(57)【要約】【課題】  高精度かつ簡易に絶縁状態を診断できる、電気機械の診断装置および診断方法、並びにこれらが適用される回転電機を提供する。【解決手段】  電気機械の絶縁状態を診断する診断装置が、電気機械の巻線に流れる電流を検出する電流センサ（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、電流センサ（２ａ，２ｂ，２ｃ）の信号に基づいて電気機械の対地漏れ電流を計測する電流計測部（８１）と、電流計測部（８１）によって計測される対地漏れ電流と、対地漏れ電流の初期値に応じてあらかじめ設定される閾値とを比較するデータ処理部（８３）と、を備え、対地漏れ電流の初期値は、電気機械の特性もしくは構造に関する情報に基づいて演算される。【選択図】図１
2020026967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械の絶縁状態を診断する電気機械の診断装置において、
前記電気機械の巻線に流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサの信号に基づいて前記電気機械の対地漏れ電流を計測する電流計測部と、
前記電流計測部によって計測される前記対地漏れ電流と、前記対地漏れ電流の初期値に応じてあらかじめ設定される閾値とを比較するデータ処理部と、
を備え、
前記対地漏れ電流の初期値は、前記電気機械の特性もしくは構造に関する情報に基づいて演算されることを特徴とする電気機械の診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機械の診断装置において、
前記情報は、前記電気機械の静電容量の初期値であることを特徴とする電気機械の診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電気機械の診断装置において、
前記対地漏れ電流の初期値は、前記静電容量の初期値と、前記巻線において分布する電圧の平均値とに基づいて演算されることを特徴とする電気機械の診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電気機械の診断装置において、
前記対地漏れ電流の初期値、前記電気機械の前記静電容量の初期値、前記電気機械の交流角周波数、並びに前記電気機械の定格電圧を、それぞれ、ｉ０、Ｃ、ω、並びにＶとすると、前記対地漏れ電流の初期値は、数式「ｉ０＝（１／２）ωＣＶ」に基づいて演算されることを特徴とする電気機械の診断装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電気機械の診断装置において、
前記電流センサは、前記巻線の一端部に流れる電流と前記巻線の他端部に流れる電流を一括して検出することを特徴とする電気機械の診断装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電気機械の診断装置において、
前記電流センサは、前記巻線の一端部に流れる電流と前記巻線の他端部に流れる電流を検出し、
前記電流計測部は、前記巻線の前記一端部に流れる電流と前記巻線の前記他端部に流れる電流の差分に基づいて前記対地漏れ電流を計測することを特徴とする電気機械の診断装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電気機械の診断装置において、
さらに、前記電流計測部によって計測される前記対地漏れ電流のデータを記録するデータ記録部を備え、
前記データ処理部は、前記データ記録部に記録された前記対地漏れ電流のデータと前記閾値とを比較することを特徴とする電気機械の診断装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電気機械の診断装置において、
さらに、前記電流計測部によって計測される前記対地漏れ電流のデータを、通信ネットワークに送出する通信部を備え、
前記データ記録部は、前記通信ネットワークを介して、前記通信部から送られる前記対地漏れ電流のデータを記録することを特徴とする電気機械の診断装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電気機械の診断装置において、
前記データ処理部は、前記電流計測部によって計測される前記対地漏れ電流の基本波成分と前記閾値とを比較することを特徴とする電気機械の診断装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の電気機械の診断装置において、
