JP5726778B2 - Failure detection device and failure detection method for generator excitation device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、発電機励磁装置の故障検出装置および故障検出方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a failure detection device and failure detection method for a generator excitation device.
一般に、同期発電機においては、発電機界磁巻線に直流電流を供給し、回転子の回転で変化する磁束により発生する誘導起電力を固定子側で取り出す。発電機界磁巻線に直流電流を供給して励磁を行うためには、交流励磁機を用いて生成される交流出力を整流器で整流して直流電流を生成する手法がよく用いられる。その場合の代表的な励磁方式としては、以下に示すブラシレス励磁方式と交流励磁機方式とが挙げられる。 Generally, in a synchronous generator, a direct current is supplied to a generator field winding, and an induced electromotive force generated by a magnetic flux that changes as the rotor rotates is taken out on the stator side. In order to perform excitation by supplying a DC current to the generator field winding, a method of generating a DC current by rectifying an AC output generated using an AC exciter with a rectifier is often used. Typical excitation methods in this case include the brushless excitation method and the AC exciter method described below.
ブラシレス励磁方式は、回転電機子形の交流励磁機の電機子巻線からの交流出力を、同一回転軸上に取り付けられた回転整流器で整流し、スリップリングやブラシを使用せずに発電機界磁巻線へ直流電流を供給して励磁を行う方式である。 The brushless excitation method rectifies the AC output from the armature winding of a rotary armature-type AC exciter with a rotary rectifier mounted on the same rotating shaft, and does not use a slip ring or brush. In this method, a direct current is supplied to the magnetic winding for excitation.
交流励磁機方式は、発電機と同一軸上、あるいは別置された交流励磁機の電機子巻線からの交流出力を整流器で整流し、回転体上のスリップリングへブラシを接触させることで発電機界磁巻線へ直流電流を供給して励磁を行う方式である。 The AC exciter system rectifies the AC output from the armature winding of the AC exciter installed on the same axis as that of the generator with a rectifier, and generates power by bringing the brush into contact with the slip ring on the rotating body. In this method, excitation is performed by supplying a direct current to the machine field winding.
近年、タービン発電機などの発電機の大容量化が進んでいる。これに伴い、励磁に用いられる交流励磁機および整流器を含む発電機励磁装置も大容量化が進んでいる。このような大容量化が進んでいくと、交流励磁機や整流器などに故障が生じた場合、故障の発見が遅れると、その影響も多大なものとなる。 In recent years, the capacity of generators such as turbine generators has been increasing. Accordingly, the capacity of generator exciters including AC exciters and rectifiers used for excitation is also increasing. As the capacity increases, if a fault occurs in an AC exciter, a rectifier, etc., if the fault discovery is delayed, the effect will be great.
例えば、故障の発見が遅れた場合には、発電機を停止させなければならない事態が起こり得る。発電機の運転ラインを停止させた場合、その発電機から電力を受電する地域にまで影響を及ぼし、大規模な工場がある場合は工場施設の運転停止に繋がり産業へ大きな影響を与えることとなる。 For example, when the discovery of a failure is delayed, there may occur a situation where the generator must be stopped. If the generator operation line is stopped, it will affect the area that receives power from the generator, and if there is a large factory, it will cause the factory facilities to stop operating and have a significant impact on the industry. .
発明が解決しようとする課題は、発電機励磁装置に生じる故障を的確に検出することが可能な故障検出装置および故障検出方法を提供することにある。 The problem to be solved by the invention is to provide a failure detection device and a failure detection method capable of accurately detecting a failure occurring in a generator excitation device.
