(57)【要約】【課題】回転機械の絶縁状態を監視するためのシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、および方法を提供する。【解決手段】システムは、絶縁導出回路を含む監視および／または保護システムを含む。絶縁導出回路は、第１の温度および第１の電流に基づいて第１の温度補償曲線を導出するように構成され、監視および／または保護システムは、モーター、発電機、またはこれらの組み合わせのステータ巻線の第１相を流れる第１の電流を検出するように構成される第１の電流センサーに通信可能に結合するように構成される。また絶縁導出回路は、ステータが励磁される場合にステータの第１の温度を検出するように構成される第１の温度センサーに通信可能に結合するように構成され、第１の温度補償曲線は、温度をリーク散逸係数にマップするように構成される。【選択図】図１
2015091219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁導出回路（４２）を含む監視および／または保護システム（３０）を含み、
前記絶縁導出回路（４２）は、第１の温度および第１の電流に基づいて第１の温度補償曲線（６０）を導出するように構成され、
前記監視および／または保護システム（３０）は、モーター、発電機、またはこれらの組み合わせのステータ巻線（１６）の第１相を流れる前記第１の電流を検出するように構成される第１の電流センサー（１２）に通信可能に結合するように構成され、前記ステータ（１８）が励磁される場合に前記ステータ（１８）の前記第１の温度を検出するように構成される第１の温度センサー（２６）に通信可能に結合するように構成され、
前記第１の温度補償曲線（６０）は、温度をリーク散逸係数（５８）にマップするように構成されるシステム。
【請求項２】
前記絶縁導出回路（４２）は、前記第１の温度補償曲線（６０）を格納するメモリを含み、
前記絶縁導出回路（４２）は、前記ステータ巻線（１６）の前記第１相の絶縁の劣化を導出するために、前記第１の温度補償曲線（６０）を用いるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記絶縁導出回路（４２）は、前記第１の検出された温度および前記第１の検出された電流に基づいて、第２の温度補償曲線（６２）を導出するように構成され、
前記第２の温度補償曲線（６２）は、前記第１の温度補償曲線（６０）の前記導出の一定期間後に導出される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記絶縁導出回路（４２）は、ラック装着可能なカード（４４）を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記絶縁導出回路（４２）は、前記第１の温度補償曲線（６０）を予め算出するためにステータ巻線（１６）の前記第１相の絶縁の入力代表を受け取るように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記絶縁導出回路（４２）は、前記第１の温度補償曲線（６０）を動的に生成するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
第２の巻線（１６）を含む第２相および第３の巻線（１６）を含む第３相を有する前記ステータ（１８）を含み、
前記監視および／または保護システム（３０）は、第２の電流センサー（１２）に通信可能に結合するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の電流センサー（１２）は、高感度電流トランスデューサ（ＨＳＣＴ）、高電圧センサー（ＨＶＳ）（４６）、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記絶縁導出回路（４２）は、前記第１の温度補償曲線（６０）を導出するように構成される、線形解析処理、非線形解析処理、ニューラルネットワーク、遺伝的アルゴリズム、エキスパートシステム、またはこれらの組み合わせを格納するメモリを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
モーター、発電機、またはこれらの組み合わせのステータ巻線（１６）の第１相を流れる電流を検出する電流センサー（１２）からの信号に基づいて最初の電流測定値を導出し、
前記ステータ（１８）に配置され、前記ステータ（１８）が励磁される場合に温度を検出するように構成される温度センサー（２６）からの温度信号に基づいて最初の温度測定値を導出し、
前記最初の電流測定値および前記最初の温度測定値に基づいて最初の絶縁状態を導出するように構成される命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１１】
前記命令は、
