JP7845110B2 - Power equipment monitoring system and monitoring method - Google Patents
Power equipment monitoring system and monitoring methodInfo
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- JP7845110B2 JP7845110B2 JP2022131616A JP2022131616A JP7845110B2 JP 7845110 B2 JP7845110 B2 JP 7845110B2 JP 2022131616 A JP2022131616 A JP 2022131616A JP 2022131616 A JP2022131616 A JP 2022131616A JP 7845110 B2 JP7845110 B2 JP 7845110B2
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Description
本発明は、電力設備の監視システム、及び監視方法に関する。 This invention relates to a monitoring system and a monitoring method for power facilities.
従来より、送電線や配電線に敷設されている通信用の光ファイバケーブルを利用した光ファイバセンシングの仕組みにより、送電線や配電線、もしくはこれらの周辺に存在する送電鉄塔や電柱等の電力設備の状態を監視する仕組みが提案されている。 Conventionally, systems have been proposed to monitor the status of power transmission lines, distribution lines, and surrounding power equipment such as transmission towers and utility poles, using optical fiber sensing mechanisms that utilize optical fiber cables laid along power transmission and distribution lines.
例えば、特許文献1には、電柱の劣化状態を高精度に検出することを目的として構成された電柱劣化検出装置について記載されている。電柱劣化検出装置は、電柱に敷設された通信用光ファイバを含むケーブルに含まれる通信用光ファイバから、電柱の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信し、上記パターンに基づき電柱の劣化状態を検出する。 For example, Patent Document 1 describes a utility pole deterioration detection device configured for the purpose of detecting the deterioration state of utility poles with high accuracy. The utility pole deterioration detection device receives an optical signal containing a pattern corresponding to the deterioration state of the utility pole from a communication optical fiber contained in a cable including a communication optical fiber laid on the utility pole, and detects the deterioration state of the utility pole based on the pattern.
また、特許文献2には、停電を伴わずに電柱の折損状況を監視することを目的として構成された電柱折損状況監視システムについて記載されている。電柱折損状況監視システムは、埋設された光ファイバが一系統の光信号路を構成するように接続される複数本の電柱と、光信号路の一端から試験光を入射する光源と、光信号路の一端又は他端の少なくとも一方に配置される光信号検出手段とを備え、光源から入射される試験光に基づく光信号路からの光信号を検出することにより、折損した電柱を検出する。 Furthermore, Patent Document 2 describes a utility pole breakage monitoring system configured for monitoring the breakage status of utility poles without causing a power outage. The utility pole breakage monitoring system comprises multiple utility poles connected such that buried optical fibers constitute a single optical signal path, a light source that emits test light from one end of the optical signal path, and optical signal detection means arranged at least one end of the optical signal path. The system detects broken utility poles by detecting the optical signal from the optical signal path based on the test light emitted from the light source.
また例えば、特許文献3には、電柱への営巣を簡易にかつ確実に検出することを可能にすることを目的として構成された営巣検出システムについて記載されている。営巣検出システムは、複数の電柱に亘って架設される光ファイバの一端側から光ファイバ内に所定期間毎に光を出射し、光ファイバからの反射光を検出し、光ファイバの経路上における各電柱の位置を示す位置情報が記録された電柱情報テーブルと、光ファイバの一端側に光が出射されてから反射光が検出されるまでの時間及び反射光の強度により求まる光ファイバにおける歪みの位置と、電柱情報テーブルに記録されている各電柱の位置情報とに基づき、歪みが発生した電柱を特定し、同一の電柱において所定回数以上連続して歪みが検出された場合に、電柱への営巣がなされたと判定する。 For example, Patent Document 3 describes a nesting detection system configured to enable simple and reliable detection of nesting on utility poles. The nesting detection system emits light into an optical fiber, which is installed across multiple utility poles, from one end at predetermined intervals. It detects the reflected light from the optical fiber and identifies the utility pole where distortion has occurred based on a utility pole information table containing positional information indicating the location of each utility pole along the optical fiber path, the location of the distortion in the optical fiber determined by the time from when light is emitted to the end of the optical fiber until the reflected light is detected, and the intensity of the reflected light, along with the positional information of each utility pole recorded in the utility pole information table. If distortion is detected consecutively on the same utility pole a predetermined number of times or more, it is determined that nesting has occurred on the utility pole.
送電線や配電線、もしくはこれらの周辺に存在する送電鉄塔や電柱等の電力設備は、強風や雷、降雪などの自然現象による影響を受けやすく、停電等の事故の発生を未然に防ぐためには、平時から異常の有無の監視を行っておくことが必要である。 Power transmission lines, distribution lines, and surrounding power facilities such as transmission towers and utility poles are susceptible to the effects of natural phenomena such as strong winds, lightning, and snowfall. Therefore, regular monitoring for any abnormalities is necessary to prevent accidents such as power outages.
しかし、送電線や配電線は山間部等に面的に広がって設置されていることが多く、地域に存在する膨大な数の電力設備の全てを人の巡視作業により日々監視することは負担が大きい。また、例えば、落雷等の事故が発生した際は迅速に事故点の特定を行う必要があるが、LLS(Lightning Location System)等の技術を活用したとしても、落雷等の物理的負荷を受けた事故点の特定は困難である。また、豪雪等の災害が発生した際は現地への立入りが困難であり、事故点の特定にかなりの時間を要する。 However, power transmission and distribution lines are often spread out over mountainous areas, making it extremely burdensome to monitor all of the vast number of power facilities in a region daily through manual inspections. Furthermore, while it's necessary to quickly identify the location of an accident, such as a lightning strike, even with technologies like LLS (Lightning Location System), pinpointing the location of an accident caused by physical stress like lightning is difficult. Additionally, access to the site is difficult during disasters like heavy snowfall, making it considerably time-consuming to identify the accident location.
上記の特許文献1乃至特許文献3に記載の技術は、いずれも光ファイバセンシングの仕組みを利用するものであるが、その検出の対象は、電柱の劣化や電柱の折損、営巣の有無等の特定のものに限定される。また、いずれの文献についても、電力設備の状態について平時から異常の有無の監視を効率よく高い精度で行うことを目的として構成されたものではない。 The technologies described in Patent Documents 1 to 3 above all utilize optical fiber sensing mechanisms, but their detection targets are limited to specific items such as deterioration or breakage of utility poles, and the presence or absence of nesting. Furthermore, none of these documents are designed for the purpose of efficiently and accurately monitoring the status of power facilities for abnormalities during normal operation.
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、送電線や配電線、もしくはこれらの周辺に存在する送電鉄塔や電柱等の電力設備についての異常の有無の監視を効率よく高い精度で行うことが可能な、電力設備の監視システム、及び監視方法を提供することを目的とする。 This invention was made in view of the above background, and aims to provide a power equipment monitoring system and monitoring method that can efficiently and accurately monitor for abnormalities in power transmission lines, distribution lines, or power transmission towers, utility poles, and other power equipment located around them.