実施形態の故障検出装置は、交流励磁機の交流出力を整流器で整流して直流電流を発電機界磁巻線へ供給する発電機励磁装置の故障検出装置であって、前記整流器と前記発電機界磁巻線との間にスリップリングおよびブラシを介して電気的に接続され、少なくとも界磁電圧の波形を観測する波形観測手段と、前記波形観測手段により観測される少なくとも界磁電圧の波形の1周期あたりの波数の変化もしくは連続する波の間隔の変化に基づき、前記発電機励磁装置に生じる各種の故障を検出する故障検出手段とを具備し、前記波形観測手段は、更に、界磁電流の波形を観測する手段を備え、前記故障検出手段は、更に、前記波形観測手段により観測される界磁電流波形の一定以上の脈動の有無に基づき、前記発電機励磁装置に生じる各種の故障を検出する手段を備えている。 The failure detection device according to the embodiment is a failure detection device for a generator excitation device that rectifies an alternating current output of an alternating current exciter with a rectifier and supplies a direct current to a generator field winding, the rectifier and the generator A waveform observing means electrically connected to the field winding via a slip ring and a brush, and observing at least a field voltage waveform; and at least a field voltage waveform observed by the waveform observing means. Failure detecting means for detecting various failures occurring in the generator excitation device based on a change in wave number per cycle or a change in continuous wave interval, and the waveform observation means further includes a field current. Means for observing the waveform of the generator, and the failure detection means further includes various reasons that occur in the generator excitation device based on the presence or absence of pulsation of a field current waveform observed by the waveform observation means. And a means for detecting.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(各実施形態に共通する事項)
図1は、各実施形態に共通する故障検出装置を備えた同期発電機の概略構成の一例を示す図である。
(Matters common to each embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a synchronous generator including a failure detection apparatus common to the embodiments.
発電機10は、主に固定子1および回転子2により構成され、固定子1側もしくは回転子2側に当該発電機を励磁するための発電機励磁装置(図示せず)が備えられる。この発電機励磁装置は、ブラシレス励磁方式と交流励磁機方式のいずれかに対応し、交流励磁機により交流出力を生成し、整流器により整流を行い、直流電流を発電機界磁巻線へ供給する。
The
また、発電機10には、上記発電機励磁装置を構成する交流励磁機や整流器などの故障を検出する故障検出装置11が備えられる。
Further, the
回転子2を支持する回転軸3上には、回転軸3と共に回転する環状のスリップリング(回転電極)4,5が固定されており、これらのスリップリング4,5の外周面にそれぞれ接触するようにブラシ(固定接続子)6,7が図示しないブラシホルダにより保持されている。
On the rotating
スリップリング4,5は、発電機の界磁電圧を検出できるように上記発電機励磁装置の整流器と発電機界磁巻線との間に電気的に接続され、それぞれ、正極側の電極,負極側の電極として機能する。
The
ブラシ(固定接続子)6,7は、カーボン等からなり、スリップリング4,5を通じて得られる電気信号を故障検出装置11へ供給する。
The brushes (fixed connectors) 6 and 7 are made of carbon or the like, and supply electric signals obtained through the
故障検出装置11は、スリップリング4,5およびブラシ6,7を通じて得られる電気信号に基づいて上記発電機励磁装置の故障を検出する。
The
(第1の実施形態)
図2は、第1の実施形態に係るブラシレス励磁方式の発電機励磁装置を備えた同期発電機の回路構成の一例を示す図である。なお、図1と共通する要素には、同一の符号を付している。
(First embodiment)
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a synchronous generator including the brushless excitation type generator excitation device according to the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in FIG.
