JP2004180414A

JP2004180414A - 界磁巻線温度演算装置

Info

Publication number: JP2004180414A
Application number: JP2002343201A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Takahashi; 俊秀高橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】稼動中に界磁巻線の温度を精度よく、かつ、連続して推定することが可能となる界磁巻線温度演算装置を得ることを目的とする。
【解決手段】回転機１の電流計測手段３と、電圧計測手段４と、近傍温度計測手段５と、界磁巻線温度値を演算する演算部６とを備え、演算部６は、所定時間ごと連続して計測した界磁電流値、界磁電圧値の複数個を１ブロックとして計測値を格納する計測値格納手段７と、１ブロックとされた内の界磁電流値の隣り合う各界磁電流値の差が第１の所定値を超えず且つ界磁電圧値の隣り合う各界磁電圧値の差が第２の所定値を超えていないブロックのみを有効とする判別手段８と、有効ブロックの電流平均値および電圧平均値を算出する電流、電圧平均値算出手段９、１０と、１ブロック毎の電流、電圧平均値と近傍温度値とから１ブロックに対応する界磁巻線温度を算出する算出手段１１とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転機の界磁巻線温度を演算する界磁巻線温度演算装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の界磁巻線温度演算は、界磁巻線の界磁電流、界磁電圧および界磁巻線の近傍温度を計測し、その計測値を所定の関係式に代入して、界磁巻線の温度を演算している（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３２２７８６５号公報
【特許文献２】
特開２００２−５８２２１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の界磁巻線温度演算装置は以上のように構成されており、一般的に界磁電流および界磁電圧の測定値は回転機の性質上ばらつきが大きいため、それらの値をそのまま関係式に代入し界磁巻線の温度を算出すると、実際の温度と異なる値が多く検出され、正確な温度の変化を確認することができなくなるという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、稼動中に界磁巻線の温度を精度よく、かつ、連続して推定することが可能となる界磁巻線温度演算装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る界磁巻線温度演算装置は、界磁巻線を有する回転機に供給される界磁電流を計測する電流計測手段と、界磁巻線の界磁電圧を計測する電圧計測手段と、界磁巻線の近傍温度を測定する近傍温度計測手段と、電流計測手段、電圧計測手段、及び近傍温度計測手段の計測結果に基づいて界磁巻線温度値を演算する演算部とを備えた界磁巻線温度演算装置において、演算部は、電流計測手段および電圧計測手段にて所定時間ごと連続して計測した界磁電流値および界磁電圧値の複数個を１ブロックとして計測値を格納する計測値格納手段と、１ブロックとされた内の界磁電流値の隣り合う各界磁電流値の差が第１の所定値を超えておらず、かつ、１ブロックとされた内の界磁電圧値の隣り合う各界磁電圧値の差が第２の所定値を超えていないブロックのみを有効とする判別手段と、判別手段において有効とされたブロックの１ブロックにおける界磁電流値の電流平均値を算出する電流平均値算出手段と、判別手段において有効とされたブロックの１ブロックにおける電圧平均値を算出する電圧平均値算出手段と、１ブロック毎の電流平均値と電圧平均値と近傍温度値とから１ブロックに対応する界磁巻線温度を算出する算出手段とを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の回転機に接続された界磁巻線温度演算装置の構成を示す図である。図において、界磁巻線温度演算装置１は界磁巻線を有する回転機２に接続されている。界磁巻線温度演算装置１は回転機２に供給される界磁電流を計測する電流計測手段３と、界磁巻線の界磁電圧を計測する電圧計測手段４と、界磁巻線の近傍温度を測定する近傍温度計測手段５と、電流計測手段３、電圧計測手段４、及び近傍温度計測手段５の計測結果に基づいて界磁巻線温度値を演算する演算部６とを備える。
