(57)【要約】【課題】従来、発電機固定子に埋め込まれた測温抵抗体が断線すると、発電機固定子の温度監視が不可能となり、発電機の運転を制限する必要があるという課題があった。【解決手段】発電機固定子の冷却空気入口、出口温度を検出する測温抵抗体６、８と、測温抵抗体の抵抗値を冷却空気入口、出口温度データに変換する温度変換器７、９と、出口温度から入口温度を減算して温度上昇値１７を算出する減算器１０と、電機子巻線を流れる負荷電流１５を計測信号レベルに変換する計器用変成器１１と、前記計測信号レベルを負荷電流に変換する電流変換器１２と、２乗した前記負荷電流と電機子巻線抵抗を掛算して温度上昇値１８を算出する演算器１３と、温度上昇値１７から温度上昇値１８を減算する減算器１４とを備えた。【効果】発電機固定子に埋め込まれた測温抵抗体を用いずに温度監視ができる。【選択図】　　　　図１
2004023986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測された発電機冷却空気出口温度と計測された発電機冷却空気入口温度に基づいて発電機固定子の第１の温度上昇値を求める第１の温度上昇値算出手段と、
電機子巻線に流れる負荷電流と電機子巻線抵抗に基づいて発電機固定子の第２の温度上昇値を求める第２の温度上昇値算出手段と、
前記第１の温度上昇値と前記第２の温度上昇値の差分に基づいて発電機固定子の温度上昇の異常を監視する温度上昇異常監視手段と
を備えたことを特徴とする発電機固定子巻線の温度監視システム。
【請求項２】
前記第１の温度上昇値算出手段は、
発電機固定子の冷却空気入口温度を検出する入口測温抵抗体と、
前記発電機固定子の冷却空気出口温度を検出する出口測温抵抗体と、
前記入口測温抵抗体の抵抗値を冷却空気入口温度データに変換する入口温度変換器と、
前記出口測温抵抗体の抵抗値を冷却空気出口温度データに変換する出口温度変換器と、
前記冷却空気出口温度データから前記冷却空気入口温度データを減算して前記第１の温度上昇値を算出する第１の減算器と
を有することを特徴とする請求項１記載の発電機固定子巻線の温度監視システム。
【請求項３】
前記第２の温度上昇値算出手段は、
電機子巻線を流れる負荷電流を計測信号レベルに変換する計器用変成器と、
前記計測信号レベルを負荷電流データに変換する電流変換器と、
２乗した前記負荷電流データと前記電機子巻線抵抗を掛算して前記第２の温度上昇値を算出する演算器と
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の発電機固定子巻線の温度監視システム。
【請求項４】
前記温度上昇異常監視手段は、
前記第１の減算器により算出された前記第１の温度上昇値から、前記演算器により算出された前記第２の温度上昇値を減算する第２の減算器である
ことを特徴とする請求項３記載の発電機固定子巻線の温度監視システム。
【請求項５】
前記入口及び出口温度変換器、前記演算器、並びに前記第１及び第２の減算器の代わりに計算機を有し、
前記計算機は、前記入口及び出口温度変換器、前記演算器、並びに前記第１及び第２の減算器と同じ演算を行う
ことを特徴とする請求項４記載の発電機固定子巻線の温度監視システム。
【請求項６】
発電機冷却空気入口温度を計測する入口温度計測手段と、
電機子巻線に流れる負荷電流と電機子巻線抵抗に基づいて発電機固定子の温度上昇値を求め、この温度上昇値を前記発電機冷却空気入口温度で補正して発電機固定子の温度上昇の異常を監視する温度上昇異常監視手段と
を備えたことを特徴とする発電機固定子巻線の温度監視システム。
【請求項７】
前記入口温度計測手段は、
発電機固定子の冷却空気入口温度を検出する入口測温抵抗体と、
前記入口測温抵抗体の抵抗値を冷却空気入口温度データに変換する入口温度変換器と
を有することを特徴とする請求項６記載の発電機固定子巻線の温度監視システム。
【請求項８】
前記温度上昇異常監視手段は、
電機子巻線を流れる負荷電流を計測信号レベルに変換する計器用変成器と、
前記計測信号レベルを負荷電流データに変換する電流変換器と、
２乗した前記負荷電流データと前記電機子巻線抵抗を掛算して前記温度上昇値を算出し、この温度上昇値に前記発電機冷却空気入口温度を加算する演算器と