上記課題を解決するための本発明の一つは、電力設備の監視システムであって、情報処理装置を用いて構成され、送電線又は配電線に沿って付設される光ファイバに沿って設定された複数の測定点の夫々についてDAS(Distributed Acoustic Sensing)により取得される振動状態に基づき送電線又は配電線もしくはこれらの周囲に存在する電力設備の振動状態を取得する光解析ユニットから前記振動状態を取得し、取得した前記振動状態に基づく固有振動数の振動強度の時間変化を説明変数とし、前記説明変数に対応する前記電力設備の状態を示す情報である設備状態情報を目的変数として作成された学習データを用いて学習したモデルを生成し、前記測定点の夫々についてリアルタイムに取得される前記振動状態に基づく固有振動数の振動強度の時間変化を前記モデルに入力することにより、前記測定点の夫々又は前記測定点の夫々の周囲に存在する電力設備の状態を示す情報である設備状態情報を取得し、取得した前記設備状態情報を出力する。 One aspect of the present invention for solving the above problems is a power equipment monitoring system configured using an information processing device, which acquires vibration states from an optical analysis unit that acquires vibration states of power equipment present on or around power transmission lines or power distribution lines based on vibration states acquired by DAS (Distributed Acoustic Sensing) for each of a plurality of measurement points set along optical fibers attached along power transmission lines or power distribution lines, generates a model trained using training data created with the time change of vibration intensity of natural frequencies based on the acquired vibration states as explanatory variables and equipment state information, which is information indicating the state of the power equipment corresponding to the explanatory variables, as the objective variable, and inputs the time change of vibration intensity of natural frequencies based on the vibration states acquired in real time for each of the measurement points into the model , thereby acquiring equipment state information, which is information indicating the state of power equipment present on or around each of the measurement points , and outputs the acquired equipment state information.
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。 Furthermore, the problems disclosed in this application and their solutions are clearly indicated in the section on embodiments for carrying out the invention and in the drawings.
本発明によれば、送電線や配電線、もしくはこれらの周辺に存在する送電鉄塔や電柱等の電力設備についての異常の有無の監視を効率よく高い精度で行うことができる。 According to this invention, it is possible to efficiently and accurately monitor for abnormalities in power transmission lines, distribution lines, or power equipment such as transmission towers and utility poles located around them.
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。以下、本発明をその一実施形態に即して添付図面を参照しつつ説明する。 The following matters will become clear from this specification and the accompanying drawings. The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings, based on one embodiment thereof.
図1に、本発明の一実施形態として説明する、送電線3やその周辺に存在する送電鉄塔2等の電力設備の異常の有無を監視するシステム(以下、「監視システム1」と称する。)の概略的な構成を示している。監視システム1は、変電所6等の電力関連施設に設けられる設備監視装置100と、設備監視装置100への各種の情報の提供や設備監視装置100から提供される情報の利用等を行う情報処理装置である情報提供利用装置200と、を含む。尚、本実施形態では、監視の対象となる電力設備が送電線3や送電鉄塔2である場合を例として説明するが、電力設備は、例えば、配電線や電柱(配電コンクリート柱等)であってもよい。 Figure 1 shows a schematic configuration of a system (hereinafter referred to as "monitoring system 1") that monitors the presence or absence of abnormalities in power equipment such as power transmission lines 3 and power transmission towers 2 located around them, as described as one embodiment of the present invention. Monitoring system 1 includes an equipment monitoring device 100 installed in power-related facilities such as substations 6, and an information provision and utilization device 200, which is an information processing device that provides various types of information to the equipment monitoring device 100 and utilizes the information provided by the equipment monitoring device 100. In this embodiment, the power equipment to be monitored is described as an example of power transmission lines 3 and power transmission towers 2, but the power equipment may also be, for example, distribution lines or utility poles (such as distribution concrete poles).
設備監視装置100は、送電線3に架設されているOPGW4(optical ground wire)(光ファイバ複合架空地線)の光ファイバ4aを振動センサとして用い、光ファイバ4aに沿った複数の点(以下、各点のことを「測定点」と称する。)の夫々における光ファイバ4aの伸縮に基づく振動状態(振動強度、振動周波数)を測定する技術(分布型多点振動測定法(以下、「DAS」(Distributed Acoustic Sensing)と称する。)により、測定点における振動状態を取得する。尚、DASは、例えば、C-OTDR(Coherent detection Optical Time Domain Reflectometer)の原理により測定点の振動状態を取得する。設備監視装置100は、取得した振動状態を解析することにより、測定点や測定点の周辺(測定点が存在する径間や当該径間の周辺)に存在する電力設備の状態に関する情報(以下、「設備状態情報」と称する。)を取得する。 The equipment monitoring device 100 uses the optical fiber 4a of the OPGW4 (optical ground wire) (optical fiber composite overhead ground wire) installed on the power transmission line 3 as a vibration sensor. It acquires the vibration state at multiple points along the optical fiber 4a (hereinafter, each point will be referred to as a "measurement point") by measuring the vibration state (vibration intensity, vibration frequency) based on the expansion and contraction of the optical fiber 4a at each point using a technique (distributed multi-point vibration measurement method (hereinafter referred to as "DAS" (Distributed Acoustic Sensing))). DAS acquires the vibration state at the measurement points using, for example, the principle of C-OTDR (Coherent detection Optical Time Domain Reflectometer). By analyzing the acquired vibration state, the equipment monitoring device 100 acquires information regarding the state of power equipment present at the measurement points and in the surrounding areas (the span in which the measurement points are located and the area surrounding that span) (hereinafter referred to as "equipment state information").
図2は、設備監視装置100が測定点における振動状態を測定する仕組みを説明する図である。同図に示すように、設備監視装置100は、光ファイバ4aの端面から光パルス(レーザーパルス。以下、「入射光」とも称する。)を入射し、測定点における、光パルスの後方散乱光の位相差の変化速度(≒伸縮周波数)を測定する。尚、設備監視装置100は、上記の位相差を、後方散乱光どうしの干渉による強度変化から推定する。そして、設備監視装置100は、測定した上記変化速度に基づき、測定点における光ファイバ4aの縦波及び横波の振動周波数(例えば、最大10kHzの範囲の振動周波数)を求める。また、設備監視装置100は、振動周波数毎の位相差に基づき、測定点における振動強度(スペクトル強度、振動振幅)を求める。また、設備監視装置100は、入射光を上記端面に入射した時点から戻り光を受光した時点までの経過時間に基づき、測定点の位置(上記端面からの距離)を特定する。 Figure 2 illustrates the mechanism by which the equipment monitoring device 100 measures the vibration state at a measurement point. As shown in the figure, the equipment monitoring device 100 injects an optical pulse (laser pulse; hereinafter also referred to as "incident light") from the end face of the optical fiber 4a and measures the rate of change in the phase difference of the backscattered light of the optical pulse at the measurement point (≒stretching frequency). The equipment monitoring device 100 estimates the above phase difference from the intensity change due to interference between the backscattered light. Based on the measured rate of change, the equipment monitoring device 100 determines the longitudinal and transverse vibration frequencies of the optical fiber 4a at the measurement point (for example, vibration frequencies in the range of up to 10 kHz). Furthermore, the equipment monitoring device 100 determines the vibration intensity (spectral intensity, vibration amplitude) at the measurement point based on the phase difference for each vibration frequency. Finally, the equipment monitoring device 100 determines the position of the measurement point (distance from the end face) based on the elapsed time from the time the incident light is incident on the end face to the time the reflected light is received.
