(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の運転モードにおいて、界磁回路の界磁巻線に供給される第１電圧を発生する励磁用発電機と、
前記発電機の停止モードにおいて、前記界磁巻線に供給される第２電圧を発生する、前記励磁用発電機とは相補的に動作するバッテリーと、
前記運転モード及び前記停止モードにおいて、前記界磁回路の漏れ電流に基づいて前記界磁回路の絶縁抵抗値を算出する算出部と、
前記絶縁抵抗値が第１所定値以下であるか否かを検出する検出部と、
前記停止モードにおける前記絶縁抵抗値が第１所定値以下であることを前記検出部が検出すると、前記絶縁抵抗値が前記第１所定値より高い第２所定値に上昇するまで、前記界磁巻線に前記バッテリーからの前記第２電圧を供給する制御部と、
を備えたことを特徴とする発電機の絶縁抵抗値監視システム。
【請求項２】
前記絶縁抵抗値が前記第１所定値以下であることを報知する報知部
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の発電機の絶縁抵抗値監視システム。
【請求項３】
前記報知部は、前記絶縁抵抗値が前記第１所定値以下であることを知らせる表示装置である
ことを特徴とする請求項２に記載の発電機の絶縁抵抗値監視システム。
【請求項４】
前記表示装置は、前記発電機が清掃時期であることを知らせる
ことを特徴とする請求項３に記載の発電機の絶縁抵抗値監視システム。
【請求項５】
前記報知部は、前記絶縁抵抗値が前記第１所定値以下であることを知らせる音声装置である
ことを特徴とする請求項２に記載の発電機の絶縁抵抗値監視システム。
【請求項６】
前記報知部は、前記検出部の検出結果を無線で受信する
ことを特徴とする請求項２に記載の発電機の絶縁抵抗値監視システム。
【請求項７】
前記報知部は、前記検出部の検出結果を光通信で受信する
ことを特徴とする請求項２に記載の発電機の絶縁抵抗値監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機の絶縁抵抗値監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電を行うための磁界を発生する界磁回路の絶縁抵抗値に基づいて、界磁回路の界磁巻線への電圧の供給を停止する装置として、例えば特許文献１の界磁地絡検出装置が知られている。この界磁地絡検出装置は、界磁回路から大地に流れる漏れ電流に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値を算出していた。例えば、界磁回路の絶縁抵抗値が、界磁回路の地絡を示す所定値以下である場合、界磁回路の界磁巻線への電圧の供給を停止するように、界磁地絡検出装置は、界磁巻線に電圧を供給する励磁用発電機と界磁巻線との間に設けられた界磁遮断器の接点を開いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９３９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される界磁地絡検出装置では、例えば励磁用発電機から界磁巻線に電圧が供給されていない場合、界磁回路の漏れ電流を検出できず、界磁回路の絶縁抵抗値を把握するのが困難であった。よって、発電機の起動前に界磁回路の絶縁抵抗値を把握できず、発電機を起動する際に、界磁回路の絶縁抵抗値が、界磁回路の地絡を示す所定値以下となっているために、発電機を計画的に起動できない虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した課題を解決する主たる本発明は、発電機の運転モードにおいて、界磁回路の界磁巻線に供給される第１電圧を発生する励磁用発電機と、前記発電機の停止モードにおいて、前記界磁巻線に供給される第２電圧を発生する、前記励磁用発電機とは相補的に動作するバッテリーと、前記運転モード及び前記停止モードにおいて、前記界磁回路の漏れ電流に基づいて前記界磁回路の絶縁抵抗値を算出する算出部と、前記絶縁抵抗値が第１所定値以下であるか否かを検出する検出部と、前記停止モードにおける前記絶縁抵抗値が第１所定値以下であることを前記検出部が検出すると、前記絶縁抵抗値が前記第１所定値より高い第２所定値に上昇するまで、前記界磁巻線に前記バッテリーからの前記第２電圧を供給する制御部と、を備えたことを特徴とする発電機の絶縁抵抗値監視システムである。
【０００６】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発電機を安定して起動できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る発電機の絶縁抵抗値システムを示す図である。
【図２】本発明の実施形態に用いられる発電機の外観を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に用いられる検出装置の機能を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に用いられる監視装置の機能を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に用いられる発電機の乾燥運転を行ったときの、時間に対する絶縁抵抗値の変化の様子の一例を示す特性図である。
【図６】本発明の実施形態用いられる発電機が起動する動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
＝＝＝発電設備＝＝＝
図１は、本実施形態に係る発電機の絶縁抵抗値監視システムを示す図である。  
発電機の発電設備１００は、発電機２００、計測装置４ａ、バッテリー装置４ｂ、検出装置４５、監視装置７を含んで構成される。
【００１１】
