SE516408C2 - Power consumption control method for alternating current machine, involves measuring temperature of rotor which is used as control parameter to optimize power conversion in thermally controlled manner - Google Patents

Power consumption control method for alternating current machine, involves measuring temperature of rotor which is used as control parameter to optimize power conversion in thermally controlled manner

Info

Publication number
SE516408C2
SE516408C2 SE516408DA SE516408C2 SE 516408 C2 SE516408 C2 SE 516408C2 SE 516408D A SE516408D A SE 516408DA SE 516408 C2 SE516408 C2 SE 516408C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
temperature
rotor
machine
stator
current
Prior art date
Application number
Other languages
Swedish (sv)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Publication of SE516408C2 publication Critical patent/SE516408C2/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/04Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies
    • G01K13/08Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies in rotary movement
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00016Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus
    • H02J13/00017Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus using optical fiber
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00032Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for
    • H02J13/00036Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for the elements or equipment being or involving switches, relays or circuit breakers
    • H02J13/0004Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for the elements or equipment being or involving switches, relays or circuit breakers involved in a protection system
    • H02J13/0086
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1892Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks the arrangements being an integral part of the load, e.g. a motor, or of its control circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0061Details of emergency protective circuit arrangements concerning transmission of signals
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/05Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0852Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load directly responsive to abnormal temperature by using a temperature sensor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/22Flexible AC transmission systems [FACTS] or power factor or reactive power compensating or correcting units
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y04S40/124Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using wired telecommunication networks or data transmission busses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

The temperature at critical points of rotor winding and its insulation is measured continuously or intermittently. The measured temperature is used as control parameter for rotor current and the power conversion of the machine is performed in a thermally controlled manner by controlling continuous operation of the machine. Independent claims are also included for the following: (a) Rotating electric alternating current machine; (b) Electric power plant.

Description

516 408 ,._,.._.__. .... .. . . - 2 'iiïïiš*§..ï=II='-.IÉ¿.É 5"' Transmission av både reaktiv och aktiv effekt bidrar till effektförluster i elkraftnät. Vidare kan brist på reaktiv effekt, eller en ogynnsam fördelning av den i en elkraftanläggning eller ett elkraftnät leda till s.k. spänningskollaps. 516 408, ._, .._.__. .... ... . - 2 'iiïïiš * §..ï = II =' -. IÉ¿.É 5 "'Transmission of both reactive and active power contributes to power losses in power grids. Furthermore, lack of reactive power, or an unfavorable distribution of it in a electric power plant or an electric power grid lead to so-called voltage collapse.

Detta är särskilt viktigt i samband med att det uppträder större fel i kraftnätet, t.ex. när större generatorer eller motorer plötsligt faller ur. När detta sker, ändras elkraftnätets egenskaper. Olika regulatorer i elkraftnätet eller elkraftanläggningen kommer att försöka att upprätthålla frekvensen och spänningen inom de förutbestämda gränsvärdena. Detta kan idag bland annat göras genom att ändra aktiv och reaktiv produktion hos generatorer och genom att ändra omsättningsförhållandet genom lindningskopplarreglering i transformatorer. Det har emellertid vid vissa tillfällen visat sig att detta inte har varit tillräckligt. Om behovet av reaktiv effekt är större än det som elkraftnätet kan tillgodose, så kan överföringsförmågan i elkraftnätet bryta samman mycket snabbt genom att maximalpunkten på den s.k. PV-kurvan passeras eller genom att det sker ytterligare urkopplingar av kvarvarande produktionsenheter på grund av överlast. Begränsningen i mängden Överförd effekt beror i många elkraftnåt på brist på reaktiv effekt, framför allt på kritiska ställen i nätet och inte på att termiska gränsvärden för transmissionslinjer överskrids. Det är alltså av stor vikt för att en elkraftsnätsoperatör ska kunna kontrollera elkraftnätets spänning, att upprätthålla en lämplig fördelning av källor och sänkor för reaktiv effekt, och att kunna ändra denna fördelning under kortare perioder.This is especially important in connection with major faults in the power grid, e.g. when larger generators or motors suddenly fail. When this happens, the properties of the power grid change. Various regulators in the electricity grid or power plant will try to maintain the frequency and voltage within the predetermined limit values. This can be done today, among other things, by changing the active and reactive production of generators and by changing the turnover ratio through winding coupler control in transformers. However, on some occasions it has been shown that this has not been enough. If the need for reactive power is greater than that which the electric power grid can satisfy, then the transmission capacity in the electric power grid can collapse very quickly by the maximum point on the so-called The PV curve is passed or by further disconnections of the remaining production units due to overload. The limitation in the amount of transmitted power is due in many electric power lines to a lack of reactive power, above all to critical places in the grid and not to the fact that thermal limit values for transmission lines are exceeded. It is therefore of great importance for an electricity network operator to be able to control the voltage of the electricity network, to maintain an appropriate distribution of sources and depressions for reactive power, and to be able to change this distribution for shorter periods.

Ett sätt att styra den reaktiva effekten är introduktionen av faskompen- serande element i elkraftnätet. För stora och komplicerade nät, speciellt om belastningen skiftar natur från en tidsperiod till en annan, kräver sådana lösningar omfattande analyser och simuleringar för att på ett optimalt sätt bestämma placering och elektrisk effekt för dessa faskompensatorer. Vidare ïyflO krävs det procedurer för hur dessa ska styras för olika driftförhållanden i . i ' nätet. En annan åtgärd för att kontrollera mängden reaktiv effekt kan vara att ändra på driftbetingelserna för växelströmsmaskiner, för att få dessa att minska eller öka levererad eller förbrukad reaktiv effekt. Eftersom många 516 goa växelströmsmaskiner, både i generatordrift och i motordrift, verkar nära sina nominella effekter, är emellertid marginalerna för sådana ändringar normalt mycket små. För att på ett betydande sätt kunna påverka förhållandet mellan reaktiv och aktiv effekt måste typiskt sett även maskinens aktiva effekt minskas, för att inte magnetisering eller lindningstemperaturer ska överstiga sina nominella värden. En faskompensering via växelströms- motorer kan därför normalt endast ske genom att minska den aktiva effekten, vilket i de flesta fall är otillfredsställande.One way of controlling the reactive effect is the introduction of phase-compensating elements in the electricity grid. For large and complex networks, especially if the load changes nature from one period of time to another, such solutions require extensive analyzes and simulations to optimally determine the location and electrical power of these phase compensators. Furthermore, ïyflO requires procedures for how these are to be controlled for different operating conditions in. in the net. Another measure to control the amount of reactive power may be to change the operating conditions of AC machines, in order to reduce or increase the delivered or consumed reactive power. However, since many 516 good AC machines, both in generator operation and in motor operation, operate close to their nominal effects, the margins for such changes are normally very small. In order to be able to significantly influence the ratio between reactive and active power, the active power of the machine must typically also be reduced, so that magnetization or winding temperatures do not exceed their nominal values. Phase compensation via AC motors can therefore normally only take place by reducing the active power, which in most cases is unsatisfactory.

Växelströmsmaskiner enligt teknikens ståndpunkt är normalt försedda med olika slags överbelastningsskydd och/ eller begränsningsanordningar.Prior art AC machines are normally provided with various types of overload protection and / or limitation devices.

Gränserna för hur hårt en växelströmsmaskin kan utnyttjas sätts ofta av överväganden angående temperaturer, t.ex. stator- och rotorlindningarnas temperaturer. Tillåtna strömmar i lindningarna uppskattas i allmänhet med hjälp av enkla teoretiska modeller. För rotorlindningen sätts typiskt en gräns för strömmen av magnetiseringsutrustningen. Denna kan ha en gräns vid t.ex. nominell rotorström. Större maskiner är ofta utrustade med en rotorströmbegränsare som förutom en momentan begränsare kan innehålla en tidsfördröjning som tillåter en viss överström under en kortare period.The limits of how hard an AC machine can be used are often set by considerations regarding temperatures, e.g. the temperatures of the stator and rotor windings. Permissible currents in the windings are generally estimated using simple theoretical models. For the rotor winding, a limit is typically set for the current of the magnetizing equipment. This can have a limit at e.g. rated rotor current. Larger machines are often equipped with a rotor current limiter which, in addition to an instantaneous limiter, can contain a time delay that allows a certain overcurrent for a shorter period.

Denna begränsning är emellertid statisk och tar inte hänsyn till synkronmaskinens faktiska termiska tillstånd.However, this limitation is static and does not take into account the actual thermal condition of the synchronous machine.

Statorlindningen på växelströmsmaskiner skyddas normalt av ett överströmsskydd. Vid överlast av maskinen, såsom att strömmen överskrider en gräns som ges av nominell effekt, så kopplas maskinen ur. *:"É Synkronmaskiner kan vara utrustade med en statorströmbegränsare. Man kan då reglera ned rotorströmmen för att begränsa den reaktiva effekten så att driftpunkten bibehålls inom det tillåtna arbetsområdet i ett välkänt "P-Q- cirkeldiagram", som för fackmannen ofta kallas kapabilitetsdiagram. Detta görs också oberoende av statorlindningens faktiska temperatur.The stator winding on AC machines is normally protected by an overcurrent protection. In the event of an overload of the machine, such as the current exceeding a limit given by the rated power, the machine is switched off. *: "É Synchronous machines can be equipped with a stator current limiter. You can then regulate the rotor current to limit the reactive power so that the operating point is maintained within the permitted working range in a well-known" PQ pie chart ", which is often referred to by those skilled in the art. also independent of the actual temperature of the stator winding.

Växelströmsmaskiner med en effekt över 5 MVA utrustas idag med resistiva temperaturmätare (t.ex. Pt100-element) som placeras i eller i nära 516 408 .... .. . . - -4 '-.-' '::2'::2-a.f=::=--.:% anslutning till statorlindningen. Dessa ger en god information om lindningens arbetstemperatur. Dessa kopplas till ett skydd som kopplar ur maskinen när temperaturen når över ett visst gränsvärde. Dessa gränsvärden är typiskt fastställda från temperaturklassen eller från mätningar under igångkörandet av maskinen.AC machines with an output above 5 MVA are today equipped with resistive temperature gauges (eg Pt100 elements) that are placed in or near 516 408 .... ... . - -4 '-.-' ':: 2' :: 2-a.f = :: = -.:% Connection to the stator winding. These provide good information about the working temperature of the winding. These are connected to a protection that disconnects the machine when the temperature reaches a certain limit value. These limit values are typically determined from the temperature class or from measurements during commissioning of the machine.

Ett problem med maskinskydd och -begränsare enligt teknikens ståndpunkt är att de i många fall bygger på grova statiska modeller om förlustgenerering och -ledning samt temperaturstegring. De faktiska förhållandena, såsom variation i omgivningens temperatur beaktas i allmänhet mycket lite. För att ett skydd ska erhållas även för tämligen extrema förhållanden måste stora säkerhetsmarginaler användas. I mindre extrema fall leder detta till att skydden löser ut onödigt tidigt i en process. Vidare, om ett lastfall eller fel i elkraftnätet orsakar en ogynnsam fördelning av reaktiv och aktiv effekt, kan detta lätt leda till en temperatur- och /eller strömförhöjning i vissa delar av en växelströmsmaskin. Om skyddet är ställt på en alldeles för låg nivå kan en sådan elkraftnätssituation leda till att maskinens skydd aktiveras och att maskinen därmed stängs av. Detta kan i sin tur leda till ett förvärrat tillstånd för elkraftnätet.A problem with machine protection and limiters according to the state of the art is that in many cases they are based on rough static models of loss generation and conduction as well as temperature rise. The actual conditions, such as variation in ambient temperature, are generally considered very little. In order for protection to be obtained even for rather extreme conditions, large safety margins must be used. In less extreme cases, this leads to the protections triggering unnecessarily early in a process. Furthermore, if a load drop or fault in the electric power grid causes an unfavorable distribution of reactive and active power, this can easily lead to an increase in temperature and / or current in certain parts of an AC machine. If the protection is set at a far too low level, such a mains power situation can lead to the protection of the machine being activated and the machine being switched off. This in turn can lead to a deteriorating condition of the electricity grid.

SUMMERING Ett allmänt syfte med den föreliggande uppfinningen är sålunda att tillhandahålla metoder och anordningar för växelströmsmaskiner, med vilka man ökar möjligheterna och flexibiliteten att tillfälligtvis ändra förbrukad eller tillförd aktiv eller reaktiv effekt till ett elkraftnät. Ett annat syfte är att tillhandahålla elektriska växelströmsmaskiner som har större marginaler för ändringar av dess drifttillstånd. Ett ytterligare syfte med den föreliggande uppfinningen är att på sikt tillhandahålla ett kraftnät med utökade ë-:ÅO möjligheter till planerade och /eller samordnade effektförändringar. Vidare är , I U det också ett syfte med uppfinningen att tillhandahålla ett förbättrat övereffektskydd för växelströmsmaskiner. 5165408 š3,¿,,,._.,_-H,., De ovanstående syften åstadkoms av förfaranden och anordningar enligt de bifogade patentkraven. I allmänna ord, mäts temperaturen av rotor- och/ eller statorlindingen under drift. Den uppmätta temperaturen används sedan för att på ett kontrollerat sätt utnyttja den marginal i termiskt materialutnyttjande som isoleringsmaterialet i våxelströmsmaskiner i allmänhet har. Rotor- och/ eller statorström kan regleras för att ge upphov till önskad produktion eller förbrukning av aktiv och reaktiv effekt. Även om regleringen av strömmarna och lindningamas temperaturer fås att överskrida nominella värden, kan man med temperaturövervakningen medvetet tillåta detta under en begränsad tid, eventuellt på bekostnad av materialets livslängd. Samma övervakningsprincip kan även utnyttjas för att ge växelströmsmaskinen ett flexiblare skydd mot överbelastning. Ett elkraftsnät med våxelströmsmaskiner av detta slag kan utnyttja befintliga temperaturmarginaler i tillkopplade maskiner, och vid driftproblem kan dessa marginaler under kortare tid tas till vara för att underlätta den fortsatta driften av elkraftsnätet. Om information om de olika maskinernas marginaler förlagras kan åtgärder vid olika slags driftproblem förplaneras och en samordning av åtgärder kan sedan vidtas när fel uppträder.SUMMARY A general object of the present invention is thus to provide methods and devices for AC machines, which increase the possibilities and flexibility to temporarily change consumed or added active or reactive power to an electric power grid. Another object is to provide alternating electric machines which have greater margins for changing its operating state. A further purpose of the present invention is to eventually provide a power grid with expanded ë-: ÅO opportunities for planned and / or coordinated power changes. Furthermore, it is also an object of the invention to provide an improved overpower protection for AC machines. 5165408 š3, ¿,,, ._., _- H,., The above objects are achieved by methods and devices according to the appended claims. In general terms, the temperature of the rotor and / or stator winding is measured during operation. The measured temperature is then used to utilize in a controlled manner the margin in thermal material utilization that the insulation material in alternating current machines generally has. Rotor and / or stator current can be regulated to give rise to the desired production or consumption of active and reactive power. Even if the regulation of the currents and the temperatures of the windings is made to exceed nominal values, the temperature monitoring can deliberately allow this for a limited time, possibly at the expense of the material life. The same monitoring principle can also be used to give the AC machine fl more protection against overload. An electric power grid with AC machines of this kind can utilize considerable temperature margins in connected machines, and in the event of operational problems, these margins can be used for a shorter period of time to facilitate the continued operation of the electric power grid. If information about the margins of the different machines is stored, measures can be planned for different types of operational problems and a coordination of measures can then be taken when errors occur.