測定点は、例えば、光ファイバに沿って送電鉄塔2の径間よりも短い所定間隔d(m)毎に設定される(0(m)、d(m)、・・・・、N(m)、N+d(m)、N+2d(m))。例えば、所定間隔dを5(m)とし、最長70(km)の範囲に測定点を設定した場合には、光ファイバに沿って14000点程度の測定点が設定される。 Measurement points are set, for example, at predetermined intervals d (m) shorter than the span of the transmission tower 2 along the optical fiber (0 (m), d (m), ..., N (m), N+d (m), N+2d (m)). For example, if the predetermined interval d is 5 (m) and measurement points are set within a range of up to 70 (km), approximately 14,000 measurement points will be set along the optical fiber.
設備監視装置100は、測定点の振動状態を解析することにより、測定点が存在する径間や径間の周辺に存在する電力設備の設備状態情報を取得する。尚、設備状態情報は、例えば、電力設備への落雷の有無、電力設備への着雪の有無、電力設備が存在する位置(場所)における風況(風向、風速)、電力設備における部材やボルトの緩みや脱落、損傷、重機やヘリコプタ等の移動体の接近(騒音により検出可能)、コロナ音の発生(西日本であれば60Hz又は120Hz帯の高い振動強度となる)、スリートジャンプの発生(振動により検出可能)、電気事故の発生(地絡や短絡時の音や振動により検出可能)等である。 The equipment monitoring device 100 acquires equipment status information for power equipment located in the span where the measurement point is situated and in the surrounding area by analyzing the vibration state of the measurement point. This equipment status information includes, for example, whether or not lightning has struck the power equipment, whether or not snow has accumulated on the power equipment, wind conditions (wind direction, wind speed) at the location of the power equipment, loosening, detachment, or damage to components or bolts in the power equipment, approach of moving objects such as heavy machinery or helicopters (detectable by noise), generation of corona noise (high vibration intensity in the 60Hz or 120Hz band in western Japan), occurrence of street jumps (detectable by vibration), and occurrence of electrical accidents (detectable by sound and vibration during ground faults or short circuits).
ここで例えば、非特許文献1(「多スパン鉄塔-送電線系の動的応答特性に関する研究」,九州大学応用力学研究所,小園 茂平(他2名),日本建築学会構造系論文報告集第353号,1985年7月)、非特許文献2(「高解像度カメラを用いた経年送電鉄塔の劣化診断に関する検討」,辻徳生(他4名),構造工学論文集Vol.63A,2017年3月,https://www.jstage.jst.go.jp/article/structcivil/63A/0/63A_570/_pdf/-char/ja,2022年7月20日検索)、非特許文献3(「強風時における送電線の振動特性に関する研究」,都市災害管理学,稲吉 健,九州大学,修士論文一覧,URL:https://www.hues.kyushu-u.ac.jp/education/student/pdf/2003/2HE02019E.pdf,2022年7月20日検索)等に記載されているように、径間における光ファイバ4aの振動状態は、径間に存在する送電線3や当該送電線3の周辺に存在する送電鉄塔2等の電力設備の状態との間に一定の相関を有する。例えば、送電線3の振動状態は、風や落雷、着雪等の影響により変化する。また、送電鉄塔2の振動状態は、部材やボルトの緩みや脱落、損傷等により変化する。 For example, see Non-Patent Literature 1 ("Study on the Dynamic Response Characteristics of Multi-Span Transmission Tower-Power Transmission Line Systems," Kyushu University Institute of Applied Mechanics, Shigehei Kozono (et al.), Journal of Structural Engineering, Architectural Institute of Japan, No. 353, July 1985), Non-Patent Literature 2 ("Study on Deterioration Diagnosis of Aging Power Transmission Towers Using High-Resolution Cameras," Tokuo Tsuji (et al.), Journal of Structural Engineering, Vol. 63A, March 2017, https://www.jstage.jst.go.jp/article/structcivil/63A/0/63A_570/_pdf/-char/ja, accessed July 20, 2022), Non-Patent Literature 3 ("Study on the Vibration Characteristics of Power Transmission Lines During Strong Winds," Urban Disaster Management, Inayoshi As described in Ken, Kyushu University, Master's Thesis List (URL: https://www.hues.kyushu-u.ac.jp/education/student/pdf/2003/2HE02019E.pdf, accessed July 20, 2022), the vibration state of the optical fiber 4a in the span has a certain correlation with the state of power equipment such as the power transmission line 3 located in the span and the power transmission tower 2 located around the power transmission line 3. For example, the vibration state of the power transmission line 3 changes due to the effects of wind, lightning strikes, snow accumulation, etc. Also, the vibration state of the power transmission tower 2 changes due to loosening, detachment, or damage to members and bolts.
このため、上記相関を表す、統計モデルやAI(Artificial Intelligence)モデル(機械学習モデル)(以下、これらの「モデル」と総称する。)を、各測定点について過去に取得された振動状態に基づく説明変数に設備状態情報を目的変数として対応づけたデータ(以下、「学習データ」と称する。)を用いて予め生成(学習)しておき、生成したモデルに、測定点についてリアルタイムに(新たに)取得した振動状態を入力することにより、測定点や各定点の周辺に存在する電力設備の設備状態情報を取得し電力設備の異常を検知することが可能である。具体的には、例えば、設備監視装置100は、測定点における振動状態を解析することにより測定点における固有振動数(基本周波数)及びその振動強度を求め、求めた固有振動数の振動強度の時間変化(時系列データ)をモデルに入力することにより設備状態情報を取得し、また、取得した設備状態情報に基づき、電力設備の異常の有無を検知する。 Therefore, statistical models and AI (Artificial Intelligence) models (machine learning models) that represent the above correlation (hereinafter collectively referred to as "models") are pre-generated (trained) using data (hereinafter referred to as "training data") in which equipment status information is associated with explanatory variables based on vibration states acquired in the past for each measurement point. By inputting the vibration states acquired (newly) in real time for each measurement point into the generated model, it becomes possible to acquire equipment status information of power equipment surrounding the measurement point and each fixed point and detect abnormalities in the power equipment. Specifically, for example, the equipment monitoring device 100 analyzes the vibration state at the measurement point to determine the natural frequency (fundamental frequency) and its vibration intensity at the measurement point, inputs the time change (time-series data) of the vibration intensity of the determined natural frequency into the model to acquire equipment status information, and detects whether or not there is an abnormality in the power equipment based on the acquired equipment status information.
図3Aは、設備監視装置100が振動状態を解析することにより求めた、送電線3の各径間の固有振動数の横波成分(光ファイバ4aの延伸方向に対して直交する方向の成分)の振動強度の時間変化(時系列データ)の一例である。同図に示すグラフの横軸は時間であり、縦軸は固有振動数ごとの横波成分の振動強度の変化を表す。 Figure 3A shows an example of the time-series data (time-dependent analysis) of the vibration intensity of the transverse wave component (component perpendicular to the extension direction of the optical fiber 4a) at each span of the power transmission line 3, obtained by the equipment monitoring device 100 analyzing the vibration state. In the graph shown in the figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the change in vibration intensity of the transverse wave component for each natural frequency.