前記モーター、前記発電機、またはこれらの前記組み合わせの前記ステータ巻線（１６）の前記第１相を流れる電流を検出する前記電流センサー（１２）からの現在の信号に基づいて現在の電流測定値を導出し、
前記温度センサー（２６）からの現在の温度信号に基づいて現在の温度測定値を導出し、
前記現在の電流測定値および前記現在の温度測定値に基づいて現在の絶縁状態を導出し、
劣化係数を決定するために、前記現在の絶縁状態を前記最初の絶縁状態と比較するように構成される、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
前記現在の絶縁状態を前記最初の絶縁状態と比較することは、温度補償曲線（６０、６２）を用いることを含む、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
前記命令は、ニューラルネットワーク、遺伝的アルゴリズム、エキスパートシステム、またはこれらの組み合わせを用いて前記最初の絶縁状態を導出するように構成される、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
前記命令は、多項式関数フィット曲線を用いて前記最初の絶縁状態を導出するように構成され、
前記関数は、縦軸（５６）として散逸係数（５８）を有し、横軸（５２）として温度（５４）を有するグラフ（５０）上の曲線にフィットする、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
前記命令は、ラック装着可能なカード（４４）に具現化される、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記命令は、前記最初の絶縁状態を外部記憶装置位置へ転送するように構成される、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
モーター、発電機、またはこれらの組み合わせのステータ巻線（１６）の第１相を流れる電流を検出する電流センサー（１２）からの信号に基づいて最初の電流測定値を導出するステップと、
前記ステータ（１８）に配置され、前記ステータ（１８）が励磁される場合に温度を検出するように構成される温度センサー（２６）からの温度信号に基づいて最初の温度測定値を導出するステップと、
前記最初の電流測定値および前記最初の温度測定値に基づいて最初の絶縁状態を導出するステップと、を含む方法。
【請求項１８】
前記モーター、前記発電機、またはこれらの前記組み合わせの前記ステータ巻線（１６）の前記第１相を流れる電流を検出する前記電流センサー（１２）からの現在の信号に基づいて現在の電流測定値を導出するステップと、
前記温度センサー（２６）からの現在の温度信号に基づいて現在の温度測定値を導出するステップと、
前記現在の電流測定値および前記現在の温度測定値に基づいて現在の絶縁状態を導出するステップと、
劣化係数を決定するために、前記現在の絶縁状態を前記最初の絶縁状態と比較するステップと、を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
最初の電流測定値を導出するステップ、最初の温度測定値を導出するステップ、またはこれらの任意の組み合わせは、学習期間に導出するステップを含み、
前記学習期間は、前記ステータ（１８）内の前記モーター、前記発電機、またはこれらの組み合わせの始動から始まり、ユーザーにより定義された期間の後に終わる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
最初の電流測定値を導出するステップは、前記電流センサー（１２）の位相を線間電圧センサーの位相と比較することを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する発明の主題は、電気機械内の巻線の絶縁を監視することに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば発電機またはモーターなどの特定の電気機械は、機械的回転を電気エネルギーに変換するために、またはその逆のために、金属の巻線を用いる。各巻線は、電気短絡を防止し、リーク電流を最小にし、耐久性を高めるために、絶縁体の１つまたは複数の層によって絶縁される。電気機械が使用されるにつれて、巻線の絶縁は自然に劣化する可能性があり、ある時点で置き換えまたは修復することができる（例えば、修理する）。巻線を修理することは、望ましくない時間がかかり、運転費を増加させるおそれがある。したがって、絶縁が特定の程度の劣化に達した場合にだけ、巻線の絶縁を修理することが最善である。しかし、いつ絶縁を修理するかを決定するために、個々の巻線の絶縁材料の健康状態をモニターすることは困難な場合がある。各巻線は、絶縁が劣化する速さに影響を及ぼすおそれのある固有の動作条件にさらされることがあり得る。動作条件（例えば、温度、環境条件、絶縁材料）の差異を説明することは困難な場合がある。
