JP2008141876A - 波形記録装置、及び波形記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各波形記録装置間のサンプリングタイミングを、時間軸上、一致させるとともに、ある波形記録装置が事故等があることを判定した時のタイミングを時間軸上、一致させて他の波形記録装置も認識でき、一波形記録装置群としてサンプリングデータを記録可能とする。
【解決手段】波形記録装置１１０は、サンプリングタイミングを時間軸上、一致させるサンプリングタイミング同期回路と、起動条件成立した時の起動タイミングを時間軸上、一致させる起動タイミング同期回路とを有する同期回路１１３を備え、波形記録装置１１０は、サンプリングタイミング同期回路からサンプリングタイミング同期回線１１４を介して接続可能とするとともに、起動タイミング同期回路から起動タイミング同期回線１１５を介して接続可能とし、波形記録装置１１０は、一波形記録装置群１００として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力系統等の計測対象物（以下、計測対象物と記載する）から交流電流、交流電圧、接点等の各種波形に関するサンプリングデータを計測して記録する波形記録装置及び波形記録方法に関し、特に、計測対象物の規模に応じて複数設置することにより、一波形記録装置群として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とする波形記録装置及び波形記録方法に関する。

従来、計測対象物から交流電流、交流電圧、接点等の各種波形に関するサンプリングデータを計測して記録する波形記録装置を計測対象物の規模に応じて複数設置するとともに、各波形記録装置を専用ケーブルあるいは通信ネットワークを用いて接続し、各波形記録装置が記録したサンプリングデータを上位装置である解析装置へ送信するシステムが知られている（下記特許文献１参照）。各波形記録装置は、自装置で計測する時刻情報を用いて所定のサンプリングタイミングで各種波形をサンプリングし、所定のサンプリング回数毎に計測したサンプリングデータについて事故等があるか否かの判定処理を行い、事故等があることを判定した場合、解析装置へ送信する各種波形に関するサンプリングデータを決定している。

下記特許文献１は、ある波形記録装置が、事故等があることを判定した場合、当該波形記録装置は、専用ケーブルあるいは通信ネットワークを介して解析装置へ事故等があったことを通知し、これに従って、解析装置は、通知のあった波形記録装置が含まれる所定グループの各波形記録装置へ、事故等の通知のあった時間帯の各種波形に関するサンプリングデータを要求することにより、事故発生点に応じた各種波形に関するサンプリングデータを取得し、これを解析することについて開示している。
特開２００３−１４３７７５号公報

しかしながら、上記特許文献１は、各波形記録装置が計測する時刻情報が時間軸上、一致していなければ、解析装置へ送信する事故等の通知のあった時間帯の各種波形に関するサンプリングデータは一致しないので、解析装置は計測対象物の事故発生点に応じた各種波形に関するサンプリングデータを正確に解析することができないという問題がある。すなわち、ある波形記録装置が計測している時刻情報と他の波形記録装置が計測している時刻情報とが時間軸上、遅れている、あるいは、進んでいる等、各波形記録装置が計測する時刻情報が時間軸上、一致していなければ、解析装置へ送信する事故等の通知のあった時間帯の各種波形に関するサンプリングデータを正確に揃えることができないという問題がある（図７参照）。

そこで、上記特許文献１は、各波形記録装置が計測する時刻情報を時間軸上、一致させるため、各波形記録装置にＧＰＳ(グローバル ポジショニング システム)時計を備えている。これにより、時刻情報を高精度に計測することができる。しかしながら、波形記録装置を多数設置する場合には、波形記録装置本体よりもアンテナ取付工事費などが高負担となる問題がある。また、ＧＰＳ時計は、外界と気密を保った局舎への取り込みには向いておらず、障害物等の影響を受けたとき、時刻情報を高精度に計測できないため、必ずしも完全ではない。そのため、常時、各波形記録装置には、ＧＰＳ時計が正常であるか否かを監視する手段も備えなければならず、経済的に必ずしも低廉とはならない問題がある。

その他、ある波形記録装置が、事故等を判定したタイミングで他の波形記録装置へ事故等があったことを通知することにより、解析装置へ送信する事故等の通知のあった時間帯の各種波形に関するサンプリングデータを正確に揃えることができる。しかしながら、専用ケーブルあるいは通信ネットワークを介して行う通信では、それを実現することはできないという問題がある。

また、波形記録装置を計測対象物の規模に応じて複数設置した場合、ある波形記録装置が、事故等があることを判定した後に、他の波形記録装置が、連鎖的に事故等を判定することもある。上記特許文献１において、各波形記録装置は、事故等があることを判定する度に専用ケーブルあるいは通信ネットワークを介して解析装置と通信を行うので、迅速に対応することができないという問題がある。

本発明は、このような問題に着目し、各波形記録装置間のサンプリングタイミングを、時間軸上、一致させて各種波形に関するサンプリングデータを取得できるとともに、ある波形記録装置が、各種波形に関するサンプリングデータについて事故等があることを判定した時のタイミングを時間軸上、一致させて他の波形記録装置も認識でき、また、各波形記録装置にＧＰＳ時計を備えずに、費用を抑え、さらに、波形記録装置を計測対象物の規模に応じて複数設置した場合に、連鎖的に事故等を検出しても迅速に対応することができる波形記録装置及び波形記録方法を提供することを目的とし、その結果、一波形記録装置群としてサンプリングデータを記録可能とする波形記録ユニット及び波形解析システムを提供することを目的とする。

