(57)【要約】回転子巻線を有する回転子および固定子巻線を有する固定子を備えた回転同期電気機械（９）を監視するための方法および装置が記載される。この方法は、固定子巻線電流を決定するステップと、固定子巻線電圧を決定するステップと、回転子巻線電流を決定するステップと、電気機械（９）内の少なくとも２つの位置の温度を、電気機械のモデルならびに決定された電流値および電圧値を使用して推定するステップとを含む。この方法を実行する本発明に基づく装置が提供される。
2006501793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子巻線を有する回転子および固定子巻線を有する固定子を備えた回転同期電気機械を監視する方法であって、
固定子巻線電流を決定するステップと、
固定子巻線電圧を決定するステップと、
回転子巻線電流を決定するステップと、
前記電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を、前記電気機械の理論モデルならびに決定された前記電流値および電圧値を使用して推定するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記機械内の少なくとも１点の温度を測定するステップをさらに含み、前記温度の推定が、測定された前記温度にも依存して達成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
回転子速度を測定するステップをさらに含み、前記温度の推定が、測定された前記回転子速度にも依存して達成される請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記電気機械が少なくとも１種の冷却材によって冷却され、前記冷却材の温度が測定され、前記温度の推定が、前記冷却材の測定された前記温度にも依存して達成される請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記モデルによる前記回転子が前記機械の軸方向の複数のゾーンに分割され、前記温度がそれぞれのゾーンごとに推定される請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記モデルによる前記回転子が前記機械の半径方向の複数のゾーンに分割され、前記温度がそれぞれのゾーンごとに推定される請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記モデルによる前記固定子が前記機械の軸方向の複数のゾーンに分割され、前記温度がそれぞれのゾーンごとに推定される請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記モデルによる前記固定子が前記機械の半径方向の複数のゾーンに分割され、前記温度がそれぞれのゾーンごとに推定される請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
回転子巻線を有する回転子および固定子巻線を有する固定子を備えた回転同期電気機械の少なくとも１つの変量を制御する方法であって、
固定子巻線電流を決定するステップと、
固定子巻線電圧を決定するステップと、
回転子巻線電流を決定するステップと、
前記電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を、前記電気機械の理論モデルを使用し、決定された前記電流値および電圧値に依存して推定するステップと、
前記少なくとも１つの変量を、推定された前記温度に依存し、前記電気機械の前記モデルを使用して制御するステップと
を含む方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの変量を制御することが、推定された前記温度のうちの少なくとも１つの温度が実質的に一定に保たれるようなやり方で制御することを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記固定子の少なくとも１点の温度を測定するステップをさらに含み、前記少なくとも１つの変量の前記制御が、測定された前記温度にも依存して達成される請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記電気機械が少なくとも１種の冷却材によって冷却され、前記冷却材の温度が測定され、前記少なくとも１つの変量の前記制御が、前記冷却材の測定された前記温度にも依存して達成される請求項９乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
回転子速度を測定するステップをさらに含み、前記少なくとも１つの変量の前記制御が、測定された前記回転子速度にも依存して達成される請求項９乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記電気機械の周囲の媒質の温度を測定するステップをさらに含み、前記少なくとも１つの変量の前記制御が、測定された前記周囲温度にも依存して達成される請求項９乃至１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの変量を制御することが前記回転子に供給される電流を制御することを含む請求項９乃至１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの変量を制御することが供給される冷却効果を制御することを含む請求項９乃至１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記電気機械が発電機であり、前記少なくとも１つの変量を制御することが供給される電力を制御することを含む請求項９乃至１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記電気機械が電動機であり、前記電動機を制御することが負荷を制御することを含む請求項９乃至１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
第１の許容温度および第２の許容温度を使用して制御が達成され、推定された前記温度が定常値としての前記第１の許容温度に達することが許され、推定された前記温度が所定の時間の間だけ前記第２の許容温度に達することが許されるように制御が達成される請求項９乃至１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記モデルによる前記回転子が前記機械の軸方向の複数のゾーンに分割され、前記温度がそれぞれのゾーンごとに推定される請求項９乃至１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記モデルによる前記回転子が前記機械の半径方向の複数のゾーンに分割され、前記温度がそれぞれのゾーンごとに推定される請求項９乃至２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記モデルによる前記固定子が前記機械の軸方向の複数のゾーンに分割され、前記温度がそれぞれのゾーンごとに推定される請求項９乃至２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記モデルによる前記固定子が前記機械の半径方向の複数のゾーンに分割され、前記温度がそれぞれのゾーンごとに推定される請求項９乃至２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