【発明の概要】
【０００３】
最初に請求する本発明の範囲に相応する特定の実施形態を、以下に要約する。これらの実施形態は特許請求される発明の範囲を限定しようとするものではなく、むしろ、これらの実施形態は本発明の可能性がある形式の概要を提供しようとするものにすぎない。実際、本発明は、以下に記載する実施形態に類似してもよく、あるいは異なってもよい様々な形態を含むことができる。
【０００４】
第１の実施形態では、システムは、絶縁導出回路を含む監視および／または保護システムを含む。絶縁導出回路は、第１の温度および第１の電流に基づいて第１の温度補償曲線を導出するように構成され、監視および／または保護システムは、モーター、発電機、またはこれらの組み合わせのステータ巻線の第１相を流れる第１の電流を検出するように構成される第１の電流センサーに通信可能に結合するように構成される。また絶縁導出回路は、ステータが励磁される場合にステータの第１の温度を検出するように構成される第１の温度センサーに通信可能に結合するように構成され、第１の温度補償曲線は、温度をリーク散逸係数にマップするように構成される。
【０００５】
第２の実施形態では、装置は、モーター、発電機、またはこれらの組み合わせのステータ巻線の第１相を流れる信号に基づいて最初の電流測定値を導出するように構成される命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体を含む。また命令は、ステータに配置され、ステータが励磁される場合に温度を検出するように構成される温度センサーからの温度信号に基づいて最初の温度測定値を導出するように構成され、最初の電流測定値および最初の温度測定値に基づいて最初の絶縁状態を導出するように構成される。
【０００６】
第３の実施形態では、方法は、モーター、発電機、またはこれらの組み合わせのステータ巻線の第１相を流れる信号に基づいて最初の電流測定値を導出するステップを含む。また方法は、ステータに配置され、ステータが励磁される場合に温度を検出するように構成される温度センサーからの温度信号に基づいて最初の温度測定値を導出するステップを含み、最初の電流測定値および最初の温度測定値に基づいて最初の絶縁状態を導出するステップを含む。
【０００７】
本発明のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、より良く理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】巻線内のリーク電流をモニターするためのセンサーを有する回転機械の一実施形態の概略図である。
【図２】中央監視ステーションに接続されるセンサーを有する回転機械の一実施形態の概略図である。
【図３】絶縁の劣化の量を決定するために用いることができる補償曲線のグラフによる実施形態である。
【図４】特定の実施形態による、本開示の態様を実施するための一実施形態のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下で、本発明の１つまたは複数の具体的な実施形態を説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供しようと努力しても、実際の実施の全ての特徴を本明細書に記載することができるというわけではない。エンジニアリングまたは設計プロジェクトのような実際の実施の開発においては、開発者の特定の目的を達成するために、例えばシステム関連および事業関連の制約条件への対応など実施に特有の決定を数多くしなければならないし、また、これらの制約条件は実施ごとに異なる可能性があることが理解されるべきである。さらに、このような開発作業は複雑で時間がかかるかもしれないが、にもかかわらず、この開示の利益を得る当業者にとっては、設計、製作、および製造の日常的な仕事であることが理解されるべきである。
【００１０】
本発明の様々な実施形態の要素を導入する場合に、単数の表現および「前記」は１つまたは複数の要素があることを意味するものである。「備える」、「含む」、および「有する」という用語は、包括的なものであって、列挙された要素以外の付加的な要素があり得ることを意味するものである。
【００１１】
