(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流励磁機の交流出力を整流器で整流して直流電流を発電機界磁巻線へ供給する発電機励磁装置の故障検出装置であって、
前記整流器と前記発電機界磁巻線との間にスリップリングおよびブラシを介して電気的に接続され、少なくとも界磁電圧の波形を観測する波形観測手段と、
前記波形観測手段により観測される少なくとも界磁電圧の波形の１周期あたりの波数の変化もしくは連続する波の間隔の変化に基づき、前記発電機励磁装置に生じる各種の故障を検出する故障検出手段と
を具備し、
前記波形観測手段は、更に、界磁電流の波形を観測する手段を備え、
前記故障検出手段は、更に、前記波形観測手段により観測される界磁電流波形の一定以上の脈動の有無に基づき、前記発電機励磁装置に生じる各種の故障を検出する手段を備えている
ことを特徴とする故障検出装置。
【請求項２】
前記発電機励磁装置は、前記交流励磁機の電機子巻線および前記整流器が発電機の軸上に装着されたブラシレス励磁方式の発電機励磁装置であることを特徴とする請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項３】
前記発電機励磁装置は、前記交流励磁機の電機子巻線および前記整流器が発電機の軸上にあるいは別置で配置され、ブラシおよびスリップリングを介して直流電流を発電機界磁巻線へ供給する交流励磁機方式の発電機励磁装置であることを特徴とする請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項４】
前記故障検出手段は、
前記波形観測手段により観測される界磁電圧の波形の波数が１周期あたり６から２へ変化し、かつ連続する波の間隔が不等間隔となった場合に、前記整流器に１アーム短絡故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の故障検出装置。
【請求項５】
前記故障検出手段は、
前記波形観測手段により観測される界磁電圧の波形の波数が１周期あたり６から２へ変化し、かつ連続する波の間隔が等間隔となった場合に、前記交流励磁機に２相短絡故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の故障検出装置。
【請求項６】
前記故障検出手段は、
前記波形観測手段により観測される界磁電圧の波形の波数が１周期あたり６から４へ変化した場合に、前記整流器に１アーム開放故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の故障検出装置。
【請求項７】
前記故障検出手段は、
前記波形観測手段により観測される界磁電圧が０Ｖとなる場合に、界磁地絡故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の故障検出装置。
【請求項８】
前記故障検出手段は、
前記波形観測手段により観測される界磁電圧が０Ｖとなり、かつ、界磁電流波形が一定の大きさ以上の脈動を示す場合に、前記交流励磁機に相間短絡故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の故障検出装置。
【請求項９】
前記故障検出手段は、
前記波形観測手段により観測される界磁電圧が０Ｖとなり、かつ、界磁電流波形が脈動を示さない場合に、前記交流励磁機に３相短絡故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の故障検出装置。
【請求項１０】
交流励磁機の交流出力を整流器で整流して直流電流を発電機界磁巻線へ供給する発電機励磁装置の故障検出方法であって、
前記整流器と前記発電機界磁巻線との間に電気的に接続されるスリップリングおよびブラシを介して少なくとも界磁電圧の波形を観測し、
観測される少なくとも界磁電圧の波形の１周期あたりの波数の変化もしくは連続する波の間隔の変化に基づき、前記発電機励磁装置に生じる各種の故障を検出し、
前記波形観測においては、更に、界磁電流の波形を観測し、
前記故障検出においては、更に、前記波形観測により観測される界磁電流波形の一定以上の脈動の有無に基づき、前記発電機励磁装置に生じる各種の故障を検出する
ことを特徴とする故障検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発電機励磁装置の故障検出装置および故障検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、同期発電機においては、発電機界磁巻線に直流電流を供給し、回転子の回転で変化する磁束により発生する誘導起電力を固定子側で取り出す。発電機界磁巻線に直流電流を供給して励磁を行うためには、交流励磁機を用いて生成される交流出力を整流器で整流して直流電流を生成する手法がよく用いられる。その場合の代表的な励磁方式としては、以下に示すブラシレス励磁方式と交流励磁機方式とが挙げられる。