Den föreliggande uppfinningen är särskilt lämplig att användas för generatorer och stora motorer med en effekt över ungefär 10 MVA. Den är också särskilt lämplig att användas för maskiner med konventionell spänning vid inkoppling till elkraftnätet, dvs. för spänningar under 25 kV.The present invention is particularly suitable for use with generators and large motors with an output above about 10 MVA. It is also particularly suitable for use with machines with conventional voltage when connected to the electricity grid, ie. for voltages below 25 kV.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA »afuv Uppfinningen samt ytterligare syftemål och fördelar som uppnås därmed förstås bäst genom hänvisning till nedanstående beskrivning och de bifogade __ ritningarna, i vilka: :I-:ÉO Fig. la är ett ekvivalensschema för en synkronmaskin när resistansen i ' i statorlindingen försummas; Fig. lb är ett kombinerat kapabilitets- och visardiagram för en synkronmaskin i övermagnetiserad generatordrift; 516.6 408 Fig. 2a är en schematisk skiss över hur strömmen kan ökas i en stator- eller rotorlinding, när temperaturmarginalerna utnyttjas; Fig. 2b visar ett typiskt samband mellan livslängd och temperatur för ett isolationsmaterial; Fig. 3 visar ändringen i en synkrongenerators drifttillstånd när den överbelastas med reaktiv effekt; Fig. 4a visar ett tidsförlopp för rotorlindningens temperatur när en synkrongenerator överbelastas med reaktiv effekt i två intervall; Fig. 4b visar ett tidsförlopp för statorlindningens temperatur när en synkrongenerator överbelastas med reaktiv effekt i två intervall; Fig. Sa visar ett styrt tidsförlopp för rotorströmmen för att reglera reaktiv effekt och temperatur i synkrongeneratorn vid reaktiv överlast; Fig. 5b visar tidsförloppet för reaktiv effektproduktion när synkron- generatorn överbelastas enligt fig. Sa; Fig. 6a visar ett omformulerat ekvivalensschema för en asynkronmaskin med lindad rotor; Fig. 6b visar ändringen i en asynkronmaskins drifttillstårid i generatordrift när den överbelastas med aktiv effekt; Fig. 7a visar ett tidsförlopp för aktiv effektproduktion när en asynkron- maskin i generatordrift överbelastas med aktiv effekt i ett intervall; Fig. 7b visar ett tidsförlopp för statorlindningens temperatur när en asynkronmaskin i generatordrift överbelastas med aktiv effekt i ett intervall; Fig. 8 visar ändringen i en synkronmotors drifttillstånd när den under en kort tid överbelastas med en reaktiv effekt som inte kan tillåtas för kontinuerlig drift; -;~-E Fig. 9a visar ett tidsförlopp för reaktiv effektproduktion när en synkron- motor överbelastas med i tiden varierande reaktiv effekt; Fig. 9b visar ett tidsförlopp för rotorlindningens temperatur när en synkronmotor överbelastas med i tiden varierande reaktiv effekt; Fig. 10 visar ett blockdiagram av en synkronmaskin enligt den H n föreliggande uppfinningen med statisk magnetisering; Fig. ll visar ett blockdiagram av en synkronmaskin enligt den föreliggande uppfinningen med borstlös magnetisering; 516 7408 _ Fig. 12 visar ett blockdiagram av en asynkronmaskin enligt den föreliggande uppfinningen med lindad rotor och släpringar; Fig. 13 visar ett blockdiagram av ett styrsystem till en växelströmsmaskin enligt den föreliggande uppfinningen; Fig.14a visar ett blockdiagram av en elkraftanläggning med två växelströmsmaskiner enligt den föreliggande uppfinningen; Fig. l4b visar ett blockdiagram av kommunicerande elkraftanläggningar; Fig. 15 visar ett flödesdiagram över ett stymingsförfarande för en växelströmsmaskin enligt den föreliggande uppfinningen; Fig. 16 visar ett flödesdiagram över ett skyddsförfarande för en växelströmsmaskin enligt den föreliggande uppfinningen; samt Fig. 17 visar ett flödesdiagram över ett styrningsförfarande för en elkraftanläggning enligt den föreliggande uppfmningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS »afuv The invention and further objects and advantages achieved thereby are best understood by reference to the following description and the accompanying __ drawings, in which:: I-: ÉO Fig. 1a is an equivalence diagram for a synchronous machine when the resistance i 'i the stator winding is neglected; Fig. 1b is a combined capability and pointer diagram for a synchronous machine in over-magnetized generator operation; 516.6 408 Fig. 2a is a schematic sketch of how the current can be increased in a stator or rotor winding, when the temperature margins are used; Fig. 2b shows a typical relationship between service life and temperature for an insulation material; Fig. 3 shows the change in the operating state of a synchronous generator when it is overloaded with reactive power; Fig. 4a shows a time course of the temperature of the rotor winding when a synchronous generator is overloaded with reactive power in two intervals; Fig. 4b shows a time course of the temperature of the stator winding when a synchronous generator is overloaded with reactive power in two intervals; Fig. 5a shows a controlled time course of the rotor current to regulate reactive power and temperature in the synchronous generator at reactive overload; Fig. 5b shows the time course of reactive power production when the synchronous generator is overloaded according to Fig. 5a; Fig. 6a shows a reformulated equivalence diagram for an asynchronous machine with wound rotor; Fig. 6b shows the change in the operating state of an asynchronous machine in generator operation when it is overloaded with active power; Fig. 7a shows a time course for active power production when an asynchronous machine in generator operation is overloaded with active power in an interval; Fig. 7b shows a time course of the temperature of the stator winding when an asynchronous machine in generator operation is overloaded with active power in an interval; Fig. 8 shows the change in the operating state of a synchronous motor when it is overloaded for a short time with a reactive power which cannot be allowed for continuous operation; Fig. 9a shows a time course for reactive power production when a synchronous motor is overloaded with time-varying reactive power; Fig. 9b shows a time course of the temperature of the rotor winding when a synchronous motor is overloaded with time-varying reactive power; Fig. 10 shows a block diagram of a synchronous machine according to the present invention with static magnetization; Fig. 11 shows a block diagram of a synchronous machine according to the present invention with brushless magnetization; Fig. 12 shows a block diagram of an asynchronous machine according to the present invention with wound rotor and slip rings; Fig. 13 shows a block diagram of a control system for an AC machine according to the present invention; Fig. 14a shows a block diagram of an electric power plant with two alternating current machines according to the present invention; Fig. 14b shows a block diagram of communicating electric power plants; Fig. 15 shows a fate diagram of a control method for an AC machine according to the present invention; Fig. 16 shows a fate diagram of a protection method for an AC machine according to the present invention; and Fig. 17 shows a fate diagram of a control method for an electric power plant according to the present invention.

DETALJERAD BESKRIVNING Våxelströmsmaskiner kan användas under olika driftbetingelser, varvid de avger eller upptar olika aktiv och reaktiv effekt. I ñg. la visas ett ekvivalensschema för en synkronmaskin i stationär drift. I detta fall bortser man ifrån skillnaden i reaktans mellan den direkta och den tvärgående axeln, dvs. man antar att man har en rund rotor. En maskin med utpräglade poler har inte något motsvarande schema, med den föreliggande uppfinningens grundläggande principer fungerar likväl även för sådana maskiner. IA betecknar statorströmmen och jXs betecknar 2 5 synkronreaktansen 2. En polspänning Us anbringas över 'i"f anslutningsklämmorna och en inre magnetomotorisk kraft EA, som styrs av - rotorströmmen IF, bildas i en principiell spänningsgenerator 1.DETAILED DESCRIPTION AC machines can be used under different operating conditions, emitting or absorbing different active and reactive power. I ñg. 1a shows an equivalence diagram for a synchronous machine in stationary operation. In this case, the difference in reactance between the direct and the transverse axis is disregarded, ie. it is assumed that you have a round rotor. A machine with pronounced poles does not have a corresponding scheme, with the basic principles of the present invention nevertheless working for such machines as well. IA denotes the stator current and jXs denotes the synchronous reactance 2. A pole voltage Us is applied to the connection terminals and an internal magnetomotor force EA, which is controlled by the rotor current IF, is formed in a principal voltage generator 1.

I figur lb visas ett motsvarande kapabilitetsdiagram. P betecknar den aktiva effekten och Q den reaktiva effekten. I figur lb har man antagit att I ' ' polspänningen antar sitt märkvärde Us. Strömmen i lindningarna har 2:11: angivna märkvården IFN och IAN, vilka inte ska överskridas. Dessa märkvärden IFN och IAN får i ñg. lb representeras av cirkelbågarna 6 u-u- vw.- v --. 516 šIÛS respektive 7. Sålunda är tillåtna driftbetingelser begränsade till ett område där både IFSIFN och IASIAN. Detta betyder att området 3 inte är tillåtet eftersom IA är begränsande och området 4 inte är tillåtet eftersom IF är begränsande. Enligt IEC 34-1, sekt. 9, märks en synkrongenerator med skenbar märkeffekt SN och dess märkeffektfaktor cos dm. Ur dessa data kan aktiv och reaktiv märkeffekt beräknas (PN resp. QN). resonemang kan föras för synkronmotorer. Eventuell styrning av maskinens Motsvarande driftbetingelser är sålunda begränsad till ett område 5. Ett drifttillstånd ges av effekterna Pi och Qi, vilka befinner sig inom området 5.Figure 1b shows a corresponding capability diagram. P denotes the active effect and Q the reactive effect. In Figure 1b, it has been assumed that the I '' pole voltage assumes its rated value Us. The current in the windings has 2:11: specified rating IFN and IAN, which must not be exceeded. These benchmarks IFN and IAN get in ñg. lb is represented by the circular arcs 6 u-u- vw.- v -. 516 šIÛS and 7. Thus, the permitted operating conditions are limited to an area where both IFSIFN and IASIAN. This means that area 3 is not allowed because IA is restrictive and area 4 is not allowed because IF is restrictive. According to IEC 34-1, sect. 9, a synchronous generator with apparent rated power SN and its rated power factor cos dm is marked. From these data, active and reactive rated power can be calculated (PN or QN). reasoning can be applied to synchronous motors. Any control of the machine's Corresponding operating conditions is thus limited to an area 5. An operating condition is given by the effects Pi and Qi, which are within the area 5.

En ändring av polspänningen Us till maskinen ändrar kapabilitets- diagrammet, vilket berör metodens effektivitet, men inte metodens princip.A change in the pole voltage Us to the machine changes the capability diagram, which affects the efficiency of the method, but not the principle of the method.

Eftersom maskinens varvtal antas vara konstant är normalt likaledes ventilation och friktionsförluster konstanta. Även om polspänningen Us kan variera, inverkar detta mycket lite på magnetiseringsförlusterna i maskinen.Since the speed of the machine is assumed to be constant, ventilation and friction losses are normally constant as well. Although the pole voltage Us can vary, this has very little effect on the excitation losses in the machine.

Maskinen begränsas då såsom indikeras i fig. lb av stator- och rotor- strömmarnas märkvärden IAN respektive IFN.The machine is then limited as indicated in fi g. lb of the rated values of the stator and rotor currents IAN and IFN, respectively.

Om maskinen arbetar vid märkeffekt PN och QN, inser man snabbt att en ökning av den reaktiva effekten Q inte kan ske utan att man överskrider märkströmmarna IAN eller IFN. Det enda sättet att öka den reaktiva effekten Q, är att samtidigt minska den aktiva effekten P, något som oftast inte är tillfyllest. Marginalema inom vilka den aktiva och reaktiva effekten kan varieras är i praktiken mycket begränsad med detta synsätt.If the machine operates at rated power PN and QN, it is quickly realized that an increase in the reactive power Q cannot take place without exceeding the rated currents IAN or IFN. The only way to increase the reactive power Q, is to simultaneously reduce the active power P, something that is usually not sufficient. The margins within which the active and reactive effects can be varied are in practice very limited with this approach.

Temperaturen i rotoms lindningar i en växelströmsmaskin är alltså som diskuterats ovan ofta en begränsande parameter för växelströmsmaskinens förmåga att producera elektriskt moment såväl som dess förmåga att producera reaktiv effekt via statorns lindning till kraftnätet. Gränsvärden för temperaturer och strömmar är satta för att skydda maskinen mot förstörande överbelastning. Befintliga växelströmsmaskiner har emellertid ofta en stor termisk marginal genom att konstruktören byggde in u u uuu u u uu uu uu uu oooo uu v v u u u u u u u u u u u u u u u u u u uu u u u u u u u u u u u u uu u u u u u u iii ii; i í 6:: :ät i I I i I f 9 9 Û 5 u u u uu u u u u u u u - u n 0 Å 4 u u u u uu uu uu uu uu uu säkerhetsmarginaler vid designen av maskinen eller genom att nya erfarenhetsvärden erhållits sedan maskinen togs i drift.Thus, as discussed above, the temperature of the rotor windings in an AC machine is often a limiting parameter of the AC machine's ability to produce electrical torque as well as its ability to produce reactive power via the stator winding to the power grid. Limits for temperatures and currents are set to protect the machine against destructive overload. Existing AC machines have often a large thermal margin by the designer built into U U U U U u u uu uu uu uu oooo uu v v u u u u u u u u u u u u u u u u u u uu u u u u u u u u u u u u uu u u u u u u iii ii; i í 6 ::: ät i I I i I f 9 9 Û 5 u u u u u u u u u u u u u u - u n 0 Å 4 u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u.

I de följande ges en beskrivning av isoleringens termiska utnyttjande och vilka marginaler som normalt finns att tillgå i en stor växelströmsmaskin och som kan utnyttjas genom den föreliggande uppfinningen.The following is a description of the thermal utilization of the insulation and what margins are normally available in a large AC machine and which can be utilized by the present invention.

Isoleringen i växelströmsmaskiner med konventionell isolering delas in i temperaturklasser som anger hur hög temperatur som tillåts. För roterande maskiner beskrivs dessa i IEC publikation 34 "Rotating electrical machines", sekt. 7, "Thermal performance and tests". Dessutom har man för stora maskiner ofta egna kundspecifikationer som sätter ytterligare krav på temperaturen i lindningsisoleringen i olika driftmoder. Maximal temperatur i lindningsisoleringen i stator för de olika klassema ges i tabell 1.The insulation in AC machines with conventional insulation is divided into temperature classes that indicate how high a temperature is allowed. For rotating machines, these are described in IEC publication 34 "Rotating electrical machines", sect. 7, "Thermal performance and tests". In addition, large machines often have their own customer specifications that place additional demands on the temperature in the winding insulation in different operating modes. Maximum temperature in the winding insulation in the stator for the different classes is given in Table 1.

Klass Maximal temperatur Temperaturskillnad till kylmedium 105°C 65°C 130°C 90°C l55°C 1 15°C 180°C 140°C I'11CU> Tabell 1. Isoleringsklasser för indirekt lyftkylda roterande maskiner när temperaturen mäts med termometer. Maximal tillåten temperatur varierar något med mätmetod.Class Maximum temperature Temperature difference to coolant 105 ° C 65 ° C 130 ° C 90 ° C l55 ° C 1 15 ° C 180 ° C 140 ° C I'11CU> Table 1. Insulation classes for indirect lift-cooled rotary machines when the temperature is measured with a thermometer. Maximum allowable temperature varies slightly with measurement method.

