JP2012007924A - Insulation diagnostic device of rotating electrical machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高圧電動機などの回転電機の絶縁劣化を部分放電によって診断する回転電機の絶縁診断装置に関する。 The present invention relates to an insulation diagnosis device for a rotating electrical machine that diagnoses insulation deterioration of a rotating electrical machine such as a high-voltage electric motor by partial discharge.
高圧電動機の固定子巻線は、運転中のストレスによって絶縁劣化が発生する。この絶縁劣化を放置すると、最終的に絶縁破壊事故に至る。絶縁破壊事故を未然に防止するために、機器の絶縁状態の監視が重要である。従来の回転電機の部分放電診断装置として、過去に計測された複数の回転電機の絶縁試験結果を含むデータを保有しているデータベースと、部分放電検出部により検出され、波形処理部により波形処理された、現在進行中の部分放電計測結果をデータベースに保有されたデータと比較して部分放電信号の異常判定を行う際のベースとなるマップを生成するマッピング部と、マッピング部によりマッピングされたデータを予め設定された判定基準と照合して、回転電機の絶縁劣化の程度を判定する異常判定部、異常判定部による判定結果を出力する出力部を備えるようにしたものがある(例えば特許文献1参照)。 The stator winding of the high-voltage motor is subject to insulation deterioration due to stress during operation. If this insulation deterioration is left unattended, an insulation breakdown accident will eventually occur. In order to prevent insulation breakdown accidents, it is important to monitor the insulation state of equipment. As a conventional partial discharge diagnostic device for rotating electrical machines, a database containing data including insulation test results of a plurality of rotating electrical machines measured in the past, a partial discharge detection unit, and a waveform processing unit that performs waveform processing. In addition, a mapping unit that generates a map serving as a base for performing a partial discharge signal abnormality determination by comparing the partial discharge measurement result currently in progress with data stored in the database, and the data mapped by the mapping unit There is an abnormality determination unit that compares the determination criteria set in advance to determine the degree of insulation deterioration of the rotating electrical machine, and an output unit that outputs a determination result by the abnormality determination unit (for example, see Patent Document 1). ).
上記のような従来の部分放電診断装置においては、回転電機運転中の部分放電強度と停止中の部分放電強度の相関関係によって運転中の部分放電強度から停止中の部分放電強度を推定し、その部分放電電荷量でもって絶縁劣化の程度を推定する。加えてデータベースに保有された部分放電強度のトレンドと比較して短期間に増加した場合、絶縁異常と推定するなど総合的な判断によって絶縁異常の兆候を検知する。精度の高い絶縁診断を可能にするというものの、上記回転電機運転中と停止中の部分放電強度の相関関係を用いて異常を判定する手法では、他の要素を加味する必要があり、精度を高めることに限界があり、絶縁破壊の兆候を精度高く検知することは困難であるという問題があった。 In the conventional partial discharge diagnosis apparatus as described above, the partial discharge intensity during operation is estimated from the partial discharge intensity during operation by the correlation between the partial discharge intensity during operation of the rotating electrical machine and the partial discharge intensity during stop, The degree of insulation deterioration is estimated by the partial discharge charge amount. In addition, when it increases in a short period of time compared to the partial discharge intensity trend held in the database, the sign of insulation abnormality is detected by comprehensive judgment such as estimation of insulation abnormality. Although it enables high-accuracy insulation diagnosis, it is necessary to consider other factors in the above-described method for determining an abnormality using the correlation between partial discharge intensities during operation and stopping of the rotating electrical machine, thus improving accuracy. In particular, there is a problem that it is difficult to detect a sign of dielectric breakdown with high accuracy.
この発明は、かかる課題を解消するために鋭意研究を重ねた結果なされたものであり、絶縁破壊の限界を検知することができ、精度の高い絶縁診断を可能にする回転電機の絶縁診断装置を得ることを目的としている。 The present invention has been made as a result of intensive research in order to solve such problems. An insulation diagnosis device for a rotating electrical machine that can detect the limit of dielectric breakdown and enables highly accurate insulation diagnosis is provided. The purpose is to get.