発電機10に備えられるブラシレス励磁方式の発電機励磁装置21は、発電機と同軸上に交流励磁機の電機子巻線と回転整流器とを備えている。すなわち、発電機励磁装置21は、交流励磁機22を構成する固定子側の界磁巻線22Aおよび回転子側の電機子巻線22B、ならびに回転子側の整流器(回転整流器)23を含み、整流器23から生成される直流電流を、励磁用のスリップリングやブラシを介することなく発電機界磁巻線8に供給する。但し、本実施形態では、故障検出用のスリップリング4,5およびブラシ6,7が設けられる。この構成において、界磁巻線22Aに界磁電流が流れ、電機子巻線22Bから交流電流が出力されると、整流器23により整流が行われ、生成された直流電流が界磁電流として発電機界磁巻線8に供給され、発電機の励磁が行われる。
The generator exciter 21 of the brushless excitation system provided in the
発電機界磁巻線8と整流器23の正極側との間にはスリップリング4が接続され、一方、発電機界磁巻線8と整流器23の負極側との間にはスリップリング5が接続される。スリップリング4はブラシ6を通じて故障検出装置11の端子12に接続され、スリップリング5はブラシ7を通じて故障検出装置11の端子13に接続される。また、故障検出装置11の中には、端子12と端子13との間の電圧値を計測する電圧計(図示せず)が設けられる。
A
図2のように構成することにより、故障検出装置11は、電圧計を通じて界磁電圧を観測することができ、界磁電圧の波形から発電機励磁装置21の各種の故障を判定し検出することができる。界磁電圧の波形から検出できる故障の種類としては、整流器の「1アーム短絡故障」,交流励磁機の「2相短絡故障」,整流器の「1アーム開放故障」,整流器出力側の「界磁地絡故障」などが挙げられる。
With the configuration shown in FIG. 2, the
「1アーム短絡故障」は、整流器23を構成する各相の上アーム・下アームのうちの1つが、素子(ダイオード)の破壊等によって短絡した状態を指す。
“One-arm short-circuit failure” refers to a state in which one of the upper and lower arms of each phase constituting the
「2相短絡故障」は、交流励磁機22を構成する電機子巻線22Bの交流出力の3相のうち、2相が短絡した状態を指す。
The “two-phase short-circuit failure” refers to a state in which two phases are short-circuited among the three phases of the AC output of the armature winding 22 </ b> B constituting the
「1アーム開放故障」は、整流器23を構成する各相の上アーム・下アームのうちの1つが、断線等によって開放した状態を指す。
“One-arm open failure” refers to a state in which one of the upper and lower arms of each phase constituting the
「界磁地絡故障」は、発電機界磁巻線8に界磁電流を供給する線が地絡した状態を指す。 The “field ground fault” refers to a state in which a line supplying a field current to the generator field winding 8 is grounded.
なお、これらの故障を検出する具体的な手法については、後で詳述する。 A specific method for detecting these failures will be described in detail later.
図3は、図2に示される回路構成の一部を変えた別の回路構成の例を示す図である。なお、図2と共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 FIG. 3 is a diagram showing an example of another circuit configuration in which a part of the circuit configuration shown in FIG. 2 is changed. Elements that are the same as those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
図3の例では、図2の例に示される1つのスリップリング4を、2つのスリップリング4A,4Bに分ける。また、図2の例に示される1つのブラシ6を2つのブラシ6A,6Bに分ける。スリップリング4Aは、整流器23の正極側に接続されるとともに、ブラシ6Aを通じて故障検出装置11の端子12Aに接続される。一方、スリップリング4Bは、発電機界磁巻線8の正極側に接続されるとともに、ブラシ6Bを通じて故障検出装置11の端子12Bに接続される。なお、スリップリング4Aとスリップリング4Bとは、非接続になっている。また、故障検出装置11の中では、端子12と端子13とが接続され、ここを流れる界磁電流の電流値を計測する電流計(図示せず)が設けられる。
In the example of FIG. 3, one
図3のように構成することにより、故障検出装置11は、電圧計を通じて界磁電圧を観測することに加え、電流計を用いて界磁電流を観測することができ、界磁電圧および界磁電流の両方の波形から発電機励磁装置21の各種の故障を判定し検出することができ、図2の例に比べ、より多くの種類の故障を検出することができる。界磁電圧波形および界磁電流波形から検出できる故障の種類としては、上述した各種の故障のほか、交流励磁機22の「相間短絡故障」,「3相短絡故障」などが挙げられる。
With the configuration as shown in FIG. 3, the
「相間短絡故障」は、交流励磁機22を構成する電機子巻線22Bの交流出力の3相のうち、2相間で短絡が発生した状態を指す。
The “phase short circuit failure” refers to a state in which a short circuit has occurred between two phases of the three phases of the AC output of the armature winding 22 </ b> B constituting the
「3相短絡故障」は、交流励磁機22を構成する電機子巻線22Bの交流出力の3相のすべてが短絡した状態を指す。
The “three-phase short-circuit failure” refers to a state where all three phases of the AC output of the armature winding 22 </ b> B constituting the
なお、これらの故障を検出する具体的な手法については、後で詳述する。 A specific method for detecting these failures will be described in detail later.