【０００８】
演算部６は、電流計測手段３および電圧計測手段４にて所定時間ごと、例えば１秒ごとの連続して計測した界磁電流値および界磁電圧値の複数個、例えば１８０個すなわち３分間分の値を１ブロックとして格納する計測値格納手段７と、１ブロックとされた内の界磁電流値の隣り合う各界磁電流値の差が第１の所定値（αアンペア）を超えておらず、かつ、１ブロックとされた内の界磁電圧値の隣り合う各界磁電圧値の差が第２の所定値（βボルト）を超えていないブロックのみを有効とする判別手段８とを備える。
【０００９】
さらに、判別手段８において有効とされたブロックの１ブロックにおける界磁電流値の電流平均値を算出する電流平均値算出手段９と、判別手段８において有効とされたブロックの１ブロックにおける界磁電圧値の電圧平均値を算出する電圧平均値算出手段１０と、１ブロック毎の電流平均値と電圧平均値と近傍温度値とから当該１ブロックに対応する界磁巻線温度を所定の関係式に代入して算出する算出手段１１とを備える。また、電流計測手段３にて計測された界磁電流値および電圧計測手段４にて計測された界磁電圧値の高周波成分を除去するフィルタ１２を備え、このフィルタ１２を介した後に演算部６に各信号は入力される。
【００１０】
次に上記のように構成された実施の形態１の界磁巻線温度演算装置の動作について説明する。まず、界磁温度演算装置１の電流計測手段３および電圧計測手段４に、回転機２より界磁電流値Ｉｆ・界磁電圧値Ｖｆが入力される。次に、界磁電流値Ｉｆ、界磁電圧値Ｖｆの高周波成分は計算結果に悪影響をおよぼすため、例えば５ＨｚのＬＰフィルタ１２をそれぞれ経て演算部６に取り込む。
【００１１】
次に、計測値格納手段７では、所定時間ごと例えば１秒おきの界磁電流値Ｉｆ・界磁電圧値Ｖｆの連続ＤａｔａＮ個（例えば１８０個＝１８０秒＝３分）をひとまとめにして１ブロックとし格納する。次に、判別手段８は各ブロック内の相隣り合う電流値の差が第１の所定値であるαＡ（アンペア）を超えるか否かを判断する。さらに、各ブロック内の相隣り合う電圧値の差が第２の所定値βＶ（ボルト）を超えているか否かを判断する。そして、ブロック内において第１および第２の所定値を超えている電流値および電圧値が存在すれば、そのブロック内の全ての電流値および電圧値を不採用として判別する。
【００１２】
尚、第１の所定値および第２の所定値とは、実際の電流値、電圧値の変化において起こりえない程度の値を指し、すなわちそのような値を温度の演算に入れるのが不適であると考えられる数値を特定するものである。よって、Ｎ、αおよびβなどは機種毎（回転機の種類など）によって異なり、調整変更できるＰａｒａｍｅｔｅｒとする。
【００１３】
次に、電流平均値算出手段９にて判別手段８において採用とされたブロックの、そのブロック単位で電流平均値Ｉｆ´を算出する。また、電圧平均値算出手段１０にて判別手段８において採用とされたブロックの、そのブロック単位で電圧平均値Ｖｆ´を算出する。次に、算出手段１１にて、これらの電流平均値Ｉｆ´および電圧平均値Ｖｆ´と、近傍温度計測手段５にて検出された界磁巻線の近傍温度Ｔｃを下記の温度計算式にて算出する。
【００１４】
（式１）
Ｖｆ”＝Ｖｆ´−Ｒｃａ×Ｉｆ´−Ｖｂ
（式２）
Ｔｆ＝（２３４．５＋Ｔｃ）×Ｖｆ”／（Ｉｆ´×Ｒｆｃ）−２３４．５
Ｉｆ´：電流平均値（Ａ）
Ｖｆ´：電圧平均値（Ｖ）
Ｔｃ：界磁巻線の近傍温度（℃）
Ｒｃａ：界磁盤・Ｍｏｔｏｒ間Ｃａｂｌｅ抵抗値（Ω）
（但し、ＲｃａはＴｃ（℃）に対する測定値で、また、Ｃａｂｌｅ往復の抵抗の合計で、回転機の固定値である。）
Ｒｆｃ：界磁Ｃｏｉｌ抵抗値
