。
【図２０】異なる複数種類の周波数パターンの表示例を説明する図。
【図２１】本発明に係る装置故障評価システムの実施形態２を示す構成図。
【図２２】一定時間毎に取得した複数の周波数異常パターン毎の周波数成分一致度の時系列的な変化の表示例を示す図。
【図２３】本発明に係る装置故障評価システムの実施形態３を示す構成図。
【図２４】図２３のアラーム発生手段から発生するアラームのアラーム伝送系を示す図。
【図２５】アラームの発生条件を説明する図。
【図２６】図２３に示す構成に新たに制御指令発生手段を設けた装置故障評価システムの実施の形態４を示す構成図。
【図２７】図２３の制御指令発生手段から発生する制御指令の制御指令伝送系を示す図。
【図２８】制御指令の発生条件を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明に係る装置故障評価システム１を電力系統に適用した一例を示す図である。
装置故障評価システム１は、例えば上位電力系統２の送電線３から変圧器４を経て所定の電力を受電する母線５に対して、配電線（送電線とも成り得る）６を介して需要家装置である負荷装置７が接続されている。ここで、負荷装置７とは、無停電電源システムや電力需給システム（例えばマイクログリッド需給管理システム等）等のごとく電力需要家のために設置される装置であって、単なる装置だけでなく、上位電力系統２から電力の供給を受ける設備、機器、部品なども含むものである。また、図１では、１台の負荷装置７を示しているが、故障ないしその前兆となる異常時に何らかの音響を発する全ての負荷装置７を対象とするものである。
【００１５】
故障ないしその前兆となる異常の際に音響発生源となりうる負荷装置７の筐体内部、筐体外壁または装置筐体近傍には、集音マイクやアンプ等からなる音響測定部８ａ及びアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部８ｂを備えた音響測定装置８が配置される。なお、音響測定部８ａが音響信号を直接にデジタル信号として出力するものであれば、ＡＤ変換部８ｂは不要となる。音響測定装置８は、負荷装置７から音響信号１０を測定し、伝送系９を通して装置故障評価システム１へ送信する。
【００１６】
装置故障評価システム１は、音響測定装置８で測定された負荷装置７（音響発生源）から発生する音響信号１０を収集し、音響信号１０の周波数成分を分析し、負荷装置７の故障やその前兆となる異常を推定する。
【００１７】
よって、図１では、装置故障評価システム１と音響測定装置８は互いに別の構成体として記載されているが、本発明に係る装置故障評価システムの中には音響信号１０を測定する音響測定装置８も必須構成要素として含むものである。
【００１８】
図２は本発明に係る装置故障評価システムの実施形態１を示す構成図である。
装置故障評価システム１は、コンピュータを用いて、一定の処理手順に従ってソフトウエア的に処理するものであって、機能的には，周波数成分計算手段１１と、データ記録手段１２と、周波数成分一致度計算手段１３と、周波数異常推定手段（広義には周波数異常出力手段に相当する）１４とで構成される。
【００１９】
周波数成分計算手段１１は、音響測定装置８で測定された負荷装置７から発生する音響信号１０を波形分析し、その音響信号１０を構成する周波数成分からなる実測周波数成分計算結果１５を取得し、データ記録手段１２に保存すると共に、周波数成分一致度計算手段１３に送る。
【００２０】
データ記録手段１２は、装置（設備、機器、部品を含む）の故障，その前兆となる異常を推定するために必要な各種のデータを記録するものであって、データベース１６により構成される。データベース１６には、周波数成分計算手段１１で計算された実測周波数成分計算結果１５を保存する他、予め各負荷装置７、…に対応する例えば周波数異常と推定される周波数成分（以下、周波数異常周波数成分と呼ぶ）１７のパターン（以下、周波数異常パターンと呼ぶ）１８が格納されている
周波数成分一致度計算手段１３は、データベース１６に保存された実測周波数成分計算結果１５と周波数異常周波数成分１７の周波数成分との一致度（以下、周波数成分一致度と呼ぶ）１９を計算する機能を持っている。
【００２１】
周波数異常推定手段１４は、周波数成分一致度計算手段１３で計算された周波数成分一致度１９が高いとき、該当する周波数異常周波数成分１７に対応する周波数異常パターン１８を周波数異常の可能性が高い当該周波数異常パターン１８と推定し、この推定された周波数異常パターン１８を周波数異常推定結果２０として出力する。
【００２２】
周波数異常推定結果２０の出力形式としては、例えば、表示装置に表示するとか、プリンタから印字出力するか、あるいはデータ記録手段１２または別個の記憶手段に記憶し、あるいは専用伝送回線等を介して外部の出力装置に出力する形式などがある。
【００２３】
次に、以上のような装置故障評価システム１の作用について説明する。
先ず、周波数成分計算手段１１では、音響測定装置８から送られてくる音響信号１０に含まれる周波数の次数毎の成分を計算する。
【００２４】
周波数の次数毎の成分を計算する手法としては、最も一般的には高速フーリェ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）が用いられる。
【００２５】
周波数としては、一定の周期を有し、周期の違う正弦波の集まりとして表される。今、周波数の基本波を一次とすると、周期が基本波の１／２（周波数は２倍）となる正弦波を２次、周期が基本波の１／３（周波数は３倍）となる正弦波を３次、以下同様に周期が基本波の１／ｎ（周波数はｎ倍）となる正弦波をｎ次と呼ぶ。
【００２６】
例えば基本波を１Ｈｚとすると、２次は２Ｈｚ、３次は３Ｈｚとなり、次数とＨｚは一致する。Ｈｚは周波数の単位となる。１秒間に１周期の周波数を１Ｈｚという。同様に、基本波を１０Ｈｚとすると、２次は２０Ｈｚ、３次は３０Ｈｚとなり、次数はＨｚの１０倍となる。
【００２７】
一般に人間が知覚できる音響信号１０の周波数範囲は２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚであるが、人間どうしの会話の周波数の範囲は２００Ｈｚ〜８ｋＨｚである。
【００２８】
ところで、観測データ（測定データ）が装置の動作特性から離散的なサンプリングデータである場合があり得る。このようなサンプリングデータから周波数成分を求める場合、離散型フーリェ変換と呼ばれる手法を用いて求める必要がある。
【００２９】
その点、高速フーリェ変換（ＦＦＴ）は、離散型フーリェ変換を高速に解けるように改良した手法であって、連続的または離散的なサンプリングデータの何れにも対応でき、周波数解析において最も汎用的な手法と言える。
【００３０】
そこで、本実施の形態における周波数成分計算手段１１は、図３に示す高速フーリェ変換機能を持つＦＦＴ処理部１１ａを用いて、周波数成分の計算処理を行う。
【００３１】
すなわち、ＦＦＴ処理部１１ａは、入力される音響信号１０を波形分析し、音響信号１０に含まれる周波数の次数毎の成分を計算する。
【００３２】
ここで、各次数の周波数の大きさを、周波数スペクトルの大きさとすると、周波数含有率は、周波数の次数毎に計算されるもので、式（１）で表される。
【００３３】
