特開 2023-167580 電源設備の異常診断装置および異常診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023167580

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【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

(51)【国際特許分類】

   G01M 99/00 20110101AFI20231116BHJP

   H02B 3/00 20060101ALI20231116BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

G01M99/00 Z

H02B3/00 M

G01H17/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022078868

(22)【出願日】2022-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】原口 智

(72)【発明者】

【氏名】田中 翔

(72)【発明者】

【氏名】竹内 文章

(72)【発明者】

【氏名】水出 隆

(72)【発明者】

【氏名】高橋 栄也

【テーマコード（参考）】

2G024

2G064

【Ｆターム（参考）】

2G024AD21

2G024BA11

2G024BA27

2G024CA13

2G024DA12

2G024FA01

2G024FA06

2G024FA11

2G064AA01

2G064AB02

2G064AB22

2G064BA02

2G064BD02

2G064DD02

(57)【要約】

【課題】着脱が容易で短い計測時間で電源設備における異常の発生有無を精度よく診断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異常診断方法を提供する。
【解決手段】異常診断装置は、筐体と、筐体に所定の固定箇所で固定されて電流を負荷に供給する導体とを備えた電源設備の異常を診断する。異常診断装置は、加振部と計測部とを備える。加振部は、導体に振動を与える。計測部は、加振部が導体に与えた振動の特性を示す値を計測する。加振部および計測部は、固定箇所もしくは当該固定箇所の近傍に配置される。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、前記筐体に所定の固定箇所で固定されて電流を負荷に供給する導体とを備えた電源設備の異常を診断する異常診断装置であって、
前記導体に振動を与える加振部と、
前記加振部が前記導体に与えた前記振動の特性を示す値を計測する計測部と、を備え、
前記加振部および前記計測部は、前記固定箇所もしくは当該固定箇所の近傍に配置される
異常診断装置。

【請求項2】

前記加振部および前記計測部と、前記固定箇所もしくは前記固定箇所の近傍とは、互いに対する配置部分が磁性体とされ、
前記加振部および前記計測部は、磁石を介して前記固定箇所もしくは前記固定箇所の近傍に着脱自在に配置される
請求項１に記載の異常診断装置。

【請求項3】

前記電源設備は、複数の前記導体の各々が前記固定箇所を有し、隣り合う前記導体同士が第１の締結部材で締結された締結箇所で電気的に接続されており、
前記加振部は、前記締結箇所で締結される一方の前記導体の前記固定箇所もしくは当該固定箇所の近傍に配置され、
前記計測部は、前記固定箇所もしくは当該固定箇所の近傍に複数配置され、複数の前記計測部のうちの一つは、前記加振部と同じ前記固定箇所もしくは当該固定箇所の近傍に配置され、複数の前記計測部のうちのそれ以外は、前記一方の前記導体とは前記締結箇所を挟んで反対側に位置する前記導体の前記固定箇所もしくは当該固定箇所の近傍のうちの異なる複数の位置に配置される
請求項１または２に記載の異常診断装置。

【請求項4】

前記導体は、前記固定箇所において前記筐体に第２の締結部材で締結され、
前記加振部および前記計測部は、前記第２の締結部材もしくは当該第２の締結部材の近傍に配置される
請求項３に記載の異常診断装置。

【請求項5】

前記加振部と、前記加振部と同じ前記固定箇所に配置される前記計測部は、一体化された一つの部材として構成される
請求項４に記載の異常診断装置。

【請求項6】

筐体と、前記筐体に配置されて電流を負荷に供給する導体とを備えた電源設備の異常を診断する異常診断方法であって、
前記導体が前記筐体に固定された固定箇所もしくは前記固定箇所の近傍で前記導体に振動を与え、前記振動の特性を計測して前記電源設備の異常を診断する
異常診断方法。

【請求項7】

前記導体に前記振動を与える加振部と、前記加振部が前記導体に与えた前記振動の特性を示す値を計測する複数の計測部とを、前記固定箇所もしくは前記固定箇所の近傍に磁石を介して取り付け、
前記加振部から前記導体に前記振動を与え、
前記振動の前記特性を前記計測部で計測して前記電源設備の異常を診断し、
前記電源設備の異常を診断した後、前記加振部および前記計測部を前記固定箇所もしくは前記固定箇所の近傍から取り外す
請求項６に記載の異常診断方法。

【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。

【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、局部的に過熱することがある。その程度によっては、過熱した部分が焼損などに至るおそれがある。特に、通電する導体同士がボルトなどの締結部材で締結される部分は、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する場合がある。

【0003】

このような締結部材の緩みは、締結箇所の機械的な振動特性の変化を捉えることで検知可能である。かかる方法によれば、締結箇所の過熱が顕在化する前に該締結箇所の緩みによる接触不良を検知し、電源設備の異常を診断できる。その一方で、締結箇所の締結状態が正常であるか否かを判定するためには、緩みのない正常な締結状態との振動特性の差異を判定する必要がある。このため、正常な締結状態での締結箇所の振動特性、つまり正常値を予め取得した上で、締結箇所の現在の締結状態を計測することが求められる。これらの計測は、例えば新規物件であれば据付後の現場調整期間、既設物件であれば定期点検時の空き時間などの限られた時間内に行う必要がある。

【0004】

また、電源設備の盤の内部には、遮断器、変成器、分岐母線、電力ケーブルなどが配置されており、加振器や振動検知器などの必要機器を取り付けるスペースに制限があり、必要機器の取り付けが困難な場合も生じ得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５６７４９３５号公報