発電機２００は、界磁巻線５１に励磁用発電機２から電圧が供給される、例えばブラシレス励磁方式を採用した回転界磁型同期発電機である。尚、界磁巻線５１に励磁用発電機２から供給される電圧が、本実施形態における第１電圧に相当する。発電機２００は、固定励磁機１、励磁用発電機２、整流器３、界磁機５、電機子６を含んで構成される。尚、発電機２００の詳細は後述する。
【００１２】
計測装置４ａは、発電機２００の界磁回路の漏れ電流、界磁巻線５１の両端の間の電圧、発電機２００の回転を検出するための遠心力を計測する装置である。計測装置４ａは、発電機２００に取り付けられる。尚、発電機２００の界磁回路、界磁巻線５１、計測装置４ａの詳細は後述する。
【００１３】
バッテリー装置４ｂは、発電機２００が停止して、励磁用発電機２から界磁巻線５１に、電圧が供給されていないときに、界磁巻線５１に電圧を供給するためのバッテリー４１を含む装置である。バッテリー装置４ｂのバッテリー４１は、励磁用発電機２と相補的に動作する。バッテリー装置４ｂは、発電機２００に取り付けられる。尚、界磁巻線５１、バッテリー装置４ｂの詳細は後述する。
【００１４】
検出装置４５は、計測装置４ａの計測結果に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値を算出して、その絶縁抵抗値が後述する乾燥運転開始閾値以下であるか否かを検出するための装置である。検出装置４５は、発電機２００に取り付けられる。尚、界磁回路の絶縁抵抗値、検出装置４５の詳細は後述する。
【００１５】
監視装置７は、検出装置４５から出力される光信号ｄ１に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値の低下を報知したり、発電機２００を制御したりする装置である。尚、光信号ｄ１、監視装置７の詳細は後述する。
【００１６】
＝＝＝発電機の外観＝＝＝
以下、図１、図２を参照して、本実施形態に用いられる発電機の外観について説明する。図２は、本実施形態に用いられる発電機の外観を示す図である。
【００１７】
発電機２００は、界磁巻線５１に励磁用発電機２から電圧が供給される、例えばブラシレス励磁方式を採用した回転界磁型同期発電機である。発電機２００は、固定励磁機１、励磁用発電機２、整流器３、界磁機５、電機子６を含んで構成される。
【００１８】
励磁用発電機２、整流器３、界磁機５は、回転軸１ａに取り付けられる。回転軸１ａは、例えば円柱形状を呈した長尺形状の例えば金属製の回転軸である。回転軸１ａは、回転軸１ａの長手方向（Ｙ軸方向）における例えば下側（−Ｙ側）へ向かって反時計回り方向（以下、Ａ１方向という）に、回転軸１ａの中心を軸に回転するものとする。尚、回転軸１ａの回転の詳細は後述する。励磁用発電機２は、例えば六角柱形状を呈し、励磁用発電機２の中心を回転軸１ａが貫通した状態で、回転軸１ａに固定される。整流器３は、例えば回転軸１ａよりも径が長い円柱形状を呈し、整流器３の中心を回転軸１ａが貫通した状態で、回転軸１ａに固定される。尚、整流器３は、回転軸１ａにおける励磁用発電機２が固定される位置よりも例えば下側に固定される。界磁機５は、例えば六角柱形状を呈し、界磁機５の中心を回転軸１ａが貫通した状態で、回転軸１ａに固定される。尚、界磁機５は、回転軸１ａにおける整流器３が固定される位置よりも例えば下側に固定される。固定励磁機１は、例えば円筒形状を呈し、発電機２００のフレーム（不図示）に固定される。尚、固定励磁機１の内周の径は、回転軸１ａに取り付けられた励磁用発電機２が、固定励磁機１の内周で回転軸１ａを軸に回転するように、励磁用発電機２の外周の径よりも長いものとする。電機子６は、例えば円筒形状を呈し、発電機２００のフレームに固定される。尚、電機子６の内周の径は、回転軸１ａに取り付けられた界磁機５が、電機子６の内周で回転軸１ａを軸に回転するように、界磁機５の外周の径よりも長いものとする。ここで、計測装置４ａとバッテリー装置４ｂとを収容したケース４と、検出装置４５が整流器３の例えば上側（＋Ｙ側）に固定される。ケース４は、例えば矩形柱形状を呈し、計測装置４ａとバッテリー装置４ｂとを収容できるように、中空構造のケースである。検出装置４５は、例えば矩形柱形状を呈する。
【００１９】
回転軸１ａは、下側の端部が例えば水力発電所の水車（不図示）の軸に固定されているものする。例えば、水力発電所の入水弁（不図示）が開かれて水車が回転した場合、回転軸１ａは回転軸１ａの中心を軸にＡ１方向に回転する。一方、例えば水力発電所の入水弁が閉じられて水車の回転が停止した場合、回転軸１ａの回転は停止する。
【００２０】
＝＝＝発電機の回路＝＝＝
以下、図１、図２を参照して、本実施形態に用いられる発電機の回路について説明する。
【００２１】
界磁機５は、発電するための磁界を発生する装置である。界磁機５は界磁巻線５１を含んで構成される。
【００２２】
固定励磁機１は、励磁用発電機２を励磁するための磁界を発生する装置である。固定励磁機１は、励磁巻線１２を含んで構成される。励磁巻線１２の一端は、スイッチＳＷ１を介して直流電源１１の正極に接続される。励磁巻線１２の他端は、スイッチＳＷ２を介して直流電源１１の負極に接続される。
【００２３】
励磁用発電機２は、界磁巻線５１に電圧を供給する装置である。励磁用発電機２は、例えば３個の巻線２１乃至２３を含んで構成される。巻線２１乃至２３は、スター結線され且つ電気角１２０度を有して励磁用発電機２のボビンに巻回された三相交流発電用の巻線である。
【００２４】
整流器３は、励磁用発電機２で発電された交流電力を直流電力に変換するための装置である。整流器３は、例えば６個のダイオード３１乃至３６を含んで構成される。ダイオード３１、３２は、界磁巻線５１の両端の間にカスケードに接続される。ダイオード３３、３４は、ダイオード３１、３２と同様に、界磁巻線５１の両端の間にカスケードに接続される。ダイオード３５、３６は、ダイオード３１、３２と同様に、界磁巻線５１の両端の間にカスケードに接続される。尚、ダイオード３１、３３、３５のカソードが界磁巻線５１の一端５１ａに接続され、ダイオード３２、３４、３６のアノードが界磁巻線５１の他端５１ｂに接続されているものとする。ダイオード３１、３２の間には、巻線２２の一端が接続される。ダイオード３３、３４の間には、巻線２３の一端が接続される。ダイオード３５、３６の間には、巻線２１の一端が接続される。尚、巻線２１乃至２３、ダイオード３１乃至３６、界磁巻線５１が、本実施形態における界磁回路に相当する。