この発明に係る回転電機の絶縁診断装置は、回転電機の部分放電を検出する部分放電検出部によって検出された検出信号が入力される入力手段と、部分放電強度に対する絶縁破壊値について測定されたデータを保有するデータベースと、上記入力手段に入力された上記検出信号を上記データベースに保有された部分放電強度と絶縁破壊値の相関関係と比較することにより、上記回転電機の絶縁劣化を判定する判定手段とを備えるようにしたものである。 The rotating electrical machine insulation diagnosis apparatus according to the present invention includes an input means for receiving a detection signal detected by a partial discharge detector for detecting a partial discharge of the rotating electrical machine, and data measured for a dielectric breakdown value with respect to the partial discharge intensity. And a determination means for determining insulation deterioration of the rotating electrical machine by comparing the detection signal input to the input means with the correlation between the partial discharge intensity and the dielectric breakdown value held in the database. Are provided.
この発明においては、絶縁劣化の診断に用いるデータベースに保存された部分放電強度と絶縁破壊値の相関関係が負の相関を有するので、診断対象である回転電機の運転中における部分放電の計測結果を、該相関関係と比較するだけで回転電機の絶縁劣化の判定ができる。必ずしも他の要素を加味する必要がなく、精度の高い絶縁診断を行うことが容易となる。また、絶縁破壊の限界を検知することも可能となる。 In this invention, since the correlation between the partial discharge intensity stored in the database used for diagnosis of insulation deterioration and the dielectric breakdown value has a negative correlation, the measurement result of the partial discharge during the operation of the rotating electrical machine to be diagnosed is used. Therefore, it is possible to determine the insulation deterioration of the rotating electrical machine only by comparing with the correlation. It is not always necessary to consider other elements, and it becomes easy to perform highly accurate insulation diagnosis. It is also possible to detect the limit of dielectric breakdown.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る回転電機の絶縁診断装置のセットアップされた状態を示す構成図、図2は図1に示された絶縁診断装置の主要ブロックの内容または機能の具体例を説明する図、図3はオンライン部分放電強度と絶縁破壊値の相関関係を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a setup state of an insulation diagnostic device for a rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a specific example of contents or functions of main blocks of the insulation diagnosis device shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the correlation between the on-line partial discharge intensity and the dielectric breakdown value.
図において、破線で囲む絶縁診断装置1は、診断対象となる回転電機である高圧電動機2に対する所定部に配設され、該高圧電動機2の部分放電を検知してその検知結果に応じた信号を出力する部分放電検出部3からの信号が入力される入力手段(図示省略)、入力された信号の内、所定の周波数帯域成分のみを取り出し、当該成分の強度をデジタル信号に変換して出力する波形処理部11、対象機の高圧電動機2を含む高圧電動機の過去のオンライン部分放電強度等のデータを蓄積・保有しているデータベース12、波形処理部11から出力された部分放電信号とデータベース12のデータとを比較することにより、現在進行中の部分放電信号の異常判定を行う際のベースとなるマップを生成するマッピング部13、マッピング部13によりマッピングされたデータを予め設定された判定基準と照合して、高圧電動機2の絶縁劣化の程度を判定する異常判定部14、異常判定部14による判定結果を出力する出力部15などを備えている。