För luftkylda elgeneratorer är det normalt krav på att maskinen ska kunna arbeta med en temperatur på den kalla kylluften på upp till 40°C. Maskinen bör då dimensioneras utgående från en temperaturökning från detta. Det samma gäller stort sett för stora industrimotorer. I den sista kolumnen i tabell 1 visas därför den temperaturdifferens till kylmedium med maximal temperatur som bör användas vid beräkningar. Den verkliga temperaturen på den kalla kylluften är i många fall kallare. En maskin med öppen :nare I--ïço 516 408 ventilation använder luften i sin omgivning för kylning, eller den kan eventuellt ha ett luftintag för kylluften. Detta betyder normalt att temperaturen på denna luft åtminstone under vissa perioder under dygnet således tillåta en ökad eller året är mycket kallare. Man kan temperaturstegring i maskinen utan att överskrida de absoluta gränsvärdena i tabell 1. För maskiner med sluten ventilering, kommer på liknande sätt vattentemperaturen till luftkylaren att variera under året eller dygnet. Detsamma kommer att gälla för maskiner med direkt Vattenkylning, dvs. där vatten leds in i strömförande ledare och/ eller laminerade delar av maskinen.For air-cooled electric generators, it is normally a requirement that the machine be able to operate with a temperature on the cold cooling air of up to 40 ° C. The machine should then be dimensioned based on a temperature increase from this. The same applies largely to large industrial engines. The last column in Table 1 therefore shows the temperature difference to the maximum temperature coolant that should be used in calculations. The actual temperature of the cold cooling air is in many cases colder. An open - air machine I - ïço 516 408 ventilation uses the air in its surroundings for cooling, or it may have an air intake for the cooling air. This normally means that the temperature of this air at least during certain periods during the day thus allowing an increase or the year is much colder. You can increase the temperature in the machine without exceeding the absolute limit values in table 1. For machines with closed ventilation, the water temperature to the air cooler will similarly vary during the year or day. The same will apply to machines with direct water cooling, ie. where water is led into live conductors and / or laminated parts of the machine.

För stora växelströmsmaskiner som byggs i små serier vill man på grund av osäkerhet i dimensioneringsunderlaget dimensionera maskinen till att arbeta med en temperatur som är något under den angivna temperaturen. Detta tillskrivs kostnaderna som hör samman med om-design och ombyggnad ifall temperaturgränsen överskrids.For large AC machines that are built in small series, due to uncertainty in the dimensioning data, you want to dimension the machine to work with a temperature that is slightly below the specified temperature. This is attributed to the costs associated with redesign and rebuilding if the temperature limit is exceeded.

För vissa maskiner, såsom stora elgeneratorer önskar kunden att maskinen ska konstrueras för en temperaturklass lägre än det som isolationen tål, t.ex. att maskinen är ord med lindningar för klass F, medan den utnyttjas termiskt efter klass B. Detta är för att ha en extra säkerhet vid tillfälliga fel och för att kunna ta hand om förhöjda långtidseffekter som var okända vid den tidpunkt då maskinen levererades och sattes i drift.For some machines, such as large electricity generators, the customer wants the machine to be designed for a temperature class lower than what the insulation can withstand, e.g. that the machine is words with windings for class F, while it is used thermally after class B. This is to have an extra security in case of temporary faults and to be able to take care of increased long-term effects that were unknown at the time the machine was delivered and put in Operation.

För elgeneratorer bestäms priset delvis utifrån verkningsgraden på maskinen. För en leverantör är det därför viktigt att optimera maskinen med hänsyn till förluster. Det kan därför vid vissa tillfällen vara ekonomiskt optimalt att göra en maskin som utnyttjas så. att förlusterna reduceras.For electric generators, the price is determined partly on the basis of the efficiency of the machine. For a supplier, it is therefore important to optimize the machine with regard to losses. It can therefore on some occasions be economically optimal to make a machine that is used in this way. that losses are reduced.

Detta leder normalt till att maskinerna blir kallare än det som tillåts enligt temperaturklassema.This normally leads to the machines getting colder than what is allowed according to the temperature classes.

De angivna temperaturema för varje temperaturklass gäller för kontinuerlig drift. För intermittent drift kan man kortvarigt tillåta högre temperatur utan 15161 1408 att isoleringen förstörs. För organisk isolering räknar man normalt med att livstiden halveras för varje 8-12°C som drifttemperaturen ökas. Detta illustreras i ñg. 2b. För en ökning av drifttemperaturen av AT minskar livstiden från to till t1. Detta kan också uttryckas som t, = to - e-(mzßï), där r antar värdet 8-12 °C. Man kan således under kortare perioder, t.ex. under 30 minuter eller en timme, höja temperaturen över maximum- temperaturerna i tabell 1 utan att isoleringens totala livstid nämnvärt förkortas.The specified temperatures for each temperature class apply to continuous operation. For intermittent operation, a higher temperature can be allowed for a short time without the insulation being destroyed. For organic insulation, it is normally assumed that the service life is halved for every 8-12 ° C as the operating temperature is increased. This is illustrated in ñg. 2b. For an increase in the operating temperature of AT, the service life decreases from to to t1. This can also be expressed as t, = to - e- (mzßï), where r assumes the value 8-12 ° C. One can thus for shorter periods, e.g. for 30 minutes or one hour, raise the temperature above the maximum temperatures in Table 1 without significantly shortening the total life of the insulation.

Av detta inser man att genom normgivning, kundkrav, osäkerhet i dimensionering och inneboende tolerans i isoleringsmarginaler, så existerar det för stora elgeneratorer och motorer idag en betydande termisk kapacitet som tillfälligt kan utnyttjas för att höja effekten på maskinen. Detta åskådliggörs i fig. 2a. Diagrammet visar ett antal strömnivåer Io till 14. lo motsvarar den beräknade märkströmmen, med hänsyn taget till temperaturklass, maximal kylmedietemperatur samt dimensionerings- marginaler, dvs. den normalt angivna maximala strömmen. Om direkt mätning av temperaturen genomförs, behöver man inte utnyttja några dimensioneringsmarginaler och en ström I1 kan användas utan risk för skador. Om dessutom ett kylmedium med en lägre temperatur än 40°C används, kan strömmen ökas ytterligare Iz utan att isoleringens önskade 2 5 temperatur överskrids. Om dessutom materialets verkliga -z--š temperaturbeständighet används, istället för maximumtemperaturen för isoleringens temperaturklass, finns en ytterligare marginal att utnyttja och en ström Is kan användas. Denna ström kan således användas vid kontinuerlig drift utan att isoleringen åldras snabbare än beräknat. För kortare tidsperioder kan strömmen ökas ytterligare, till ett värde I4, då en medveten effektökning byts mot en snabbare åldring av isoleringsmaterialet.From this it is realized that through standard setting, customer requirements, uncertainty in dimensioning and inherent tolerance in insulation margins, there is today for large electricity generators and motors a significant thermal capacity that can be temporarily used to increase the power on the machine. This is illustrated in fi g. 2a. The diagram shows a number of current levels Io to 14. lo corresponds to the calculated rated current, taking into account temperature class, maximum coolant temperature and dimensioning margins, ie. the normally specified maximum current. If direct measurement of the temperature is performed, no dimensioning margins need to be used and a current I1 can be used without risk of damage. In addition, if a cooling medium with a temperature lower than 40 ° C is used, the current can be increased further Iz without exceeding the desired temperature of the insulation. In addition, if the actual -z - š temperature resistance of the material is used, instead of the maximum temperature for the insulation temperature class, there is an additional margin to utilize and a current Is can be used. This current can thus be used in continuous operation without the insulation aging faster than calculated. For shorter periods of time, the current can be further increased, to a value I4, when a deliberate power increase is replaced by a faster aging of the insulation material.

Värdet 14 bör emellertid hållas under en absolut maximumnivå, över vilken risken för materialskador inom en kort tid anses vara för stor. bšo 516 408 šßåñšä$¥@¥§;?¥ë?“ p 1, .... -- -- -- Det finns idag ett stort antal växelströmsmaskiner installerade i kraftverk, som byggdes för åtskilliga tiotal år sedan och som successivt genomgår renoveringar. Utvecklingen av isolationsmaterialen har under åren medfört möjligheter att man, i befintliga spår, kan få plats med mer koppar och/ eller för mer ström i lindningarna därför att spänningshållfastheten och/ eller temperaturklassen har ökats.However, the value 14 should be kept below an absolute maximum level, above which the risk of material damage within a short time is considered to be too great. bšo 516 408 šßåñšä $ ¥ @ ¥ §;? ¥ ë? “p 1, .... - - - There are today a large number of AC machines installed in power plants, which were built several decades ago and which are gradually undergoing renovations. The development of insulation materials over the years has led to opportunities that, in dangerous tracks, it is possible to fit more copper and / or more current in the windings because the voltage strength and / or temperature class has increased.

I samband med renovering av en befintlig växelströmsmaskin kan man därmed öka märkeffekten på maskinen. Detta tas ibland ut som ökad aktiv effekt genom att turbiner och andra mekaniska arrangemang byggs om. Det kan även tas ut som ökad reaktiv effekt, varvid speciellt rotorlind- ningens/fältlindningens förmåga att termiskt tåla ström tas i anspråk.In connection with the renovation of a non-hazardous AC machine, you can thus increase the rated power of the machine. This is sometimes taken out as increased active power by rebuilding turbines and other mechanical arrangements. It can also be taken as an increased reactive effect, whereby in particular the ability of the rotor winding / field winding to thermally withstand current is used.

Renoverade maskiner utgör alltså utrnärka objekt för att tillämpa den föreliggande uppfinningen på.Renovated machines thus constitute outstanding objects for applying the present invention to.

Ytterligare diskussioner om rotortemperaturer kan hittas t.ex. i "Rotor heating as an indicator of system voltage instability", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 10, Nr. 1, Feb. 1995, sid. 175-81.Further discussions about rotor temperatures can be found e.g. i "Rotor heating as an indicator of system voltage instability", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 10, no. 1, Feb. 1995, p. 175-81.

Några exempel på situationer där växelströmsmaskiner kan överbelastas kommer nu att beskrivas, för att tydliggöra de möjligheter till temporära förändringar av effektomvandlingen i en växelströmsmaskin.Some examples of situations where AC machines can be overloaded will now be described, in order to clarify the possibilities for temporary changes of the power conversion in an AC machine.

Först beskrivs hur en växelströmsmaskin kan överbelastas med reaktiv effekt när den arbetar som generator. I figur 3 visas hur maskinens kontinuerliga drifttillstånd ändras när reaktiv effektproduktion ökas från Q2 till Qs för en synkronmaskin med bibehållen aktiv effektproduktion P2. De temporära begränsningarna för stationär drift, som maskinen har när isoleringen utnyttjas termiskt, visas med cirkelbågarna 8 och 9. Dessa begränsningar 8, 9 kan uppskattas från de kontinuerliga eller interrnittenta temperaturmätningarna. Eftersom mätningarna uppdateras löpande kan även begränsningarna uppdateras löpande, t.ex. ifall oväntade yttre effekter :Inna f--ïgo 151613408 tillstöter, såsom en kraftigt förhöjd kylvattentemperatur. Den totala effekten kan alltså utan fara för skador på isoleringen läggas utanför området 5, vilket inte var möjligt inom teknikens ståndpunkt. Härvidlag är det möjligt att fortfarande leverera samma aktiva effekt till elkraftsnätet, trots att ett ökat reaktivt effektuttag sker. Det ökade reaktiva effektuttaget kommer att resultera i en ökad temperatur i rotor- och statorlindningarna, men denna temperaturökning övervakas noggrant och kan alltså inte leda till oönskade materialskador. I det visade fallet där den reaktiva effekten Qs tas ut, begränsas den kontinuerliga driften av rotorströmmen.First, it is described how an AC machine can be overloaded with reactive power when operating as a generator. Figure 3 shows how the continuous operating state of the machine changes when reactive power production is increased from Q2 to Qs for a synchronous machine with maintained active power production P2. The temporary limitations for stationary operation which the machine has when the insulation is used thermally are shown by the arcs 8 and 9. These limitations 8, 9 can be estimated from the continuous or intermittent temperature measurements. Since the measurements are updated continuously, the restrictions can also be updated continuously, e.g. in case of unexpected external effects: Inna f - ïgo 151613408 occurs, such as a sharply elevated cooling water temperature. The total effect can thus be laid outside the area 5 without risk of damage to the insulation, which was not possible in the state of the art. In this respect, it is possible to still deliver the same active power to the electricity power grid, despite an increased reactive power consumption. The increased reactive power output will result in an increased temperature in the rotor and stator windings, but this temperature increase is closely monitored and thus can not lead to unwanted material damage. In the case shown, where the reactive power Qs is taken out, the continuous operation of the rotor current is limited.

Figur 4a och 4b visar hur temperaturen i rotorns respektive statorns lindningar ökas under en period då maskinen levererar extra reaktiv effekt.Figures 4a and 4b show how the temperature in the windings of the rotor and stator, respectively, increases during a period when the machine delivers extra reactive power.

SN anger nominell temperatur för respektive lindningar, SM anger maximal temperatur för kortare överbelastningar för respektive lindningar, SB anger begynnelsetemperatur för ökade effektuttaget startade och SE anger temperaturen vid ett stationärt tillstånd respektive lindningar innan det under ökat effektuttag. Figuren uppvisar tre tidintervall. Det första motsvarar kontinuerlig drift. Tidsintervallet Ati motsvarar en temperaturökningsfas och tidsintervallet Atz motsvarar en stationär fas vid förhöjd temperatur. Intervallen beskrivs mer nedan.SN indicates the nominal temperature for the respective windings, SM indicates the maximum temperature for shorter overloads for the respective windings, SB indicates the initial temperature for increased power consumption started and SE indicates the temperature at a steady state and windings before it during increased power output. The figure shows three time intervals. The first corresponds to continuous operation. The time interval Ati corresponds to a temperature increase phase and the time interval Atz corresponds to a stationary phase at elevated temperature. The intervals are described more below.