【００２５】
電機子６は、界磁巻線５１で発生する磁界によって発電を行う装置である。電機子６は、例えば３個の巻線６１乃至６３を含んで構成される。巻線６１乃至６３は、スター結線され且つ電気角１２０度を有して電機子６のボビンに巻回された三相交流発電用の巻線である。巻線６１乃至６３の一端は夫々、負荷（不図示）に接続される。
【００２６】
例えば、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を閉じた場合、直流電源１１から励磁巻線１２に直流電圧が供給され、励磁巻線１２で磁界が発生する。水力発電所の入水弁を開いた場合、回転軸１ａは、回転軸１ａの中心を軸にＡ１方向に回転する。その場合、回転軸１ａに取り付けられた、励磁用発電機２、整流器３、界磁機５は、回転軸１ａを軸にＡ１方向に回転する。励磁用発電機２の巻線２１乃至２３の一端には夫々、電気角１２０度の位相差を有した三相交流電力に基づく交流電圧が現れる。整流器３では、巻線２１乃至２３の一端に現れた交流電圧が、直流電圧に変換される。整流器３で変換された直流電圧が、界磁巻線５１に供給される。その直流電圧に基づいて、直流電流が界磁巻線５１の一端５１ａから他端５１ｂに流れて、発電するための磁界が巻線５１で発生する。その磁界によって、電機子６で発電が行われ、巻線６１乃至６３の一端には、電気角１２０度の位相差を有した交流電圧が現れる。尚、発電機２００で発電を行う状態が、本実施形態における発電機の運転モードに相当する。
【００２７】
例えば、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を開いた場合、直流電源１１から励磁巻線１２に直流電圧が供給されずに、励磁巻線１２で磁界が発生しない状態となる。水力発電所の入水弁を閉じた場合、回転軸１ａの回転は停止する。その場合、励磁巻線１２で磁界が発生しないので、励磁用発電機２から界磁巻線５１に電圧が供給されずに、界磁巻線５１で磁界は発生しない。よって、電機子６で発電が行われない状態となる。尚、発電機２００で発電を行わない状態が、本実施形態における発電機の停止モードに相当する。
【００２８】
＝＝＝計測装置、検出装置＝＝＝
以下、図１乃至図３を参照して、本実施形態に用いられる計測装置、検出装置について説明する。図３は、本実施形態に用いられる検出装置の機能を示すブロック図である。
【００２９】
計測装置４ａは、発電機２００の界磁回路の漏れ電流、界磁巻線５１の両端の間の電圧、発電機２００の回転を検出するための遠心力を計測する装置である。計測装置４ａは、電圧計４３、電流計４４、センサー４７を含んで構成される。電圧計４３は、界磁巻線５１の両端の間に現れる電圧を計測するための計測器である。電圧計４３は、界磁巻線５１の両端の間に接続される。電流計４４は、界磁回路から接地に向かって流れる界磁回路の漏れ電流を計測するための計測器である。電流計４４は、例えば界磁巻線５１の他端５１ｂと、接地との間に接続される。センサー４７は、発電機２００の回転を検出するための遠心力を計測する、例えば遠心力センサーである。
【００３０】
検出装置４５は、計測装置４ａの計測結果に基づいて、発電機２００の絶縁抵抗値を算出して、その絶縁抵抗値が後述する乾燥運転開始閾値（所定値、第１所定値）以下であるか否かを検出するための装置である。検出装置４５は、電圧計４３の計測結果を示す電圧情報を、電圧計４３から受信できるように、例えば通信線４５ｂによって電圧計４３に接続される。検出装置４５は、電流計４４の計測結果を示す電流情報を、電流計４４から受信できるように、例えば通信線４５ｃによって電流計４４に接続される。検出装置４５は、センサー４７の計測結果を示す遠心力情報を、センサー４７から受信できるように、例えば通信線４５ｄによってセンサー４７に接続される。
【００３１】
検出装置４５は、受信部４５１、送信部４５２、記憶部４５３、検出部４５４、算出部４５５、計時部４５６を含んで構成される。
【００３２】
受信部４５１は、電圧計４３、電流計４４、センサー４７から夫々、電圧情報、電流情報、遠心力情報を受信する。  
計時部４５６は、受信部４５１が電流情報を受信した時刻を計時する例えばタイマである。
【００３３】
記憶部４５３は、例えば第１の領域４５３ａ、第２の領域４５３ｂ、第３の領域４５３ｃを有する。第１の領域４５３ａには、検出装置４５を動作させるためのプログラムが記憶される。第２の領域４５３ｂには、電圧情報、電流情報、遠心力情報、計時部４５６で計時された時刻を示す時刻情報、算出部４５５によって算出された界磁回路の絶縁抵抗値を示す抵抗情報が記憶される。尚、抵抗情報の詳細は後述する。第３の領域４５３ｃには、乾燥運転開始閾値、乾燥運転終了閾値（第２所定値）が記憶される。尚、乾燥運転開始閾値は、発電機２００の乾燥運転を開始する契機となる界磁回路の絶縁抵抗値であり、界磁回路が地絡したときの界磁回路の絶縁抵抗値よりも高い抵抗値とする。例えば、絶縁抵抗値が乾燥運転開始値以下のときに、発電機２００の乾燥運転は開始される。尚、発電機２００の乾燥運転とは、例えば低下した界磁回路の絶縁抵抗値を上昇させるための発電機２００の運転である。尚、発電機２００の乾燥運転の詳細は後述する。乾燥運転終了閾値は、発電機２００の乾燥運転を終了する契機となる界磁回路の絶縁抵抗値であり、乾燥運転開始閾値よりも例えば高い抵抗値とする。絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上のとき、発電機２００は確実に起動するものとする。尚、発電機２００の起動の説明は後述する。例えば、絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上のときに、発電機２００の乾燥運転は終了される。
