電力伝医回路における異常現象のウェーブレット変換による予測システムの構築

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12750381
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 久門 尚史 京都大学, 工学研究科, 助手 (80301240)
• キーワード: ウェーブレット変換 / 予測 / 異常振動 / 電力伝送回路 / FPGA / 分岐現象

研究概要

ウェーブレット変換を用いた異常現象の予測法を開発した。ウェーブレット変換はフーリエ変換と異なり、時間シフトした信号に対する変換結果はもとの信号の変換結果をシフトしたものにならない。この性質は一般にはウェーブレット変換のよくない性質として取り上げられるが、逆にこの性質を利用することにより、周期的外力のある系において振動現象の位相の時間変化を抽出することができることを示した。また、それに加えてウェーブレット変換の持つ時間周波数解析の能力を用いて異常現象の予測が可能であることを明らかにした。
一方、開発した方法を実際の予測システムに適用するにはリアルタイムにウェーブレット変換を行う必要がある。また、時間分解能をあげるためには通常の離散ウェーブレット変換よりもダイアディックなウェーブレット変換の法がよい。そこで、ダイアディックウェーブレット変換を行う専用プロセッサを開発した。開発には再構成可能な集積回路であるFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いた。このようなデバイスを用いることにより、専用プロセッサを短期間で開発し、アルゴリズムをハードウェア化できることを示した。
さらに、開発したプロセッサを実際に動かすためにはそれをAD変換と結びつけて制御する機能が必要となる。そこで、PC/AT互換機をベースとした予測システムを開発した。このシステムは、まずAD変換機でデータを取得し、ウェーブレット変換プロセッサにリアルタイムにデータを渡し、異常振動が検出されるとそれをCPUに知らせる。このシステムをPCIバス上に構築することにより、1マイクロ秒のサンプリングにも対応して処理できることを確認した。また、このシステムを実際の非線形回路実験装置に組み込み、異常振動を検出してそれをもとにリレーを用いて回路をオープンする装置を作成し、実際の振動でその動作を確認した。

研究成果

• [文献書誌] T.Hisakado, K.Okumura: "Steady-State Prediction in Nonlinear Circuit with Periodic Inputs by Wavelet Transform"IEE Proc. Circuits Devices Syst.. 148. 296-302 (2001)
• [文献書誌] T.Hisakado, K.Okumura: "Mode Decomposition of Global Bifurcation Diagram with Groebner Bases"Physics Letters A. 292. 263-268 (2002)
• [文献書誌] T.Hisakado, K.Okumura: "Algebraic Representation of Bifurcations in Global Parameter Space with Groebner Bases"Proc. ISCAS. III. 747-750 (2001)
• [文献書誌] T.Hisakado, K.Okumura: "An Application of wavelet transform to fault location and its implementation on FPGA"Proc. MWSCAS. 2. 528-531 (2001)
• [文献書誌] T.Hisakado, K.Okumura: "Nonexistence of Symmetric Modes of Subharmonic Oscillations in Three-Phase Circuit"IEICE Trans. Fundamentals. E84-A. 3108-3115 (2001)