JP5389085B2 - Generator insulation resistance monitoring system - Google Patents
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Description
本発明は、発電機の絶縁抵抗値監視システムに関する。 The present invention relates to an insulation resistance monitoring system for a generator.
一般に、発電を行うための磁界を発生する界磁回路の絶縁抵抗値に基づいて、界磁回路の界磁巻線への電圧の供給を停止する装置として、例えば特許文献1の界磁地絡検出装置が知られている。この界磁地絡検出装置は、界磁回路から大地に流れる漏れ電流に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値を算出していた。例えば、界磁回路の絶縁抵抗値が、界磁回路の地絡を示す所定値以下である場合、界磁回路の界磁巻線への電圧の供給を停止するように、界磁地絡検出装置は、界磁巻線に電圧を供給する励磁用発電機と界磁巻線との間に設けられた界磁遮断器の接点を開いていた。
In general, as a device for stopping the supply of voltage to a field winding of a field circuit based on an insulation resistance value of a field circuit that generates a magnetic field for generating power, for example, a field ground fault of
特許文献1に開示される界磁地絡検出装置では、例えば励磁用発電機から界磁巻線に電圧が供給されていない場合、界磁回路の漏れ電流を検出できず、界磁回路の絶縁抵抗値を把握するのが困難であった。よって、発電機の起動前に界磁回路の絶縁抵抗値を把握できず、発電機を起動する際に、界磁回路の絶縁抵抗値が、界磁回路の地絡を示す所定値以下となっているために、発電機を計画的に起動できない虞があった。
In the field ground fault detection device disclosed in
前述した課題を解決する主たる本発明は、発電機の運転モードにおいて、界磁回路の界磁巻線に供給される第1電圧を発生する励磁用発電機と、前記発電機の停止モードにおいて、前記界磁巻線に供給される第2電圧を発生する、前記励磁用発電機とは相補的に動作するバッテリーと、前記運転モード及び前記停止モードにおいて、前記界磁回路の漏れ電流に基づいて前記界磁回路の絶縁抵抗値を算出する算出部と、前記絶縁抵抗値が第1所定値以下であるか否かを検出する検出部と、前記停止モードにおける前記絶縁抵抗値が第1所定値以下であることを前記検出部が検出すると、前記絶縁抵抗値が前記第1所定値より高い第2所定値に上昇するまで、前記界磁巻線に前記バッテリーからの前記第2電圧を供給する制御部と、を備えたことを特徴とする発電機の絶縁抵抗値監視システムである。 In the operation mode of the generator, the main present invention for solving the above-described problem is an excitation generator that generates a first voltage supplied to the field winding of the field circuit, and a stop mode of the generator. Based on the leakage current of the field circuit in the operation mode and the stop mode, which generates a second voltage to be supplied to the field winding and operates in a complementary manner with the generator for excitation. A calculation unit that calculates an insulation resistance value of the field circuit; a detection unit that detects whether the insulation resistance value is equal to or less than a first predetermined value; and the insulation resistance value in the stop mode is a first predetermined value. When the detection unit detects that the following is true, the second voltage from the battery is supplied to the field winding until the insulation resistance value rises to a second predetermined value higher than the first predetermined value. And having a control unit A generator insulation resistance monitoring system according to claim.
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。 Other features of the present invention will become apparent from the accompanying drawings and the description of this specification.
本発明によれば、発電機を安定して起動できる。 According to the present invention, the generator can be started stably.
本明細書およ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。 At least the following matters will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
===発電設備===
図1は、本実施形態に係る発電機の絶縁抵抗値監視システムを示す図である。
発電機の発電設備100は、発電機200、計測装置4a、バッテリー装置4b、検出装置45、監視装置7を含んで構成される。
=== Power generation facilities ===
FIG. 1 is a diagram illustrating an insulation resistance monitoring system for a generator according to the present embodiment.
The
発電機200は、界磁巻線51に励磁用発電機2から電圧が供給される、例えばブラシレス励磁方式を採用した回転界磁型同期発電機である。尚、界磁巻線51に励磁用発電機2から供給される電圧が、本実施形態における第1電圧に相当する。発電機200は、固定励磁機1、励磁用発電機2、整流器3、界磁機5、電機子6を含んで構成される。尚、発電機200の詳細は後述する。
The
計測装置4aは、発電機200の界磁回路の漏れ電流、界磁巻線51の両端の間の電圧、発電機200の回転を検出するための遠心力を計測する装置である。計測装置4aは、発電機200に取り付けられる。尚、発電機200の界磁回路、界磁巻線51、計測装置4aの詳細は後述する。
The
バッテリー装置4bは、発電機200が停止して、励磁用発電機2から界磁巻線51に、電圧が供給されていないときに、界磁巻線51に電圧を供給するためのバッテリー41を含む装置である。バッテリー装置4bのバッテリー41は、励磁用発電機2と相補的に動作する。バッテリー装置4bは、発電機200に取り付けられる。尚、界磁巻線51、バッテリー装置4bの詳細は後述する。
The
検出装置45は、計測装置4aの計測結果に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値を算出して、その絶縁抵抗値が後述する乾燥運転開始閾値以下であるか否かを検出するための装置である。検出装置45は、発電機200に取り付けられる。尚、界磁回路の絶縁抵抗値、検出装置45の詳細は後述する。
The
監視装置7は、検出装置45から出力される光信号d1に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値の低下を報知したり、発電機200を制御したりする装置である。尚、光信号d1、監視装置7の詳細は後述する。
The
===発電機の外観===
以下、図1、図2を参照して、本実施形態に用いられる発電機の外観について説明する。図2は、本実施形態に用いられる発電機の外観を示す図である。
=== Appearance of the generator ===
Hereinafter, with reference to FIG. 1, FIG. 2, the external appearance of the generator used for this embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a diagram showing an external appearance of the generator used in the present embodiment.
