特許 7303747 変圧器診断を実行するためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-27

(45)【発行日】2023-07-05

(54)【発明の名称】変圧器診断を実行するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/12 20200101AFI20230628BHJP

   G01R 31/62 20200101ALI20230628BHJP

   G01R 31/00 20060101ALI20230628BHJP

【ＦＩ】

G01R31/12 Z

G01R31/62

G01R31/00

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2019542211

(86)(22)【出願日】2018-02-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-04-09

(86)【国際出願番号】 US2018018018

(87)【国際公開番号】W WO2018152114

(87)【国際公開日】2018-08-23

【審査請求日】2021-02-15

(31)【優先権主張番号】15/436,403

(32)【優先日】2017-02-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】519278446

【氏名又は名称】ドーブル エンジニアリング カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(72)【発明者】

【氏名】ラックマン マーク エフ

【審査官】小川 浩史

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２１４９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２６８２９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－３８９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１４５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５１５０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３４４５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平２－６６８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／１２－３１／２０

Ｇ０１Ｒ ３１／５０－３１／７４

Ｇ０１Ｒ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の相を含むターゲット変圧器の診断を実行するための診断装置によって実施される方法であって、
前記方法が、前記診断装置のプロセッサによって、前記ターゲット変圧器の前記複数の相の各々に電源を結合するようスイッチ回路を制御する段階を含み、前記相の各々において、前記プロセッサが、
第１周波数で電圧を出力するよう前記電源を制御する段階と、
前記第１周波数に関連する前記ターゲット変圧器内に流入する、誘導分及び容量分から成る第１励磁電流の振幅及び位相角を測定する段階と、
第２周波数で電圧を出力するよう前記電源を制御する段階と、
前記第２周波数に関連する前記ターゲット変圧器内に流入する、誘導分及び容量分から成る第２励磁電流の振幅及び位相角を測定する段階と、
前記第１周波数及び前記第２周波数の励磁電流に応じて、前記ターゲット変圧器の通常動作周波数での前記ターゲット変圧器の誘導分の振幅及び容量分の振幅を決定し、これにより前記ターゲット変圧器の励磁電流の誘導分及び容量分の振幅パターンを決定する段階と、
前記プロセッサによって、前記ターゲット変圧器の前記決定されたパターンを、既知の電気特性を有する１又は２以上のベンチマーク変圧器に関連するパターンと比較する段階と、
前記ターゲット変圧器に関連する前記パターンが、前記ベンチマーク変圧器のうちの１つのベンチマーク変圧器のパターンに一致するときには、前記ターゲット変圧器の電気特性が前記１つのベンチマーク変圧器の電気特性に一致すると決定する段階と、
を含み、前記既知の電気特性を有する前記１又は２以上のベンチマーク変圧器のパターンに対する前記ターゲット変圧器のパターンの比較により、前記ターゲット変圧器に欠陥があるかどうかの決定が可能となる、動作を実行する、
ことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記ターゲット変圧器が三相変圧器である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ターゲット変圧器は、負荷時タップ切換装置（ＬＴＣ）又は非通電タップ切換装置（ＤＥＴＣ）を含み、前記ターゲット変圧器の通常動作周波数での前記励磁電流の誘導分及び容量分の振幅パターンが、前記ＬＴＣ又はＤＥＴＣ位置の各々に対して決定される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記電圧が、１２，０００ボルトか又はそれ以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記１又は２以上のベンチマーク変圧器は、正常に機能する変圧器及び１又は２以上の不具合を示す変圧器を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記ターゲット変圧器の通常動作周波数での前記励磁電流の誘導分及び容量分が、データベース内に格納される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記通常動作周波数は、居住用又は商業用ユーザに電力を送給する高電圧変圧器の通常動作周波数である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項8】

複数の相を含むターゲット変圧器の診断を実行するためのシステムであって、
電源から電圧を受け取る入力と、
前記ターゲット変圧器の複数の相の各々に前記電圧を選択的に印加するように構成されたスイッチセクションと、
前記ターゲット変圧器の選択された相を通って流れる電流を検知するように構成された電流センサと、
前記電源、前記スイッチセクション、及び前記電流センサと通信するプロセッサと、
前記プロセッサと通信し、前記プロセッサによって実行されたときに、前記プロセッサに動作を実行させる命令コードを格納する非一時的コンピュータ可読媒体と、
を備え、
前記動作が、
前記受け取った電圧を前記ターゲット変圧器の各相に印加するようスイッチセクションを制御する段階と、
前記相の各々において、
第１周波数で電圧を出力するよう前記電源を制御する段階と、
前記電流センサを介して、前記第１周波数に関連する前記ターゲット変圧器内に流入する、誘導分及び容量分から成る第１励磁電流の振幅及び位相角を測定する段階と、
第２周波数で電圧を出力するよう前記電源を制御する段階と、
前記電流センサを介して、前記第２周波数に関連する前記ターゲット変圧器内に流入する、誘導分及び容量分から成る第２励磁電流の振幅及び位相角を測定する段階と、
前記第１周波数及び前記第２周波数の励磁電流に応じて、前記ターゲット変圧器の通常動作周波数での前記ターゲット変圧器の誘導分の振幅及び容量分の振幅を決定し、これにより前記ターゲット変圧器の励磁電流の誘導分及び容量分の振幅パターンを決定する段階と、
前記ターゲット変圧器の前記決定されたパターンを、既知の電気特性を有する１又は２以上のベンチマーク変圧器に関連するパターンと比較する段階と、
前記ターゲット変圧器に関連する前記パターンが、前記ベンチマーク変圧器のうちの１つのベンチマーク変圧器のパターンに一致するときには、前記ターゲット変圧器の電気特性が前記１つのベンチマーク変圧器の電気特性に一致すると決定する段階と、
を含み、前記既知の電気特性を有する前記１又は２以上のベンチマーク変圧器のパターンに対する前記ターゲット変圧器のパターンの比較により、前記ターゲット変圧器に欠陥があるかどうかの決定が可能となる、
ことを含む、
ことを特徴とするシステム。