本発明の波形記録装置は、計測対象物の規模に応じて必要最低限数だけ設置する波形記録装置であって、
前記波形記録装置は、計測対象物の各種波形についてサンプリングするサンプリングタイミングを時間軸上、一致させるサンプリングタイミング同期回路と、サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて起動条件成立した時の起動タイミングを時間軸上、一致させる起動タイミング同期回路とを有する同期回路を備え、前記波形記録装置は、前記サンプリングタイミング同期回路からサンプリングタイミング同期回線を介して接続可能とするとともに、前記起動タイミング同期回路から起動タイミング同期回線を介して接続可能とし、前記必要最低限数だけ設置する波形記録装置は、一波形記録装置群として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とすることを特徴とする。

また、本発明の波形記録方法は、計測対象物の規模に応じて必要最低限数だけ設置する波形記録装置を用いた波形記録方法であって、前記波形記録装置は、計測対象物の各種波形についてサンプリングするサンプリングタイミングを時間軸上、一致させる工程と、サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて起動条件成立した時の起動タイミングを時間軸上、一致させる工程とを有し、前記波形記録装置は、前記サンプリングタイミング同期回路からサンプリングタイミング同期回線を介して接続可能とするとともに、前記起動タイミング同期回路から起動タイミング同期回線を介して接続可能とし、前記必要最低限数だけ設置する波形記録装置は、一波形記録装置群として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とすることを特徴とする。

さらに、本発明の波形記録ユニットは、計測対象物の規模に応じて必要最低限数だけ設置する波形記録装置を連結する波形記録ユニットであって、前記波形記録装置は、計測対象物の各種波形についてサンプリングするサンプリングタイミングを時間軸上、一致させるサンプリングタイミング同期回路と、サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて起動条件成立した時の起動タイミングを時間軸上、一致させる起動タイミング同期回路とを有する同期回路を備え、前記波形記録装置は、前記サンプリングタイミング同期回路からサンプリングタイミング同期回線を介して接続可能とするとともに、前記起動タイミング同期回路から起動タイミング同期回線を介して接続可能とし、前記必要最低限数だけ設置する波形記録装置は、一波形記録装置群として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とすることを特徴とする。

また、本発明の波形解析システムは、計測対象物の規模に応じて必要最低限数だけ設置する波形記録装置を連結する波形記録ユニットと、前記波形記録ユニットと専用ケーブルあるいは通信ネットワークを介して接続可能とする解析装置とを備えた波形解析システムであって、前記波形記録装置は、計測対象物の各種波形についてサンプリングするサンプリングタイミングを時間軸上、一致させるサンプリングタイミング同期回路と、サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて起動条件成立した時の起動タイミングを時間軸上、一致させる起動タイミング同期回路とを有する同期回路を備え、前記波形記録装置は、前記サンプリングタイミング同期回路からサンプリングタイミング同期回線を介して接続可能とするとともに、前記起動タイミング同期回路から起動タイミング同期回線を介して接続可能とし、前記必要最低限数だけ設置する波形記録装置は、一波形記録装置群として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とすることを特徴とする。

上記から明らかなように、本発明の波形記録装置及び波形記録方法は、各波形記録装置間のサンプリングタイミングを、時間軸上、一致させて各種波形に関するサンプリングデータを取得できるとともに、ある波形記録装置が、事故等があることを判定した時のタイミングを時間軸上、一致させて他の波形記録装置も認識でき、また、各波形記録装置にＧＰＳ時計を備えずに費用を抑え、さらに、波形記録装置を計測対象物の規模に応じて複数設置した場合に、連鎖的に事故等を検出しても迅速に対応することができる。その結果、一波形記録装置群として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とする波形記録ユニット及び波形解析システムを提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態で用いる波形記録装置と波形記録ユニットの構成について説明する。図１は計測対象物の規模に応じて必要最低限数だけ設置する波形記録装置１１０と、設置した波形記録装置１１０を連結して一波形記録装置群として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とする波形記録ユニット１００と、波形記録ユニット１００と専用ケーブルあるいは通信ネットワークを介して接続可能とする解析装置１１８を備えた波形解析システム１０を示した図である。本発明の一実施の形態で用いる波形記録装置１１０は、各波形記録装置１１０間のサンプリングタイミングを、時間軸上、一致させて各種波形に関するサンプリングデータを取得できるとともに、ある波形記録装置が、事故等があることを判定した時のタイミングを時間軸上、一致させて他の波形記録装置も認識できる構成としている。これにより、波形記録ユニット１００は一波形記録装置群として計測対象物のサンプリングデータを記録可能とし、解析装置１１８へ送信する事故等があることを判定した時間帯の各種波形に関するサンプリングデータを正確に揃えることができ、解析装置１１８において、これを計測対象物の各種波形を正確に解析することができる。

図１に示すように、本発明の一実施の形態で用いる波形記録ユニット１００は、４機の波形記録装置１１０を連結し、そのうち、波形記録装置１１０ａをメイン機（以下、メイン機と記載する）とし、他の波形記録装置１１０ｂ乃至１１０ｄをサブ機（以下、サブ機と記載する）としている。メイン機１１０ａは、波形記録装置としての本来の機能を全て備えるものであり、サブ機１１０ｂ乃至ｄは、各種波形に関するサンプリングデータの記録を主目的とする。本発明の一実施の形態では、波形記録装置１１０はＡＣ入力要素を１２ＣＨ、接点入力要素を２４ｐｏｓとし、波形記録ユニット１００は現場の計測対象物の規模に応じて選択可能としたので、必要最低限数だけ設置することにより、配分良く賄うことができる。