バスダクト（ＩＰＢ）、発電機回路遮断器（ＧＣＢ）および発電機昇圧変圧器（ＧＳＵ）のうちの少なくとも１つの温度を測定し、これを使用して発電機出力を制御する請求項９乃至２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記バスダクト（ＩＰＢ）、前記発電機回路遮断器（ＧＣＢ）および前記発電機昇圧変圧器（ＧＳＵ）のうちの少なくとも１つの温度を測定し、これを使用して前記バスダクト（ＩＰＢ）、前記発電機回路遮断器（ＧＣＢ）および前記発電機昇圧変圧器（ＧＳＵ）のうちの少なくとも１つの冷却力を制御する請求項９乃至２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
回転同期電気機械を制御するための制御装置であって、固定子電流信号入力および固定子電圧信号入力を少なくとも備え、前記信号入力上の信号に依存し前記電気機械のモデルを使用して前記電気機械の少なくとも１つの変量を制御するための制御信号を送信するように構成されており、前記モデルが、前記電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を推定する目的に使用されることを特徴とする制御装置。
【請求項２７】
回転同期電気機械を監視するための装置であって、固定子電流信号入力および固定子電圧信号入力を少なくとも備え、前記信号入力上の信号に依存し前記電気機械のモデルを使用して前記電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を推定するように適合されていることを特徴とする装置。
【請求項２８】
推定された前記温度を記憶する記憶手段をさらに備えた請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
推定された前記温度を表示する表示手段をさらに備えた請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
タービンと、これに接続された発電機と、請求項２６に記載の制御装置とを備えた発電所。
【請求項３１】
請求項２６に記載の制御装置によって制御された同期補償用の同期補償器。
【請求項３２】
請求項１乃至２５のいずれかに記載の方法を、タービンとこれに接続された発電機とを備えた発電所で使用すること。
【請求項３３】
請求項９乃至２５のいずれかに記載の方法を同期電動機を制御するために使用すること。
【請求項３４】
回転子巻線を有する回転子および固定子巻線を有する固定子を備えた回転同期電気機械を制御するためのコンピュータ・プログラムが記憶された記憶媒体であって、前記コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行されたときに、前記コンピュータ・プログラムによって前記コンピュータが、
固定子巻線電流データを含む入力信号を受け取り、
固定子巻線電圧データを含む入力信号を受け取り、
前記電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を前記電気機械の理論モデルを使用して推定する
ことを特徴とする記憶媒体。
【請求項３５】
さらに、推定された前記温度に依存して前記電気機械を制御するための出力信号を送信するように適合されている請求項３４に記載の記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転同期電気機械(rotating synchronous electric machine)および該機械のための方法に関する。詳細には本発明は、前記タイプの電気機械を監視しかつ／または制御するための装置、前記タイプの電気機械を制御する方法、ならびに該機械と該装置とを備えたプラントまたは設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転同期電気機械は社会のさまざまな分野で使用されている。例えばある種の応用を意図した発電機および電動機は通常このタイプの機械である。
【０００３】
配電を意図する電力は発電機によって生み出され、変圧器で変圧された後に、配電網を経由してさまざまな電圧レベルで送配電される。変圧器および配電網は無効電力に依存して、有効電力を変圧しこれを発電機から利用者まで輸送することができる。無効電力はさらに、電力系統の電圧制御にも使用される。生み出された有効電力は利用者によってさまざまな方法で消費される。工場、オフィスおよび家庭で使用される多くの電気器具、例えば電動機を搭載した器具も無効電力を消費する。配電網における過大な電力損を防ぐためには、無効電力を生み出し、または無効電力の消費を補償することが必要である。従来技術ではこれが、例えば発電機および分路コンデンサによって達成されている。
【０００４】
電気機械で生み出され／消費される最大電力は通常その機械の定格に基づき、これは特定の運転条件下の機械に対して有効である。この機械定格は、機械の耐用年数または機能を損なうことなく機械の巻線に流すことができる最大電流を定義するものである。
【０００５】
エネルギーの散逸のため、電気機械は運転中に発熱する。機械の過熱を防ぐために、発生した熱は冷却によって除去しなければならない。機械のサイズ、応用および設計に応じてさまざまな冷却材および冷却システムが使用される。小型の機械の場合には空冷が主流である。閉鎖型の空冷式機械では、機械の中を循環し機械を冷却している空気を水などの冷却材によって冷却する熱交換器がしばしば提供される。サイズが増大するにつれて冷却システムはより精妙化し複雑になる。大型の発電機はしばしば直接水冷式および／または間接水冷式である。直接水冷式は例えば回転子および固定子に対して使用されるが、水／空気の組合せおよび水／水素ガスの組合せが一般的であり、発電機を冷却する前に空気／水素ガスの組合せが水によって冷却される。機械のこれらの１種または数種の冷却材は、熱交換器を介して、冷却塔、河川、湖沼、海などの１次冷却水源からの水によって冷却することができる。熱交換器は例えば冷却材／水型、冷却材／空気型または水／水素ガス型である。冷却は、熱交換器の１次側に１次冷却材源から冷却材を供給し、２次側を電気機械の冷却回路に接続することによって達成される。あるいは中間冷却回路を使用することもでき、この中間冷却回路を使用して励振システム(excitation system)などの他のシステムを冷却することもできる。
【０００６】
配電網の正常運転の外乱のため、高速にアクセス可能かつ制御可能な無効電力に対する必要性が時に生じる。この必要性を満たすため、同期機械は、ある無効電力出力を生み出すように寸法が決められる。スウェーデンでは、Svenska Kraftnat（スウェーデン国内送電線網）が、送電線網に直接または間接に接続された発電機に、有効電力出力の１／３にあたる無効電力出力を間断なく生み出す能力を要求している。これは、発電機がほとんどの時間、銘板定格未満で運転されること、すなわち最大許容電流よりも小さい固定子電流および最大許容電流よりも小さい回転子電流を使用して機械が運転されることを意味する。その結果、機械の温度は定格デューティ温度(rated duty temperature)よりも低くなる。
【０００７】
したがって、運転時間の大部分、発電機に余剰能力が発生する。無効電力出力能力をより最適な運転点で正常運転と組み合わせることができることが望ましい。さらに、運転時間の大部分の間、発電機に未利用の能力を持たせる以外の方法で、より高い無効電力出力に対する緊急の必要性を満たすことができることが望ましい。