【００３４】
算出部４５５は、第２の領域４５３ｂに記憶された電圧情報と電流情報とに基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値を算出する。尚、算出部４５５で算出された絶縁抵抗値を示す抵抗情報は、その絶縁抵抗値を算出するための電流情報を受信した時刻を示す時刻情報と関連付けられているものとする。
【００３５】
検出部４５４は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であるか否かと、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上であるか否かと、を検出する。
【００３６】
送信部４５２は、第２の領域４５３ｂに記憶された電圧情報、電流情報、遠心力情報、抵抗情報、時刻情報、検出部４５４の検出結果を示す検出情報が重畳された光信号ｄ１を出力するための、例えば可視光を発するＬＥＤである。尚、検出装置４５は、監視装置７との間で例えば無線の光通信を行うものとする。送信部４５２は、光信号ｄ１が検出装置４５から、中心軸１ａとは反対側の方向（＋Ｘ方向）に向かって出力されるように、検出装置４５における、中心軸１ａとは反対側の側面に設けられているものとする。
【００３７】
＝＝＝バッテリー装置＝＝＝
以下、図１を参照して、本実施形態に用いられるバッテリー装置について説明する。
【００３８】
バッテリー装置４ｂは、発電機２００が停止して、励磁用発電機２から界磁巻線５１に、電圧が供給されていないときに、界磁巻線５１に電圧を供給するためのバッテリー４１を含む装置である。バッテリー装置４ｂのバッテリー４１は、励磁用発電機２と相補的に動作する。
【００３９】
バッテリー装置４ｂは、バッテリー４１、電圧変換器４２、例えば２個のスイッチＳＷ３、ＳＷ４、導線４１ａを含んで構成される。バッテリー４１は、界磁巻線５１に電流を供給する例えば二次電池である。電圧変換器４２は、界磁巻線５１に供給される電圧を、バッテリー４１に充電できる電圧に変圧する例えばＤＣ−ＤＣコンバータである。バッテリー４１、電圧変換器４２は夫々、スイッチＳＷ３、ＳＷ４を介して界磁巻線５１の一端５１ａに接続される。導線４１ａは、バッテリー４１と電圧変換器４２との間に接続される。尚、スイッチＳＷ３、ＳＷ４は夫々、後述する監視回路７の制御命令ｄ２１、ｄ２２に基づいて開閉するものとする。
【００４０】
例えば、バッテリー４１から界磁巻線５１に電圧を供給する場合、スイッチＳＷ３を閉じて、スイッチＳＷ４を開く。その場合、バッテリー４１の充電電圧が界磁巻線５１に供給される。尚、界磁巻線５１にバッテリー４１から供給される電圧が、本実施形態における第２電圧に相当する。一方、例えば、バッテリー４１を充電する場合、スイッチＳＷ３を開いて、スイッチＳＷ４を閉じる。その場合、励磁用発電機２から界磁巻線５１に供給される電圧が、電圧変換器４２を介してバッテリー４１に供給される。その電圧によって、バッテリー４１は充電される。
【００４１】
＝＝＝監視装置＝＝＝
以下、図１、図２、図４を参照して、本実施形態に用いられる監視装置について説明する。図４は、本実施形態に用いられる監視装置の機能を示すブロック図である。
【００４２】
監視装置７は、検出装置４５から出力される光信号ｄ１に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値の低下を報知したり、発電機２００を制御したりする装置である。
【００４３】
監視装置７は、受信部７５１、送信部７５２、記憶部７５３、判定部７５４、制御部７５５、表示部７５６（表示装置）、音声部７５７（音声装置）、入力部７５８を含んで構成される。尚、受信部７５１、表示部７５６、音声部７５７が、本実施形態における報知部に相当する。
【００４４】
受信部７５１は、電圧情報、電流情報、遠心力情報、抵抗情報、時刻情報、検出情報（以下、発電機２００に関する情報という）が重畳された光信号ｄ１を検出装置４５から受信するための、例えば光センサーである。尚、監視装置７は、検出装置４５との間で例えば無線の光通信を行うものとする。監視装置７は、検出装置４５から出力された光信号ｄ１を受信できるように、検出装置４５の周辺に設けられているものとする。
【００４５】
送信部７５２は、制御命令ｄ２、ｄ２１、ｄ２２を送信するための例えば無線通信用アンテナである。ここで、発電機２００のケース４の内部には、送信部７５２から送信された制御命令ｄ２１、ｄ２２を受信できる無線通信用アンテナ（不図示）が設けられているものとする。スイッチＳＷ３、ＳＷ４は夫々、そのアンテナで受信した制御命令ｄ２１、ｄ２２に基づいて、開閉するものする。又、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、水力発電所の入水弁の周辺にも、制御命令ｄ２を受信するための無線通信用アンテナ（不図示）が設けられ、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、水力発電所の入水弁も、そのアンテナで受信した制御命令ｄ２に基づいて、開閉するものとする。尚、ケース４の内部に設けられ、スイッチＳＷ３、ＳＷ４を夫々開閉する制御命令ｄ２１、ｄ２２を受信する無線通信用アンテナを、発電機２００のアンテナと称する。スイッチＳＷ１、ＳＷ２を開閉する制御命令ｄ２を受信する無線通信用アンテナを、固定アンテナと称する。水力発電所の入水弁を開閉する制御命令ｄ２を受信する無線通信用アンテナを、入水弁アンテナと称する。
【００４６】