図２（ａ）はメイン機１１０ａの同期回路１１３ａを示し、図２（ｂ）はサブ機１１０ｂ乃至１１０ｄの同期回路１１３ｂ乃至ｄを示した図である。図２（ａ）及び（ｂ）から明らかなように、メイン機及びサブ機１１０の同期回路１１３は、ともに共通のサンプリングタイミング同期回路２１０及び起動タイミング同期回路２２０を備えている。メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄは、計測対象物の各種波形についてサンプリングするタイミングを時間軸上、一致させるサンプリングタイミング同期回路２１０ａ乃至ｄと、サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて事故等があることを判定した時のタイミングを時間軸上一致させる起動タイミング同期回路２２０ａ乃至ｄとを有する同期回路１１３ａ乃至ｄを備え（図２参照）、同期回路１１３ａ乃至ｄからサンプリングタイミング同期回線１１４及び起動タイミング同期回線１１５を介して接続可能とし、これにより波形記録ユニット１００を構成している。本発明の一実施の形態で用いる、サンプリングタイミング同期回線１１４及び起動タイミング同期回線１１５は、一本の同期回線として構成している。

ここで、計測対象物の各種波形についてサンプリングするタイミング（以下、サンプリングタイミングと記載する）とは、メイン機１１０ａが所定のタイミングで生成するサンプリング信号を用いて、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄが計測対象物の各種波形をサンプリングするタイミングを示し、サンプリングタイミング同期回路２１０ａ乃至ｄを用いることにより、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄの間のサンプリングタイミングを時間軸上、一致させることができる。

また、サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて起動条件成立した時のタイミング（以下、起動タイミングと記載する）とは、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄの何れかにおいて、サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータが、予め設定される起動条件を満たした場合に生成する信号（以下、起動タイミング信号と記載する）を用いて、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄが各種波形に関するサンプリングデータを記録するタイミングを示し、起動タイミング同期回路２２０ａ乃至ｄを用いることにより、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄの間の起動タイミングを時間軸上、一致させることができる。

つづいて、サンプリングタイミング同期回路２１０について説明する。本発明の一実施の形態のサンプリングタイミング同期回路２１０は、平衡回線増幅器を用いて、サンプリングタイミング同期回線１１４を介して接続することにより、ループ回路をハード的に構成しており、サンプリング信号を順送りに伝達する。なお、ここでいう、ハード的にとは、サンプリングタイミング同期回路２１０がサンプリングタイミング同期回線１１４を介して接続することにより、一波形記録装置群、すなわち、波形記録ユニットとして動作することを示す。メイン機１１０ａのサンプリングタイミング同期回路２１０ａは、サンプリング信号をサブ機１１０ｂのサンプリングタイミング同期回路２１０ｂへ出力すると、サブ機１１０ｂのサンプリングタイミング同期回路２１０ｂは自装置内にサンプリング信号を入力するとともにサンプリング信号を折り返して、隣のサブ機１１０ｃのサンプリングタイミング同期回路２１０ｃへ出力する。その後、サンプリング信号は他のサブ機１１０のサンプリングタイミング同期回路２１０に順送りに伝達していき、最終的にメイン機１１０ａのサンプリングタイミング同期回路２１０ａに帰還する。本発明の一実施の形態で用いる波形記録装置１１０は、平衡回線増幅器を用いて、サンプリングタイミング同期回線１１４を介して接続することにより、ループ回路をハード的に構成し、サンプリングタイミングの遅延時間を最小限に抑えることができる。平衡回線増幅器は１０Ｍｂｐｓ程度のものが容易に実現でき、サンプリングタイミングの遅延時間は１機当たり１００ｎｓ程度に抑えることができる。これにより、波形記録ユニット１００ではサンプリング信号の伝達による遅延時間の影響はほとんど受けず、時間軸上、サンプリングタイミングを一致させることができる。時間遅れを６０Hzの６４次サンプリング周波数の１／２まで許容すれば接続可能台数ｎは最大１３０２台となり無制限に近い。なお、サンプリングタイミング同期回路２１０ａ乃至ｄは、サンプリングタイミング同期回線１１４を介してハード的にループ回路を構成するものであれば、他の構成で行っても良いものとする。

起動タイミング同期回路２２０について説明する。本発明の一実施の形態の起動タイミング同期回路２２０は、オープンコレクタによる論理ＯＲ回路を用いて、起動タイミング同期回線１１５を介して接続することにより、ワイヤードオア回路をハード的に構成しており、波形記録ユニット１００の全ての起動タイミング同期回路２２０へ起動タイミング信号を出力するとともに、波形記録ユニット１００の全ての起動タイミング同期回路２２０からの起動タイミング信号を入力する。なお、ここでいう、ハード的にとは、起動タイミング同期回路２２０が起動タイミング同期回線１１５を介して接続することにより、一波形記録装置群、すなわち、波形記録ユニットとして動作することを示す。例えば、サブ機１１０ｂの起動タイミング同期回路２２０ｂから起動タイミング信号を出力すると、起動タイミング同期回路２２０ｃ、２２０ｄ、２２０ａは自装置に起動タイミング信号を入力するとともに、隣の起動タイミング同期回路２２０へ順送りに伝達し、最終的に起動タイミング信号を出力したサブ機１１０ｂの起動タイミング同期回路２２０ｂに帰還する。本発明の一実施の形態で用いる波形記録装置１１０は、オープンコレクタによる論理ＯＲ回路を用いて、起動タイミング同期回線１１５を介して接続することにより、ワイヤードオア回路をハード的に構成し、起動タイミングの遅延時間を最小限に抑えることができる。本発明の一実施の形態では、起動タイミングの遅延時間を１機当たり１０ｎｓ〜５０ｎｓ程度に抑えることができる。これにより、波形記録ユニット１００では起動タイミング信号の伝達による遅延時間の影響はほとんど受けず、時間軸上、起動タイミングを一致させることができる。時間遅れを６０Hzの６４次サンプリング周波数の１／２まで許容すれば接続可能台数ｎは最大２６０４台となり無制限に近い。なお、起動タイミング同期回路２２０ａ乃至ｄは、起動タイミング同期回線１１５を介してハード的にワイヤードオア構成するものであれば、他の構成で行っても良いものとする。