【０００８】
米国特許第５３２１３０８号は発電機の制御方法および制御装置を開示している。この明細書は、発電機の無効電力の生産を最大化する方法を記載している。しかし、無効電力の増大は同時に有効電力の生産の低減を伴う。
【０００９】
「Dynamic Thermal Ratings Realize Circuit Load Limits」、IEEE Computer Applications in Power、３８〜４３ページ、２０００年１月には、よりうまく配電系統を一時的に利用する方法が記載されている。しかし、この文献は回転機械に言及しておらず、無効電力の生産の増大が必要となる配電網の一時的な外乱を補償する方法については何も述べていない。
【００１０】
したがって、使用可能な有効電力に影響を及ぼすことなしに、より多くの無効電力の一時的な必要性を補償することができることが望ましい。さらに、その耐用年数に顕著な影響を及ぼすことなく同期電気機械をより効率的に使用できることが望ましい。さらに、既存の同期電気機械および新しい同期電気機械の効率を最適化することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上で述べた問題のうちの少なくとも１つの問題を解決する装置、方法およびプラントまたは設備を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、さまざまな冷却材によって冷却される回転同期電気機械の平均年間電力出力を、機械に対して変更を加えることなしにより大きくすることができる装置または方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
驚いたことに、回転同期電気機械および回転同期電気機械の冷却を、機械の電流および電圧ならびに機械のモデルに基づく機械内の少なくとも２つの位置の温度の推定に基づいて監視し制御することは、従来技術に従い静的な電流および電力限界値に基づいて機械を制御することよりも優れていることを本発明の発明者は発見した。
【００１４】
本発明に基づく装置、方法およびプラントが独立請求項に定義されている。本発明の他の特徴は従属請求項から明らかである。
【００１５】
続いて、本発明のさまざまな態様および得られる利点について説明する。
【００１６】
回転子巻線を有する回転子および固定子巻線を有する固定子を備えた回転同期電気機械を監視するための本発明に基づく方法は、固定子巻線電流を決定するステップと、固定子巻線電圧を決定するステップと、回転子巻線電流を決定するステップと、電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を、電気機械の理論モデルならびに決定された電流値および電圧値を使用して推定するステップとを含む。
【００１７】
この方法は、機械内の温度の制御を向上させる。この方法を使用して機械の利用を改善することができる。
【００１８】
ここで言う「決定する」とは、間接または直接に測定または推定することを意味する。例えば、回転子巻線電流を、決定された固定子巻線電流値、決定された固定子巻線電圧値、および決定されたこれらの間の位相差に基づいて決定することができる。回転子巻線電流は、決定された有効電力値、決定された無効電力および決定された固定子巻線電圧値に基づいて決定することもできる。
【００１９】
理論モデルは、レプリカとは対照的に、コンピュータの中にモデルを実現できることを意味する。この理論モデルは経験的な試験に基づくことができ、または別の何らかの方法で導き出すことができる。
【００２０】
電気機械の幾何学的特性および多くの電気機械の冷却の幾何学的特性のため、温度は軸方向および半径方向に変化する。しかし、固定子巻線からなる巻線棒は接線方向に同じ温度を有するが、この値は機械の負荷とともに変化するとする仮定は合理的なものである。回転子巻線、固定子歯（ｔｅｅｔｈ）および回転子歯に関しても同じことが言える。この状況をモデル化するため、固定子巻線および回転子巻線を軸方向のいくつかのゾーンに分割することができる。固定子鉄心および回転子はいくつかのゾーンに分割することができる。エアギャップに最も近い領域はさらに軸方向の一組のゾーンに分割することができる。
【００２１】
固定子および／または回転子をいくつかのゾーンに分割することによって、機械内の温度の推定の向上を達成することができ、したがってさらに機械の制御の向上を達成することができる。
【００２２】
このモデルは、（１）有効電力、（２）無効電力、（３）端子電圧、（４）固定子電流、（５）回転子電流、（６）海水温、（７）冷固定子冷却水の温度、（８）冷水素の温度、（９）中間冷却水の温度、（１０）水素圧などのさまざまな測定量を利用することができる。次いでモデルへの入力変量、すなわち（１）固定子電流、（２）回転子電流、（３）端子電圧、（４）冷固定子冷却水の温度および（５）冷水素の温度を決定することができる。
【００２３】
このモデルは上記の変量の任意の組合せを使用することができる。
【００２４】
このモデルは、機械のゾーンの質量、ゾーンの比熱容量、ゾーンの発熱力(heating power)およびゾーンの冷却力(cooling power)の任意の組合せを使用することができる。発熱力は、巻線の温度依存抵抗および巻線を流れる電流を使用してモデル化することができる。
【００２５】
さらに機械内の１点で測定した温度を推定の基礎として使用することによって、よりいっそう正確な温度推定を得ることができる。
【００２６】
実際的観点から、機械内のいくつかの場所で温度を測定することができる。それは例えば、機械を出た冷却材の温度を測定することによって間接的に測定することもできる。
【００２７】
回転子速度を測定し、測定された回転子速度を温度を推定するときに考慮することによって、可変速度を有する機械の温度の推定を向上させることができる。
【００２８】
本発明の他の態様によれば、回転子巻線を有する回転子および固定子巻線を有する固定子を備えた回転同期電気機械の少なくとも１つの変量を制御するための方法が提供される。この方法は、固定子巻線電流を決定するステップと、固定子巻線電圧を決定するステップと、回転子巻線電流を決定するステップと、電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を、電気機械のモデルを使用し、決定された電流値および電圧値に依存して推定するステップと、前記少なくとも１つの変量を、推定された温度に依存して制御するステップとを含む。
【００２９】
この機械が発電機である場合、本発明に基づく方法によって得られる１つの利点は、特定の運転条件時に発電機内で生み出すことができる最大有効電力を定義する機械定格に基づいて発電機が制御されるときに可能であるよりも多くの電力を発電機から引き出すことができることである。このことはとりわけ、発電機内で最大許容有効電力と最大許容無効電力が同時に生み出されること、および冷却材の温度が最大許容温度であることを含意する。
【００３０】
この機械が電動機である場合、本発明に基づく方法によって得られる１つの利点は、特定の運転条件下で電動機にかけることができる最大許容有効電力負荷を定義する機械定格に基づいて電動機が制御されるときに可能であるよりも多くのパワーを電動機から引き出すことができることである。このことはとりわけ、電動機内で最大許容無効電力が生み出されるのと同時に最大許容有効電力が変換されること、および冷却材の温度が最大許容温度であることを含意する。