In the figure, an insulation diagnosis device 1 surrounded by a broken line is disposed in a predetermined portion for a high-
なお、マッピング部13と異常判定部14とは、高圧電動機2の部分放電計測結果をデータベース12に保有されたデータと比較することにより高圧電動機2の絶縁劣化の程度を判定する判定手段16を構成している。部分放電検出部3は部分放電検出用アンテナを用いて構成されている。データベース12は絶縁診断に用いるデータ項目として、図2に例示するように、(1)対象機の過去のオンライン部分放電データ、(2)他の高圧電動機の絶縁破壊電圧値とオンライン部分放電強度の相関関係、等の統計的なデータ情報が記憶されている。なお、他の高圧電動機とは、対象機と同一機種の他の高圧電動機、及び絶縁構成や電圧が同様の複数の他の高圧電動機の一方または双方である。
The
また、出力部15は、例えばディスプレイ、プリンタ、及び警報装置、外部記憶装置等のインターフェースなどを用いて構成されている。上記の他、データベース12の管理等のための例えばマウス、キーボード、タッチパネルなどの入力装置、個々の機能や全体のステップを制御するCPU(中央処理装置)、プログラムを記憶するメモリ、及びLANインターフェースなどを備えているが、それらについては一般的なものを特別な制限なく利用できる部分であるので図示及び説明を省略する。
The
なお、出力部15のデバイスとして例示したディスプレイ、プリンタ、警報装置、インターフェース等、マウス、キーボード、タッチパネルなどの入力装置、LANインターフェースなどは、絶縁診断装置の例えば仕様、設置形態、必要性などに応じて適宜選択ないしは変更され、あるいは不要デバイス類は省略し得るものであることは当然である。また、絶縁診断や異常判定のため、例えばtanδ、絶縁抵抗などの絶縁試験結果、回転電機の起動回数、運転時間などの履歴情報などをデータベース12に蓄積させ、診断の補助情報として用い得るようにしても良い。
It should be noted that the display, printer, alarm device, interface, etc., exemplified as the device of the
次に上記のように構成された実施の形態1の動作について説明する。高圧電動機2の運転中、部分放電が発生した場合は部分放電検出用アンテナからなる部分放電検出部3により検出される。検出された部分放電信号は絶縁診断装置1の入力手段に入力される。絶縁診断装置1の波形処理部11では、入力信号のうち所定の周波数帯域成分の強度のみがデジタル信号に変換され、次段のマッピング部13に渡される。
Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described. If a partial discharge occurs during operation of the high-
マッピング部13では、データベース12に記憶されている過去の試験結果と現在進行中の測定データとから異常判定を行うベースとなるマップを作成する。このマップとは、データベース12の記憶データから、例えばその高圧電動機2の過去から現在に至る部分放電強度の経時変化である、いわゆるトレンドプロット(図2中のa.トレンドプロット)や、高圧電動機2のオンライン部分放電強度と絶縁破壊試験から得られる絶縁破壊値との相関関係(図2中のb.相関関係)などを作成し得る加工データである。なお、a.トレンドプロットの横軸は高圧電動機2の累積運転時間、縦軸は部分放電強度であり、b.相関関係の横軸は部分放電強度、縦軸は絶縁破壊値である。
The
次に、マッピング部13においてマッピングされたデータは異常判定部14において、予め設定された判定基準と照合され、その高圧電動機2の絶縁状態を判定する。以下、マッピングされた部分放電強度と絶縁破壊値との相関関係から絶縁診断を行う方法について説明する。
Next, the data mapped in the
データベース12には、機種が同一及び異なる多数の高圧電動機について測定された部分放電強度と絶縁破壊値の統計的なデータ情報が蓄積されている。該データ情報は、例えば図3に示すような散布図上の相関関係から、例えば最小二乗法によって、近似曲線Aないしは部分放電強度と絶縁破壊値の2変数の関係式を生成し、あるいはディスプレイ上に表示し得るものである。
The
上記絶縁破壊値は、例えば高圧電動機の取替や固定子巻線の巻変え等、巻線の更新を図る際に、更新前の運転中に部分放電強度を測定すると共に、工場などに持ち帰って絶縁破壊試験を行い、絶縁破壊電圧を測定することによって得られる。このような部分放電強度と絶縁破壊値の測定を多数の高圧電動機で行い、データを蓄積することで、機種毎の相関関係が得られる。なお、機種数は特に限定されるものではなく、例えば1機種(種類)でも良い。 The above breakdown value is measured, for example, by replacing the high-voltage motor and changing the stator winding, when measuring the partial discharge intensity during the operation before the update and bringing it back to the factory. It is obtained by conducting a dielectric breakdown test and measuring the dielectric breakdown voltage. By measuring such partial discharge intensity and dielectric breakdown value with a number of high voltage motors and accumulating data, a correlation for each model can be obtained. Note that the number of models is not particularly limited, and may be one model (type), for example.
