JPS6225841A - 発電機の巻線診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、発電機特にガス冷却型発電機のオンライン診
断システムに係るものである。

蒸気タービンにより駆動されるような最近の発電機のス
テータ巻線は数千アンペアの電流容量を有する。そのた
めステータ巻線抵抗と風損とにより途方もない大量の熱
が発生する。そこで正常運転中に発生する熱で発電機が
過熱することがないよう冷却システムを設けなければな
らない。

冷却システムには、発電機のハウジング内にモしてロー
タとステータ内に水素のような冷却ガスを流して発生し
た熱を取り除く型式のものがある。代表的な設計例とし
て、薄層の積層体から成る発電機のステータコアの全長
に沿って等間隔にスロットを設けられる。

各スロットは、別々に巻いた２つのコイルセ、クション
（それぞれハーフコイルと称している）を積み重ねて収
容するだけの深さを有している。冷却ガスをこれらのコ
イルセクションを通して流すようにして内部ガス冷却構
造とする。

ある内部ガス冷却構造では、矩形の通気管またはベント
チューブを２列にして積み上げて各ハーフコイル内に配
置し冷却ガスを流すようにしている。多数の温度センサ
を使用して、選択したハーフコイルの通気管から出るガ
スの温度を読出す。多相機では各相の巻線グループ毎に
一対の温度センサを使用するのが普通である。

温度センナの出力が監視されるが、異常な読みが生じる
とセンサが監視している相グループ内のコイルに問題が
生じたことを示す。

個々のナマの温度出力を比較するのではなく、温度読み
を正規化する方が便利である。

即ち、発電機のすべての負荷状態について各センサの出
力読み毎に補正係数をつくり、正常運転中各センサ出力
信号を、１００％に等しい正規化された平均上昇百分率
（ＰＡＲ）信号へ変換する。ＰＡＲがある閾値例えば１
０５％を越えると、警報信号が鳴って閾値を越えたこと
を知らせる。

これは操作員に問題のある事態が発生していることを知
らせはしても、その問題が何であるかは教えず、また温
度センサの一つが故障しているということも考えられる
。

従って本発明の目的は、センサの誤動作を含めて種々の
誤動作を操作員に教示して、操作員が修正できるように
した、ガス冷却型発電機の改良型診断装置を提供するこ
とである。

冷却ガスを通す第１と第２の通気管のスタックを設けた
多数のコイルセクションを有する発電機の巻線システム
の状態を診断する本発明の診断装置は、コイルセクショ
ンのうちの選択されたセクションの第１と第２の通気管
スタックから出る冷却ガスの温度を監視し、第１と第２
の温度指示信号を与える手段を備え、その特徴はこの第
１と第２の温度指示信号を人力として受ける診断コンピ
ュータを備えており、このコンピュータが第１と第２の
正規化した温度指示信号を発生してこれらの正規化温度
信号が正常範囲外か否かを決定し、そしてその範囲内の
正規化信号とその範囲外の正規化信号との所定の組合わ
せを発生して、これらの組合わせから、監視されている
コイルセクションに起こり得る予め定めた異常状態の指
示と、これらの異常状態の指示を表す出力信号とを操作
員に与えることにある。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図の発電機１０はロータ１２とステータ１４とを含
み、ロータ１２を取り囲んでいるステータ１４はステー
タ巻線またはコイルを受は入れる多数のスロットを有し
ている。

多数のコイルセクション、更に具体的にいえばハーフコ
イル１６が略伝されており、それぞれはステータの異な
るスロットを占めている別のハーフコイルへ接続されて
いる。

水素のような冷却ガスは、第１図に示す左端の各コイル
セクション１６と関連する通気管システム２０に入る。

冷却ガスは運転中発生した熱を取り除き、そしてコイル
セクション１６の右端の通気管システムから出て、そこ
から軸流コンプレッサブロワ−２２によって強制的に熱
交換器２４に送り込まれる。熱せられた冷却ガスは冷や
されて、ダクト２６（そのうちの１つを示す）を介して
通気管システムの入口へ送られる。図示しないが、水素
ガスはロータ１２とステータ１４内の通路にも流される
。

多数の温度検出器を使用することに加えて、この装置は
２つの他のセンサ、即ち無線周波数モニタ（ＲＦＭ）３
０と発電機状態モニタ（ＧＣＭ）３２とを含む。一般に
ステータの絶縁または導体の故障の徴候と見られるアー
キングは発電機内に広範な損傷を生じることがある。絶
縁または導体の故障の結果金属表面間に生じる小さいギ
ャップがアーキングの原因であり、そしてアークからの
無線周波数エネルギーの放射をＲＥＭ３０により検出し
、その出力信号を診断プロセスの入力として用いる。こ
のセンサは市販されており、よく知られている。同様に
よく知られ、市販されているＧＣＭ３２はイオンチャン
バーを含んでおり、発電機の水素冷却材の中の熱的に生
じた粒子を検出する。冷却ガスはガス導管３５によりＧ
ＣＭへ送られ、ガス導管３６により発電機へ戻される。

発電機内の電気絶縁物のような有機物質が熱分解し始め
る程に加熱されると、サブミクロン粒子の濃度が高まる
。このことを示すＧＣＭからの出力信号も診断システム
の入力として用いる。

第２図は、ステータコア１４のスロット４２内に配置さ
れた下部ハーフコイル４０と上部ハーフコイル４１との
２つのコイルセクションを示す。各コイルは、ストラン
ドとじて知られている多数の絶縁導線４４を含んでいる
。各ハーフコイルのストランドは、スペース部材５０に
より分離されている絶縁層４８．４９により囲まれてい
る。巻線は、くさび５４とリップルスプリング５５とに
よりスロット内に保持されている。