【００３１】
この機械が可変速制御付きの電動機である場合、本発明に基づく方法によって得られる１つの利点は、特定の運転条件下で電動機にかけることができる最大許容有効電力負荷を定義する機械定格に基づいて電動機が制御されるときに可能であるよりも多くのパワーを電動機から引き出すことができることである。その条件の１つは、電動機内で最大無効電力が生み出されるのと同時に最大有効電力が変換されること、および冷却材の温度が最大許容温度であることである。通常、定格はさまざまな速度値に対して与えられる。
【００３２】
この機械が同期補償器である場合、本発明に基づく方法によって得られる１つの利点は、特定の運転条件下で生み出すことができる最大無効電力を定義する機械定格に基づいて同期補償器が制御されるときに可能であるよりも多くの無効電力を同期補償器から引き出すことができることである。このことはとりわけ、同期補償器内で最大許容無効電力が生み出され／消費されること、および冷却材の温度が最大許容温度であることを含意する。
【００３３】
この機械が周波数変換器である場合、本発明に基づく方法によって得られる１つの利点は、特定の運転条件下で周波数変換器内で伝送することができる最大有効電力を定義する機械定格に基づいて周波数変換器が制御されるときに可能であるよりも多くの電力を周波数変換器内で伝送することができることである。このことはとりわけ、最大許容有効電力と無効電力が周波数変換器内で同時に伝送されること、および冷却材の温度が最大許容温度であることを含意する。
【００３４】
本発明によれば、従来技術に従い機械定格に基づいて制御される機械で可能なよりも多くの電力を電気機械内で生み出し、電気機械に供給することができる。これができるのは、本発明では実際の条件に基づく制御が可能であり、すなわち例えば冷却材の温度、冷却材の流量または冷却材の圧力によって決まる実際の冷却能力(cooling capacity)に基づいて電気機械を制御することができるためである。
【００３５】
機械の制御にその機械のモデルを使用することによって、電気機械内の１つまたは複数の点の温度を、機械の電流および電圧ならびに使用可能な冷却能力の測定および／または計算に基づいて推定することができる。一実施形態によれば、前記１つまたは複数の点の温度を推定する。推定された温度を最大許容温度と比較することができ、１つまたは複数の入力変量を制御して、電気機械内の任意の点の温度が最大許容温度を超えることを防ぐことができる。
【００３６】
電気機械の温度が変化すると、機械のさまざまな部分がさまざまな程度に膨張する。その結果、機械の老化を加速する機械的な摩耗が生じる。一実施形態によれば、推定された少なくとも１つの温度が実質的に一定に保たれるようなやり方で電気機械が制御される。したがって、機械的摩耗の低減により機械の耐用年数が延びるという利点が得られる。
【００３７】
一実施形態によれば、通常運転において機械の少なくとも１つの推定温度が実質的に一定に保たれるようなやり方で電気機械および冷却能力が制御される。
【００３８】
一実施形態によれば、機械の少なくとも１つの推定温度が実質的に一定に保たれるが、機械の最大利用を保証するために、前記温度を、ある限られた時間の間、あるデフォルト値まで増大させることができ、機械および冷却能力はこの運転モードに適合される。
【００３９】
通常、電気機械は少なくとも１種の冷却材によって冷却される。この冷却材は空気でもよいが、しばしば液体または水素ガスなどの気体であり、これらは通常、熱交換器を介して１次冷却材源からの水によって冷却される。一実施形態によれば、１次冷却材源からの冷却材の温度を測定し、冷却材の使用可能な冷却能力にも依存して電気機械の制御を達成する。この測定は、１次冷却材の温度変化を使用することによる機械の電力出力の最大化を可能にする。したがって、電力出力を増大させる目的に例えば冬の冷たい海水を使用することが可能である。従来技術では機械の電力出力が、一定の冷却材の最大温度を前提とした機械定格に基づいて制御される。
【００４０】
一実施形態によれば、１次冷却材源からの冷却材の温度を測定し、１次冷却材源からの冷却材の温度の変動についての情報と、機械の冷却システムの使用可能な制御範囲とを組み合わせて使用して電気機械を制御する。このタイプの制御を使用すると機械内の温度をより低くすることができる。機械内の温度が低いことは巻線抵抗が小さいことを意味し、小さい巻線抵抗は損失を低減させる。
【００４１】
他の実施形態によれば、冷却材の温度を測定し、この冷却材の温度に依存して、電気機械の有効電力および無効電力の制御を達成する。
【００４２】
冷却能力は例えば、冷却材ポンプの回転速度を制御し、かつ／または、冷却水として供給される出て行く冷却水の量を調整する弁を制御することによって、かつ／または、少なくとも部分的にガスによって冷却される機械のガス圧を制御することによって制御することができる。
【００４３】
あるタイプの運転に関しては、機械内で測定された温度に対してモデルを較正することによってモデルの正確さを向上させることができる。
【００４４】
電気機械が発電機である場合、本発明の一実施形態によれば、発電機の有効電力と無効電力のうちの少なくとも一方を制御することによって発電機を制御する。
【００４５】
本発明の一実施形態によれば、回転子に供給する電流を制御することによって発電機の無効電力を制御する。
【００４６】
発電機は通常、１つまたは複数のタービンに直接または間接に接続されている。
【００４７】
本発明の一実施形態によれば、第１の許容温度および第２の許容温度を使用して制御が達成され、推定された前記温度が定常値としての第１の許容温度に達することが許され、推定された前記温度が所定の時間の間だけ第２の許容温度に達することが許されるようなやり方で制御が達成される、
本発明の一実施形態によれば、浮動能力図(floating capability chart)を使用して、機械の許容電力の境界を、使用可能な冷却能力などの変量に依存して定義する。この場合、無効電力と有効電力の組合せが能力図の境界を超えないように電気機械が制御される。許容電力の組合せの他の定義も可能だが、先の定義は許容電力を定義する実際的な方法であることを理解されたい。このことは、第１の許容温度を使用して制御することと等価である。
【００４８】
本発明の一実施形態によれば、浮動動的能力図を、電気機械および電気機械の冷却を制御する目的に使用する。この動的能力図は、連続運転において機械の温度が許容温度を超えることが許されているときの機械の許容電力の境界を定義する。電気機械および電気機械の冷却を、無効電力と有効電力の組合せが動的能力特性を超えないように制御する。この動的能力図は、短時間の有効電力と無効電力の許容される組合せを定義する。動的能力図を上回らない限り、電気機械の温度は指定された最大許容温度を超えない。このことは、第２の許容温度を使用して先に述べたように制御することと等価である。
【００４９】
一実施形態によれば、浮動能力図を用い、使用可能な冷却能力に依存して発電機を制御する。外乱は、短時間の電力出力の増大を必要とするので、動的能力図を使用して、短時間のあいだ発電機を制御することができる。この動的能力図は、機械が到達することが許された温度に依存する。許容温度は例えば、絶縁(insulation)の実際の温度抵抗に調整し、または機械のオペレータが設定することができる。
【００５０】