Rotorströmmen regleras efter en kurva, som visas i figur 5a, varvid ett reaktivt effektuttag enligt ñg. 5b erhålles. Rotorströmmen ökas i intervallet Ati till ett temporärt värde IT, något över den för statiska förhållanden tillåtna. Den erhållna reaktiva effekten följer då en liknande kurva, enligt fig. 5b. Temperaturen på stator- respektive rotorlindningar kommer då att successivt öka enligt konventionella värmeledningsprinciper. När den maximala temperaturen för antingen stator- eller rotorlindning uppnåtts, minskas rotorströmmen till ett värde Im, som är avpassat till att hålla temperaturerna konstanta vid denna högre nivå. Detta intervall anges med Atz. I detta fall år det rotorlíndningama som först uppnår maximal temperatur och som därför verkar begränsande, i enlighet med fig. 3. :#0 51614408 Alltså, när övervakningssystemet, som möjliggörs av den kontinuerliga eller intermittenta temperaturmätningen, visar att rotorlindningstemperaturen SR har nått sitt maximala värde SM, regleras rotorströmmen IR ned igen till ett värde IF2, som håller rotorlindningen på en stadigvarande hög temperatur i närheten av den maximala SM. Den reaktiva effekten Q antar under intervallet Atz ett värde som överskrider det nominella SN. Detta utnyttjande av temperaturmarginalerna i maskinen medför att livslängden för isoleringsmaterialet kan förkortas. Atz bör därför vara begränsad i tid, varefter rotorströmmen IR åter minskas för att låta temperaturen återgå till en nivå under den nominella SN. Varaktigheten av intervallet Atz kan typiskt vara från 10-15 minuter upp till någon timme, eller tills dess det tillfälliga behovet av reaktiv effekt reduceras eller försvinner.The rotor current is regulated according to a curve, which is shown in Figure 5a, whereby a reactive power output according to ñg. 5b is obtained. The rotor current is increased in the range Ati to a temporary value IT, slightly above that allowed for static conditions. The reactive effect obtained then follows a similar curve, according to fi g. 5b. The temperature of stator and rotor windings will then gradually increase according to conventional heat conduction principles. When the maximum temperature for either stator or rotor winding is reached, the rotor current is reduced to a value Im, which is adapted to keep the temperatures constant at this higher level. This range is indicated by Atz. In this case, it is the rotor windings which first reach the maximum temperature and which therefore have a limiting effect, in accordance with fi g. 3.: # 0 51614408 Thus, when the monitoring system, enabled by the continuous or intermittent temperature measurement, shows that the rotor winding temperature SR has reached its maximum value SM, the rotor current IR is regulated down again to a value IF2, which keeps the rotor winding at a constant high temperature in close to the maximum SM. During the interval Atz, the reactive power Q assumes a value that exceeds the nominal SN. This utilization of the temperature margins in the machine means that the service life of the insulation material can be shortened. Atz should therefore be limited in time, after which the rotor current IR is reduced again to allow the temperature to return to a level below the nominal SN. The duration of the Atz interval can typically be from 10-15 minutes up to an hour, or until the temporary need for reactive power is reduced or eliminated.

De tillfälliga begränsningarna av rotor- och statorström som visas i fig. 3 gäller stationära eller semi-stationära förhållanden. Under den transienta fasen Ati där temperaturema regleras upp, kan strömmarna ökas ytterligare, eftersom maskinen då inte är i termisk jämvikt. Detta visas inte i diagrammet i fig. 3, men det är uppenbart för en fackman att en sådan ytterligare ökning enligt fig. 5a kan ske.The temporary limitations of rotor and stator current shown in fi g. 3 applies to stationary or semi-stationary conditions. During the transient phase Ati where the temperatures are regulated up, the currents can be further increased, since the machine is then not in thermal equilibrium. This is not shown in the diagram in fi g. 3, but it is obvious to a person skilled in the art that such a further increase according to fi g. 5a can happen.

Figur 6a visar ett omformulerat ekvivalensschema för en asynkronmaskin med lindad rotor där XM är magnetiseringsreaktansen, medan XLs betecknar läckreaktansen i statorlindningens reaktans och betecknas XA. Rotorströmmens IR värde och statorlindningen. Summan av dessa utgör fas refereras till statorsidan av maskinen. Man bör notera att till skillnad från ekvivalensschemat i figur la, är fig. 6a giltig även när rotorn roterar asynkront.Figure 6a shows a reformulated equivalence scheme for an asynchronous machine with wound rotor where XM is the excitation reactance, while XLs denotes the leakage reactance in the stator winding reactance and is denoted XA. The IR value of the rotor current and the stator winding. The sum of these constitutes phase is referred to the stator side of the machine. It should be noted that unlike the equivalence scheme in fi gur la, fi g is. 6a is also valid when the rotor rotates asynchronously.

I figur 6b visas hur en asynkronmaskins kontinuerliga drifttillstånd ändras när aktiv effektproduktion från P4 till Ps. De begränsningarna som maskinen har när isoleringen utnyttjas termiskt visas ökas temporära med cirkelbågarna 8 och 9. Dessa begränsningar 8, 9 kan såsom ovan uppskattas från de kontinuerliga eller intermittenta temperaturmätningarna. n ø n u no c 516 lgos Den totala effekten kan alltså även här utan fara för skador på isoleringen läggas utanför området 5, vilket inte var möjligt inom teknikens ståndpunkt.Figure 6b shows how the continuous operating state of an asynchronous machine changes when active power production from P4 to Ps. The limitations that the machine has when the insulation is used thermally are increased temporarily with the arcs 8 and 9. These limitations 8, 9 can, as above, be estimated from the continuous or intermittent temperature measurements. n ø n u no c 516 lgos The total effect can thus also here without danger of damage to the insulation be laid outside the area 5, which was not possible within the state of the art.

Härvidlag är det möjligt att öka leveransen av aktiv effekt till elkraftsnätet.In this respect, it is possible to increase the delivery of active power to the electricity grid.

Det ökade aktiva effektuttaget kommer att resultera i en ökad temperatur i rotor- och statorlindningarna, men denna temperaturökning övervakas noggrant och kan alltså inte leda till oönskade materialskador.The increased active power output will result in an increased temperature in the rotor and stator windings, but this temperature increase is closely monitored and can therefore not lead to unwanted material damage.

Ett tidsförlopp för en styrd överbelastning visas i figurerna 7a och 7b.A time course for a controlled overload is shown in Figures 7a and 7b.

Genom att styra rotorströmmens effektivvärde enligt fig. 6b, kan en ökad aktiv effekt erhållas under ett tidsintewall Ats, såsom visas i fig. 7a. Denna aktiva effekt motsvarar i detta exempel den uppskattade effekt som under stationär drift ger en maximal temperatur för statom. Efter tidsintervallet Ats regleras effekten ned tillbaka till den normala. I fig. 7b visas temperaturresponsen i statorlindningen. Under intervallet Ata stiger temperaturen successivt mot det förväntade slutvärdet SM, men når inte riktigt upp innan tidsintervallet är slut. Statortemperaturen håller sig med andra ord hela tiden inom tillåtna temperaturvärden.By controlling the rms current's effective value according to fi g. 6b, an increased active power can be obtained during a time interval Ats, as shown in fi g. 7a. This active power corresponds in this example to the estimated power which during stationary operation gives a maximum temperature for the stator. After the time interval Ats, the power is regulated down back to normal. I fi g. 7b shows the temperature response in the stator winding. During the interval Ata, the temperature rises gradually towards the expected final value SM, but does not really reach before the time interval is over. In other words, the stator temperature always stays within permissible temperature values.

I figur 8 visas hur synkronmaskinens kontinuerliga drifttillstånd ändras när reaktiv effektproduktion ökas temporärt från Qß till Q? i motordrift. De temporära begränsningarna för stationär drift som maskinen har när isoleringen utnyttjas terrniskt visas med cirkelbågarna 8 och 9. Dessa begränsningar 8, 9 kan såsom ovan uppskattas från de kontinuerliga eller intermittenta temperaturmätningarna. Den totala effekten kan alltså även här utan fara för skador på isoleringen läggas utanför området 5, vilket inte var möjligt inom teknikens ståndpunkt. Driftpunkten kan till och med, som i detta fall, under en begränsad tid förläggas utanför begränsningarna 8 och 9, tack vare en kontinuerlig eller intermittent temperaturövervakning. _ _ Härvidlag är det möjligt att öka leveransen av reaktiv effekt till elkraftsnåtet. i. .3:O Det ökade reaktiva effektuttaget kommer att resultera i en ökad temperatur i i rotor- och statorlindningarna, men denna temperaturökning övervakas noggrant och kan alltså inte leda till oönskade materialskador. sauna Qm o n w u on 516 408 , ,m Ett tidsförlopp för en styrd överbelastning visas i figurerna 9a och 9b.Figure 8 shows how the continuous operating state of the synchronous machine changes when reactive power production is temporarily increased from Qß to Q? in engine operation. The temporary limitations for stationary operation that the machine has when the insulation is used thermally are shown by the arcs 8 and 9. These limitations 8, 9 can, as above, be estimated from the continuous or intermittent temperature measurements. The total effect can thus also here without danger of damage to the insulation be laid outside the area 5, which was not possible in the state of the art. The operating point can even, as in this case, be located outside limits 8 and 9 for a limited time, thanks to a continuous or intermittent temperature monitoring. _ _ In this respect, it is possible to increase the delivery of reactive power to the electric power grid. i. .3: O The increased reactive power output will result in an increased temperature i in the rotor and stator windings, but this temperature increase is closely monitored and thus can not lead to unwanted material damage. sauna Qm o n w u on 516 408,, m A time course for a controlled overload is shown in Figures 9a and 9b.

Genom att styra rotorströmmen enligt fig. 8, kan en ökad reaktiv effekt erhållas under två tidsintervall At4 och Ats, såsom visas i fig. 9a. Under tidsintervallet At4 regleras uttaget av reaktiv effekt upp till en mycket hög nivå Qv, vilket ger en mycket snabb temperaturstegring i rotorn, såsom visas i fig. 9b. Detta kan t.ex. motsvara en nödsituation där elkraftnätet riskerar kollaps på grund av brist på reaktiv effekt. När rotorn närmar sig sin maximala temperatur SM, måste den reaktiva effekten Q begränsas, för att inte akuta skador ska uppstå på rotorn. Därför regleras den reaktiva effekten ned när elkraftnätet förhoppningsvis har hunnit återhämta sig eller när någon annan maskin tar successivt under tidsintervallet Ats, över produktion av reaktiv effekt. I fig. 9b visas temperaturresponsen i rotorlindningen. Under intervallet At4 stiger temperaturen kraftigt, men när den reaktiva effekten regleras ned börjar till slut temperaturen sjunka för att återgå till ett normalt värde. Rotortemperaturen håller sig med andra ord hela tiden inom tillåtna temperaturvärden trots en mycket kraftig temporär belastning.By controlling the rotor current according to fi g. 8, an increased reactive power can be obtained during two time intervals At4 and Ats, as shown in fi g. 9a. During the time interval At4, the withdrawal of reactive power is regulated up to a very high level Qv, which gives a very rapid temperature rise in the rotor, as shown in fi g. 9b. This can e.g. correspond to an emergency situation where the electricity grid risks collapsing due to lack of reactive power. As the rotor approaches its maximum temperature SM, the reactive power Q must be limited, so as not to cause acute damage to the rotor. Therefore, the reactive power is regulated down when the electric power grid has hopefully had time to recover or when another machine takes successively during the time interval Ats, over the production of reactive power. I fi g. 9b shows the temperature response in the rotor winding. During the interval At4, the temperature rises sharply, but when the reactive power is regulated down, the temperature eventually begins to fall to return to a normal value. In other words, the rotor temperature always stays within the permitted temperature values despite a very strong temporary load.

Tidsförloppet när effekten till växelströmsmaskinen ökas temporärt, kan varieras i förhållande till den tidigare beskrivningen. I en generell utföringsform kan den uttagna effekten varieras godtyckligt, under förutsättning att den mätta eller uppskattade temperaturen hålls under kontroll.The time course when the power to the AC machine is temporarily increased can be varied in relation to the previous description. In a general embodiment, the output power can be varied arbitrarily, provided that the measured or estimated temperature is kept under control.

Det år vidare uppenbart att en kombination av reglering av aktiv och reaktiv effekt kan göras. Man kan sålunda t.ex. reducera den aktiva effekten för att kunna öka den reaktiva effekten ytterligare. Det är också möjligt att behålla förhållandet mellan aktiv och reaktiv effekt, men att öka det totala effektutbytet.It is further obvious that a combination of regulation of active and reactive effect can be made. One can thus e.g. reduce the active effect in order to further increase the reactive effect. It is also possible to maintain the ratio between active and reactive power, but to increase the total power yield.

Metoden kan alltså användas principiellt för att öka eller minska aktiv eller reaktiv effekt för synkron- eller asynkronmaskiner i motor- eller generatordrift. Fackmannen inser emellertid att vissa av fallen leder till .320 co.- ~ one 516 408 Å _17 ' ogynnsamma driftbetingelser för maskinerna och är av mindre praktisk betydelse, även om det i princip är möjligt. Det mest användbara fallet bedöms vara reaktiv överlast av en elgenerator Den föreliggande uppfinningen som använder sig av terrniskt materialutnyttjande av en växelströmsmaskin kan utnyttjas genom olika typer av instrumentering för att mäta eller uppskatta temperaturen för isolationen i stator och/eller rotor. Det styrda tidsförloppet till den ökade effektomvandlingen kan varieras på olika sätt efter den grundidé som den föreliggande uppfinningen förmedlar.The method can thus be used in principle to increase or decrease the active or reactive power for synchronous or asynchronous machines in motor or generator operation. However, those skilled in the art will recognize that some of the cases lead to unfavorable operating conditions for the machines and are of less practical importance, although in principle possible. The most useful case is judged to be reactive overload of an electric generator. The present invention which uses the thermal material utilization of an alternating current machine can be utilized by various types of instrumentation to measure or estimate the temperature of the insulation in the stator and / or rotor. The controlled time course of the increased power conversion can be varied in different ways according to the basic idea that the present invention conveys.

Den föreliggande uppfinningen förutsätter att man under drift känner till temperaturen för stator och/ eller rotorlindningen med en tillräcklig noggrannhet och tidsupplösning. Isoleringens temperatur i rotor- och/ eller statorlindningen kan bestämmas på olika sätt beroende på den noggrannhet som erfordras.The present invention presupposes that during operation the temperature of the stator and / or the rotor winding is known with a sufficient accuracy and time resolution. The temperature of the insulation in the rotor and / or stator winding can be determined in different ways depending on the accuracy required.

Fig. 10 åskådliggör en skiss hur metoden kan utnyttjas för en synkronmaskin med statisk magnetisering. En rotor 14, anordnad runt en roterande axel 10, är försedd med lindningar 12. Rotom roterar inuti en stator 28 med statorlindningar 26. En krafttransforinator 46 förser statorlindningarna 26 med ström genom ledningar 44. En ytterligare, mindre, krafttransformator 42 förser en växelström-likström-omvandlare 36 med ström genom ledningar 40. Likströmmen från växelström-likström- omvandlaren 36 föres över borstar 38 till släpringar 24 anordnade på rotoraxeln 10 och vidare till rotorlindningarna 12 via ledningar 22. Detta utgör i princip en synkronmaskin med statisk magnetisering enligt teknikens ståndpunkt. temperaturen i lindningarna kontinuerligt eller intermittent. Temperaturen i Enligt den föreliggande uppfinningen mäts lindningarna bestäms i den presenterade utföringsformen direkt genom mätning under drift. Detta åstadkoms genom att placera en eller flera sensorer i lindningen eller lindningsisolationen ("Embedded Temperature Detector", ETD). Sålunda placeras rotortemperatursensorer 16 i eller i soon 516 408 _ is anslutning till rotorlindningarna 12 och statortemperatursensorer 30 i eller i anslutning till statorlindningarna 26. Sensorerna placeras vid positioner som på grund av analyser och/ eller försök har befunnits vara kritiska för lindningen. Sensorema kan realiseras genom att placera t.ex. resistiva termometrar (Pt100-element eller liknande termoelement) i statorlindningen 26 och/ eller rotorlindningen 12. För växelströmsmaskiner över 5 MVA är det ett krav i förhållande till IEC 34 att förse statorlindningen 26 med ETD för termiskt skydd av maskinen. Att utrusta statorlindningen 26 med en resistiv termometer är en föredragen utföringsform vid användning av den föreliggande uppfinningen. Detta ger därför en mycket god kontroll av temperaturen och ett säkert och noggrant materialutnyttjande av maskinen.Fig. 10 illustrates a sketch of how the method can be used for a synchronous machine with static magnetization. A rotor 14, arranged around a rotating shaft 10, is provided with windings 12. The rotor rotates inside a stator 28 with stator windings 26. A power transformer 46 supplies the stator windings 26 with current through lines 44. A further, smaller, power transformer 42 provides an alternating current. DC converter 36 with current through lines 40. The direct current from the AC-DC converter 36 is passed over brushes 38 to slip rings 24 arranged on the rotor shaft 10 and further to the rotor windings 12 via lines 22. This is in principle a synchronous machine with static magnetization according to the prior art. . the temperature in the windings continuously or intermittently. The temperature in According to the present invention, the windings are measured in the presented embodiment directly by measuring during operation. This is accomplished by placing one or more sensors in the winding or winding insulation ("Embedded Temperature Detector", ETD). Thus, rotor temperature sensors 16 are placed in or near the rotor windings 12 and stator temperature sensors 30 in or adjacent to the stator windings 26. The sensors are placed at positions that have been found critical for winding due to analysis and / or experimentation. The sensors can be realized by placing e.g. resistive thermometers (Pt100 elements or similar thermocouples) in the stator winding 26 and / or the rotor winding 12. For AC machines over 5 MVA, it is a requirement in relation to IEC 34 to provide the stator winding 26 with ETD for thermal protection of the machine. Equipping the stator winding 26 with a resistive thermometer is a preferred embodiment when using the present invention. This therefore provides a very good control of the temperature and a safe and accurate material utilization of the machine.