コイルセクションを冷却する水素ガスを流す通気管スタ
ックの両側にストランド４４を配置する。下部ハーフコ
イル４０は、それぞれ多数の矩形通気管６２から成る２
つの通気管スタックを含んでいる。同様にして、上部ハ
ーフコイル４１は、多数の矩形通気管６２から成る通気
管スタック６４．６５を含んでいる。

第３図は、ステータの水素放出端に配置したハーフコイ
ル７０．７１の形の２つのコイルセクションを示す。ハ
ーフコイル７０のストランドは導体グループ７４に入れ
られ、そしてはんだつけされたスリーブコネクタ７６に
よりハーフコイル７１の導体グループ７５へ電気的に接
続される。

先行技術でも本発明でも、相グループの１つのハーグコ
イルからの水素放出だけを監視する。第３図に示すよう
に、右側に通気管スタック８２ｒの１つの矩形通気管８
０ｒの端をプラグにつなぎ、孔８３ｒを介して第１のチ
ャンバ８４ｒに流れを放出させ、それからガス導管また
はホース８６ｒにより第２のチャンバ８５ｒへ流し込む
ことにより監視を行なう。

チャンバ８５ｒ内に配置されている温度センサ９０ｒは
例えば抵抗一温度検出器（ＲＴＤ）であり、これはそれ
を通過する冷却ガスの温度の関数として抵抗が変化する
よく知られた型の検出器である。ガスは第２チヤンバ８
５ｒから出て発電機の内部に入り、冷却後再循環される
。

同じ構造のものを左の通気管スタックに対しても、設け
、そしてその構成要素は右側のものと同じ参照数字に１
を付して示す。

第４図は、コイルセクションの端（小さい四角で示す）
で見た３相発電機のステータ巻線の略伝したものである
。３相発電機については６個の相グループφＡ１φＡ′
；φＢ１φＢ′　；そしてφＣ１φＣ′がある。ＲＴＤ
ｌ、２は相グループφＡの一つのハーフコイルを監視し
、ＲＴＤ３．４は相グループφＢの一つのハーフコイル
を監視し、モしてＲＴＤ５．６は相グループφＣを監視
し、ＲＴＤ７．８は相グループφＡ′を監視し、ＲＴＤ
９．１０は相グループφＢ′を監視し、そしてＲＴＤＩ
Ｉ、１２は相グループφＣ″を監視する。６相グループ
を有する典型的な発電機の巻線の電気等価回路を第５図
に示す。第５図では６相グループの各々は１２の巻線を
有し、各巻線はハーフコイルセクションにより構成され
ている。

第６Ａ、６Ｂ図は、ＲＴＤデータを診断コンピュータに
与えて初期の誤動作を検知する２つの方法を示している
。第６Ａ図においてＲＴＤＩ−Ｌ２は第３図に示すよう
に発電機内にあり、そしてこれらの検出器からのリード
線は端子板１００へ接続されている。各端子は走査・変
換回路１０２へ接続され、この回路は各抵抗を周期的に
走査して、それを温度表示Ｔｌ−Ｔ１２に変換する。こ
れらの温度表示はローカルデータセンタ１０４へ出力さ
れ、このローカルデータセンタは温度表示のみでなく、
ＲＥＭやＧＣＭの出力を含むプラントからの他のセンサ
入力も収集する。ここで、ＲＴＤは走査・変換回路１０
２の電子装置の一部を含む温度センサの検出部分として
考えてもよい。

第６Ａ図の実施例においてデータセンタ１０４は収集し
た情報を遠隔の診断コンピュータ１０６へ定期的に送り
、コンピュータは必要な診断を行って起こりそうな異常
状態についての情報を表示装置１０８へ与える。この表
示装置は簡単な表示装置であってもよいし、印刷した情
報、カラーグラフィックス、インターアクチブ、カラー
グラフィックス等の読出しを含む種々の組合わせであっ
てもよい。

第６Ｂ図は、監視されている発電機と同じ場所に診断コ
ンピュータを配置したことを除いては第６図と同じであ
る。

認識表示と推理手順とを使って通常エキスパートが到達
するのと同じ結論に到達するエキスパートシステム・コ
ンピュータプログラムの実行により、好ましい実施例の
診断コンピュータ１０６は診断プロセスを制御する。

普通の形の認識表示は、「もし・・・・であればそのと
きは」のルールの形であり、そして本発明の実施に使用
できるそのようなシステムの一つは、アーティフィシャ
ルインテリジニンスに関する第８回の国際会議の会議録
、１９８３年、８月８−１２日、頁１５８−頁１６３に
記載のＰＤＳ　（プロセスダイアグノーシスシステム）
である。基本的にはそのシステムでは（他のエキスパー
トシステムと同様）ルール毎に、前提または証拠（「も
し」の部分）と結論または推定（「そのときは」の部分
）があり、この結論または推定は他のルールの前提また
は証拠となる。第７図に示すように、証拠１２０は結論
推定１２２ヘルール１２４により結びつけれられ、証拠
と推定とはシステムのノードを構成している。数字１２
６はノード１２０の支持ルール（即ち、そのルールに対
してはノード１２０は推定−となる）を表している。ル
ール１２４はノード１２０の被支持ルール（即ち、その
ルールに対しノード１２０は証拠となる）を表している
。同様に、ルール１２４はノード１２２の支持ルールで
ある。このシステムでは、例として、ノードは証拠、推
定、誤動作、センサ千して記憶ノード（他のノードから
の値の入力を記憶することができ、そしてこれらの値に
対して数学的操作を行うことができるノード）の形をと
ることができる。図では、前提（または証拠）ノードは
へ角形であり、異常状態は誤動作ノードに表わされてお
り、そして矩形として示されており、センサノードは円
形であり、そして記憶ノードは台形である。