周波数含有率（次数）＝周波数スペクトルの大きさ（次数毎）÷サンプル周波数における周波数スペクトルの大きさの総和 ……（１）
例えばサンプル周波数が１Ｈｚ〜１０００Ｈｚであれば、サンプル周波数の総和は１Ｈｚから１０００Ｈｚまでの周波数スベクトル（次数毎）の総和となる。
【００３４】
一方、データベース１６には、前述したように周波数異常パターン１８の周波数異常周波数成分１７が格納されている。周波数異常パターン１８とは、設備，装置,機器，部品の故障やその前兆となる周波数の異常パターンである。
【００３５】
周波数の正常・異常パターンについて、図４により説明する。
図４（ａ）は周波数正常パターン２１の一例を示す図であって、４００Ｈｚから５００Ｈｚにピークを有する周波数スペクトル分布を示している。ここで、周波数正常パターン２１とは、装置の故障やその前兆とならない周波数のパターンであって、通常運用時の周波数パターンである。これは、設備ごと、装置ごと、機器ごと、部品ごとに異なる。
【００３６】
図４（ｂ）は周波数異常パターン１８の一例を示す図であって、４００Ｈｚから５００Ｈｚにピークを有する周波数スペクトル分布とは別に、１５００Ｈｚ付近に異常を示す周波数スペクトル分布が存在する。
【００３７】
図５（ａ）〜（ｃ）は、データベース１６に格納されている周波数異常パターン１８−Ａ、１８−Ｂ、１８−Ｃの一例であって、縦軸が周波数の大きさ（周波数含有率）、横軸が周波数（Ｈｚ）で表している。周波数含有率は前述したように周波数の次数毎に式（１）で計算される。
【００３８】
周波数異常パターン１８−Ａ、１８−Ｂ、１８−Ｃは、正常な周波数分布とは別に、異常な周波数分布（周波数異常周波数成分）を有する。因みに、周波数異常パターン１８−Ａは、１５００Ｈｚ付近に異常な周波数分布があり、周波数異常パターン１８−Ｂは、１２００〜１３００Ｈｚ付近に異常な周波数分布があり、周波数異常パターン１８−Ｃは、１３００Ｈｚ付近，１７００Ｈｚ〜１８００Ｈｚ付近に異常な周波数分布がある例である。
【００３９】
なお、周波数異常パターン１８は、正常な周波数分布と異常な周波数分布とが完全に周波数的に分離されているものでなく、例えば正常周波数分布に一部重なり合って突き出すような分布を示す異常な周波数分布の場合もある。
【００４０】
ところで、異常周波数を含む音響信号１０（異常音）は、電力需給システムを構成する負荷装置（設備，装置、機器，部品）７の故障だけでなく、その故障の前兆となっている場合が多い。そのため、データベース１６には、電力需給システム等を構成する各負荷装置７の故障の他、その前兆となる異常となる周波数の次数毎成分の組み合せ及び周波数の次数毎成分の含有率からなる多数の周波数異常パターン１８が格納される。
【００４１】
図６は周波数成分一致度計算手段１３の機能ブロック及び処理内容を説明する図である。
【００４２】
周波数成分一致度計算手段１３は、実測周波数成分計算結果１５の合計が１となるように規格化する処理を実行する規格化計算処理部１３ａと、この規格化計算処理部１３ａで計算された実測周波数成分計算結果１５の規格化結果（規格化した値）とデータベース１６に格納される周波数異常周波数成分１７毎に周波数成分の合計が１となるように規格化した値との一致度を計算する一致度計算処理部１３ｂとが設けられている。
【００４３】
規格化計算処理部１３ａは、サンプル周波数の領域において、周波数成分計算手段１１から実測周波数成分計算結果１５を受け取ると、規格化処理を実行し、実測周波数成分計算結果１５に含む各次数の周波数成分の合計が１となるように規格化する。
【００４４】
規格化処理は、次の式（２）を用いて、規格化後のｊ次（ｊは２以上の自然数）の成分を算出する。
【００４５】
規格化後のｊ次の成分＝規格化前ｊ次の周波数成分／規格化前の周波数成分の合計値
……（２）
式（１）と式（２）のサンプル周波数が同じであるとすれば、式（２）の規格化後のｊ次の成分は、実測周波数成分計算結果１５における周波数含有率（ｊ次）となる。
【００４６】
但し、図５に示すように正常な周波数分布が異常な周波数分布に比べて大きいとき、周波数正常パターン２１と周波数異常パターン１８との差が相対的に小さいことから、サンプル周波数としては、異常な周波数領域を相対的に多く含む領域からサンプリングすることが必要である。
【００４７】
例えば周波数異常パターン１８−Ａにおけるサンプル周波数は１５００Ｈｚ付近、周波数異常パターン１８−Ｂにおけるサンプル周波数は１２００Ｈｚ〜１３００Ｈｚ付近、周波数異常パターン１８−Ｃにおけるサンプル周波数は１３００Ｈｚ〜１８００Ｈｚ付近の領域を多く含むようにサンプリングする。
【００４８】
図７は周波数成分の規格化におけるサンプル周波数を説明する図である。
図７（ａ）は周波数異常パターン１８−Ａのサンプル周波数の領域が１０００Ｈｚ〜２０００Ｈｚとした場合であって、異常な周波数分布の積分値の合計を１とする。同様に、図７（ｂ）は周波数異常パターン１８−Ｂのサンプル周波数の領域が１０００Ｈｚ〜１５００Ｈｚとした場合、図７（ｃ）は周波数異常パターン１８−Ｃのサンプル周波数の領域が１０００Ｈｚ〜２０００Ｈｚとした場合である。
【００４９】
一致度計算処理部１３ｂは、サンプル周波数領域において、実測周波数成分計算結果１５の規格後の値（以下、規格化実測周波数成分計算結果２２と呼ぶ。図８（ａ）参照）と、データベース１６にある周波数異常周波数成分１７の規格化後の値（以下、規格化周波数異常周波数成分２３と呼ぶ。図８（ｂ）参照）との差分の絶対値を次数ごとに取り、式（３）のように合計値（以下、規格化差分合計値２４と呼ぶ）を計算する。
【００５０】
規格化差分合計値２４＝|規格化後の周波数ｉＨｚの成分（実測周波数成分計算結果１５）−規格化後の周波数ｉＨｚの成分（周波数異常周波数成分１７）|＋|規格化後の周波数ｊＨｚの成分（実測周波数成分計算結果１５）−規格化後の周波数ｊＨｚの成分（周波数異常周波数成分１７）|＋ …… ＋|規格化後の周波数ｎＨｚの成分（実測周波数成分計算結果１５）−規格化後の周波数ｎＨｚの成分（周波数異常周波数成分１７）|
＝|周波数ｉＨｚの成分（規格化実測周波数成分計算結果２２）−周波数ｉＨｚの成分（規格化周波数異常周波数成分２３）|＋|周波数ｊＨｚの成分（規格化実測周波数成分計算結果２２）−周波数ｊＨｚの成分（規格化周波数異常周波数成分２３）|＋ …… ＋|周波数ｎＨｚの成分（規格化実測周波数成分計算結果２２）−周波数ｎＨｚの成分（規格化周波数異常周波数成分２３）|（但し、サンプル周波数領域はｉＨｚ〜ｎＨｚである）。 ……（３）
すなわち、一致度計算処理部１３ｂは、図８に示すように規格化実測周波数成分計算結果２２と規格化周波数異常周波数成分２３との周波数成分及び大きさとも完全に一致している場合、前記式（３）から規格化差分合計値２４＝０となる（但し、サンプル周波数領域が１５００Ｈｚ〜１５１０Ｈｚの範囲である）。
【００５１】
一方、図９は規格化実測周波数成分計算結果２２と規格化周波数異常周波数成分２３とが全く一致していない例を示す図である。
一致度計算処理部１３ｂは、式（３）に基づき、規格化実測周波数成分計算結果２２と規格化周波数異常周波数成分２３が完全に一致していない場合、規格化実測周波数成分計算結果２２の合計値と、規格化周波数異常周波数成分２３の合計値がそれぞれ「１」であることから、規格化差分合計値２４は「２」となる。但し、サンプル周波数領域は１５００Ｈｚ〜１５１０Ｈｚの範囲である。