【特許文献2】特許第４３７７７６５号公報

【特許文献3】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、着脱が容易で短い計測時間で電源設備における異常の発生有無を精度よく診断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、筐体と、前記筐体に所定の固定箇所で固定されて電流を負荷に供給する導体とを備えた電源設備の異常を診断する。前記異常診断装置は、加振部と計測部とを備える。前記加振部は、前記導体に振動を与える。前記計測部は、前記加振部が前記導体に与えた前記振動の特性を示す値を計測する。前記加振部および前記計測部は、前記固定箇所もしくは当該固定箇所の近傍に配置される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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。

【図2】第１の実施形態に係る電源設備の異常を診断する際における異常診断装置の構成を概略的に示す図。

【図3】第１の実施形態に係る異常診断装置において、加振部で発生させた振動の加速度の正常時と異常時の時間遷移を示す図。

【図4】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。

【図5】第２の実施形態に係る電源設備の異常を診断する際における異常診断装置の構成を概略的に示す図。

【図6】第２の実施形態に係る加振計測部の概略的な構成例を示す模式図。

【図7】第２の実施形態に係る加振計測部の変形例の概略的な構成例を示す模式図

【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電源設備の異常診断方法について、図１から図７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。

【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、計測部３、通信部４、出力部５、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診断する。診断対象箇所は、例えば導体同士がボルトで締結された締結箇所（以下、ボルト締結部という）などである。異常診断装置１は、ボルト締結部における該ボルトの緩みの有無を診断する。

【0011】

加振部２は、電源設備の導体に振動を与える。加振部２は、かかる導体に振動を与えることが可能であればその構成は特に限定されない。本実施形態では一例として、電動アクチュエータを備えた励振器などの自動的に振動を発生させる手段を加振部２に適用する。ただし、加振部２は、ハンマーなどの人手による振動発生手段であってもよい。

【0012】

計測部３は、加振部２が与えた振動の特性を示す値を計測する。振動特性は、加振部２が与えた振動が伝達される際の特性であり、例えば振動の加速度、速度、振幅、振動数、変位などである。本実施形態では一例として、圧電素子やひずみゲージなどの接触型の加速度センサを計測部３に適用する。したがって、計測部３は、加振部２が与えた振動の加速度の値を、振動特性を示す値として計測する。ただし、計測部３は、静電容量や渦電流を計測する非接触型の変位センサなどであってもよい。

【0013】

通信部４は、例えば通信ネットワークを介して外部の通信装置と通信可能に接続するための通信制御装置や通信モジュールなどである。通信部４は、外部の通信機器と有線もしくは無線により通信し、データの送受信を行う。

【0014】

出力部５は、電源設備における異常の発生有無の診断情報、具体的には導体同士のボルト締結部における該ボルトの緩みの有無などの診断状況や診断結果などを出力する。出力部５としては、例えば表示灯、モニタ、パネル、スピーカ、あるいはこれらの組み合わせなどを適用可能である。これにより、出力部５は、表示灯の点灯（点滅）、通知音や警告音の鳴動、通知メッセージや警告メッセージの再生や表示などを行うことで、ユーザに対して診断結果の周知徹底や注意喚起などを図る。ユーザは、例えば電源設備の据え付け、保守、点検などを行う作業員である。

【0015】

制御部６は、ＣＰＵ、記憶装置（不揮発メモリ）、メモリ、入出力回路、タイマなどを含み、加振部２、計測部３、通信部４、出力部５の動作を制御し、異常診断装置１において異常診断処理を実行する。制御部６は、例えばパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末、サーバなどの情報処理装置として構成される。制御部６は、加振部２、計測部３、通信部４、出力部５と有線もしくは無線により接続されている。制御部６の記憶装置は、加振部２、計測部３、通信部４、出力部５が行う処理に必要なプログラムや各種情報（データ）を適宜記憶する。例えば、記憶装置には、ボルト締結部において該ボルトが適正な締付トルクで締結されている状態で、加振部２が与えた振動によって生じた導体の振動の特性を示す振動の加速度の計測値、つまり正常値が記憶されている。かかる正常値は、後述する電源設備の異常診断時にパラメータとしてメモリに読み出される。

【0016】

制御部６は、異常診断装置１の起動、停止、稼働制御などを行う。そのため、制御部６は、メモリに読み出されたプログラムやファームウェアを実行するとともに、これらの実行に必要な各種情報（データ）を加振部２、計測部３、通信部４、出力部５から取得する。取得した情報に応じて所定の演算処理（異常診断処理）を実行することで、制御部６は、電源設備における異常の発生有無、具体的には導体同士のボルト締結部における該ボルトの緩みの有無の診断を行う。

【0017】

制御部６は、診断情報生成部６１と、診断部６２を有する。診断情報生成部６１および診断部６２は、例えばプログラムとして記憶装置に記憶されており、記憶装置からメモリに読み出されて実行される。

【0018】

診断情報生成部６１は、計測部３が計測した振動特性、つまり加振部２が与えた振動によって導体に生じた振動の特性を示す振動加速度の計測値に基づいて診断情報を生成する。診断情報生成部６１は、例えば加振部２の近傍と、該近傍から離れた別の箇所でそれぞれ計測された振動加速度などに応じて減衰率（減衰比）を算出する。