発電機200は、界磁巻線51に励磁用発電機2から電圧が供給される、例えばブラシレス励磁方式を採用した回転界磁型同期発電機である。発電機200は、固定励磁機1、励磁用発電機2、整流器3、界磁機5、電機子6を含んで構成される。
The
励磁用発電機2、整流器3、界磁機5は、回転軸1aに取り付けられる。回転軸1aは、例えば円柱形状を呈した長尺形状の例えば金属製の回転軸である。回転軸1aは、回転軸1aの長手方向(Y軸方向)における例えば下側(−Y側)へ向かって反時計回り方向(以下、A1方向という)に、回転軸1aの中心を軸に回転するものとする。尚、回転軸1aの回転の詳細は後述する。励磁用発電機2は、例えば六角柱形状を呈し、励磁用発電機2の中心を回転軸1aが貫通した状態で、回転軸1aに固定される。整流器3は、例えば回転軸1aよりも径が長い円柱形状を呈し、整流器3の中心を回転軸1aが貫通した状態で、回転軸1aに固定される。尚、整流器3は、回転軸1aにおける励磁用発電機2が固定される位置よりも例えば下側に固定される。界磁機5は、例えば六角柱形状を呈し、界磁機5の中心を回転軸1aが貫通した状態で、回転軸1aに固定される。尚、界磁機5は、回転軸1aにおける整流器3が固定される位置よりも例えば下側に固定される。固定励磁機1は、例えば円筒形状を呈し、発電機200のフレーム(不図示)に固定される。尚、固定励磁機1の内周の径は、回転軸1aに取り付けられた励磁用発電機2が、固定励磁機1の内周で回転軸1aを軸に回転するように、励磁用発電機2の外周の径よりも長いものとする。電機子6は、例えば円筒形状を呈し、発電機200のフレームに固定される。尚、電機子6の内周の径は、回転軸1aに取り付けられた界磁機5が、電機子6の内周で回転軸1aを軸に回転するように、界磁機5の外周の径よりも長いものとする。ここで、計測装置4aとバッテリー装置4bとを収容したケース4と、検出装置45が整流器3の例えば上側(+Y側)に固定される。ケース4は、例えば矩形柱形状を呈し、計測装置4aとバッテリー装置4bとを収容できるように、中空構造のケースである。検出装置45は、例えば矩形柱形状を呈する。
The
回転軸1aは、下側の端部が例えば水力発電所の水車(不図示)の軸に固定されているものする。例えば、水力発電所の入水弁(不図示)が開かれて水車が回転した場合、回転軸1aは回転軸1aの中心を軸にA1方向に回転する。一方、例えば水力発電所の入水弁が閉じられて水車の回転が停止した場合、回転軸1aの回転は停止する。 The rotating shaft 1a has a lower end fixed to, for example, a shaft of a water turbine (not shown) of a hydroelectric power plant. For example, when a water intake valve (not shown) of a hydroelectric power plant is opened and a water turbine rotates, the rotating shaft 1a rotates in the A1 direction around the center of the rotating shaft 1a. On the other hand, for example, when the water intake valve of the hydroelectric power plant is closed and the rotation of the water turbine stops, the rotation of the rotating shaft 1a stops.
===発電機の回路===
以下、図1、図2を参照して、本実施形態に用いられる発電機の回路について説明する。
=== Generator Circuit ===
Hereinafter, the circuit of the generator used in this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
界磁機5は、発電するための磁界を発生する装置である。界磁機5は界磁巻線51を含んで構成される。
The
固定励磁機1は、励磁用発電機2を励磁するための磁界を発生する装置である。固定励磁機1は、励磁巻線12を含んで構成される。励磁巻線12の一端は、スイッチSW1を介して直流電源11の正極に接続される。励磁巻線12の他端は、スイッチSW2を介して直流電源11の負極に接続される。
The fixed
励磁用発電機2は、界磁巻線51に電圧を供給する装置である。励磁用発電機2は、例えば3個の巻線21乃至23を含んで構成される。巻線21乃至23は、スター結線され且つ電気角120度を有して励磁用発電機2のボビンに巻回された三相交流発電用の巻線である。
The
整流器3は、励磁用発電機2で発電された交流電力を直流電力に変換するための装置である。整流器3は、例えば6個のダイオード31乃至36を含んで構成される。ダイオード31、32は、界磁巻線51の両端の間にカスケードに接続される。ダイオード33、34は、ダイオード31、32と同様に、界磁巻線51の両端の間にカスケードに接続される。ダイオード35、36は、ダイオード31、32と同様に、界磁巻線51の両端の間にカスケードに接続される。尚、ダイオード31、33、35のカソードが界磁巻線51の一端51aに接続され、ダイオード32、34、36のアノードが界磁巻線51の他端51bに接続されているものとする。ダイオード31、32の間には、巻線22の一端が接続される。ダイオード33、34の間には、巻線23の一端が接続される。ダイオード35、36の間には、巻線21の一端が接続される。尚、巻線21乃至23、ダイオード31乃至36、界磁巻線51が、本実施形態における界磁回路に相当する。
The
電機子6は、界磁巻線51で発生する磁界によって発電を行う装置である。電機子6は、例えば3個の巻線61乃至63を含んで構成される。巻線61乃至63は、スター結線され且つ電気角120度を有して電機子6のボビンに巻回された三相交流発電用の巻線である。巻線61乃至63の一端は夫々、負荷(不図示)に接続される。
The
例えば、スイッチSW1、SW2を閉じた場合、直流電源11から励磁巻線12に直流電圧が供給され、励磁巻線12で磁界が発生する。水力発電所の入水弁を開いた場合、回転軸1aは、回転軸1aの中心を軸にA1方向に回転する。その場合、回転軸1aに取り付けられた、励磁用発電機2、整流器3、界磁機5は、回転軸1aを軸にA1方向に回転する。励磁用発電機2の巻線21乃至23の一端には夫々、電気角120度の位相差を有した三相交流電力に基づく交流電圧が現れる。整流器3では、巻線21乃至23の一端に現れた交流電圧が、直流電圧に変換される。整流器3で変換された直流電圧が、界磁巻線51に供給される。その直流電圧に基づいて、直流電流が界磁巻線51の一端51aから他端51bに流れて、発電するための磁界が巻線51で発生する。その磁界によって、電機子6で発電が行われ、巻線61乃至63の一端には、電気角120度の位相差を有した交流電圧が現れる。尚、発電機200で発電を行う状態が、本実施形態における発電機の運転モードに相当する。
For example, when the