Signalema från rotortemperatursensorerna 16 samlas upp via en mätenhet/ signalbehandlare 18 som är kopplad till en sändare 20 för trådlös kommunikation, anbringad på den roterande axeln 10. En motsvarande mottagare 21 för trådlös kommunikation är anbringad vid de stationära delarna av maskinen. Kommunikationen beskrivs mer i detalj nedan.The signals from the rotor temperature sensors 16 are collected via a measuring unit / signal processor 18 which is connected to a transmitter 20 for wireless communication, mounted on the rotating shaft 10. A corresponding receiver 21 for wireless communication is mounted at the stationary parts of the machine. The communication is described in more detail below.

Signalema från statortemperatursensorema 30 samt de till mottagaren 21 överförda mätresultaten samlas upp via en mätenhet/signalbehandlare 32 resultaten till en som vidarebefordrar processeringsenhet 34.The signals from the stator temperature sensors 30 as well as the measurement results transmitted to the receiver 21 are collected via a measuring unit / signal processor 32 the results to one which forwards processing unit 34.

Processeringsenheten är företrädesvis en mikroprocessor.The processing unit is preferably a microprocessor.

Processeringsenheten 34 kan sedan styra växelström-likström-omvandlaren 36 så att en lämplig rotorström erhålles.The processing unit 34 can then control the AC-DC converter 36 so that a suitable rotor current is obtained.

Fig. 11 visar en synkronmaskin enligt den föreliggande uppfinningen, där borstlös magnetisering används. Liknande delar som i fig. 10 har betecknats med motsvarande hänvisningssiffror och kommer inte ånyo att beskrivas.Fig. 11 shows a synchronous machine according to the present invention, where brushless magnetization is used. Similar parts as in fi g. 10 has been denoted by the corresponding reference numerals and will not be described again.

Endast de för funktionen viktiga nya delarna beskrivs nedan. Istället för att förse rotorlindingarna 12 med en ström via slåpringar, tillhandahålls en ström genom en magnetiseringsmaskin 58 anordnad på rotoraxeln 10.Only the new parts that are important for the function are described below. Instead of supplying the rotor windings 12 with a current via slip rings, a current is provided by a magnetizing machine 58 arranged on the rotor shaft 10.

Växelström-likström-omvandlaren 36 förser en lindning 50 på magnetiseringsmaskinens stator 48 med ström. Vid rotation av rotoraxeln 10 erhålles en ström i lindningarna 52 på magnetiseringsmaskinens rotor 54. 1:30 516 408 =::;=::;.§";:=1;.j'1:;"; Strömmen omformas av en likström-växelström-omvandlare 56 och matas till rotorlindningarna 12. På motsvarande sätt som tidigare anordnas temperatursensorer på lämpliga ställen i eller vid lindningarna.The AC-DC converter 36 supplies a winding 50 on the stator 48 of the magnetizer. Upon rotation of the rotor shaft 10, a current is obtained in the windings 52 of the rotor 54 of the magnetizing machine. 1:30 516 408 = ::; = ::; § ";: = 1; .j'1 :;"; The current is converted by a direct current-alternating current converter 56 and fed to the rotor windings 12. In the same way as before, temperature sensors are arranged at suitable places in or near the windings.

Fig. 12 visar en släpringsbaserad asynkronmaskin enligt den föreliggande uppfinningen. Liknande delar som i fig. 10 har betecknats med motsvarande hänvisningssiffror och kommer inte att ånyo beskrivas. Endast de för funktionen viktiga nya delarna beskrivs nedan. Krafttransformatom 42 förser här en frekvensomformare 60 med ström. Frekvensomformaren 60 överför i sin tur växelström via borstar 62 och släpringar 64 till rotorn 14. försedd med temperatursensorer 16 och 30. Rotortemperatursensorerna 16 är emellertid i Denna maskin är på liknande sätt som tidigare denna utföringsform kopplade till en ytterligare släpring 66 på rotoraxeln 10, och överför mätinformationen till ett borstorgan 68 på den stationära delen av maskinen.Fig. 12 shows a slip ring based asynchronous machine according to the present invention. Similar parts as in fi g. 10 has been denoted by the corresponding reference numerals and will not be described again. Only the new parts that are important for the function are described below. The power transformer 42 here supplies a frequency converter 60 with current. The frequency converter 60 in turn transmits alternating current via brushes 62 and slip rings 64 to the rotor 14. provided with temperature sensors 16 and 30. However, the rotor temperature sensors 16 are in This machine is similar to this embodiment connected to a further slip ring 66 on the rotor shaft 10, and transmits the measurement information to a brush member 68 on the stationary part of the machine.

Metoden enligt den föreliggande uppfinningen kan användas genom att övervaka isolationens temperatur även genom indirekt mätning. Indirekta mätningar kombinerat med kalibreringsmätningar av sambandet mellan uppmätta indirekta storheter och temperatur kan i vissa fall ge en tillräcklig noggrannhet. Rotorström är i vissa fall en lämplig storhet som kan användas för indirekt temperaturmätning. För en växelströmsmaskin kan man när maskinen inte är i normal drift genomföra värmeprov, där sambandet mellan stator- och rotorström och temperaturen mäts. Därefter kan man under drift använda mätning av ström för att uppskatta temperaturen. Eftersom temperaturen i t.ex. statorlindningen är beroende av strömmen både i stator- och rotorlindningen, bör värmeproven genomföras med olika kombinationer av stator- och rotorström. Eftersom det under värmeproven kan vara svårt att belasta maskinen med sin märkeffekt eller högre, kommer kylmediet att kunna ha en annan temperatur i drift än under test. Detta bör tas med i en osäkerhet vid beräkning av temperaturen utifrån mätning av ström i rotor och stator. Indirekt mätning ger därför i allmänhet en något sämre noggrannhet. Andra storheter som också kan användas för en förbättrad 5162508 uppskattning av temperaturen är t.ex. kylmediets temperatur och tidigare temperaturmätningar.The method of the present invention can be used by monitoring the temperature of the insulation also by indirect measurement. Indirect measurements combined with calibration measurements of the relationship between measured indirect quantities and temperature can in some cases provide sufficient accuracy. Rotor current is in some cases a suitable quantity that can be used for indirect temperature measurement. For an AC machine, when the machine is not in normal operation, a heat test can be performed, where the relationship between stator and rotor current and temperature is measured. Then, during operation, measurement of current can be used to estimate the temperature. Since the temperature in e.g. the stator winding is dependent on the current in both the stator and rotor winding, the heat tests should be performed with different combinations of stator and rotor current. As it can be difficult to load the machine with its rated power or higher during the heat tests, the refrigerant will be able to have a different operating temperature than during the test. This should be taken into account in an uncertainty when calculating the temperature based on measurement of current in the rotor and stator. Indirect measurement therefore generally gives a slightly poorer accuracy. Other quantities that can also be used for an improved temperature estimate are e.g. refrigerant temperature and previous temperature measurements.

Att utrusta rotorlindningen med resistiva temperatursensorer är en föredragen utföringsform vid användning av den föreliggande uppfinningen för både synkron- och asynkronmaskiner. För rotorlindningen på en synkronmaskin kan medeltemperaturen emellertid bestämmas med god noggrannhet genom att mäta ström och spänning till rotorlindningen. För en asynkronmaskin är denna metod lite mindre användbar eftersom läckreaktansen och eftersläpningen inverkar på sambandet. Andra, mer komplicerade metoder, bör då utnyttjas som inför en ström i lindningen med en annan frekvens. Detta kräver emellertid en grundlig analys av hur maskinen svarar på strömmar vid olika frekvenser.Equipping the rotor winding with resistive temperature sensors is a preferred embodiment when using the present invention for both synchronous and asynchronous machines. However, for the rotor winding on a synchronous machine, the average temperature can be determined with good accuracy by measuring current and voltage to the rotor winding. For an asynchronous machine, this method is a little less useful because the leakage reactance and lag affect the connection. Other, more complicated methods should then be used which introduce a current in the winding with a different frequency. However, this requires a thorough analysis of how the machine responds to currents at different frequencies.

För växelströmsmaskiner med lindad rotor sitter traditionellt kontroll- enheten som styr rotorströmmen stationärt på utsidan av maskinen. Med borstlös magnetisering av en synkronmaskin regleras i allmänhet rotorströmmen genom att styra magnetiseringen till magnetiserings- maskinen, såsom det visas i fig. 11. Med statisk magnetisering av en synkronmaskin sitter nonnalt växe1ströms-likströms-omvandlaren utanför maskinen och strömmen överförs via släpringar till rotorlindningen, såsom visas i fig. 10. En asynkronmaskin med lindad rotor utformas normalt med släpringar så att rotorlindningen kan matas med en växelspänning eller ström från en frekvensomformare som sitter utanför maskinen. Ett gemensamt särdrag för dessa alternativ är att när styrenheten för rotorströmmen sitter utanför maskinen (och inte på axeln) behövs en kommunikationslinje mellan rotor och stator. Detta kan realiseras på flera sätt beroende på krav på antal mätpunkter och noggrannhet och vad som _ _ ska mätas.For AC machines with a wound rotor, the control unit that controls the rotor current is traditionally stationary on the outside of the machine. With brushless magnetization of a synchronous machine, the rotor current is generally regulated by controlling the magnetization of the magnetizing machine, as shown in fi g. 11. With static magnetization of a synchronous machine, the normal DC-DC converter is located outside the machine and the current is transmitted via slip rings to the rotor winding, as shown in fi g. An asynchronous machine with a wound rotor is normally designed with slip rings so that the rotor winding can be supplied with an alternating voltage or current from a frequency converter located outside the machine. A common feature of these alternatives is that when the control unit for the rotor current is located outside the machine (and not on the shaft) a communication line between rotor and stator is needed. This can be realized in your ways depending on the requirements for the number of measuring points and accuracy and what _ _ is to be measured.

:..I:30 n För mätning av rotortemperatur är det en föredragen utföringsform att montera 2 - 10 temperatursensorer (t.ex. Pt-100-element) på utvalda ställen i rotorlindningen och att överföra mätsignalema till de stationära m. í:____________ »unna *,_:åo øøøø oo 516 408 _ _21 kontrollenheten via en digital radioförbindelse mellan stator och rotor, såsom visas i fig. 10 och 11. Energi till kommunikationslinjen och mätsystemet hämtas från en stabiliserad strömförsörjning som sitter på maskinens axel och som hämtar sin energi från rotorlindningen.: .. I: 30 n For measuring rotor temperature, it is a preferred embodiment to mount 2 - 10 temperature sensors (eg Pt-100 elements) at selected locations in the rotor winding and to transmit the measurement signals to the stationary m. Í: ____________ »Unan *, _: åo øøøø oo 516 408 _ _21 the control unit via a digital radio connection between stator and rotor, as shown in 10 and 11. Energy for the communication line and the measuring system is taken from a stabilized power supply which is located on the shaft of the machine and which takes its energy from the rotor winding.

Alternativt kan analog kommunikation användas. Kommunikationen kan då göras trådlöst eller, såsom visas i fig. 12, via släpringar.Alternatively, analogue communication can be used. The communication can then be done wirelessly or, as shown in fi g. 12, via slip rings.

I de ovan beskrivna utföringsformerna sänds mätdata avseende lindnings- temperatur till en processeringsenhet. Denna processeringsenhet används i en utföringsform av den föreliggande uppfinningen till styrning av rotorströmmen. Detta kan enkelt ske genom att, såsom antyds i ñgurema -12, ansluta processeringsenheten till en omvandlare eller strömgenerator.In the embodiments described above, measurement data regarding winding temperature is sent to a processing unit. This processing unit is used in an embodiment of the present invention to control the rotor current. This can be easily done by, as indicated in ñgurema -12, connecting the processing unit to a converter or power generator.

Temperaturuppgifterna kan även användas för att styra statorströmmar. I en enkel realisering av detta styrförfarande baserar sig styrningen av strömmen endast på de uppmätta temperaturerna och yttre tillfört data om önskad drift. Annan information kan emellertid också vara användbar vid stymingen av strömmarna. Sådan information kan t.ex. utgöras av kalibrerings- mätningar, liknande de som behövs för användning av indirekt temperatur- mätning.The temperature data can also be used to control stator currents. In a simple realization of this control method, the control of the current is based only on the measured temperatures and externally supplied data on the desired operation. However, other information may also be useful in controlling the currents. Such information can e.g. consist of calibration measurements, similar to those needed for the use of indirect temperature measurement.

Det har under senare årtionden funnits en tydlig trend att miniatyrisera elektronik för Signalbehandling. Telekommunikation kan sägas vara nästan helt digital idag i sina väsentliga delar. Signalbehandling i styr- och reglerkretsar har också miniatyriserats och det går lätt att implementera intern digital Signalbehandling i t.ex. strömriktare, både växelström- likströms-omvandlare och växelström-likströms-omvandlare. Att utföra sådana kretsar med analog teknik medför inget mervärde, eftersom den digitala upplösningen både vad amplitud och tid beträffar är tillräckligt stor.In recent decades, there has been a clear trend to miniaturize electronics for signal processing. Telecommunications can be said to be almost completely digital today in its essential parts. Signal processing in control and regulation circuits has also been miniaturized and it is easy to implement internal digital signal processing in e.g. converters, both AC-DC converters and AC-DC converters. Performing such circuits with analog technology does not add value, since the digital resolution in both amplitude and time is large enough.