前記データ処理部は、前記電流計測部によって計測される前記対地漏れ電流のデータの脈動を平均化して、前記対地漏れ電流のデータを脈動の無い評価用データに変換し、前記評価用データと前記閾値とを比較することを特徴とする電気機械の診断装置。
【請求項１１】
電気機械の絶縁状態を診断する電気機械の診断方法において、
前記電気機械の巻線に流れる電流に基づいて前記電気機械の対地漏れ電流を計測し、
計測された前記対地漏れ電流と、前記電気機械の特性もしくは構造に関する情報に基づいて演算される前記対地漏れ電流の初期値に応じてあらかじめ設定される閾値とを比較することを特徴とする電気機械の診断方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電気機械の診断方法において、
前記情報は、前記電気機械の静電容量の初期値であることを特徴とする電気機械の診断方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電気機械の診断方法において、
前記対地漏れ電流の初期値は、前記静電容量の初期値と、前記巻線において分布する電圧の平均値とに基づいて演算されることを特徴とする電気機械の診断方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電気機械の診断方法において、
前記対地漏れ電流の初期値、前記電気機械の前記静電容量の初期値、前記電気機械の交流角周波数、並びに前記電気機械の定格電圧を、それぞれ、ｉ０、Ｃ、ω、並びにＶとすると、前記対地漏れ電流の初期値は、式「ｉ０＝（１／２）ωＣＶ」に基づいて演算されることを特徴とする電気機械の診断方法。
【請求項１５】
交流の相数分の巻線を有する回転電機において、
前記回転電機の絶縁状態を診断する診断装置を備え、
前記診断装置は、
前記回転電機の巻線に流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサの信号に基づいて前記回転電機の対地漏れ電流を計測する電流計測部と、
前記電流計測部によって計測される前記対地漏れ電流と、前記対地漏れ電流の初期値に応じてあらかじめ設定される閾値とを比較するデータ処理部と、
を備え、
前記対地漏れ電流の初期値は、前記回転電機の特性もしくは構造に関する情報に基づいて演算されることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機や電動機などにおける絶縁状態を診断する電気機械の診断装置および診断方法、並びにこれらが適用される回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機や電動機のような電気機械の突発的な故障は、ユーザのシステム全体に対して想定外の稼動停止をもたらしたり、社会生活に大きな影響を与えたりする。また、東日本大震災以降、電力供給の余裕が少なく、発電所における発電機の突発的な故障は、経済的および社会的に大きな影響を与える。
【０００３】
電気機械の主たる故障原因は、軸受などに関する機械的原因、絶縁性などに関する電気的原因である。これらの原因の発生を構造的に抑えたり、電気機械を適切にメンテナンスしたりすることにより、突発的な故障を防止することができる。
【０００４】
近年、電気機械は、材料や装置構造における技術的進歩によって、信頼性と生産性のようにトレードオフの関係にある要件に対し、バランス良く設計され得る。しかし、周囲環境や稼働条件によっては、電気機器が故障する恐れがあるため、信頼性設計に加えて、高精度かつ簡易に故障原因の有無を診断できる診断技術の重要性が高まっている。
【０００５】
これに対し、特許文献１および特許文献２に記載の診断技術が知られている。
【０００６】
特許文献１に記載の診断技術では、インバータと負荷機器（電動機など）を接続する三相ケーブルにおける零相電流を計測し、計測した零相電流から抽出される３次高調波成分および３ｎ次高調波成分に基づいて、各相における絶縁抵抗値を演算する。
【０００７】
特許文献２に記載の診断技術では、三相モータの少なくとも二相の引き出し線にそれぞれ取り付けられる電流センサと、三相分の引き出し線に一括して取り付けられる電流センサとにより、複数の劣化要因に起因する電流振幅を検出可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１３０４４０号公報
【特許文献２】特開２０１５−２１５２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の診断技術では、絶縁抵抗値の増減や変化率を指標として絶縁劣化を判定したり、健全時に取得されたデータとの相違を抽出して絶縁劣化を判定したりしているが、基準値や閾値の設定など、高精度かつ簡易に診断するための判定手段について、必ずしも十分には配慮されていない。