【請求項9】

前記ターゲット変圧器が三相変圧器である、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記ターゲット変圧器は、負荷時タップ切換装置（ＬＴＣ）又は非通電タップ切換装置（ＤＥＴＣ）を含み、前記命令コードは、前記ＬＴＣ又はＤＥＴＣ位置の各々に対して、前記ターゲット変圧器の通常動作周波数での前記励磁電流の誘導分及び容量分の振幅パターンを前記プロセッサに決定させる、請求項８に記載のシステム。

【請求項11】

前記電圧が、１２，０００ボルトか又はそれ以下である、
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。

【請求項12】

前記１又は２以上のベンチマーク変圧器は、正常に機能する変圧器及び１又は２以上の不具合を示す変圧器を含む、
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。

【請求項13】

前記ターゲット変圧器の通常動作周波数での前記励磁電流の誘導分及び容量分が、データベース内に格納される、
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。

【請求項14】

前記通常動作周波数は、居住用又は商業用ユーザに電力を送給する高電圧変圧器の通常動作周波数である、
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。

【請求項15】

複数の相を含むターゲット変圧器の診断を実行するための少なくとも１つのコードセクションを含むコンピュータプログラムを格納させた非一時的マシン可読ストレージ媒体であって、前記少なくとも１つのコードセクションが、マシンによって実行可能であり、
前記ターゲット変圧器の前記複数の相の各々に電源を結合するようスイッチ回路を制御する段階と、
前記相の各々において、
第１周波数で電圧を出力するよう前記電源を制御する段階と、
前記第１周波数に関連する前記ターゲット変圧器内に流入する、誘導分及び容量分から成る第１励磁電流の振幅及び位相角を測定する段階と、
第２周波数で電圧を出力するよう前記電源を制御する段階と、
前記第２周波数に関連する前記ターゲット変圧器内に流入する、誘導分及び容量分から成る第２励磁電流の振幅及び位相角を測定する段階と、
前記第１周波数及び前記第２周波数の励磁電流に応じて、前記ターゲット変圧器の通常動作周波数での前記ターゲット変圧器の誘導分の振幅及び容量分の振幅を決定し、これにより前記ターゲット変圧器の励磁電流の誘導分及び容量分の振幅パターンを決定する段階と、
前記ターゲット変圧器の前記決定されたパターンを、既知の電気特性を有する１又は２以上のベンチマーク変圧器に関連するパターンと比較する段階と、
前記ターゲット変圧器に関連する前記パターンが、前記ベンチマーク変圧器のうちの１つのベンチマーク変圧器のパターンに一致するときには、前記ターゲット変圧器の電気特性が前記１つのベンチマーク変圧器の電気特性に一致すると決定する段階と、
を含み、前記既知の電気特性を有する前記１又は２以上のベンチマーク変圧器のパターンに対する前記ターゲット変圧器のパターンの比較により、前記ターゲット変圧器に欠陥があるかどうかの決定が可能となる、動作を前記マシンに実行させる非一時的マシン可読ストレージ媒体。

【請求項16】

前記１又は２以上のベンチマーク変圧器は、正常に機能する変圧器及び１又は２以上の不具合を示す変圧器を含む、
ことを特徴とする請求項１５に記載の非一時的マシン可読ストレージ媒体。

【請求項17】

前記ターゲット変圧器の前記通常動作周波数は、居住用又は商業用ユーザに電力を送給する高電圧変圧器の通常動作周波数である、
ことを特徴とする請求項１５に記載の非一時的マシン可読ストレージ媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、診断システムに関する。特に、本出願は、変圧器診断を実行するためのシステム及び方法について記載されている。