また図3Bは、設備監視装置100が振動状態を解析することにより求めた、送電線3の各径間の固有振動数(基本周波数)の縦波成分(光ファイバ4aの延伸方向の成分)の振動強度の時間変化(時系列データ)の一例である。同図に示すグラフの横軸は時間であり、縦軸は固有振動数ごとの縦波成分の振動強度の変化を表す。 Figure 3B shows an example of the time evolution (time-series data) of the vibration intensity of the longitudinal wave component (component in the direction of extension of the optical fiber 4a) of the natural frequencies (fundamental frequencies) of each span of the power transmission line 3, obtained by the equipment monitoring device 100 analyzing the vibration state. In the graph shown in this figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the change in vibration intensity of the longitudinal wave component for each natural frequency.
設備監視装置100は、例えば、リアルタイムに(新たに)取得した測定点の振動状態に基づく固有振動数の振動強度の時間変化(以下、「固有振動数の波形」とも称する。)をモデルに入力することにより、電力設備の設備状態情報を取得する。また、設備監視装置100は、例えば、上記モデルとして時系列分析における異常検知モデルを用いることにより、設備状態情報の異常な変化(例えば、図3Aの符号31や図3Bの符号32に示すような波形の変化)を捉え、電力設備に生じている異常や電力設備に生じる可能性のある異常の予兆を検知する。 The equipment monitoring device 100 acquires equipment status information of power equipment by inputting, for example, the time change in vibration intensity of natural frequencies based on the vibration state of measurement points acquired in real time (hereinafter also referred to as "natural frequency waveform") into a model. Furthermore, the equipment monitoring device 100 uses, for example, an anomaly detection model in time-series analysis as the model to capture abnormal changes in equipment status information (for example, waveform changes as shown by reference numeral 31 in Figure 3A and reference numeral 32 in Figure 3B), thereby detecting abnormalities occurring in the power equipment or precursors to potential abnormalities in the power equipment.
図4Aは、設備監視装置100の主な構成を示す図である。同図に示すように、設備監視装置100は、プロセッサ101、主記憶装置102(メモリ)、補助記憶装置103(外部記憶装置)、入力装置104、出力装置105、通信装置106、及び光解析ユニット107を備える。これらはバス(bus)や通信ケーブル等を介して通信可能に接続されている。尚、設備監視装置100は、その全部又は一部が、例えば、クラウドシステムによって提供される仮想サーバのように、仮想的な情報処理資源を用いて実現されるものであってもよい。 Figure 4A shows the main components of the equipment monitoring device 100. As shown in the figure, the equipment monitoring device 100 comprises a processor 101, main memory 102 (memory), auxiliary storage device 103 (external storage device), input device 104, output device 105, communication device 106, and optical analysis unit 107. These are connected via a bus or communication cable for communication. Furthermore, the equipment monitoring device 100 may be implemented entirely or partially using virtual information processing resources, such as a virtual server provided by a cloud system.
プロセッサ101は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、AI(Artificial Intelligence)チップ等を用いて構成されている。 The processor 101 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and an AI (Artificial Intelligence) chip.
主記憶装置102は、プロセッサ101がプログラムを実行する際に利用する記憶装置であり、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、不揮発性メモリ(NVRAM(Non Volatile RAM))等である。 The main memory 102 is a memory device used by the processor 101 when executing a program, and is, for example, ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), or non-volatile memory (NVRAM (Non-Volatile RAM)).
補助記憶装置103は、プログラムやデータを記憶する装置であり、例えば、SSD(Solid State Drive)、ハードディスクドライブ、光学式記憶装置(CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)等)等で構成することができる。補助記憶装置103には、記録媒体の読取装置や通信装置106を介して、記録媒体や記憶装置を備えた他の情報処理装置からプログラムやデータを読み込むことができる。補助記憶装置103に格納(記憶)されているプログラムやデータは主記憶装置102に随時読み込まれる。 The auxiliary storage device 103 is a device for storing programs and data, and can be composed of, for example, an SSD (Solid State Drive), a hard disk drive, or an optical storage device (CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc), etc.). The auxiliary storage device 103 can read programs and data from recording media or other information processing devices equipped with storage devices via a recording media reader or communication device 106. Programs and data stored in the auxiliary storage device 103 are read into the main memory 102 as needed.
入力装置104は、外部からの情報の入力を受け付けるインタフェースであり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、音声入力装置等である。 The input device 104 is an interface that accepts information input from an external source, such as a keyboard, mouse, touch panel, or voice input device.
出力装置105は、処理経過や処理結果等の各種情報を外部に出力するインタフェースである。出力装置105は、例えば、上記の各種情報を可視化する表示装置(液晶モニタ、LCD(Liquid Crystal Display)等)、上記の各種情報を音声化する装置(音声出力装置(スピーカ等))、上記の各種情報を文字化する装置(印字装置等)である。尚、例えば、設備監視装置100が通信装置106を介して他の装置との間で情報の入力や出力を行う構成としてもよい。 The output device 105 is an interface for outputting various information, such as processing progress and processing results, to an external source. The output device 105 may include, for example, a display device that visualizes the above-mentioned information (such as a liquid crystal monitor or LCD), a device that converts the above-mentioned information into audio (such as an audio output device or speaker), or a device that converts the above-mentioned information into text (such as a printing device). Alternatively, for example, the equipment monitoring device 100 may be configured to input and output information to and from other devices via the communication device 106.
入力装置104と出力装置105は、ユーザとの間での対話処理(情報の受け付け、情報の提供等)を実現するユーザインタフェースを構成する。 The input device 104 and output device 105 constitute a user interface that enables interactive processing with the user (receiving information, providing information, etc.).
通信装置106は、通信ネットワーク(LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、インターネット、公衆通信網、専用線等)を介して他の装置との間の通信を実現する装置である。通信装置106は、通信媒体を介して他の装置との間の通信を実現する、有線方式又は無線方式の通信インタフェースであり、例えば、NIC(Network Interface Card)、無線通信モジュール、USBモジュール等である。 The communication device 106 is a device that enables communication with other devices via a communication network (LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), the Internet, a public communication network, a dedicated line, etc.). The communication device 106 is a wired or wireless communication interface that enables communication with other devices via a communication medium, such as a NIC (Network Interface Card), a wireless communication module, or a USB module.
光解析ユニット107は、DASにより測定点の振動状態を測定する装置であり、C-OTDRによる振動測定機器や信号処理回路を含む。光解析ユニット107は、光ファイバ4aの端面に入力する光パルス(レーザー光)を生成するCW(連続波)レーザー光源、光パルス発生器、光増幅器、光学機器(光検波器、光干渉器)、信号処理回路(位相計算回路等)を含む。尚、光解析ユニット107と光ファイバ4aとの接続は、例えば、変電所内に設けられているOPGW4の芯線(光ファイバ4a)の接続口(ソケット)に光解析ユニット107のレーザー光源の出射部を光学的に接続することにより行われる。そのため、接続に際し停電等の電力系統への影響を生じさせることはない。 The optical analysis unit 107 is a device that measures the vibration state of a measurement point using DAS, and includes a vibration measurement device and signal processing circuit using C-OTDR. The optical analysis unit 107 includes a CW (continuous wave) laser light source that generates optical pulses (laser light) to be input to the end face of the optical fiber 4a, an optical pulse generator, an optical amplifier, optical instruments (optical detector, optical interferometer), and a signal processing circuit (phase calculation circuit, etc.). The connection between the optical analysis unit 107 and the optical fiber 4a is made, for example, by optically connecting the output section of the laser light source of the optical analysis unit 107 to the connection port (socket) of the core wire (optical fiber 4a) of the OPGW 4 installed in the substation. Therefore, the connection does not cause any impact on the power system, such as power outages.