次に、起動条件の内容について説明する。起動条件はサンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて事故等を検出する設定、及び、その時に実行する処理の設定を行う。例えば、サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータのＡＣ値やＤＣ値が所定値の範囲になかった場合（事故検出）、起動タイミング信号が復旧（ＯＦＦ）した場合（ＯＦＦディレー）、三相電圧の線間電圧が母線単位に低下した場合（瞬時電圧低下）、波形記録ユニット１００の何れかの波形記録装置１１０が何らかの理由で初期化を行った場合（リセット）、装置個別にロック、あるいはロック解除した場合（起動ロック）等を起動条件として設定し、この時、起動タイミング信号を出力する設定を行う。このような起動条件を予め設定することにより、サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて起動条件を満たしているか否かを判定する起動演算処理を行うことができる。なお、起動条件の設定は、適宜に行うことができ、わずかな電圧や電流の変化も事故等として検出できるように設定値を定めることができ、起動条件が成立した時間軸上の位置を示す起動点を正確に検出することができる。本発明の一実施の形態では、上記起動条件の何れかが成立した時に、起動タイミング信号を出力するように設定しているが、各種起動条件を識別するための信号を設定したり、また、各波形記録装置１１０を識別するための信号を装置別に設定したりしても良い。これにより、各波形記録装置間の起動タイミングを時間軸上、一致させて記録するだけでなく、どこの波形記録装置がどの起動条件を満たしたのかを記録することができ、解析装置１１８においては波形情報の解析を容易に行うことができる。

また、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄは、時間軸上、一致したサンプリングタイミングで計測対象物の各種波形をサンプリングする波形情報計測部１１１ａ乃至ｄと、時間軸上、一致した起動タイミングで自装置の起動検出や他装置の起動認識を行う波形情報処理部１１２ａ乃至ｄを備えている。

さらに、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄは、波形情報処理部１１２ａ乃至ｄから専用ケーブルあるいは通信ネットワーク１１６を介して接続可能としている。専用ケーブルあるいは通信ネットワーク１１６は、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄの間で行う通信に用いられるものであり、ＨＤＬＣ(ハイレベルデータリンクコントロール)回線やＬＡＮ(ローカルエリアネットワーク)回線等を用いる。専用ケーブルあるいは通信ネットワーク１１６は、例えば、サブ機１１０ｂ乃至ｄがそれぞれ記録した、各種波形に関するサンプリングデータを、メイン機１１０ａが収集する時等に用いるので、サンプリングタイミングや起動タイミングのようにメイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄの間で時間軸上、一致させるものでなくても良い。

図３は、メイン機１１０ａの波形情報計測部１１１ａ及び波形情報処理部１１２ａを示し、図４は、サブ機１１０ｂ乃至ｄの波形情報計測部１１１ｂ乃至ｄ及び波形情報処理部１１２ｂ乃至ｄを示した図である。本発明の一実施の形態で用いる波形情報計測部１１１ａ乃至ｄの内部構成について説明する。図３及び図４から明らかなように、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄの波形情報計測部１１１ａ乃至ｄは、ともに同じ構成を備えており、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄの間で共通のサンプリング信号を用いて、時間軸上、一致したサンプリングタイミングにより、計測対象物の交流電圧値をサンプリングし、Ａ／Ｄ変換の繰返し速度（サンプリング周波数）以上の周波数成分を除去してＡＣ入力要素を取得するアンチエリアシングフィルタ３０１、４０１と、同じくサンプリング信号を用いて、時間軸上、一致したサンプリングタイミングにより、計測対象物の交流電流値をサンプリングし、Ａ／Ｄ変換の繰返し速度（サンプリング周波数）以上の周波数成分を除去してＡＣ入力要素を取得するアンチエリアシングフィルタ(ＡＥＦ)３０２、４０２と、アナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部３０３、４０３と、同じくサンプリング信号を用いて、時間軸上、一致したサンプリングタイミングにより、計測対象物の接点をサンプリングし、内部と外部を絶縁してＤＣ入力要素を取得するフォトカプラ３０４、４０４と、波形情報処理部１１２ａ乃至ｄにおいて事故等を検出した場合に警報信号を出力するリレー出力部３０５、４０５とを備えている。