例えば、スイッチSW1、SW2を開いた場合、直流電源11から励磁巻線12に直流電圧が供給されずに、励磁巻線12で磁界が発生しない状態となる。水力発電所の入水弁を閉じた場合、回転軸1aの回転は停止する。その場合、励磁巻線12で磁界が発生しないので、励磁用発電機2から界磁巻線51に電圧が供給されずに、界磁巻線51で磁界は発生しない。よって、電機子6で発電が行われない状態となる。尚、発電機200で発電を行わない状態が、本実施形態における発電機の停止モードに相当する。
For example, when the switches SW1 and SW2 are opened, a DC voltage is not supplied from the DC power source 11 to the excitation winding 12, and a magnetic field is not generated in the excitation winding 12. When the water intake valve of the hydroelectric power plant is closed, the rotation of the rotating shaft 1a stops. In this case, since no magnetic field is generated in the excitation winding 12, no voltage is supplied from the
===計測装置、検出装置===
以下、図1乃至図3を参照して、本実施形態に用いられる計測装置、検出装置について説明する。図3は、本実施形態に用いられる検出装置の機能を示すブロック図である。
=== Measurement device, detection device ===
Hereinafter, the measurement device and the detection device used in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 3 is a block diagram illustrating functions of the detection device used in the present embodiment.
計測装置4aは、発電機200の界磁回路の漏れ電流、界磁巻線51の両端の間の電圧、発電機200の回転を検出するための遠心力を計測する装置である。計測装置4aは、電圧計43、電流計44、センサー47を含んで構成される。電圧計43は、界磁巻線51の両端の間に現れる電圧を計測するための計測器である。電圧計43は、界磁巻線51の両端の間に接続される。電流計44は、界磁回路から接地に向かって流れる界磁回路の漏れ電流を計測するための計測器である。電流計44は、例えば界磁巻線51の他端51bと、接地との間に接続される。センサー47は、発電機200の回転を検出するための遠心力を計測する、例えば遠心力センサーである。
The measuring
検出装置45は、計測装置4aの計測結果に基づいて、発電機200の絶縁抵抗値を算出して、その絶縁抵抗値が後述する乾燥運転開始閾値(所定値、第1所定値)以下であるか否かを検出するための装置である。検出装置45は、電圧計43の計測結果を示す電圧情報を、電圧計43から受信できるように、例えば通信線45bによって電圧計43に接続される。検出装置45は、電流計44の計測結果を示す電流情報を、電流計44から受信できるように、例えば通信線45cによって電流計44に接続される。検出装置45は、センサー47の計測結果を示す遠心力情報を、センサー47から受信できるように、例えば通信線45dによってセンサー47に接続される。
The
検出装置45は、受信部451、送信部452、記憶部453、検出部454、算出部455、計時部456を含んで構成される。
The
受信部451は、電圧計43、電流計44、センサー47から夫々、電圧情報、電流情報、遠心力情報を受信する。
計時部456は、受信部451が電流情報を受信した時刻を計時する例えばタイマである。
The receiving
The
記憶部453は、例えば第1の領域453a、第2の領域453b、第3の領域453cを有する。第1の領域453aには、検出装置45を動作させるためのプログラムが記憶される。第2の領域453bには、電圧情報、電流情報、遠心力情報、計時部456で計時された時刻を示す時刻情報、算出部455によって算出された界磁回路の絶縁抵抗値を示す抵抗情報が記憶される。尚、抵抗情報の詳細は後述する。第3の領域453cには、乾燥運転開始閾値、乾燥運転終了閾値(第2所定値)が記憶される。尚、乾燥運転開始閾値は、発電機200の乾燥運転を開始する契機となる界磁回路の絶縁抵抗値であり、界磁回路が地絡したときの界磁回路の絶縁抵抗値よりも高い抵抗値とする。例えば、絶縁抵抗値が乾燥運転開始値以下のときに、発電機200の乾燥運転は開始される。尚、発電機200の乾燥運転とは、例えば低下した界磁回路の絶縁抵抗値を上昇させるための発電機200の運転である。尚、発電機200の乾燥運転の詳細は後述する。乾燥運転終了閾値は、発電機200の乾燥運転を終了する契機となる界磁回路の絶縁抵抗値であり、乾燥運転開始閾値よりも例えば高い抵抗値とする。絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上のとき、発電機200は確実に起動するものとする。尚、発電機200の起動の説明は後述する。例えば、絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上のときに、発電機200の乾燥運転は終了される。
The
算出部455は、第2の領域453bに記憶された電圧情報と電流情報とに基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値を算出する。尚、算出部455で算出された絶縁抵抗値を示す抵抗情報は、その絶縁抵抗値を算出するための電流情報を受信した時刻を示す時刻情報と関連付けられているものとする。
The
検出部454は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であるか否かと、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上であるか否かと、を検出する。
The
送信部452は、第2の領域453bに記憶された電圧情報、電流情報、遠心力情報、抵抗情報、時刻情報、検出部454の検出結果を示す検出情報が重畳された光信号d1を出力するための、例えば可視光を発するLEDである。尚、検出装置45は、監視装置7との間で例えば無線の光通信を行うものとする。送信部452は、光信号d1が検出装置45から、中心軸1aとは反対側の方向(+X方向)に向かって出力されるように、検出装置45における、中心軸1aとは反対側の側面に設けられているものとする。
The
===バッテリー装置===
以下、図1を参照して、本実施形態に用いられるバッテリー装置について説明する。
=== Battery device ===
Hereinafter, the battery device used in this embodiment will be described with reference to FIG.