【００５２】
また、図１０は規格化実測周波数成分計算結果２２と規格化周波数異常周波数成分２３とが一部一致している例を示す図である。一部一致の場合の規格化差分合計値２４は、一致していない部分の合計値であって、完全一致している場合の値「０」から全く一致していない場合の値「２」までの中間の値となる。
【００５３】
因みに、図１０の例では、一致していない部分の和としては、規格化実測周波数成分計算結果２２の周波数領域１５０３Ｈｚの値０．６と、規格化周波数異常周波数成分２３の周波数領域１５０７Ｈｚの値０．６との和である「１．２」となる。但し、サンプル周波数領域は１５００Ｈｚ〜１５１０Ｈｚの範囲である。
【００５４】
図１１は規格化実測周波数成分計算結果２２と規格化周波数異常周波数成分２３との一致度の程度と規格化差合計値２４との関係を示す図である。この図から明らかなように、完全一致の規格化差分合計値２４は「０」、完全不一致の規格化差分合計値２４は「２」となり、部分的に一致しているときはその中間の値となることを表わしている。
【００５５】
ここで、周波数成分一致度１９の定義について考える。
今、規格化実測周波数成分計算結果２２と規格化周波数異常周波数成分２３が完全に一致している場合を１００％、全く一致していない場合を−１００％、これらの中間を０％となるようにすれば、図１２に示すように理解し易く表すことができる。
【００５６】
そこで、図１２に示す周波数成分一致度１９と規格化差分合計値２４との間の変換式は、式（４）で表わせる。その結果、式（４）で計算された結果が周波数成分一致度１９と定義することができる。
周波数成分一致度１９＝（１−規格化差分合計値２４）×１００（％）…（４）
すなわち、一致度計算処理部１３ｂは、周波数異常周波数成分１７ごとに、実測周波数成分計算結果１５との周波数成分一致度１９を式（４）によって計算し、周波数異常推定手段１４に渡す。
【００５７】
周波数異常推定手段１４は、周波数成分一致度計算手段１３から受け取った周波数異常周波数成分１７ごとの周波数成分一致度１９をもとに、周波数異常となる周波数異常パターン１８を推定する。
【００５８】
図１３は、周波数異常推定手段１４の機能ブロック及び処理内容を説明する図である。
【００５９】
周波数異常推定手段１４は一致度並び替え処理部１４ａと周波数異常抽出部１４ｂとで構成される。
【００６０】
一致度並び替え処理部１４ａは、周波数異常周波数成分１７の周波数成分一致度１９をもとに当該周波数異常周波数成分１７を並び替える処理を行うものであって、例えば周波数成分一致度１９の高いものから順に並び替える処理を実行する。
【００６１】
周波数異常抽出部１４ｂは、周波数成分一致度１９の高いものから順に並び替えた周波数異常周波数成分１７をもつ周波数異常パターン１８の中から、周波数異常と推定されるパターン１８を抽出し、周波数異常推定結果２０として出力する。
【００６２】
図１４は周波数異常周波数成分１７と周波数成分一致度１９との関係を説明する図である。
【００６３】
周波数異常推定手段１４は、一致度並び替え処理部１４ａが周波数異常周波数成分１７に対応する周波数異常パターン１８を、周波数成分一致度１９の高いものから順に左側から並べていくと、図１４に示すように周波数成分一致度１９が１００％から−１００％の間に収まり、左側にあるほど周波数異常が高く、右側にあるほどほど周波数異常が低いと考えることができる。
【００６４】
従って、周波数異常推定手段１４の周波数異常抽出部１４ｂでは、実験の積み重ねや経験等を通して装置の故障やその前兆となる異常に影響を与える可能性を考慮しつつ周波数異常抽出閾値２５を設定し、周波数成分一致度１９が周波数異常抽出閾値２５よりも高い周波数異常周波数成分１７をもつ周波数異常パターン１８を周波数異常として抽出することが可能である。つまり、周波数異常抽出部１４ｂは、図１４に示すように周波数異常抽出閾値２５より上側に存在する周波数異常周波数成分１７を持つ周波数異常パターン１８を周波数異常推定結果２０として出力する。
【００６５】
なお、周波数異常推定手段１４としては、周波数要因抽出閾値２５を設けることなく、周波数成分一致度１９の高い順に並べ替えて周波数異常推定結果２０として出力してもよい。
【００６６】
図１５は周波数異常抽出閾値２５を設けずに周波数異常推定結果２０を表示装置に表示した一例を示す図である。
【００６７】
同図において、縦軸が周波数成分一致度１９、横軸が周波数異常パターン１８であって、周波数成分一致度１９の高い順番に左側から右側に表示している。
【００６８】
従って、以上のような実施の形態によれば、需要家装置である各負荷装置７自身または当該負荷装置７近傍に音響測定装置８を配置し、この音響測定装置８で負荷装置７，…から発生する異常音を含む音響信号１０を測定し、この音響信号１０に含まれる周波数の次数毎の成分を計算し、実測周波数成分計算結果１５を取り出す。そして、実測周波数成分計算結果１５と予めデータベース１６に格納される装置等の故障やその前兆となる異常を表す複数の異常周波数成分１７との周波数成分一致度を計算し、周波数異常周波数成分１７の高い一致度を持つ周波数異常バターン１８を抽出するので、需要家装置（設備，機器，部品を含む）の故障やその前兆となる周波数異常パターンを確実、かつ正確に推定できる。
【００６９】
また、周波数成分一致度計算手段１３は、周波数成分計算手段１１で得られる実測周波数成分計算結果１５の合計が１となるように規格化する規格化計算処理部１３ａと、一致度計算処理部１３ｂとを設け、この一致度計算処理部１３ｂが規格化計算処理部１３ａで規格化された規格化実測周波数成分計算結果２２とデータベース１６に格納された周波数異常周波数成分２３毎の周波数成分の合計が１となるように規格化された各規格化周波数異常周波数成分２３との差分から周波数成分一致度を計算し、一致度の高い順番に並べて表示するので、周波数異常パターン１８を見やすく並べて表示でき、何れの周波数異常パターン１８が最も故障やその前兆ト成る異常に影響を与えているか容易に把握することができる。
【００７０】
（実施の形態１の変形例）
（変形例１）
図１６は本発明に係る装置故障評価システムの実施の形態１における変形例１を示す構成図である。
【００７１】
変形例１における装置故障評価システム１は、実施の形態１と同様に、周波数成分計算手段１１と、データ記録手段１２と、周波数成分一致度計算手段１３と、周波数異常推定手段１４とで構成される。
【００７２】
上記実施の形態１では、データベース１６に各負荷装置７の故障やその前兆となる異常を有する周波数異常周波数成分１７、…を持った周波数異常パターン１８，…を格納した後、周波数成分一致度計算手段１３が周波数成分計算手段１１で得られた実測周波数成分計算結果１５とデータベース１６に格納される周波数異常周波数成分１７の周波数成分との一致度１９を計算したが、この変形例１では、図１６に示すように周波数異常周波数成分１７を持った複数の周波数異常パターン１８に代えて、データベース１６に各負荷装置７に関する周波数正常と推定される周波数正常周波数成分１７ｂ，…を持った周波数正常パターン１８ｂ，…を格納し、周波数成分一致度計算手段１３にて実測周波数成分計算結果１５との一致度を計算する構成である。
【００７３】