【0019】

診断部６２は、診断情報生成部６１が生成した診断情報に応じて、電源設備における異常の発生有無、具体的には導体同士のボルト締結部における該ボルトの緩みの有無を診断する。診断にあたって、診断部６２は、診断情報生成部６１が生成した診断情報、一例として振動加速度の減衰率を所定の閾値と比較する。例えば、かかる減衰率が所定の閾値以上である場合、診断部６２は、ボルト締結部においてボルトの緩みが発生しており、該ボルトが適正な締付トルクで締め付けられていないと診断できる。したがってこの場合、電源設備に異常が発生していると診断される。これに対し、かかる減衰率が所定の閾値未満である場合、診断部６２は、ボルト締結部においてボルトの緩みは発生しておらず、該ボルトが適正な締付トルクで締め付けられていると診断できる。したがってこの場合、電源設備に異常が発生していないと診断される。

【0020】

このような異常診断装置１において、電源設備の異常を診断する際には、加振部２および計測部３がそれぞれ所定箇所に取り付けられる。取り付けられた加振部２および計測部３は、電源設備の異常診断終了後に取り外される。すなわち、加振部２および計測部３は、適宜着脱可能とされている。

【0021】

図２は、電源設備１０の異常を診断する際における異常診断装置１の構成を概略的に示す図である。図２に示すように、電源設備１０において、導体１１は、筐体１２の棚板にボルト１３ａ，１３ｂで固定されている。ボルト１３ａ，１３ｂは、固定部材１４ａ，１４ｂを介して筐体１２の棚板に締結されている。固定部材１４ａ，１４ｂは、碍子などの絶縁部材である。固定部材１４ａ，１４ｂは、ボルト１３ａ，１３ｂの軸部１３４のうち、導体１１を突き抜けた部分を覆っている。導体１１は、例えば電気の良導体である銅、比抵抗の小さいアルミニウムなどで構成され、所定方向に延びた扁平の形状をなしている。所定方向（導体１１が延びる方向）は、例えば水平方向や鉛直方向、あるいはこれらに対して傾いた方向であり、電源設備１０が複数の盤を備えている場合には当該盤の配列方向（図２においては左右方向）などである。

【0022】

図２に示す例では、所定方向に沿って二本の導体１１ａ，１１ｂが配置されている。これらの導体１１ａ，１１ｂは、締結部材で締結されて電気的に接続されている。図示例では、二本の導体１１ａ，１１ｂ、つまり所定方向に隣り合う導体１１ａ，１１ｂ同士がボルト１３ｃとナット１５ａによって締結されている。すなわち、各々の導体１１ａ，１１ｂは、固定部材１４ａ，１４ｂを介してボルト１３ａ，１３ｂで筐体１２の棚板にそれぞれ固定されるとともに、互いにボルト１３ｃで締結されて電気的に接続されている。ボルト１３ｃとナット１５ａの間には、ワッシャ１６ａが介在している。ボルト１３ａ，１３ｂ，１３ｃおよびナット１５ａは締結部材の一例（ボルト１３ｃは第１の締結部材、ボルト１３ａ，１３ｂは第２の締結部材）であり、締結部材はこれらに限定されない。

【0023】

加振部２および計測部３ａ，３ｂは、導体１１ａ，１１ｂが筐体１２に締結部材であるボルト１３ａ，１３ｂで固定された固定箇所Ｐａ，Ｐｂもしくはその近傍に配置されていればよい。固定箇所Ｐａ，Ｐｂは、ボルト締結部２０ａを挟んで導体１１ａ，１１ｂが筐体１２にボルト１３ａ，１３ｂで固定された各々の箇所である。換言すれば、導体１１ａ，１１ｂは、筐体１２に固定された固定箇所Ｐａ，Ｐｂを有している。固定箇所Ｐａ，Ｐｂの近傍は、該固定箇所Ｐａ，Ｐｂから所定距離の範囲内に含まれる領域である。所定距離は、例えば固定箇所Ｐａ，Ｐｂ間の間隔（図２に示す距離Ｄ）の１０％以内の距離範囲である。この場合、固定箇所Ｐａ，Ｐｂ間の距離Ｄは、導体１１ａ，１１ｂが延びる上述した所定方向におけるボルト１３ａ，１３ｂの軸心間の最短距離である。

【0024】

図２に示す例において、加振部２はボルト１３ａに配置されている。計測部３ａはボルト１３ａに配置され、計測部３ｂはボルト１３ｂに配置されている。図２に示す例では、これらの加振部２および計測部３ａ，３ｂにより、導体１１ａと導体１１ｂのボルト１３ｃによる締結箇所（ボルト締結部）２０ａの振動特性が計測される。計測部３ａは、ボルト締結部２０ａを挟んで加振部２による加振側（振動の入力側）で振動特性を計測する。計測部３ｂは、ボルト締結部２０ａを挟んで加振部２による加振側とは反対側（振動の出力側）で振動特性を計測する。

【0025】

加振部２、計測部３ａ，３ｂおよびボルト１３ａ，１３ｂは、少なくとも互いに対する配置部分（互いに接触する部分）が磁性体とされている。磁性体は、磁性を帯び得る物質、端的には磁石と吸着可能な物質である。例えば、加振部２および計測部３ａ，３ｂは、ボルト１３ａ，１３ｂと接触する部分が鉄系の素材で形成されていればよい。また、ボルト１３ａ，１３ｂは、全体が鉄系の素材で形成されていてもよいし、全体もしくはボルトヘッドに鉄系の素材でめっきなどの表面加工が施されていてもよい。