本開示は、例えば特定の固定のまたは可変の時間帯における絶縁リーク電流など特定の動作状態を監視および／または解析することによって、ステータ巻線などの特定の機器の状態を導出することに役立つ技術を目的とする。巻線は、各層の間に、機械の寿命の間に劣化するおそれのある絶縁を含む。いつ絶縁が機械の巻線の交換を必要とするほど変化したかを知ること、および／または機械の性能についてより正確な情報を提供することは、有用である。本明細書に記載する技術は、機械監視および／または保護システムと通信するセンサー、ならびに、センサーデータに基づいて例えば絶縁劣化などの機器の摩耗および断裂を導出するのに役立つ機械監視および／または保護システムによって実行可能な処理を含む。監視および／または保護システムは、巻線絶縁の材料に応じて、予め設定された劣化スケールを用いてプログラムすることができる。すなわち、各絶縁材料は、絶縁がどの程度劣化したかに応じて、テストされた量の漏れるリーク電流を有することになる。さらに、未知の材料で絶縁される巻線については、監視および／または保護システムは、温度に依存するリーク電流に関する巻線の特性を学習することができる。監視および／または保護システムは、例えば、特定の線間電圧、リーク電流、および／または温度を測定することによって、特性を学習することができる。補償モデルを計算するために、データ測定値を格納することができ、および／または動的に処理することができる。モデルは、機械の寿命の間に数回更新することができる。初期補償モデルは、所望の正規化温度範囲を導出することに役立つベースライン測定を確立することができる。付加的なモデルは、拡張された温度範囲における測定値を更新することができる。それから、監視および／または保護システムは、学習期間の後にオンライン測定のための温度補償を実行することができ、それは機器の摩耗および断裂のより詳細な状態を与えることができる。
【００１２】
図１は、例えば、ステータ１８の巻線１６内の絶縁状態を決定するために、リーク電流１４をモニターするセンサー１２を含む回転機械１０の実施形態の概略図である。巻線１６は、機械１０のハウジング２０内に配置される位相１７に組織される。図示するように、ステータ１８は３つの位相１７を含むことができるが、他の実施形態では、ステータ１８はこれより多くの、またはこれより少ない位相１７を含んでもよい。位相１７は、デルタ構成、Ｙ構成、またはいくつかの他の構成で配置することができる。回転機械１０は、ほとんどの場合、モーターまたは発電機である。機械１０がモーターである場合には、電流が外部電源から機械／モーター１０まで運ばれ、接続（例えば、接続Ｖa、Ｖb、Ｖc）で巻線１６を通過する。巻線１６は、回転力を提供することに役立つロータを回転させるために用いられる磁場を生成する。機械１０が発電機である場合には、機械的トルクが巻線１６の内部で回転する磁石に運ばれ、接続（例えば、接続Ｖa、Ｖb、Ｖc）で電圧を発生する。機械１０の動作中に、（とりわけ）巻線１６の不完全な状態によって、リーク電流１４が巻線１６の回路から流れ出るおそれがある。例えば、リーク電流１４は、例えば接地されたハウジング２０などの接地まで流れる可能性がある。電気伝導導管を分離し、リーク電流１４を最小にするために、巻線１６の各々のコイルは絶縁体で覆われる。
【００１３】
リーク電流１４は、図示した実施形態では、センサー１２によって検出することができる。例えば、センサー１２は以下でさらに詳細に記載する様々なセンサータイプを含むことができ、接続（例えば、接続Ｖa、Ｖb、Ｖc）から入ってくる電流２２および電流が巻線１６を通過した後に出ていく電流２４をモニターするように構成される。センサー１２は、ハウジング２０から２、３センチメートルの距離からハウジング２０から数百メートルまで離れた距離を含む、回路に沿ったどこにでも配置することができる。特に巻線１６から漏れているリーク電流１４の量を測定するためには、ハウジング２０の近く（またはハウジング２０内部）にセンサー１２を配置することが有益である。
【００１４】
リーク電流１４は、互いに関連して、絶縁の状態を決定するために用いることができるいくつかの要因に依存する。要因は、例えば、絶縁材料、年数、および動作条件（例えば、温度、湿度、電圧、電流、機械１０の回転速度）を含む。開示する実施形態では、リーク電流１４は要因に関して解析され、その要因は巻線絶縁の状態を決定するために機械１０の特定の動作期間にわたって集められた温度を含む。上記のように、巻線絶縁は主として巻線１６から出るリーク電流１４を阻止する役割を果たすが、巻線１６自体の材料、ハウジング２０、ロータ、または機械１０の他の構成要素もリーク電流１４の量に影響を及ぼすことがあり得る。これらの要因は、機械１０が新品であるときはリーク電流１４の第１のレベルを許容することができ、異なるときにはリーク電流１４の異なる（例えば、より高い）レベルを許容することができる。すなわち、機械１０の寿命を通じて、巻線１６から漏れるリーク電流１４の量は変化し得る。機械１０の固有の態様の他に、リーク電流１４は、例えば温度、大気条件、巻線を流れる電流などの外部要因によって影響を受けることがあり得る。特に、巻線１６の温度は、結果として幅広い範囲のリーク電流１４をもたらすおそれがある。温度およびリーク電流の例示的な関係を図３に示す。このように、絶縁状態のより正確な測定値は、ステータ１８の温度のより正確な測定値に依存する。しかし、機械１０全体の温度を制御することは、実行不可能であり得る。