バッテリー装置4bは、発電機200が停止して、励磁用発電機2から界磁巻線51に、電圧が供給されていないときに、界磁巻線51に電圧を供給するためのバッテリー41を含む装置である。バッテリー装置4bのバッテリー41は、励磁用発電機2と相補的に動作する。
The
バッテリー装置4bは、バッテリー41、電圧変換器42、例えば2個のスイッチSW3、SW4、導線41aを含んで構成される。バッテリー41は、界磁巻線51に電流を供給する例えば二次電池である。電圧変換器42は、界磁巻線51に供給される電圧を、バッテリー41に充電できる電圧に変圧する例えばDC−DCコンバータである。バッテリー41、電圧変換器42は夫々、スイッチSW3、SW4を介して界磁巻線51の一端51aに接続される。導線41aは、バッテリー41と電圧変換器42との間に接続される。尚、スイッチSW3、SW4は夫々、後述する監視回路7の制御命令d21、d22に基づいて開閉するものとする。
The
例えば、バッテリー41から界磁巻線51に電圧を供給する場合、スイッチSW3を閉じて、スイッチSW4を開く。その場合、バッテリー41の充電電圧が界磁巻線51に供給される。尚、界磁巻線51にバッテリー41から供給される電圧が、本実施形態における第2電圧に相当する。一方、例えば、バッテリー41を充電する場合、スイッチSW3を開いて、スイッチSW4を閉じる。その場合、励磁用発電機2から界磁巻線51に供給される電圧が、電圧変換器42を介してバッテリー41に供給される。その電圧によって、バッテリー41は充電される。
For example, when a voltage is supplied from the
===監視装置===
以下、図1、図2、図4を参照して、本実施形態に用いられる監視装置について説明する。図4は、本実施形態に用いられる監視装置の機能を示すブロック図である。
=== Monitoring device ===
Hereinafter, the monitoring device used in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 4. FIG. 4 is a block diagram illustrating functions of the monitoring device used in the present embodiment.
監視装置7は、検出装置45から出力される光信号d1に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値の低下を報知したり、発電機200を制御したりする装置である。
The
監視装置7は、受信部751、送信部752、記憶部753、判定部754、制御部755、表示部756(表示装置)、音声部757(音声装置)、入力部758を含んで構成される。尚、受信部751、表示部756、音声部757が、本実施形態における報知部に相当する。
The
受信部751は、電圧情報、電流情報、遠心力情報、抵抗情報、時刻情報、検出情報(以下、発電機200に関する情報という)が重畳された光信号d1を検出装置45から受信するための、例えば光センサーである。尚、監視装置7は、検出装置45との間で例えば無線の光通信を行うものとする。監視装置7は、検出装置45から出力された光信号d1を受信できるように、検出装置45の周辺に設けられているものとする。
The receiving
送信部752は、制御命令d2、d21、d22を送信するための例えば無線通信用アンテナである。ここで、発電機200のケース4の内部には、送信部752から送信された制御命令d21、d22を受信できる無線通信用アンテナ(不図示)が設けられているものとする。スイッチSW3、SW4は夫々、そのアンテナで受信した制御命令d21、d22に基づいて、開閉するものする。又、スイッチSW1、SW2、水力発電所の入水弁の周辺にも、制御命令d2を受信するための無線通信用アンテナ(不図示)が設けられ、スイッチSW1、SW2、水力発電所の入水弁も、そのアンテナで受信した制御命令d2に基づいて、開閉するものとする。尚、ケース4の内部に設けられ、スイッチSW3、SW4を夫々開閉する制御命令d21、d22を受信する無線通信用アンテナを、発電機200のアンテナと称する。スイッチSW1、SW2を開閉する制御命令d2を受信する無線通信用アンテナを、固定アンテナと称する。水力発電所の入水弁を開閉する制御命令d2を受信する無線通信用アンテナを、入水弁アンテナと称する。
The
記憶部753は、例えば第1の領域753a、第2の領域753b、第3の領域753c、第4の領域753dを有する。第1の領域753aには、発電機200、監視装置7を制御するためのプログラムが記憶される。第2の領域753bには、受信部751で受信した光信号d1に重畳された、発電機200に関する情報が記憶される。第3の領域753cには、励磁用発電機2から界磁巻線51に発電を行うための電圧が供給されているか否かを判定するときに用いられる、電圧判定閾値が記憶される。尚、電圧判定閾値は、発電機200が発電を行っているときに、界磁巻線51に供給される電圧値を示すものとする。第3の領域753cには、発電を行うために回転軸1aが回転しているか否かを判定するときに用いられる、遠心力判定閾値が記憶される。尚、遠心力判定閾値は、発電機200の回転軸1aが回転して、発電を行っているときにセンサー47が取り付けられた位置で検出される遠心力を示すものとする。第4の領域753dには、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下のときに、発電機200を自動的に起動するか否かを示す選択情報が記憶される。尚、例えば、発電機200を起動したときに、水力発電所の水車を回転させる水が放流される河川で工事の予定がある際、現在は水力発電所から水を放流してもよいが、例えば乾燥運転が終了するときは水力発電所から水を放流できないことがある。この場合、例えば、界磁回路の絶縁抵抗値を上昇させるための乾燥運転を行った後に、発電機200を起動するための水が河川に放流させるのを防止するために、発電機200を自動起動しない選択情報が第4の領域753dに記憶される。一方、例えば、上記のような河川の工事の予定等がない場合は、発電機200を自動起動する選択情報が第4の領域753dに記憶させる。尚、発電機200の乾燥運転の詳細は後述する。
The