【０００３】
ブラシレス励磁方式は、回転電機子形の交流励磁機の電機子巻線からの交流出力を、同一回転軸上に取り付けられた回転整流器で整流し、スリップリングやブラシを使用せずに発電機界磁巻線へ直流電流を供給して励磁を行う方式である。
【０００４】
交流励磁機方式は、発電機と同一軸上、あるいは別置された交流励磁機の電機子巻線からの交流出力を整流器で整流し、回転体上のスリップリングへブラシを接触させることで発電機界磁巻線へ直流電流を供給して励磁を行う方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１９２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、タービン発電機などの発電機の大容量化が進んでいる。これに伴い、励磁に用いられる交流励磁機および整流器を含む発電機励磁装置も大容量化が進んでいる。このような大容量化が進んでいくと、交流励磁機や整流器などに故障が生じた場合、故障の発見が遅れると、その影響も多大なものとなる。
【０００７】
例えば、故障の発見が遅れた場合には、発電機を停止させなければならない事態が起こり得る。発電機の運転ラインを停止させた場合、その発電機から電力を受電する地域にまで影響を及ぼし、大規模な工場がある場合は工場施設の運転停止に繋がり産業へ大きな影響を与えることとなる。
【０００８】
発明が解決しようとする課題は、発電機励磁装置に生じる故障を的確に検出することが可能な故障検出装置および故障検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の故障検出装置は、交流励磁機の交流出力を整流器で整流して直流電流を発電機界磁巻線へ供給する発電機励磁装置の故障検出装置であって、前記整流器と前記発電機界磁巻線との間にスリップリングおよびブラシを介して電気的に接続され、少なくとも界磁電圧の波形を観測する波形観測手段と、前記波形観測手段により観測される少なくとも界磁電圧の波形の１周期あたりの波数の変化もしくは連続する波の間隔の変化に基づき、前記発電機励磁装置に生じる各種の故障を検出する故障検出手段とを具備し、前記波形観測手段は、更に、界磁電流の波形を観測する手段を備え、前記故障検出手段は、更に、前記波形観測手段により観測される界磁電流波形の一定以上の脈動の有無に基づき、前記発電機励磁装置に生じる各種の故障を検出する手段を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】各実施形態に共通する故障検出装置を備えた同期発電機の概略構成の一例を示す図。
【図２】第１の実施形態に係るブラシレス励磁方式の発電機励磁装置を備えた同期発電機の回路構成の一例を示す図。
【図３】図２に示される回路構成の一部を変えた別の回路構成の例を示す図。
【図４】個々のスリップリングの配置の一例を示す図。
【図５】図２および図３に示される回路構成例に共通して適用される故障検出装置の機能構成の一例を示す図。
【図６】図５に示される故障検出装置に備えられる事故検出部に含まれる各種機能の構成の一例を示す図。
【図７】整流器に「１アーム短絡故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフ。
【図８】交流励磁機に「２相短絡故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフ。
【図９】交流励磁機に「相間短絡故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフ。
【図１０】交流励磁機に「相間短絡故障」が発生した場合の界磁電流波形の一例を示すグラフ。
【図１１】交流励磁機に「３相短絡故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフ。
【図１２】整流器に「１アーム開放故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフ。
【図１３】第２の実施形態に係る交流励磁機方式の発電機励磁装置を備えた同期発電機の回路構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
（各実施形態に共通する事項）