を有することを特徴とする請求項６又は７記載の発電機固定子巻線の温度監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発電機固定子巻線の温度監視システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の発電機固定子巻線の温度監視システムについて図面を参照しながら説明する。図４は、例えば『東京電機大学出版の標準電機機器講座１“同期機”の第２１章同期機の保護装置章』に示された従来の発電機固定子巻線の温度監視システムの構成を示す図である。
【０００３】
図４において、１は発電機固定子、２はこの発電機固定子１のスロットに埋め込まれた測温抵抗体、３はこの測温抵抗体２の出力を受けて電気信号に変換する温度変換器又は温度継電器、４は温度が警報レベルまで上昇した時に接（ＯＮ）する警報接点、５はこの警報接点４の信号を受けて発電機固定子１の温度高を表示する警報器である
【０００４】
つぎに、従来の発電機固定子巻線の温度監視システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【０００５】
発電機の電機子巻線に負荷電流が流れることにより、発電機固定子１は発熱して温度が上昇し、発電機固定子１に埋め込まれた測定抵抗体２によって測温される。
【０００６】
次いで、測温抵抗体２は、温度が上昇することにより出力抵抗が増加し、その抵抗値は温度変換器３によって電気信号に変換される。温度がある一定以上に達すると警報接点４が接する。警報接点４の接続（ＯＮ）を受けて発電機固定子巻き線の温度高警報が警報器５に表示される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の発電機固定子巻線の温度監視システムでは、発電機固定子１に埋め込まれた測温抵抗体２が断線すると、発電機固定子１の温度監視が不可能となり、発電機の運転を制限する必要があるという問題点があった。
【０００８】
また、測温抵抗体２を交換するために、発電機固定子１を解体する必要があるなどの問題点があった。
【０００９】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、発電機固定子の測温抵抗体を用いずに温度監視ができる発電機固定子巻線の温度監視システムを得ることを目的とするとともに、発電機固定子に埋め込まれた測温抵抗体が断線しても温度監視ができる発電機固定子巻線の温度監視システムを得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、計測された発電機冷却空気出口温度と計測された発電機冷却空気入口温度に基づいて発電機固定子の第１の温度上昇値を求める第１の温度上昇値算出手段と、電機子巻線に流れる負荷電流と電機子巻線抵抗に基づいて発電機固定子の第２の温度上昇値を求める第２の温度上昇値算出手段と、前記第１の温度上昇値と前記第２の温度上昇値の差分に基づいて発電機固定子の温度上昇の異常を監視する温度上昇異常監視手段とを備えたものである。
【００１１】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、前記第１の温度上昇値算出手段が、発電機固定子の冷却空気入口温度を検出する入口測温抵抗体と、前記発電機固定子の冷却空気出口温度を検出する出口測温抵抗体と、前記入口測温抵抗体の抵抗値を冷却空気入口温度データに変換する入口温度変換器と、前記出口測温抵抗体の抵抗値を冷却空気出口温度データに変換する出口温度変換器と、前記冷却空気出口温度データから前記冷却空気入口温度データを減算して前記第１の温度上昇値を算出する第１の減算器とを有するものである。
【００１２】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、前記第２の温度上昇値算出手段が、電機子巻線を流れる負荷電流を計測信号レベルに変換する計器用変成器と、前記計測信号レベルを負荷電流データに変換する電流変換器と、２乗した前記負荷電流データと前記電機子巻線抵抗を掛算して前記第２の温度上昇値を算出する演算器とを有するものである。
【００１３】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、前記温度上昇異常監視手段を、前記第１の減算器により算出された前記第１の温度上昇値から、前記演算器により算出された前記第２の温度上昇値を減算する第２の減算器としたものである。