判定部754は、電圧情報と電圧判定閾値とに基づいて、励磁用発電機2から界磁巻線51に電圧が供給されているか否かを判定する。尚、例えば電圧情報に示された電圧が電圧判定閾値以上である場合、励磁用発電機2から界磁巻線51に電圧が供給されていると、判定部754が判定するものとする。一方、例えば電圧情報に示された電圧が電圧判定閾値以上でない場合、励磁用発電機2から界磁巻線51に電圧が供給されていないと、判定部754が判定するものとする。判定部754は、遠心力情報と遠心力判定閾値とに基づいて、回転軸1aの回転速度は、発電機200が発電を行っているときの回転速度であるか否かを判定する。尚、例えば、遠心力情報に示された遠心力が遠心力判定閾値以上である場合、回転軸1aの回転速度は発電機200が発電を行っているときの回転速度であると、判定部754が判定するものとる。一方、例えば、遠心力情報に示された遠心力が遠心力判定閾値以上でない場合、回転軸1aの回転速度は発電機200が発電を行っているときの回転速度でないと、判定部754が判定するものとする。
The
表示部756は、例えば界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警告メッセージを表示する、例えば液晶ディスプレイである。表示部756は、例えば時間に対する界磁回路の絶縁抵抗値の変化の様子を表示したり、発電機200を自動的に起動するか否かを選択する選択画面を表示したりする。表示部756は、例えば発電機200の清掃が必要な清掃時期であることを示す清掃メッセージを表示する。表示部756は、例えば発電機200を手動で起動するための制御画面を表示する。尚、制御画面は、例えばスイッチSW1、SW2、入水弁の開閉を、後述する入力部758から制御するための画面とする。表示部756の表示、発電機200の手動による起動の詳細は後述する。
The
音声部757は、例えば界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値より低下したことを示す警報音を発生する装置である。
The
入力部758は、監視装置7に、例えば選択情報を入力するためのキーボードである。表示部756に制御画面が表示されている場合、スイッチSW1、SW2、入水弁の開閉を制御するための手動制御情報が入力部758によって入力される。
The
制御部755は、第2の領域753bの抵抗情報、検出情報、第3の領域753cの選択情報、判定部754の判定結果に基づいて、発電機200を制御する。制御部755は、第2の領域753bの抵抗情報、検出情報に基づいて、絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを報知するように、表示部756、音声部757を制御する。制御部755は、第2の領域753bの遠心力情報、判定部754の判定結果に基づいて、発電機200で発電が行われているか否かを判断する。そして、発電が行われているときに、バッテリー41を充電するように、バッテリー装置4bを制御する。
The
例えば、発電機200を起動する場合、監視装置7は、スイッチSW1、SW2を閉じる制御命令d2を発電機200のアンテナに送信し、入水弁を開く制御命令d2を入水弁アンテナに送信する。例えば、発電機200を停止する場合、監視装置7は、スイッチSW1、SW2を開く制御命令d2を発電機200のアンテナに送信し、入水弁を閉じる制御命令d2を入水弁アンテナに送信する。例えば、発電機200を乾燥運転させる場合、監視装置7は、スイッチSW1、SW2を開く制御命令d2を発電機200のアンテナに送信し、入水弁を閉じる制御命令d2を入水弁アンテナに送信する。例えば、バッテリー41を充電する場合、監視装置7は、スイッチSW3を開く制御命令d21、スイッチSW4を閉じる制御命令d22を発電機200のアンテナに送信する。例えば、界磁巻線51にバッテリー41から電圧を供給する場合、監視装置7は、スイッチSW3を閉じる制御命令d21、スイッチSW4を開く制御命令d22を発電機200のアンテナに送信する。
For example, when the
===乾燥運転===
以下、図1乃至図5を参照して、本実施形態に用いられる発電機の乾燥運転について説明する。図5は、本実施形態に用いられる発電機の乾燥運転を行ったときの、時間に対する絶縁抵抗値の変化の様子の一例を示す特性図である。尚、抵抗値R3は、乾燥運転終了閾値する。抵抗値R2は、乾燥運転開始閾値とする。抵抗値R1は、界磁回路が地絡したときの界磁回路の絶縁抵抗値とする。時刻T2は、乾燥運転を開始したときの時刻とする。時刻T4は、乾燥運転を停止したときの時刻とする。
=== Drying operation ===
Hereinafter, with reference to FIG. 1 thru | or FIG. 5, the drying operation of the generator used for this embodiment is demonstrated. FIG. 5 is a characteristic diagram showing an example of how the insulation resistance value changes with time when the generator used in the present embodiment is dried. The resistance value R3 is a dry operation end threshold. The resistance value R2 is a drying operation start threshold value. The resistance value R1 is the insulation resistance value of the field circuit when the field circuit is grounded. Time T2 is the time when the drying operation is started. Time T4 is the time when the drying operation is stopped.
例えば、空気中の水蒸気によって界磁巻線51が湿って、界磁回路の絶縁抵抗値が低下したときに行われる乾燥運転と、そのときの絶縁抵抗値について説明する。 For example, the drying operation performed when the field winding 51 is moistened by water vapor in the air and the insulation resistance value of the field circuit is lowered, and the insulation resistance value at that time will be described.