図１は、各実施形態に共通する故障検出装置を備えた同期発電機の概略構成の一例を示す図である。
【００１３】
発電機１０は、主に固定子１および回転子２により構成され、固定子１側もしくは回転子２側に当該発電機を励磁するための発電機励磁装置（図示せず）が備えられる。この発電機励磁装置は、ブラシレス励磁方式と交流励磁機方式のいずれかに対応し、交流励磁機により交流出力を生成し、整流器により整流を行い、直流電流を発電機界磁巻線へ供給する。
【００１４】
また、発電機１０には、上記発電機励磁装置を構成する交流励磁機や整流器などの故障を検出する故障検出装置１１が備えられる。
【００１５】
回転子２を支持する回転軸３上には、回転軸３と共に回転する環状のスリップリング（回転電極）４，５が固定されており、これらのスリップリング４，５の外周面にそれぞれ接触するようにブラシ（固定接続子）６，７が図示しないブラシホルダにより保持されている。
【００１６】
スリップリング４，５は、発電機の界磁電圧を検出できるように上記発電機励磁装置の整流器と発電機界磁巻線との間に電気的に接続され、それぞれ、正極側の電極，負極側の電極として機能する。
【００１７】
ブラシ（固定接続子）６，７は、カーボン等からなり、スリップリング４，５を通じて得られる電気信号を故障検出装置１１へ供給する。
【００１８】
故障検出装置１１は、スリップリング４，５およびブラシ６，７を通じて得られる電気信号に基づいて上記発電機励磁装置の故障を検出する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態に係るブラシレス励磁方式の発電機励磁装置を備えた同期発電機の回路構成の一例を示す図である。なお、図１と共通する要素には、同一の符号を付している。
【００２０】
発電機１０に備えられるブラシレス励磁方式の発電機励磁装置２１は、発電機と同軸上に交流励磁機の電機子巻線と回転整流器とを備えている。すなわち、発電機励磁装置２１は、交流励磁機２２を構成する固定子側の界磁巻線２２Ａおよび回転子側の電機子巻線２２Ｂ、ならびに回転子側の整流器（回転整流器）２３を含み、整流器２３から生成される直流電流を、励磁用のスリップリングやブラシを介することなく発電機界磁巻線８に供給する。但し、本実施形態では、故障検出用のスリップリング４，５およびブラシ６，７が設けられる。この構成において、界磁巻線２２Ａに界磁電流が流れ、電機子巻線２２Ｂから交流電流が出力されると、整流器２３により整流が行われ、生成された直流電流が界磁電流として発電機界磁巻線８に供給され、発電機の励磁が行われる。
【００２１】
発電機界磁巻線８と整流器２３の正極側との間にはスリップリング４が接続され、一方、発電機界磁巻線８と整流器２３の負極側との間にはスリップリング５が接続される。スリップリング４はブラシ６を通じて故障検出装置１１の端子１２に接続され、スリップリング５はブラシ７を通じて故障検出装置１１の端子１３に接続される。また、故障検出装置１１の中には、端子１２と端子１３との間の電圧値を計測する電圧計（図示せず）が設けられる。
【００２２】
図２のように構成することにより、故障検出装置１１は、電圧計を通じて界磁電圧を観測することができ、界磁電圧の波形から発電機励磁装置２１の各種の故障を判定し検出することができる。界磁電圧の波形から検出できる故障の種類としては、整流器の「１アーム短絡故障」，交流励磁機の「２相短絡故障」，整流器の「１アーム開放故障」，整流器出力側の「界磁地絡故障」などが挙げられる。
【００２３】
「１アーム短絡故障」は、整流器２３を構成する各相の上アーム・下アームのうちの１つが、素子（ダイオード）の破壊等によって短絡した状態を指す。
【００２４】
「２相短絡故障」は、交流励磁機２２を構成する電機子巻線２２Ｂの交流出力の３相のうち、２相が短絡した状態を指す。
【００２５】
「１アーム開放故障」は、整流器２３を構成する各相の上アーム・下アームのうちの１つが、断線等によって開放した状態を指す。
【００２６】
「界磁地絡故障」は、発電機界磁巻線８に界磁電流を供給する線が地絡した状態を指す。
【００２７】
なお、これらの故障を検出する具体的な手法については、後で詳述する。
【００２８】
図３は、図２に示される回路構成の一部を変えた別の回路構成の例を示す図である。なお、図２と共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２９】