言うまでもなく、１つの動的能力図だけを使用し、したがって絶縁の温度抵抗を一時的に利用して、冷却水温度による使用可能な追加の余裕を利用することなく機械を運転することができる。
【００５１】
本発明の第２の態様によれば、回転同期電気機械を制御するための制御装置が提供される。この制御装置は、固定子電流信号入力および固定子電圧信号入力を備え、信号入力上の信号に依存し電気機械のモデルを使用して電気機械の少なくとも１つの変量を制御するための制御信号を送信するように適合されており、このモデルが、電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を推定する目的に使用されることを特徴とする。
【００５２】
この種の制御装置は、それに応じてプログラムされた１つまたは複数のコンピュータによって実現されることが適当だが、１つまたは複数のＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などの専用電子機器によって実現することもできることは明らかである。本来、本発明に基づく制御装置は、先に記載した特徴の１つを実現するように構成することができ、その特徴に関して先に説明した利点と同じ利点が得られる。
【００５３】
回転同期機械を監視しまたは制御するための本発明に基づく装置はもちろん、記憶手段および／または表示手段をさらに備えることができる。
【００５４】
本発明の他の態様によれば、回転子巻線を有する回転子および固定子巻線を有する固定子を備えた回転同期電気機械を制御するためのコンピュータ・プログラムが記憶された記憶媒体が提供される。コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行されたときに、コンピュータ・プログラムによってコンピュータが、固定子巻線電流データを含む入力信号を受け取り、固定子巻線電圧データを含む入力信号を受け取る。このプログラムによってコンピュータはさらに、電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を電気機械のモデルを使用して推定する。
【００５５】
本発明の他の態様によれば、１つまたは複数のタービンとタービンに接続された１つまたは複数の発電機とを備え、先に記載した制御装置によって制御された発電所が提供される。
【００５６】
本発明に基づく方法を、１つのタービンと１つの発電機とを備えた発電設備で使用することができる。
【００５７】
この発電設備は、多くの異なるタイプの発電所、例えばガス・タービン発電所、原子力発電所、油を燃やすタイプの発電所および水力発電所で使用することができる。
【００５８】
発電所では、バスダクト（ＩＰＢ）、発電機回路遮断器（ＧＣＢ）および発電機昇圧変圧器（ＧＳＵ）が、発電機からの出力電力の制限因子となりうる。このような場合、これらの装置の温度は発電機出力を制御することができ、かつ／または発電機の制御装置はこれらのシステムの冷却力を制御することができる。
【００５９】
この明細書で測定について言及するときには、任意のタイプのセンサ、例えば熱電対、Ｐｔ１００センサなどの温度センサ、磁気変流器、光学変流器、電流分流器、ロゴウスキー(Rogowski)コイルなどの電流センサ、または磁気電圧変成器、光学電圧変成器、容量性分圧器、抵抗性分圧器などの電圧センサによって測定信号を生成することができる。
【００６０】
言うまでもなく、１つの実施形態において上記の特徴を組み合わせることができる。
【００６１】
続いて、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
図１は、本発明を実施することができる原子力発電所の概略図である。本発明を明確に示すため、図１に示された原子力発電所は大幅に簡略化されていることを理解されたい。
【００６３】
この原子力発電所は、燃料棒２と制御棒３とを含む原子炉タンク１を備えている。タービン４を回すのに使用する水蒸気は原子炉タンクの中で生み出される。蒸気タービン４はいくつかのタービン、例えば１つの高圧タービンおよび３つの低圧タービンを含むことができる。タービン４は発電機９を動かし、発電機９は電力を発生させる。図７にはこの発電機がより詳細に示されている。タービン４を通過した後、水蒸気は復水器５へ運ばれてそこで復水され、次いでポンプ６によって原子炉タンク１に水の形で再循環する。復水器５は、１次冷却材源からの水によって冷却される。この水は、第１の入口７を通して復水器５に供給され、第１の出口８を通して排出される。
【００６４】
図７に、本発明の一実施形態に基づく発電機９を示す。発電機９は、回転子巻線８１を有する回転子８０および固定子巻線８３を有する固定子８２を備えている。図中の矢印８４は機械内での冷却材の流れを示している。
【００６５】
電力は、図１のＵで示された接続のところで発電機から供給される。発電機からの出力が単相交流電圧である必要は必ずしもなく、三相電圧であってもよいことを理解されたい。発電機９は水および水素ガスによって冷却される。図１に示した実施形態では、発電機が第１の熱交換器１０および第２の熱交換器１１に接続されており、これらの熱交換器はそれぞれの冷却回路で使用される。第１の熱交換器１０は第２の入口１２および第２の出口１３を有し、第２の熱交換器は第３の入口１４および第３の出口１５を有する。発電機は、水素ガスで満たされたエンクロージャを有し、この水素ガスは第１の熱交換器１０で冷却される。水素ガスは主に回転子および固定子鉄心を冷却する。固定子巻線は水によって冷却される。固定子巻線は、その中を冷却水が流れるダクトを備えている。この冷却水は第２の熱交換器１１で冷却される。
【００６６】
入ってくる冷却水の冷却効果は、熱交換器１０および１１の入口に設置された制御可能弁１６によって制御することができる。弁１６は、コンピュータ化された制御システム１７によって制御される。制御システム１７は発電機の出力電力も制御する。
【００６７】
一実施形態によれば、制御システム１７は、ソフトウェアを格納したコンピュータである。制御システム１７は、相互接続された数台のコンピュータから構成することもできる。もちろん、相互接続されていない複数のコンピュータを使用して原子力発電所の別々の部分を制御することもできる。
【００６８】
図２に、発電機および発電機に結合された冷却システムを本発明に従って制御する制御システムの機能を示す流れ図を示す。この制御システムは制御モジュール３０を有し、制御モジュール３０は、第１の有効電力信号入力３１、第２の無効電力信号入力３２、電圧変換器３４から信号を受け取る第１の電圧信号入力３３、および回転子電流変換器３６から回転子電流信号を受け取るように適合された回転子電流信号入力３５を有する。この制御システムはさらに、固定子電流変換器７１から信号を受け取るように適合された固定子電流信号入力７０を有する。さらにこの制御システムは、温度変換器３８から温度信号を受け取るように適合された温度信号入力３７を有する。この制御システムは、固定子電流変換器７１および固定子電圧変換器３４に接続された第１の有効電力計算ユニット４１、ならびに固定子電流変換器７１および固定子電圧変換器３４に接続された第２の無効電力計算ユニット４２を有する。さらに制御モジュール３０は、図１に示した第１の熱交換器１０に供給された冷却水の温度に関する情報を含む信号を受け取るように適合された第１の冷却信号入力３９、および図１に示した第２の熱交換器１１に供給された水の温度に関する情報を含む信号を受け取るように適合された第２の冷却信号入力４０を有する。
【００６９】