記憶部７５３は、例えば第１の領域７５３ａ、第２の領域７５３ｂ、第３の領域７５３ｃ、第４の領域７５３ｄを有する。第１の領域７５３ａには、発電機２００、監視装置７を制御するためのプログラムが記憶される。第２の領域７５３ｂには、受信部７５１で受信した光信号ｄ１に重畳された、発電機２００に関する情報が記憶される。第３の領域７５３ｃには、励磁用発電機２から界磁巻線５１に発電を行うための電圧が供給されているか否かを判定するときに用いられる、電圧判定閾値が記憶される。尚、電圧判定閾値は、発電機２００が発電を行っているときに、界磁巻線５１に供給される電圧値を示すものとする。第３の領域７５３ｃには、発電を行うために回転軸１ａが回転しているか否かを判定するときに用いられる、遠心力判定閾値が記憶される。尚、遠心力判定閾値は、発電機２００の回転軸１ａが回転して、発電を行っているときにセンサー４７が取り付けられた位置で検出される遠心力を示すものとする。第４の領域７５３ｄには、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下のときに、発電機２００を自動的に起動するか否かを示す選択情報が記憶される。尚、例えば、発電機２００を起動したときに、水力発電所の水車を回転させる水が放流される河川で工事の予定がある際、現在は水力発電所から水を放流してもよいが、例えば乾燥運転が終了するときは水力発電所から水を放流できないことがある。この場合、例えば、界磁回路の絶縁抵抗値を上昇させるための乾燥運転を行った後に、発電機２００を起動するための水が河川に放流させるのを防止するために、発電機２００を自動起動しない選択情報が第４の領域７５３ｄに記憶される。一方、例えば、上記のような河川の工事の予定等がない場合は、発電機２００を自動起動する選択情報が第４の領域７５３ｄに記憶させる。尚、発電機２００の乾燥運転の詳細は後述する。
【００４７】
判定部７５４は、電圧情報と電圧判定閾値とに基づいて、励磁用発電機２から界磁巻線５１に電圧が供給されているか否かを判定する。尚、例えば電圧情報に示された電圧が電圧判定閾値以上である場合、励磁用発電機２から界磁巻線５１に電圧が供給されていると、判定部７５４が判定するものとする。一方、例えば電圧情報に示された電圧が電圧判定閾値以上でない場合、励磁用発電機２から界磁巻線５１に電圧が供給されていないと、判定部７５４が判定するものとする。判定部７５４は、遠心力情報と遠心力判定閾値とに基づいて、回転軸１ａの回転速度は、発電機２００が発電を行っているときの回転速度であるか否かを判定する。尚、例えば、遠心力情報に示された遠心力が遠心力判定閾値以上である場合、回転軸１ａの回転速度は発電機２００が発電を行っているときの回転速度であると、判定部７５４が判定するものとる。一方、例えば、遠心力情報に示された遠心力が遠心力判定閾値以上でない場合、回転軸１ａの回転速度は発電機２００が発電を行っているときの回転速度でないと、判定部７５４が判定するものとする。
【００４８】
表示部７５６は、例えば界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警告メッセージを表示する、例えば液晶ディスプレイである。表示部７５６は、例えば時間に対する界磁回路の絶縁抵抗値の変化の様子を表示したり、発電機２００を自動的に起動するか否かを選択する選択画面を表示したりする。表示部７５６は、例えば発電機２００の清掃が必要な清掃時期であることを示す清掃メッセージを表示する。表示部７５６は、例えば発電機２００を手動で起動するための制御画面を表示する。尚、制御画面は、例えばスイッチＳＷ１、ＳＷ２、入水弁の開閉を、後述する入力部７５８から制御するための画面とする。表示部７５６の表示、発電機２００の手動による起動の詳細は後述する。
【００４９】
音声部７５７は、例えば界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値より低下したことを示す警報音を発生する装置である。
【００５０】
入力部７５８は、監視装置７に、例えば選択情報を入力するためのキーボードである。表示部７５６に制御画面が表示されている場合、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、入水弁の開閉を制御するための手動制御情報が入力部７５８によって入力される。
【００５１】
制御部７５５は、第２の領域７５３ｂの抵抗情報、検出情報、第３の領域７５３ｃの選択情報、判定部７５４の判定結果に基づいて、発電機２００を制御する。制御部７５５は、第２の領域７５３ｂの抵抗情報、検出情報に基づいて、絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを報知するように、表示部７５６、音声部７５７を制御する。制御部７５５は、第２の領域７５３ｂの遠心力情報、判定部７５４の判定結果に基づいて、発電機２００で発電が行われているか否かを判断する。そして、発電が行われているときに、バッテリー４１を充電するように、バッテリー装置４ｂを制御する。
【００５２】
例えば、発電機２００を起動する場合、監視装置７は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を閉じる制御命令ｄ２を発電機２００のアンテナに送信し、入水弁を開く制御命令ｄ２を入水弁アンテナに送信する。例えば、発電機２００を停止する場合、監視装置７は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を開く制御命令ｄ２を発電機２００のアンテナに送信し、入水弁を閉じる制御命令ｄ２を入水弁アンテナに送信する。例えば、発電機２００を乾燥運転させる場合、監視装置７は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を開く制御命令ｄ２を発電機２００のアンテナに送信し、入水弁を閉じる制御命令ｄ２を入水弁アンテナに送信する。例えば、バッテリー４１を充電する場合、監視装置７は、スイッチＳＷ３を開く制御命令ｄ２１、スイッチＳＷ４を閉じる制御命令ｄ２２を発電機２００のアンテナに送信する。例えば、界磁巻線５１にバッテリー４１から電圧を供給する場合、監視装置７は、スイッチＳＷ３を閉じる制御命令ｄ２１、スイッチＳＷ４を開く制御命令ｄ２２を発電機２００のアンテナに送信する。