図4は、個々のスリップリングの配置の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the arrangement of individual slip rings.
例えば、図4の例に示されるスリップリング4A,4B,5は、それぞれ、回転軸3もしくはこの軸に取り付けられた部材の外周側に、相互に絶縁状態を保ったまま離間して配置される。スリップリング4A,4B,5の外周面には、それぞれ、図示しないブラシが接触するように配置され、また、スリップリング4A,4B,5の内周側には、それぞれ、回転子側の内部回路に接続される図示しない配線が施される。図2の例に示されるスリップリング4,5も同様な配置となる。
For example, the
なお、個々のスリップリングの配置は、図4に示した例に限定されない。例えば、スリップリング4A,4Bよりも、スリップリング5の方を大きくしたり、あるいは、各スリップリングをさらに複数個のスリップリングで構成し、それらに対応する複数個のブラシを配置したりして接触不良を防止するようにしてもよい。また、個々のスリップリングを、絶縁物を挟んで相互に接近させて接合し、全体としてコンパクトに構成し、スリップリング全体の占有空間が小さくなるようにしてもよい。
In addition, arrangement | positioning of each slip ring is not limited to the example shown in FIG. For example, the
図5は、図2および図3に示される回路構成例に共通して適用される故障検出装置11の機能構成の一例を示す図である。また、図6は、図5に示される故障検出装置11に備えられる事故検出部42に含まれる各種機能の構成の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the
但し、図5および図6に示される機能構成は、図2中の故障検出装置11に適用される場合、「界磁電流」の波形観測やこれを用いた判定や故障検出はできないものとする。
However, when the functional configuration shown in FIG. 5 and FIG. 6 is applied to the
図5に示される故障検出装置11は、波形観測部41、事故検出部42、入力部43、および表示部44を有する。
The
波形観測部41は、個々のスリップリングおよびブラシを通じて、発電機界磁巻線8に供給される界磁電圧や界磁電流の波形を観測する機能である。
The
事故検出部42は、波形観測部41により観測される界磁電圧や界磁電流の波形の変化に基づき、発電機励磁装置21に生じる各種の故障を検出する機能である。例えば、波形観測部41により観測される界磁電圧波形の1周期あたりの波数、連続する波の間隔、もしくは界磁電流波形の一定以上の脈動の有無を判定することにより、発電機励磁装置21を構成する交流励磁機22や整流器23における各種の故障を検出することができる。
The
入力部43は、各種の事故判定に使用する閾値などの入力や設定を行う機能である。
The
表示部44は、観測される波形や事故検出結果などを表示出力する機能である。
The
図6に示される事故検出部42は、観測される界磁電圧を用いる各種判定機能として、電圧値判定部51、波数判定部52、および波間隔判定部53を備え、観測される界磁電流を用いる各種判定機能として、電流値判定部61および脈動判定部62を備えている。なお、図6に示される各種の機能は、波形観測部41に備えられていてもよい。
The
電圧値判定部51は、界磁電圧の値を判定する機能である。例えば界磁電圧が0[V]となる状態が一定時間以上継続したか否かの判定なども行う。
The voltage
波数判定部52は、界磁電圧波形の1周期あたりの波数を判定する機能であり、例えば1周期あたりの波数が6から2に変化したか否かの判定や、6から4に変化したか否かの判定などを行う。
The wave
波間隔判定部53は、界磁電圧波形の連続する波の間隔を判定する機能であり、例えば連続する波の間隔が等間隔か否かの判定や、連続する波の間隔が不等間隔に変化したか否かの判定などを行う。
The wave
電流値判定部61は、界磁電流の値を判定する機能である。
The current
脈動判定部62は、界磁電流波形が一定の大きさ以上の脈動を示すか否かの判定を行う機能であり、例えば最初に一定値を超える電流変化があり、それ以降、次第に電流変化が小さくなり、一定の電流値に収斂する傾向があるか否かの判定などを行う。
The
次に、図7〜図12に示されるグラフを参照して、各種の故障発生時に観測される界磁電圧波形もしくは界磁電流波形について説明する。各図のグラフにおいて、横軸は時間[s]を示し、縦軸は界磁電圧[V]もしくは界磁電流[kA]を示す。また、各図のグラフにおいて、左半分は故障発生前の波形を示し、右半分は故障発生後の波形を示している。 Next, with reference to the graphs shown in FIGS. 7 to 12, the field voltage waveform or the field current waveform observed when various failures occur will be described. In each graph, the horizontal axis represents time [s], and the vertical axis represents field voltage [V] or field current [kA]. In each graph, the left half shows the waveform before the occurrence of the failure, and the right half shows the waveform after the occurrence of the failure.