【００１０】
そこで、本発明は、高精度かつ簡易に絶縁状態を診断できる、電気機械の診断装置および診断方法、並びにこれらが適用される回転電機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明による電気機械の診断装置は、電気機械の絶縁状態を診断するものであって、電気機械の巻線に流れる電流を検出する電流センサと、電流センサの信号に基づいて電気機械の対地漏れ電流を計測する電流計測部と、電流計測部によって計測される対地漏れ電流と、対地漏れ電流の初期値に応じてあらかじめ設定される閾値とを比較するデータ処理部と、を備え、対地漏れ電流の初期値は、電気機械の特性もしくは構造に関する情報に基づいて演算される。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明による電気機械の診断方法は、電気機械の絶縁状態を診断する方法であって、電気機械の巻線に流れる電流に基づいて電気機械の対地漏れ電流を計測し、計測された対地漏れ電流と、電気機械の特性もしくは構造に関する情報に基づいて演算される対地漏れ電流の初期値に応じてあらかじめ設定される閾値とを比較する。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明による回転電機は、交流の相数分の巻線を有するものであって、回転電機の絶縁状態を診断する診断装置を備え、この診断装置は、回転電機の巻線に流れる電流を検出する電流センサと、電流センサの信号に基づいて回転電機の対地漏れ電流を計測する電流計測部と、電流計測部によって計測される対地漏れ電流と、対地漏れ電流の初期値に応じてあらかじめ設定される閾値とを比較するデータ処理部と、を備え、対地漏れ電流の初期値は、電気機械の特性もしくは構造に関する情報に基づいて演算される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高精度かつ簡易に電気機械の絶縁状態を診断できる。
【００１５】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１である電気機械の故障診断装置の構成を示す。
【図２】図２は、実施例２である電気機械の故障診断装置の構成を示す。
【図３】図３は、実施例３である電気機械の故障診断装置の構成を示す。
【図４】実施例４である電気機械の故障診断装置によって計測される対地漏れ電流の計測データの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、下記の実施例１〜４により、図面を用いながら説明する。各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。
【００１８】
なお、実施例１〜４において、電気機械は発電機であるが、これらの実施例は、電動機をも含む回転電機に適用できる。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１である電気機械の故障診断装置の構成を示す。
【００２０】
本実施例１における電気機械は、電力系統９に接続される三相交流発電機１である。以下に説明するように、本実施例１においては、三相交流発電機１の稼働中に漏れ電流を検出し、検出される漏れ電流に基づいて、三相交流発電機１の絶縁状態が計測システム８によって診断される。
【００２１】
診断対象である三相交流発電機１は、公知の構成、すなわち、固定子と、所定寸法の空隙を介して固定子と対向する回転子と、固定子および回転子が収納されるケースとを備える。固定子は、ケース内に固定される磁性体コア（図示せず）と、磁性体コアに巻装される三相巻線、すなわち図１におけるＵ相巻線１０ａ、Ｖ相巻線１０ｂおよびＷ相巻線１０ｃと、磁性体コアと三相巻線の間を電気的に絶縁する主絶縁層を有する。
【００２２】
三相巻線とケースとの間には、主絶縁層を誘電体とする静電容量が存在し、三相巻線に電圧が印加されると、この静電容量を介して漏れ電流が流れる。主絶縁層の劣化などにより三相巻線とケースの間の絶縁状態が変化すると、漏れ電流の大きさが変化する。このような漏れ電流を、本実施例１では、後述するように、図１に示す電流センサ２ａ，２ｂ，２ｃによって、各相について検出する。
【００２３】