図３の例では、図２の例に示される１つのスリップリング４を、２つのスリップリング４Ａ，４Ｂに分ける。また、図２の例に示される１つのブラシ６を２つのブラシ６Ａ，６Ｂに分ける。スリップリング４Ａは、整流器２３の正極側に接続されるとともに、ブラシ６Ａを通じて故障検出装置１１の端子１２Ａに接続される。一方、スリップリング４Ｂは、発電機界磁巻線８の正極側に接続されるとともに、ブラシ６Ｂを通じて故障検出装置１１の端子１２Ｂに接続される。なお、スリップリング４Ａとスリップリング４Ｂとは、非接続になっている。また、故障検出装置１１の中では、端子１２と端子１３とが接続され、ここを流れる界磁電流の電流値を計測する電流計（図示せず）が設けられる。
【００３０】
図３のように構成することにより、故障検出装置１１は、電圧計を通じて界磁電圧を観測することに加え、電流計を用いて界磁電流を観測することができ、界磁電圧および界磁電流の両方の波形から発電機励磁装置２１の各種の故障を判定し検出することができ、図２の例に比べ、より多くの種類の故障を検出することができる。界磁電圧波形および界磁電流波形から検出できる故障の種類としては、上述した各種の故障のほか、交流励磁機２２の「相間短絡故障」，「３相短絡故障」などが挙げられる。
【００３１】
「相間短絡故障」は、交流励磁機２２を構成する電機子巻線２２Ｂの交流出力の３相のうち、２相間で短絡が発生した状態を指す。
【００３２】
「３相短絡故障」は、交流励磁機２２を構成する電機子巻線２２Ｂの交流出力の３相のすべてが短絡した状態を指す。
【００３３】
なお、これらの故障を検出する具体的な手法については、後で詳述する。
【００３４】
図４は、個々のスリップリングの配置の一例を示す図である。
【００３５】
例えば、図４の例に示されるスリップリング４Ａ，４Ｂ，５は、それぞれ、回転軸３もしくはこの軸に取り付けられた部材の外周側に、相互に絶縁状態を保ったまま離間して配置される。スリップリング４Ａ，４Ｂ，５の外周面には、それぞれ、図示しないブラシが接触するように配置され、また、スリップリング４Ａ，４Ｂ，５の内周側には、それぞれ、回転子側の内部回路に接続される図示しない配線が施される。図２の例に示されるスリップリング４，５も同様な配置となる。
【００３６】
なお、個々のスリップリングの配置は、図４に示した例に限定されない。例えば、スリップリング４Ａ，４Ｂよりも、スリップリング５の方を大きくしたり、あるいは、各スリップリングをさらに複数個のスリップリングで構成し、それらに対応する複数個のブラシを配置したりして接触不良を防止するようにしてもよい。また、個々のスリップリングを、絶縁物を挟んで相互に接近させて接合し、全体としてコンパクトに構成し、スリップリング全体の占有空間が小さくなるようにしてもよい。
【００３７】
図５は、図２および図３に示される回路構成例に共通して適用される故障検出装置１１の機能構成の一例を示す図である。また、図６は、図５に示される故障検出装置１１に備えられる事故検出部４２に含まれる各種機能の構成の一例を示す図である。
【００３８】
但し、図５および図６に示される機能構成は、図２中の故障検出装置１１に適用される場合、「界磁電流」の波形観測やこれを用いた判定や故障検出はできないものとする。
【００３９】
図５に示される故障検出装置１１は、波形観測部４１、事故検出部４２、入力部４３、および表示部４４を有する。
【００４０】
波形観測部４１は、個々のスリップリングおよびブラシを通じて、発電機界磁巻線８に供給される界磁電圧や界磁電流の波形を観測する機能である。
【００４１】
事故検出部４２は、波形観測部４１により観測される界磁電圧や界磁電流の波形の変化に基づき、発電機励磁装置２１に生じる各種の故障を検出する機能である。例えば、波形観測部４１により観測される界磁電圧波形の１周期あたりの波数、連続する波の間隔、もしくは界磁電流波形の一定以上の脈動の有無を判定することにより、発電機励磁装置２１を構成する交流励磁機２２や整流器２３における各種の故障を検出することができる。
【００４２】
入力部４３は、各種の事故判定に使用する閾値などの入力や設定を行う機能である。
【００４３】
表示部４４は、観測される波形や事故検出結果などを表示出力する機能である。
【００４４】
図６に示される事故検出部４２は、観測される界磁電圧を用いる各種判定機能として、電圧値判定部５１、波数判定部５２、および波間隔判定部５３を備え、観測される界磁電流を用いる各種判定機能として、電流値判定部６１および脈動判定部６２を備えている。なお、図６に示される各種の機能は、波形観測部４１に備えられていてもよい。
【００４５】
電圧値判定部５１は、界磁電圧の値を判定する機能である。例えば界磁電圧が０［Ｖ］となる状態が一定時間以上継続したか否かの判定なども行う。
【００４６】