【００１４】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、前記入口及び出口温度変換器、前記演算器、並びに前記第１及び第２の減算器の代わりに計算機を有し、前記計算機は、前記入口及び出口温度変換器、前記演算器、並びに前記第１及び第２の減算器と同じ演算を行うものである。
【００１５】
また、この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、発電機冷却空気入口温度を計測する入口温度計測手段と、電機子巻線に流れる負荷電流と電機子巻線抵抗に基づいて発電機固定子の温度上昇値を求め、この温度上昇値を前記発電機冷却空気入口温度で補正して発電機固定子の温度上昇の異常を監視する温度上昇異常監視手段とを備えたものである。
【００１６】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、前記入口温度計測手段が、発電機固定子の冷却空気入口温度を検出する入口測温抵抗体と、前記入口測温抵抗体の抵抗値を冷却空気入口温度データに変換する入口温度変換器とを有するものである。
【００１７】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、前記温度上昇異常監視手段が、電機子巻線を流れる負荷電流を計測信号レベルに変換する計器用変成器と、前記計測信号レベルを負荷電流データに変換する電流変換器と、２乗した前記負荷電流データと前記電機子巻線抵抗を掛算して前記温度上昇値を算出し、この温度上昇値に前記発電機冷却空気入口温度を加算する演算器とを有するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る発電機固定子巻線の温度監視システムについて図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る発電機固定子巻線の温度監視システムの構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１９】
図１において、１は発電機固定子、４は警報接点信号、５は減算器１４の警報接点信号４を受けて温度高を表示する警報器である。
【００２０】
また、同図において、６は発電機冷却空気入口温度測温抵抗体、７はこの測温抵抗体６に接続され、抵抗値を温度データに変換する温度変換器、８は発電機冷却空気出口温度測温抵抗体、９はこの測温抵抗体８に接続され、抵抗値を温度データに変換する温度変換器、１０は温度変換器９の出力から温度変換器７の出力を減算する減算器、１１は発電機主回路を流れる負荷電流１５を計測信号レベルに変換する計器用変成器、１２はこの計器用変成器１１に接続され、計測信号レベルを電流データに変換する電流変換器、１３は発電機固定子巻線温度を電流変換器１２の出力等から式１の温度上昇値を算出する演算器、１４は減算器１０の出力から演算器１３の出力を減算する減算器である。
【００２１】
さらに、同図において、１５は負荷電流、１６は発電機、１７は発電機固定子温度上昇、１８は発電機固定子温度上昇、１９は発電機内空気を冷却する冷却器、２０は減算器１０の信号で駆動される発電機固定子温度計を示す。
【００２２】
つぎに、この実施の形態１に係る発電機固定子巻線の温度監視システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
発電機冷却空気出口温度は、測温抵抗体８によって計測され、発電機固定子１の温度上昇は、発電機１６の電機子巻線に流れる負荷電流１５と電機子巻線抵抗の積に比例し、また発電機固定子１に流れる冷却空気によって冷却される。
【００２４】
発電機固定子温度上昇１８∝
（負荷電流１５）２×電機子巻線抵抗×時間　　　　　　　　　　　・・・式１
【００２５】
上記の式１で、負荷電流１５は計器用変成器１１及び電流変換器１２を介して演算器１３に供給され、電機子巻線抵抗は発電機設計数値或いは試験で測定した数値を定数として用いる。
【００２６】
温度上昇１８をΔｔ２、負荷電流１５をＩ、電機子巻線抵抗をＲ、時間をＴとし、これらの関係を簡略的に表すと、次のようになる。
【００２７】
Δｔ２∝Ｉ２・Ｒ・Ｔ
【００２８】
また、発電機固定子１の温度上昇１７は、発電機冷却空気入口温度と出口温度の差に近似することより、温度変換器９の出力から温度変換器７の出力を、減算器１０で減算することで求められる。
【００２９】
発電機固定子温度上昇１７∝出口温度−入口温度　　　　　　　・・・式２
【００３０】