【背景技術】

【0002】

高電圧変圧器は、送電で利用され、伝送路上に存在する電圧を居住用又は商業地域用としてより好適な電圧に降圧するのに広く利用されている。変圧器は一般に、１又は２以上の１次巻線及び１又は２以上の２次巻線を含む。三相電気システムの場合、１次巻線は、３本の巻線を含むことができ、その各々が、電気システムの異なる位相に結合される。

【0003】

負荷に送られる電圧は、負荷自体に幾分依存する。従って、一部の高電圧変圧器は、負荷時タップ切換装置（ｌｏａｄ－ｔａｐ－ｃｈａｎｇｅｒ、ＬＴＣ）及び／又は非通電タップ切換装置（ｄｅ－ｅｎｅｒｇｉｚｅｄ ｔａｐ ｃｈａｎｇｅｒ、ＤＥＴＣ）を内蔵する。ＬＴＣ及びＤＥＴＣは、変圧器のターン数比の変更を容易にするスイッチ機構である。ＬＴＣ／ＤＥＴＣは、自己の出力電圧を制御するために位置を変更する。

【0004】

高電圧変圧器は、動作中に大量の応力を受ける傾向がある。これは、夏の暑い日など、ピーク電力利用期間中に特に当てはまる。応力は、変圧器の性能低下につながる可能性がある。例えば、巻線間の絶縁体が劣化する恐れがあり、隣接するターン又は巻線間で短絡が発生し始めることがある。他の問題も生じる可能性がある。これらの問題が、十分に長い間継続すると、変圧器は、壊滅機能不全となる。その結果、この機能不全により、電力システムの他の構成要素に不具合を生じさせることがある。

【0005】

この種の崩壊を最小限にしようとする目的で、変圧器は、通常、設置後に定期診断検査を受けて、最終的に壊滅的機能不全につながる可能性がある何らかの問題が存在するかどうかを確認する。利用される１つの検査は、変圧器の巻線又は位相にＡＣ電圧を通電して、変圧器内に流れる励磁電流の電力周波数成分の振幅を測定することである。

【0006】

残念ながら、特定の最新の電力変圧器では、励磁電流の容量分が、測定された電流の予想パターンを変形させて、診断解析の結果の確実性を低下させる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

変圧器診断の実行を容易にする方法、システム、及びコンピュータ可読媒体が提供される。

【課題を解決するための手段】

【0008】

１つの態様において、ターゲット変圧器の診断を実行するための方法は、電圧発生器の電圧出力をターゲット変圧器の巻線又は位相に印加する段階と、第１周波数で、次に第２周波数で、ＡＣ電圧を出力するよう電圧発生器を制御する段階と、第１周波数及び第２周波数にそれぞれ関連するターゲット変圧器内に流入する第１及び第２励磁電流を測定する段階と、を含む。本方法は、第１及び第２の両方の励磁電流に応じて、ターゲット変圧器の実際の励磁電流を決定する段階と、ターゲット変圧器の実際の励磁電流と、既知の電気特性を有する１又は２以上のベンチマーク変圧器に関連する励磁電流と比較する段階と、を更に含む。ターゲット変圧器の実際の励磁電流が、ベンチマーク変圧器のうちの１つの励磁電流に一致するときには、ターゲット変圧器の電気特性がこの１つのベンチマーク変圧器の電気特性に一致すると決定する段階を含む。

【0009】

第２の態様では、ターゲット変圧器の診断を実行するためのシステムが提供される。システムは、第１周波数及び第２周波数でＡＣ電圧を生成する電圧発生器と、ターゲット変圧器の複数の巻線又は位相のうちの１つにＡＣ電圧を選択的に印加するように構成されたスイッチセクションと、ターゲット変圧器の選択された巻線又は位相を通って流れる電流を検知するように構成された電流センサと、電圧発生器、スイッチセクション、及び電流センサと通信するプロセッサと、プロセッサと通信する非一時的コンピュータ可読媒体と、を含む。非一時的コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されると、ａ）電圧発生器の電圧出力をターゲット変圧器の巻線又は位相に印加するようスイッチ回路を制御する段階と、ｂ）第１周波数でＡＣ電圧を出力するよう電圧発生器を制御する段階と、ｃ）第１周波数に関連するターゲット変圧器内に流入する第１励磁電流を、電流センサを介して測定する段階と、ｄ）第２周波数でＡＣ電圧を出力するよう電圧発生器を制御する段階と、ｅ）第２周波数に関連するターゲット変圧器内に流入する第２励磁電流を、電流センサを介して測定する段階と、ｆ）第１及び第２の両方の励磁電流に応じて、ターゲット変圧器の実際の励磁電流を決定する段階と、ｇ）ターゲット変圧器の決定された実際の励磁電流と、既知の電気特性を有する１又は２以上のベンチマーク変圧器に関連する励磁電流と比較する段階と、を含む動作をプロセッサに実行させる命令コードを格納する。ターゲット変圧器の実際の励磁電流が、ベンチマーク変圧器のうちの１つの励磁電流に一致するときには、命令コードで、プロセッサに対して、ターゲット変圧器の電気特性がこの１つのベンチマーク変圧器の電気特性に一致すると決定させる。