設備監視装置100には、例えば、オペレーティングシステム、ファイルシステム、DBMS(DataBase Management System)(リレーショナルデータベース、NoSQL等)、KVS(Key-Value Store)等が導入されていてもよい。 The equipment monitoring device 100 may have, for example, an operating system, a file system, a DBMS (Database Management System) (relational database, NoSQL, etc.), a KVS (Key-Value Store), etc. installed on it.
設備監視装置100が備える各種の機能は、プロセッサ101が、主記憶装置102に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、もしくは、設備監視装置100を構成するハードウェア(FPGA、ASIC、AIチップ等)自体によって実現される。設備監視装置100は、各種の情報(データ)を、例えば、データベースのテーブルやファイルシステムが管理するファイルとして記憶する。 The various functions of the equipment monitoring device 100 are realized either by the processor 101 reading and executing programs stored in the main memory 102, or by the hardware (FPGA, ASIC, AI chip, etc.) that constitutes the equipment monitoring device 100 itself. The equipment monitoring device 100 stores various types of information (data) as, for example, database tables or files managed by a file system.
図4Bは、設備監視装置100の主な機能を説明するブロック図である。同図に示すように、設備監視装置100は、記憶部110、振動状態測定部120、振動状態解析部130、設備状態監視部140、設備状態情報出力部155、及び情報取得管理部180の各機能を備える。 Figure 4B is a block diagram illustrating the main functions of the equipment monitoring device 100. As shown in the figure, the equipment monitoring device 100 comprises the following functions: a storage unit 110, a vibration state measurement unit 120, a vibration state analysis unit 130, an equipment state monitoring unit 140, an equipment state information output unit 155, and an information acquisition and management unit 180.
上記機能のうち、記憶部110は、測定点毎振動状態111、測定点毎固有振動情報112、モデル113(統計モデル又はAIモデル)、設備状態情報114、及び各種情報118を記憶する。また、同図に示すように、設備状態情報114は、落雷情報1141、着雪情報1142、風況情報1143、ギャロッピング情報1144、及び設備異常情報1145を含む。 Of the above functions, the memory unit 110 stores vibration status 111 for each measurement point, natural vibration information 112 for each measurement point, a model 113 (statistical model or AI model), equipment status information 114, and various other information 118. Furthermore, as shown in the figure, the equipment status information 114 includes lightning strike information 1141, snow accumulation information 1142, wind condition information 1143, galloping information 1144, and equipment malfunction information 1145.
振動状態測定部120は、DASにより測定点の振動状態をリアルタイムに測定し、各測定点について測定したリアルタイムな振動状態(振動強度や振動周波数の時系列データ)を測定点毎振動状態111として管理する。 The vibration state measurement unit 120 measures the vibration state of the measurement points in real time using DAS, and manages the real-time vibration state (time-series data of vibration intensity and vibration frequency) measured for each measurement point as the vibration state 111 for each measurement point.
振動状態解析部130は、測定点毎振動状態111として管理されている測定点の振動状態に基づき測定点の固有振動数を求め、求めた固有振動数の波形を測定点毎固有振動情報112として管理する。 The vibration state analysis unit 130 determines the natural frequency of each measurement point based on the vibration state of the measurement point, which is managed as vibration state 111 for each measurement point, and manages the waveform of the determined natural frequency as natural vibration information 112 for each measurement point.
設備状態監視部140は、測定点毎固有振動情報112から取得される測定点の固有振動数の波形(例えば、直近の所定時間幅における波形)をモデル113に入力することにより、測定点における電力設備についての設備状態情報を取得する。同図に示すように、設備状態監視部140は、落雷監視部1401、着雪監視部1402、風況監視部1403、ギャロッピング監視部1404、及び設備異常監視部1405を含む。 The equipment status monitoring unit 140 acquires equipment status information about the power equipment at a measurement point by inputting the waveform of the natural frequency of the measurement point (for example, the waveform in the most recent predetermined time range) obtained from the natural vibration information 112 for each measurement point into the model 113. As shown in the figure, the equipment status monitoring unit 140 includes a lightning strike monitoring unit 1401, a snow accumulation monitoring unit 1402, a wind condition monitoring unit 1403, a galloping monitoring unit 1404, and an equipment abnormality monitoring unit 1405.
このうち落雷監視部1401は、電力設備への落雷時に取得される固有振動数の所定時間幅における波形を説明変数とし、当該固有振動数に対応する設備状態情報を目的変数として対応づけた学習データにより学習したモデル113に、各測定点において新たに取得された固有振動数の波形を入力することにより設備状態情報(落雷の有無(落雷が発生した確率でもよい)、落雷の回数等)を取得し、取得した設備状態情報を落雷情報1141として管理する。 Of these, the lightning strike monitoring unit 1401 uses the waveform of the natural frequency acquired during a lightning strike on power equipment over a predetermined time interval as an explanatory variable, and the equipment status information corresponding to that natural frequency as an objective variable. This model 113 has been trained using training data, and the waveform of the natural frequency newly acquired at each measurement point is input to acquire equipment status information (presence or absence of lightning strikes (or the probability of lightning strikes), number of lightning strikes, etc.). The acquired equipment status information is then managed as lightning strike information 1141.
着雪監視部1402は、電力設備への着雪時に取得される固有振動数の所定時間幅における波形を説明変数とし、当該固有振動数に対応する設備状態情報を目的変数として対応づけた学習データとして用いて学習したモデル113に、各測定点において新たに取得された固有振動数の波形を入力することにより設備状態情報(着雪の有無(着雪している確率でもよい)、着雪の量等)を取得し、取得した設備状態情報を着雪情報1142として管理する。 The snow accumulation monitoring unit 1402 uses the waveform of the natural frequency acquired when snow accumulates on power equipment over a predetermined time interval as an explanatory variable, and the equipment status information corresponding to that natural frequency as the target variable. This model 113 was trained using this model as training data. By inputting the waveform of the natural frequency newly acquired at each measurement point, the unit acquires equipment status information (presence or absence of snow accumulation (or probability of snow accumulation), amount of snow accumulation, etc.), and manages the acquired equipment status information as snow accumulation information 1142.
風況監視部1403は、電力設備が存在する位置における風の影響による固有振動数の所定時間幅における波形を説明変数とし、当該固有振動数に対応する設備状態情報を目的変数として対応づけた学習データにより学習したモデル113に、各測定点において新たに取得された固有振動数の波形を入力することにより設備状態情報(風況(平均風速、平均風向)等)を取得し、取得した設備状態情報を風況情報1143として管理する。 The wind condition monitoring unit 1403 uses the waveform of the natural frequency due to wind at the location where the power equipment is located as an explanatory variable, and the equipment status information corresponding to that natural frequency as an objective variable. The unit learns from this model 113 using training data, and inputs the waveform of the natural frequency newly acquired at each measurement point to acquire equipment status information (wind conditions (average wind speed, average wind direction), etc.). The acquired equipment status information is then managed as wind condition information 1143.