三相交流発電機１には、三相交流発電機１が発生する電力を電力系統９に供給するために敷設されるケーブル３を三相交流発電機１に接続するために端子台４が取り付けられる。端子台４は、接続端子Ｕ，Ｘ，Ｖ，Ｙ，Ｗ，Ｚを備える。接続端子Ｕ，Ｘ，Ｖ，Ｙ，Ｗ，Ｚには、それぞれ、Ｕ相巻線１０ａの一端ｕ、Ｕ相巻線１０ａの他端ｘ、Ｖ相巻線１０ｂの一端ｖ、Ｖ相巻線１０ｂの他端ｙ、Ｗ相巻線１０ｃの一端ｗ、Ｗ相巻線１０ｃの他端ｚからの各引き出し線が電気的に接続される。
【００２４】
本実施例１では、Ｕ相巻線１０ａ、Ｖ相巻線１０ｂおよびＷ相巻線１０ｃは、端子台４において、Δ結線される。このため、端子台４において、接続端子Ｕ，Ｚが電気的に接続され、接続端子Ｖ，Ｘが電気的に接続され、接続端子Ｗ，Ｙが電気的に接続される。
【００２５】
電流センサ２ａ，２ｂ，２ｃを、端子台４から見て三相交流発電機１側に設置する。例えば、電流センサ２ａは、Ｕ相巻線１０ａの一端ｕからの引き出し線に流れる電流と、Ｕ相巻線１０ａの他端ｘからの引き出し線に流れる電流とを、一括して検出する。これらの引き出し線に流れる電流は往復電流であるから、電流センサ２ａは、この往復電流の差分、すなわちＵ相における漏れ電流を検出する。同様に、電流センサ２ｂおよび２ｃは、それぞれＶ相における漏れ電流およびＷ相における漏れ電流を検出する。
【００２６】
このような電流センサ２ａ，２ｂ，２ｃによって、Ｕ相巻線１０ａ、Ｖ相巻線１０ｂおよびＷ相巻線１０ｃに流れる電流から、各相の漏れ電流のみを検出できる。これにより、漏れ電流の検出精度が向上する。
【００２７】
なお、電流センサ２ａ，２ｂ，２ｃとしては、ＣＴ（Current Transformer）などが適用される。
【００２８】
ここで、本実施例１においては、公知の発電機と同様に、ケースが接地されているので、各相の漏れ電流は大地へ流出する。そこで、以下、このような漏れ電流を「対地漏れ電流」と称する（他の実施例においても同様）。
【００２９】
次に、本実施例１における絶縁状態の診断手段について説明する。
【００３０】
図１に示す計測システム８は、電流センサ２ａ，２ｂ，２ｃの出力信号から各相の対地漏れ電流を計測する電流計測部８１と、電流計測部８１によって計測される対地漏れ電流のデータを記録して蓄積するデータ記録部８２と、データ記録部８２に蓄積された対地漏れ電流のデータに基づいて、三相交流発電機１の絶縁状態を診断するデータ処理部８３とを備える。なお、電流計測部８１は、電流センサの出力信号に応じて、データ処理部８３やデータ記録部８２の動作に適したデータ形式の対地漏れ電流データを作成する。
【００３１】
電流計測部８１およびデータ記録部８２としては、これらの機能を併せ持つ、ハードディスク付きノート型パーソナルコンピュータ（データ処理部８３を兼ねてもよい）、データロガー、データ記録可能なオシロスコープなどが適用できる。
【００３２】
データ処理部８３としては、各種コンピュータなどが適用できる。なお、電流計測部８１とデータ記録部８２とデータ処理部８３のうち、電流計測部８１とデータ記録部８２のみを三相交流発電機１の近くに設置して、対地漏れ電流のデータが蓄積された後、データ処理部８３を接続して絶縁状態を診断してもよい。この場合、ＵＳＢオシロスコープなどの携帯容易な計測装置を、電流計測部８１およびデータ記録部８２として用いることが好ましい。
【００３３】
計測システム８は、検出された対地漏れ電流の基本波成分と、あらかじめ設定される閾値とを比較し、比較結果に基づいて三相交流発電機１の絶縁状態を診断する。対地漏れ電流の大きさが閾値を超えている場合、三相交流発電機１が、絶縁劣化して故障していると判定される。
【００３４】
本実施例１では、対地漏れ電流の閾値が、三相交流発電機１の静電容量の初期値に基づいて設定される。ここで、静電容量の初期値は、出荷時や据え付け時などにおけるオフライン試験（発電機を停止して実施する試験）により計測可能である。オフライン試験による静電容量の計測には、ＬＣＲメータやｔａｎδ計測器などが適用される。また、静電容量の初期値は、一製品情報として既知である場合が多く、比較的容易に取得できる。
【００３５】
本発明者の検討によれば、対地漏れ電流の閾値を設定するために、まず、静電容量の初期値（Ｃ）と、各相巻線において分布する電圧の平均値の大きさと、発電機の交流出力の角周波数（ω）とを積算して、対地漏れ電流の初期値を算出する。
【００３６】
ここで、運転中の三相交流発電機１において、各相の巻線の両端における電位の位相差は１２０度（＝２π／３）である。したがって、例えば、図１において、Ｕ相巻線１０ａの一端ｕの電位Ｖｕ，他端ｘの電位Ｖｖは式（１）で表される。なお、式中の「Ｖ」は定格電圧の大きさを示す。
【００３７】
【数１】