【0010】

第３の態様では、ターゲット変圧器の診断を実行するためのコンピュータプログラムを格納する非一時的マシン可読ストレージ媒体が提供される。プログラムは、マシンによって実行可能であり、ａ）電圧発生器の電圧出力をターゲット変圧器の巻線又は位相に印加するようスイッチ回路を制御する段階と、ｂ）第１周波数でＡＣ電圧を出力するよう電圧発生器を制御する段階と、ｃ）第１周波数に関連するターゲット変圧器内内に流入する第１励磁電流を、電流センサを介して測定する段階と、ｄ）第２周波数でＡＣ電圧を出力するよう電圧発生器を制御する段階と、ｅ）第２周波数に関連するターゲット変圧器内に流入する第２励磁電流を、電流センサを介して測定する段階と、ｆ）第１及び第２の両方の励磁電流に応じて、ターゲット変圧器の実際の励磁電流を決定する段階と、ｇ）ターゲット変圧器の決定された実際の励磁電流を、既知の電気特性を有する１又は２以上のベンチマーク変圧器に関連する励磁電流と比較する段階と、ターゲット変圧器の実際の励磁電流が、ベンチマーク変圧器のうちの１つの励磁電流に一致するときには、ターゲット変圧器の電気特性がこの１つのベンチマーク変圧器の電気特性に一致すると決定する段階と、をマシンに実行させる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ターゲット変圧器の診断を実行するための例示的なシステムを示す図である。

【図2A】図１のシステムの出力を結合することができる例示的な変圧器構成を示す図である。

【図2B】図１のシステムの出力を結合することができる例示的な変圧器構成を示す図である。

【図3】システムによって実行することができる種々の例示的な動作を示す図である。

【図4A】変圧器の位相の例示的な回路表現を示す図である。

【図4B】図４Ａの例示的な回路内に流れる電流のベクトル表現を示す図である。

【図5】システムの様々なモジュールを実施することができるコンピュータシステムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下で説明する実施形態は、ターゲット変圧器のより完全な診断解析を実行することができるシステムを提供することによって、上記の問題を克服する。一般に、システムは、ターゲット変圧器の１又は２以上の巻線又は位相を、正弦波ＡＣ電圧で駆動して、ターゲット変圧器の巻線／位相内に流入する励磁電流の特性パラメータを測定するように構成される。パラメータは、いわゆるベンチマーク変圧器に関連するパラメータ又はターゲット変圧器の過去のデータと比較されて、ターゲット変圧器が所与のベンチマーク変圧器の特性に一致するかどうかを決定する。ベンチマーク変圧器は、正常に機能する変圧器及び特定の種類の不具合を示す変圧器を含むことができる。

【0013】

作動時には、ターゲット変圧器に関連するパラメータは、正常に機能する変圧器を表すベンチマーク変圧器に関連する対応するパラメータ又はターゲット変圧器の過去のデータと比較して、ターゲット変圧器が正常に動作しているかどうかを決定することができる。一方、ターゲット変圧器に関連するパラメータは、例えば、短絡した巻線又は他の不具合を有するベンチマーク変圧器に関連するパラメータに一致する場合がある。この場合、ターゲット変圧器は、短絡した巻線を有すると決定することができる。

【0014】

図１は、変圧器診断を実行するための例示的なシステム１００を示している。システム１００は、電圧発生器セクション１０５と、スイッチセクション１１０と、プロセッサ１２０と、ストレージデバイス１２５と、を含む。電圧発生器セクション１０５は、電源１０６と、電流測定デバイス１０７と、を含む。電源は、正常動作中にターゲット変圧器に印加される電圧よりも通常は低い電圧を発生させるように構成される。例えば、テスト電圧は、およそ１２ｋＶとすることができる。結果として生じるターゲット変圧器内への電流は、非正弦波ＡＣ電流とすることができる。

【0015】

電流測定デバイス１０７は、電源１０６からターゲット変圧器の巻線に流れる励磁電流を測定するように構成される。電流測定デバイス１０７は、小型抵抗器のような電流検知部を含むことができる。抵抗器を流れる電流が、抵抗器の両端で電圧低下を引き起こす。電流測定デバイス１０７は、抵抗器の両端で生じる電圧をサンプリングして、サンプリングされた電圧のデジタル表現をプロセッサ１２０に伝達するアナログ－デジタル変換回路を含むことができる。