ギャロッピング監視部1404は、送電線3に氷や雪が付着した状態で強風が吹きつけた際に送電線3が上下に激しく振動する現象(ギャロッピング)による固有振動数の所定時間幅における波形を説明変数とし、当該固有振動数に対応する設備状態情報を目的変数として対応づけた学習データにより学習したモデル113に、各測定点において新たに取得された固有振動数の波形を入力することにより設備状態情報(電力設備に作用する応力や捻れ力等)を取得し、取得した設備状態情報をギャロッピング情報1144として管理する。 The galloping monitoring unit 1404 uses the waveform of the natural frequency over a predetermined time range due to the phenomenon of galloping (vibration of the power transmission line 3 when ice or snow adheres to it and strong winds blow) as an explanatory variable, and the equipment state information corresponding to that natural frequency as an objective variable. By inputting the waveform of the natural frequency newly acquired at each measurement point into the model 113, the unit acquires equipment state information (stress and torsional force acting on the power equipment, etc.) and manages the acquired equipment state information as galloping information 1144.
設備異常監視部1405は、電力設備に劣化や損傷等の異常が生じている際の固有振動数の所定時間幅における波形を説明変数とし、当該固有振動数に対応する設備状態情報を目的変数として対応づけた学習データにより学習したモデル113に、各測定点において新たに取得された固有振動数の波形を入力することにより設備状態情報(電力設備の劣化の度合いや、送電鉄塔2のクランプ、連繋金具、ダンパー等のボルトやナットの脱落や締め付け不良等)を取得し、取得した設備状態情報を設備異常情報1145として管理する。 The equipment abnormality monitoring unit 1405 uses the waveform of the natural frequency over a predetermined time interval when abnormalities such as deterioration or damage occur in the power equipment as an explanatory variable, and the equipment status information corresponding to that natural frequency as an objective variable. By inputting the waveform of the natural frequency newly acquired at each measurement point into the model 113, the unit acquires equipment status information (such as the degree of deterioration of the power equipment, or loose or improperly tightened bolts and nuts on clamps, connecting fittings, dampers, etc., of the transmission tower 2), and manages the acquired equipment status information as equipment abnormality information 1145.
設備状態情報出力部155は、ユーザインタフェースを介して設備状態情報114の内容を出力し、ユーザに提供する。また、設備状態情報出力部155は、通信装置106を介して、設備状態情報114の内容を情報提供利用装置200に提供する。 The equipment status information output unit 155 outputs the contents of the equipment status information 114 via the user interface and provides it to the user. Furthermore, the equipment status information output unit 155 provides the contents of the equipment status information 114 to the information provision and utilization device 200 via the communication device 106.
情報取得管理部180は、振動状態測定部120、振動状態解析部130、設備状態監視部140、及び設備状態情報出力部155を機能させるために必要な情報を情報提供利用装置200から取得する。情報提供利用装置200は、例えば、送配電設備の管理システムから上記の情報を取得し、情報取得管理部180に提供する。 The information acquisition and management unit 180 acquires the information necessary to operate the vibration state measurement unit 120, the vibration state analysis unit 130, the equipment state monitoring unit 140, and the equipment state information output unit 155 from the information provision and utilization device 200. The information provision and utilization device 200, for example, acquires the above information from the management system of the power transmission and distribution equipment and provides it to the information acquisition and management unit 180.
図5は、設備監視装置100が行う処理の一例(以下、「設備監視処理S500」と称する。)の一例を説明するフローチャートである。以下、同図とともに設備監視処理S500について説明する。 Figure 5 is a flowchart illustrating an example of a process performed by the equipment monitoring device 100 (hereinafter referred to as "equipment monitoring process S500"). The equipment monitoring process S500 will be explained below in conjunction with this figure.
S510では、振動状態測定部120が、各測定点の直近の所定時間幅における振動状態を取得し、取得した振動状態を測定点毎振動状態111として管理する。 In S510, the vibration state measurement unit 120 acquires the vibration state for the most recent predetermined time interval at each measurement point and manages the acquired vibration state as the vibration state 111 for each measurement point.
S511sからS511eまでの処理は、各測定点を順次選択して繰り返し行われるループ処理である。 The process from S511s to S511e is a loop process that repeatedly selects each measurement point sequentially.
まず、S512では、振動状態解析部130が、選択中の測定点の上記所定時間幅の振動状態に基づき固有振動数の波形を求め、求めた波形を測定点毎固有振動情報112として管理する。 First, in S512, the vibration state analysis unit 130 determines the waveform of the natural frequency based on the vibration state of the selected measurement point over the predetermined time width, and manages the determined waveform as natural vibration information 112 for each measurement point.
続いて、落雷監視部1401が、S512で求めた固有振動数の波形をモデル113に入力することにより設備状態情報を取得し、取得した設備状態情報を落雷情報1141として管理する(S513)。 Next, the lightning strike monitoring unit 1401 acquires equipment status information by inputting the waveform of the natural frequency obtained in S512 into the model 113, and manages the acquired equipment status information as lightning strike information 1141 (S513).
続いて、着雪監視部1402が、S512で求めた固有振動数の波形をモデル113に入力することにより設備状態情報を取得し、取得した設備状態情報を着雪情報1142として管理する(S514)。 Next, the snow accumulation monitoring unit 1402 acquires equipment status information by inputting the waveform of the natural frequency obtained in S512 into the model 113, and manages the acquired equipment status information as snow accumulation information 1142 (S514).
続いて、風況監視部1403が、S512で求めた固有振動数の波形をモデル113に入力することにより設備状態情報を取得し、取得した設備状態情報を風況情報1143として管理する(S515)。 Next, the wind condition monitoring unit 1403 acquires equipment status information by inputting the waveform of the natural frequency obtained in S512 into the model 113, and manages the acquired equipment status information as wind condition information 1143 (S515).
続いて、ギャロッピング監視部1404が、S512で求めた固有振動数の波形をモデル113に入力することにより設備状態情報を取得し、取得した設備状態情報をギャロッピング情報1144として管理する(S516)。 Next, the galloping monitoring unit 1404 acquires equipment status information by inputting the waveform of the natural frequency obtained in S512 into the model 113, and manages the acquired equipment status information as galloping information 1144 (S516).
続いて、設備異常監視部1405が、S512で求めた固有振動数の波形をモデル113に入力することにより設備状態情報を取得し、取得した設備状態情報を設備異常情報1145として管理する(S517)。 Next, the equipment abnormality monitoring unit 1405 acquires equipment status information by inputting the waveform of the natural frequency obtained in S512 into the model 113, and manages the acquired equipment status information as equipment abnormality information 1145 (S517).
S511sからS511eまでのループ処理が終了すると、続いて、設備状態情報出力部155が、設備状態情報114の内容を出力する(ユーザに提示、もしくは情報提供利用装置200に送信)(S521)。 Once the loop processing from S511s to S511e is completed, the equipment status information output unit 155 then outputs the contents of the equipment status information 114 (presented to the user or transmitted to the information provision and utilization device 200) (S521).
続いて、設備監視装置100は、所定時間幅をずらし(所定時間幅の開始時刻、終了時刻を進める)(S522)、その後、処理はS510に戻る。 Next, the equipment monitoring device 100 shifts a predetermined time interval (advancing the start and end times of the predetermined time interval) (S522), and then the process returns to S510.