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【００３８】
Ｕ相巻線１０ａにおいて分布する電圧の平均値は、式（２）で表される。
【００３９】
【数２】
2020026967.tif 000004
【００４０】
本式から判るように、Ｕ相巻線１０ａにおいて分布する電圧の平均値の大きさはＶ／２である。したがって、対地漏れ電流の初期値ｉ０は、式（３）で表される。
【００４１】
【数３】
2020026967.tif 000005
【００４２】
このｉ０を基準値として、基準値に基づいて故障判定のための閾値が設定される。例えば、基準値に許容度を掛け算して閾値とする。
【００４３】
本発明者の検討によれば、実機においても、絶縁状態が正常な発電機の初期状態においける対地漏れ電流は式（３）に従う。すなわち、比較的簡単な式（３）を用いれば、静電容量の初期値から、容易にかつ精度よく対地漏れ電流の初期値ｉ０すなわち故障判定のための基準値が算出できる。
【００４４】
なお、対地漏れ電流を所定時間間隔で検出して記録することにより、対地漏れ電流の初期値からの変化の状態を計測することができる。この場合、対地漏れ電流の検出値から式（３）により静電容量を算出して記録することにより、静電容量の初期値からの変化の状態を計測してもよい。これにより、絶縁状態の劣化の進行状態や、絶縁劣化による故障発生の兆候の有無を判定することができる。本実施例１では、各相について対地漏れ電流を検出しているので、判定精度が向上する。
【００４５】
上述のような実施例１によれば、三相交流発電機の絶縁状態を対地漏れ電流の検出値に基づいて診断する場合の故障判定閾値を、静電容量の初期値（Ｃ）と、各相巻線において分布する電圧の平均値の大きさと、発電機の交流出力の角周波数（ω）とを積算して算出される対地漏れ電流の基準値（ｉ０）に基づいて設定する。これにより、容易にかつ精度良く、絶縁劣化による故障を判定することができる。なお、各相巻線において分布する電圧の平均値の大きさは定格電圧Ｖの１／２とすることにより、比較的簡単な数式「ωＣＶ／２」により、高精度に基準値を算出できる。なお、検出精度を考慮して、電圧の平均値の大きさを定格電圧Ｖの略１／２としてもよい。
【００４６】
また、実施例１によれば、漏れ電流や静電容量の絶対値に基づいて絶縁状態を診断するので、三相交流発電機の絶縁状態、並びに初期状態からの絶縁状態の変化を定量的に把握することができる。さらに、出荷時試験などにより既知であり入手容易な静電容量の初期値を用いて、初期状態すなわち漏れ電流の初期値を算出することにより、絶縁状態を容易にかつ定量的に診断することができる。これらにより、診断精度が向上する。
【００４７】
また、実施例１によれば、対地漏れ電流の検出値に基づいて絶縁状態を診断するので、ＬＣＲメータやｔａｎδ計測器などを用いてオフラインで静電容量を計測することなく、オンラインで、すなわち三相交流発電機の運転中に、絶縁状態を診断できる。このため、絶縁状態を容易にかつ高精度に診断できる。
【００４８】
本実施例１では、計測システム８（図１）が、電流計測部８１とデータ記録部８２とデータ処理部８３とを備えるが、これらは別体（例えば、データロガーとパーソナルコンピュータ）であってもよいし、一体（例えば、大容量ハードディスク付きパーソナルコンピュータ）でもよい。電流計測部８１とデータ記録部８２が一体であり、データ処理部８３がこれらとは別体である場合、電流計測部８１およびデータ記録部８２を構成する計測装置（例えば、データロガー）を、三相交流発電機１に隣接して設置し、所定期間データを蓄積した後で、計測装置を、データ処理部８３を構成するコンピュータなどに接続して絶縁状態を診断してもよい。
【００４９】
なお、計測システム８は、所定期間蓄積されたデータに基づいて絶縁状態を判定してもよいし、対地漏れ電流データを蓄積するとともに、対地漏れ電流データを逐次取得しながら絶縁状態を判定してもよい。この場合、データ処理部８３は、電流計測部８１から、データ記録部８２を介さずに、対地漏れ電流データを取得してもよい。
【００５０】
なお、本実施例１では、静電容量の初期値に基づいて対地漏れ電流の初期値を演算しているが、漏れ電流の初期値を測定してもよい。例えば、発電機の初期状態において、実施例１と同様の電流センサにより対地漏れ電流を検出して、検出された対地漏れ電流を初期値として設定してもよい。この場合、データ処理部８３が、発電機の初期状態における対地漏れ電流データであるか否かを判定し、発電機の初期状態における対地漏れ電流データであると判定したら、その対地漏れ電流データを初期値として設定してもよい。
【００５１】