【００５３】
＝＝＝乾燥運転＝＝＝
以下、図１乃至図５を参照して、本実施形態に用いられる発電機の乾燥運転について説明する。図５は、本実施形態に用いられる発電機の乾燥運転を行ったときの、時間に対する絶縁抵抗値の変化の様子の一例を示す特性図である。尚、抵抗値Ｒ３は、乾燥運転終了閾値する。抵抗値Ｒ２は、乾燥運転開始閾値とする。抵抗値Ｒ１は、界磁回路が地絡したときの界磁回路の絶縁抵抗値とする。時刻Ｔ２は、乾燥運転を開始したときの時刻とする。時刻Ｔ４は、乾燥運転を停止したときの時刻とする。
【００５４】
例えば、空気中の水蒸気によって界磁巻線５１が湿って、界磁回路の絶縁抵抗値が低下したときに行われる乾燥運転と、そのときの絶縁抵抗値について説明する。
【００５５】
＜時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで＞
時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までは、界磁回路の絶縁抵抗値は、抵抗値Ｒ２よりも例えば高くなっている。例えば、空気中の水蒸気によって界磁巻線５１が湿ってきて、時間の経過に従って、界磁回路の絶縁抵抗値が低下する。
【００５６】
＜時刻Ｔ２から時刻Ｔ３まで＞
時刻Ｔ２のとき、界磁回路の絶縁抵抗値は、抵抗値Ｒ２となる。このとき、発電機２００の乾燥運転が開始される。発電機２００の乾燥運転が開始された場合、例えば、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を開いた状態で、回転軸１ａの中心を軸に回転軸１ａをＡ１方向に回転させる。その場合、励磁巻線１２で磁界が発生しないので、励磁用発電機２から界磁巻線５１に電圧が供給されずに、界磁巻線５１で磁界は発生しない。よって、界磁巻線５１が回転軸１ａを軸にＡ１方向に回転しているにも関わらず、電機子６で発電が行われない状態となる。例えば、回転している界磁巻線５１は、その回転による風で乾燥する界磁巻線５１は乾燥し、界磁回路の絶縁抵抗値は上昇する。尚、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までは、界磁巻線５１は回転しているが、十分に乾燥しておらず、界磁回路の絶縁抵抗値は上昇していない状態である。
【００５７】
＜時刻Ｔ３から時刻Ｔ４まで＞
発電機２００の乾燥運転によって、界磁巻線５１が乾燥する。界磁回路の絶縁抵抗値は時間の経過とともに上昇する。時刻Ｔ４のときに、界磁回路の絶縁抵抗値は抵抗値Ｒ３となる。このとき、発電機２００の乾燥運転は終了する。
【００５８】
＜時刻Ｔ４以降＞
界磁回路の絶縁抵抗値は、例えば抵抗Ｒ２よりも高い状態となる。
【００５９】
＝＝＝発電機の絶縁抵抗値監視システムの動作＝＝＝
以下、図１乃至図６を参照して、本実施形態に係る発電機の絶縁抵抗値監視システムの動作について説明する。図６は、本実施形態に用いられる監視装置が発電機を起動する動作を示すフローチャートである。
【００６０】
発電機２００を起動するために、第１の領域７５３ａに記憶された、発電機２００と監視装置７とを制御するためのプログラムの実行が開始され、監視装置７が制御動作を開始したところから説明する。
【００６１】
監視装置７は、光信号ｄ１を検出装置４５から受信する。光信号ｄ１に重畳された発電機２００に関する情報が、第２の領域７５３ｂに記憶される（ステップＳ１）。監視装置７は、第２の領域７５３ｂに記憶された電圧情報、遠心力情報、第３の領域７５３ｃの電圧判定閾値、遠心力判定閾値に基づいて、発電機２００が発電を行っているか否かを判断する（ステップＳ２）。例えば、電圧情報に示された電圧が電圧判定閾値以上であり且つ、遠心力情報に示された遠心力が遠心力判定閾値以上である場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、監視装置７は、発電機２００が発電を行っていると判断する。その場合、監視装置７は、第２の領域７５３ｂの抵抗情報、時刻情報に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値を表示部７５６に表示した（ステップＳ１８）後、制御動作を終了する。尚、界磁回路の絶縁抵抗値は、例えば時間に対する界磁回路の絶縁抵抗値の変化の様子を把握できるような例えばグラフ形式で表示されるものとする。
【００６２】
一方、例えば、電圧情報に示された電圧が電圧判定閾値以上でなく且つ、遠心力情報に示された遠心力が遠心力判定閾値以上でない場合（ステップＳ２のＮＯ）、監視装置７は、発電機２００が発電を行っていないと判断して、以下の制御動作を行う。監視装置７は、スイッチＳＷ３を閉じる制御命令ｄ２１、スイッチＳＷ４を開く制御命令ｄ２２を発電機２００のアンテナに送信する。その場合、スイッチＳＷ３は閉じ、スイッチＳＷ４は開く。バッテリー４１から界磁巻線５１にバッテリー４１の充電電圧が供給される（ステップＳ３）。監視装置７は、光信号ｄ１を検出装置４５から受信する。光信号ｄ１に重畳された発電機２００に関する情報が、第２の領域７５３ｂに記憶される（ステップＳ４）。監視装置７は、第２の領域７５３ｂの抵抗情報、時刻情報に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値を表示部７５６に表示する（ステップＳ５）。監視装置７は、第２の領域７５３ｂの検出情報に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ６）。
【００６３】