【0016】

スイッチセクション１１０は、電圧発生器セクション１０５の出力を、ターゲット変圧器の異なる巻線に転送するように構成される。スイッチセクション１１０は、機械又は固体スイッチに対応することができる。図２Ａ及び２Ｂは、スイッチセクション１１０に結合することができる例示的な変圧器構成を示している。図２Ａは、ＬＴＣ／ＤＥＴＣ２１０を含むＹ型変圧器２０５を示している。スイッチセクション１１０は、第１電圧発生器出力を変圧器２０５の中央ノードＨ０に結合することができる。スイッチセクション１１０は、他方の出力を、ノードＨ１、Ｈ２、及びＨ３のうちの１つに結合して、巻線Ｈ１－Ｈ０、Ｈ２－Ｈ０、又はＨ３－Ｈ０のうちの１つに流入する励磁電流の測定を容易にすることができる。図２Ｂは、変圧器の中性点ノードへのアクセスを提供することができないＬＴＣ／ＤＥＴＣ２２０を含む異なる変圧器２１５を示している。この場合、スイッチセクション１１０は、電圧発生器セクション１０５の出力をノードＨ１、Ｈ２、及びＨ３のうちの１つに結合して、巻線／位相Ｈ１－Ｈ２、Ｈ１－Ｈ３、又はＨ２－Ｈ３のうちの１つの中に流入する励磁電流の測定を容易にすることができる。

【0017】

図１に戻ると、プロセッサ１２０は、励磁電流に関連する電流成分を、ターゲット変圧器又はベンチマーク変圧器に関連する過去に決定された成分データと比較するように構成される。プロセッサ１２０は、電圧発生器セクション１０５及びスイッチセクション１１０と通信して、それぞれのセクションの動作を制御することができる。例えば、プロセッサ１２０は、電圧発生器セクション１０５の電圧発生器１０６の起動を制御することができ、また、電圧発生器セクション１０５の出力電圧及び周波数を制御することができる。プロセッサ１２０は、ターゲット変圧器の特定の巻線／位相を選択するために、電圧調整セクション１０５からの電圧を転送するようスイッチセクション１１０のスイッチ構成を制御することができる。

【0018】

一部の実施構成において、プロセッサ１２０は、情報及び／又は命令をオペレータに伝達するように構成することができる。例えば、システム１００は、オペレータへの命令の伝達を円滑にして、ターゲット変圧器の動作の検査時に、特定のＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置をオペレータに選択させるようにするディスプレイ又はネットワークインタフェースを含むことができる。代替の実施構成において、プロセッサ１２０は、検査中にＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置の自動変更を容易にするために、ターゲット変圧器のＬＴＣ／ＤＥＴＣに結合されたサーボ又は他の形態のアクチュエータを管理することができる。

【0019】

システム１００によって実行される動作が図３のフロー図に示される。種々の動作の性能を促進するために、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュ等の１又は２以上の非一時的タイプのメモリが、プロセッサ１２０と通信することができ、また、プロセッサ１２０が種々の動作の全て又は一部分を実行できるようにプロセッサ１２０によって実行可能な命令コードを格納することができる。

【0020】

ブロック３００において、初期ＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置の選択を実行することができる。例えば、ターゲット変圧器のＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置を初期位置（ＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置１のような）に設定するための命令は、ディスプレイを介してオペレータに伝達することができる。

【0021】

ブロック３０５において、スイッチセクション１１０は、電圧発生器セクション１０５の電圧出力を、ターゲット変圧器の第１位相又は巻線に転送するよう制御することができる。例えば、プロセッサ１２０は、図２Ｂに示すように、変圧器の位相Ｈ１－Ｈ３を選択するようスイッチセクション１１０を制御することができる。

【0022】

ブロック３１０において、電圧発生器セクション１０５の電圧発生器１０６は、第１周波数で通電することができ、第１周波数に関連する励磁電流の電流フェーザを捕捉することができる。例えば、通電時、電圧発生器１０６は、ターゲット変圧器の正常動作周波数よりも約５％低い周波数で、例えば、正常動作周波数が６０Ｈｚのときに５７Ｈｚなどで１２ｋＶの正弦波ＡＣ電圧を生成することができる。周波数が低くなると、変圧器のインダクタンスが非線形になる結果を生じることがある。電圧の生成により、ターゲット変圧器の選択された巻線／位相を励磁電流が流れることになる。

【0023】

電圧発生器セクション１０５の電流測定デバイス１０７は、電源の位相に対して電流の振幅及び位相を測定して、ターゲット変圧器内に流入する電流の同相（Ｉ）成分及び位相外れ（Ｑ）成分を決定することができる。例えば、電流測定デバイス１０７は、検知抵抗器の両端に発生する電圧をデジタル的にサンプリングして、このサンプルに基づいて、電流の同相（Ｉ）成分及び位相外れ（Ｑ）成分を決定する。上述のように、ターゲット変圧器内に流入する電流は、非正弦波ＡＣ電流とすることができる。この場合、電流のＩ及びＱ成分を決定するには、測定された電流の第１高調波形を決定する必要がある。例えば、フィルタ又は調波分析器を利用して、第１高調波を決定することができる。