従って、変形例１では、負荷装置７の筐体内部、筐体外部、当該筐体近傍に音響測定装置８を設置し、負荷装置７から発生する音響信号１０を測定し、周波数成分計算手段１１に音響信号１０の波形分析を実施し、周波数成分を計算する点については、実施の形態１と全く同じである。
【００７４】
周波数成分一致度計算手段１３は、図６に示す構成に基づき、実測周波数成分計算結果１５の規格化処理を行った後、この規格化された実測周波数成分計算結果１５と、データベース１６に保存されている規格化された周波数正常周波数成分１７ｂの周波数成分との周波数成分一致度１９ｂを計算する。なお、周波数成分一致度計算手段１３の規格化処理、規格化差分処理及び周波数成分一致度１９ｂの処理は前述する式（２）〜式（４）に従って計算処理を行う。
【００７５】
周波数異常推定手段１４は、図１３に示すように一致度並び替え処理部１４ａと周波数異常抽出部１４ｂで構成される。一致度並び替え処理部１４ａは、周波数正常周波数成分１７ｂの周波数成分一致度１９ｂのもとに、周波数正常周波数成分１７ｂを並び替える処理を行う。例えば、周波数成分一致度１９ｂの高いものから順に並び替える。
【００７６】
周波数異常抽出部１４ｂは、一致度並び替え処理部１４ａにて周波数成分一致度１９ｂの高いものから順に並び替えられた周波数正常周波数成分１７ｂをもつ周波数正常パターン１８ｂのうち、当該周波数正常周波数成分１７ｂをもつ周波数正常パターン１８ｂの周波数成分一致度１９ｂが低いとき、周波数異常の可能性をもった周波数正常パターン１８ｂと推定し、周波数異常推定結果２０として出力する。
【００７７】
因みに、実測周波数成分計算結果１５と周波数正常周波数成分１７ｂとの周波数成分一致度１９ｂが高い場合、例えば両周波数成分が完全に一致した場合には周波数正常パターン１８ｂそのものとなり、正常な周波数であることを意味する。
【００７８】
図１７は周波数成分一致度１９ｂと周波数正常周波数成分１７ｂとの関係を示す図である。すなわち、図１７は、周波数正常周波数成分１７ｂに対応する周波数正常パターン１８ｂを、周波数成分一致度１９ｂの高いものから順に左側から右側に並べたものであって、周波数成分一致度１９ｂが１００％から−１００％の間に収まり、左側にあるほど周波数正常として高いと考えられる。
【００７９】
よって、予め周波数異常閾値２６を設定しておけば、周波数成分一致度１９ｂが周波数異常閾値２６よりも低いとき、周波数異常と推定することができる。
【００８０】
（変形例２）
図１８は本発明に係る装置故障評価システムの実施の形態１における変形例２を示す構成図である。
【００８１】
変形例２における装置故障評価システム１は、実施の形態１と同様に、周波数成分計算手段１１と、データ記録手段１２と、周波数成分一致度計算手段１３と、周波数異常推定手段１４とで構成される。
【００８２】
データ記録手段１２を構成するデータベース１６に各負荷装置７に関する故障やその前兆となる周波数異常周波数成分１７，…を持った周波数異常パターン１８，…及び各負荷装置７に関する周波数正常と推定される周波数正常周波数成分１７ｂ，…を持った周波数正常パターン１８ｂ，…が格納され、周波数成分一致度計算手段１３にて実測周波数成分計算結果１５との一致度を計算する構成である。
【００８３】
周波数成分一致度計算手段１３は、図６に示す構成及び式（２）、式（３）に基づき、周波数成分計算手段１１で計算された実測周波数成分計算結果１５とデータベース１６に保存されている周波数異常周波数成分１７の周波数成分と、同じく実測周波数成分計算結果１５と周波数正常周波数成分１７ｂの周波数成分とのそれぞれの周波数成分一致度１９，１９ｂを計算する。
【００８４】
周波数異常推定手段１４は、周波数成分一致度計算手段１３で計算された周波数成分一致度１９，１９ｂに基づき、周波数成分一致度１９が高い周波数異常パターン１８を周波数異常の可能性が高い周波数異常パターン１８と推定し、また、周波数成分一致度１９ｂが低い周波数正常パターン１８ｂを周波数異常の可能性を示す周波数正常パターン１８ｂと推定する。そして、周波数異常推定手段１４は、周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９と、周波数正常パターン１８ｂの周波数成分一致度１９ｂとの両方から周波数異常を判定し、その判定結果を周波数異常推定結果２０として出力する。
【００８５】
従って、この変形例によれば、周波数異常の可能性が高い周波数異常パターン１８の周波数異常周波数成分の高調波一致度１９だけでなく、周波数異常の可能性を示す周波数正常パターン１８ｂの周波数正常周波数成分の高調波一致度１９ｂも考慮しつつ、負荷装置７の故障や前兆となる異常を推定することができる。
【００８６】
（変形例３）
図１９は本発明に係る装置故障評価システムの実施の形態１における変形例３を示す構成図である。
【００８７】
上位の商用電力系統２に接続される需要家の電力系統母線５には、企業の工場内を例に挙げれば、各建屋ごとに多数の設備、装置、機器が設置され、また同一の建物であっても各階ごとに異なる設備、装置、機器が設置されている。その結果、周波数異常の可能性が高い周波数異常パターン１８の周波数正常周波数成分の高調波一致度だけから、負荷装置７の故障やその前兆となる異常を推定することが難しい。例えば、周波数異常の可能性が高い周波数異常パターン１８だけでなく、設備、装置、機器が正常であっても、他の設備、装置、機器の影響を受けて、周波数異常の可能性を示す周波数正常周波数成分の周波数正常パターン１８ｂを発生したり、あるいは電力系統母線５に複数の設備、装置、機器が並列的に接続されている場合、負荷特有の周波数の影響の高い負荷周波数成分の周波数負荷パターンを発生する場合もある。このことは、総合的に周波数成分の一致度１９を把握し、周波数成分の異常を推定することが望ましい。
【００８８】
そこで、変形例３における装置故障評価システム１は、実施の形態１と同様に、周波数成分計算手段１１と、データ記録手段１２と、周波数成分一致度計算手段１３と、周波数異常推定手段１４とで構成される。
【００８９】
データ記録手段１２を構成するデータベース１６には予め各負荷装置７に関する故障やその前兆となる周波数異常周波数成分１７，…を持った周波数異常パターン１８，…と、各負荷装置７に関する周波数正常と推定される周波数正常周波数成分１７ｂ，…の周波数正常パターン１８ｂ，…と、並列する負荷装置７，…が存在する場合にその負荷特有の周波数と推定される負荷周波数成分１７ｃ，…の周波数負荷パターン１８ｃ，…が格納されている。
【００９０】
この状態において、周波数成分一致度計算手段１３は、前述した図６の構成及び式（２）〜式（４）に基づき、周波数成分計算手段１１によって保存された実測周波数成分結果１５と周波数異常周波数成分１７の周波数成分との周波数成分一致度１９と、前記実測周波数成分結果１５と周波数正常周波数成分１７ｂの周波数成分との周波数成分一致度１９ｂと、前記実測周波数成分結果１５と負荷周波数成分１７ｃの周波数成分との周波数成分一致度１９ｃをそれぞれ計算する。
【００９１】
周波数異常推定手段１４は、周波数成分一致度計算手段１３で計算された周波数成分一致度１９，１９ｂ，１９ｃの中から、周波数成分一致度１９が高い周波数異常パターン１８を周波数異常の可能性が高い周波数異常パターン１８と推定し、周波数成分一致度１９ｂが低い周波数正常パターン１８ｂを周波数異常の可能性を示す周波数正常パターン１８ｂと推定し、さらに、周波数成分一致度１９ｃが高い周波数負荷パターン１８ｃを負荷による周波数の影響の高い周波数負荷パターン１８ｃと推定する。