図7は、整流器23に「1アーム短絡故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing an example of a field voltage waveform when a “one-arm short-circuit failure” occurs in the
図7の例では、ある時点から、界磁電圧波形の波数が1周期あたり6から2へ変化し、かつ連続する波の間隔が不等間隔となる。このような条件を満たした場合、事故検出部42は、整流器23に「1アーム短絡故障」が発生したものと判定し、当該故障を示す情報を表示,音声,もしくは光により発報する。
In the example of FIG. 7, from a certain point in time, the wave number of the field voltage waveform changes from 6 to 2 per cycle, and the interval between continuous waves becomes unequal. When such a condition is satisfied, the
図8は、交流励磁機22に「2相短絡故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing an example of a field voltage waveform when a “two-phase short-circuit failure” occurs in the
図8の例では、ある時点から、界磁電圧波形の波数が1周期あたり6から2へ変化し、かつ連続する波の間隔が等間隔となる。このような条件を満たした場合、事故検出部42は、交流励磁機22に「2相短絡故障」が発生したものと判定し、当該故障を示す情報を表示,音声,もしくは光により発報する。
In the example of FIG. 8, from a certain point in time, the wave number of the field voltage waveform changes from 6 to 2 per cycle, and the interval between continuous waves becomes equal. When such a condition is satisfied, the
図9および図10は、それぞれ、交流励磁機22に「相間短絡故障」が発生した場合の界磁電圧波形および界磁電流波形の一例を示すグラフである。
FIG. 9 and FIG. 10 are graphs showing examples of the field voltage waveform and the field current waveform when the “phase short-circuit failure” occurs in the
図9および図10の例では、ある時点から、界磁電圧が0[V]となって一定時間以上継続し、かつ、界磁電流波形が一定の大きさ以上の脈動を示す。例えば最初に一定値を超える電流変化があり、それ以降、次第に電流変化が小さくなる。このような条件を満たした場合、事故検出部42は、交流励磁機22に「相間短絡故障」が発生したものと判定し、当該故障を示す情報を表示,音声,もしくは光により発報する。
In the example of FIGS. 9 and 10, the field voltage becomes 0 [V] from a certain point of time and continues for a certain time or more, and the field current waveform shows a pulsation with a certain magnitude or more. For example, first, there is a current change exceeding a certain value, and thereafter, the current change gradually decreases. When such a condition is satisfied, the
図11は、交流励磁機22に「3相短絡故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing an example of a field voltage waveform when a “three-phase short-circuit failure” occurs in the
図11の例では、ある時点から、界磁電圧が0Vとなり、かつ、図示しない界磁電流波形は脈動を示さない状態が一定時間以上継続する。このような条件を満たした場合、事故検出部42は、交流励磁機22に「3相短絡故障」が発生したものと判定し、当該故障を示す情報を表示,音声,もしくは光により発報する。
In the example of FIG. 11, the field voltage becomes 0 V from a certain point in time, and the state in which the field current waveform (not shown) shows no pulsation continues for a certain time or more. When such a condition is satisfied, the
図12は、整流器23に「1アーム開放故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing an example of the field voltage waveform when the “one-arm open failure” occurs in the
図12の例では、ある時点から、界磁電圧波形の波数が1周期あたり6から4へ変化している。このような条件を満たした場合、事故検出部42は、整流器23に「1アーム短絡故障」が発生したものと判定し、当該故障を示す情報を表示,音声,もしくは光により発報する。
In the example of FIG. 12, the wave number of the field voltage waveform changes from 6 to 4 per cycle from a certain point in time. When such a condition is satisfied, the