<時刻T1から時刻T2まで>
時刻T1から時刻T2までは、界磁回路の絶縁抵抗値は、抵抗値R2よりも例えば高くなっている。例えば、空気中の水蒸気によって界磁巻線51が湿ってきて、時間の経過に従って、界磁回路の絶縁抵抗値が低下する。
<From time T1 to time T2>
From time T1 to time T2, the insulation resistance value of the field circuit is, for example, higher than the resistance value R2. For example, the field winding 51 is moistened by water vapor in the air, and the insulation resistance value of the field circuit decreases with time.
<時刻T2から時刻T3まで>
時刻T2のとき、界磁回路の絶縁抵抗値は、抵抗値R2となる。このとき、発電機200の乾燥運転が開始される。発電機200の乾燥運転が開始された場合、例えば、スイッチSW1、SW2を開いた状態で、回転軸1aの中心を軸に回転軸1aをA1方向に回転させる。その場合、励磁巻線12で磁界が発生しないので、励磁用発電機2から界磁巻線51に電圧が供給されずに、界磁巻線51で磁界は発生しない。よって、界磁巻線51が回転軸1aを軸にA1方向に回転しているにも関わらず、電機子6で発電が行われない状態となる。例えば、回転している界磁巻線51は、その回転による風で乾燥する界磁巻線51は乾燥し、界磁回路の絶縁抵抗値は上昇する。尚、時刻T2から時刻T3までは、界磁巻線51は回転しているが、十分に乾燥しておらず、界磁回路の絶縁抵抗値は上昇していない状態である。
<From time T2 to time T3>
At time T2, the insulation resistance value of the field circuit is the resistance value R2. At this time, the drying operation of the
<時刻T3から時刻T4まで>
発電機200の乾燥運転によって、界磁巻線51が乾燥する。界磁回路の絶縁抵抗値は時間の経過とともに上昇する。時刻T4のときに、界磁回路の絶縁抵抗値は抵抗値R3となる。このとき、発電機200の乾燥運転は終了する。
<From time T3 to time T4>
The field winding 51 is dried by the drying operation of the
<時刻T4以降>
界磁回路の絶縁抵抗値は、例えば抵抗R2よりも高い状態となる。
<After time T4>
The insulation resistance value of the field circuit is, for example, higher than the resistance R2.
===発電機の絶縁抵抗値監視システムの動作===
以下、図1乃至図6を参照して、本実施形態に係る発電機の絶縁抵抗値監視システムの動作について説明する。図6は、本実施形態に用いられる監視装置が発電機を起動する動作を示すフローチャートである。
=== Operation of Generator Insulation Resistance Monitoring System ===
Hereinafter, with reference to FIG. 1 thru | or FIG. 6, operation | movement of the insulation resistance value monitoring system of the generator which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 6 is a flowchart showing an operation in which the monitoring device used in the present embodiment starts the generator.
発電機200を起動するために、第1の領域753aに記憶された、発電機200と監視装置7とを制御するためのプログラムの実行が開始され、監視装置7が制御動作を開始したところから説明する。
To start the
監視装置7は、光信号d1を検出装置45から受信する。光信号d1に重畳された発電機200に関する情報が、第2の領域753bに記憶される(ステップS1)。監視装置7は、第2の領域753bに記憶された電圧情報、遠心力情報、第3の領域753cの電圧判定閾値、遠心力判定閾値に基づいて、発電機200が発電を行っているか否かを判断する(ステップS2)。例えば、電圧情報に示された電圧が電圧判定閾値以上であり且つ、遠心力情報に示された遠心力が遠心力判定閾値以上である場合(ステップS2のYES)、監視装置7は、発電機200が発電を行っていると判断する。その場合、監視装置7は、第2の領域753bの抵抗情報、時刻情報に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値を表示部756に表示した(ステップS18)後、制御動作を終了する。尚、界磁回路の絶縁抵抗値は、例えば時間に対する界磁回路の絶縁抵抗値の変化の様子を把握できるような例えばグラフ形式で表示されるものとする。
The
一方、例えば、電圧情報に示された電圧が電圧判定閾値以上でなく且つ、遠心力情報に示された遠心力が遠心力判定閾値以上でない場合(ステップS2のNO)、監視装置7は、発電機200が発電を行っていないと判断して、以下の制御動作を行う。監視装置7は、スイッチSW3を閉じる制御命令d21、スイッチSW4を開く制御命令d22を発電機200のアンテナに送信する。その場合、スイッチSW3は閉じ、スイッチSW4は開く。バッテリー41から界磁巻線51にバッテリー41の充電電圧が供給される(ステップS3)。監視装置7は、光信号d1を検出装置45から受信する。光信号d1に重畳された発電機200に関する情報が、第2の領域753bに記憶される(ステップS4)。監視装置7は、第2の領域753bの抵抗情報、時刻情報に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値を表示部756に表示する(ステップS5)。監視装置7は、第2の領域753bの検出情報に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であるか否かを判断する(ステップS6)。
On the other hand, for example, when the voltage indicated in the voltage information is not equal to or higher than the voltage determination threshold value and the centrifugal force indicated in the centrifugal force information is not equal to or higher than the centrifugal force determination threshold value (NO in Step S2), the
例えば、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下でないことが、検出情報に示されている場合(ステップS6のNO)、監視装置7は、以下の制御動作を行って発電機200を起動する。監視装置7は、スイッチSW1、SW2を閉じる制御命令d2を発電機200のアンテナに送信し、入水弁を開く制御命令d2を入水弁アンテナに送信する。監視装置7は、スイッチSW3を開く制御命令d21、スイッチSW4を閉じる制御命令d22を発電機200のアンテナに送信する。その場合、直流電源11から励磁巻線12に直流電圧が供給され、励磁巻線12で磁界が発生する。回転軸1aは、回転軸1aの中心を軸にA1方向に回転する。回転軸1aに取り付けられた、励磁用発電機2、整流器3、界磁機5は、回転軸1aを軸にA1方向に回転する。励磁用発電機2の巻線21乃至23の一端には夫々、電気角120度の位相差を有した三相交流電力に基づく交流電圧が現れる。整流器3では、巻線21乃至23の一端に現れた交流電圧が、直流電圧に変換される。整流器3で変換された直流電圧が、界磁巻線51に供給される。その直流電圧に基づいて、直流電流が界磁巻線51の一端51aから他端51bに流れて、発電するための磁界が巻線51で発生する。その磁界によって、電機子6で発電が行われ、巻線61乃至63の一端には、電気角120度の位相差を有した交流電圧が現れる(ステップS13)。尚、このとき、スイッチSW3は開き、スイッチSW4は閉じるので、バッテリー41から界磁巻線51に電圧が供給されない状態となっている。その後、監視装置7は、制御動作を終了する。
For example, when the detection information indicates that the insulation resistance value of the field circuit is not less than or equal to the drying operation start threshold (NO in step S6), the