【0026】

加振部２は、磁石１７ａでボルト１３ａに取り付けられている。計測部３ａは、磁石１７ｂでボルト１３ａに取り付けられている。計測部３ｂは、磁石１７ｃでボルト１３ｂに取り付けられている。すなわち、加振部２および計測部３ａ，３ｂは、導体１１ａ，１１ｂが筐体１２にボルト１３ａ，１３ｂで固定された固定箇所Ｐａ，Ｐｂに磁石１７ａ，１７ｂ，１７ｃで配置されている。これにより、加振部２および計測部３ａ，３ｂの固定箇所Ｐａ，Ｐｂ、端的にはボルト１３ａ，１３ｂに対する着脱が容易になる。加振部２と磁石１７ａ、計測部３ａと磁石１７ｂ、計測部３ｂと磁石１７ｃは、それぞれ一体的な取り回しが可能となるように、予め一体化されている。これらは、例えば接着剤や両面テープでの接合、あるいはねじによる結合などにより一体化されていればよい。

【0027】

図２に示す例では、加振部２および計測部３ａ，３ｂは、固定箇所Ｐａ，Ｐｂに当たるボルト１３ａ，１３ｂに取り付けられているが、ボルト１３ａ，１３ｂの近傍に取り付けられていてもよい。ボルト１３ａ，１３ｂの近傍は、例えば該ボルト１３ａ，１３ｂから距離Ｄの１０％以内の範囲である。加振部２および計測部３ａ，３ｂをボルト１３ａ，１３ｂの近傍に磁石１７ａ，１７ｂ，１７ｃで取り付ける場合、以下のような対応を取ればよい。例えば、導体１１ａ，１１ｂが鉄などの磁性体である場合、該導体１１ａ，１１ｂのボルト１３ａ，１３ｂの近傍に磁石１７ａ，１７ｂ，１７ｃを介して加振部２および計測部３ａ，３ｂを取り付ければよい。一方、導体１１ａ，１１ｂが銅やアルミニウムなどの非磁性体である場合、例えば該導体１１ａ，１１ｂのボルト１３ａ，１３ｂの近傍に磁性板を貼り付け、あるいは該近傍に磁性体の被膜を形成し、磁石配置部分（磁石取付部位）を磁性体とすればよい。これにより、導体１１ａ，１１ｂのボルト１３ａ，１３ｂの近傍に加振部２および計測部３ａ，３ｂを磁石１７ａ，１７ｂ，１７ｃで取り付けることが可能となる。また、図２に示す例では、加振部２が磁石１７ａで、計測部３ａが磁石１７ｂで、それぞれボルト１３ａに取り付けられているが、加振部２および計測部３ａがまとめて一つの磁石でボルト１３ａに取り付けられていてもよい。

【0028】

さらに、図２に示す例では、加振部２および計測部３ａ，３ｂは、ボルト１３ａ，１３ｂのボルトヘッド１３１の端面（図２においては上面）１３２に取り付けられているが、取付箇所はこれに限定されない。例えば、加振部２や計測部３ａ，３ｂは、ボルト１３ａ，１３ｂのボルトヘッド１３１の側面１３３に取り付けられていてもよい。また、例えばボルト１３ａ，１３ｂの軸部１３４の先端１３５が固定部材１４ａ，１４ｂから露出されている場合、あるいは固定部材１４ａ，１４ｂが存在しない場合など、軸部１３４や該軸部１３４の先端１３５に加振部２や計測部３ａ，３ｂが取り付けられていてもよい。

【0029】

このように加振部２および計測部３ａ，３ｂがボルト１３ａ，１３ｂに取り付けられた状態で、加振部２を動作させて導体１１ａ，１１ｂに振動を与え、ボルト締結部２０ａの前後、つまり振動の入力側と出力側における該振動の振動特性を計測部３ａ，３ｂでそれぞれ計測する。そして、計測部３ａ，３ｂでの計測値に基づいて、制御部６（診断情報生成部６１および診断部６２）で電源設備１０の異常、具体的にはボルト１３ｃの緩みの有無が診断される。診断後は、加振部２および計測部３ａ，３ｂがボルト１３ａ，１３ｂから取り外される。

【0030】

加振部２により生じた振動は、ボルト１３ａから導体１１ａを伝ってボルト締結部２０ａを通過し、導体１１ｂを伝ってボルト１３ｂに到達する。かかる振動は、このように導体１１ａ、ボルト締結部２０ａ、導体１１ｂを伝わる過程で徐々に減衰していく。かかる振動の振動特性、例えば加速度は、ボルト１３ａに配置された計測部３ａ、およびボルト１３ｂに配置された計測部３ｂでそれぞれ計測される。例えば、ボルト締結部２０ａにおいて、ボルト１３ｃが適正な締付トルクで締結されていない状態、つまりボルト１３ｃが緩んでいる状態（異常時）であると、導体１１ａ，１１ｂ同士を押し付ける圧力（接触圧力）が低下する。接触圧力が低下すると、導体１１ａから導体１１ｂへの振動の伝達が阻害される。その結果、異常時において計測部３ｂで計測される振動の加速度は、ボルト１３ｃが適正な締付トルクで締結されている状態（正常時）と比べてさらに低下する。