Digital kommunikation är även att föredra p.g.a. andra aspekter såsom möjlighetema att ställa in och trimma reglerkretsarnas parametrar på distans. En ursprunglig parameterinställning kan sålunda bytas ut under drift till en modifierad parameterinställning grundad på tidigare driftdata. unna: n: n I a a 0 a n _30 o o n v al: 51622408 En föredragen utföringsform av styrsystemet visas schematiskt i fig. 13. En processeringsenhet 100 är anordnad att ta emot mätresultat från temperaturmätningar från stator- och/ eller rotortemperaturgivare 102 respektive 104. Processeringsenheten 100 är dessutom ansluten till ett styrorgan 108, som avser styrning av stator- och/ eller rotorström.Digital communication is also preferred due to other aspects such as the ability to set and tune the parameters of the control circuits remotely. An initial parameter setting can thus be replaced during operation to a modified parameter setting based on previous operating data. un: n: n I a a 0 a n _30 o o n v al: 51622408 A preferred embodiment of the control system is shown schematically in fi g. 13. A processing unit 100 is arranged to receive measurement results from temperature measurements from stator and / or rotor temperature sensors 102 and 104, respectively. The processing unit 100 is further connected to a control means 108, which relates to control of stator and / or rotor current.

Processeringsenheten 100 är i denna föredragna utföringsform även ansluten till en lagringsenhet 106 för temperaturdata. Detta temperaturdata kan innefatta enkel gränsvärdesinformation som kan tillföras genom manuell inmatning, såsom information om nominell och maximal stator- och rotortemperatur. Datat kan även innefatta uppmätta och/ eller uppskattade samband mellan rotor- och statorström, och rotor- och statortemperatur vid stationärt tillstånd. Sådant data kan t.ex. tillföras vid kalibreringskömingar.The processing unit 100 in this preferred embodiment is also connected to a storage unit 106 for temperature data. This temperature data may include simple limit value information that can be supplied by manual input, such as information on nominal and maximum stator and rotor temperatures. The data may also include measured and / or estimated relationships between rotor and stator current, and rotor and stator temperature at steady state. Such data can e.g. applied during calibration runs.

Vidare kan de uppmätta temperaturema under drift lagras och bearbetas efter hand, för att uppdatera och korrigera sådana samband. Även data som beskriver rotoms och statoms temperaturhistoria kan lagras, för att kunna användas vid beslut om hur hårt maskinen kan köras.Furthermore, the measured temperatures during operation can be stored and processed gradually, in order to update and correct such relationships. Data describing the temperature history of the rotor and stator can also be stored, for use in deciding how hard the machine can be run.

En processeringsenhet 100 med tillgång till en välförsedd databas av temperaturuppgifter kan programmeras på tillhandahålla en styrning av en materialmarginaler. Databasens innehåll kan användas för att vid varje lämpligt sätt för att mycket intelligent maskins tillfälle beräkna den samlade temperaturrnarginal som finns att tillgå i en växelströmsmaskin. I en nödsituation, t.ex. om en spänningskollaps på elkraftnätet är farligt nära, kan sådana temperaturmarginaler då lätt användas för att temporärt rädda situationen. En medveten drift av maskinen över dess märkvärden kan enligt den föreliggande uppfinningen ske på grund av den tillförlitliga övervakningen av temperaturskeendet i maskinen.A processing unit 100 having access to a well-stocked database of temperature data can be programmed to provide a control of a material margins. The contents of the database can be used to calculate the total temperature margin available in an AC machine at any suitable time for the very intelligent machine. In an emergency, e.g. if a voltage collapse on the electricity grid is dangerously close, such temperature margins can then easily be used to temporarily save the situation. According to the present invention, a conscious operation of the machine above its rated values can take place due to the reliable monitoring of the temperature event in the machine.

Processeringenheten 100 kan även användas för att realisera ett flexibelt och intelligent skydd eller begränsningsanordning för maskinen. Om något onormalt inträffar, såsom en felaktig nätspänning, ändras normalt øøøø en o 516 408 . 23 maskinens drifttillstånd. Genom att kunna detektera t.ex. tidsderivatan av temperaturer i lindningarna, kan ett fel snabbt detekteras. Detta kan även användas som en ren indikation av vissa elkraftnätsfel, såsom beskrivs i "Rotor heating as an indicator of system voltage instability", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 10, Nr. 1, Feb. 1995, sid. 175-81. För att undvika att en maskin slås av helt och hållet, och därmed förvärrar tillståndet för ett redan instabilt elkraftnät, kan i sådana situationer maskinen styras över att köra i något annat drifttillständ, som inte riskerar att hetta upp stator eller rotor till otillåtna temperaturer. Dessutom skulle man i sådana situationer medvetet kunna låta maskinen bli varmare än den nominella temperaturen, medan felet som orsakar upphettningen åtgärdas. Man måste emellertid alltid se till att temperaturerna alltid håller sig under en maximal nivå, där risk för skador på maskinen finns även under en kortare driftperiod.The processing unit 100 can also be used to realize an och visible and intelligent protection or limiting device for the machine. If something abnormal occurs, such as a faulty mains voltage, a normal oøøøø o 516 408 is changed. 23 operating condition of the machine. By being able to detect e.g. time derivative of temperatures in the windings, an error can be quickly detected. This can also be used as a pure indication of certain mains faults, as described in "Rotor heating as an indicator of system voltage instability", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 10, no. 1, Feb. 1995, p. 175-81. In order to avoid a machine being switched off completely, and thus aggravating the condition of an already unstable electricity grid, in such situations the machine can be controlled to run in another operating condition, which does not risk heating the stator or rotor to impermissible temperatures. In addition, in such situations one could deliberately let the machine become hotter than the nominal temperature, while the error causing the heating is rectified. However, it must always be ensured that the temperatures always remain below a maximum level, where there is a risk of damage to the machine even during a shorter operating period.

En styrning av maskinen, för att undvika avstängning, kan normalt drivas till en viss gräns, då t.ex. förhållandet mellan aktiv och reaktiv effekt blir så onormal att maskinen riskerar att bli instabil. En mjuk och väl reglerad avstängning kan då ske.A control of the machine, to avoid shutdown, can normally be driven to a certain limit, when e.g. the ratio between active and reactive power becomes so abnormal that the machine risks becoming unstable. A soft and well-regulated shut-off can then take place.

Konceptet med information om termiska materialmarginaler kan även föras ut på elkraftanläggningsnivå eller elkraftnätsnivå. Med elkraftanläggning avses i denna ansökan en anläggning innefattande en grupp av växelströmsmaskiner, vilka är belägna inom ett begränsat område och drivs på ett samordnat sätt och vilka företrädesvis tillhör samma operatör. En elkraftanläggning enligt ovanstående definition kan typiskt sett bestå av ett , , _ __ antal växelströmsmaskiner, transformatorer, ledningar, kablar, samlingsskenor, frånskiljare och brytare samt tillhörande mät- och stålldon.The concept of information on thermal material margins can also be implemented at the power plant level or the power grid level. In this application, electric power plant refers to a plant comprising a group of alternating current machines, which are located within a limited area and are operated in a coordinated manner and which preferably belong to the same operator. An electric power plant according to the above definition can typically consist of a number of AC machines, transformers, wires, cables, busbars, disconnectors and switches and associated measuring and steel devices.

Med elkraftnät avses i denna ansökan ett nät av sammankopplade elkraftanläggningar som typiskt sett är spridda över ett vidare geografiskt ;' ' :3 0 område.For the purposes of this application, "electricity network" means a network of interconnected power plants which are typically spread over a wider geographical area; ' ': 3 0 area.

Fig. 14a och 14b visar schematiskt en elkraftanläggning, i vilken ett antal växelströmsmaskiner 202 ingår. Tillsammans med styrutrustning för 1 6244 0 8 i ':É":ï :° :"::": :":°ff' “Éiziï maskinen utgör växelströmsmaskinen 202 en maskinenhet 211. Varje maskinenhet 211 utgör en del av en elkraftanlåggning (enligt tidigare definition), vilken via kraftledningar eller kablar 201 är ansluten till ett elkraftnät 200. Maskinema är utrustade med temperaturgivare 203 enligt den föreliggande uppfinningen, och temperaturdata samlas upp av en styrenhet 204 vid varje maskin. Styrenheten 204 innefattar logiskt processeringsenheten i tidigare beskrivning. En grupp av maskinenheter 211 styrs allmänt av en driftledningsenhet 206. Enligt den föreliggande uppfinningen upprättas ett antal kommunikationsanordningar 205 mellan styrenhetema 204 för maskinerna och driftledningsenheten 206. Om ett fel inträffar i nätet, kan driftledningsenheten 206 överföra information om detta till de olika styrenhetema, eventuellt kopplat med en önskan om att temporärt kunna driva maskinerna på ett speciellt sätt. De respektive styrenheterna 204 kan å sin sida upplysa nätövervakningsenheten 206 om sitt aktuella drifttillstånd och ifall några tendenser till nätinstabilitet har detekterats.Figs. 14a and 14b schematically show an electric power plant, in which a number of alternating current machines 202 are included. Together with control equipment for 1 6244 0 8 i ': É ": ï: °:" :: "::": ° ff' “Éiziï machine, the AC machine 202 constitutes a machine unit 211. Each machine unit 211 forms part of an electric power plant (according to previous definition), which is connected via power lines or cables 201 to an electric power grid 200. The machines are equipped with temperature sensors 203 according to the present invention, and temperature data are collected by a control unit 204 at each machine. The control unit 204 logically comprises the processing unit in the previous description. A group of machine units 211 is generally controlled by an operation control unit 206. According to the present invention, a number of communication devices 205 are established between the control units 204 for the machines and the operation control unit 206. If an error occurs in the network, the operation control unit 206 may transmit information to the various control units. coupled with a desire to be able to temporarily operate the machines in a special way. The respective control units 204 can in turn inform the network monitoring unit 206 of their current operating condition and if any tendencies to network instability have been detected.

Speciellt kraftfullt blir en sådan konfiguration om driftledningsenheten 206 har tillgång till det innevarande temperaturtillståndet för de olika maskinerna, dvs. till temperaturmätvärdena eller därur beräknade associerade storheter. På samma sätt som för styrningen av varje enskild maskin, är även tillkommande temperaturdata intressant. Om driftledningsenheten 206 har tillgång till både den aktuella temperaturen för de olika maskinerna och lagrad information om hur stora temperaturmarginaler som finns i var och en av maskinerna, kan detta utnyttjas till att kontinuerligt uppdatera driftplanema för hur man ska 'z-'É kunna hantera olika typer av fel eller driftsituationer. Om driftledningsenheten 206 vet att en viss maskin har en stor marginal att utnyttja, kan denna efterfrågas vid en felsituation, för att kanske kunna BO rädda andra maskiner med mindre marginal kvar i nätet.Such a configuration becomes particularly powerful if the operating line unit 206 has access to the current temperature condition of the various machines, i.e. to the temperature measured values or associated quantities calculated therefrom. In the same way as for the control of each individual machine, additional temperature data is also interesting. If the operation control unit 206 has access to both the current temperature for the different machines and stored information about how large temperature margins are in each of the machines, this can be used to continuously update the operating plans for how to 'z-'É be able to handle different types of faults or operating situations. If the operation control unit 206 knows that a certain machine has a large margin to utilize, this can be requested in the event of an error situation, in order to perhaps be able to BO save other machines with a smaller margin left in the network.

En databas med temperaturdata för de olika maskinerna är alltså att föredra. Denna kan anordnas i anslutning till varje styrenhet, såsom anno» 24.30 a ø v n a. 516 408 . 25 beskrivits ovan. Temperaturdatabasen eller en kopia av den kan också finnas tillgänglig i driftledningsenheten 206, så att inga temporärt avbrutna informationsledningar kan äventyra styrmöjligheterna. Driftledningsenheten 206 innefattar därför företrädesvis ett minnesorgan för lagring av databasen.A database with temperature data for the various machines is thus preferable. This can be arranged in connection with each control unit, as anno »24.30 a ø v n a. 516 408. Described above. The temperature database or a copy of it can also be made available in the operation line unit 206, so that no temporarily interrupted information lines can jeopardize the control possibilities. The operations management unit 206 therefore preferably comprises a memory means for storing the database.

Informationen i databasen kan vid ett senare tillfälle användas för analys för att öka kunskapen om anläggningens beteenden vid såväl normal drift som vid störningar. Uppgifterna kan även användas för att analysera anläggningens effektivitet och för att kunna planera framtida driftsätt.The information in the database can at a later time be used for analysis to increase knowledge of the plant's behavior during both normal operation and in the event of disturbances. The data can also be used to analyze the plant's efficiency and to be able to plan future operating methods.

Databasen innefattar sålunda både historisk information, rörande maskinemas tidigare drift, men även information som behövs för att åstadkomma en lämplig styrning av maskinerna. Databasen kan t.ex. innehålla maskinens respons vid tidigare inträffade stömingar.The database thus includes both historical information concerning the previous operation of the machines, but also information needed to achieve a suitable control of the machines. The database can e.g. contain the machine's response to previous disturbances.

Nätkommunikationsanordningarna 205 kan arbeta enligt olika kommunikationsmetoder enligt teknikens ståndpunkt. Sådana metoder kan bygga på fasta förbindelser i form av t.ex. metalliska ledningar eller ñberoptik, eller på trådlös överföring, såsom radio eller radiolänk. Vid sammankoppling av flera produktionsledningsenheter kan ett nät av kommunikationsanordningar byggas upp. Ett sådant nät bidrar till alternativa kommunikationsvägar, vilka kan utnyttjas i de fall någon eller några kommunikationsanordningar av någon anledning inte är tillgängliga.The network communication devices 205 can operate according to different communication methods according to the prior art. Such methods can be based on fixed connections in the form of e.g. metallic wires or ñberoptics, or on wireless transmission, such as radio or radio link. When interconnecting produktion your production management units, a network of communication devices can be built up. Such a network contributes to alternative communication paths, which can be used in cases where one or more communication devices for some reason are not available.

Genom lämpliga kombinationer av redundanta kommunikationsvägar och lagring av information i databaser kan produktionsledningsenheten 206 genomföra beräkningar och uppdateringar av driftplaner, exempelvis genom att extrapolera tillståndet i maskiner och använda resultaten från egenvårdesberäkningar, även om någon eller nägra kommunikationsanordningar och /eller sensorer för tillfället inte fungerar.Through appropriate combinations of redundant communication paths and storage of information in databases, the production management unit 206 can perform calculations and updates of operating plans, for example by extrapolating the condition of machines and using the results of self-care calculations, even if some communication devices and / or sensors do not currently work.

Möjligheten att bygga upp ett driftsäkert nät är av särskilt stor vikt exempelvis vid ansträngda driftsituationer eller under driftåteruppbyggnaden efter en större driftstöming.The possibility of building a reliable network is of particular importance, for example in strained operating situations or during operational reconstruction after a major operational disruption.

Konceptet med utnyttjande av konstruktionsmarginaler kan såsom tidigare påpekats även föras ut på elkraftnätsnivå. Organ för styrning och annu: šfw 516 408 , 26 övervakning av elkraftnätet, en nätövervakningsenhet 212, ansvarar för driften av elkraftnätet i stort, och kan på motsvarande sätt som ovan beskrivits kommunicera med elkraftanläggningarnas driftledningsenheter 206 eller enskilda elektriska maskiner 202, för att kunna få information om eventuella marginaler. Dessa marginaler kan sedan användas för en optimering av större områden eller elkraftnätets totala drift.As previously pointed out, the concept of utilizing construction margins can also be implemented at the electricity grid level. Control and annuity bodies: šfw 516 408, 26 Electricity grid monitoring, a grid monitoring unit 212, is responsible for the operation of the electricity grid in general, and may in the same way as described above communicate with the electric power plant operating units 206 or individual electrical machines 202, to obtain information on possible margins. These margins can then be used for an optimization of larger areas or the total operation of the electricity grid.