【００１５】
図２は、中央監視ステーションに接続されるセンサー１２を有する回転機械１０の一実施形態の概略図である。機械１０は図１と類似の構成要素を含み、したがって、類似の構成要素には類似の符号を付す。さらに、図２の機械１０は、巻線１６の温度を検出する１つまたは複数の温度センサー２６を含む。ステータ１８の各巻線１６は、ハウジング２０の様々な位置に配置される温度センサー２６の１つまたは複数を有してもよく、あるいは、温度センサー２６は１つの巻線１６にだけ配置されてもよい。温度センサー２６は、温度センサー２６の１つまたは複数から温度測定値を収集して、温度測定値を監視および／または保護システム３０に中継する温度収集モジュール２８に通信可能に結合される。監視および／または保護システム３０は、キャビネット３４に装着される一連のラック装着可能なデバイス３２を含むことができる。ラック装着可能なデバイス３２としては、例えば、データ処理を行うラック装着可能なカード、メモリ、電源、振動および位置監視、キーフェイザー監視、航空転用タービンシステム状態監視、水力タービン状態監視、風力タービン状態監視、往復コンプレッサ監視、温度監視、圧力監視、プロセス変数監視、隙間（例えば、回転構成要素と静止構成要素との間の距離）監視、流量監視、作動リレー、ポンプ、バルブなどが挙げられる。デバイス３２は、ラックバックプレーン３６を用いて通信可能に結合することができる。例えば、バックプレーン３６は、様々なカード３２間の通信を処理するために好適なデータ通信バス４０を含むことができる。
【００１６】
ラック装着可能なカード４４として提供される絶縁導出回路４２も示し、それはホットスワップ可能な能力を含むことができる。すなわち、監視および／または保護システム３０をオフにせずに、絶縁導出回路４２を第２の絶縁導出回路４２と交換することができる。実際、絶縁導出回路４２が望ましくない状態になった場合には、監視および／もしくは保護システム３０、ならびに／または回転機械１０をオフにする必要がなく、絶縁導出回路４２を取り除いて第２の絶縁導出回路４２と交換することができる。監視および／または保護動作中に、監視される回転機械１０の状態を提供することに役立つ一組の測定値、状態、パラメータ、アラーム、警報などを導出するために、回転機械１０からのデータ入力は、カード３２の１つまたは複数により、および絶縁導出回路４２により処理することができる。絶縁導出回路４２は、外部システムに対してこのような導出を伝達することもできる。
【００１７】
また監視および／または保護システム３０は、１つまたは複数の高電圧センサー（ＨＶＳ）４６および／または高感度電流トランスデューサ（ＨＳＣＴ）（例えばセンサー１２）からデータを受け取る。ＨＶＳ４６は、特定の接続（例えば、Ｖa、Ｖb、Ｖc）において、またはその近くで、ステータ１８の各巻線１６の線間電圧を連続的に測定しモニターすることができる。ＨＶＳ  ４６およびＨＳＣＴは、インターフェースモジュール４８を介して監視および／または保護システム３０に測定値を伝達する。インターフェースモジュール４８は、検出機器により拾い上げられた信号を監視および／または保護システム３０が読み出せるようにその信号を制御する。ＨＳＣＴ（例えばセンサー１２）は、各位相の差動電流またはリーク電流を測定しモニターすることができ、それはセンサー１２およびインターフェースモジュール４８によって検出され伝達される。一実施形態では、絶縁導出回路４２は、ＨＳＣＴ（例えばセンサー１２）から受け取ったリーク電流１４信号の位相をＨＶＳ４６から受け取った線間電圧の位相と比較することによって、ステータ１８の各巻線１６の絶縁状態および平均散逸係数を算出することができる。ＨＳＣＴ（例えばセンサー１２）およびＨＶＳ４６によって与えられる信号の比較は、即時の散逸係数を導出するためには正確であり得るが、測定の感度は機械１０の温度の影響を受ける可能性がある。したがって、図３についてより詳細に説明するように、絶縁導出回路４２は、幅広い温度範囲にわたって温度を散逸係数に関連づける補償曲線を生成するために好適な温度解析を含む。
【００１８】
図３は、巻線１６の絶縁のリーク量を決定するために用いることができる温度補償曲線６０の一実施形態のグラフ５０である。絶縁導出回路４２は、上述したように、温度と巻線１６からのリーク散逸量との関係を算出するようにプログラムすることができる。すなわち、絶縁導出回路４２は、センサー１２および／または巻線１６の絶縁の物理的および統計的モデルから受け取るデータに基づいて、グラフ５０の全体またはグラフ５０の一部を生成することができる。例えば、一実施形態では、様々な動作パラメータ（例えば、温度、電流、電圧、回転速度）で絶縁リーク電流を検出することによって、グラフ５０を生成することができ、以下でさらに詳細に述べる解析を適用して、補償曲線６０を導出する。グラフ５０は、温度５４の範囲を示すことができる横軸５２およびリーク散逸係数５８の範囲を示すことができる縦軸５６を含むように示す。回転機械１０の巻線１６の各々は、温度５４とリーク散逸係数５８との間の証明可能な関係を有することができる。環境要因が曲線の小さい変化を生成する可能性があるが、絶縁導出回路４２は、ＨＶＳ４６およびＨＳＣＴ（例えばセンサー１２）から受け取った測定値に基づいて、最初の（または始めの）絶縁状態曲線６０を決定することができる。実際、本明細書に記載する技術は、ＨＶＳ４６および／またはＨＳＣＴ（例えばセンサー１２）からの測定値などの測定によって、様々なモーターおよび／または発電機のためのグラフ５０を導出することができる。