【0031】

したがって、計測部３ａと計測部３ｂでの振動の加速度の差分が正常状態の差分（上述した正常値の差分）と比べて所定の閾値よりも大きければ、ボルト１３ｃに緩みが生じていると診断することが可能である。すなわちこの場合、電源設備１０に異常が生じているおそれがあると判定可能となる。逆に、計測部３ａと計測部３ｂでの振動の加速度の差分が正常状態の差分と比べて所定の閾値以下であれば、端的には正常状態の差分とほぼ一致していれば、ボルト１３ｃに緩みが生じていないと診断することが可能である。すなわちこの場合、電源設備１０に異常が生じているおそれは低い、つまり電源設備１０は正常であると判定可能となる。かかる閾値は、正常値とともに制御部６の記憶装置に記憶され、ボルト１３ｃの緩みの有無の診断時にパラメータとして読み出される。ここでの正常値は、例えばボルト締結部２０ａにおいてボルト１３ｃが適正な締付トルクで締結されている状態で、加振部２が与えた振動によって生じた導体１１ａ，１１ｂの振動の特性を示す振動の加速度の計測値である。

【0032】

図３は、加振部２０で発生させた振動の加速度の正常時と異常時の時間遷移を示す図である。図３における縦軸は振動の加速度、横軸は時間である。図３において、破線は正常時における振動加速度の時間遷移、実線は異常時における振動加速度の時間遷移をそれぞれ示す。図３に示すように、矢印Ａ１で示す加振タイミングで入力された振動は、時間経過とともに、ボルト締結部２０ａを通過する。ボルト１３ｃが緩んでいる異常時には、ボルト１３ｃが適正な締付トルクで締結されている正常時と比べて、振動が該ボルト１３ｃを含むボルト締結部２０ａを通過する際に減衰し、矢印Ａ２で示すように加速度が低下する。したがって、正常時の振動加速度の値（正常値）に対する振動加速度の計測値の変動を捉えることで、つまり両者の差分を閾値と比較することで、ボルト１３ｃの緩みを検知できる。

【0033】

ここで、一般的なボルトの緩みに起因したボルト締結部における過熱現象の一例について説明する。例えば、二本の導体をボルトで締結した場合、適正な締付トルクでボルトが締結されていれば、該導体の接触抵抗は数μΩ程度で安定する。しかしながら、ボルトの締付不良や振動などによる緩みの発生で、導体間の接触圧力が低下すると、導体間の接触点が減少し、電流が集中することによって発熱が生じる。発熱によって導体の金属表面の酸化が進行すると、両者の接触抵抗が増していく。そして、例えば導体の温度が２００℃を超えた辺りから導体金属の軟化による反りも起こり始め、この場合にはさらに導体間の接触抵抗が増大する。導体間の接触抵抗が数百μΩを超えたところで、通電経路が本来の導体間ではなくボルトに集中し、該ボルトが過熱して溶損に至る場合がある。このため、ボルト締結部の過熱を検知することは重要である。

【0034】

本実施形態では、固定部材１４ａ，１４ｂを介して筐体１２の棚板に締結されたボルト１３ａ，１３ｂに加振部２および計測部３が配置されている。例えば、かかる締結箇所から離れた導体１１の外面などに加振部２や計測部３などが配置された場合、当該配置箇所における振動の加速度や振幅などが大きくなりやすく、構造によって生じ得る計測結果の誤差が大きくなるおそれがある。この場合、計測値の解釈が難しくなり、異常診断の精度が低下しやすい。したがって、本実施形態のように加振部２および計測部３をボルト１３ａ，１３ｂ、換言すれば導体１１ａ，１１ｂの筐体１２に対する固定箇所Ｐａ，Ｐｂに配置することで、計測値の誤差を最小限に止められる。これにより、計測値の解釈を容易とし、異常診断の精度を高めることが可能となる。

【0035】

ボルト締結部の過熱検知方法としては、例えば、無線通信型温度センサ、臭発生具と臭検知器からなる異常過熱検出装置などを設け、設置箇所の温度が所定値を超えたときに異常が検知される方法などが知られている。これらの方法では、所定の検知装置を電源設備内に予め設置しておかなければならず、手間がかかり作業性が悪いだけでなく、検知装置の設置スペースも確保しなければならない。

【0036】

これに対し、本実施形態によれば、加振部２および計測部３を磁石１７ａ，１７ｂ，１７ｃで簡単にボルト１３ａ，１３ｂに対して着脱可能である。したがって、例えば加振部２および計測部３の接着剤による接合やねじ止めなどの固定作業は不要となる。また、加振部２および計測部３をボルト１３ａ，１３ｂもしくはその近傍に取り付けることで、電源設備内に配置された例えば遮断器、変成器、分岐母線、電力ケーブルなどを避け、加振部２および計測部３を取り付けるためのスペースを確保しやすい。このため、加振部２および計測部３を取り付ける際の作業性を高めることができる。これにより、振動特性を計測するために要する時間を短縮でき、電源設備１０における異常発生の有無の診断を効率化できる。

【0037】

上述した第１の実施形態では、振動の入力側において加振部２と計測部３ａは互いに独立した別体として構成されている。これらの加振部２と計測部３ａは一体化された一つの部材として構成されていてもよい。以下、このように加振部２と計測部３ａが一体化された実施形態を第２の実施形態として説明する。

【0038】

（第２の実施形態）
図４および図５には、第２の実施形態に係る異常診断装置１００を示す。図４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５は、本実施形態に係る電源設備１０の異常を診断する際における異常診断装置１００を概略的に示す図である。なお、第２の実施形態において、異常診断装置１００の基本的な構成は、図１および図２に示す第１の実施形態に係る異常診断装置１と同様である。このため、第２の実施形態において、異常診断装置１と同一もしくは類似する異常診断装置１００の各構成要素については、図１および図２に示す異常診断装置１の構成要素と同一符号を用いて説明を省略する。