また、データ処理部８３の診断結果をデータ記録部８２に記録してもよい。
【００５２】
本実施例１の診断装置は、診断時に診断対象の発電機に取り付けてもよし、常設されてもよい。診断時に取り付ける場合、電流センサは容易に着脱可能なクランプ式ＣＴなどが好ましいが、電流センサのみを常設してもよい。
【００５３】
本実施例１によれば、製品情報として既知の静電容量値に基づいて故障判定閾値を設定するので、三相交流発電機の運転開始後の時点からでも、例えば劣化が進んだ時点からでも、初期状態との比較による絶縁状態の診断が可能である。また、故障の兆候を事前に検知し、計画的な設備更新を可能とすることで、ロスコストの低減が可能になる。また、省メンテナンス化が可能となるので、診断サービスの効率が向上できる。
【実施例２】
【００５４】
図２は、本発明の実施例２である電気機械の故障診断装置の構成を示す。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。
【００５５】
本実施例２においては、実施例１とは異なり、各相の巻線からの引き出し線ごとに電流センサが設けられ、各引き出し線に流れる電流が検出される。すなわち、図２に示すように、Ｕ相巻線１０ａの一端ｕ、Ｕ相巻線１０ａの他端ｘ、Ｖ相巻線１０ｂの一端ｖ、Ｖ相巻線１０ｂの他端ｙ、Ｗ相巻線１０ｃの一端ｗ、Ｗ相巻線１０ｃの他端ｚからの引き出し線に流れる電流が、それぞれ電流センサ２ａ−１，２ａ−２，２ｂ−１，２ｂ−２，２ｃ−１，２ｃ−２によって検出される。
【００５６】
図２における計測システム８の電流計測部８１は、各相の巻線の両端からの２本の引き出し線に流れる電流の検出値の差分を演算することにより対地漏れ電流を計測する。すなわち、電流計測部８１は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相における対地漏れ電流を、それぞれ、電流センサ２ａ−１，２ａ−２の検出値の差分、電流センサ２ｂ−１，２ｂ−２の検出値の差分、および電流センサ２ｃ−１，２ｃ−２の差分によって計測する。
【００５７】
本実施例２は、実施例１と同様の作用効果を有する。さらに、本実施例２によれば、引き出し線と端子台４の接続端子Ｕ，Ｘ，Ｖ，Ｙ，Ｗ，Ｚとの接続状態や、引き出し線の敷設状態による電流センサの取り付け個所の制約が小さくなる。
【実施例３】
【００５８】
図３は、本発明の実施例３である電気機械の故障診断装置の構成を示す。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。
【００５９】
図３に示すように、本実施例３における計測システム８は、電流計測部８１とデータ記録部８２とデータ処理部８３とに加えて、さらに、対地漏れ電流の計測データを外部へ送信する通信部８４を備える。
【００６０】
電流計測部８１が出力する対地漏れ電流の計測データは、通信部８４によって、通信ネットワーク２００を介して、三相交流発電機１の設置場所とは地理的に離れた場所に位置するデータセンタ１００に送信される。なお、通信ネットワーク２００は無線および有線のいずれでもよい。
【００６１】
データセンタ１００はデータ記録部８２Ａを備えている。発電機側の計測システム８から受信した対地漏れ電流の計測データは、データ記録部８２Ａに記録されて蓄積される。これにより、三相交流発電機１の運転状態で計測される、膨大な量の対地漏れ電流の計測データを、記録して蓄積することができる。なお、データセンタ１００は、図示されない他の発電機を含む複数の発電機側から送信される計測データを受信してデータ記録部８２Ａに記録する。
【００６２】
通信部８４は、電流計測部８１で計測される対地漏れ電流のデータを、逐次、データセンタ１００へ送信してもよいし、発電機側のデータ記録部８２に所定期間蓄積されたデータを、定期的に（例えば、データ蓄積期間とおなじ時間間隔で）、データセンタ１００へ送信してもよい。
【００６３】
なお、データ処理部８３による絶縁状態の診断結果が、通信部８４によって、データセンタ１００に送信されてもよい。
【００６４】
また、発電機側のデータ処理部８３が逐次絶縁状態の診断を実行し、電流計測部８１で計測される対地漏れ電流が閾値を超えた場合、通信部８４が、通信ネットワーク２００を介して、データセンタ１００などの監視拠点に警報を発信してもよい。この場合、データ処理部８３が対地漏れ電流が閾値を超えたと判定した時点において、データ記録部８２に蓄積された計測データをデータセンタ１００へ送信して、絶縁状態の詳細な分析に用いてもよい。
【００６５】