ノード（推定）が真であるという信頼の尺度ＭＢと、そ
の推定が真であるということのかなり確かさを示してい
る誤りの尺度ＭＤとが各ノードに関連させである。両方
のファク　゛りは０から１のスケールの範囲にあり、そ
れらの差、ＭＢ−ＭＤは−１から＋１の範囲にある確か
らしさまたは確信ファクタＣＦを生じる。この場合正の
数は推定が真であるという確信を表わし、負の数は推定
が真でないという確信を表わしてモして０付近の数は不
確定を表わす。

診断分野のエキスパートが種々のルールと関係式とを確
立し、これらをコンピュータのメモリに入れて診断プロ
セスに利用する。ルールの妥当性についてのエキスパー
トの確信も利用される。どのように証拠の存在が推定を
立証しているかについてのエキスパートの見解には、−
１から＋１の範囲にある妥当性ファクタＳＦとして示さ
れる・数値表示が与えられる。この場合ＳＦの正の値は
、推定が真であることを証拠の存在ｊ暗示していること
を示し、そして負の値は推定が真でないことを証拠の存
在が暗示していることを示している。

更に、ＤＰＳはルールの必然性についてのエキスパート
の確信を利用している。これは推定が真であるというこ
とについて証拠の存在がどの程度必要かを示している。

この必然性には、−１から＋１の範囲にある必然性ファ
クタＮＦとして示される数値表示が与えられる。この場
合ＮＦの正の値は、推定が真でないということを証拠の
不在が暗示していることを示し、そして負の値は推定が
真であるということを証拠の不在が暗示していることを
示している。

第８図は別の普通の構成を示しており、そこでは複数の
ルール１２８〜１３０が証拠ノ−ド１３２〜１３５を誤
動作ノード１３８へ接続している。要素１４０は、ａ）
遷宮的な仕方で（すなわち、もし証拠１３４０Ｒ１３５
が存在すれば、）またはｂ）連合的な仕方で（すなわち
、もし証拠１３４ＡＮＤ１３５が存在すれば、）、証拠
を組合わせることを示している。

診断されているシステムにおける結論的にあり得る誤動
作に至る確信は、反復サイクルにおいて証拠から推定へ
伝えられていき、反復サイクルの初めに各ノードのＣＦ
、ＭＢ。

ＭＤの値は（ＭＢが、従ってＣＦが＋１であるとされて
いるセンサノードを除いて）＄にリセットされる。

もし証拠のＣＦが正であると、そのときはルールの妥当
性を用いて確信を伝え、もし証拠のＣＦが正であると、
そのときはルールの必然性を用いる。もしＣＦが零なら
ば、何もない。

基本的には、もし証拠ＣＦが正であり、そしてＳＦが正
であると、その推定のＭＢは増大する。もしＳＦが負で
あれば、そのときは推定のＭＤは増大する。

反対に、もし証拠ＣＦが負であれば、モしてＮＦが正で
あれば、そのときは推定のＭＤは増大し、そしてもしＮ
Ｆが負であれば、推定のＭＢは増大する。例として、第
７図の単　・−ルールについて、ＭＢとＭＤがルールの
推定の信頼性と誤りとであり、ＣＦがルールの証拠にお
ける確信であり、ＳＦとＮＦとがルールの妥当性と必然
性とであるとすると、その場合： もしＣＦ＞　ＯｌそしてＳＦ＞　０であれば、ＭＢ−Ｃ
Ｆ　Ｘ　　ＳＦ　　　　（１）ＭＤは変化しない。

もしＣＦ＞０．そしてＳＦ＜０であれば、ＭＯ−ＣＦ　
Ｘ　（−５Ｆ）　　　（２）ＭＢは変化しない。

もしＣＦ＜０．そしてＮＦ＞　０であれば、ＭＯ−（−
ＣＦ）Ｘ　　ＮＦ　　　　　（３）ＭＢは変化しない。

もしＣＦ＜Ｏ，モしてＮＦ＜　Ｏであれば、ＭＢ−１１
：Ｆ　Ｘ　　ＮＦ　　　　（４）ＭＤは変化しない。

第８図の多数ルールの場合には、各ルールを順次に調べ
、そして以下のように各ルールについて計算を遂行する
ことにより最終値を得る（この場合ＭＢｏｌｄとＭＤｏ
ｔｄとは各計算前のルールの推定（誤動作）の確信と誤
りであり、ＣＦはルールの証拠の確信であり、ＳＦとＮ
Ｆとはルールの妥当性と必然性であり、そしてＭＢｎ、
、とＭＤｎ＠、とは各計算後のルールの推定（誤動作）
の信頼性と誤りである）。

もしＣＦ＞０．　　そしてＳＦ＞　Ｏならば、ＭＢ−ｎ
ｅｗ−ＭＢｏｌｄ”　（１−ＭＢｏｔａ）　　×ＣＦ　
Ｘ　ＳＦ　　　（５）ＭＤｎａｗ−ＭＤｏｌｄ もしＣＦ＞Ｏ，そしてＳＦ＜０ならば、ＭＤ６＠ｗ−Ｍ
Ｄｏｌｄ　÷（１−ＭＤ、＋　ｄ）　　　Ｘ　　ＣＦＸ
　　（−５Ｆ）　　　　（６）ＭＢｙｌｓｗ−ＭＢｏｌ
ｄ ５．　　もしＣＦ＜０．　　モしてＮＦ＞　０ならば、
ＭＤｎａｗ−ＭＤｏｌｄ÷（１−ＭＤｌ）ｌｄ）　　Ｘ
　（−ＣＦ）　　Ｘ　ＮＦ　　（７）ＭＢｎａｗ−ＭＢ
ｏｌａ もしＯＦ＜０．　　モしてＮＦ＜０ならば、ＭＢｎａｗ
＝ＭＢｏ＋ｄ”（１−ＭＢｏｌｄ）　　　Ｘ（：ＦＸＮ
Ｆ　　　　（８）ＭＤｎｅｗ−ＭＤｏｔｄ 遷宮的な論理ノード（ＯＲファンクション）については
すべての証拠のうちの最高の確信ファクタを使用するか
、または最大ＭＢから最小ＭＤを差し引くとによりＣＦ
を得る。もし論理ノードが連合的（ＡＮＤファンクショ
ン）であれば、すべての確信ファンクションのうちの最
低を使用するか、またＣｔ最小ＭＢから最大ＭＤを差し
引くことによりＣＦを得る。別の方法として、ＯＲファ
ンクションとＡＮＤファンクションにつり）て重みつき
平均を使用してもよい。