有効電力は、固定子電流と固定子電圧の両方に接続された第１の計算ユニット４１で計算される。無効電力は、固定子電圧と固定子電流の両方に接続された第２の計算ユニット４２で同様に計算される。有効電力および無効電力の計算は、いくつかある方法のうちの１つで実施することができる。これらの方法はいずれも当業者には明白であり、ここで詳細に説明することはしない。
【００７０】
図２を参照すると、回転子の速度を測定し、制御モジュールの速度信号入力４４に速度信号を送る速度変換器４３が接続されている。ただし、速度の変動がほとんどない応用では、制御システムの機能に不利な影響をあまり与えずに速度変換器を省略することができることに留意されたい。さらに制御モジュールは、電気機械のモデルが記憶された記憶装置４５を備えている。さらに記憶装置４５には、機械のさまざまな部分の許容温度に関する情報が記憶されている。
【００７１】
コンピュータへの入力信号および記憶装置に記憶された情報は全体として、発電機のさまざまな部分の温度が設定された限界値を超えないよう制御モジュールが発電機および発電機の冷却を制御するのを可能にする。発電機のさまざまな部分の設定限界値は、これらの部分に使用された材料によって決まる。
【００７２】
図３に、本発明に基づく自動電圧調整器モジュールを示す。この電圧調整器は、図２に示した制御モジュール３０から入力信号を受け取る。制御モジュール３０の第１の出力４６は固定子電流制限器４７に接続され、制御モジュール３０の第２の出力４８は回転子電流制限器４９に接続され、制御モジュール３０の第３の出力５０は電圧調整器５１に接続される。電圧調整器５１は、発電機の励振を制御するために発電機に接続された出力を有する。
【００７３】
図４は、発電機の絶縁(insulation)の耐用年数を絶縁温度に対して示したグラフである。図示のとおり、雲母ベースの発電機絶縁は５０℃で約１０５年の耐用年数を有する。温度が約１０℃上昇すると耐用年数は１／２になる。図に示すとおり、絶縁の耐用年数は１５５℃で約４０年である。４０年という耐用年数は発電機にとっては十分であると考えられ、したがってこの種の絶縁の限界値として１５５℃が使用される。この限界値を一時的に上回った場合、耐用年数は、絶縁がこの高温に保たれた期間に比例して低減する。
【００７４】
大型のタービン発電機を考えることによって回転電気機械の臨界温度の推定方法を示す。図５および６にはそれぞれタービン発電機の固定子および回転子が概略的に示されている。固定子巻線は固定子冷却水によって冷却され、回転子巻線および鉄心は水素によって冷却される。固定子冷却水は中間冷却水によって冷却され、中間冷却水は海水によって冷却される。固定子冷却水は固定子の一端から機械に入り、固定子の他端から機械を出る。水素は、機械の両端から機械に入り、発電機の中間部から機械の作用部分を出る。このことは、固定子巻線および回転子巻線の温度が軸方向に異なることを意味している。しかし、固定子鉄心および回転子の温度は接線方向に均一であるとする仮定は合理的である。この状況をモデル化するため、固定子巻線および回転子巻線を軸方向のいくつかのゾーンに分割する。固定子鉄心および回転子はいくつかの円筒形ゾーンに分割され、エアギャップに最も近いゾーンはさらに軸方向の一組のゾーンに分割される。
【００７５】
図５に、回転子を複数のゾーンに分割する方法を示す。回転子５５はいくつかのゾーン５６に分割され、これらのゾーンの温度が推定される。
【００７６】
図６に、固定子６０を内ゾーン６１と外ゾーン６２に分割する方法を示す。内ゾーン６１はいくつかのサブゾーン６３に分割される。
【００７７】
このモデルは、（Ｉ）有効電力、（ＩＩ）無効電力、（ＩＩＩ）端子電圧、（ＩＶ）固定子電流、（Ｖ）回転子電流、（ＶＩ）海水温、（ＶＩＩ）冷固定子冷却水の温度、（ＶＩＩＩ）冷水素の温度、（ＩＸ）中間冷却水の温度、（Ｘ）水素圧など、さまざまな測定量を利用することができる。次いでモデルへの入力変量、すなわち固定子電流、回転子電流、端子電圧、冷固定子冷却水の温度および冷水素の温度を決定することができる。
【００７８】
この動的モデルは、機械のそれぞれの区分の温度を入力変量から推定する一組の非線形微分方程式からなる。これらの方程式は、基本的な物理法則および機械の中で使用される材料の物性データによって与えられる。モデル中のいくつかの温度は測定することができ、推定温度と測定温度とを比較することによって温度推定を向上させることができる。推定温度は、測定温度と推定温度の差に応じた補正項を加えることによって補正される。式（１）は機械のｉ番目のゾーンの温度を与える。ゾーンは、（１）回転子巻線の軸方向ゾーン、（２）固定子巻線の軸方向ゾーン、（３）回転子歯の軸方向および／または半径方向ゾーン、（４）固定子歯の軸方向および／または半径方向ゾーン、（５）回転子本体の軸方向および／または半径方向ゾーン、（６）固定子鉄心の軸方向および／または半径方向ゾーン、および（７）プレスプレート(pressplate)の軸方向および／または半径方向ゾーンとすることができる。
【数１】
2006501793.tif 000003
ただし：
ｍｉ  機械のｉ番目のゾーンの質量［ｋｇ］
Ｃｐ，ｉ  ｉ番目のゾーンの比熱容量［Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）］
Ｐｈ，ｉ  ｉ番目のゾーンの発熱力［Ｗ］
Ｐｃ，ｉ  ｉ番目のゾーンの冷却力［Ｗ］
【００７９】
式（２）は、回転子または固定子巻線のｉ番目のゾーンの発熱力Ｐｈ，ｉ［Ｗ］を与える。
【数２】
2006501793.tif 000004
ただし：
ｋ  固定子巻線の漂遊損を考慮した係数。巻線の理論的解析によって、またはヒート・ランの結果を使用することによって得ることができる。
Ｒｉ  下式（５）によって与えられる巻線のｉ番目のゾーンの直流抵抗［オーム］。
Ｉｉ  巻線のｉ番目のゾーンを流れる電流［Ａ］。電流Ｉｉは、回転子巻線の電流（入力変量）または固定子巻線の電流（入力変量）に等しいとおくことができる。
【００８０】
式（３）は、固定子鉄心のｉ番目のゾーンの発熱力Ｐｈ，ｉ［Ｗ］を与える。
Ｐｈ，ｉ＝ｆ（Ｕ）  （３）
ただし：
ｆ  （非線形）関数。鉄心ラミネーションの磁化曲線または無負荷試験から得ることができる。
Ｕ  端子電圧［Ｖ］。
【００８１】
式（４）は、プレスプレート中で発生した熱Ｐｐ［Ｗ］を与える。
Ｐｐ＝ｇ（Ｉ，φ）  （４）
ただし：
Ｉ  固定子電流［Ａ］（入力変量）。
φ  固定子電流と端子電圧の位相差（入力変量）、ｔａｎ（φ）＝Ｑ／Ｐ。
【００８２】
関数ｇ（・）は、パリＣＩＧＲＥ会議(the CIGRE Session in Paris)（１９９０年８月２６日〜９月１日）の報告１１−１０１、Latek,W.、Partyka,W.およびBytnar,A.、「New Operating Chart for Large Power Turbogenerators」の式を使用することによって、またはさまざまな運転条件下での機械の定常状態運転中のプレスプレートの測定温度を使用することによって得ることができる。プレスプレートの冷却力は下式（６）によって与えられる。上記関数ｇ（・）は駆動端および非駆動端に対して異なるパラメータを有することができる。下式（５）は、巻線のｉ番目のゾーンの温度がＴｉ［℃］であるときの巻線のｉ番目のゾーンの抵抗Ｒｉ（Ｔｉ）［オーム］を与える。
【数３】
2006501793.tif 000005
ただし
Ｒａ  周囲温度にあるゾーンの抵抗［オーム］である。これは、巻線の物理寸法を使用した理論計算から、または機械の工場試験時の抵抗測定値から得ることができる。