【0039】

図４に示すように、異常診断装置１００は、図１に示す異常診断装置１と同様に、主たる要素として、計測部３、通信部４、出力部５、制御部６を備えている。加えて、異常診断装置１００は、加振部２に代えて後述する加振計測部７を備えている。図５に示すように、電源設備１０において、導体１１は、筐体１２の棚板にボルト１３ａ，１３ｂ，１３ｄで固定されている。ボルト１３ａ，１３ｂ，１３ｄは、固定部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃを介して筐体１２の棚板に締結されている。固定部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、碍子などの絶縁部材である。

【0040】

図５に示す例においては、二本の導体１１ａ，１１ｂ、つまり隣り合う導体１１ａ，１１ｂ同士がボルト１３ｃとナット１５ａによって締結されて電気的に接続されている。さらに、二本の導体１１ｂ，１１ｃ、つまり隣り合う導体１１ｂ，１１ｃ同士がボルト１３ｅとナット１５ｂによって締結されて電気的に接続されている。すなわち、三本の導体１１ａ，１１ｂ，１１ｃが二本のボルト１３ｃ，１３ｅで締結されて一連をなし、電気的に接続されている。換言すれば、各々の導体１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、ボルト１３ａ，１３ｂ，１３ｄで筐体１２の棚板にそれぞれ固定されるとともに、互いにボルト１３ｃ，１３ｅで締結されて電気的に接続されている。ボルト１３ｃとナット１５ａの間にはワッシャ１６ａが介在し、ボルト１３ｅとナット１５ｂの間にはワッシャ１６ｂが介在している。ボルト１３ａ～１３ｅおよびナット１５ａ，１５ｂは締結部材の一例（ボルト１３ｃ，３ｅは第１の締結部材、ボルト１３ａ，１３ｂ，１３ｄは第２の締結部材）であり、締結部材はこれらに限定されない。

【0041】

また、図５に示す例においては、振動の入力側と出力側との間に複数（二つ）のボルト締結部２０ａ，２０ｂが含まれている。ボルト締結部２０ａは、導体１１ａ，１１ｂのボルト１３ｃによる締結箇所である。ボルト締結部２０ｂは、導体１１ｂ，１１ｃのボルト１３ｅによる締結箇所である。異常診断装置１００は、これら二つのボルト締結部２０ａ，２０ｂにおける異常の有無、具体的にはボルト１３ｃ，１３ｅの緩みの有無を診断する。

【0042】

ボルト締結部２０ａを挟んで振動の出力側に当たるボルト１３ｂには、計測部３ｂが配置されている。計測部３ｂは、ボルト締結部２０ａにおける振動特性を計測する。また、ボルト締結部２０ｂを挟んで振動の出力側に当たるボルト１３ｄには、計測部３ｃが配置されている。計測部３ｃは、ボルト締結部２０ｂにおける振動特性を計測する。計測部３ｂは、磁石１７ｃでボルト１３ｂに取り付けられている。計測部３ｃは、磁石１７ｄでボルト１３ｄに取り付けられている。すなわち、計測部３ｂ，３ｃは、導体１１ｂ，１１ｃが筐体１２にボルト１３ｂ，１３ｃで固定された固定箇所Ｐｂ，Ｐｃに磁石１７ｃ，１７ｄで配置されている。これにより、計測部３ｂ，３ｃのボルト１３ｂ，１３ｄに対する着脱が容易になる。計測部３ｂと磁石１７ｃ、計測部３ｃと磁石１７ｄは、それぞれ一体的な取り回しが可能となるように、予め一体化されている。これらは、例えば接着剤や両面テープでの接合、あるいはねじによる結合などにより一体化されていればよい。なお、計測部３ｂ，３ｃは、ボルト１３ｂ，１３ｄの近傍に取り付けられていてもよい。

【0043】

ボルト締結部２０ａ，２０ｂを挟んで振動の入力側に当たるボルト１３ａには、加振計測部７が配置されている。加振計測部７は、導体１１に振動を与える加振器７１と、加振器７１が与えた振動の特性を示す値を計測する計測器７２が一体化された部材である。すなわち、加振計測部７によれば、加振器７１と計測器７２とを一体的に取り回すことが可能となる。加振器７１は、第１の実施形態に係る異常診断装置１の加振部２と同等の機能を果たす要素である。計測器７２は、異常診断装置１の計測部３ａと同等の機能を果たす要素であり、異常診断装置１００における複数の計測部のうちの一つに相当する。

【0044】

加振計測部７は、加振器７１および計測器７２に加えて、磁石７３を有している。加振計測部７は、磁石７３でボルト１３ａに取り付けられている。すなわち、加振計測部７は、導体１１ａが筐体１２にボルト１３ａで固定された固定箇所Ｐａに磁石７３で配置されている。これにより、加振計測部７のボルト１３ａに対する着脱が容易になる。なお、加振計測部７は、ボルト１３ａの近傍に取り付けられていてもよい。

【0045】

このように、加振器７１は、ボルト締結部２０ａで締結される一方の導体１１ａの固定箇所Ｐａにおけるボルト１３ａもしくはボルト１３ａの近傍に配置される。計測器７２は、加振器７１と同じ固定箇所Ｐａにおけるボルト１３ａもしくはボルト１３ａの近傍に配置される。計測部３ｂ，３ｃは、導体１１ａとはボルト締結部２０ａを挟んで反対側に位置する導体１１ｂ，１１ｃの固定箇所Ｐｂ，Ｐｃにおけるボルト１３ｂ，１３ｄもしくはボルト１３ｂ，１３ｄの近傍に配置される。