一方、例えば、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることが、検出情報に示されている場合(ステップS6のYES)、監視装置7は、以下の制御動作を行う。監視装置7は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であること報知する。監視装置7は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警告メッセージを表示部756に表示する。又、監視装置7は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警報音を音声部757から発生する(ステップ7)。監視装置7は、発電機200を自動起動するか否かを判断する(ステップS8)。
On the other hand, for example, when the detection information indicates that the insulation resistance value of the field circuit is equal to or less than the drying operation start threshold (YES in Step S6), the
例えば、発電機200を自動起動する選択情報が第4の領域753dに記憶されている場合(ステップS8のYES)、監視装置7は、以下の制御動作を行って、発電機200を乾燥運転させる。監視装置7は、スイッチSW1、SW2を開く制御命令d2を発電機200のアンテナに送信し、入水弁を閉じる制御命令d2を入水弁アンテナに送信する(ステップS9)。その場合、前述のように、発電機200で発電が行われない状態で、界磁巻線51が回転する。監視装置7は、光信号d1を検出装置45から受信する。光信号d1に重畳された発電機200に関する情報が、第2の領域753bに記憶される(ステップS10)。監視装置7は、第2の領域753bの抵抗情報、時刻情報に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値を表示部756に表示する(ステップS11)。監視装置7は、第2の領域753bの検出情報に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上であるか否かを判断する(ステップS12)。例えば、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上でないことが、検出情報に示されている場合(ステップS12のNO)、監視装置7は、ステップS10、S11の制御を再度実行した後、ステップS12の判断を再度実行する。一方、例えば、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上であることが、検出情報に示されている場合(ステップS12のYES)、監視装置7は、発電機200を起動した(ステップS13)後、制御動作を終了する。
For example, when selection information for automatically starting the
一方、例えば、発電機200を自動起動しない選択情報が第4の領域753dに記憶されている場合(ステップS8のNO)、監視装置7は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを再度報知する。監視装置7は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警告メッセージを表示部756に再度表示する。又、監視装置7は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警報音を音声部757から再度発生する。監視装置7は、発電機200の清掃が必要な清掃時期であることを示す清掃メッセージを表示する(ステップS14)。監視装置7は、発電機200を自動的に起動するか否かを選択する選択画面を表示部756に表示する(ステップS15)。監視装置7は、例えば入力部758の選択によって、発電機200を自動的に起動するか否かを判断する(ステップS16)。例えば、発電機200を自動的に起動するメニューが選択された場合(ステップS16のYES)、監視装置7は、ステップS8乃至S13の制御動作を行う。一方、例えば、発電機200を自動的に起動しないメニューが選択された場合(ステップS16のNO)、監視装置7は、発電機200を手動で起動するための制御画面を表示部756に表示して(ステップS17)、制御動作を終了する。この際、界磁回路の絶縁抵抗値を上昇させるために、例えば発電機200の界磁巻線51の清掃を行う。
On the other hand, for example, when selection information that does not automatically start the
前述したように、発電機200を運転して発電を行うとき、励磁用発電機2から界磁巻線51に電圧が供給される。発電機200が停止して発電が行われていないとき、励磁用発電機2と相補的に動作する、バッテリー41から界磁巻線51に電圧が供給される。励磁用発電機2又はバッテリー41から界磁巻線51に供給された電圧による界磁回路の漏れ電流に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値が、検出装置45で算出される。検出装置45は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であるか否かを検出する。発電機200が停止している際、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であると検出された場合、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値に上昇するまで、監視装置7は、バッテリー41から界磁巻線51に電圧を供給させる。よって、発電機200の発電の有無に関わらず常時、界磁回路の絶縁抵抗値を把握できるので、例えば発電機200が確実に起動する絶縁抵抗値まで予め上昇させることができるので、発電機200を安定して起動できる。
As described above, when the
又、監視装置7は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警告メッセージを表示する。例えば発電機200を起動する前に、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを把握できるために、絶縁抵抗値を上昇させるための作業を、発電機200を起動する前に計画的に行うことができる。従って、絶縁抵抗値の低下が原因で発電機200が起動しない際に行われる、発電機200を起動するための緊急作業を回避できる。
The
又、監視装置7は、発電機200の清掃が必要な清掃時期であることを示す清掃メッセージを表示する。よって、例えば、発電機200の作業員は、清掃メッセージが表示されたときに、例えば界磁巻線51の清掃作業を行えばよいので、適切な時期に清掃作業を行うことができる。従って、発電機200の保守作業の作業性を向上させることができる。
Moreover, the
又、監視装置7は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警報音を音声部757から発生する。発電機200の作業員が、絶縁抵抗値の低下を警報音によって確実に把握できる。よって、絶縁抵抗値を上昇させる作業を迅速に行えるので、発電機200の保守作業の作業性を向上させることができる。
In addition, the
又、監視装置7は、発電機200に関する情報を無線で受信する。よって、発電機200に取り付けられた検出装置45から、監視装置7は確実に情報を取得できる。
Moreover, the
又、監視装置7は、発電機200に関する情報を光通信で受信する。よって、例えば可視光を用いた光通信によって、監視装置7が、検出装置45から発電機200に関する情報を受信する場合、監視装置7と検出装置45との間の通信の状態を視認できる。従って、可視光が出力されているか否かを視認して、迅速に故障しているか否かを判断できるので、発電機200のメンテナンス性を向上できる。
Moreover, the
尚、本実施形態は、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。 The present embodiment is intended to facilitate understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
本実施形態においては、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上であることが、検出情報に示されている場合、監視装置7は、発電機200を起動する(ステップS13)動作について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、発電機200で発電を行わない状態を継続してもよい。
In the present embodiment, when the detection information indicates that the insulation resistance value of the field circuit is greater than or equal to the dry operation end threshold, the