つづいて、本発明の一実施の形態で用いる波形情報処理部１１２ａ乃至ｄの内部構成について説明する。図３及び図４から明らかなように、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄの波形情報処理部１１２ａ乃至ｄは、一部、同じ構成を備えているが、メイン機１１０ａの波形情報処理部１１２ａは、サブ機１１０ｂ乃至ｄの波形情報処理部１１２ｂ乃至ｄと異なる構成やサブ機１１０ｂ乃至ｄの波形情報処理部１１２ｂ乃至ｄには備えていない構成を備えている。これは、メイン機１１０ａは、波形記録装置としての本来の機能を全て備えるものであり、サブ機１１０ｂ乃至ｄは、各種波形に関するサンプリングデータの記録を主目的とすることによる。すなわち、メイン機１１０ａの波形情報処理部１１２ａは、サブ機１１０ｂ乃至ｄの波形情報処理部１１２ｂ乃至ｄと異なるサンプリングタイミング同期部３１１、４１１や、サブ機１１０ｂ乃至ｄの波形情報処理部１１２ｂ乃至ｄには備えていない時刻情報計測部３０６、解析装置通信部３１６、通信データ編集部３１９を備えている。

メイン機１１０ａのサンプリングタイミング同期部３１１は、所定のサンプリングタイミングでサンプリング信号を生成し、生成したサンプリング信号を波形情報計測部１１１に入力する一方、サンプリングタイミング同期回路２１０ａを介して出力する構成としている。一方、サブ機１１０ｂ乃至ｄのサンプリングタイミング同期部４１１は、サンプリングタイミング同期回路２１０ｂ乃至ｄを介して入力するサンプリング信号を波形情報計測部１１１ｂ乃至ｄに入力する構成としている。また、メイン機１１０ａのサンプリングタイミング同期部３１１は、出力したサンプリング信号がサンプリングタイミング同期回路２１０ｂ乃至ｄを介して戻ってくるまでの帰還時間を計測し、許容時間内に戻ってきたか否かを判定し、波形記録ユニット１００のサンプリングタイミング同期回路２１０ａ乃至ｄが正常に動作しているか否かを判定する構成としている。本発明の一実施の形態では、許容時間をサンプリング周期の１／２の時間とする。なお、サンプリング信号の大きさを判定することにより、波形記録ユニット１００のサンプリングタイミング同期回路２１０ａ乃至ｄが正常に動作しているか否かを判定するようにしても良い。さらに、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄのサンプリングタイミング同期部３１１、４１１は、サンプリング信号を用いて計測対象物の各種波形をサンプリングする度にサンプリングの回数をカウントし、これを用いて記録したサンプリングデータの区間を特定する。サンプリングのカウント値は、メイン機１１０ａの波形情報処理部１１２ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄの波形情報処理部１１２ｂ乃至ｄの間で、それぞれ異なる。これは、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄが、それぞれ独立して動作することによる。

また、メイン機１１０ａの時刻情報計測部３０６は、メイン機１１０ａに備えたＧＰＳ時計または電波時計を利用するためのアンテナを介して時刻情報を計測する構成とし、メイン機１１０ａが計測する時刻情報を波形記録ユニット１００の時刻情報として統一化する。また、メイン機１１０ａの時刻情報計測部３０６は、波形記録ユニット１００の時刻情報を正確に計測するために、所定分毎に時刻修正をし、サンプリングタイミングの修正も行う構成としている。なお、ＧＰＳ時計または電波時計を利用するためのアンテナはサブ機１１０ｂ乃至ｄにも選択的に備えるようにしても良い。これにより、メイン機１１０ａに備えたアンテナが故障等して、時刻情報を正確に計測できない場合でも、アンテナを備えたサブ機１１０ｂ乃至ｄを選択的に利用することにより、時刻情報を正確に計測することができる。また、万一、波形記録ユニット１００に選択的に備えた全てのアンテナが故障等した場合には、各波形記録装置１１０の内部に備えている時計（図示していない）を用いてサンプリングを行い、障害を最小限に抑えるようにしても良い。

さらに、メイン機１１０ａの解析装置通信部３１９は、専用ケーブルあるいは通信ネットワーク１１７を介して解析装置１１８に接続可能とし、これにより、波形解析システム１０を構成している。波形記録ユニット１００は解析装置１１８と通信を行うことにより、波形記録ユニット１００が一波形記録装置群として記録した計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを送信することができる。専用ケーブルあるいは通信ネットワーク１１７は、ＨＤＬＣ(ハイレベルデータリンクコントロール)回線やＬＡＮ(ローカルエリアネットワーク)回線等を用いる。また、通信データ編集部３２０は、解析装置１１８からの要求に従って、必要なサンプリングデータを専用ケーブルあるいは通信ネットワーク１１６を介してサブ機１１０ｂ乃至ｄから収集し、通信データとして編集する構成としている。