【0024】

図４Ａは、変圧器の単相の例示的な回路表現４００にわたって流れる様々な電流を示している。図示するように、変圧器の位相は、インダクタＬ_m、抵抗器Ｒ_m、及びキャパシタＣの並列結合として表すことができる。電源が、電流Ｉ_mを成分の並列結合内に供給し、この場合は、Ｉ_mが、それぞれがインダクタＬ_m、抵抗器Ｒ_m、及びキャパシタＣ内を流れる電流Ｉ_L、Ｉ_R、及びＩ_Cの合計に等しい。

【0025】

図４Ｂは、様々な電流成分のベクトル表現を示している。図示するように、同相電流（Ｉ_R）は、変圧器位相の等価抵抗を流れる電流Ｉ_Rに対応する。位相外れ電流（Ｉ_Q）の振幅は、変圧器位相の等価インダクタ及びキャパシタをそれぞれ流れる電流Ｉ_L及びＩ_Cの振幅間の差分に対応する。

【0026】

図３に戻れば、ブロック３１５において、電圧発生器セクション１０５の電圧発生器１０６には、第２周波数で通電することができ、第２周波数に関連する励磁電流の同相（Ｉ）及び位相外れ（Ｑ）成分の電流フェーザを捕捉することができる。例えば、電圧発生器１０６は、ターゲット変圧器の正常動作周波数よりも約５％高い周波数（例えば、正常動作周波数が６０Ｈｚのときに６３Ｈｚなど）で１２ｋＶの正弦波ＡＣ電圧を発生するよう制御することができる。周波数が高くなると、変圧器のインダクタンスが非線形になる結果を生じることがある。この周波数における同相（Ｉ）及び位相外れ（Ｑ）成分を捕捉することができる。

【0027】

ブロック３２０において、インダクタＬ_m及びキャパシタＣをそれぞれ流れる電流Ｉ_L及びＩ_Cは、ブロック３１０及び３１５において実行された同相（Ｉ）及び位相外れ（Ｑ）成分の電流測定に基づいて決定することができる。１つの実施構成では、誘導分及び容量分に関連する電流は、以下の方法に従って決定される。

【0028】

より低い周波数ｆ₁（例えば６０Ｈｚ）で測定される電流の直角分は、以下のように表すことができる。
Ｉ_Q1＝Ｉ_L1＋Ｉ_C1 式（１）

【0029】

より高い周波数ｆ２（例えば７０Ｈｚ）で測定される電流の直角分は、以下のように表すことができる。
Ｉ_Q2＝Ｉ_L2＋Ｉ_C 式（２）

【0030】

印加電圧を基準として用いると、誘導分及び容量分は、以下のように表すことができる。
Ｉ_L1＝Ｖ／ｊ_ω1Ｌ 式（３）
Ｉ_C1＝ｊＶ_ω1Ｃ 式（４）
Ｉ_L2＝Ｖ／ｊ_ω2Ｌ 式（５）
Ｉ_C2＝ｊＶ_ω2Ｃ 式（６）
Ｉ_L＝Ｖ／ｊ_ωＬ 式（７）
Ｉ_C＝ｊＶ_ωＣ 式（８）
ここで、ω₁＝２πｆ₁、ω₂＝２πｆ₂、ω＝２πｆで、ｆ₁＜ｆ＜ｆ₂であり、ｆは、電力周波数である。

【0031】

ω₁＝ω－Δω 式（９）
ω₂＝ω＋Δω 式（１０）
ξ＝Δω／ω＝Δｆ／ｆ 式（１１）
を用いると、
方程式（３－８）、（１）及び（２）は、以下のように書き換えることができる。
Ｉ_Q1＝Ｖ／ｊ_ω1Ｌ＋ｊＶ_ω1Ｃ＝Ｉ_L／（１－ξ）＋Ｉ_C（１－ξ） 式（１２）

【0032】

同様に、
Ｉ_Q2＝Ｉ_L／（１＋ξ）＋Ｉ_C（１＋ξ） 式（１３）

【0033】

（１２）から
Ｉ_L＝Ｉ_Q1（１－ξ）－Ｉ_C（１－ξ）² 式（１４）

【0034】

（１３）に（１４）を代入すると、以下が得られる。
Ｉ_Q2＝Ｉ_Q1（１－ξ）／（１＋ξ）＋Ｉ_C［４ξ／（１＋ξ）］ 式（１５）

【0035】

（１５）から
Ｉ_C＝（１／４ξ）［Ｉ_Q2（１＋ξ）－Ｉ_Q1（１－ξ）］ 式（１６）

【0036】

（１６）に（１４）を代入すると、以下が得られる。
Ｉ_L＝［（１－ξ²）／４ξ］［Ｉ_Q1（１＋ξ）－Ｉ_Q2（１－ξ）］ 式（１７）

【0037】

計算後、計算電流Ｉ_L、Ｉ_C、及び測定電流Ｉ_Rは、ストレージデバイス１２５に記憶され、表１に示すように、電流のＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置及び電流位相と関連付けることができる。