【００９２】
そして、周波数異常推定手段１４は、周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９と周波数正常パターン１８ｂの周波数成分一致度１９ｂと周波数負荷パターン１８ｃの周波数成分一致度１９ｃとから周波数異常を判定し、その判定結果を周波数異常推定結果２０として出力する。
【００９３】
図２０は周波数成分一致度と周波数パターンとの表示例を示す図である。同図において縦軸が高調波成分一致度１９，１９ｂ，１９ｃ、横軸が高調波成分一致度１８と各パターン２１ａ〜２１ｃとの関係を表す。
【００９４】
周波数異常推定手段１４は、周波数異常推定結果２０を出力する機能を有する。出力する機能とは、印字出力する機能、他の監視センター装置に伝送する機能、システムのデータベース１６に蓄積する機能の他、表示部に表示する機能等を含むものである。
【００９５】
従って、周波数異常推定手段１４としては、図２０に示すように、周波数異常推定結果２０を表示部に表示することができる。
【００９６】
図２０（ａ）では、高調波正常パターン１８ｂが周波数異常抽出閾値２５の上側に存在し、また高調波負荷パターン１８ｃが周波数正常パターン１８ｂの下側にあり、周波数異常パターン１８が周波数異常抽出閾値２５の下側にあるが、当該周波数異常パターン１８の周波数は負荷周波数の影響を受けているので、正常であり故障はないと判断できる。つまり、母線５に接続される負荷装置７が近くの他の負荷装置である例えばパソコンや回転機などの影響を受けて異常となる成分の周波数が発生していると考えられる。
【００９７】
一方、図２０（ｂ）では、周波数異常パターン１８が周波数異常抽出閾値２５の上側に存在し、高調波正常パターン１８ｂが周波数異常抽出閾値２５の下側にあるが、周波数異常パターン１８が周波数正常パターン１８ｂや周波数負荷パターン１８ｃの上側にあることから、その周波数異常パターン１８の周波数は、異常であり故障の可能性があると判断できる。
【００９８】
従って、以上のような変形例３によれば、高調波成分一致度計算手段１３は、一致度を計算し、一致度の高い順番に並べて表示可能とするので、各周波数パターン１８、１８ｂ，１８ｃを見やすく並べて表示でき、これら複数のパターン１８、１８ｂ，１８ｃから総合的に周波数成分の一致度１９，１９ｂ，１９ｃを把握し、周波数成分の異常を推定することができる。
【００９９】
（実施の形態２）
図２１は本発明に係る装置故障評価システムの実施の形態２を示す構成図である。
この装置故障評価システム１は、図２に示す周波数成分計算手段１１、データ記録手段１２及び周波数成分一致度計算手段１３の他に、周波数成分一致度計算手段１３の出力側に周波数異常推定手段１４に代えて、結果表示制御手段３１を設けた構成である。なお、周波数異常推定手段１４や結果表示制御手段３１は、広義には何れも周波数異常出力手段に相当する役割を有する。
【０１００】
周波数成分一致度計算手段１３は、データベース１６に保存された実測周波数成分計算結果１５と周波数異常周波数成分１７の周波数成分との周波数成分一致度１９を計算し、例えばデータ記録手段１２の所定の記憶領域に記憶し、出力する。
【０１０１】
結果表示制御手段３１は、周波数成分一致度計算手段１３から出力される周波数異常周波数成分１７毎の周波数成分一致度１９を表示装置３２に表示するとともに、一定時間毎に周波数成分計算手段１１に戻り、各構成手段１１，１３，３１による処理を繰り返し実行する。その結果、データ記録手段１２の所定の記録領域には、所要とする期間（例えば２４時間）にわたって所定時間ごとの周波数異常パターン１８（１８−Ａ〜１８−Ｄ）毎の周波数成分一致度１９が時系列的に記録される。
【０１０２】
図２２は、結果表示制御手段３１によって周波数異常パターン１８−Ａ〜１８−Ｄ毎の周波数成分一致度１９の表示例を示す図である。縦軸は周波数成分一致度１９、横軸は時間である。
【０１０３】
図２２の例は、一日２４時間分の表示例である。すなわち、周波数成分一致度計算手段１３は、周波数異常パターン１８−Ａ、１８−Ｂ、１８−Ｃ、１８−Ｄの周波数成分一致度１９を一日２４時間分にわたって時系列的に蓄積し、結果表示制御手段３１にて表示した例である。
【０１０４】
この実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する他、所要とする期間にわたって各時間毎の各周波数異常パターン１８−Ａ、１８−Ｂ、１８−Ｃ、１８−Ｄ毎の周波数成分一致度１９の変化を表示できるので、各周波数異常パターン１８の時間的な変化の推移を把握でき、特定の周波数異常パターン１８が何れの時間帯に大きく異常となることを容易に判断できる。
【０１０５】
（実施の形態２の変形例）
実施の形態２は、所定時間毎に複数の周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９を計算し、データベース１６に時系列的に蓄積し、表示装置３２に例えば一日２４時間分にわたって時系列的に変化する周波数成分一致度１９を表示するようにしたが、この実施の形態２に前述した実施の形態１の変形例１〜３の組合せ周波数パターンを適用することもできる。
【０１０６】
すなわち、周波数成分一致度計算手段１３は、所定時間ごとに実施の形態１の変形例１〜３の組合せ周波数パターン，つまり周波数正常パターン１８ｂの周波数成分一致度１９ｂ、周波数異常パターン１８及び周波数正常パターン１８ｂの周波数成分一致度１９，１９ｂ、周波数異常パターン１８、周波数正常パターン１８ｂ及び周波数負荷パターン１８ｃの周波数成分一致度１９，１９ｂ，１９ｃを計算し、データベース１６に時系列的に蓄積し、かつ、結果表示制御手段３１にて例えば一日２４時間分にわたって時系列的に変化する周波数成分一致度１９を表示装置３２に表示させる構成であってもよい。
【０１０７】
（実施の形態３）
図２３は本発明に係る装置故障評価システム１の実施の形態３を示す構成図である。
この実施の形態３における装置故障評価システム１は、周波数成分計算手段１１、データ記録手段１２、周波数成分一致度計算手段１３及び周波数異常推定手段１４の他、新たにアラーム発生手段４０を設けた構成である。
【０１０８】
アラーム発生手段４０は、周波数異常推定手段１４によって周波数異常推定結果２０ないし周波数異常発生源４１が特定されるが、そのとき周波数異常の程度が大きいとき、周波数異常（異常音響）発生源をもつ負荷装置７や電力エネルギー系を集中管理する中央監視制御センター４２に対して、アラーム４３を送出する。
【０１０９】
図２４はアラーム発生手段４０によるアラーム４３のアラーム伝送系を説明する図である。
【０１１０】
装置故障評価システム１は、各負荷装置７，…（図２４では１台の負荷装置）との間にアラーム４３を伝送するアラーム伝送系４４Ａ，…が接続され、また中央監視制御センター４２との間にも同様にアラーム伝送系４４Ｂが接続され、周波数異常の程度が大きいとき、アラーム伝送系４４Ａ，４４Ｂを介して周波数異常（異常音響）発生源となる負荷装置７や中央監視制御センター４２に対して、アラーム４３を送出する。なお、周波数異常の程度は、周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９とする。