その他は、図３及び図４から明らかなように、メイン機の波形情報処理部１１２ａ及びサブ機の波形情報処理部１１２ｂ乃至ｄはともに同じ構成を備えている。すなわち、メイン機及びサブ機の波形情報処理部１１２ａ乃至ｄは、サンプリングした交流電圧値または交流電流値を取り込む交流電圧・交流電流取込部３０７、４０７と、サンプリングした接点を取り込む接点取込部３０８、４０８と、取り込んだ各種波形に関するサンプリングデータを所定の区間毎に一時的に記録する一時記録部３０９、４０９と、各種起動条件を設定、管理する起動条件管理部３１０、４１０と、サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて、所定の区間毎に予め設定される起動条件を満たしているか否かを判定し、起動条件を満たした場合に生成する起動タイミング信号を起動タイミング同期回路２２０へ出力する自装置起動検出部３１２、４１２と、起動タイミング同期回路２２０を介して起動タイミング信号を入力したタイミングで他装置で起動条件を満たしたことを認識する他装置起動認識部３１３、４１３と、自装置が起動条件を満たした時間軸上の位置を示す自装置起動点、または他装置で起動条件を満たしたことを認識した時間軸上の位置を示す他装置起動点を、それぞれサンプリングデータに付与する起動点付与部３１４、４１４と、自装置起動点または他装置起動点を付与した、各種波形に関するサンプリングデータを上記所定の区間毎に格納、あるいは携帯可能な記録媒体に格納する波形情報記録部３１５、４１５と、自装置での起動検出や他装置の起動認識をした場合にリレー出力部３０５、４０５へ警報信号を出力する３１６、４１６と、波形情報記録部３１５、４１５に格納したサンプリングデータを用いて通信データを作成する通信データ作成部３１７、４１７と、専用ケーブルあるいは通信ネットワーク１１６を介して通信データを用いた通信を行う波形記録装置通信部３１８、４１８とを備えている。

以上のように構成したメイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄを用いて計測対象物の各種波形を一波形記録装置群として記録する処理の流れについて説明する。図６に示すように、メイン機１１０ａの波形情報処理部１１２ａは、所定のサンプリングタイミングでサンプリング信号を生成し、生成したサンプリング信号を波形情報計測部１１１ａに入力することにより、波形情報計測部１１１ａは計測対象物の各種波形のサンプリングを行う。また、これと同時に、メイン機１１０ａの波形情報処理部１１２ａは、生成したサンプリング信号を、サンプリングタイミング同期回路２１０ａを介してサンプリングタイミング同期回路２１０ｂ乃至ｄに入力し、サブ機１１０ｂ乃至ｄの波形情報処理部１１２ｂ乃至ｄは、これを波形情報計測部１１１ｂ乃至ｄに入力することにより、波形情報計測部１１１ｂ乃至ｄは計測対象物の各種波形のサンプリングを行う。サンプリングタイミング同期回路２１０ａ乃至ｄはサンプリングタイミング同期回線１１４を介してハード的にループ回路を構成することにより、共通のサンプリング信号を用いて時間軸上、サンプリングタイミングを一致させることができる。本発明の一実施の形態ではサンプリングタイミングは、１秒当たり６０Ｈｚ×６４次、時間間隔を２６０μ秒とし、１分当たり２３０，４００回のサンプリングを行う（ステップ６０１）。

そして、メイン機１１０ａの波形情報処理部１１２ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄの波形情報処理部１１２ｂ乃至ｄは、サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて、起動条件を満たしているか否かを判定する（ステップ６０２）。本発明の一実施の形態では、サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて、１サイクル（６４回）毎に、２サイクル分（１２８回）の過去のサンプリングデータを用いて、起動条件を満たしているか否かを判定する。例えば、過去のサンプリングデータと現在のサンプリングデータを比べて、サンプリングデータの変化率が許容範囲である閾値を越えているか否かを判定することにより、起動条件を満たしているか否かを判定する。例えば、サブ機１１０ｂが自装置の起動条件の成立を検出した場合、サブ機１１０ｂの波形情報処理部１１０ｂは、起動タイミング信号を生成するとともに自装置の起動条件の成立した時間軸上の位置を示す自装置起動点をサンプリングデータに付与する。これにより、自装置で起動条件が成立したことを識別することができる。また、これと同時に、サブ機１１０ｂの波形情報処理部１１０ｂは、生成した起動タイミング信号を起動タイミング同期回路２２０ｂから出力してサブ機１１０ｃ、１１０ｄ、及びメイン機１１０ａの起動タイミング同期回路２２０ｃ、２２０ｄ、２２０ａへ入力する（ステップ６０３，６０４）。サブ機１１０ｃ、１１０ｄ、及びメイン機１１０ａの波形情報処理部１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ａは、起動タイミング信号が入力されることにより、他装置の起動条件の成立を認識し、他装置の起動条件の成立した時間軸上の位置を示す他装置起動点をサンプリングデータに付与する。これにより、他装置で起動条件が成立したことを認識することができる（ステップ６０６，６０７）。

なお、サブ機１１０ｂ以外のメイン機１１０ａ、サブ機１１０ｃ、１１０ｄが自装置の起動条件の成立を検出した場合も同じように動作する。本発明の一実施の形態の波形記録ユニット１００は、ある波形記録装置１１０において起動条件の成立を検出した後に、他の波形記録装置１１０においても連鎖的に起動条件の成立を検出した場合でも、迅速に対応することができる。また、起動条件の成立が検出される度に全ての波形記録装置で記録しているサンプリングデータに自装置起動点や他装置起動点を付与するので、波形記録装置を複数設置する場合や起動条件の成立が多数検出された場合にも利用者の手間がかからず、解析しやすいサンプリングデータを取得することができる。