【0046】

図６は、加振計測部７の概略的な構成例を示す模式図である。図６に示すように、加振計測部７は、主たる要素として、加振器７１と、計測器７２と、磁石７３と、ストッパ７４と、筐体７５とを備えて構成されている。加振器７１、計測器７２、磁石７３、およびストッパ７４は、筐体７５に収容されている。

【0047】

加振器７１は、例えばスピーカ機構により振動を発生させる要素であり、スピーカ固定部７１ａ、スピーカ可動部７１ｂ、および振動板７１ｃを有している。
スピーカ固定部７１ａは、加振器７１において筐体７５に固定される部分、換言すれば筐体７５に対する静止部分である。スピーカ固定部７１ａは、例えば内部にボイスコイルや磁石など（図示省略）を有している。スピーカ可動部７１ｂは、加振器７１において可動自在な部分であり、スピーカ固定部７１ａに結合されて該スピーカ固定部７１ａに対して振動する。振動板７１ｃは、スピーカ可動部７１ｂと連動する板材であり、スピーカ可動部７１ｂと同期して振動する。これにより、振動板７１ｃを介して導体１１に対して振動が入力可能とされている。振動板７１ｃは、平板状をなしており、主たる面のうちの一面（以下、第１面という）７１ｄがスピーカ可動部７１ｂと固着している。

【0048】

計測器７２は、例えば圧電素子やひずみゲージなどの接触型の加速度センサであり、振動板７１ｃに配置される。図６に示す例では、計測器７２は、振動板７１ｃの第１面７１ｄに固定されている。これにより、計測器７２は、振動板７１ｃに生じた振動の特性、換言すれば加振器７１が導体１１に与えた振動の特性を示す値を計測する。

【0049】

磁石７３は、加振計測部７を例えばボルト１３ａに取り付け可能な磁力を有しており、振動板７１ｃの第２面７１ｅに固定されている。第２面７１ｅは、振動板７１ｃの第１面７１ｄと反対側を向く面部であり、ボルト１３ａに対する加振計測部７の取付側を向く面部に当たる。振動板７１ｃの第２面７１ｅに固定された状態において、磁石７３の一部は、筐体７５から露出され、ボルト１３ａのボルトヘッド１３１の端面１３２に着脱される。

【0050】

ストッパ７４は、異常診断装置１００でのボルト締結部２０ａ，２０ｂの異常の有無、具体的にはボルト１３ｃ，１３ｅの緩みの有無の診断が終了時、加振計測部７をボルト１３ａから取り外す際に振動板７１ｃの動きを規制する。加振計測部７をボルト１３ａから取り外す際には、筐体７５が把持されて加振計測部７の全体が引き上げられる。この場合、スピーカ固定部７１ａは、筐体７５に固定されているため、筐体７５とともに引き上げられる。一方、振動板７１ｃは、磁石７３によってボルト１３ａに取り付けられているため、そのままの状態を維持しようとする。このため、振動板７１ｃとスピーカ可動部７１ｂとの固着に抗して両者を離間させる方向の力が磁石７３の磁力によって生じ、振動板７１ｃやスピーカ可動部７１ｂを損傷させるおそれがある。

【0051】

ストッパ７４は、筐体７５が把持されて加振計測部７の全体がボルト１３ａに対して引き上げられる際、筐体７５とともにその位置が上方へずれ、振動板７１ｃと接触する。このため、振動板７１ｃもスピーカ固定部７１ａおよび筐体７５とともに引き上げられる。その結果、振動板７１ｃとスピーカ可動部７１ｂとの固着に抗して両者を離間させる方向の力の発生が抑止される。したがって、ストッパ７４を備えることで、振動板７１ｃやスピーカ可動部７１ｂの損傷を抑え、これらを保護できる。

【0052】

このように加振器７１、計測器７２、および磁石７３を一体化させて加振計測部７を構成することで、加振器７１および計測器７２をまとめて磁石７３でボルト１３ａもしくはその近傍に取り付けることができる。したがって、その際の作業性をさらに高めることができる。

【0053】

なお、図７に示す加振計測部７ａ（加振計測部７の変形例）のように、図６に示す加振計測部７における筐体７５およびストッパ７４を省略することも可能である。加振計測部７ａは、加振計測部７と同様に、筐体７５およびストッパ７４以外の加振器７１、計測器７２、磁石７３を備えて構成されている。

【0054】

上述したように、図５に示す例においては、振動の入力側と出力側との間に二つのボルト締結部２０ａ，２０ｂが含まれている。そして、加振計測部７、計測部３ｂ，３ｃが上述のように取り付けられた状態で加振計測部７の加振器７１を動作させて振動を生じさせ、ボルト締結部２０ａ，２０ｂの前後、つまり振動の入力側と出力側における該振動の振動特性を計測器７２、計測部３ｂ，３ｃでそれぞれ計測する。