ＡＮＤとＯＲファンクションは木質的にデジタル（１ま
たは０）ではなく、そして使用される論理は暖味論理と
して知られてし）る。

従って、ここで使用されているように、曖昧論理ＯＲを
ＦＡＮＤで表わし、そして曖昧論理ＯＲをＦＯＲで表わ
し、他方重みつきＡＮＤファンクションをＷＡＮＤで表
わし、そして重みつきＯＲファンクシミンをＷＯＲで表
わす。

かくして、既出の適当な式を用いることにより、信頼性
及びまたは誤りめ程度を推定について計算し、そしてこ
れらの値からその推定における確信を関係ＣＦ＝ＭＢ−
ＭＤから計算する。

ルールの妥当性（Ｓ　Ｆ）または必然性（ＮＦ）は多く
の場合定数として表わされる。他の場合は妥当性及び／
または必然性は、何かの他のファンクションとして表わ
される（このファンクションは特定の変数に対しそれを
算定することにより一定数の妥当性または必然性ファク
タを発生する）。利用される共通ファンクションは折線
ファンクションであり、それの２つの例を第９Ａ図と第
９Ｂ図とに示す。これらの図のＹ軸は垂直スケールで−
１から＋１まで変化するＳＦ（またはＮＦ）を表わして
いる。Ｘ軸の水平スケールは、例えばセンサの読みまた
はある演算の結果のような変数の値を表わしている。第
９Ａ図において、もし変数の値が０とａとの間であるか
、またはｆよりも大きいと、それは−１の、ＳＦを生じ
、もし値がＣとｄとの間にあれば、それは＋１のＳＦを
生じる。ａとＣとの間の値またはｄとｆとの間の値が、
−１と十との間のＳＦを生じる。

以下余白 別のタイプの有用なルールは読みの変換ルールであり、
これは実施するときは、ルールの証拠ノードに見出され
る値に変換ファンクションを適用する。もし証拠ノード
がセンサであると、その値は必要とされれば変換によっ
て適当な転換、スケーリング等を行ったセンサの読みで
ある。

第１０図は、ＲＴＤの読みに基いて種々の発電機の異常
状態に到達する、既知のエキスパートシステムを構成し
ている本発明の診断プロセスを示すノーダルダイヤグラ
ムまたはフローチャートである。任意の相グループの右
と（添字ｒ）、左（添字ｌ）の２つのＲＥＤセンサへ適
用したものとしてプロセスを示し、そして第１０図の診
断プロセスを相グループのすべてのセンサ対に対して反
復して行うことを理解されたい。この構成は、巻線以外
の発電機の要素を検査する更に複雑な発電機の診断シス
テムの１つのサブシステムを表わしている。相グループ
毎に１つのセンサ対しか示さないけれども、他の選択さ
れた、もしくはすべてのコイルセクションにセンサ対を
設けることもある。

既に述べたように、ＰＡＲ値は正規化されており、そし
てそれはナマの温度読みへ補正ファクタを加え（検出器
相互間の僅差を補償し、）すべの検出器の平均温度で割
り、そして１００を掛けることにより通常得られる。

こうして、もし補償した温度読みがある特定の大きさの
負荷に対して平均に等しいと、ＰＡＲ値は温度値の代わ
りに１００％となる。

ＰＡＲ値は一例であり、他の温度値を希望するのであれ
ば使用できる。

センサノード１５０．１５２は第１０図のサブシステム
の診断の第１段にあり、そして第３図に示す右と左のセ
ンサの正規化ＰＡＲ値（正規化のための計算は、例えば
診断コンピュータ１０６（第６Ａ図または６Ｂ図）また
は他の手段を用いて行う）をうける。センサノード１５
０が支持しているルール１５４は所定のファンクション
を使用してＰＡＲ−ｒ値をその値は正常なレンジより高
いという確信ファクタに、ノード１５６で示すように、
移している。

同様なプロセスをノード１５２のＰＡＲ−１の読みにつ
いても実施して、その値が高いか、または低いかをノー
ド１６６と１６８とで示すようにルール１６２と１６４
とにより決定している。

センナが異常を示さない、正常状態にあってはＰＡＲ−
ｒの高い読みにおける確信は、確認されたハイノード１
７２ヘルール１７０によりそのまま変更されずに送られ
、モしてＰＡＲ−ｒの低い読みにおける確信は、確認さ
れたローノード１７６ヘルール１７４によりそのまま変
更されずに送られる。しかし、ＲＴＤの異常が認められ
るときは高い読みと低い読みとにおける確信は小さくさ
れなければならない。

基本的には、この確信の変更は、ルールの妥当性ファン
クション及びまたは必然性ファンクションを変えるよう
に働くパラメトリック変更ルールにより実施される。も
しＰＡＲ−ｒ値を得るのに使用されているそのＲ’ＴＤ
が、誤動作ノード１８０により示されるように、欠陥を
生じているのであれば、その場合はバラルト（ｐａｒａ
ｌｔ）ルール１８２がルール１７０と１７４の妥当性を
変え、高低のＰＡＲ値の信頼性の伝達を修正する。欠陥
ＲＴＤが存在しなければ、これらのルール１７０．１７
４の妥当性はそのまま変えられずに、ノード１７２と１
７６とで示すように、確認された高低の読みを確立する
。