また、メイン機１１０ａの波形情報処理部１１２ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄの波形情報処理部１１２ｂ乃至ｄは、それぞれ計測対象物の各種波形のサンプリングを行う度にサンプリングのカウントをし、これにより取得するサンプリングカウント値を用いて記録したサンプリングデータの区間を特定する（図５参照、ステップ６０５）。図５に示すように、メイン機１１０ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄのサンプリングカウント値は、それぞれ異なる場合があるが、自装置起動点や他装置起動点が付与されたタイミングを基にサンプリングデータの区間が特定されるので、時間軸上、一致したサンプリングデータを記録することができる。例えば、本発明の一実施の形態では、最初の起動点を基準にし、最初の起動点の前にあるサンプリングカウント値がＸであった場合、Ｘよりも所定回数前のサンプリングカウント値をサンプリングデータの区間の開始点とし、Ｘよりも所定回数後のサンプリングカウント値をサンプリングデータの区間の終了点とすることにより、サンプリングデータの区間を特定することができる。図５に示すように、最初の起動点のサンプリングカウント値が、メイン機１１０ａで１２５０、サブ機１１０ｂで４１１５、サブ機１１０ｃで００１５、サブ機１１０ｄで１１１５であった場合、起動点は時間軸上、一致しているので、起動点のサンプリングのカウント値を基にしてサンプリングデータの区間を特定することができる。

そして、波形記録ユニット１００において、メイン機１１０ａが自装置の起動検出や他装置の起動認識を行った時、メイン機１１０ａは専用ケーブルあるいは通信ネットワーク１１７を介して解析装置１１８と通信を行う。解析装置１１８はメイン機１１０ａに対して波形記録ユニット１００で記録した波形情報を要求する。波形情報の要求は、波形記録ユニット１００を構成する全ての波形記録装置１１０ａ乃至ｄで記録した波形情報の全てを要求しても良く、また、選択的に要求しても良い。これに従って、メイン機１１０ａは、専用ケーブルあるいは通信ネットワーク１１６を介してサブ機１１０ｂ乃至ｄと通信を行い、必要な波形情報を収集して解析装置１１８へ送信する。図５はメイン機１１０ａが解析装置１１８からの要求に従って収集する波形情報をイメージで示したものである。図５に示すように、メイン機１１０ａが収集する波形情報は、サンプリングタイミング及び起動タイミングが、時間軸上、一致しており、これを受信する解析装置は、波形記録ユニット１００が一波形記録装置群として記録した計測対象物の各種波形を正確に解析することができる。なお、解析装置１１８とメイン機１１０ａとの通信は、任意のタイミングでメイン機１１０ａから通信を開始する、あるいは、任意のタイミングで解析装置１１８から通信を開始するようにしても良い。

このように、本発明の一実施の形態で用いる波形記録装置及び波形記録ユニットは、各波形記録装置にＧＰＳ時計を備えずに、波形記録装置間のサンプリングタイミング及び起動タイミングを時間軸上、一致させ、また、コストを抑え、波形記録装置を計測対象物の規模に応じて複数設置した場合に、連鎖的に事故等を検出しても迅速に対応することができ、その結果、計測対象物の規模に応じて必要最低限数の波形記録装置を用いて各波形情報の区間を正確に揃え、一波形記録装置群として記録可能とする。

なお、本発明の一実施の形態で用いる波形解析システムは、４機の波形記録装置を連結させて１波形記録ユニットを構成しているが、これに限定するものではなく、適宜に変更、設定できる。また、本発明の一実施の形態で用いる波形解析システムは、１波形記録ユニットに対して１機の解析装置を構成しているが、これに限定するものではなく、複数の波形記録ユニットに対して１機の解析装置、あるいは１波形記録ユニットに対して複数の解析装置等、適宜に変更、設定できる。

また、本発明の一実施の形態の波形記録ユニット１００においては、所定の区間毎に、起動条件成立しているかを判定し、その後、起動タイミング信号を出力するので、サンプリングデータを取得したタイミングと起動タイミング信号を出力するタイミングとでは厳密には差違が生じている。そこで、波形情報処理部１１２は、自装置起動点を付与したサンプリングデータについて、自装置起動点を付与した時点と、サンプリングデータを取得した時点から、起動条件成立判定、すなわち、自装置起動点を付与するまでにかかった時間を算出して補正時間を取得し、当該補正時間を用いて自装置起動点を補正するとともに、他装置にも補正時間を通知し、他装置においては、その補正時間を用いて他装置起動点を補正するようにしても良い（図７参照）。この補正処理は、専用ケーブルあるいは通信ネットワーク１１６を介してメイン機１１０ａの波形情報処理部１１２ａ及びサブ機１１０ｂ乃至ｄの波形情報処理部１１２ｂ乃至ｄの間で行うことができる。

波形記録装置と、設置した波形記録装置１１０を連結して一波形記録装置群として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とする波形記録ユニット１００と、波形記録ユニット１００と専用ケーブルあるいは通信ネットワークを介して接続可能とする解析装置１１８を備えた波形解析システム１０を示した図 本発明の一実施の形態で用いるメイン機の同期回路（ａ）及びサブ機の同期回路（ｂ）を示した図 本発明の一実施の形態で用いるメイン機の波形情報計測部及び波形情報処理部の内部構成を示した図 本発明の一実施の形態で用いるサブ機の波形情報計測部及び波形情報処理部の内部構成を示した図 本発明の一実施の形態で用いる解析装置が収集するサンプリングデータを示した図 本発明の一実施の形態で用いる波形情報処理部で行う処理の流れについて示したフロー図 起動条件成立判定までにかかった時間を補正する手段を示した図 従来の解析装置が収集するサンプリングデータを示した図

符号の説明

１０ 波形解析システム
１００ 波形記録ユニット
１１０ 波形記録装置
１１１ 波形情報計測部
１１２ 波形情報処理部
１１３ 同期回路
１１４ サンプリングタイミング同期回線
１１５ 起動タイミング同期回線
１１６ 専用ケーブルあるいは通信ネットワーク
１１７ 専用ケーブルあるいは通信ネットワーク