そのほか、ブラシレス励磁方式においては、図9の例に示されるように、ある時点から、界磁電圧が0[V]となって一定時間以上継続する場合、事故検出部42は、交流励磁機22の整流器23出力側で「界磁地絡故障」が発生したもの判定して、その旨を示す情報を表示,音声,もしくは光により発報するようにしてもよい。
In addition, in the brushless excitation method, as shown in the example of FIG. 9, when the field voltage becomes 0 [V] and continues for a certain time or more from a certain point in time, the
このように第1の実施形態によれば、ブラシレス励磁方式の発電機励磁装置に発生し得る各種の故障を的確に検出することができる。特に、交流励磁機の電機子や回転整流器は発電機と同一軸上にあり発電機回転子と直結して高速回転しているため、一般にはそれらの故障発見は困難であるが、第1の実施形態によれば容易に発見することができる。早期の故障発見が可能となるため、発電機の停止や運転ラインの停止を避けることができ、その発電機から受電する地域への影響を低減することができる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to accurately detect various failures that may occur in the brushless excitation type generator excitation device. In particular, the AC exciter armature and rotary rectifier are on the same axis as the generator and are directly connected to the generator rotor and rotate at high speed. According to the embodiment, it can be easily found. Since failure detection at an early stage becomes possible, it is possible to avoid the stop of the generator and the stop of the operation line, and the influence on the area that receives power from the generator can be reduced.
(第2の実施形態)
図13は、第2の実施形態に係る交流励磁機方式の発電機励磁装置を備えた同期発電機の回路構成の一例を示す図である。なお、図1と共通する要素には、同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a synchronous generator including an AC exciter generator exciter according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in FIG.
発電機10に備えられるブラシレス励磁方式の発電機励磁装置21’は、発電機とは別置で、交流励磁機の電機子巻線と整流器とを備えている。なお、これらの交流励磁機の電機子巻線と整流器は、発電機と同軸上に設けることも可能である。図13の例では、発電機励磁装置21’は、交流励磁機22’を構成する回転子側の界磁巻線22A’および固定子側の電機子巻線22B’、ならびに固定子側の整流器23’を含み、整流器23’から生成される直流電流を、故障検出装置11’を経由し更にスリップリング4’およびブラシ6’、ならびにスリップリング5’およびブラシ7’を経由して発電機界磁巻線8に供給する。この構成において、界磁巻線22A’に界磁電流が流れ、電機子巻線22B’から交流電流が出力されると、整流器23’により整流が行われ、生成された直流電流が界磁電流として発電機界磁巻線8に供給され、発電機の励磁が行われる。
The brushless excitation
整流器23の正極側は故障検出装置11’の端子12A’に接続され、スリップリング4’はブラシ6’を通じて故障検出装置11’の端子12B’に接続される。一方、整流器23の負極側は故障検出装置11’の端子13’に接続され、スリップリング5’はブラシ7’を通じて故障検出装置11’の端子13’に接続される。また、故障検出装置11’の中には、端子12A’(又は12B’)と端子13’との間の電圧値を計測する電圧計(図示せず)が設けられる。さらに、故障検出装置11’の中では、端子12A’と端子12B’とが接続され、ここを流れる界磁電流の電流値を計測する電流計(図示せず)が設けられる。
The positive side of the
なお、図13の例では、励磁用の既存のスリップリング4’およびブラシ6’、ならびにスリップリング5’およびブラシ7’が界磁電圧検出用にも利用される構成が示されているが、別途、界磁電圧検出用に新たなスリップリングおよびブラシを増設する、あるいはブラシのみを増設するようにしてもよい。
In the example of FIG. 13, a configuration in which the existing
図13のように構成することにより、故障検出装置11’は、図3の回路構成例と同様、電圧計を通じて界磁電圧を観測することに加え、電流計を用いて界磁電流を観測することができ、界磁電圧および界磁電流の各波形から発電機励磁装置21’の各種の故障を判定し検出することができる。界磁電圧および界磁電流の各波形から検出できる故障の種類は、図3の回路構成例と同様である。
With the configuration as shown in FIG. 13, the
図4に示されるスリップリングの配置の例、図5に示される故障検出装置11の機能構成の例や、図6の例に示される各種機能の構成の例は、この第2の実施形態にも適用される。
The example of the arrangement of the slip ring shown in FIG. 4, the example of the functional configuration of the
また、各種の故障発生時には、図7〜図12に示されるグラフと同様の界磁電圧波形もしくは界磁電流波形が観測されるため、故障検出装置11’は、前述した手法を用いて各種の故障検出を行うことができる。