（但し、ＲｆｃはＴｃ（℃）に対する測定値で、回転機における固定値である。）
Ｖｂ：Ｂｒｕｓｈ電圧降下（回転機の固定値）
Ｖｆ”：界磁Ｃｏｉｌ電圧降下（Ｖ）（式１よりの計算値）
Ｔｆ：界磁巻線温度（℃）
【００１５】
上記の式により、判別手段８にて有効であると判断された各ブロックごとに界磁巻線温度Ｔｆ（℃）を演算することができる。このように演算された界磁巻線温度を各ブロックの時刻ごとに表、グラフなどにて示し、容易に確認することができる。
【００１６】
上記のように構成された実施の形態１の界磁巻線温度演算装置は、ブロックごとに区切り、ブロックにおいて通常では考えられない変化値を有するものが存在する場合、界磁巻線温度の演算から除去しているため、精度に優れた演算を行うことができ、界磁巻線温度の実際の値に追随した演算結果を得ることができる。
【００１７】
尚、上記実施の形態１においては、ブロックごとの界磁巻線温度を算出する例を示したが、実際には界磁巻線温度は回転機が連続して回転している状況であるため、ノイズ等が混入しており、実温度との相関が極めて難しいという問題点がある。このことをさらに解消するために、例えば、算出手段１１に、回転機１の固有温度定数を加味して界磁巻線温度を平滑化して算出する方法が考えられる。
【００１８】
平滑化ルーチン
（式３）
Ｔｆｄｓｐ［ｎ］＝Ｓｑｒ（Ｔｆ＾２×（１−Ｅｘｐ（−ＫＶ））＋Ｔｆｄｓｐ［０］＾２×Ｅｘｐ（−ＫＶ））
ＫＶ：固有温度定数
Ｔｆｄｓｐ［ｎ］：平滑化界磁巻線温度値
尚、Ｔｆｄｓｐ［０］はＴｆｄｓｐのあらかじめ設定されている初期設定値とする。
【００１９】
（式３）のＴｆに上記実施の形態１の（式２）にて求められた値を代入することにより、平滑化された温度分布を得ることができる。よって、表やグラフなどに表示した際に、より一層精度よく表示することができる。
【００２０】
実施の形態２．
上記実施の形態１においては、界磁巻線温度を演算する例を示したが、この界磁巻線温度をさらに利用する例について実施の形態２において説明する。図２はこの発明の実施の形態２の界磁巻線温度演算装置の構成を示すブロック図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。回転機２には、その界磁巻線近傍に設置されている例えばファンなどの送風手段１３を備えている。
【００２１】
そして、界磁巻線温度演算装置には、算出手段１１にて算出された界磁巻線温度（実施の形態１にて求められた値）に応じて回転機を冷却する送風手段１３の駆動容量を算出して送風手段１３に指示する送風指示手段１４を備え、さらに送風指示手段１４は、算出手段１１に不具合が生じると、送風手段１３の駆動容量最大値を指示する。そして、算出手段１１が停止すると、送風手段１３に駆動容量最大値を指示する緊急指示手段１５を備える。また、この緊急指示手段１５は外部の電源からの駆動を可能にしておくものである。
【００２２】
上記のように構成された実施の形態２の界磁巻線温度演算装置は、送風指示手段１４が算出手段１１にて算出した界磁巻線温度により、送風手段１３の駆動容量を決定し指示しているため、送風手段１３の無駄な電力を削減することができる。また、算出手段１１に不具合が発生した場合は、送風手段１２を駆動容量最大値とし、算出手段１１の不具合により、回転機１全体を停止することなく、作業を続行することができる。
【００２３】
また、算出手段１１が停止するなど装置全体に異常が発生した場合においては、緊急指示手段１４により送風手段１２に指示を行うことができるため、回転機１を停止することなく運転を持続することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、界磁巻線を有する回転機に供給される界磁電流を計測する電流計測手段と、界磁巻線の界磁電圧を計測する電圧計測手段と、界磁巻線の近傍温度を測定する近傍温度計測手段と、電流計測手段、電圧計測手段、及び近傍温度計測手段の計測結果に基づいて界磁巻線温度値を演算する演算部とを備えた界磁巻線温度演算装置において、演算部は、電流計測手段および電圧計測手段にて所定