異常判定部14では、データベース12に保存されたデータ情報から図3に示す高圧電動機2に対応する機種のデータ情報を参照して近似曲線Aを作成する。そして、近似曲線Aに対して破線曲線で示す所定の安全率が加味された曲線Bが生成される。そして、縦軸の絶縁破壊値について、安全運転の下限値を例えば50%としたとき、その50%のラインと曲線Bとの交点に対応する部分放電強度が閾値Sとして設定される。
The
オンラインで測定された部分放電強度(dBV)が閾値Sを下回っていれば正常と判断し、閾値Sより大きな部分放電強度(dBV)が得られた場合に、絶縁破壊を起こす可能性が高いと判断して、何れの場合も結果を出力部15に渡して図示省略しているディスプレイに表示し、あるいは警報装置を作動させる。なお、閾値Sは、上記安全率と上記絶縁破壊値(%)を予め設定しておくことで自動的に生成される。
If the partial discharge intensity (dBV) measured online is less than the threshold value S, it is judged as normal, and if a partial discharge intensity (dBV) greater than the threshold value S is obtained, there is a high possibility of causing dielectric breakdown. In any case, the result is passed to the
なお、異常判定部14の判定動作は上記のように、部分放電強度(dBV)と絶縁破壊値との相関関係によって判定を行うモードの他に、高圧電動機2の運転中にデータベース12に蓄積された該高圧電動機2自体の過去の部分放電強度の変化度合い、即ち図2に示すa.トレンドプロットから得られるトレンド曲線の変化率などを加味して、総合的に絶縁診断するモードを設けるように構成しても良い。
As described above, the determination operation of the
例えば、部分放電強度(dBV)が閾値S以下あるいは閾値Sに接近しているが、トレンドプロットの変化率が所定レベルを超えている場合には絶縁破壊を起こす可能性が高いと判断するなどのように構成しても良い。また、例えば「良好」、及び「危険」の他に、「要注意」のような中間の水準を追加し、あるいは劣化の程度を段階的に表示するようにしても良い。 For example, when the partial discharge intensity (dBV) is equal to or less than the threshold value S or close to the threshold value S, but the rate of change of the trend plot exceeds a predetermined level, it is determined that there is a high possibility of causing dielectric breakdown. You may comprise as follows. Further, for example, in addition to “good” and “dangerous”, an intermediate level such as “caution” may be added, or the degree of deterioration may be displayed in stages.
上記のように、本発明の実施の形態1は、入力手段に入力された部分放電の検出信号をデータベース12に保有された部分放電強度と絶縁破壊値の相関関係と比較することにより、高圧電動機2の絶縁劣化を判定するようにしたものである。部分放電強度と絶縁破壊値とは図3に示すように負の相関関係があり、サンプルデータを所定数集めることで、近似曲線Aの精度を容易に高めることができるので、閾値Sの精度を従来よりも高くすることが容易である。
As described above, the first embodiment of the present invention compares the partial discharge detection signal input to the input means with the correlation between the partial discharge intensity and the dielectric breakdown value held in the
このため、本発明によれば、絶縁破壊に対する精度の高い絶縁診断を行うことができる。また、測定された部分放電強度によって絶縁破壊の限界を検知することも可能となる。また、運転中の部分放電強度によって診断できるので、異常の兆候を早期に検知できると共に絶縁更新時期を最適化できる。 For this reason, according to the present invention, it is possible to perform insulation diagnosis with high accuracy against dielectric breakdown. It is also possible to detect the limit of dielectric breakdown based on the measured partial discharge intensity. Further, since the diagnosis can be made based on the partial discharge intensity during operation, the sign of abnormality can be detected at an early stage and the insulation renewal time can be optimized.
また、上記部分放電強度と絶縁破壊値の相関関係を用いる判定に、高圧電動機2の運転中にデータベース12に蓄積された該高圧電動機2自体の過去の部分放電強度の変化度合い、即ち図2に示すa.トレンドプロットから得られるトレンド曲線の変化率を加味して判定を行うようにした場合には絶縁破壊に対する診断の精度を更に高めることができる。
Further, in the determination using the correlation between the partial discharge intensity and the dielectric breakdown value, the degree of change in the past partial discharge intensity of the high-
ところで、上記実施の形態1では、回転電機として高圧電動機2を用いたが、これに限定されないことは言うまでもなく、例えば発電機などであっても適用することができる。
By the way, in the said Embodiment 1, although the high voltage
1 絶縁診断装置、 2 高圧電動機(回転電機)、 3 部分放電検出部、 11 波形処理部、 12 データベース、 13 マッピング部、 14 異常判定部、 15 出力部、 16 判定手段。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulation diagnostic apparatus, 2 High voltage electric motor (rotary electric machine), 3 Partial discharge detection part, 11 Waveform processing part, 12 Database, 13 Mapping part, 14 Abnormality determination part, 15 Output part, 16 Determination means
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