例えば、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下でないことが、検出情報に示されている場合（ステップＳ６のＮＯ）、監視装置７は、以下の制御動作を行って発電機２００を起動する。監視装置７は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を閉じる制御命令ｄ２を発電機２００のアンテナに送信し、入水弁を開く制御命令ｄ２を入水弁アンテナに送信する。監視装置７は、スイッチＳＷ３を開く制御命令ｄ２１、スイッチＳＷ４を閉じる制御命令ｄ２２を発電機２００のアンテナに送信する。その場合、直流電源１１から励磁巻線１２に直流電圧が供給され、励磁巻線１２で磁界が発生する。回転軸１ａは、回転軸１ａの中心を軸にＡ１方向に回転する。回転軸１ａに取り付けられた、励磁用発電機２、整流器３、界磁機５は、回転軸１ａを軸にＡ１方向に回転する。励磁用発電機２の巻線２１乃至２３の一端には夫々、電気角１２０度の位相差を有した三相交流電力に基づく交流電圧が現れる。整流器３では、巻線２１乃至２３の一端に現れた交流電圧が、直流電圧に変換される。整流器３で変換された直流電圧が、界磁巻線５１に供給される。その直流電圧に基づいて、直流電流が界磁巻線５１の一端５１ａから他端５１ｂに流れて、発電するための磁界が巻線５１で発生する。その磁界によって、電機子６で発電が行われ、巻線６１乃至６３の一端には、電気角１２０度の位相差を有した交流電圧が現れる（ステップＳ１３）。尚、このとき、スイッチＳＷ３は開き、スイッチＳＷ４は閉じるので、バッテリー４１から界磁巻線５１に電圧が供給されない状態となっている。その後、監視装置７は、制御動作を終了する。
【００６４】
一方、例えば、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることが、検出情報に示されている場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、監視装置７は、以下の制御動作を行う。監視装置７は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であること報知する。監視装置７は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警告メッセージを表示部７５６に表示する。又、監視装置７は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警報音を音声部７５７から発生する（ステップ７）。監視装置７は、発電機２００を自動起動するか否かを判断する（ステップＳ８）。
【００６５】
例えば、発電機２００を自動起動する選択情報が第４の領域７５３ｄに記憶されている場合（ステップＳ８のＹＥＳ）、監視装置７は、以下の制御動作を行って、発電機２００を乾燥運転させる。監視装置７は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を開く制御命令ｄ２を発電機２００のアンテナに送信し、入水弁を閉じる制御命令ｄ２を入水弁アンテナに送信する（ステップＳ９）。その場合、前述のように、発電機２００で発電が行われない状態で、界磁巻線５１が回転する。監視装置７は、光信号ｄ１を検出装置４５から受信する。光信号ｄ１に重畳された発電機２００に関する情報が、第２の領域７５３ｂに記憶される（ステップＳ１０）。監視装置７は、第２の領域７５３ｂの抵抗情報、時刻情報に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値を表示部７５６に表示する（ステップＳ１１）。監視装置７は、第２の領域７５３ｂの検出情報に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。例えば、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上でないことが、検出情報に示されている場合（ステップＳ１２のＮＯ）、監視装置７は、ステップＳ１０、Ｓ１１の制御を再度実行した後、ステップＳ１２の判断を再度実行する。一方、例えば、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上であることが、検出情報に示されている場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、監視装置７は、発電機２００を起動した（ステップＳ１３）後、制御動作を終了する。
【００６６】
一方、例えば、発電機２００を自動起動しない選択情報が第４の領域７５３ｄに記憶されている場合（ステップＳ８のＮＯ）、監視装置７は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを再度報知する。監視装置７は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警告メッセージを表示部７５６に再度表示する。又、監視装置７は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警報音を音声部７５７から再度発生する。監視装置７は、発電機２００の清掃が必要な清掃時期であることを示す清掃メッセージを表示する（ステップＳ１４）。監視装置７は、発電機２００を自動的に起動するか否かを選択する選択画面を表示部７５６に表示する（ステップＳ１５）。監視装置７は、例えば入力部７５８の選択によって、発電機２００を自動的に起動するか否かを判断する（ステップＳ１６）。例えば、発電機２００を自動的に起動するメニューが選択された場合（ステップＳ１６のＹＥＳ）、監視装置７は、ステップＳ８乃至Ｓ１３の制御動作を行う。一方、例えば、発電機２００を自動的に起動しないメニューが選択された場合（ステップＳ１６のＮＯ）、監視装置７は、発電機２００を手動で起動するための制御画面を表示部７５６に表示して（ステップＳ１７）、制御動作を終了する。この際、界磁回路の絶縁抵抗値を上昇させるために、例えば発電機２００の界磁巻線５１の清掃を行う。
【００６７】