Further, when various types of faults occur, field voltage waveforms or field current waveforms similar to those shown in the graphs shown in FIGS. 7 to 12 are observed. Therefore, the
このように第2の実施形態によれば、交流励磁機方式の発電機励磁装置に発生し得る各種の故障を的確に検出することができる。また、第1の実施形態に示したような故障検出用のスリップリング等を増設せずに実現することができるため、装置に大幅な変更を加えず、コストを抑えることができる。また、第1の実施形態と同様に、早期の故障発見が可能となるため、発電機の停止や運転ラインの停止を避けることができ、その発電機から受電する地域への影響を低減することができる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to accurately detect various failures that may occur in the AC exciter generator exciter. Moreover, since it can implement | achieve, without adding the slip ring for failure detection etc. which were shown in 1st Embodiment, a significant change is not added to an apparatus, but cost can be held down. In addition, as in the first embodiment, since early failure detection is possible, it is possible to avoid the stoppage of the generator and the operation line, and to reduce the influence on the area that receives power from the generator. Can do.
以上詳述したように、各実施形態によれば、発電機励磁装置に生じる故障を的確に検出することが可能となる。 As described above in detail, according to each embodiment, it is possible to accurately detect a failure occurring in the generator excitation device.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…固定子、2…回転子、3…回転軸、4,4A,4B,5…スリップリング、6,6A,6B,7…ブラシ、8…発電機界磁巻線、10…発電機、11,11’…故障検出装置、12,12A,12B,13,12A’,12B’,13’…端子、21,21’…発電機励磁装置、22A,22A’…界磁巻線、22B,22B’…電機子巻線、23,23’…整流器、41…波形観測部、42…事故検出部、43…入力部、44…表示部、51…電圧値判定部、52…波数判定部、53…波間隔判定部、61…電流値判定部、62…脈動判定部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記整流器と前記発電機界磁巻線との間にスリップリングおよびブラシを介して電気的に接続され、少なくとも界磁電圧の波形を観測する波形観測手段と、
前記波形観測手段により観測される少なくとも界磁電圧の波形の1周期あたりの波数の変化もしくは連続する波の間隔の変化に基づき、前記発電機励磁装置に生じる各種の故障を検出する故障検出手段と
を具備し、
前記波形観測手段は、更に、界磁電流の波形を観測する手段を備え、
前記故障検出手段は、更に、前記波形観測手段により観測される界磁電流波形の一定以上の脈動の有無に基づき、前記発電機励磁装置に生じる各種の故障を検出する手段を備えている
ことを特徴とする故障検出装置。 A fault detection device for a generator exciter that rectifies the AC output of an AC exciter with a rectifier and supplies a DC current to the generator field winding,
Waveform observing means electrically connected via a slip ring and a brush between the rectifier and the generator field winding, and observing at least a field voltage waveform;
Fault detection means for detecting various faults occurring in the generator excitation device based on a change in wave number per cycle of the waveform of the field voltage observed by the waveform observation means or a change in the interval of successive waves; equipped with,
The waveform observation means further comprises means for observing a field current waveform,
The failure detection means further comprises means for detecting various failures occurring in the generator excitation device based on the presence or absence of pulsation of a certain level or more of the field current waveform observed by the waveform observation means. Characteristic failure detection device.