温度上昇１７をΔｔ１、発電機冷却空気出口温度をｔｏｕｔ、発電機冷却空気入口温度をｔｉｎとし、これらの関係を簡略的に表すと、次のようになる。
【００３１】
Δｔ１∝ｔｏｕｔ−ｔｉｎ
【００３２】
後者の式２は実際に計測される温度上昇値であり、前者の式１は負荷電流１５により計算される温度上昇値を表すことより、式１は発電機１６の鉄損、界磁損、機械損を式２から引き去った値と近似値を示すことになるが、冷却空気流量や通風経路の障害が発生すると式２で計測される温度上昇値１７が、式１の計算で求められる温度上昇値１８より大きくなる。
【００３３】
そこで、次に、式２で求められる温度上昇値１７から式１で求められる温度上昇値１８を、減算器１４で減算することにより、発電機固定子１の温度上昇の異常を監視できる。警報判定値をＫとすると、次のように表される。
【００３４】
Δｔ１−Δｔ２＞Ｋ
【００３５】
ここで、温度上昇１７及び１８の差分が警報判定値Ｋを超えた場合には、減算器１４は警報接点信号４により警報器５を表示させる。
【００３６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る発電機固定子巻線の温度監視システムについて図面を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態２に係る発電機固定子巻線の温度監視システムの構成を示す図である。
【００３７】
図２において、２１は多機能演算器、或いは計算機である。
【００３８】
つぎに、この実施の形態２に係る発電機固定子巻線の温度監視システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００３９】
上記の実施の形態１では、温度変換器７及び９、演算器１３、そして減算器１０及び１４で個々に演算を行うことを説明したが、この実施の形態２では、図２に示すように、これらを一体化した多機能演算器、或いは計算機２１で行うようにしたので回路構成を簡略化することができる。
【００４０】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る発電機固定子巻線の温度監視システムについて図面を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態３に係る発電機固定子巻線の温度監視システムの構成を示す図である。
【００４１】
上記の実施の形態１及び２では、発電機冷却空気出口温度と発電機冷却空気入口温度の差である温度上昇値１７と、負荷電流１５より演算した温度上昇値１８を比較する場合について説明した。
【００４２】
この実施の形態３では、図３に示すように、演算器１３で、負荷電流１５から演算される温度上昇値１８を、測温抵抗体６で測定した発電機冷却空気入口温度で補正するようにしたものである。
【００４３】
温度上昇１８をΔｔ２、負荷電流１５をＩ、電機子巻線抵抗をＲ、時間をＴ、発電機冷却空気入口温度をｔｉｎとし、これらの関係を表すと、次のようになる。
【００４４】
Δｔ２＝Ｉ２・Ｒ・Ｔ＋ｔｉｎ
【００４５】
その結果、発電機冷却空気出口温度を省略することができ、経済的な回路を得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、以上説明したとおり、計測された発電機冷却空気出口温度と計測された発電機冷却空気入口温度に基づいて発電機固定子の第１の温度上昇値を求める第１の温度上昇値算出手段と、電機子巻線に流れる負荷電流と電機子巻線抵抗に基づいて発電機固定子の第２の温度上昇値を求める第２の温度上昇値算出手段と、前記第１の温度上昇値と前記第２の温度上昇値の差分に基づいて発電機固定子の温度上昇の異常を監視する温度上昇異常監視手段とを備えたので、発電機固定子に埋め込まれた測温抵抗体を用いずに温度監視ができるという効果を奏する。
【００４７】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、以上説明したとおり、前記第１の温度上昇値算出手段が、発電機固定子の冷却空気入口温度を検出する入口測温抵抗体と、前記発電機固定子の冷却空気出口温度を検出する出口測温抵抗体と、前記入口測温抵抗体の抵抗値を冷却空気入口温度データに変換する入口温度変換器と、前記出口測温抵抗体の抵抗値を冷却空気出口温度データに変換する出口温度変換器と、前記冷却空気出口温度データから前記冷却空気入口温度データを減算して前記第１の温度上昇値を算出する第１の減算器とを有するので、発電機固定子に埋め込まれた測温抵抗体を用いずに温度監視ができるという効果を奏する。