【０１１１】
なお、アラーム４３の発生タイミングとしては、図２５に示すように、予め定める周波数の警戒レベルを示す周波数警戒レベル閾値４５を一定時間（アラーム発生時限値とも呼ぶ）４６を超えたとき、アラーム４３を発生する。なお、周波数警戒レベル閾値４５は、別途に設定してもよく、あるいは図７に示す周波数異常抽出閾値２６を用いても良い。
【０１１２】
従って、以上のような実施の形態によれば、周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９から周波数異常の程度が大きく、周波数警戒レベル閾値４５をアラーム発生時限値４６を超えたとき、異常周波数（異常音響）発生源となる負荷装置７や中央監視制御センター４２に対して、アラーム４３を送出するので、負荷装置（設備，機器、部品を含む）７の故障やその前兆となる異常を推定でき、速やかに必要な対策を講じることができる。
【０１１３】
（実施の形態３の変形例）
実施の形態３については、周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９が周波数警戒レベル閾値４５を超えてアラーム発生時限値４６に至ったとき、アラーム４３を送出するようにしたが、当該実施の形態３に前述した実施の形態１の変形例１〜３の組合せ周波数パターンを適用することができる。すなわち、図１６、図１８、図１９に示す装置故障評価システム１の周波数異常推定手段１４の出力側にアラーム発生手段４０を設け、図２５に示す条件のもとに、異常周波数（異常音響）発生源をもつ負荷装置７や電力エネルギー系を集中管理する中央監視制御センター４２に対して、アラーム４３を通知するようにしても良い。
【０１１４】
（実施の形態４）
図２６は本発明に係る装置故障評価システム１の実施の形態４を示す構成図である。
この実施の形態４は、図２３に示す構成に新たに制御指令発生手段４７を設けたものである。
【０１１５】
すなわち、この装置故障評価システム１は、周波数異常推定手段１４の出力側にアラーム発生手段４０と制御指令発生手段４７とを備え、アラーム発生手段４０は前述した要領でアラーム４２を発生する。
【０１１６】
一方、制御指令発生手段４７は、ある負荷装置７が周波数異常発生源であると特定されたとき、その負荷装置７に対して停止等の制御指令４８を送出する。
【０１１７】
図２７は制御指令発生手段４７による制御指令４８の伝送系を説明する図である。
【０１１８】
この例は、操作故障評価システム１と各負荷装置７，…との間に新たに制御指令伝送系４９Ａ，…を接続し、例えば、周波数異常推定手段１４によって周波数異常発生源が負荷装置７であると特定されたとき、アラーム発生手段４０は、アラーム伝送系４４Ａを介して負荷装置７に対し当該負装置７が周波数異常状態であることのアラーム４２を発生する。
【０１１９】
一方、制御指令発生手段４７は、周波数異常推定手段１４によってある負荷装置７が周波数異常発生源として特定され、その周波数異常の程度が大きいとき、その特定された負荷装置７に対し、制御指令伝送系４９Ａを介して停止を含む負荷低減に関する制御指令４８を送出することにより、負荷装置７が前兆となる異常の場合には故障に至らないような処置を講じ、あるいは負荷装置７の故障の場合には速やかに回復処置を講じる。
【０１２０】
さらに、アラーム発生手段４０は、アラーム伝送系４４Ｂを介して中央監視制御センター４２に対し、該当負荷装置７が周波数異常状態であることと、該当負荷装置７へ停止等の制御指令を送出したことのアラーム４３を発生する。
【０１２１】
なお、制御指令４８の発生タイミングとしては、図２８に示すように新たに周波数危険レベル閾値５０及び一定の時間（制御指令発生時限値）５１を設定する。そして、周波数異常の程度が周波数警戒レベル閾値４５及びアラーム発生時限値４６を超え、さらに、周波数の危険レベルを示す周波数危険レベル閾値５０を一定時間（制御指令発生時限値５１）を超えると、停止等の制御指令４８を負荷装置７に送出する。
【０１２２】
従って、以上のような実施の形態によれば、負荷装置７から発生する音響信号１０の分析周波数成分結果と周波数異常周波数成分との周波数成分一致度，周波数異常が警戒レベルにあることのアラームを発生するので、現場の監視要員は負荷装置７が悪化していることを把握でき、周波数異常の影響が危険な状態にあるとき、周波数異常の発生源に対して周波数異常の抑制を図るべき制御指令を送出するので、周波数異常による災害を未然に回避することができる。
【０１２３】
（実施の形態４の変形例）
実施の形態４については、周波数異常パターン１８の周波数成分一致度１９が警戒レベルにあることのアラームを発生し、かつ、負荷装置７の動作制御を停止するようにしたが、前述した実施の形態１の変形例１〜３の組合せ周波数パターンにも同様に適用することができる。すなわち、図１６、図１８、図１９に示す装置故障評価システム１の周波数異常推定手段１４の出力側にアラーム発生手段４０及び制御指令発生手段４７を設け、図２８に示す条件のもとに、危険状態にある負荷装置７に対して、制御指令伝送系４９Ａを介して停止を含む負荷低減に関する制御指令４８を送出することができる。
【０１２４】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【符号の説明】
【０１２５】
１…装置故障評価システム、２…上位電力系統、５…母線、７…負荷装置、８…音響測定装置、９…伝送系、１０…音響信号、１１…周波数成分計算手段、１１ａ…ＦＦＴ処理部、１２…データ記録手段、１３…周波数成分一致度計算手段、１３ａ…規格化計算処理部、１３ｂ…一致度計算処理部、１４…周波数異常推定手段、１４ａ…一致度並び替え処理部、１４ｂ…周波数異常抽出部、１５…実測周波数成分計算結果、１６…データベース、１７…周波数異常周波数成分、１７ｂ…周波数正常周波数成分、１７ｃ…負荷周波数成分、１８…周波数異常パターン、１８ｂ…周波数正常パターン、１８ｃ…周波数負荷パターン、３１…結果表示制御手段、３２…表示装置、４０…アラーム発生手段、４２…中央監視制御センター、４７…制御指令発生手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統から電力の供給を受ける需要家装置（設備、機器、部品を含む。以下、同じ）から発生する音響信号を測定する音響測定手段と、
この音響測定手段で測定される音響信号を波形分析し実測周波数成分を計算する周波数成分計算手段と、
前記需要家装置毎に当該各需要家装置の故障や前兆となる周波数異常と推定される周波数異常周波数成分を有する周波数異常パターンを記憶するデータ記録手段と、
前記周波数成分計算手段で得られた実測周波数成分計算結果と前記データ記録手段に記憶される複数の周波数異常周波数成分との周波数成分一致度を計算する周波数成分一致度計算手段と、
この周波数成分一致度計算手段で算出された各周波数成分一致度から前記需要家装置の故障やその前兆となる前記周波数異常パターンと推定し、出力または表示する周波数異常出力手段と
を備えたことを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項２】