センサの電子装置部分の特性が緩慢に変化することがあ
ると、それにより与えられる温度表示は誤りとなるが、
既知範囲内の動作ではある。しかし、もしＲＴＤが開路
によるなどして、突然性能を低下したりすると、そのと
きは温度表示は既知範囲外に出てしまう。

欠陥ＲＴＤをテストして誤動作ノード１８０に示す異常
に到達する一つの方法はＲＴＤ温度Ｔｒ（センサノード
１８４に入れられている）をテストしてそれが有効動作
限界を越えているか否かを検知することである。折線ル
ール１８６を使用して温度読みから欠陥ＲＴＤを決定す
る。

同様にして、高いまたは低いＰＡＲ−１の値はルール１
９０と１９２とにより、それぞれの確認されたハイノー
ド１９４とローノード１９６へ伝えられる。既に説明し
たように、この伝達は、ＰＡＲ−１の値の算出に使用し
たＲＴＤの欠陥が欠陥ＲＴＤノード２００により突き止
められているときに変化を生じるように働くパラルトル
ール１９８によりルール１９０と１９２の妥当性を変化
させることにより、修正される。この欠陥状態は、折線
ルール２０４を適用するセンサノード２０２のＲＴＤ温
度ＴＩの値を用いて決定する。

もしＰＡＲ値が高くも低くもないと、そのときは、それ
は正常である。正常読みの存在は第１０図の診断プロセ
スにおいて利用され、そして正常読みの決定は、確認さ
れた高、低の読みを利用して行われる。たとえば、ＦＡ
ＮＤ論理ファンクション２１０はＮＯＴ要素２１２と２
１３により否定される２つの入力を有している。正常読
みはルール２１Ｂによりノード２１６に到達する。換言
すれば、ＰＡＲ−ｒが正常であるという信頼性は、その
読みが高くも低くもないという証拠から決定される。同
様に、ＦＡＮＤ２２２、ＮＯＴファンクション２２４．
２２５と一緒になってルール２２０は、ＰＡＲ−１が高
くも低くもないとう証拠を利用して、ノード２２６によ
り示される正常決定（ノーマル決定）に到達する。

左右のＰＡＲの高、低または正常な値についての確認さ
れた推定を得ると、診断装置は、一連の論理ファンクシ
ョン２３６（それぞれのファンクションについては適当
な記号を付しである）を含むルール２３０−２３４を利
用して、読みの種々の組合わせについての確信ファクタ
を決定する。

例えば、ルール２３０は、２つのＰＡＲが高であるとい
うそれぞれの信頼値を一緒に加え、この結論をハイ／ハ
イノード２５０として示す。ルール２１３はロー／ロー
ノード２５１で示すようにＰＡＲが低であるという両方
の信頼値を一緒に加える。

ＰＡＲの一つが高（ハイ）であり、他の一つが低（ロー
）であると、ルール２３２がこの信頼性をノード２５２
のハイ／ロー結論に穆す。同様にして、ルール２３３は
ノード２５３に示すハイ／ノーマル状態の決定に使用し
、ルール２３４はノード２５４で示すロー／ノーマル状
態に対して使用される。これらの３つの状態は、読みの
どちらが、左または右が高か、低か、または正常かを示
さなければならないということではなく、その特定の組
合わせが存在しているということだけを示しているとい
うことに注意されたい。

ノード２５０〜２５４で提未された異なる組合わせを使
用して、監視されている発電機の相グループの全状態に
ついて相当の結論に到達する。種々の異常状態が発電機
の運転中に発生することがあり、本発明の診断装置はあ
る特定の状態が発生しているかどうかを決定し、そしで
ある程度の確信をもって操作員にその結論を提示して、
必要ならば修正動作をとれるようにする。

第１０図は限定的な意味でなくただ例示のため、ノード
２５０〜２５４での読みの組合わせにより本発明の装置
が診断する幾つかの異常状態を示しているに過ぎない。

発電機のオン・ライン運転中一本もしくはそれ以上の電
流が流れる導線が切断状態となりその回路を開くことが
ある。そこで、ルール２６０を設けて誤動作ノード２６
２で示す導線切断による異常状態の結論に到達するよう
にしている。このルールは重、みつきＯＲファンクショ
ン２６４を利用して導線切断の種々の態様を考慮するよ
うにしている。例えば、第３図も参照して、もし一つの
グループの導線全部がはんだつけしたスリーブコネクタ
から外れたならば、残りの導線グループがその開いた導
線グループの電流を引き受ける。その残りの導線グルー
プは正常状態におけるよりも大きい電流を流しているの
で、Ｉ２Ｒ損のため大量の熱を発生し、左右両センサに
ついて正常よりも高いＰＡＲ値を生じる。この種の切断
はまぎれもない事象であり、従ってノード２５０のハイ
／ハイ指示には重みつきＯＲファンクション２６４に１
という高い重みつきファンクションを与える。

もし監視されているハーフコイル内の１グループの中の
幾本かのストランドが切断しただけであれば、そのとき
はその切断ストランドを有するハーフコイルの側の通気
管スタックを流れる冷却ガスは幾らか温度が高くなり、
他方の通気管スタックを流れる冷却ガスは影響をうける
ことはない。従って、ストランド切断の結果は、一方の
ＰＡＲは高であり、他方のＰＡＲは正常であり、ノード
２５３におけるこの組合わせに、重みつきＯＲファンク
ション２６４において０．９という比較高い重みつきフ
ァクタを与えている。