【００１９】
したがって、ユーザーは、監視および／または保護システム３０を機械１０に通信可能に結合させて、機械１０の監視を開始することができる。特定の初期学習期間（例えば、１カ月から１年、１週間から１カ月、１日から１週間、１時間から１日）の後に、グラフ５０を導出するために集められたデータを解析することができる。最初の絶縁状態曲線６０は、初期学習期間に受け取った測定値に基づく。学習期間は、単一の始動から数時間、数日、数週間、および／または数カ月にわたって実行される多くの動作サイクルまで及ぶことができる。やがてある時点で学習期間は終了し、絶縁導出回路４２は、それが学習期間にわたって導出した最初の絶縁状態曲線６０の曲線を格納する。他の実施形態では、グラフ５０は、巻線１６の絶縁材料を用いて実行された以前の実験に基づくこともできる。すなわち、特定の材料で構築される巻線１６は、既知の補償曲線６０を有することができる。センサー１２がグレードアップ手続の一部として取り付けられる場合には、これは有益であり得る。すなわち、絶縁材料が公知である限り、最初の絶縁状態曲線６０はその材料に基づいて決定することができる。
【００２０】
最初の絶縁状態曲線６０が（学習期間中の導出によって、または、絶縁材料の実験によって）決定された後に、絶縁導出回路４２は、機器劣化（例えば、摩耗および断裂）を考慮する第２の補償曲線６２を導出することができる。例えば、データは、機械１０の特定の動作時間（例えば、１カ月から１年、１週間から１カ月、１日から１週間、１時間から１日）を通じて格納することができ、第２の曲線６２を導出するために用いることができる。実際、補償曲線６０、６２の複数（例えば、３、４、５、６、７、８またはそれより多く）の異なるモデルは、機械１０の年数と同様に算出することができる。さらに、第２の補償曲線６２は、監視および／または保護システム３０から収集したモデルのいくつかの正規化された組み合わせであってもよい。例えば、第２の補償曲線６２は、機械１０の動作の最初の年に得られた第１のモデル、機械１０の動作の５年目に得られた第２のモデル、および１０年目に得られた第３のモデルの組み合わせであってもよい。これは、機械１０の寿命を通じて変化する動作温度により行うことができる。図示するように、機械１０は、動作の最初の年に、最高温度６４で動作することができる。機械１０は、さらなる温度上昇を防止するファン、ヒートシンクなどの冷却構成要素によって最高温度６４で動作する。これによって、監視および／または保護システム３０は、検出されたデータ６６および外挿されたデータ６８に基づいて補償曲線６０、６２を生成することができる。時間とともに、動作の最初の年には、最高温度６４が動作の５年目よりも低くなるように、冷却構成要素が変化する可能性がある。したがって、後のモデルで、最高温度６４がより高い場合には、検出されたデータ６６は補償曲線６０、６２の外挿されたデータ６８を置き換えることができる。複数のモデル（検出されたモデルまたは絶縁材料に基づく実験的モデル）を組み合わせて正規化することによって、監視および／または保護システム３０は、特定の機械のための温度５４とリーク散逸５８との間のより正確な関係を取得することができる。さらに、過剰な機械１０の劣化および保守スケジュールなどの状態を導出するために、曲線６０、６２を互いに解析することができる。曲線６０、６２を導出することによって、本明細書に記載する技術は、多種多様な機械１０の製造業者および機械１０のタイプについて、強化された機械１０の監視を提供する。
【００２１】