Den information som överförs från en elkraftanläggning eller enskild elektrisk maskin till en nätövervakningsenhet 212 på elkraftnätsnivå, torde företrädesvis vara av en mer summarisk typ än lägre ned i hierarkin. En elkraftnätsoperatör har framför allt intresse av att känna till tillgängliga effektresurser på olika ställen i nätet och de eventuella kostnader som är förknippade med att utnyttja dessa. De detaljerade förhållandena angående maskinemas individuella temperaturmarginaler är av mindre intresse, framför allt för en hierarkiskt överordnad elkraftnätsoperatör. Det är även av intresse för en operatör av en elkraftanläggning att kunna begränsa informationsutbytet, eftersom en del av den tillgängliga informationen kan användas som konkurrensmedel mot konkurrerande operatörer.The information transmitted from an electric power plant or individual electrical machine to a grid monitoring unit 212 at the power grid level should preferably be of a more summary type than lower down in the hierarchy. An electricity network operator is primarily interested in knowing the available power resources in various places in the network and the possible costs associated with utilizing these. The detailed conditions regarding the individual temperature margins of the machines are of less interest, especially for a hierarchically superior electricity network operator. It is also in the interest of an operator of an electric power plant to be able to limit the exchange of information, since some of the available information can be used as a means of competition against competing operators.

Nätövervakningsenhetens 212 uppgifter utgörs av att säkerställa möjlighetema till en säker och ekonomiskt optimal drift av elkraftnätet.The tasks of the grid monitoring unit 212 consist of ensuring the possibilities for a safe and economically optimal operation of the electricity power grid.

Detta kan innefatta kommunikation av såväl informationsutbyte och börvärden som styrsignaler till både produktionsledningsenheter 206 och elkraftnät 200. Under normaldriftförhållanden kan styrningen av produktionsledningsenheter 206 baseras på ekonomiska styrsignaler, medan det kan vara nödvändigt att skicka direkta styrkommandon vid allvarliga driftstömingar, i syfte att rädda elkraftnätets integritet och kontinuerliga drift. Informationsutbytet mellan nätövervakningsenheten 212 och övriga enheter bör ske i form av meddelanden, vilka kan förutom adress och meddelande kan innehålla säkerhetsnycklar (kryptering) för att begränsa vilka som har rätt att ta del av informationen. Genom att utnyttja olika behörighetskriterier för olika enheter (utnyttjare) i kommunikationssystemet kan fullgod sekretess mot obehörig spridning av information erhållas.This may include communication of both information exchange and setpoints as well as control signals to both production line units 206 and power grids 200. Under normal operating conditions, the control of production line units 206 may be based on economic control signals, while it may be necessary to send direct control commands in case of severe power outages. and continuous operation. The exchange of information between the network monitoring unit 212 and other units should take the form of messages, which may, in addition to the address and message, contain security keys (encryption) to restrict who has the right to access the information. By utilizing different authorization criteria for different units (users) in the communication system, sufficient confidentiality against unauthorized dissemination of information can be obtained.

Möjligheten att bestämma vilken information varje utnyttjare har tillgång till -uuøn :na:,3O oooo nu 516 408 =ïïš*ffš-ê"'=;ïï;- -=' I _27 . . . . .. .. .. . minskar risken för spridning av känslig information och möjliggör att exempelvis samarbetspartners kan få tillgång till mer information än andra helt externa parter.The ability to determine what information each user has access to -uuøn: na:, 3O oooo nu 516 408 = ïïš * ffš-ê "'=; ïï; - - =' I _27.... .. .. ... reduces the risk of disseminating sensitive information and enables, for example, partners to have access to more information than other completely external parties.

En föredragen utföringsform av en driftledningsenhet 206 i en elkraftanläggning innefattar sålunda ett organ för extern kommunikation.Thus, a preferred embodiment of an operating line unit 206 in an electric power plant comprises a means for external communication.

Detta organ är anordnat för att dels ta emot och tolka meddelanden från extema enheter, såsom t.ex. en operatör av ett elkraftnät och dels sända ut vald information till de extema enheterna.This means is arranged to receive and interpret messages from extreme devices, such as e.g. an operator of an electric power grid and partly send selected information to the extreme units.

Den föreliggande uppfinningen kan naturligtvis utnyttjas vid installation av ny utrustning i ett elkraftnät. Förfarandena och anordningarna år emellertid av ett sådant slag att de med fördel även kan användas vid renovering av beñntlig utrustning. I många fall leder renovering av gammal utrustning till stora termiska materialmarginaler, om turbiner eller andra mekaniska arrangemang inte kan uppgraderas i samma grad, varvid dessa maskiner med fördel kan utnyttjas för styrningsändamål.The present invention can of course be used when installing new equipment in an electric power grid. However, the methods and devices are of such a nature that they can also be used to advantage in the renovation of permanent equipment. In many cases, renovation of old equipment leads to large thermal material margins, if turbines or other mechanical arrangements can not be upgraded to the same degree, whereby these machines can be used to advantage for control purposes.

Fig. 15 visar schematiskt styrningsförfarandet för en roterande elektrisk växelströmsmaskin enligt den föreliggande uppfinningen. Processen startar i steg 300. I steg 302 mäts stator- och/ eller rotorlindningarnas temperatur kontinuerligt eller intermittent. I steg 304 används dessa mätdata för att styra växelströmsmaskinens fortsatta drift, så att en teriniskt kontrollerad optimering av effektomvandlingen erhålls. Processen avslutas i steg 310.Fig. 15 schematically shows the control method for a rotary electric machine according to the present invention. The process starts in step 300. In step 302, the temperature of the stator and / or rotor windings is measured continuously or intermittently. In step 304, this measurement data is used to control the continued operation of the AC machine, so that a terinically controlled optimization of the power conversion is obtained. The process ends in step 310.

Fig. 16 visar schematiskt skyddsförfarandet för en roterande elektrisk växelströmsmaskin enligt den föreliggande uppfinningen. Processen startar i steg 300. I steg 302 mäts stator- och/ eller rotorlindningarnas temperatur kontinuerligt eller intermittent. I steg 306 används dessa mätdata för att styra lindningsströmmarna så lindningarrias temperatur regleras inom tillåtna värden. Processen avslutas i steg 310.Fig. 16 schematically shows the protection method for a rotating electric current machine according to the present invention. The process starts in step 300. In step 302, the temperature of the stator and / or rotor windings is measured continuously or intermittently. In step 306, this measurement data is used to control the winding currents so that the temperature of the winding series is regulated within permissible values. The process ends in step 310.

Fig. 17 visar schematiskt styrningsförfarandet för en elkraftanläggning enligt den föreliggande uppfinningen. Processen startar i steg 300. I steg 302 mäts stator- och/ eller rotorlindningarnas temperatur i växelströmsmaskiner i elkraftanläggningen kontinuerligt eller intermittent. I steg 308 används dessa mätdata för att styra elkraftanläggningens effcktomvandling på ett kontrollerat och optimalt sätt. Processen avslutas i steg 310.Fig. 17 schematically shows the control method for an electric power plant according to the present invention. The process starts in step 300. In step 302, the temperature of the stator and / or rotor windings in AC machines in the electric power plant is measured continuously or intermittently. In step 308, this measurement data is used to control the power conversion of the electric power plant in a controlled and optimal way. The process ends in step 310.

Fackmannen inser att olika modifieringar och förändringar kan göras vid föreliggande uppfmning utan avvikelse från uppfinningens ram, som definieras av de bifogade patentkraven.Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.

Innan 516 år) s g __. =..E_š..š¿¿ _ ny; Before 516 years) s g __. = .. E_š..š¿¿ _ ny;

Claims (35)