前記波形観測手段により観測される界磁電圧の波形の波数が1周期あたり6から2へ変化し、かつ連続する波の間隔が不等間隔となった場合に、前記整流器に1アーム短絡故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の故障検出装置。 The failure detection means includes
When the wave number of the field voltage waveform observed by the waveform observing means changes from 6 to 2 per cycle and the interval between successive waves becomes unequal, one arm short-circuit failure occurs in the rectifier. The failure detection device according to claim 1, wherein the failure detection device is determined to have occurred.
前記波形観測手段により観測される界磁電圧の波形の波数が1周期あたり6から2へ変化し、かつ連続する波の間隔が等間隔となった場合に、前記交流励磁機に2相短絡故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の故障検出装置。 The failure detection means includes
Two-phase short-circuit fault in the AC exciter when the wave number of the field voltage waveform observed by the waveform observing means changes from 6 to 2 per cycle and the interval between successive waves becomes equal. 5. The failure detection apparatus according to claim 1, wherein the failure detection apparatus determines that an error has occurred.
前記波形観測手段により観測される界磁電圧の波形の波数が1周期あたり6から4へ変化した場合に、前記整流器に1アーム開放故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の故障検出装置。 The failure detection means includes
2. It is determined that a one-arm open failure has occurred in the rectifier when the wave number of the field voltage waveform observed by the waveform observation means changes from 6 to 4 per cycle. The failure detection device according to any one of 1 to 5.
前記波形観測手段により観測される界磁電圧が0Vとなる場合に、界磁地絡故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の故障検出装置。 The failure detection means includes
The fault detection according to any one of claims 1 to 6, wherein when the field voltage observed by the waveform observing means is 0V, it is determined that a field ground fault has occurred. apparatus.
前記波形観測手段により観測される界磁電圧が0Vとなり、かつ、界磁電流波形が一定の大きさ以上の脈動を示す場合に、前記交流励磁機に相間短絡故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の故障検出装置。 The failure detection means includes
When the field voltage observed by the waveform observing means is 0 V and the field current waveform shows a pulsation of a certain magnitude or more, it is determined that a short-circuit fault has occurred in the AC exciter. The failure detection apparatus according to claim 1, wherein:
前記波形観測手段により観測される界磁電圧が0Vとなり、かつ、界磁電流波形が脈動を示さない場合に、前記交流励磁機に3相短絡故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の故障検出装置。 The failure detection means includes
When the field voltage observed by the waveform observing means is 0 V and the field current waveform does not show pulsation, it is determined that a three-phase short-circuit fault has occurred in the AC exciter. The failure detection apparatus according to any one of claims 1 to 8 .
前記整流器と前記発電機界磁巻線との間に電気的に接続されるスリップリングおよびブラシを介して少なくとも界磁電圧の波形を観測し、
観測される少なくとも界磁電圧の波形の1周期あたりの波数の変化もしくは連続する波の間隔の変化に基づき、前記発電機励磁装置に生じる各種の故障を検出し、
前記波形観測においては、更に、界磁電流の波形を観測し、
前記故障検出においては、更に、前記波形観測により観測される界磁電流波形の一定以上の脈動の有無に基づき、前記発電機励磁装置に生じる各種の故障を検出する
ことを特徴とする故障検出方法。 A fault detection method for a generator exciter that rectifies the AC output of an AC exciter with a rectifier and supplies a DC current to the generator field winding,
Observe at least the waveform of the field voltage through a slip ring and a brush electrically connected between the rectifier and the generator field winding,
Based on at least a change in the wave number per period of the observed waveform of the field voltage or a change in the interval between successive waves, various faults occurring in the generator excitation device are detected ,
In the waveform observation, further observe the waveform of the field current,
In the fault detection, the fault detection method further comprises detecting various faults occurring in the generator excitation device based on the presence or absence of a pulsation of a certain level or more of the field current waveform observed by the waveform observation. .
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