【0055】

加振器７１により生じた振動は、ボルト１３ａから導体１１ａを伝ってボルト締結部２０ａを通過し、導体１１ｂを伝ってボルト１３ｂに到達する。さらに、かかる振動は、ボルト１３ｂから導体１１ｂを伝ってボルト締結部２０ｂを通過し、導体１１ｃを伝ってボルト１３ｄに到達する。かかる振動は、このように導体１１ａ、ボルト締結部２０ａ、導体１１ｂ、ボルト締結部２０ｂ、導体１１ｃを伝わる過程で徐々に減衰していく。かかる振動の振動特性、例えば加速度は、ボルト１３ａに配置された計測器７２、ボルト１３ｂに配置された計測部３ｂ、およびボルト１３ｄに配置された計測部３ｃでそれぞれ計測される。すなわち、計測部３ｂではボルト締結部２０ａにおけるボルト１３ｃの締結状態（換言すれば緩み状態）が計測される。これに対し、計測部３ｃではボルト締結部２０ａにおけるボルト１３ｃの締結状態に加えて、ボルト締結部２０ｂにおけるボルト１３ｅの締結状態（換言すれば緩み状態）が計測される。

【0056】

したがって、例えばボルト締結部２０ａ，２０ｂにおいてボルト１３ｃ，１３ｅがいずれも適正な締付トルクで締結された状態（正常時）である場合、計測器７２と計測部３ｂ，３ｃでの振動の加速度の差分はいずれも、正常状態の差分とほぼ一致する。

【0057】

しかしながら、例えばボルト締結部２０ａにおいて、ボルト１３ｃが適正な締付トルクで締結されていない状態、つまりボルト１３ｃが緩んでいる状態（異常時）である場合、計測器７２と計測部３ｂでの振動の加速度の差分が正常状態の差分と比べて所定の閾値よりも大きくなる。またこの場合、ボルト締結部２０ｂにおいて、ボルト１３ｅが適正な締付トルクで締結されている状態、つまりボルト１３ｅが緩んでいない状態（正常時）であれば、計測器７２と計測部３ｃでの振動の加速度の差分が正常状態の差分と比べて所定の閾値よりも大きくなる。

【0058】

これに対し、例えばボルト締結部２０ａにおいてボルト１３ｃが適正な締付トルクで締結された状態（正常時）であり、ボルト締結部２０ｂにおいてボルト１３ｅが適正な締付トルクで締結されていない状態、つまりボルト１３ｅが緩んでいる状態（異常時）である場合、計測器７２と計測部３ｃでの振動の加速度の差分のみが正常状態の差分と比べて所定の閾値よりも大きくなる。

【0059】

以上を踏まえれば、各々のボルト締結部２０ａ，２０ｂに対応して計測部３ｂ，３ｃをそれぞれ適宜配置することで、これらのボルト締結部２０ａ，２０ｂのいずれのボルト１３ｃ，１３ｅに緩みが生じているのかを特定することが可能となる。すなわち、複数のボルト締結部が存在していた場合であっても、計測部を順次ずらして配置することで、いずれのボルト締結部のボルトに緩みが生じているのかを特定可能となる。

【0060】

その際、加振計測部７（加振器７１、計測器７２）、および計測部３ｂ，３ｃを磁石７３，１７ｃ，１７ｄで簡単にボルト１３ａ，１３ｂ，１３ｄに着脱可能である。このため、加振計測部７（加振器７１、計測器７２）、および計測部３ｂ，３ｃをボルト１３ａ，１３ｂ，１３ｄもしくはその近傍に取り付ける際の作業性を高めることができる。その結果、第１の実施形態と同様に、振動特性を計測するために要する時間を短縮でき、電源設備１０における異常発生の有無の診断の効率化を図ることができる。

【0061】

一般的に、電源設備においては、例えば接続される機器の種類、電源容量、運用条件などの制約によって設計が異なることから、導体の構成や構造についても多岐にわたることが多い。したがって、異常診断の対象となる電源設備ごとに正常状態での振動特性を予め計測して取得する必要がある。電源設備は、通常複数の盤から構成されており、導体の盤への固定、盤間での接続、各種機器への接続などのため、ボルトによる導体の締結部（ボルト締結部）が複数個所存在している。これらのボルトの締結状態を確認把握する上では、複数のボルト締結部におけるボルトの締結状態をそれぞれ計測する必要がある。このため、ボルト締結部、つまり振動の計測箇所が増えるほど、その計測時間は長くなりやすい。

【0062】

この点、本実施形態によれば、加振計測部７（加振器７１、計測器７２）および計測部３ｂ，３ｃを磁石７３，１７ｃ，１７ｄで簡単にボルト１３ａ，１３ｂ，１３ｄに着脱可能である。すなわち、ボルト締結部が複数存在している場合であっても、加振計測部７および計測部３ｂ，３ｃを容易に取り付けることができ、異常が生じているボルト締結部、つまり緩みの生じているボルトを特定しやすい。結果として、電源設備の異常診断の作業時間を短縮できる。

【0063】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、上述した各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0064】

１，１００…異常診断装置、２…加振部、３，３ａ，３ｂ，３ｃ…計測部、４…通信部、５…出力部、６…制御部、７，７ａ…加振計測部、１０…電源設備、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…導体、１２…筐体、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ…ボルト、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…固定部材、１５ａ，１５ｂ…ナット、１６ａ，１６ｂ…ワッシャ、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ…磁石、２０ａ，２０ｂ…ボルト締結部、６１…診断情報生成部、６２…診断部、７１…加振器、７１ａ…スピーカ固定部、７１ｂ…スピーカ可動部、７１ｃ…振動板、７２…計測器、７３…磁石、７３ａ…露出部分、７４…ストッパ、７５…筐体、１３１…ボルトヘッド、１３２…ボルトヘッドの端面、１３３…ボルトヘッドの側面、１３４…ボルトの軸部、１３５…ボルトの軸部の先端、Ｄ…固定箇所間の距離、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ…固定箇所。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】