図４は、特定の実施形態による、本開示の態様を実施するために好適な処理７０の一実施形態のフローチャートを示す。図３に示す曲線６０、６２を導出するために、絶縁導出回路４２は、図４に示す処理７０を用いることができる。処理７０は、回路４２の非一時的コンピュータ可読媒体（例えばメモリ）にコンピュータ命令として格納することができ、回路４２によって、例えば回路４２に含まれるプロセッサによって、実行することができる。処理７０は、絶縁導出回路４２が電流信号に基づいて最初の電流測定値を導出するブロック７２から始まる。電流信号は、上述したように、ＨＶＳ  ４６と組み合わせてＨＳＣＴ（例えばセンサー１２）によって提供される測定値であってもよい。電流測定値は時間に依存し、したがって、絶縁導出回路４２は、電流測定値を導出するために所与の期間にわたる電流信号を格納することができる。ブロック７４では、絶縁導出回路４２は、温度信号に基づいて最初の温度測定値を導出する。温度信号は、上述したように、温度収集モジュール２８から受け取られる。温度測定値もまた時間に依存し、したがって、絶縁導出回路４２は、ブロック７６で、最初の電流測定値および最初の温度測定値に基づいて最初の絶縁状態を導出することができる。最初の絶縁状態は、電流信号および温度信号が受け取られるにつれて、あるいは全ての読み取りが行われた後に、導出することができる。一実施形態では、最初の絶縁状態６０は、ＨＶＳ４６、ＨＳＣＴ（例えばセンサー１２）、および温度収集モジュール２８から受け取ったデータ点に対して多項式または指数関数をフィッティングすること（例えば回帰分析）によって導出することができる。すなわち、回路４２は、データ点を収集し、データ点に対して線形（または非線形）回帰フィッティングを適用して、曲線６０、６２を導出することができる。絶縁導出回路４２は、ニューラルネットワーク、遺伝的アルゴリズム、エキスパートシステム、および／またはデータマイニング技術（例えば、ｋ平均クラスター化などのクラスター化技術）を含むこともでき、これらによって、絶縁導出回路４２は巻線１６のいずれかの温度と散逸係数との間の関係を時間とともに学習する。
【００２２】
図４の方法７０のさらなる実施形態では、絶縁導出回路４２は、ブロック７８で、電流信号に基づいて現在の電流測定値を導出する。最初の電流信号と同様に、電流信号は、ＨＶＳ４６およびＨＳＣＴ（例えばセンサー１２）によって提供される。また絶縁導出回路４２は、ブロック８０で、温度収集モジュール２８から受け取った温度信号に基づいて現在の温度測定値を導出する。それから、絶縁導出回路４２は、ブロック８２で、ブロック７８および８０で導出された現在の電流測定値および現在の温度測定値に基づいて、現在の絶縁状態を導出する。それから、絶縁導出回路４２は、ブロック８４で、劣化係数を決定するために、現在の絶縁状態を最初の絶縁状態と比較する。劣化係数は、とりわけ、巻線１６および／またはステータの修理予定を決定するために用いる。さらに、監視および／または保護システム３０は、異なる製造業者によって提供され得る回転機械１０を含む、様々な回転機械１０のリーク電流１４をより正確に説明することができる。
【００２３】
本発明の技術的効果は、回転機械１０の巻線１６の劣化係数を決定するためのシステムおよび方法を含む。絶縁導出回路４２は、温度収集モジュール２８、ＨＶＳ４６およびＨＳＣＴ（例えばセンサー１２）から測定値を受け取る。測定値は、回転機械１０の動作をモニターするセンサー１２、２６から収集される。測定値から、絶縁導出回路４２は絶縁状態を決定することができる。絶縁状態は、最初の絶縁状態または現在の絶縁状態であってもよい。いくつかの実施形態では、現在の絶縁状態は、絶縁導出回路４２によって導出される最初の絶縁状態と比較される。他の実施形態では、最初の絶縁状態は他の予め算出された曲線に基づいてもよい。現在の絶縁状態を最初の絶縁状態と比較することによって、劣化係数を得る。
【００２４】
本明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許され得る範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の字義通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
【符号の説明】
【００２５】
１０  回転機械
１２  センサー
１４  リーク電流
１６  巻線
１７  位相
１８  ステータ
２０  ハウジング
２２  入ってくる電流
２４  出ていく電流
２６  温度センサー
２８  温度収集モジュール
３０  監視および／または保護システム
３２  ラック装着可能なデバイス（カード）
３４  キャビネット
３６  ラックバックプレーン
４０  データ通信バス
４２  絶縁導出回路
４４  ラック装着可能なカード
４６  高電圧センサー（ＨＶＳ）
４８  インターフェースモジュール
５０  グラフ
５２  横軸
５４  温度
５６  縦軸
５８  リーク散逸係数
６０  最初の絶縁状態曲線（第１の温度補償曲線）
６２  第２の補償曲線
６４  最高温度
６６  検出されたデータ
６８  外挿されたデータ
７０  処理（方法）
７２  ブロック
７４  ブロック
７６  ブロック
７８  ブロック
８０  ブロック
８２  ブロック
８４  ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2015091219000001.pdf