別の起こり得る事態として、特定の通気管スタックを囲
む導線グループのすべてが開放回路となってその全部の
電流が他方の通気管スタックを囲んでいる残りの導線グ
ループに流れるということがある。この後の方の通気管
スタックを通る冷却ガスは高いＰＡＲの読みを生じ、他
方のＰＡＲの読みは低い。その通気管スタックを囲む導
線は電流を流しておらず、従って冷却ガスの温度は高く
ないからである。しかしこの状態は他の態様の導線開放
回路の場合程頻繁ではなく、従って重みつきＯＲファン
クション２６４には例えば０．５というような比較的小
さい重みしかっけない。

もし１本の導線が切断してしまうと、その切断点でアー
クが発生する。更に、コイルが加熱されるので、検知す
ることのできる粒状物が発生する。従って、これらの２
つのファクタが導線切断異常の決定に利用される。ルー
ル２６６はこの導線切断異常ノードを２６７で示す高い
ＲＦＭ読みに関係づけ、他方ノード２６８は導線切断異
常をノード２６９で示す低いＧＣＭの読みへ関係づける
。ノード２６７における高いＲＦＭの読みとノード２６
９における低いＧＣＭの読み（両方とも異常状態を示し
ている）における確信を、ＲＦＭとＧＣＭの読みを確認
する別のサブシステム内で確立する。別のサブシステム
内で発生した推定は第１０図中で破線で示されている。

再び第３図を参照する。もし８６ｒと８６１とが見出さ
れるコイル内のホースが両方とも破れたら、加熱された
冷却ガスは各ＲＴＤ９０ｒと９０１とへ伝えられる。こ
のような場合、ＲＴＤは、通気管スタックから出るガス
よりも、重い負荷の場合、低温の周囲温度を読んでいる
。この異常状態はノード２７２に示されており、その状
態はノード２５１におけるように両方のＰＡＲの値が低
いということでそれと認められる。運転を停止し、そし
て再始動した後重い負荷状態へ発電機が接近していくと
同時に上記の事故が発生はしていないという情報もノー
ド２７２へ入力される。これは、ＦＡＮＤファンクショ
ン２７６を利用するルール２フ４により示される。発電
機の運転停止、再始動後型負荷への最初に接近について
の入力はノード２７Ｂに与えられ、この事実はＮＯＴフ
ァンクション２８０により否定される。すなわち、もし
運転停止再始動後の重負荷への最初の接近であればロー
／ローの存在は、発電機が重い負荷でかなりの時間運転
してとて、ロー／ロー状態が両ホースの破損が多分生じ
ていることを示しているのとは異なる異常状態を示す。

周囲温度が比較的低温であって２つのＰＲ値に対しロー
／ローの読みを生じる状態でシステムが重い負荷で運転
しているのであれば、高度の確信を持ってシステムは２
本の破れたホースを有しているという結論を出すことが
できる。もしシステムが重い負荷で運転しているのでな
ければ、この異常状態における確信は、それぞれのパラ
メータ変更ルール２８２と２８３によりルール２７４の
妥当性と必然性とを変化させるだけで、排除されてしま
う。これらのルールを発生させるためには発電機の設備
に通常膜けである２つのセンサを利用する。一方のセン
サはメガワット（ＭＷ）センサであり、そして他方のセ
ンサはリアクティブメガボルトアンペア（ＭＶＡＲ）セ
ンサである。これらの読みを、それぞれルール２８８と
２９９とにより結ばれているセンサノード２８６と２８
７とに入れ、蓄積ノード２９０へこの蓄積ノード２９０
は実際の負荷指示 ＭＶＡ、−（ＭＷ）　２＋　（ＭＶＡＲ）　２を計算し
て、それを定格Ｍ’ＶＡと比較し、そして負荷レベル指
示を出す。もしこの負荷レベル指示が、例えば６０％よ
り小さければパラメータ変更ルール２８２と２８３とが
働いてルール２７４の妥当性の値と必然性の値とを減少
する。もし負荷レベルが６０％より大きく、重い負荷を
示していると、そのときはルール２７４の妥当性と必然
性とを変えるようなことは何もしない。

別の異常状態は、２木のホースのうち１木だけが破れて
いる状態を記述しているノード２９４において示されて
いる。このような状態においては、正常なＰＡＲ値は一
方のＰＴＤにより与えられ、そして他の方のＲＴＤは周
囲環境の低い温度を読んでルール２９６により誤動作ノ
ード２９４へ結合されているノード２５４で示されてい
るように、低いＰＡＲ値を得ている。ルール２７４の場
合のように、パラメータ変更ルール２８２と２８３とは
、もし負荷レベルが高い値になければルール２９６の妥
当性と必然性とを変える。

もしホースが導線切断と同時に破れると、そのときは一
方のＲＴＤの測定は（重い負荷で）低ＰＡＲ値を生じ、
他方のＲＴＤの測定は高いＰＡＲ値を生じる。この状態
は、ノード２５２のハイ／ロー組み合わせを一方のホー
ス破損状態２９４へ結合しているルール２９８により記
述されている。一方のホース破損と一本の導線切断との
組合わせは先ずありそうにもないことであると考えらえ
れるので、ルール２９８の妥当性と必然性とは低い値で
あり、しかもその値はパラメター変更ルール２８２と２
８３とにより更に低減される。

発電機を最初に組立てる際、またはそれを改造する時し
ばしばマスキングテープを通気管の端に貼ってペンキ及
びまたは破片が入らないようにすることがある。もしテ
ープを取るのを忘れて監視しているコイルの通気管を塞
いだままにして組立てまたは改造後初めて発電機の負荷
が重くなると、ＲＴＤは比較的−低い周囲温度を感知し
て、２つの低いＰＡＲ値を生じる。完全に通気管が閉塞
されたこの異常状態はノード３００で記述されており、
モしてノード２５１のロー／ロー指示と組立てまたは改
造後最初に重負荷状態に発電機が到達する時間の、ノー
ド２７８からの指示とに基づ＜ＦＡＮＤファンクション
３０４を利用するルール３０２により前記の完全閉塞異
常状態は支持されている。このシナリオは通気管の入口
端における閉塞を想定している。