電力系統から電力の供給を受ける需要家装置から発生する音響信号を測定する音響測定手段と、
この音響測定手段で測定される音響信号を波形分析し実測周波数成分を計算する周波数成分計算手段と、
前記需要家装置毎に当該各需要家装置の正常時の周波数と推定される周波数正常周波数成分を有する周波数正常パターンを記憶するデータ記録手段と、
前記周波数成分計算手段で得られた実測周波数成分計算結果と前記データ記録手段に記憶される複数の周波数正常周波数成分との周波数成分一致度を計算する周波数成分一致度計算手段と、
この周波数成分一致度計算手段で算出される各周波数成分一致度のうち、当該周波数成分一致度が低い前記周波数正常周波数成分に対応する周波数正常パターンを、周波数異常の可能性を示す周波数正常パターンと推定し、出力または表示する周波数異常出力手段と
を備えたことを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項３】
電力系統から電力の供給を受ける需要家装置から発生する音響信号を測定する音響測定手段と、
この音響測定手段で測定される音響信号を波形分析し実測周波数成分を計算する周波数成分計算手段と、
前記需要家装置毎に、各需要家装置の故障や前兆となる周波数異常と推定される周波数異常周波数成分を有する周波数異常パターンと前記各要家装置の正常時の周波数と推定される周波数正常周波数成分を有する周波数正常パターンとを記憶するデータ記録手段と、
前記周波数成分計算手段で得られた実測周波数成分計算結果と前記データ記録手段に記憶される複数の周波数異常周波数成分、前記複数の周波数正常周波数成分とのそれぞれの周波数成分一致度を計算する周波数成分一致度計算手段と、
この周波数成分一致度計算手段で算出される各周波数成分一致度のうち、当該周波数成分一致度が高い前記周波数異常周波数成分に対応する周波数正常パターンを周波数異常の可能性が高い当該周波数正常パターンと推定し、また、前記周波数成分一致度が低い前記周波数正常周波数成分に対応する周波数正常パターンを、周波数異常の可能性を示す周波数正常パターンと推定し、出力または表示する周波数異常出力手段と
を備えたことを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項４】
請求項３に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記データ記録手段は、前記需要家装置毎に当該各需要家装置が並列接続される他の需要家装置特有の周波数と推定される負荷周波数成分の周波数負荷パターンを記憶し、
前記周波数成分一致度計算手段は、前記周波数成分計算手段で得られた実測周波数成分計算結果と前記データ記録手段に記憶される複数の周波数異常周波数成分、前記複数の周波数正常周波数成分、前記複数の負荷周波数成分とのそれぞれの周波数成分一致度を計算し、
前記周波数異常出力手段は、前記周波数成分一致度計算手段で算出される各周波数成分一致度のうち、当該周波数成分一致度が高い前記周波数異常周波数成分に対応する周波数正常パターンを周波数異常の可能性が高い当該周波数正常パターンと推定し、前記周波数成分一致度が低い前記周波数正常周波数成分に対応する周波数正常パターンを、周波数異常の可能性を示す周波数正常パターンと推定し、また、前記周波数成分一致度が高い負荷周波数成分に対応する周波数負荷パターンを、前記他の需要家装置による周波数の影響の高い前記周波数負荷パターンと推定し、出力または表示することを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項５】
請求項１に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段は、前記周波数成分一致度の高い周波数異常周波数成分をもつ周波数異常パターンから順に表示することを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項６】
請求項２に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段は、前記周波数成分一致度の高い周波数正常周波数成分をもつ周波数正常パターンから順に表示することを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項７】
請求項３に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段は、前記周波数成分一致度の高い順に、前記周波数異常周波数成分をもつ周波数異常パターン及び周波数正常周波数成分をもつ周波数正常パターンを表示することを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項８】
請求項４に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段は、前記周波数成分一致度の高い順に、前記周波数異常周波数成分をもつ周波数異常パターン、周波数正常周波数成分をもつ周波数正常パターン及び前記負荷周波数成分をもつ周波数負荷パターンを表示することを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項９】
請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段は、所要期間にわたって予め定めた時間毎に前記周波数成分計算手段及び周波数成分一致度計算手段を繰り返し実行させることにより、前記各パターンにおける前記周波数一致度の時系列的な変化を表示することを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段の出力側に、周波数異常の程度が予め決められた周波数警戒レベル閾値を超えたとき、周波数異常発生源となる前記需要家装置に注意を喚起するアラーム情報を通知するアラーム発生手段を設けたことを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項４及び請求項１０の何れか一項に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段の出力側に、周波数異常の程度が予め決められた周波数危険レベル閾値を超えたとき、周波数異常発生源となる前記需要家装置に動作抑制ないし停止の制御指令を送出する制御指令発生手段を設けたことを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項１】
電力系統から電力の供給を受ける需要家装置（設備、機器、部品を含む。以下、同じ）から発生する音響信号を測定する音響測定手段と、
この音響測定手段で測定される音響信号を波形分析し実測周波数成分を計算する周波数成分計算手段と、
前記需要家装置毎に当該各需要家装置の故障や前兆となる周波数異常と推定される周波数異常周波数成分を有する周波数異常パターンを記憶するデータ記録手段と、
前記周波数成分計算手段で得られた実測周波数成分計算結果と前記データ記録手段に記憶される複数の周波数異常周波数成分との周波数成分一致度を計算する周波数成分一致度計算手段と、