時間ごと連続して計測した界磁電流値および界磁電圧値の複数個を１ブロックとして計測値を格納する計測値格納手段と、１ブロックとされた内の界磁電流値の隣り合う各界磁電流値の差が第１の所定値を超えておらず、かつ、１ブロックとされた内の界磁電圧値の隣り合う各界磁電圧値の差が第２の所定値を超えていないブロックのみを有効とする判別手段と、判別手段において有効とされたブロックの１ブロックにおける界磁電流値の電流平均値を算出する電流平均値算出手段と、判別手段において有効とされたブロックの１ブロックにおける電圧平均値を算出する電圧平均値算出手段と、１ブロック毎の電流平均値と電圧平均値と近傍温度値とから１ブロックに対応する界磁巻線温度を算出する算出手段とを備えたもので、稼動中に界磁巻線の温度を精度よく、かつ、連続して推定することが可能となる界磁巻線温度演算装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による界磁巻線温度演算装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態２による界磁巻線温度演算装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１界磁巻線温度演算装置、２回転機、３電流計測手段、
４電圧計測手段、５近傍温度計測手段、６演算部、７計測値格納手段、
８判別手段、９電流平均値算出手段、１０電圧平均値算出手段、
１１算出手段、１２フィルタ、１４送風指示手段、１５緊急指示手段。

Claims

界磁巻線を有する回転機に供給される界磁電流を計測する電流計測手段と、上記界磁巻線の界磁電圧を計測する電圧計測手段と、上記界磁巻線の近傍温度を測定する近傍温度計測手段と、上記電流計測手段、電圧計測手段、及び近傍温度計測手段の計測結果に基づいて上記界磁巻線温度値を演算する演算部とを備えた界磁巻線温度演算装置において、上記演算部は、上記電流計測手段および上記電圧計測手段にて所定時間ごと連続して計測した上記界磁電流値および上記界磁電圧値の複数個を１ブロックとして計測値を格納する計測値格納手段と、上記１ブロックとされた内の界磁電流値の隣り合う各界磁電流値の差が第１の所定値を超えておらず、かつ、上記１ブロックとされた内の界磁電圧値の隣り合う各界磁電圧値の差が第２の所定値を超えていない上記ブロックのみを有効とする判別手段と、上記判別手段において有効とされたブロックの１ブロックにおける界磁電流値の電流平均値を算出する電流平均値算出手段と、上記判別手段において有効とされたブロックの１ブロックにおける電圧平均値を算出する電圧平均値算出手段と、上記１ブロック毎の上記電流平均値と上記電圧平均値と上記近傍温度値とから上記１ブロックに対応する上記界磁巻線温度を算出する算出手段とを備えたことを特徴とする界磁巻線温度演算装置。
上記電流計測手段にて計測された界磁電流値および上記電圧計測手段にて計測された界磁電圧値の高周波成分を除去するフィルタを備え、上記フィルタを介した後の上記界磁電流値および上記界磁電圧値を上記演算部の各手段に入力することを特徴とする請求項１に記載の界磁巻線温度演算装置。
上記算出手段は、上記回転機の固有温度定数を加味して上記界磁巻線温度を平滑化して算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の界磁巻線温度演算装置。
上記算出手段にて算出された上記界磁巻線温度に応じて上記回転機を冷却する送風手段の駆動容量を算出して上記送風手段に指示する送風指示手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の界磁巻線温度演算装置。
上記算出手段に不具合が生じると、上記送風指示手段は上記送風手段の駆動容量最大値を指示することを特徴とする請求項４に記載の界磁巻線温度演算装置。
上記算出手段が停止すると、上記送風手段に駆動容量最大値を指示する緊急指示手段を備えたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の界磁巻線演算装置。