ガスの流れを阻止する出口端のマスキングテープは、か
なりの確実さをもって、ガスの流れを圧力差により取除
かれる。

完全に閉塞された状態では、コイルは熱くなり、それに
よりＧＣＭが検出できる粒状物を生じる。従って、この
通気管が完全に閉塞した異常状態は、ノード２６９の低
いＧＣＭの読みのために通気管の完全閉塞についての確
信を高めるルール３０６によって更に支持をうける。

ノード３１０の異常状態は、通気管が完全に閉塞されて
はいないが、部分的に閉塞されている場合を考慮してい
る。この状態は組立てまたは改造中に生じるだけではな
く、部品及びまたは材料が緩んだりして通気管を部分的
に閉塞することがある発電機の実際のオンライン運転中
にも生じる。ＦＯＲファンクション３１４を利用して、
ルール３１２は種々の部分閉塞のパターンにより生じる
種々のＰＡＲ値の組合わせを考慮している。例えば、左
右両方の通気管スタックが部分的に閉塞されて、それに
より冷却ガスの流れが阻止される。この阻止されたガス
流により冷却ガスは熱くなり、左右両側で高いＰＡＲ値
を生じる結果となる。従ってノード２５０のハイ／ハイ
指示は考慮される一つの組合わせである。

もし更に一側で、ホースへ接続されている通気管が完全
に閉塞したならば、そのときはその側のＲＴＤの読みは
低温環境のため低下し、他方のＲＴＤの読みは高温とな
りノード２５２のハイ／ロー指示を生じることになる。

ルール３１２の第３の考慮事項はノード２５３のハイ／
ノーマル状態であり、そこでは一方の通気管スタックの
内の幾本かの通気管が部分的に閉塞され、高いＰＡＲ値
を結果として生じ、他方の通気管のスタックではその側
のＰＡＲの読みを幾らか高くするが、それでもなお正常
範囲内であるという程度の重大とはいえない閉塞となっ
ている。

ノード２５１のロー／ローＰＡＲ値における確信がＦＯ
Ｒファクンシａンの考慮に含まれており、左右両方の通
気管スタックのためのＲＴＤへ至る個々の通気管の完全
閉塞を伴う両通気管スタックの部分閉塞により生じる状
態である。

部分閉塞がどのような状態であってもそれによる加熱は
粒状物を生じ、ノード３１０で示される異常状態はルー
ル３１６により結合されている、低いＧＣＭの読み２６
９によって支持される。

第１０図の例で記述されている最後の異常状態は、ノー
ド３２０が記述しているセンサの誤動作である。これに
ついては、センサは温度読みを得るのに使用される装置
として規定されている。第６Ａ図または６Ｂ図において
、センサはＲＴＤばかりでなく、ＲＴＤの抵抗から各温
度を計算する走査・変換回路も含んでいる。

発電機が重い負荷で運転しているときに、もしロー／ノ
ーマル指示（ノード２５４）に高い確信が生じると、多
分その組合わせは一本のホースが破れていることによる
のである。しかし、発電機が重い負荷で運転していない
と、そのときはロー／ノーマルの組合わせが存在する論
理的理由はなく、その場合センサの一方または両方とも
多分故障であるということになる。この相互関係はルー
ル３２２により確立される。もし蓄積ノード２９０の演
算の結果負荷レベル６０％以下ということになればパラ
メータ変更ルール３２４がルール３２２の妥当性と必然
性とを増大する。

もし負荷レベルが実際に高い、すなわち６０％より大き
ければ、ルール３２２の妥当性と必然性とは低いままで
ある。

ノード２５１のロー／ロー組合わせにおける高い確信は
、大きい負荷では、２本のホースの破れは１本の通気管
の閉塞を示している。しかし、小さい負荷では周囲温度
が低く、そのためロー／ロー指示はセンサの誤動作を表
わしている。この関係はルール３２８が規定しており、
その妥当性と必然性とは、負荷が軽いときパラメータ変
更ルール３２４と３２５により、ルール３２２のように
、増大される。

この例の最終ルール、ルール３３０はセンサの誤動作を
表わすハイ／ロー指示に係る。

既に説明したように、ハイ／ロー指示は導線切断の誤動
作を表わしている。最もこの可能性には重みはあまりつ
けられていない。同様に、ハイ／ロー組合わせは導線切
断とホース破損との組合わせとなるが、こ６も可能性は
小さい。従って、ハイ／ロー組合わせの第３の可能性は
誤動作するセンサということである。

もちろん、センサの誤動作の可能性はノー４゜フル／ノ
ーマル組合わせを含むどのような組合わせでも存在し得
るのであり、第１０図に示した３つの例は最もありそう
なものと考えられる。