本実施例３では、データセンタ１００が備えるデータ記録部８２Ａが主たるデータ記録部であり、発電機側の計測システム８が備えるデータ記録部８２はデータのバックアップ用である。なお、バックアップするデータ量やバックアップ期間を適宜設定することにより、発電機側の計測システム８が備えるデータ記録部８２のデータ記録容量を低減することができる。この場合、データ記録部８２のデータ記録容量は、データ記録部８２Ａにおける計測システム８からの計測データのデータ記録容量よりも小さくなる。なお、発電機側では、データ記録部８２を設けないことも可能である。
【００６６】
なお、三相交流発電機１の設置場所とは地理的に離れた場所に位置するデータ処理部８３Ａは、通信ネットワーク２００を介して、データ記録部８２Ａに蓄積される計測データを取得し、取得された計測データに基づいて、三相交流発電機１の絶縁状態を診断する。
【００６７】
データ処理部８３Ａは、データセンタ１００に備えられてもよい。この場合、データ処理部８３Ａは、通信ネットワーク２００を介することなく、データ記録部８２Ａから計測データが取得される。また、発電機側の計測システム８が備えるデータ処理部８３が、通信ネットワーク２００を介して、データ記録部８２Ａに蓄積される計測データを取得し、取得された計測データに基づいて、三相交流発電機１の絶縁状態を診断してもよい。
【００６８】
このように、本実施例３によれば、計測システム８が、対地漏れ電流の計測データを通信ネットワークへ送出する通信部８４を備えることにより、データセンタ１００が有する大容量のデータ記録部８２Ａに計測データを記録することができる。したがって、膨大な量の対地漏れ電流の計測データを蓄積して、絶縁状態の診断や詳細な分析に用いることができる。
【実施例４】
【００６９】
図４は、本発明の実施例４である電気機械の故障診断装置によって計測される対地漏れ電流の計測データの一例を示す。なお、装置構成は、実施例１〜３のいずれかと同様である。
【００７０】
図４に示す計測データ例では、対地漏れ電流の計測波形６１（図４中の実線）に、脈動成分が重畳している。本発明者の検討によれば、脈動成分は、固定子および回転子のスロットコンビネーションに起因する。
【００７１】
本実施例４では、データ処理部（８３，８３Ａ）が、計測データに重畳する脈動成分を平均化して、図４に示す評価波形６２（図４中の点線）のように、脈動の無い計測データに変換する。このように変換された計測データに基づいて、データ処理部（８３，８３Ａ）は絶縁状態を診断する。これにより、診断精度が向上する。
【００７２】
なお、本実施例４では、複数周期の脈動が生じる期間の計測データの脈動を平均化しているが、これに限らず、脈動一周期分の計測データについて、最大値と最小値の平均値を演算してもよい。また、フーリエ変換になどにより抽出される基本波成分のみを、絶縁状態の診断に適用してもよい。
【００７３】
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。
【００７４】
例えば、上述の絶縁状態の診断手段は、発電機に限らず、電動機を含む各種の回転電機に適用できる。さらに、上述の絶縁状態の診断手段は、三相の電機子巻線を備えるリニア同期モータやリニア誘導モータにも適用できる。なお、電動機の場合、電力系統９に替えて、各種交流電源装置が適用されてもよい。
【００７５】
また、電気機械の交流相数は、３相に限らず複数相でもよい。
【００７６】
また、絶縁状態の診断対象は、定格電圧７００Ｖ以下の回転電機としてもよい。この場合、部分放電劣化が生じ難いので、熱劣化や吸湿劣化などによる絶縁劣化を精度よく診断できる。
【００７７】
また、診断に用いる静電容量の初期値は、既存のステータ巻線図面などから取得される設計情報を用いて算出してもよい。また、計測データから算出される、静電容量や、静電容量もしくは対地漏れ電流に関係するパラメータを、計測データと併用して、絶縁状態を診断してもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１…三相交流発電機
２ａ，２ｂ，２ｃ…電流センサ
２ａ−１，２ａ−２，２ｂ−１，２ｂ−２，２ｃ−１，２ｃ−２…電流センサ
３…ケーブル
４…端子台
８…計測システム
９…電力系統
１０ａ…Ｕ相巻線
１０ｂ…Ｖ相巻線
１０ｃ…Ｗ相巻線
８１…電流計測部
８２，８２Ａ…データ記録部
８３，８３Ａ…データ処理部
８４…通信部
１００…データセンタ
２００…通信ネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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