この周波数成分一致度計算手段で算出された各周波数成分一致度から前記需要家装置の故障やその前兆となる前記周波数異常パターンと推定し、出力または表示する周波数異常出力手段と
を備えたことを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項２】
電力系統から電力の供給を受ける需要家装置から発生する音響信号を測定する音響測定手段と、
この音響測定手段で測定される音響信号を波形分析し実測周波数成分を計算する周波数成分計算手段と、
前記需要家装置毎に当該各需要家装置の正常時の周波数と推定される周波数正常周波数成分を有する周波数正常パターンを記憶するデータ記録手段と、
前記周波数成分計算手段で得られた実測周波数成分計算結果と前記データ記録手段に記憶される複数の周波数正常周波数成分との周波数成分一致度を計算する周波数成分一致度計算手段と、
この周波数成分一致度計算手段で算出される各周波数成分一致度のうち、当該周波数成分一致度が低い前記周波数正常周波数成分に対応する周波数正常パターンを、周波数異常の可能性を示す周波数正常パターンと推定し、出力または表示する周波数異常出力手段と
を備えたことを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項３】
電力系統から電力の供給を受ける需要家装置から発生する音響信号を測定する音響測定手段と、
この音響測定手段で測定される音響信号を波形分析し実測周波数成分を計算する周波数成分計算手段と、
前記需要家装置毎に、各需要家装置の故障や前兆となる周波数異常と推定される周波数異常周波数成分を有する周波数異常パターンと前記各要家装置の正常時の周波数と推定される周波数正常周波数成分を有する周波数正常パターンとを記憶するデータ記録手段と、
前記周波数成分計算手段で得られた実測周波数成分計算結果と前記データ記録手段に記憶される複数の周波数異常周波数成分、前記複数の周波数正常周波数成分とのそれぞれの周波数成分一致度を計算する周波数成分一致度計算手段と、
この周波数成分一致度計算手段で算出される各周波数成分一致度のうち、当該周波数成分一致度が高い前記周波数異常周波数成分に対応する周波数正常パターンを周波数異常の可能性が高い当該周波数正常パターンと推定し、また、前記周波数成分一致度が低い前記周波数正常周波数成分に対応する周波数正常パターンを、周波数異常の可能性を示す周波数正常パターンと推定し、出力または表示する周波数異常出力手段と
を備えたことを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項４】
請求項３に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記データ記録手段は、前記需要家装置毎に当該各需要家装置が並列接続される他の需要家装置特有の周波数と推定される負荷周波数成分の周波数負荷パターンを記憶し、
前記周波数成分一致度計算手段は、前記周波数成分計算手段で得られた実測周波数成分計算結果と前記データ記録手段に記憶される複数の周波数異常周波数成分、前記複数の周波数正常周波数成分、前記複数の負荷周波数成分とのそれぞれの周波数成分一致度を計算し、
前記周波数異常出力手段は、前記周波数成分一致度計算手段で算出される各周波数成分一致度のうち、当該周波数成分一致度が高い前記周波数異常周波数成分に対応する周波数正常パターンを周波数異常の可能性が高い当該周波数正常パターンと推定し、前記周波数成分一致度が低い前記周波数正常周波数成分に対応する周波数正常パターンを、周波数異常の可能性を示す周波数正常パターンと推定し、また、前記周波数成分一致度が高い負荷周波数成分に対応する周波数負荷パターンを、前記他の需要家装置による周波数の影響の高い前記周波数負荷パターンと推定し、出力または表示することを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項５】
請求項１に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段は、前記周波数成分一致度の高い周波数異常周波数成分をもつ周波数異常パターンから順に表示することを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項６】
請求項２に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段は、前記周波数成分一致度の高い周波数正常周波数成分をもつ周波数正常パターンから順に表示することを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項７】
請求項３に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段は、前記周波数成分一致度の高い順に、前記周波数異常周波数成分をもつ周波数異常パターン及び周波数正常周波数成分をもつ周波数正常パターンを表示することを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項８】
請求項４に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段は、前記周波数成分一致度の高い順に、前記周波数異常周波数成分をもつ周波数異常パターン、周波数正常周波数成分をもつ周波数正常パターン及び前記負荷周波数成分をもつ周波数負荷パターンを表示することを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項９】
請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段は、所要期間にわたって予め定めた時間毎に前記周波数成分計算手段及び周波数成分一致度計算手段を繰り返し実行させることにより、前記各パターンにおける前記周波数一致度の時系列的な変化を表示することを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段の出力側に、周波数異常の程度が予め決められた周波数警戒レベル閾値を超えたとき、周波数異常発生源となる前記需要家装置に注意を喚起するアラーム情報を通知するアラーム発生手段を設けたことを特徴とする装置故障評価システム。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項４及び請求項１０の何れか一項に記載の装置故障評価システムにおいて、
前記周波数異常出力手段の出力側に、周波数異常の程度が予め決められた周波数危険レベル閾値を超えたとき、周波数異常発生源となる前記需要家装置に動作抑制ないし停止の制御指令を送出する制御指令発生手段を設けたことを特徴とする装置故障評価システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１１−１２２８５３（Ｐ２０１１−１２２８５３Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７８７９５（Ｐ２００９−２７８７９５）
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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