もしセンサの誤動作が指示されると、それは端子板１０
０でＲＴＤの抵抗読みを手動でとることにより比較的簡
単に調べられる。ここで、ＲＴＤが動作しないのではな
いと考えられる。そのような状態はもっと早くノード１
８０または２００で示されていた筈だからである。抵抗
値は、ＲＴＤが測定している温度に相当する電圧に変換
される。これらの温度指示電圧をコンピュータに入力し
、コンピュータはＰＡＲ値を算出する。もしセンサの誤
動作指示をトリガーする組合わせにおける高い確信が温
度の手動入力の結果として消失するのであれば、そのと
きは操作者が修理しなければならない故障がセンサにあ
るということになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、発電機の断面略図である。 第２図は、発電機のステータのスロット中に配置した２
つのハーフコイルを示す断面図である。 第３図は、２つのハーフコイルの端を通気管と温度検出
器とに電気的に接続した状態を示す。 第４図は、第１図の発電機の種々の相と温度検出器の配
置とを示す。 第５図は、発電機の巻線を示す結線図である。 第６Ａ図と第６Ｂ図は温度読みとりと、診断装置への温
度の読みの転送とを示すブロック図である。 第７図と第８図とは、本発明において使用されるエキス
パートシステムの一型式を説明するノーダルダイアダラ
ムを示す。 第９Ａ図と第９Ｂ図とはエキスパートシステムに使用さ
れる典型的なファンクションを示す。 第１０図は、本発明の動作を示すフローダイアグラムで
ある。 ３０・・・・ＲＥＭ ３２・・・・ＧＣＭ １０２・・・・操作と変換 １０４・・・・データセンサ １０６・・・・診断コンピュータ １０８・・・・表示装置 １２０・・・・証拠 １２２・・・・推定 １３２．１３３．１３４．１３５・・・・証拠１３８．
３２０・・・・誤動作 １５０　・・　・・　Ｐ　Ａ　Ｒｒ ｌ　５２　・・・・　ＰＡＲｌ １５６．１６６・・・・ハイ １６０．１６８・・・・ロー １７２．１９４・・・・確認されたＨ１１７６．１９６
・・・・確認されたＬ０１８０．２００・・・・欠陥Ｒ
ＴＤ １８４　・・　・・　Ｔｒ ２０２　・・　・・　Ｔ１ ２１６、２２６　・・・・ＮＯＲＭ ２１０、２２２、２７６、３０４　・・・・　ＦＡＮＤ
２５０・・・・ハイ／ハイ ２５１・・・・ロー／ロー ２５２・・・・ハイ／ロー ２５３・・・・ハイ／ノーマル ２５４・・・・ロー／ノーマル ２６２・・・・導線切断 ２６４−−−−ＷＯＲ ２６７・・・・ＲＦＭハイ ２６９・・・・ＧＣＭロー ２７２・・・・２本のホース ２７８・・・・投入後最初の重負荷 ２８６　・・　・・　ＭＷ ２８７　・・　・・　ＭＶＡ　　Ｒ ２９０・・　・・　Ｍ　ｖ　Ａ　ａ ２９４・・・・１本のホース破損 ３００・・・・完全閉塞通気管 ３１０・・・・部分閉塞通気管 ３１４・・・・ＦＯＲ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、４ Ｆ　Ｉ　Ｇ、　５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷却ガスを流す第１と第２の通気管スタックを内部
   に設けた複数のコイルセクションを有する発電機の巻線
   システムの状態を診断するため、選択されたコイルセク
   ションの第１と第２の通気管スタックから出る冷却ガス
   の温度を監視し、第１と第２の温度指示信号を与える手
   段を備えた診断装置において、第１と第２の温度指示信
   号を入力として受ける診断コンピュータを備え、このコ
   ンピュータは第１と第２の正規化した温度指示信号を発
   生し、これらの信号が正常範囲内にあるか否かを決定し
   、そしてその正常範囲内の正規化信号と正常範囲外の正
   規化信号との所定の組合わせをつくり、これらの信号か
   ら監視されているコイルセクションにあり得るとして予
   め定めた異常状態の指示と、この異常状態の指示を表す
   出力信号を操作員へ提示することを特徴とする診断装置
   。 ２、第１と第２の正規化した温度信号は、それらが正常
   範囲より高いか、低いかまたはその正常範囲内にあるか
   によりハイ、ローまたはノーマルであり、所定の組合わ
   せはハイ／ハイ、ロー／ロー、ハイ／ロー、ハイ／ノー
   マルそしてロー／ノーマルの組合わせを含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の診断装置。 ３、巻線システムは相巻線グループを含み、監視手段を
   相巻線グループ毎に設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の診断装置。 ４、監視手段を各相巻線グループの１つのコイルセクシ
   ョンだけに設けたことを特徴とする特許請求の範囲第３
   項に記載の診断装置。 ５、巻線システム内のアークの存在を検出し、その存在
   を示す出力信号を発生する無線周波数モニタ、及び巻線
   システムの過熱により生じる冷却ガス内の粒状物質の存
   在を検出して、その存在を示す出力信号を発生する発電
   機状態モニタを備え、診断コンピュータは、所定の組合
   わせと同様、無線周波数モニタと発電機状態モニタの出
   力信号に応答して、予め定めた異常状態の一つを表わす
   指示を発生することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の診断装置。 ６、発電機の負荷レベルを決定し、そしてそれを表わす
   出力信号を発生する手段を備え、診断コンピュータは所
   定の組合わせと同様、負荷レベルにも応答して予め定め
   た異常状態の一つを表わす指示を発生することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の診断装置。 ７、予め定めた異常状態の一つは巻線システム内の導線
   の切断を表わしていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の診断装置。 ８、監視手段は第１と第２の温度検出器、これらの検出
   器へ第１と第２の通気管スタックから出る冷却ガスを流
   す第１と第２のガス導管を備え、予め定めた異常状態の
   一つはガス導管の一つが破損した状態を示していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の診断装置。 ９、予め定めた異常状態の一つはガス導管が両方とも破
   損したことを示していることを特徴とする特許請求の範
   囲第８項に記載の診断装置。 １０、予め定めた異常状態の一つが第１と第２の通気管
   スタックの完全な閉塞を示していることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の診断装置。 １１、予め定めた異常状態の一つが第１及びまたは第２
   の通気管スタックの部分閉塞を含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の診断装置。 １２、予め定めた異常状態の一つは監視手段の誤動作を
   示していることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の診断装置。