図6は、図5のS521において設備状態情報出力部155がユーザインタフェースを介して表示する画面(以下、「設備状態情報提示画面600」と称する。)の一例である。同図に示すように、設備状態情報提示画面600は、線路IDの指定欄610、径間番号の指定欄611、表示期間の指定欄612、落雷情報の表示欄613、着雪情報の表示欄614、風況情報の表示欄615、ギャロッピング情報の表示欄616、及び設備異常情報の表示欄617を有する。 Figure 6 shows an example of the screen displayed by the equipment status information output unit 155 via the user interface in S521 of Figure 5 (hereinafter referred to as the "equipment status information display screen 600"). As shown in the figure, the equipment status information display screen 600 has a field for specifying the line ID 610, a field for specifying the span number 611, a field for specifying the display period 612, a field for displaying lightning strike information 613, a field for displaying snow accumulation information 614, a field for displaying wind condition information 615, a field for displaying galloping information 616, and a field for displaying equipment abnormality information 617.
線路IDの指定欄610には、ユーザが、当該画面に表示させる線路の識別子(以下、「線路ID」と称する。)を入力する。ユーザは、線路IDを直接入力することもできるし、プルダウンメニューを利用して線路IDを選択して入力することもできる。 In the track ID specification field 610, the user enters the identifier of the track to be displayed on the screen (hereinafter referred to as "track ID"). The user can either directly enter the track ID or select it using the pull-down menu.
径間番号の指定欄611には、ユーザが、当該画面に表示させる径間の識別子(以下、「径間ID」と称する。)を入力する。ユーザは、径間IDを直接入力することもできるし、プルダウンメニューを利用して径間IDを選択して入力することもできる。 In the span number specification field 611, the user enters the identifier of the span to be displayed on the screen (hereinafter referred to as "span ID"). The user can either directly enter the span ID or select it using the pull-down menu.
表示期間の指定欄612には、ユーザが、当該画面に表示させる設備状態情報の期間(以下、「表示期間」と称する。)を入力する。ユーザは、表示期間を直接入力することもできるし、プルダウンメニューを利用して表示期間を選択して入力することもできる。 In the display period specification field 612, the user enters the period for which they want the equipment status information to be displayed on the screen (hereinafter referred to as the "display period"). The user can either directly enter the display period or select it using the pull-down menu.
落雷情報の表示欄613には、径間番号の指定欄611で指定された径間の、表示期間の指定欄612で指定された表示期間における落雷情報1141の内容が表示される。 The display field 613 for lightning strike information shows the contents of the lightning strike information 1141 for the span number specified in the span number specification field 611 and for the display period specified in the display period specification field 612.
着雪情報の表示欄614には、径間番号の指定欄611で指定された径間の、表示期間の指定欄612で指定された表示期間における着雪情報1142の内容が表示される。 The snow accumulation information display field 614 displays the snow accumulation information 1142 for the span specified in the span number specification field 611 and for the display period specified in the display period specification field 612.
風況情報の表示欄615には、径間番号の指定欄611で指定された径間の、表示期間の指定欄612で指定された表示期間における風況情報1143の内容が表示される。 The wind condition information display field 615 displays the contents of the wind condition information 1143 for the span specified in the span number specification field 611 and for the display period specified in the display period specification field 612.
ギャロッピング情報の表示欄616には、径間番号の指定欄611で指定された径間の、表示期間の指定欄612で指定された表示期間におけるギャロッピング情報1144の内容が表示される。 The galloping information display field 616 displays the contents of the galloping information 1144 for the span specified in the span number specification field 611 and the display period specified in the display period specification field 612.
設備異常情報の表示欄617には、径間番号の指定欄611で指定された径間の、表示期間の指定欄612で指定された表示期間における設備異常情報1145の内容が表示される。 The equipment malfunction information display field 617 displays the contents of the equipment malfunction information 1145 for the span specified in the span number specification field 611 and for the display period specified in the display period specification field 612.
<総括>
以上に説明したように、本実施形態の監視システム1は、光解析ユニットからリアルタイムに取得した振動状態に基づく情報をモデル(統計モデルやAIモデル)に入力して電力設備の状態(設備状況情報)を取得して出力するので、送電線や配電線、もしくはこれらの周辺に存在する送電鉄塔や電柱等の電力設備についての異常の有無の監視を効率よく行うことができる。
<Summary>
As described above, the monitoring system 1 of this embodiment inputs information based on vibration states acquired in real time from the optical analysis unit into a model (statistical model or AI model) to acquire and output the status of power equipment (equipment status information), thereby enabling efficient monitoring of whether or not there are abnormalities in power equipment such as transmission lines, distribution lines, or transmission towers and utility poles located around them.
また、振動状態に基づく情報として、振動状態の固有振動数の振動強度の時系列データ(固有振動数の波形)を用いることで、例えば、電力設備ごとの特性に応じたモデルを生成することができ、電力設備の状態を高い精度で監視することができる。また、落雷等に起因する事故が発生した場合には、事故点を精度よく迅速に特定することができる。 Furthermore, by using time-series data of vibration intensity at the natural frequencies of the vibration state (waveforms of the natural frequencies) as information based on the vibration state, it is possible to generate models tailored to the characteristics of each power facility, for example, enabling highly accurate monitoring of the power facility's condition. Additionally, in the event of an accident caused by lightning strikes or other incidents, the accident point can be identified accurately and quickly.
また、変電所や監視所等の遠隔した場所から、各径間における、電力設備への落雷の状況、電力設備への着雪の状況、電力設備が設けられている位置における風況、電力設備に生じているギャロッピングの状況、電力設備の劣化又は損傷の状況を示す情報等、電力設備の状況に関する情報をリアルタイムに取得することができ、事故の予兆を早期に捉えて停電等の事故の発生を未然に防ぐことができる。 Furthermore, information regarding the status of power equipment can be obtained in real time from remote locations such as substations and monitoring stations. This includes information on lightning strikes on power equipment in each span, snow accumulation on power equipment, wind conditions at the locations where power equipment is installed, galloping on power equipment, and deterioration or damage to power equipment. This allows for the early detection of potential accidents and the prevention of power outages and other accidents.
尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。 Furthermore, the above embodiments are provided to facilitate understanding of the present invention and are not intended to limit its interpretation. The present invention may be modified and improved without departing from its spirit, and equivalents thereof are also included.