Ｔ０  巻線の製造に使用した合金によって決まる巻線材料の典型温度［℃］である。
Ｔａ  巻線の製造に使用した合金によって決まる巻線材料の典型温度［℃］である。
【００８３】
式（６）はｉ番目のゾーンの冷却力Ｐｃ，ｉを与える。
【数４】
2006501793.tif 000006
ただし：
ｈｉ（ｐｃ）  冷却材の圧力がｐｃのときのｉ番目のゾーンの対流熱伝達率［Ｗ／℃］
ｐｃ  冷却材の圧力［Ｐａ］
Ｔｉ  機械のｉ番目のゾーンの温度［℃］
Ｔｃ，ｉ  ｉ番目のゾーンの冷却材の温度［℃］
【００８４】
式（７）は、冷却ダクトのゾーンの中の冷却材の出口温度を与える。
【数５】
2006501793.tif 000007
ただし：
Ｔｃｃ  冷却ダクトに入る冷冷却材の温度（入力変量）［℃］である。
Ｑｄ，ｊ  冷却ダクトのｊ番目のゾーンへの熱流［Ｗ］である。この熱流は、式（６）によって定義される機械のｉ番目のゾーンの冷却力に等しい。ｊとｉの関係は、ゾーンへの機械の実際の細分および冷却ダクトの形状に依存する。
ρｃ  冷却ダクト内の冷却材の密度［ｋｇ／ｍ３］である。
ｃｐ，ｃ  冷却ダクト内の冷却材の定圧での比熱容量［Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）］である。
Ｆｄ  冷却ダクト内の冷却材の質量流量（入力変量）［ｋｇ／ｓ］である。
【００８５】
図８は、許容無効電力出力を許容有効電力出力に対して示したグラフである。実線５５は、機械定格限界値が維持されているときの可能な電力出力を指示し、第１の破線５６は、より低い冷却材温度の関数としての機械温度が電力出力を制御できるときの可能な電力出力を指示する。第２の破線５７は、温度が絶縁温度等級の設計値に達することができるときの限られた時間の間、例えば１５分間の可能な電力出力を指示する。発電機９の推定温度を制御モジュール３０で連続的に計算することによって、発電機の最適制御を達成して発電機９の最適運転を保証することができる。
【００８６】
この実施形態によれば、機械のモデルを使用して発電機の温度を計算する。このモデルでは、測定不可能な発電機の温度を、発電機の出力ならびに冷却材の温度および／または冷却能力に基づいて計算で求めることができる。
【００８７】
本来、発電機の最大許容温度は発電機に使用された絶縁の種類に依存する。
【００８８】
したがって、負荷および冷却材温度を測定することによって、機械のさまざまな部分の温度を、制御モジュール３０の記憶装置４５に記憶された機械のモデルを使用して計算することができる。このことは、大部分の運転条件下で、機械の任意の部分の最大許容温度を超えることなく、機械定格によって指定された負荷よりも高い負荷を機械にかけることができることを意味する。したがって、より低い冷却材温度が冷却を向上させることによって使用可能な追加の余裕を使用して、例えば機械負荷を増大させることができる。
【００８９】
安全余裕(safety margin)および耐用年数を大きくするため、最大許容機械温度はしばしば、組み込まれた構成部品から導き出すことができる値よりも低い値に設定される。例えば、巻線の限界値が１５５℃である機械の場合、機械定格はしばしば１３０℃の最大許容巻線温度に基づく。短時間（例えば、１５分間）のあいだ温度を１５５℃にすることができるようにすることによって、機械は、機械定格によって指定された負荷よりもかなり高い負荷を許容する動的な定格を有することができる。機械の耐用年数の間にこの動的能力が頻繁に利用されない限り、耐用年数に対する影響はごくわずかである。
【００９０】
本来、本発明は以上に記載した実施形態だけに限定されるものではなく、本発明は、添付の請求項の範囲に含まれるさまざまな方法で変更することができる。
【００９１】
例えば、コンピュータ・プログラムを格納した通常のコンピュータではなしに、個別構成部品に基づく計算装置を使用することができる。
【００９２】
本来、より高い温度で１５分以上、発電機を運転することが可能である。
【００９３】
あるいは、このより高い温度は、絶縁の温度限界によって決定するのではなしに、発電機のオペレータが決定することもできる。この場合、発電機の所有者は、より高い温度で電気機械を一時的に運転することによる耐用年数の短縮と収益の増大とを関係づけることができる。
【００９４】
言うまでもなく、本発明は以上に記載した実施形態だけに限定されるものではなく、添付の請求項の範囲に含まれるさまざまな方法で変更することができる。例えば、温度推定を、単に機械の耐用年数を保証するための監視目的で、または保守日程を組む目的で使用することができる。監視および制御は、ある形態の通信手段によって離れた場所から実施することもできる。
【００９５】
例えば、インターネットを使用して機械へ／からの情報を伝送することによって機械を遠隔制御および遠隔監視することももちろんできる。
【００９６】
上記の実施形態は発電機に接続されたタービンに基づくが、本発明は、同期補償器、電動機、周波数変換器などの他の同期機械にも適用可能であることは当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施形態に基づく発電所を示す図である。
【図２】本発明に基づく方法の流れ図である。
【図３】本発明に基づく電圧調整器の機能を示す図である。
【図４】発電機の絶縁の耐用年数が運転温度に対して基本的にどのように変化するのかを示す図である。
【図５】本発明に基づくモデルによる回転子を複数のゾーンに分割する方法を示す図である。
【図６】本発明に基づくモデルによる固定子を複数のゾーンに分割する方法を示す図である。
【図７】本発明に基づく方法によって制御することができる発電機を示す図である。
【図８】有効電力出力に対する許容無効電力出力を示すグラフである。
【図１】
2006501793.tif 000008
【図２】
2006501793.tif 000009
【図３】
2006501793.tif 000010
【図４】
2006501793.tif 000011
【図５】
2006501793.tif 000012
【図６】
2006501793.tif 000013
【図７】
2006501793.tif 000014
【図８】
2006501793.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月27日(2004.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子巻線を有する回転子および固定子巻線を有する固定子を備え、少なくとも一つの冷却剤によって冷却される回転同期電気機械を監視する方法であって、
固定子巻線電流を決定するステップと、
固定子巻線電圧を決定するステップと、
回転子巻線電流を決定するステップと、
前記冷却材の温度を測定するステップと、
前記電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を、前記電気機械の理論モデル、決定された前記電流値および電圧値、ならびに前記測定された前記冷却材の温度を使用して推定するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記機械内の少なくとも１点の温度を測定するステップをさらに含み、前記温度の推定が、測定された前記温度にも依存して達成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記モデルによる前記回転子および固定子が複数のゾーンに分割され、前記温度がそれぞれのゾーンごとに推定される請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