前述したように、発電機２００を運転して発電を行うとき、励磁用発電機２から界磁巻線５１に電圧が供給される。発電機２００が停止して発電が行われていないとき、励磁用発電機２と相補的に動作する、バッテリー４１から界磁巻線５１に電圧が供給される。励磁用発電機２又はバッテリー４１から界磁巻線５１に供給された電圧による界磁回路の漏れ電流に基づいて、界磁回路の絶縁抵抗値が、検出装置４５で算出される。検出装置４５は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であるか否かを検出する。発電機２００が停止している際、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であると検出された場合、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値に上昇するまで、監視装置７は、バッテリー４１から界磁巻線５１に電圧を供給させる。よって、発電機２００の発電の有無に関わらず常時、界磁回路の絶縁抵抗値を把握できるので、例えば発電機２００が確実に起動する絶縁抵抗値まで予め上昇させることができるので、発電機２００を安定して起動できる。
【００６８】
又、監視装置７は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警告メッセージを表示する。例えば発電機２００を起動する前に、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを把握できるために、絶縁抵抗値を上昇させるための作業を、発電機２００を起動する前に計画的に行うことができる。従って、絶縁抵抗値の低下が原因で発電機２００が起動しない際に行われる、発電機２００を起動するための緊急作業を回避できる。
【００６９】
又、監視装置７は、発電機２００の清掃が必要な清掃時期であることを示す清掃メッセージを表示する。よって、例えば、発電機２００の作業員は、清掃メッセージが表示されたときに、例えば界磁巻線５１の清掃作業を行えばよいので、適切な時期に清掃作業を行うことができる。従って、発電機２００の保守作業の作業性を向上させることができる。
【００７０】
又、監視装置７は、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転開始閾値以下であることを示す警報音を音声部７５７から発生する。発電機２００の作業員が、絶縁抵抗値の低下を警報音によって確実に把握できる。よって、絶縁抵抗値を上昇させる作業を迅速に行えるので、発電機２００の保守作業の作業性を向上させることができる。
【００７１】
又、監視装置７は、発電機２００に関する情報を無線で受信する。よって、発電機２００に取り付けられた検出装置４５から、監視装置７は確実に情報を取得できる。
【００７２】
又、監視装置７は、発電機２００に関する情報を光通信で受信する。よって、例えば可視光を用いた光通信によって、監視装置７が、検出装置４５から発電機２００に関する情報を受信する場合、監視装置７と検出装置４５との間の通信の状態を視認できる。従って、可視光が出力されているか否かを視認して、迅速に故障しているか否かを判断できるので、発電機２００のメンテナンス性を向上できる。
【００７３】
尚、本実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００７４】
本実施形態においては、界磁回路の絶縁抵抗値が乾燥運転終了閾値以上であることが、検出情報に示されている場合、監視装置７は、発電機２００を起動する（ステップＳ１３）動作について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、発電機２００で発電を行わない状態を継続してもよい。
【００７５】
本実施形態においては、発電機の絶縁抵抗値監視システムを用いて発電機２００を起動するときの動作について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、発電機２００の稼動中に発電機の絶縁抵抗値監視システムを用いてもよい。この場合、発電機２００の稼動中の界磁回路の絶縁抵抗値を、常時、監視装置７に表示することにより、時間の経過による界磁回路の絶縁抵抗値の変化の様子を把握できる。よって、例えば界磁回路の絶縁抵抗値が時間の経過に従って低下している場合、界磁回路が地絡する前に発電機２００を計画的に停止して、界磁回路の絶縁抵抗値を回復するための作業を行うことができる。従って、発電機２００の稼動の安定性を向上できる。又、例えば界磁回路の絶縁抵抗値の変化の様子から、発電機２００の例えば界磁巻線５１等を点検、取替えするための周期を把握できる場合、界磁回路の絶縁抵抗値の変化の様子を、発電機２００の部品を点検、取替えする周期を決めるための資料として利用できる。
【００７６】
又、本実施形態においては、発電機の絶縁抵抗値監視システムを用いて界磁回路の絶縁抵抗値を常時監視する構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、配電線の所定区間を遮断する遮断器の開閉を制御するための直流制御回路の絶縁抵抗値を、常時監視するようにしてもよい。その場合、その監視結果をもとに、遮断器を安定的に稼動させることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１      固定励磁機
１ａ    回転軸
２      励磁用発電機
３      整流器
４ａ    計測装置
４ｂ    バッテリー装置
５      界磁機
６      電機子
７      監視装置
１１    直流電源
１２    励磁巻線
４１    バッテリー
４２    電圧変換器
４３    電圧計
４４    電流装置
４５    検出装置
５１    界磁巻線
１００  発電設備
２００  発電機
【図１】
0005389085.tif 000002
【図２】
0005389085.tif 000003
【図３】
0005389085.tif 000004
【図４】
0005389085.tif 000005
【図５】
0005389085.tif 000006
【図６】
0005389085.tif 000007