【００４８】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、以上説明したとおり、前記第２の温度上昇値算出手段が、電機子巻線を流れる負荷電流を計測信号レベルに変換する計器用変成器と、前記計測信号レベルを負荷電流データに変換する電流変換器と、２乗した前記負荷電流データと前記電機子巻線抵抗を掛算して前記第２の温度上昇値を算出する演算器とを有するので、発電機固定子に埋め込まれた測温抵抗体を用いずに温度監視ができるという効果を奏する。
【００４９】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、以上説明したとおり、前記温度上昇異常監視手段を、前記第１の減算器により算出された前記第１の温度上昇値から、前記演算器により算出された前記第２の温度上昇値を減算する第２の減算器としたので、発電機固定子に埋め込まれた測温抵抗体を用いずに温度監視ができるという効果を奏する。
【００５０】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、以上説明したとおり、前記入口及び出口温度変換器、前記演算器、並びに前記第１及び第２の減算器の代わりに計算機を有し、前記計算機は、前記入口及び出口温度変換器、前記演算器、並びに前記第１及び第２の減算器と同じ演算を行うので、回路構成を簡略化することができるという効果を奏する。
【００５１】
また、この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、以上説明したとおり、発電機冷却空気入口温度を計測する入口温度計測手段と、電機子巻線に流れる負荷電流と電機子巻線抵抗に基づいて発電機固定子の温度上昇値を求め、この温度上昇値を前記発電機冷却空気入口温度で補正して発電機固定子の温度上昇の異常を監視する温度上昇異常監視手段とを備えたので、経済的な回路を得ることができるという効果を奏する。
【００５２】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、以上説明したとおり、前記入口温度計測手段が、発電機固定子の冷却空気入口温度を検出する入口測温抵抗体と、前記入口測温抵抗体の抵抗値を冷却空気入口温度データに変換する入口温度変換器とを有するので、経済的な回路を得ることができるという効果を奏する。
【００５３】
この発明に係る発電機固定子巻線の温度監視システムは、以上説明したとおり、前記温度上昇異常監視手段が、電機子巻線を流れる負荷電流を計測信号レベルに変換する計器用変成器と、前記計測信号レベルを負荷電流データに変換する電流変換器と、２乗した前記負荷電流データと前記電機子巻線抵抗を掛算して前記温度上昇値を算出し、この温度上昇値に前記発電機冷却空気入口温度を加算する演算器とを有するので、経済的な回路を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る発電機固定子巻線の温度監視システムの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る発電機固定子巻線の温度監視システムの構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る発電機固定子巻線の温度監視システムの構成を示す図である。
【図４】従来の発電機固定子巻線の温度監視システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１　発電機固定子、４　警報接点信号、５　警報器、６　測温抵抗体、７　温度変換器、８　測温抵抗体、９　温度変換器、１０　減算器、１１　計器用変成器、１２　電流変換器、１３　演算器、１４　減算器、１５　負荷電流、１６　発電機、１７　発電機固定子温度上昇値、１８　発電機固定子温度上昇値、１９
冷却器、２０　温度計、２１　計算機。
【図１】
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【図２】
2004023986.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004023986.tif 000006