回転子巻線を有する回転子および固定子巻線を有する固定子を備え、少なくと一つの冷却材によって冷却される回転同期電気機械の少なくとも１つの変量を制御する方法であって、
固定子巻線電流を決定するステップと、
固定子巻線電圧を決定するステップと、
回転子巻線電流を決定するステップと、
前記冷却材の温度を測定するステップと、
前記電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を、前記電気機械の理論モデルを使用し、決定された前記電流値および電圧値ならびに前記測定された冷却材の温度に依存して推定するステップと、
前記少なくとも１つの変量を、推定された前記温度に依存し、前記電気機械の前記モデルを使用して制御するステップと
を含む方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの変量を制御することが、推定された前記温度のうちの少なくとも１つの温度が実質的に一定に保たれるようなやり方で制御することを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記固定子の少なくとも１点の温度を測定するステップをさらに含み、前記少なくとも１つの変量の前記制御が、測定された前記温度にも依存して達成される請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記電気機械の周囲の媒質の温度を測定するステップをさらに含み、前記少なくとも１つの変量の前記制御が、測定された前記周囲温度にも依存して達成される請求項４乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの変量を制御することが前記回転子に供給される電流を制御することを含む請求項４乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの変量を制御することが供給される冷却効果を制御することを含む請求項４乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記電気機械が発電機であり、前記少なくとも１つの変量を制御することが供給される電力を制御することを含む請求項４乃至９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記電気機械が電動機であり、前記電動機を制御することが負荷を制御することを含む請求項４乃至９のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
第１の許容温度および第２の許容温度を使用して制御が達成され、推定された前記温度が定常値としての前記第１の許容温度に達することが許され、推定された前記温度が所定の時間の間だけ前記第２の許容温度に達することが許されるように制御が達成される請求項４乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記回転子および前記固定子が複数のゾーンに分割され、前記温度がそれぞれのゾーンごとに推定される請求項４乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
バスダクト（ＩＰＢ）、発電機回路遮断器（ＧＣＢ）および発電機昇圧変圧器（ＧＳＵ）のうちの少なくとも１つの温度を測定し、これを使用して発電機出力を制御する請求項４乃至１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記バスダクト（ＩＰＢ）、前記発電機回路遮断器（ＧＣＢ）および前記発電機昇圧変圧器（ＧＳＵ）のうちの少なくとも１つの温度を測定し、これを使用して前記バスダクト（ＩＰＢ）、前記発電機回路遮断器（ＧＣＢ）および前記発電機昇圧変圧器（ＧＳＵ）のうちの少なくとも１つの冷却力を制御する請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
回転同期電気機械を制御するための制御装置であって、少なくとも一つの冷却材によって冷却され、前記冷却材の温度が測定され、固定子電流信号入力、固定子電圧信号入力、回転子電流信号入力、および冷却材の温度信号入力を少なくとも備え、前記信号入力上の信号に依存しかつ前記電気機械のモデルを使用して前記電気機械の少なくとも１つの変量を制御するための制御信号を送信するように構成されており、前記モデルが、前記電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を推定する目的に使用されることを特徴とする制御装置。
【請求項１７】
回転同期電気機械を監視するための装置であって、少なくと一つの冷却材によって冷却されて前記冷却材の温度が測定され、固定子電流信号入力、固定子電圧信号入力、回転子電流信号入力、および前記冷却材の温度信号入力を少なくとも備え、前記信号入力上の信号に依存し前記電気機械のモデルを使用して前記電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を推定するように適合されていることを特徴とする装置。
【請求項１８】
推定された前記温度を記憶する記憶手段をさらに備えた請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
推定された前記温度を表示する表示手段をさらに備えた請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
タービンと、これに接続された発電機と、請求項１６に記載の制御装置とを備えた発電所。
【請求項２１】
請求項１６に記載の制御装置によって制御される同期補償用の同期補償器。
【請求項２２】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の方法を、タービンとこれに接続された発電機とを備えた発電所で使用すること。
【請求項２３】
請求項４乃至１５のいずれかに記載の方法を同期電動機を制御するために使用すること。
【請求項２４】
回転子巻線を有する回転子および固定子巻線を有する固定子を備え、少なくと一つの冷却材によって冷却される回転同期電気機械を制御するためのコンピュータ・プログラムが記憶された記憶媒体であって、前記コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行されたときに、前記コンピュータ・プログラムによって前記コンピュータが、
固定子巻線電流データを含む入力信号を受け取り、
固定子巻線電圧データを含む入力信号を受け取り、
回転子巻線電流データを含む入力信号を受け取り、
冷却材の温度データを含む入力信号を受け取り、
前記電気機械内の少なくとも２つの位置の温度を前記電気機械の理論モデルおよび前記入力信号のデータを使用して推定する
ことを特徴とする記憶媒体。
【請求項２５】
実効されたときに、さらに、推定された前記温度に依存して前記電気機械を制御するための出力信号をコンピュータが送信するように構成されている請求項２４に記載の記憶媒体。
【国際調査報告】
2006501793.tif 000016
2006501793.tif 000017
2006501793.tif 000018