波数判定部５２は、界磁電圧波形の１周期あたりの波数を判定する機能であり、例えば１周期あたりの波数が６から２に変化したか否かの判定や、６から４に変化したか否かの判定などを行う。
【００４７】
波間隔判定部５３は、界磁電圧波形の連続する波の間隔を判定する機能であり、例えば連続する波の間隔が等間隔か否かの判定や、連続する波の間隔が不等間隔に変化したか否かの判定などを行う。
【００４８】
電流値判定部６１は、界磁電流の値を判定する機能である。
【００４９】
脈動判定部６２は、界磁電流波形が一定の大きさ以上の脈動を示すか否かの判定を行う機能であり、例えば最初に一定値を超える電流変化があり、それ以降、次第に電流変化が小さくなり、一定の電流値に収斂する傾向があるか否かの判定などを行う。
【００５０】
次に、図７〜図１２に示されるグラフを参照して、各種の故障発生時に観測される界磁電圧波形もしくは界磁電流波形について説明する。各図のグラフにおいて、横軸は時間［ｓ］を示し、縦軸は界磁電圧［Ｖ］もしくは界磁電流［ｋＡ］を示す。また、各図のグラフにおいて、左半分は故障発生前の波形を示し、右半分は故障発生後の波形を示している。
【００５１】
図７は、整流器２３に「１アーム短絡故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフである。
【００５２】
図７の例では、ある時点から、界磁電圧波形の波数が１周期あたり６から２へ変化し、かつ連続する波の間隔が不等間隔となる。このような条件を満たした場合、事故検出部４２は、整流器２３に「１アーム短絡故障」が発生したものと判定し、当該故障を示す情報を表示，音声，もしくは光により発報する。
【００５３】
図８は、交流励磁機２２に「２相短絡故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフである。
【００５４】
図８の例では、ある時点から、界磁電圧波形の波数が１周期あたり６から２へ変化し、かつ連続する波の間隔が等間隔となる。このような条件を満たした場合、事故検出部４２は、交流励磁機２２に「２相短絡故障」が発生したものと判定し、当該故障を示す情報を表示，音声，もしくは光により発報する。
【００５５】
図９および図１０は、それぞれ、交流励磁機２２に「相間短絡故障」が発生した場合の界磁電圧波形および界磁電流波形の一例を示すグラフである。
【００５６】
図９および図１０の例では、ある時点から、界磁電圧が０［Ｖ］となって一定時間以上継続し、かつ、界磁電流波形が一定の大きさ以上の脈動を示す。例えば最初に一定値を超える電流変化があり、それ以降、次第に電流変化が小さくなる。このような条件を満たした場合、事故検出部４２は、交流励磁機２２に「相間短絡故障」が発生したものと判定し、当該故障を示す情報を表示，音声，もしくは光により発報する。
【００５７】
図１１は、交流励磁機２２に「３相短絡故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフである。
【００５８】
図１１の例では、ある時点から、界磁電圧が０Ｖとなり、かつ、図示しない界磁電流波形は脈動を示さない状態が一定時間以上継続する。このような条件を満たした場合、事故検出部４２は、交流励磁機２２に「３相短絡故障」が発生したものと判定し、当該故障を示す情報を表示，音声，もしくは光により発報する。
【００５９】
図１２は、整流器２３に「１アーム開放故障」が発生した場合の界磁電圧波形の一例を示すグラフである。
【００６０】
図１２の例では、ある時点から、界磁電圧波形の波数が１周期あたり６から４へ変化している。このような条件を満たした場合、事故検出部４２は、整流器２３に「１アーム短絡故障」が発生したものと判定し、当該故障を示す情報を表示，音声，もしくは光により発報する。
【００６１】
そのほか、ブラシレス励磁方式においては、図９の例に示されるように、ある時点から、界磁電圧が０［Ｖ］となって一定時間以上継続する場合、事故検出部４２は、交流励磁機２２の整流器２３出力側で「界磁地絡故障」が発生したもの判定して、その旨を示す情報を表示，音声，もしくは光により発報するようにしてもよい。
【００６２】
このように第１の実施形態によれば、ブラシレス励磁方式の発電機励磁装置に発生し得る各種の故障を的確に検出することができる。特に、交流励磁機の電機子や回転整流器は発電機と同一軸上にあり発電機回転子と直結して高速回転しているため、一般にはそれらの故障発見は困難であるが、第１の実施形態によれば容易に発見することができる。早期の故障発見が可能となるため、発電機の停止や運転ラインの停止を避けることができ、その発電機から受電する地域への影響を低減することができる。
【００６３】
（第２の実施形態）