本実施形態においては、発電機の絶縁抵抗値監視システムを用いて発電機200を起動するときの動作について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、発電機200の稼動中に発電機の絶縁抵抗値監視システムを用いてもよい。この場合、発電機200の稼動中の界磁回路の絶縁抵抗値を、常時、監視装置7に表示することにより、時間の経過による界磁回路の絶縁抵抗値の変化の様子を把握できる。よって、例えば界磁回路の絶縁抵抗値が時間の経過に従って低下している場合、界磁回路が地絡する前に発電機200を計画的に停止して、界磁回路の絶縁抵抗値を回復するための作業を行うことができる。従って、発電機200の稼動の安定性を向上できる。又、例えば界磁回路の絶縁抵抗値の変化の様子から、発電機200の例えば界磁巻線51等を点検、取替えするための周期を把握できる場合、界磁回路の絶縁抵抗値の変化の様子を、発電機200の部品を点検、取替えする周期を決めるための資料として利用できる。
In this embodiment, although the operation | movement when starting the
又、本実施形態においては、発電機の絶縁抵抗値監視システムを用いて界磁回路の絶縁抵抗値を常時監視する構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、配電線の所定区間を遮断する遮断器の開閉を制御するための直流制御回路の絶縁抵抗値を、常時監視するようにしてもよい。その場合、その監視結果をもとに、遮断器を安定的に稼動させることができる。 Moreover, in this embodiment, although the structure which always monitors the insulation resistance value of a field circuit using the insulation resistance value monitoring system of the generator was demonstrated, it is not limited to this. For example, you may make it always monitor the insulation resistance value of the direct-current control circuit for controlling opening and closing of the circuit breaker which interrupts | blocks the predetermined area of a distribution line. In that case, the circuit breaker can be stably operated based on the monitoring result.
1 固定励磁機
1a 回転軸
2 励磁用発電機
3 整流器
4a 計測装置
4b バッテリー装置
5 界磁機
6 電機子
7 監視装置
11 直流電源
12 励磁巻線
41 バッテリー
42 電圧変換器
43 電圧計
44 電流装置
45 検出装置
51 界磁巻線
100 発電設備
200 発電機
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記発電機の停止モードにおいて、前記界磁巻線に供給される第2電圧を発生する、前記励磁用発電機とは相補的に動作するバッテリーと、
前記運転モード及び前記停止モードにおいて、前記界磁回路の漏れ電流に基づいて前記界磁回路の絶縁抵抗値を算出する算出部と、
前記絶縁抵抗値が第1所定値以下であるか否かを検出する検出部と、
前記停止モードにおける前記絶縁抵抗値が第1所定値以下であることを前記検出部が検出すると、前記絶縁抵抗値が前記第1所定値より高い第2所定値に上昇するまで、前記界磁巻線に前記バッテリーからの前記第2電圧を供給する制御部と、
を備えたことを特徴とする発電機の絶縁抵抗値監視システム。 An excitation generator for generating a first voltage supplied to a field winding of a field circuit in an operation mode of the generator;
A battery operating in a complementary manner to the excitation generator, which generates a second voltage supplied to the field winding in the generator stop mode;
In the operation mode and the stop mode, a calculation unit that calculates an insulation resistance value of the field circuit based on a leakage current of the field circuit;
A detection unit for detecting whether the insulation resistance value is equal to or less than a first predetermined value;
When the detection unit detects that the insulation resistance value in the stop mode is equal to or less than a first predetermined value, the field winding is continued until the insulation resistance value rises to a second predetermined value higher than the first predetermined value. A controller for supplying the second voltage from the battery to a wire;
An insulation resistance value monitoring system for a generator, comprising:
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の発電機の絶縁抵抗値監視システム。 2. The generator insulation resistance value monitoring system according to claim 1, further comprising a notification unit that notifies that the insulation resistance value is equal to or less than the first predetermined value.
ことを特徴とする請求項2に記載の発電機の絶縁抵抗値監視システム。 The said notification part is a display apparatus which notifies that the said insulation resistance value is below the said 1st predetermined value. The insulation resistance value monitoring system of the generator of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項3に記載の発電機の絶縁抵抗値監視システム。 The said display apparatus notifies that the said generator is a cleaning time. The insulation resistance value monitoring system of the generator of Claim 3 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項2に記載の発電機の絶縁抵抗値監視システム。 The said notification part is a sound apparatus which notifies that the said insulation resistance value is below the said 1st predetermined value. The insulation resistance value monitoring system of the generator of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項2に記載の発電機の絶縁抵抗値監視システム。 The said notification part receives the detection result of the said detection part by radio | wireless. The insulation resistance value monitoring system of the generator of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項2に記載の発電機の絶縁抵抗値監視システム。 The said notification part receives the detection result of the said detection part by optical communication. The insulation resistance value monitoring system of the generator of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
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