表１

【0038】

表１を参照すると、データベース内の第１レコードは、ＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置及び巻線／位相の第１組合せに関連するデータを含むことができる。同様に、第２レコードは、ＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置及び巻線／位相の第２組合せに関連するデータを含む。他のブリッジ及び非ブリッジＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置に関連するデータは、データベースの付加的なレコードで指定することができる。

【0039】

上述の異なるパターンタイプに従ってデータベースの検索を容易にするために、データを異なるように表すことができる。例えば、データベース内のレコードは、特定のＬＴＣ／ＤＥＴパターン及び／又は位相パターンのデータベースでの検索を容易にするように配置することができる。このようにして、ターゲット変圧器に関して所与のパターンが決定された後、パターンタイプに従って、データベースを検索することができる。例えば、所与のＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置に関して、位相パターンを決定することができる。同じＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置に関連するレコードに関して、データベースを検索することができ、レコードの値を、決定された位相パターンと比較することができる。

【0040】

ターゲット変圧器の診断を実行するときには、ターゲット変圧器に関連するデータは、１又は２以上のベンチマーク変圧器に関連するデータと比較することができる。比較は、測定ベースで又は異なるベースで行うことができる。例えば、３相全てに関連する全てのＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置についての電流測定値及び／又は上記の計算電流は、１又は２以上のベンチマーク変圧器の対応する電流測定値及び／又は計算電流と比較することができる。この場合、位相及びＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置の全ての組合せについての電流測定値及び／又は計算電流は、ターゲット変圧器に対して実行される必要がある。完了すると、電流測定値及び／又は計算電流を比較して、ターゲット変圧器がベンチマーク変圧器の特性に一致するかどうかを決定することになる。場合によっては、他の成分を上回る１つの成分の重要度を表すために、様々な成分に対して異なる重みを付けることができる。例えば、Ｉ_L電流には、Ｉ_C電流よりも大きな重みを与えることができる。

【0041】

場合によっては、図３に示した動作の反復は、ターゲット変圧器で最初に異常に気付いた後に終了することができる。例えば、第１ＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置での診断実行時に異常が検出されると、動作は、他の全てのＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置にわたって継続する代わりに、単にその位置で終了することができる。例えば、所与のＬＴＣ／ＤＥＴＣのための電流成分の計算を実行して、次に、同じＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置に設定されるときに、ベンチマーク変圧器に関連する電流成分データと比較することができる。この場合、ターゲット変圧器とベンチマーク変圧器との間の測定値の差分が閾値を上回る場合、ターゲット変圧器のそれ以上の分析は中断することができる。

【0042】

代替的に、選択されたＬＴＣ／ＤＥＴＣに関して類似の電流成分特性を有するベンチマーク変圧器を見出すために、測定値は、１又は２以上の異なるベンチマーク変圧器に関連する測定値と比較することができる。例えば、これを利用して、ターゲット変圧器の不具合モードを決定することができる。例えば、ターゲット変圧器の所与のＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置に関連する測定値が、同じ位相で短絡した巻線を有するベンチマーク変圧器に一致することがある。ターゲット変圧器とベンチマーク変圧器との間で測定値が一致する場合、ターゲット変圧器は、短絡した巻線を有すると決定することができる。

【0043】

図３に戻ると、ブロック３４０において、測定すべき付加的な巻線又は位相が存在する場合、次の巻線又は位相が選択され、動作はブロック３１０から繰り返す。例えば、三相変圧器は、各位相について３本の巻線又は一連の巻線を有する。この場合、各相又は一連の巻線を通る励磁電流の流れに関連する電流成分が測定されることになる。

【0044】

ブロック３４０において、全ての位相において測定が完了した場合、ブロック３５０において、測定すべき付加的なＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置がある場合には、次のＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置が選択されて、動作はブロック３０５から繰り返すことができる。例えば、ターゲット変圧器に１６の位置を含むＬＴＣ／ＤＥＴＣを有する場合、各位置を選択して、１６の全位置に関して上述の測定を実行することができる。ＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置は、非ブリッジ位置及びブリッジ位置の両方を含むことができ、ブリッジ位置とは、ターゲット変圧器の２つの隣接するタップが、予防単巻変圧器を介して接続されるものである。

【0045】

ブロック３０５において、全てのＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置が評価された場合、ブロック３７０によって表されるように、ターゲット変圧器の診断を完了することができる。ブロック３２０において上述したように、ターゲット変圧器に関連する測定値とベンチマーク変圧器に関連する測定値との比較は、ＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置及び巻線／位相の全ての組合せを測定した後に行うことができる。この場合、比較は、ブロック３７０で行うことができる。代替的に、比較は、各ＬＴＣ／ＤＥＴＣ位置及び位相が測定された後に実行することができる。