1 監視システム、2 送電鉄塔、3 送電線、4 OPGW、4a 光ファイバ、6 変電所、100 設備監視装置、107 光解析ユニット、110 記憶部、111 測定点毎振動状態、112 測定点毎固有振動情報、113 モデル、114 設備状態情報、1141 落雷情報、1142 着雪情報、1143 風況情報、1144 ギャロッピング情報、1145 設備異常情報、118 各種情報、120 振動状態測定部、130 振動状態解析部、140 設備状態監視部、1401 落雷監視部、1402 着雪監視部、1403 風況監視部、1404 ギャロッピング監視部、1405 設備異常監視部、155 設備状態情報出力部、180 情報取得管理部、S500 設備監視処理 1. Monitoring system, 2. Transmission tower, 3. Transmission line, 4. OPGW, 4a. Optical fiber, 6. Substation, 100. Equipment monitoring device, 107. Optical analysis unit, 110. Memory unit, 111. Vibration state per measurement point, 112. Natural vibration information per measurement point, 113. Model, 114. Equipment status information, 1141. Lightning strike information, 1142. Snow accumulation information, 1143. Wind condition information, 1144. Galloping information, 1145. Equipment abnormality information, 118. Various information, 120. Vibration state measurement unit, 130. Vibration state analysis unit, 140. Equipment status monitoring unit, 1401. Lightning strike monitoring unit, 1402. Snow accumulation monitoring unit, 1403. Wind condition monitoring unit, 1404. Galloping monitoring unit, 1405. Equipment abnormality monitoring unit, 155. Equipment status information output unit, 180. Information Acquisition and Management Department, S500 Equipment Monitoring Processing
Claims (10)
送電線又は配電線に沿って付設される光ファイバに沿って設定された複数の測定点の夫々についてDAS(Distributed Acoustic Sensing)により取得される振動状態に基づき送電線又は配電線もしくはこれらの周囲に存在する電力設備の振動状態を取得する光解析ユニットから前記振動状態を取得し、
取得した前記振動状態に基づく固有振動数の振動強度の時間変化を説明変数とし、前記説明変数に対応する前記電力設備の状態を示す情報である設備状態情報を目的変数として作成された学習データを用いて学習したモデルを生成し、
前記測定点の夫々についてリアルタイムに取得される前記振動状態に基づく固有振動数の振動強度の時間変化を前記モデルに入力することにより、前記測定点の夫々又は前記測定点の夫々の周囲に存在する電力設備の状態を示す情報である設備状態情報を取得し、
取得した前記設備状態情報を出力する、
電力設備の監視システム。 It is configured using an information processing device,
Based on the vibration state acquired by DAS (Distributed Acoustic Sensing) for each of the multiple measurement points set along the optical fiber attached to the power transmission line or distribution line, the vibration state of the power transmission line or distribution line or the power equipment surrounding them is acquired from an optical analysis unit that acquires the vibration state of the power transmission line or distribution line or the power equipment surrounding them.
A model is generated using training data created with the time variation of vibration intensity of natural frequencies based on the acquired vibration state as the explanatory variable, and equipment state information, which is information indicating the state of the power equipment corresponding to the explanatory variable , as the objective variable.
By inputting the time change of the vibration intensity of the natural frequency based on the vibration state acquired in real time for each of the measurement points into the model , equipment status information, which is information indicating the state of power equipment present at each of the measurement points or in the vicinity of each of the measurement points ,
Output the acquired equipment status information.
A monitoring system for power facilities.
前記設備状態情報は、前記電力設備への落雷の状況、前記電力設備への着雪の状況、前記電力設備が設けられている位置における風況、及び前記電力設備に生じているギャロッピングの状況のうちの少なくともいずれかを示す情報である、
電力設備の監視システム。 A power equipment monitoring system according to claim 1 ,
The aforementioned equipment status information is information indicating at least one of the following: the status of lightning strikes on the power equipment, the status of snow accumulation on the power equipment, the wind conditions at the location where the power equipment is installed, and the status of galloping occurring on the power equipment.
A monitoring system for power facilities.
前記設備状態情報は、前記電力設備の劣化又は損傷の状況を示す情報である、
電力設備の監視システム。 A power equipment monitoring system according to claim 1 ,
The aforementioned equipment status information is information indicating the state of deterioration or damage to the power equipment.
A monitoring system for power facilities.
リアルタイムに取得される前記振動状態に基づく情報は、直近の所定時間幅における前記振動状態に基づく情報の時系列データである、
電力設備の監視システム。 A power equipment monitoring system according to claim 1 ,
The information based on the vibration state acquired in real time is time-series data of the information based on the vibration state over the most recent predetermined time period.
A monitoring system for power facilities.
前記設備状態情報をユーザに提示するユーザインタフェースを備える、
電力設備の監視システム。 A power equipment monitoring system according to claim 1 ,
The system includes a user interface that presents the aforementioned equipment status information to the user.
A monitoring system for power facilities.
前記設備状態情報は、前記電力設備の異常を示す情報であり、The aforementioned equipment status information is information indicating an abnormality in the power equipment,
前記測定点に対応する前記送電線又は前記配電線の径間を指定する情報と、前記設備状態情報の表示対象期間を指定する情報を受け付け、The system receives information specifying the span of the transmission line or distribution line corresponding to the measurement point, and information specifying the period for which the equipment status information is to be displayed.
受け付けた前記表示対象期間における、受け付けた前記径間の電力設備の前記設備状態情報を一覧出力する、The system outputs a list of the equipment status information for the power equipment in the spans that was received during the period for which the information was received.
電力設備の監視システム。A monitoring system for power facilities.
前記設備状態情報を他の情報処理装置に送信する通信装置を備える、
電力設備の監視システム。 A power equipment monitoring system according to claim 1 ,
The system includes a communication device that transmits the aforementioned equipment status information to another information processing device.
A monitoring system for power facilities.
送電線又は配電線に沿って付設される光ファイバに沿って設定された複数の測定点の夫々についてDAS(Distributed Acoustic Sensing)により取得される振動状態に基づき送電線又は配電線もしくはこれらの周囲に存在する電力設備の振動状態を取得する光解析ユニットから前記振動状態を取得するステップ、
取得した前記振動状態に基づく固有振動数の振動強度の時間変化を説明変数とし、前記説明変数に対応する前記電力設備の状態を示す情報である設備状態情報を目的変数として作成された学習データを用いて学習したモデルを生成するステップ、
前記測定点の夫々についてリアルタイムに取得される前記振動状態に基づく固有振動数の振動強度の時間変化を前記モデルに入力することにより、前記測定点の夫々又は前記測定点の夫々の周囲に存在する電力設備の状態を示す情報である設備状態情報を取得するステップ、及び、
取得した前記設備状態情報を出力するステップ、
を実行する、電力設備の監視方法。 Information processing device,
A step of acquiring vibration states from an optical analysis unit that acquires vibration states of power transmission lines or distribution lines or power equipment present around them, based on vibration states acquired by DAS (Distributed Acoustic Sensing) for each of a plurality of measurement points set along optical fibers attached along power transmission lines or distribution lines,
A step of generating a model trained using training data created with the time change of vibration intensity of the natural frequency based on the acquired vibration state as the explanatory variable , and equipment state information, which is information indicating the state of the power equipment corresponding to the explanatory variable, as the objective variable,
The steps include: inputting the time change of the vibration intensity of the natural frequency based on the vibration state acquired in real time for each of the measurement points into the model to acquire equipment status information , which is information indicating the state of power equipment present at each of the measurement points or in the vicinity of each of the measurement points ; and
Steps include outputting the acquired equipment status information,
A method for monitoring power equipment, which involves performing the following actions.
前記設備状態情報は、前記電力設備への落雷の状況、前記電力設備への着雪の状況、前記電力設備が設けられている位置における風況、及び前記電力設備に生じているギャロッピングの状況のうちの少なくともいずれかを示す情報である、
電力設備の監視方法。 A method for monitoring power equipment according to claim 8 ,
The aforementioned equipment status information is information indicating at least one of the following: the status of lightning strikes on the power equipment, the status of snow accumulation on the power equipment, the wind conditions at the location where the power equipment is installed, and the status of galloping occurring on the power equipment.
Methods for monitoring power equipment.
前記設備状態情報は、前記電力設備の劣化又は損傷の状況を示す情報である、
電力設備の監視方法。 A method for monitoring power equipment according to claim 8 ,
The aforementioned equipment status information is information indicating the state of deterioration or damage to the power equipment.
Methods for monitoring power equipment.
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