図１３は、第２の実施形態に係る交流励磁機方式の発電機励磁装置を備えた同期発電機の回路構成の一例を示す図である。なお、図１と共通する要素には、同一の符号を付している。
【００６４】
発電機１０に備えられるブラシレス励磁方式の発電機励磁装置２１’は、発電機とは別置で、交流励磁機の電機子巻線と整流器とを備えている。なお、これらの交流励磁機の電機子巻線と整流器は、発電機と同軸上に設けることも可能である。図１３の例では、発電機励磁装置２１’は、交流励磁機２２’を構成する回転子側の界磁巻線２２Ａ’および固定子側の電機子巻線２２Ｂ’、ならびに固定子側の整流器２３’を含み、整流器２３’から生成される直流電流を、故障検出装置１１’を経由し更にスリップリング４’およびブラシ６’、ならびにスリップリング５’およびブラシ７’を経由して発電機界磁巻線８に供給する。この構成において、界磁巻線２２Ａ’に界磁電流が流れ、電機子巻線２２Ｂ’から交流電流が出力されると、整流器２３’により整流が行われ、生成された直流電流が界磁電流として発電機界磁巻線８に供給され、発電機の励磁が行われる。
【００６５】
整流器２３の正極側は故障検出装置１１’の端子１２Ａ’に接続され、スリップリング４’はブラシ６’を通じて故障検出装置１１’の端子１２Ｂ’に接続される。一方、整流器２３の負極側は故障検出装置１１’の端子１３’に接続され、スリップリング５’はブラシ７’を通じて故障検出装置１１’の端子１３’に接続される。また、故障検出装置１１’の中には、端子１２Ａ’（又は１２Ｂ’）と端子１３’との間の電圧値を計測する電圧計（図示せず）が設けられる。さらに、故障検出装置１１’の中では、端子１２Ａ’と端子１２Ｂ’とが接続され、ここを流れる界磁電流の電流値を計測する電流計（図示せず）が設けられる。
【００６６】
なお、図１３の例では、励磁用の既存のスリップリング４’およびブラシ６’、ならびにスリップリング５’およびブラシ７’が界磁電圧検出用にも利用される構成が示されているが、別途、界磁電圧検出用に新たなスリップリングおよびブラシを増設する、あるいはブラシのみを増設するようにしてもよい。
【００６７】
図１３のように構成することにより、故障検出装置１１’は、図３の回路構成例と同様、電圧計を通じて界磁電圧を観測することに加え、電流計を用いて界磁電流を観測することができ、界磁電圧および界磁電流の各波形から発電機励磁装置２１’の各種の故障を判定し検出することができる。界磁電圧および界磁電流の各波形から検出できる故障の種類は、図３の回路構成例と同様である。
【００６８】
図４に示されるスリップリングの配置の例、図５に示される故障検出装置１１の機能構成の例や、図６の例に示される各種機能の構成の例は、この第２の実施形態にも適用される。
【００６９】
また、各種の故障発生時には、図７〜図１２に示されるグラフと同様の界磁電圧波形もしくは界磁電流波形が観測されるため、故障検出装置１１’は、前述した手法を用いて各種の故障検出を行うことができる。
【００７０】
このように第２の実施形態によれば、交流励磁機方式の発電機励磁装置に発生し得る各種の故障を的確に検出することができる。また、第１の実施形態に示したような故障検出用のスリップリング等を増設せずに実現することができるため、装置に大幅な変更を加えず、コストを抑えることができる。また、第１の実施形態と同様に、早期の故障発見が可能となるため、発電機の停止や運転ラインの停止を避けることができ、その発電機から受電する地域への影響を低減することができる。
【００７１】
以上詳述したように、各実施形態によれば、発電機励磁装置に生じる故障を的確に検出することが可能となる。
【００７２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７３】
１…固定子、２…回転子、３…回転軸、４，４Ａ，４Ｂ，５…スリップリング、６，６Ａ，６Ｂ，７…ブラシ、８…発電機界磁巻線、１０…発電機、１１，１１’…故障検出装置、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１３，１２Ａ’，１２Ｂ’，１３’…端子、２１，２１’…発電機励磁装置、２２Ａ，２２Ａ’…界磁巻線、２２Ｂ，２２Ｂ’…電機子巻線、２３，２３’…整流器、４１…波形観測部、４２…事故検出部、４３…入力部、４４…表示部、５１…電圧値判定部、５２…波数判定部、５３…波間隔判定部、６１…電流値判定部、６２…脈動判定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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