【0046】

図５は、本明細書で参照されるプロセッサ１２０に対応し、又はモジュールのいずれかの一部分を形成することができるコンピュータシステム５００を示している。コンピュータシステム５００は、上記で説明した動作のいずれかをコンピュータシステム５００に実行させるようにプロセッサ５０５が実行できる命令セット５４５を含むことができる。コンピュータシステム５００は、スタンドアロンデバイスとして動作することができ、或いは、例えば、ネットワークを用いて他のコンピュータシステム又は周辺デバイスに接続することができる。

【0047】

ネットワーク配置において、コンピュータシステム５００は、サーバ－クライアントユーザネットワーク環境ではサーバ又はクライアント－ユーザコンピュータとして、或いはピアツーピア（又は分散）ネットワーク環境ではピアコンピュータシステムとして動作することができる。コンピュータシステム５００はまた、パーソナルコンピュータ又はモバイルデバイスのような、そのマシンによって行われるべき動作を指定する命令５４５（シーケンシャル又はそれ以外）を実行する能力がある種々のデバイスとして実施され又はそのようなデバイスに内蔵することもできる。更に、ここで説明するシステムの各々は、１又は２以上のコンピュータ機能を実行するための命令セット又は命令の複数セットを個別に又は共同で実行するあらゆるサブシステム集合を含むことができる。

【0048】

コンピュータシステム５００は、情報を通信するためにバス上に１又は２以上のメモリデバイス５１０を含むことができる。加えて、コンピュータシステムに上述の動作のいずれかを実行させるよう動作可能なコードを、メモリ５１０内に格納することができる。メモリ５１０は、ランダムアクセスメモリ、読出し専用メモリ、プログラマブルメモリ、ハードディスクドライブ、又はいずれかの他のタイプのメモリ又はストレージデバイスとすることができる。

【0049】

コンピュータシステム５００は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ブラウン管（ＣＲＴ）、又は情報を伝達するための適切ないずれかの他のディスプレイを含むことができる。ディスプレイ５３０は、プロセッサ５０５の機能をユーザが確認するためのインタフェースとして、或いはメモリ５１０内又はドライブユニット５１５内に格納されたソフトウェアとのインタフェースとして特に、機能することができる。

【0050】

付加的に、コンピュータシステム５００は、ユーザがシステム５００の構成要素のいずれかと相互作用できるように構成されたキーボード又はマウスのような入力デバイス５２５を含むことができる。

【0051】

コンピュータシステム５００はまた、ディスク又は光学ドライブユニット５１５も含むことができる。ディスクドライブユニット５１５は、その中に命令５４５を格納することができるコンピュータ可読媒体５４０を含むことができる。命令５４５は、コンピュータシステム５００による実行中、メモリ５１０内に及び／又はプロセッサ５０５内に完全に又は少なくとも部分的に常駐することができる。メモリ５１０及びプロセッサ５０５はまた、上述のようなコンピュータ可読媒体も含むことができる。

【0052】

コンピュータシステム５００は、ネットワーク５５０経由の通信をサポートするために通信インタフェース５３５を含むことができる。ネットワーク５５０は、有線ネットワーク、無線ネットワーク、又はこれらの組合せを含むことができる。通信インタフェース５３５ネットワークは、８０２．１１、８０２．１２、８０２．２０、ＷｉＭａｘ、セルラー電話規格、又は他の通信規格のようなあらゆる数の通信規格を介して通信を可能にすることができる。

【0053】

従って、方法及びシステムは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組合せで実現可能である。方法及びシステムは、少なくとも１つのコンピュータシステムにおいて集中方式で、或いは幾つかの相互接続されたコンピュータシステムにわたって様々な要素が分散された分散方式で実現可能である。本明細書で説明する方法を実行するよう適応されたあらゆる種類のコンピュータシステム又は他の装置を利用することができる。

【0054】

方法及びシステムはまた、本明細書で説明する動作の実施を可能にする全ての特徴を含み、コンピュータシステムにロードにされると、これらの動作を実行することができるコンピュータプログラム製品に埋め込むこともできる。本文脈では、コンピュータプログラムは、情報処理能力を有するシステムに、特定の機能を直接、或いはａ）別の言語、コード、又は表記への変換、ｂ）異なる材料形態での再現、のうちのいずれか又は両方の後で実行させることを目的とした、命令セットのあらゆる言語、コード、又は表記によるあらゆる表現を意味する。

【0055】

特定の実施形態を参照しながら本方法及びシステムについて説明してきたが、当業者であれば、範囲から逸脱することなく、種々の変更を加えることができ、均等物を代替することができる点は理解されるであろう。加えて、特定の状況又は材料を本開示の教示に適合させるために、本開示の範囲から逸脱することなく多くの修正を加えることができる。従って、本方法及びシステムは、ここに開示する特定の実施形態に限定されず、開示する方法及びシステムは、添付の特許請求の範囲内に収まる全ての実施形態を含むことが意図される。

【符号の説明】

【0056】

１００ システム
１０５ 電圧発生器セクション
１０６ 電源
１０７ 電流測定デバイス
１１０ スイッチセクション
１２０ プロセッサ
１２５ ストレージ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】