Claims (10)

1. 計測対象物の規模に応じて必要最低限数だけ設置する波形記録装置であって、
   前記波形記録装置は、計測対象物の各種波形についてサンプリングするサンプリングタイミングを時間軸上、一致させるサンプリングタイミング同期回路と、
   サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて起動条件成立した時の起動タイミングを時間軸上、一致させる起動タイミング同期回路とを有する同期回路を備え、
   前記波形記録装置は、前記サンプリングタイミング同期回路からサンプリングタイミング同期回線を介して接続可能とするとともに、前記起動タイミング同期回路から起動タイミング同期回線を介して接続可能とし、前記必要最低限数だけ設置する波形記録装置は、一波形記録装置群として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とすることを特徴とする波形記録装置。
2. 前記同期回路において、前記サンプリングタイミング同期回路は、平衡回線増幅器を用いて、前記サンプリングタイミング同期回線を介して接続することにより、ループ回路をハード的に構成し、
   前記起動タイミング同期回路は、オープンコレクタによる論理ＯＲ回路を用いて、前記起動タイミング同期回線を介して接続することにより、ワイヤードオア回路をハード的に構成し、
   前記サンプリングタイミング同期回線および前記起動タイミング同期回線を一本の同期回線として構成したことを特徴とする請求項１に記載の波形記録装置。
3. 前記必要最低限数だけ設置する波形記録装置は、共通のサンプリング信号を用いて、時間軸上、一致したサンプリングタイミングにより、計測対象物の各種波形をサンプリングする波形情報計測手段と、共通の起動信号を用いて、時間軸上、一致した起動タイミングにより、自装置の起動検出や他装置の起動認識を行う波形情報処理手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の波形記録装置。
4. 前記波形情報処理手段は、前記波形情報計測手段にサンプリング信号を入力し、前記サンプリング信号を用いて計測対象物の各種波形をサンプリングする度にサンプリングの回数をカウントし、記録したサンプリングデータの区間を特定することを特徴とする請求項３に記載の波形記録装置。
5. 前記波形情報処理手段は、自装置が起動条件を満たした時間軸上の位置を示す自装置起動点をサンプリングデータに付与することを特徴とする請求項３に記載の波形記録装置。
6. 前記波形情報処理手段は、他装置が起動条件を満たした時間軸上の位置を示す他装置起動点をサンプリングデータに付与することを特徴とする請求項３に記載の波形記録装置。
7. 前記波形情報処理手段は、自装置起動点を付与したサンプリングデータについて、当該自装置起動点を付与した時点と、当該サンプリングデータを取得した時点から、起動条件成立判定までにかかった時間を算出して補正時間を取得し、当該補正時間を用いて前記自装置起動点を補正するとともに、他装置にも前記補正時間を通知し、他装置においては前記補正時間を用いて前記他装置起動点を補正することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の波形記録装置。
8. 計測対象物の規模に応じて必要最低限数だけ設置する波形記録装置を用いた波形記録方法であって、
   前記波形記録装置は、計測対象物の各種波形についてサンプリングするサンプリングタイミングを時間軸上、一致させる工程と、
   サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて起動条件成立した時の起動タイミングを時間軸上、一致させる工程とを有し、
   前記波形記録装置は、前記サンプリングタイミング同期回路からサンプリングタイミング同期回線を介して接続可能とするとともに、前記起動タイミング同期回路から起動タイミング同期回線を介して接続可能とし、前記必要最低限数だけ設置する波形記録装置は、一波形記録装置群として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とすることを特徴とする波形記録方法。
9. 計測対象物の規模に応じて必要最低限数だけ設置する波形記録装置を連結する波形記録ユニットであって、
   前記波形記録装置は、計測対象物の各種波形についてサンプリングするサンプリングタイミングを時間軸上、一致させるサンプリングタイミング同期回路と、
   サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて起動条件成立した時の起動タイミングを時間軸上、一致させる起動タイミング同期回路とを有する同期回路を備え、
   前記波形記録装置は、前記サンプリングタイミング同期回路からサンプリングタイミング同期回線を介して接続可能とするとともに、前記起動タイミング同期回路から起動タイミング同期回線を介して接続可能とし、前記必要最低限数だけ設置する波形記録装置は、一波形記録装置群として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とすることを特徴とする波形記録ユニット。
10. 計測対象物の規模に応じて必要最低限数だけ設置する波形記録装置を連結する波形記録ユニットと、
    前記波形記録ユニットと専用ケーブルあるいは通信ネットワークを介して接続可能とする解析装置とを備えた波形解析システムであって、
    前記波形記録装置は、計測対象物の各種波形についてサンプリングするサンプリングタイミングを時間軸上、一致させるサンプリングタイミング同期回路と、
    サンプリングを行った各種波形に関するサンプリングデータについて起動条件成立した時の起動タイミングを時間軸上、一致させる起動タイミング同期回路とを有する同期回路を備え、
    前記波形記録装置は、前記サンプリングタイミング同期回路からサンプリングタイミング同期回線を介して接続可能とするとともに、前記起動タイミング同期回路から起動タイミング同期回線を介して接続可能とし、前記必要最低限数だけ設置する波形記録装置は、一波形記録装置群として計測対象物の各種波形に関するサンプリングデータを記録可能とすることを特徴とする波形解析システム。

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