10 15 20 25 30 516 408 llq ' ' ° ' --"--' J. J. J? NYA PATENTKRÅV10 15 20 25 30 516 408 llq '' ° '- "-' J. J. J? NYA PATENTKRÅV 1. Förfarande för styrning av effektomvandlingen för roterande elektrisk växelströmsmaskin som har en stator (28) och rotor (14) med lindningar (26, 12) som har fast isolering, kännetecknat av stegen direkt mätning, kontinuerligt eller intermittent, av temperaturen vid kritiska punkter för rotorlindningarna (12) och / eller dess isolering; samt optimering av växelströmsmaskinens effektomvandling på ett terrniskt kontrollerat sätt genom styrning av växelströmsmaskinens fortsatta drift genom användning av uppmätt temperatur som styrparameter för rotorström.A method of controlling the power conversion of a rotating alternating electric machine having a stator (28) and rotor (14) with windings (26, 12) having fixed insulation, characterized by the steps of direct measurement, continuously or intermittently, of the temperature at critical points for the rotor windings (12) and / or their insulation; and optimizing the power conversion of the AC machine in a thermally controlled manner by controlling the continued operation of the AC machine by using the measured temperature as the control parameter for rotor current. 2. Förfarandet enligt patentkrav 1, känneteclmat av det ytterligare steget: _ direkt mätning, kontinuerligt eller intermittent, av temperaturen vid kritiska punkter för statorlindningarna (26) och/ eller dess isolering, varvid optimeringssteget utförs under användning även av den uppmätta statorlindningstemperaturen.The method according to claim 1, characterized by the further step: direct measurement, continuously or intermittently, of the temperature at critical points for the stator windings (26) and / or its isolation, the optimization step being performed using also the measured stator winding temperature. 3. Förfarandet enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att optimeringssteget i sin tur innefattar steget att under en tidsbegränsad period styra rotorströmmen till ett värde som överskrider dess märkvärde.The method according to claim 1 or 2, characterized in that the optimization step in turn comprises the step of controlling the rotor current for a time-limited period to a value which exceeds its rated value. 4. Förfarandet enligt patentkrav 3, kännetecknat av att optimeringssteget vidare innefattar steget att under en tidsbegränsad period styra statorströmmen till ett värde som överskrider dess märkvärde.The method according to claim 3, characterized in that the optimization step further comprises the step of controlling the stator current for a limited period of time to a value exceeding its rated value. 5. Förfarandet enligt något av patentkraven 1 till 4, kännetecknat av att optimeringssteget vid generatordrift ändrar förhållandet mellan uttagen aktiv effekt och uttagen/ tillförd reaktiv effekt.The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the optimization step during generator operation changes the ratio between the drawn active power and the drawn / applied reactive power. 6. Förfarandet enligt något av patentkraven l till 5, kännetecknat av att optimeringssteget vid generatordrift ändrar storleken av uttagen/ tillförd reaktiv effekt. 10 15 20 25 30 516 408 ' ao a-a :esThe method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the optimization step in generator operation changes the magnitude of the drawn / applied reactive power. 10 15 20 25 30 516 408 'ao a-a: es 7. Förfarandet enligt något av patentkraven 1 till 4, kännetecknat av att optimeringssteget vid motordrift ändrar förhållandet mellan tillförd aktiv effekt och uttagen/ tillförd reaktiv effekt.The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the optimization step in motor operation changes the ratio between applied active power and withdrawn / applied reactive power. 8. Förfarandet enligt något av patentkraven l till 4 och 7, kännetecknat av att optimeringssteget vid motordrift ändrar storleken av uttagen/ tillförd reaktiv effekt.The method according to any one of claims 1 to 4 and 7, characterized in that the optimization step in motor operation changes the magnitude of the drawn / applied reactive power. 9. Förfarandet enligt något av patentkraven 1 till 8, kännetecknat av att optimeringen sker så att ett förutbestämt maximumvärde för temperaturen för rotorlindningarna (12) och/ eller dess isolering aldrig överskrids.The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the optimization takes place so that a predetermined maximum value for the temperature of the rotor windings (12) and / or its insulation is never exceeded. 10. Förfarandet enligt patentkrav 9, kännetecknat av att optimeringen sker så att ett förutbestämt maxirnumvärde för temperaturen för statorlindningarna (26) och / eller dess isolering aldrig överskrids.The method according to claim 9, characterized in that the optimization takes place so that a predetermined maximum value for the temperature of the stator windings (26) and / or its insulation is never exceeded. 11. Förfarandet enligt något av patentkraven 1 till 10, kännetecknat av att optimeringen sker så att det nominella värdet för temperaturen för rotorlindningaina (12) och/ eller dess isolering endast överskrids under en tidsbegränsad period.The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the optimization takes place so that the nominal value of the temperature of the rotor winding (12) and / or its insulation is only exceeded for a limited period of time. 12. Förfarandet enligt patentkrav ll, kännetecknat av att optimeringen sker så att det nominella värdet för temperaturen för statorlindningarna (26) och/ eller dess isolering endast överskrids under en tidsbegränsad period.The method according to claim 11, characterized in that the optimization takes place so that the nominal value of the temperature of the stator windings (26) and / or its insulation is only exceeded for a limited period of time. 13. Förfarandet enligt något av patentkraven 1 till 12, kännetecknat av att styrningen av växelströmsmaskinens fortsatta drift använder kalibreringsbara parametrar, varvid förfarandet vidare innefattar steget: modifiering av de kalibreringsbara parametrarna grundat på tidigare driftdata. 10 15 20 25 30 5 1 6 4 0 8 A ' :axThe method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the control of the continued operation of the AC machine uses calibrable parameters, the method further comprising the step of: modifying the calibrable parameters based on previous operating data. 10 15 20 25 30 5 1 6 4 0 8 A ': ax 14. Förfarande för styrning av effektomvandling i en elkraftanläggning, innehållande åtminstone en roterande elektrisk växelströmsmaskin (202) som har som har en stator och rotor med lindningar som har fast isolering, kännetecknat av stegen: direkt mätning, kontinuerligt eller interrníttent, av temperaturen för kritiska punkter för växelströmsmaskinens rotorlindnirigar och/ eller dess isolering, samt optimering av effektomvandlingen för växelströmsmaskinen (202) på ett terrniskt kontrollerat sätt, när elkraftanläggningen har en oönskad fördelning av omvandlingen av aktiv och reaktiv effekt, genom styrning av växelströmsmaskinens fortsatta drift genom användning av uppmätt temperatur som styrparameter för rotorström.A method for controlling power conversion in an electric power plant, comprising at least one rotating electric machine (202) having a stator and rotor with windings having fixed insulation, characterized by the steps: direct measurement, continuous or intermittent, of the temperature of critical points for the rotor winding of the AC machine and / or its insulation, and optimization of the power conversion of the AC machine (202) in a thermally controlled manner, when the electric power plant has an undesirable distribution of active and reactive power conversion, by controlling the continued operation of the AC machine using as control parameter for rotor current. 15. Förfarandet enligt patentkrav 14, kännetecknat av att optimeringen av effektomvandlingen sker baserat på förlagrade uppgifter om växelströms- maskinens (202) temperaturmarginaler.The method according to claim 14, characterized in that the optimization of the power conversion takes place based on stored data on the temperature margins of the AC machine (202). 16. Förfarandet enligt patentkrav 14 eller 15, kännetecknat av det ytterligare steget: kommunicering av data avseende växelströmsmaskinens (202) drift från styrenheten (34; 204) till en till elkraftanläggningen tillhörande driftledningsenhet (206).The method according to claim 14 or 15, characterized by the further step: communicating data regarding the operation of the AC machine (202) from the control unit (34; 204) to an operating line unit (206) belonging to the electric power plant. 17. Förfarandet enligt patentkrav 14, 15 eller 16, kännetecknat av det ytterligare steget: kommunicering av instruktioner och/ eller förfrågningar avseende vâxelströmsmaslcinens (202) drift från driftledningsenheten (206) till styrenheten (34; 204).The method according to claim 14, 15 or 16, characterized by the further step: communicating instructions and / or requests regarding the operation of the AC machine (202) from the control line unit (206) to the control unit (34; 204). 18. Förfarandet enligt patentkrav 16 eller 17, känneteclmat av att kommunikationen mellan driftledningsenheten (206) och styrenheten (34; 204) sker via metalledningar eller optiska fibrer. 10 15 20 25 30 516 4 0 8 , #52The method according to claim 16 or 17, characterized in that the communication between the operating line unit (206) and the control unit (34; 204) takes place via metal lines or optical fibers. 10 15 20 25 30 516 4 0 8, # 52 19. Förfarandet enligt patentkrav 16 eller 17, kännetecknat av att kommunikationen mellan driftledningsenheten (206) och styrenheten (34; 204) sker via radio eller radiolänk.The method according to claim 16 or 17, characterized in that the communication between the operating line unit (206) and the control unit (34; 204) takes place via radio or radio link. 20. Förfarandet enligt något av patentkraven 14 till 19, kännetecknat av steget: överföring av meddelanden mellan driftledningsenheten (206) och externa enheter.The method according to any one of claims 14 to 19, characterized by the step: transmitting messages between the operations management unit (206) and external units. 21. Roterande elektrisk våxelströmsmaskin innefattande en stator (28) med lindningar (26) som har fast isolering, en rotor (14) med lindningar (12) som har fast isolering och en styrenhet (34; 204) för styrning av rotorström, och kännetecknad av en vid rotorlindningarna (12) och/ eller dess isolering anordnad rotortemperatursensor (l6; 203), vilken kommunicerar med styrenheten (34; 204), varvid signaler från rotortemperatursensorn (l6; 203) som representerar temperaturvärden ligger till grund för styrningen av rotorströmmen.A rotary electric AC machine comprising a stator (28) with windings (26) having fixed insulation, a rotor (14) with windings (12) having fixed insulation and a control unit (34; 204) for controlling rotor current, and characterized of a rotor temperature sensor (16; 203) arranged at the rotor windings (12) and / or its insulation, which communicates with the control unit (34; 204), whereby signals from the rotor temperature sensor (16; 203) representing temperature values form the basis for controlling the rotor current. 22. Den roterande elektriska växelströmsmaskinen enligt patentkrav 21, kännetecknad av att styrenheten (34; 204) är anordnad för styrning av statorström; och av en vid statorlindningarna anordnad statortemperatursensor (30; 203), vilken kommunicerar med styrenheten (34; 204); varvid signaler från statortemperatursensorn (30; 203) som representerar temperaturvärden ligger till grund för styrningen av statorströmmen.The rotary electric AC machine according to claim 21, characterized in that the control unit (34; 204) is arranged for controlling stator current; and by a stator temperature sensor (30; 203) arranged at the stator windings, which communicates with the control unit (34; 204); wherein signals from the stator temperature sensor (30; 203) representing temperature values form the basis for controlling the stator current. 23. Den roterande elektriska växelströmsmaskinen enligt patentkrav 21 eller 22, kännetecknad av att styrenheten (34; 204) är anordnad vid en 10 15 20 25 30 516 408 ss stationär del av växelströmsmaskinen och att växelströmsmaskinen vidare L n innefattar kommunikationsorgan (20, 21; 66, 68) för överföring av information från rotortemperatxlrgivaren (16, 2Q3) till styrenheten (34; 204).The rotary electric AC machine according to claim 21 or 22, characterized in that the control unit (34; 204) is arranged at a stationary part of the AC machine and that the AC machine further comprises communication means (20, 21; 66, 68) for transmitting information from the rotor temperature sensor (16, 2Q3) to the control unit (34; 204). 24. Den roterande elektriska växelströmsmaskinen enligt patentkrav 21, 22 eller 23, kännetecknad av att kommunikationsorganet är ett trådlöst kommunikationsorgan (20, 2 1).The rotary electric AC machine according to claim 21, 22 or 23, characterized in that the communication means is a wireless communication means (20, 2 1). 25. Den roterande elektriska våxelströmsmaskinen enligt något av patentkraven 21 till 24, kännetecknad av en lagringsenhet (106) för lagring av temperaturdata för växelströrnsrnaskinen.The rotary electric AC machine according to any one of claims 21 to 24, characterized by a storage unit (106) for storing temperature data for the AC machine. 26. Den roterande elektriska vâxelströmsmaskinen enligt patentkrav 25, kännetecknar! av att temperaturdatat innefattar åtminstone en av följande typer av data: nominell statortemperatur, nominell rotortemperatiir, maximal statortemperatur, maximal rotorternperattlr, samband mellan rotorström och rotortemperatur vid stationärt tillstånd, samband mellan statorström och statortemperatur vid stationärt tillstånd, rotorns temperaturhistoria, samt statoms temperaturhistoria.The rotary electric AC machine according to claim 25, characterized in! that the temperature data includes at least one of the following types of data: nominal stator temperature, nominal rotor temperature, maximum stator temperature, maximum rotor temperature, rotor current and rotor temperature at steady state, stator current to stator temperature at steady state, rotor temperature history, and stator temperature history. 27. Elkraftanläggriing innefattande ett antal roterande elektriska våxelströmsmasldner (202) som har en stator (28) och en rotor (14) med lindningar (26; 12) som har fast isolering, en driftledningsenhet (206); och kännetecknad av att åtminstone en av de roterande elektriska växelströmsmaskinerna (202) innefattar en styrenhet (34; 204) för styrning av rotorström och en vid 10 15 20 25 30 516 408 _ .sa rotorlindningen (12) och/ eller dess isolering anordnad temperatursensor (16, 30; 203), vilken kommunicerar med styrenheten (34; 204), varvid signaler från temperatursensorn (16, 30; 203) som representerar temperaturvården ligger till grund för styrningen av rotorströmmen.An electric power plant comprising a plurality of rotating electric shafts (202) having a stator (28) and a rotor (14) having windings (26; 12) having fixed insulation, a power line assembly (206); and characterized in that at least one of the rotating electric current machines (202) comprises a control unit (34; 204) for controlling rotor current and a temperature sensor arranged at the rotor winding (12) and / or its insulation. (16, 30; 203), which communicates with the control unit (34; 204), whereby signals from the temperature sensor (16, 30; 203) representing the temperature maintenance form the basis for the control of the rotor current. 28. Elkraftanlâggningen enligt patentkrav 27, kännetecknad av kommunikationsanordningar (205) mellan styrenheten (34, 204) och driftledningsenheten (206) för överföring av information associerad med signalerna från temperatursensorn (16, 30; 203).The electric power plant according to claim 27, characterized by communication devices (205) between the control unit (34, 204) and the operating line unit (206) for transmitting information associated with the signals from the temperature sensor (16, 30; 203). 29. Elkraftanläggriingen enligt patentkrav 28, kännetecknad av att kommunikationsanordningarna (205) innefattar fysiska ledningar i forrn av metalledningar eller optiska fibrer.The electric power plant according to claim 28, characterized in that the communication devices (205) comprise physical wires in the form of metal wires or optical fibers. 30. Elkraftanläggningen enligt patentkrav 28, kännetecknad av att kommunikationsanordningarna (205) innefattar organ för överföring via radio eller radiolänk.The electric power plant according to claim 28, characterized in that the communication devices (205) comprise means for transmission via radio or radio link. 31. Elkraftanläggningen enligt något av patentkraven 27 till 30, kännetecknad av en lagringsenhet (106) för temperaturdata för våxelströmsmasldnen.The electric power plant according to any one of claims 27 to 30, characterized by a storage unit (106) for temperature data for the alternating current. 32. Elkraftanläggningen enligt patentkrav 31, kännetecknad av lagringsenheten (106) för temperaturdata innefattas i styrenheten (34 ; 204).The electric power plant according to claim 31, characterized by the storage unit (106) for temperature data is included in the control unit (34; 204). 33. Elkraftanläggningen enligt patentkrav 31, kännetecknad av lagringsenheten (106) för temperaturdata innefattas i driftledningsenheten (206).The electric power plant according to claim 31, characterized by the storage unit (106) for temperature data is included in the operating line unit (206). 34. Elkraftanläggningen enligt patentkrav 31, 32 eller 33, kännetecknad av att temperaturdatat för växelströmsmaskinen innefattar åtminstone en av följande typer av data: 10 15 ann... »v > »v o 51,6 4,08 jš nominell statortemperatur, en o o nu o ~ . -annan u c n oo nominell rotortemperatur, maximal statortemperattir, maximal rotortemperattlr, samband mellan rotorström och røtortemperatur vid tillstånd, samband mellan statorström och statortemperatur vid stationärt tillstånd, rotorns temperaturhistoria, samt stationärt statorns temperaturhistoria. 'The electric power plant according to claim 31, 32 or 33, characterized in that the temperature data of the alternating current machine comprises at least one of the following types of data: 10 ... »v>» vo 51.6 4.08 jš nominal stator temperature, a oo nu o ~. -an other u c n oo nominal rotor temperature, maximum stator temperature, maximum rotor temperature, relationship between rotor current and rotor temperature at state, relationship between stator current and stator temperature at steady state, rotor temperature history, and stationary stator temperature history. ' 35. Elkraftanlåggxiingen enligt något av patentkraven 27 till 34, känneteclmad av att driftledningsenheten (206) innefattar organ för överföring av meddelanden till och från externa enheter.The electric power supply according to any one of claims 27 to 34, characterized in that the operating line unit (206) comprises means for transmitting messages to and from external units.
SE516408D 1999-08-27 1999-08-27 Power consumption control method for alternating current machine, involves measuring temperature of rotor which is used as control parameter to optimize power conversion in thermally controlled manner SE516408C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE516408T 1999-08-27
SE9903037A SE9903037L (en) 1999-08-27 1999-08-27 Material utilization of alternating current machines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SE516408C2 true SE516408C2 (en) 2002-01-08

Family

ID=20416776

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE516408D SE516408C2 (en) 1999-08-27 1999-08-27 Power consumption control method for alternating current machine, involves measuring temperature of rotor which is used as control parameter to optimize power conversion in thermally controlled manner
SE9903037A SE9903037L (en) 1999-08-27 1999-08-27 Material utilization of alternating current machines

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9903037A SE9903037L (en) 1999-08-27 1999-08-27 Material utilization of alternating current machines

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU6884400A (en)
SE (2) SE516408C2 (en)
WO (1) WO2001017085A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021094019A1 (en) * 2019-11-12 2021-05-20 Robert Bosch Gmbh Electric machine
EP3955271A1 (en) * 2020-08-11 2022-02-16 Theegarten-Pactec GmbH & Co. KG Rotary head with rotor-side control device, device comprising the rotary head and method for controlling an energy supply to a working element of the rotary head

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10201755A1 (en) 2002-01-18 2003-07-31 Bosch Gmbh Robert Cooling water heating by means of generator losses
WO2004012327A1 (en) 2002-07-31 2004-02-05 Sydkraft Ab Electric machine
US8228694B2 (en) 2006-01-23 2012-07-24 Abb Technology Ltd. Converter station and a method for control thereof
CA2775834C (en) * 2009-09-29 2017-01-03 Husqvarna Ab Electric motor and method for controlling the same
WO2013177532A1 (en) * 2012-05-24 2013-11-28 Flodesign Wind Turbine Corp. Thermal protection of synchronous compensators under continuous active power|generation
AT518513A1 (en) * 2016-03-24 2017-10-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Electric generator
JP2020124034A (en) * 2019-01-30 2020-08-13 東海旅客鉄道株式会社 Power conversion controller

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3824857A (en) * 1972-08-07 1974-07-23 Electric Machinery Mfg Co Temperature measuring system for rotating machines
DE2247718A1 (en) * 1972-09-28 1974-04-11 Siemens Ag DEVICE FOR INDUCTIVE TRANSFER OF DATA BETWEEN A FIXED AND A ROTATING PART OF ELECTRIC MACHINERY
US4114077A (en) * 1977-04-01 1978-09-12 Westinghouse Electric Corp. Rotor overtemperature protection for electric motors
US5257863A (en) * 1992-07-30 1993-11-02 Electric Power Research Institute, Inc Electronic rotor temperature sensor
US5321308A (en) * 1993-07-14 1994-06-14 Tri-Sen Systems Inc. Control method and apparatus for a turbine generator
SE510315C2 (en) * 1997-02-03 1999-05-10 Asea Brown Boveri Synchronous machine, e.g. synchronous generator in electric power network
DE19739587B4 (en) * 1997-09-10 2006-05-11 Pfeiffer Vacuum Gmbh Temperature-monitoring arrangement

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021094019A1 (en) * 2019-11-12 2021-05-20 Robert Bosch Gmbh Electric machine
EP3955271A1 (en) * 2020-08-11 2022-02-16 Theegarten-Pactec GmbH & Co. KG Rotary head with rotor-side control device, device comprising the rotary head and method for controlling an energy supply to a working element of the rotary head

Also Published As

Publication number Publication date
SE9903037L (en) 2001-02-28
WO2001017085A1 (en) 2001-03-08
AU6884400A (en) 2001-03-26
SE9903037D0 (en) 1999-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7498775B2 (en) Electric machine
Sayed et al. SCADA and smart energy grid control automation
CN101029915B (en) Method for measuring winding temperature and overheat protecting AC inductive motor
RU2605083C2 (en) Method of electric generator controlling
RU2725184C1 (en) Wind electric installation with transducer system with possibility of overloading
Gunes et al. Fuzzy control of brushless excitation system for steam turbogenerators
SE516408C2 (en) Power consumption control method for alternating current machine, involves measuring temperature of rotor which is used as control parameter to optimize power conversion in thermally controlled manner
KR20190064645A (en) A method for operating a wind power plant
EP3424122B1 (en) Power control of a microgrid
US20190234227A1 (en) Powering generator instrumentation via magnetic induction
Davies et al. High side voltage control at Manitoba hydro
Murdoch et al. Generator over excitation capability and excitation system limiters
SE516801C2 (en) Procedure for remote control of electric power systems, as well as electric power systems
US9494139B2 (en) System and method for controlling a power output of a wind turbine generator
CN203433387U (en) Piping and instrument diagram (PID)-based frequency-conversion and speed-regulation cooling control system
SE516401C2 (en) Electrical synchronous machine used in power plants, has processor which measures data for power converter control, from output of co-rotating sensors, and is wirelessly linked with stationary processor
RU185478U1 (en) Device for automatically limiting transformer overload
WO2018051684A1 (en) Microgrid operation device and microgrid operation method
Carunaiselvane et al. Temperature distribution of 250 MW hydro turbine synchronous generator at continuous overloading conditions
WO2017097379A1 (en) Load shedding in a microgrid
SE514068C2 (en) Rotary power system stabilizer
JPH1097934A (en) Simulator for operation of transformer
Walldorf et al. The use of real-time monitoring and dynamic ratings for power delivery systems and the implications for dielectric materials
Wardana et al. Design of Low-Cost Energy Metering Device for Direct Load Control and Air Conditioning Energy Monitoring
CN202004437U (en) Long-time overload protection device of distribution transformer

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed