特表 2024-543068 交流発電機の監視方法およびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-19

(54)【発明の名称】交流発電機の監視方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   H02P 9/00 20060101AFI20241112BHJP

【ＦＩ】

H02P9/00 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024527715

(86)(22)【出願日】2022-11-08

(85)【翻訳文提出日】2024-07-08

(86)【国際出願番号】 MY2022050105

(87)【国際公開番号】W WO2023085920

(87)【国際公開日】2023-05-19

(31)【優先権主張番号】PI2021006766

(32)【優先日】2021-11-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】MY

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

(71)【出願人】

【識別番号】512172040

【氏名又は名称】ペトロリアム ナショナル ブルハド （ペトロナス）

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アブドゥル ハリム、サルメイ ビン

(72)【発明者】

【氏名】アブドゥル ラーマン、アブドゥル ラザック ビン

(72)【発明者】

【氏名】ハミド、モハメド ナジム ビン

(72)【発明者】

【氏名】ワルア マトラー、アブドゥル ラーマン ビン

(72)【発明者】

【氏名】アブ ヒュライラー、アブ ザール ビン

【テーマコード（参考）】

5H590

【Ｆターム（参考）】

5H590AA08

5H590AB03

5H590BB07

5H590CA08

5H590CA09

5H590CA23

5H590EB25

5H590GB05

5H590HA04

5H590HA06

5H590HB04

5H590JB06

5H590KK05

5H590KK06

(57)【要約】

【課題】交流発電機を監視するための方法およびシステムが開示されている。
【解決手段】交流発電機を監視する方法は、交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することと、交流発電機出力データから交流発電機の回転子における予測励磁電流を推定することと、推定された予測励磁電流から交流発電機の等価開回路電圧を推定することと、推定された等価開回路電圧と交流発電機の回転子における測定された励磁電流とを使用して、交流発電機についての特性試験曲線をグラフ化することと、特性試験曲線を使用して交流発電機の回転子の状態を評価することと、を含む。
【選択図】図３Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流発電機を監視する方法であって、
交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することと、
該交流発電機出力データから該交流発電機の回転子における予測励磁電流を推定することと、
推定された該予測励磁電流から該交流発電機の等価開回路電圧を推定することと、
推定された該等価開回路電圧と該交流発電機の該回転子における測定された該励磁電流とを使用して、該交流発電機についての特性試験曲線をグラフ化することと、
該特性試験曲線を使用して該交流発電機の該回転子の状態を評価することと、を含む、方法。

【請求項2】

前記交流発電機についての第１の特性基準曲線をルックアップすることをさらに含み、前記交流発電機出力データから前記交流発電機の前記回転子における励磁電流を推定することは、該第１の特性基準曲線を使用することを含む、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記交流発電機についての前記第１の特性基準曲線はＶ曲線である、請求項２記載の方法。

【請求項4】

第２の特性基準曲線をルックアップすることをさらに含み、推定された前記回転子における前記励磁電流を使用して等価開回路電圧を推定することは、該第２の特性基準曲線を使用することを含む、請求項１記載の方法。

【請求項5】

前記第２の特性基準曲線は、無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線である、請求項４記載の方法。

【請求項6】

前記特性試験曲線は、無負荷飽和特性試験曲線または開回路特性試験曲線である、請求項１記載の方法。

【請求項7】

交流発電機を監視する方法であって、
交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することであって、該交流発電機出力データは該交流発電機の回転子における測定された励磁電流を含む、交流発電機出力データを受信することと、
該交流発電機出力データから該交流発電機の回転子における予測励磁電流を推定することと、
該交流発電機の該回転子における該予測励磁電流を該交流発電機の該回転子における該測定された励磁電流と比較することによって該交流発電機の該回転子の状態を評価することと、を含む、方法。

【請求項8】

前記交流発電機の前記回転子における前記予測励磁電流を前記交流発電機の前記回転子における前記測定された励磁電流と比較することは、前記予測励磁電流と前記測定された励磁電流との間の偏差を算出することを含む、請求項７記載の方法。

【請求項9】

前記交流発電機についての第１の特性基準曲線をルックアップすることをさらに含み、前記交流発電機出力データから前記交流発電機の前記回転子における励磁電流を推定することは、前記特性基準曲線を使用することを含む、請求項７記載の方法。

【請求項10】

前記交流発電機についての前記第１の特性基準曲線はＶ曲線である、請求項９記載の方法。

【請求項11】

前記交流発電機の前記回転子の状態を示すグラフを生成することをさらに含む、請求項１記載の方法。

【請求項12】

前記交流発電機の前記回転子の前記状態を示す前記グラフは、ある期間にわたる結果を示す、請求項１１記載の方法。

【請求項13】

プロセッサ上で実行されるとき、該プロセッサに請求項１記載の方法を実行させるプロセッサ実行可能命令を記憶する、コンピュータ可読媒体。

【請求項14】

プロセッサおよびデータ記憶装置を備える交流発電機監視システムであって、該データ記憶装置は、該プロセッサに、
交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することと、
該交流発電機出力データから該交流発電機の回転子における予測励磁電流を推定することと、
推定された該予測励磁電流から該交流発電機の等価開回路電圧を推定することと、
推定された該等価開回路電圧と該交流発電機の該回転子における測定された該励磁電流とを使用して、該交流発電機についての特性試験曲線をグラフ化することと、
該特性試験曲線を使用して該交流発電機の該回転子の状態を評価することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令を記憶する、交流発電機監視システム。

【請求項15】

前記データ記憶装置は、前記プロセッサに、前記交流発電機についての第１の特性基準曲線をルックアップすることと、該第１の特性基準曲線を使用して前記交流発電機出力データから前記交流発電機の前記回転子における励磁電流を推定することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する、請求項１４記載の交流発電機監視システム。

【請求項16】

前記交流発電機についての前記第１の特性基準曲線はＶ曲線である、請求項１５記載の交流発電機監視システム。

【請求項17】

前記データ記憶装置は、前記プロセッサに、第２の特性基準曲線をルックアップすることと、該第２の特性基準曲線を使用して、推定された前記回転子における前記励磁電流を使用して等価開回路電圧を推定することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する、請求項１４記載の交流発電機監視システム。

【請求項18】

前記第２の特性基準曲線は、無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線である、請求項１７記載の交流発電機監視システム。

【請求項19】

前記特性試験曲線は、無負荷飽和特性試験曲線または開回路特性試験曲線である、請求項１４記載の交流発電機監視システム。

【請求項20】

プロセッサおよびデータ記憶装置を備える交流発電機監視システムであって、該データ記憶装置は、該プロセッサに、
交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することであって、該交流発電機出力データは該交流発電機の回転子における測定された励磁電流を含む、交流発電機出力データを受信することと、
該交流発電機出力データから該交流発電機の該回転子における予測励磁電流を推定することと、
該交流発電機の該回転子における該予測励磁電流を該交流発電機の該回転子における該測定された励磁電流と比較することによって該交流発電機の該回転子の状態を評価することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令を記憶する、交流発電機監視システム。

【請求項21】

前記データ記憶装置は、前記プロセッサに、前記予測励磁電流と前記測定された励磁電流との間の偏差を算出することによって、前記交流発電機の前記回転子における前記予測励磁電流を前記交流発電機の前記回転子における前記測定された励磁電流と比較させるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する、請求項２０記載の交流発電機監視システム。

【請求項22】

前記データ記憶装置は、前記プロセッサに、前記交流発電機についての第１の特性基準曲線をルックアップすることと、該特性基準曲線を使用して前記交流発電機出力データから前記交流発電機の前記回転子における励磁電流を推定することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する、請求項２０記載の交流発電機監視システム。

【請求項23】

前記交流発電機についての前記第１の特性基準曲線はＶ曲線である、請求項２２記載の交流発電機監視システム。

【請求項24】

前記データ記憶装置は、前記プロセッサに、前記交流発電機の前記回転子の前記状態を示すグラフを生成させるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する、請求項１４記載の交流発電機監視システム。

【請求項25】

前記交流発電機の前記回転子の前記状態を示す前記グラフは、ある期間にわたる結果を示す、請求項２４記載の交流発電機監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、交流発電機を監視するための方法およびシステムに関し、とりわけ、交流発電機の回転子巻線の状態を評価するための方法およびシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

発電機は一般的に、回転運動を生成するエンジンまたはタービンなどの機械部品、および、回転運動を交流の形態の電気エネルギーに変換する交流発電機として既知の電気部品といった２つの主要部品を備える。

【0003】

交流発電機は、固定子と呼ばれる鉄芯において固定されている巻線のセットに対して移動する回転子と呼ばれる回転磁石を備える。回転子は典型的には、回転子における巻線に電流が加えられると磁界を誘導する鉄の周りに巻線のセットを備える。

【0004】

交流発電機の故障のおよそ３５パーセントが回転子で生じる障害によって引き起こされることが推定される。したがって、性能の低下を引き起こし得る障害を特定するために交流発電機における回転子の状態を監視することは重要である。しかしながら、交流発電機の動作中、回転子は動いているため、回転子の状態を該回転子が動作している間に監視するための装置を設置することは不可能である。したがって、交流発電機を非稼働にして回転子の状態の物理検査を行うことが必要である。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の第１の態様によれば、交流発電機を監視する方法が提供される。方法は、交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することと、交流発電機出力データから交流発電機の回転子における予測励磁電流を推定することと、推定された予測励磁電流から交流発電機の等価開回路電圧を推定することと、推定された等価開回路電圧と交流発電機の回転子における測定された励磁電流とを使用して、交流発電機についての特性試験曲線をグラフ化することと、特性試験曲線を使用して交流発電機の回転子の状態を評価することと、を含む。

【0006】

交流発電機出力データを使用して交流発電機の回転子における予測励磁電流を判断することによって、交流発電機が稼働中に交流発電機の性能を評価することができる。

【0007】

一実施形態では、方法は、交流発電機についての第１の特性基準曲線をルックアップすることをさらに含み、交流発電機出力データから交流発電機の回転子における励磁電流を推定することは、第１の特性基準曲線を使用することを含む。交流発電機についての第１の特性基準曲線はＶ曲線であってよい。

【0008】

一実施形態では、方法は、交流発電機についての第２の特性基準曲線をルックアップすることをさらに含み、第２の特性曲線を使用して、回転子における予測励磁電流から交流発電機の等価開回路電圧が推定される。

【0009】

交流発電機についての第２の特性曲線は、無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線であってよい。

【0010】

本開示の第２の態様によれば、交流発電機を監視する方法が提供される。方法は、交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することであって、交流発電機出力データは交流発電機の回転子における測定された励磁電流を含む、交流発電機出力データを受信することと、交流発電機出力データから交流発電機の回転子における予測励磁電流を推定することと、交流発電機の回転子における予測励磁電流を交流発電機の回転子における測定された励磁電流と比較することによって交流発電機の回転子の状態を評価することと、を含む。

【0011】

一実施形態では、交流発電機の回転子における予測励磁電流を交流発電機の回転子における測定された励磁電流と比較することは、予測励磁電流と測定された励磁電流との間の偏差を算出することを含む。

【0012】

一実施形態では、方法は、交流発電機についての第１の特性基準曲線をルックアップすることをさらに含み、交流発電機出力データから交流発電機の回転子における励磁電流を推定することは、特性基準曲線を使用することを含む。第１の特性基準曲線はＶ曲線であってよい。

【0013】

第１の態様および第２の態様の両方の実施形態は、交流発電機の回転子の状態を示すグラフを生成することをさらに含み得る。グラフは、ある期間にわたる交流発電機の回転子の状態を示し得る。

【0014】

本開示の第３の態様によれば、プロセッサ上で実行されるとき、プロセッサに上記に示されるような方法を実行させるプロセッサ実行可能命令を記憶するコンピュータ可読媒体が提供される。

【0015】

本開示の第４の態様によれば、交流発電機監視システムが提供される。交流発電機監視システムは、プロセッサおよびデータ記憶装置を備え、該データ記憶装置は、プロセッサに、交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することと、交流発電機出力データから交流発電機の回転子における予測励磁電流を推定することと、推定された予測励磁電流から交流発電機の等価開回路電圧を推定することと、推定された等価開回路電圧と交流発電機の回転子における測定された励磁電流とを使用して、交流発電機についての特性試験曲線をグラフ化することと、特性試験曲線を使用して交流発電機の回転子の状態を評価することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令を記憶する。

【0016】

一実施形態では、データ記憶装置は、プロセッサに、交流発電機についての第１の特性基準曲線をルックアップすることと、第１の特性基準曲線を使用して交流発電機出力データから交流発電機の回転子における励磁電流を推定することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する。第１の特性基準曲線はＶ曲線であってよい。

【0017】

一実施形態では、データ記憶装置は、プロセッサに、交流発電機についての第２の特性基準曲線をルックアップすることと、第２の特性基準曲線を使用して回転子における予測励磁電流から交流発電機の等価開回路電圧を推定することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する。第２の特性基準曲線は、無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線であってよい。

【0018】

本開示の第５の態様によれば、交流発電機監視システムが提供される。交流発電機監視システムは、プロセッサおよびデータ記憶装置を備え、該データ記憶装置は、プロセッサに、交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することであって、交流発電機出力データは交流発電機の回転子における測定された励磁電流を含む、交流発電機出力データを受信することと、交流発電機出力データから交流発電機の回転子における予測励磁電流を推定することと、交流発電機の回転子における予測励磁電流を交流発電機の回転子における測定された励磁電流と比較することによって交流発電機の回転子の状態を評価することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令を記憶する。

【0019】

一実施形態では、データ記憶装置は、プロセッサに、予測励磁電流と測定された励磁電流との間の偏差を算出することによって、交流発電機の回転子における予測励磁電流を交流発電機の回転子における測定された励磁電流と比較させるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する。

【0020】

一実施形態では、データ記憶装置は、プロセッサに、交流発電機についての第１の特性基準曲線をルックアップすることと、特性基準曲線を使用して交流発電機出力データから交流発電機の回転子における励磁電流を推定することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する。第１の特性基準曲線はＶ曲線であってよい。

【0021】

第４の態様および第５の態様の両方の実施形態において、データ記憶装置は、プロセッサに、交流発電機の回転子の状態を示すグラフを生成させるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する。グラフは、ある期間にわたる交流発電機の回転子の状態を示し得る。

【0022】

本発明のさらなる実施形態は、以下の条項に示される。

【0023】

１．交流発電機を監視する方法であって、
交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することと、
交流発電機出力データから交流発電機の回転子における予測励磁電流を推定することと、
推定された予測励磁電流から交流発電機の等価開回路電圧を推定することと、
推定された等価開回路電圧と交流発電機の回転子における測定された励磁電流とを使用して、交流発電機についての特性試験曲線をグラフ化することと、
特性試験曲線を使用して交流発電機の回転子の状態を評価することと、を含む、方法。

【0024】

２．交流発電機についての第１の特性基準曲線をルックアップすることをさらに含み、交流発電機出力データから交流発電機の回転子における励磁電流を推定することは、第１の特性基準曲線を使用することを含む、条項１に記載の方法。

【0025】

３．交流発電機についての第１の特性基準曲線はＶ曲線である、条項２に記載の方法。

【0026】

４．第２の特性基準曲線をルックアップすることをさらに含み、回転子における推定された励磁電流を使用して等価開回路電圧を推定することは、第２の特性基準曲線を使用することを含む、先行するいずれかの条項に記載の方法。

【0027】

５．第２の特性基準曲線は、無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線である、条項４に記載の方法。

【0028】

６．特性試験曲線は、無負荷飽和特性試験曲線または開回路特性試験曲線である、先行するいずれかの条項に記載の方法。

【0029】

７．交流発電機を監視する方法であって、
交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することであって、交流発電機出力データは交流発電機の回転子における測定された励磁電流を含む、交流発電機出力データを受信することと、
交流発電機出力データから交流発電機の回転子における予測励磁電流を推定することと、
交流発電機の回転子における予測励磁電流を交流発電機の回転子における測定された励磁電流と比較することによって交流発電機の回転子の状態を評価することと、を含む、方法。

【0030】

８．交流発電機の回転子における予測励磁電流を交流発電機の回転子における測定された励磁電流と比較することは、予測励磁電流と測定された励磁電流との間の偏差を算出することを含む、条項７に記載の方法。

【0031】

９．交流発電機についての第１の特性基準曲線をルックアップすることをさらに含み、交流発電機出力データから交流発電機の回転子における励磁電流を推定することは、特性基準曲線を使用することを含む、条項７または条項８に記載の方法。

【0032】

１０．交流発電機についての第１の特性基準曲線はＶ曲線である、条項９に記載の方法。

【0033】

１１．交流発電機の回転子の状態を示すグラフを生成することをさらに含む、先行するいずれかの条項に記載の方法。

【0034】

１２．交流発電機の回転子の状態を示すグラフはある期間にわたる結果を示す、条項１１に記載の方法。

【0035】

１３．プロセッサ上で実行されるとき、プロセッサに条項１～１２のいずれか１つに記載の方法を実行させるプロセッサ実行可能命令を記憶する、コンピュータ可読媒体。

【0036】

１４．プロセッサおよびデータ記憶装置を備える交流発電機監視システムであって、該データ記憶装置は、プロセッサに、
交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することと、
交流発電機出力データから交流発電機の回転子における予測励磁電流を推定することと、
推定された予測励磁電流から交流発電機の等価開回路電圧を推定することと、
推定された等価開回路電圧と交流発電機の回転子における測定された励磁電流とを使用して、交流発電機についての特性試験曲線をグラフ化することと、
特性試験曲線を使用して交流発電機の回転子の状態を評価することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令を記憶する、交流発電機監視システム。

【0037】

１５．データ記憶装置は、プロセッサに、交流発電機についての第１の特性基準曲線をルックアップすることと、第１の特性基準曲線を使用して交流発電機出力データから交流発電機の回転子における励磁電流を推定することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する、条項１４に記載の交流発電機監視システム。

【0038】

１６．交流発電機についての第１の特性基準曲線はＶ曲線である、条項１５に記載の交流発電機監視システム。

【0039】

１７．データ記憶装置は、プロセッサに、第２の特性基準曲線をルックアップすることと、第２の特性基準曲線を使用して、推定された回転子における励磁電流を使用して等価開回路電圧を推定することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する、条項１４～１６のいずれか１つに記載の交流発電機監視システム。

【0040】

１８．第２の特性基準曲線は、無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線である、条項１７に記載の交流発電機監視システム。

【0041】

１９．特性試験曲線は、無負荷飽和特性試験曲線または開回路特性試験曲線である、条項１４～１８のいずれか１つに記載の交流発電機監視システム。

【0042】

２０．プロセッサおよびデータ記憶装置を備える交流発電機監視システムであって、該データ記憶装置は、プロセッサに、
交流発電機の電気出力を示す交流発電機出力データを受信することであって、交流発電機出力データは交流発電機の回転子における測定された励磁電流を含む、交流発電機出力データを受信することと、
交流発電機出力データから交流発電機の回転子における予測励磁電流を推定することと、
交流発電機の回転子における予測励磁電流を交流発電機の回転子における測定された励磁電流と比較することによって交流発電機の回転子の状態を評価することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令を記憶する、交流発電機監視システム。

【0043】

２１．データ記憶装置は、プロセッサに、予測励磁電流と測定された励磁電流との間の偏差を算出することによって、交流発電機の回転子における予測励磁電流を交流発電機の回転子における測定された励磁電流と比較させるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する、条項２０に記載の交流発電機監視システム。

【0044】

２２．データ記憶装置は、プロセッサに、交流発電機についての第１の特性基準曲線をルックアップすることと、特性基準曲線を使用して交流発電機出力データから交流発電機の回転子における励磁電流を推定することと、を行わせるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する、条項２０または２１に記載の交流発電機監視システム。

【0045】

２３．交流発電機についての第１の特性基準曲線はＶ曲線である、条項２２に記載の交流発電機監視システム。

【0046】

２４．データ記憶装置は、プロセッサに、交流発電機の回転子の状態を示すグラフを生成させるように動作可能なコンピュータ・プログラム命令をさらに記憶する、条項１４～２３のいずれか１つに記載の交流発電機監視システム。

【0047】

２５．交流発電機の回転子の状態を示すグラフは、ある期間にわたる結果を示す、条項２４に記載の交流発電機監視システム。

【0048】

以下では、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を非限定的な例として説明する。

【図面の簡単な説明】

【0049】

【図1】交流発電機を含む発電機に結合された本発明の一実施形態による交流発電機監視システムを示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態による交流発電機監視システムを示すブロック図である。

【図3A】本発明の一実施形態による交流発電機を監視する方法を示すフローチャートである。

【図3B】本発明の一実施形態による交流発電機を監視する方法を示すフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態による方法における予測されるＤＣ励磁電流の推定を示すＶ曲線を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態による方法における等価開回路特性電圧の推定を示す開回路特性曲線を示す図である。

【図6A】本発明の一実施形態による、算出された電流動作パラメータを示す交流発電機についての開回路特性曲線を示す図である。

【図6B】本発明の一実施形態による、算出された経時的な動作パラメータを示す交流発電機についての開回路特性曲線を示す図である。

【図7】本発明の一実施形態による、算出された動作パラメータおよび測定された動作パラメータを示す交流発電機についてのＶ曲線を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0050】

図１は、交流発電機を含む発電機に結合された本発明の一実施形態による交流発電機監視システムを示すブロック図である。図１に示されるように、発電機１０は、エンジンまたはタービンなどの機械部品１２を含む。機械部品１２は、機械部品１２を交流発電機２０に結合するシャフト１４を駆動する。交流発電機２０は、シャフト１４に結合される回転子２２と、固定子２４とを備える。シャフト１４が回転するとき、回転子２２は固定子２４に対して回転する。固定子２４は、鉄芯、およびコイル巻線のセットを含む。回転子２２は鉄芯の周りにコイル巻線のセットを備える。磁界を生じさせる電機子電流を回転子２２におけるコイル巻線に加え、回転子２２の回転によって、交流を生成する起電力が固定子２４のコイルにおいて生成される。

【0051】

交流は発電機の電気出力３０を形成する。交流発電機監視システム１００は、交流発電機２０の有効電力、電流出力、および力率など、電気出力３０の指示を含む出力データ３２を受信する。交流発電機監視システム１００は、出力データ３２を使用して、出力データ３２に基づく予測励磁電流を判断し、この予測励磁電流を使用して、交流発電機監視システム１００は、回転子２２に適用されるいずれの追加のセンサまたは装置も必要なく、または物理検査のために発電機１０を非稼働にする必要なく、回転子２２の状態を稼働中に評価できるようにする。

【0052】

図２は、本発明の一実施形態による交流発電機監視システムを示す。交流発電機監視システム１００は、本発明の実施形態による地理データ処理方法を実施するコンピュータ・プログラム・モジュールを記憶するメモリを有するコンピュータ・システムである。

【0053】

交流発電機監視システム１００は、プロセッサ１１０、ワーキング・メモリ１１２、入力インターフェース１１４、ユーザ・インターフェース１１６、出力インターフェース１１８、プログラム・ストレージ１２０、およびデータ・ストレージ１４０を備える。プロセッサ１１０は、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）チップとして実装されてよい。プログラム・ストレージ１２０は、コンピュータ・プログラム・モジュールを記憶するハード・ディスク・ドライブなどの不揮発性記憶装置である。コンピュータ・プログラム・モジュールは、ワーキング・メモリ１１２にロードされてプロセッサ１１０によって実行される。入力インターフェース１１４は、交流発電機からの出力データなどのデータを交流発電機監視システム１００が受信できるようにするインターフェースである。入力インターフェース１１４は、Ｗｉ－ＦｉまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈインターフェースなどの無線ネットワーク・インターフェースであってよく、代替的には、有線インターフェースであってよい。ユーザ・インターフェース１１６によって、交流発電機監視システム１００のユーザは交流発電機からの出力データなどのデータを入力することができ、かつユーザ・インターフェース１１６は、グラフィカル・ユーザ・インターフェースとして実装され得る。出力インターフェース１１８は、データを出力し、かつディスプレイまたはデータ・インターフェースとして実装されてよい。

【0054】

プログラム・ストレージ１２０は、特性曲線ルックアップ・モジュール１２２、ＤＣ励磁電流推定モジュール１２４、開回路特性（ＯＣＣ）電圧ルックアップ・モジュール１２６、交流発電機状態評価モジュール１２８、およびグラフ生成モジュール１３０を記憶する。コンピュータ・プログラム・モジュールによって、プロセッサ１１０は、以下により詳細に説明される様々なデータ処理を実行する。プログラム・ストレージ１２０は、状況に応じて、コンピュータ可読記憶媒体および／または非一時的コンピュータ可読媒体と称され得る。図２に図示されるように、コンピュータ・プログラム・モジュールは、交流発電機監視システム１００によって実装される各々の機能を実行する別個のモジュールである。これらのモジュール間の境界は例示に過ぎず、代替的な実施形態では、モジュールをマージする、または代替的にはモジュールの機能を分解する場合があることが理解されるであろう。例えば、本明細書に論じられるモジュールは、複数のコンピュータ・プロセスとして、オプションとして複数のコンピュータ上で実行されるサブ・モジュールに分解され得る。さらに、代替的な実施形態では、特定のモジュールまたはサブ・モジュールの複数のインスタンスを組み合わせてよい。コンピュータ・プログラム・モジュールのソフトウェア実装形態について本明細書に説明されているが、これらは代替的には、ソフトウェアに実装されるものと等価の機能を実装する回路網を含む１つまたは複数のハードウェア・モジュール（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイまたは特定用途向け集積回路など）として実装されてよいことも理解されるであろう。

【0055】

交流発電機監視システム１００はコンピュータに関連して説明されているが、交流発電機監視システム１００が、互いに通信してタスクを実行するために協働する２つ以上のコンピュータによって形成され得ることは理解されるべきである。例えば、限定はされないが、あるアプリケーションは、このアプリケーションの命令の並行処理および／または並列処理を可能にするようにパーティション分割され得る。代替的には、アプリケーションによって処理されるデータは、２つ以上のコンピュータによって設定されたデータの種々の部分の並行処理および／または並列処理を可能にするようにパーティション分割され得る。一実施形態では、仮想化ソフトウェアは、交流発電機監視システム１００によって用いられて、交流発電機監視システム１００におけるいくつかのコンピュータに直接バインドされていないいくつかのサーバの機能を提供し得る。一実施形態では、上に論じられた機能は、アプリケーション、および／またはクラウド・コンピューティング環境におけるアプリケーションを実行することによって提供され得る。クラウド・コンピューティングは、動的にスケーラブルなコンピューティング・リソースを使用してネットワーク接続を介してコンピューティング・サービスを提供することを含み得る。クラウド・コンピューティング環境は、企業によって確立され得る、および／またはサード・パーティのプロバイダから必要に応じて賃借され得る。

【0056】

交流発電機監視システム１００は、交流発電機特性曲線ストレージ１４０に結合される。交流発電機特性曲線ストレージは、交流発電機に対する、電機子電流と界磁電流との間の関係を示す、Ｖ曲線および無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線、ならびに交流発電機に対する開回路特性電圧曲線などの特性曲線を記憶するデータベースである。交流発電機特性曲線ストレージ１４０に記憶された特性曲線は、製造または組み立て後の試験が行われるときに個々の交流発電機の特性を示し得る。

【0057】

図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の一実施形態による交流発電機を監視する方法を示すフローチャートである。図３Ａに示される方法３００、および図３Ｂに示される方法３５０は、図２に示される交流発電機監視システム１００によって実行される。

【0058】

図３Ａは、交流発電機についての特性試験曲線が生成される交流発電機を監視する方法を示す。

【0059】

ステップ３０２において、交流発電機監視システム１００は、交流発電機出力データを受信する。交流発電機出力データは、交流発電機２０の瞬時出力、例えば、交流発電機２０の有効電力、出力電流、および／または力率の指示を含む。交流発電機出力データは、交流発電機の実際の出力電圧および測定された励磁電流の指示も含む。交流発電機出力データは、交流発電機監視システム１００の入力インターフェース１１４を通して、例えば、交流発電機２０の制御モジュールにリンクされたネットワーク接続を介して受信され得る。代替的には、交流発電機出力データは、ユーザによって交流発電機監視システム１００のユーザ・インターフェース１１６に入力されてよい。ユーザは、交流発電機２０上の制御モジュールのディスプレイから交流発電機出力データを読み取り、かつこのデータをユーザ・インターフェース１１６に入力し得る。いくつかの実施形態では、ユーザは、交流発電機出力データをモバイル・デバイスに入力してネットワーク接続を介して交流発電機監視システム１００に送信してよい。交流発電機出力データは、関係する交流発電機の指示、例えば、交流発電機のタグ番号またはシリアル番号と共に交流発電機監視システム１００に提供され得る。さらに、交流発電機出力データは、出力データが取り込まれた、時間およびデータを示すタイム・スタンプと共に交流発電機監視システム１００に提供され得る。

【0060】

ステップ３０４において、特性曲線ルックアップ・モジュール１２２は、交流発電機監視システム１００のプロセッサ１１０によって実行されて、交流発電機特性曲線ストレージ１４０における交流発電機についての特性曲線をルックアップする。特性曲線は、交流発電機の指示を使用してルックアップされてよい。交流発電機特性曲線ストレージ１４０に記憶された特性曲線は、Ｖ曲線および開回路特性（ＯＣＣ）電圧曲線を含む。特性曲線は、特定の交流発電機に特有であり得、上記のように、製造されるまたは最初に試験されるときに交流発電機の特性を示し得る。

【0061】

ステップ３０６において、ＤＣ励磁電流励磁モジュール１２４は、交流発電機監視システム１００のプロセッサ１１０によって実行されて、交流発電機出力データに基づいて交流発電機における励磁電流を推定する。

【0062】

図４は、本発明の一実施形態による方法における予測されるＤＣ励磁電流の推定を示すＶ曲線である。図４に示されるように、Ｖ曲線４００は、種々の電力出力４１０に対する電機子電流と界磁電流との間の関係を示す。電機子電流は固定子における電流であり、界磁電流は回転子における電流である。図４は、０、０．２５、０．５、０．７５、および１の電力出力を示す。図４は、種々の遅れ力率または進み力率も示す。０．８の進み力率の曲線４２２、力率１の複合曲線４２０、および０．８の遅れ力率の曲線４２４が図４に示されている。

【0063】

界磁電流は、図４に示されるＶ曲線からの外挿によって推定可能である。交流発電機出力データは交流発電機の電力出力、力率、および／または出力電流の指示を含むため、交流発電機出力データは、予測されるＤＣ励磁電流に対応する界磁電流を推定するためにＶ曲線と組み合わせて使用可能である。交流発電機の出力電流は電機子電流に対応し、これを力率および電力出力と組み合わせて使用して、界磁電流または予測励磁電流が推定可能である。

【0064】

ここで図３Ａに戻ると、ステップ３０８において、ＯＣＣ電圧推定モジュール１２６は、交流発電機監視システム１００のプロセッサ１１０によって実行されて、等価開回路特性（ＯＣＣ）電圧を、ステップ３０６において判断された予測されるＤＣ励磁電流を使用して推定する。

【0065】

図５は、本発明の一実施形態による方法における等価開回路特性電圧の推定を示す開回路特性曲線である。図５に示されるように、開回路特性曲線は、交流発電機に対するＤＣ励磁電流と開回路電圧との間の関係を示す。

【0066】

ステップ３０６において判断された予測励磁電流を使用して、開回路特性曲線から等価開回路特性電圧が推定可能である。図５に示されるように、ＤＣ励磁電流が値ｘを有する場合、等価開回路電圧はｙのように推定可能である。

【0067】

再び図３Ａに戻ると、ステップ３１０において、グラフ生成モジュール１３０は、プロセッサ１１０によって実行されて、特性試験曲線を生成することによって交流発電機の状態を評価する。ステップ３１０は、交流発電機２０の瞬時出力の指示を含む交流発電機出力データから得られた測定された励磁電流を使用する交流発電機の等価無負荷飽和特性試験または開回路特性試験、および、交流発電機特性曲線ストレージ１４０に記憶された交流発電機の無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線に対してステップ３０８において推定された交流発電機の等価開回路電圧をグラフ化することで構成されてよい。

【0068】

等価無負荷飽和特性プロットまたは開回路特性プロットと交流発電機の無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線との間のグラフによる偏差が見られ得る。例えば、正常な交流発電機上で、等価無負荷飽和特性プロットまたは開回路特性プロットは交流発電機の無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線上にあるべきであることが予測される。しかしながら、機械は、等価無負荷飽和特性プロットまたは開回路特性プロットが無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線の下に位置する場合、性能が劣っているまたは劣化していると見なされる可能性がある。等価無負荷飽和特性プロットまたは開回路特性プロットが無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線からかなり下に位置する場合、機械は故障していると見なされる可能性があり、機械をさらに動作させるとさらなる損傷がもたらされることになる。

【0069】

ステップ３１０において、グラフ生成モジュール１３０は、交流発電機監視システム１００のプロセッサ１１０によって実行されて、評価の結果を示すグラフを生成する。グラフは、経時的に推定された等価無負荷飽和特性プロットまたは開回路特性プロット、または算出された予測されるＤＣ励磁電流および経時的に測定されたＤＣ励磁電流を示すグラフを含み得る。

【0070】

代替的には、グラフは、交流発電機の特性曲線上でグラフ化された算出済みの動作パラメータを示し得る。そのようなグラフの例は図６Ａおよび図６Ｂに示されている。

【0071】

図６Ａは、本発明の一実施形態による、算出された電流動作パラメータを示す交流発電機の無負荷飽和特性曲線または開回路特性曲線であり、図６Ｂは、本発明の一実施形態による、算出された電流動作パラメータを示す交流発電機のＶ曲線である。

【0072】

図６Ａに示されるように、算出された等価開回路電圧は測定されたＤＣ励磁電流に対してグラフ化される。プロットは、交流発電機特性曲線ストレージ１４０に記憶された特性曲線６１０を示す。特性曲線６１０に対して、算出された等価開回路電圧および測定されたＤＣ励磁電流に対応する点６２０が示される。さらに、特性曲線６１０からのパーセント偏差を表す破線６３０もプロット上に示されている。破線６３０は、特性曲線６１０からの５％または１０％の偏差を表し得る。

【0073】

図６Ｂは、本発明の一実施形態による、算出された経時的な動作パラメータを示す交流発電機についての開回路特性である。図６Ａと同様に、プロットは、交流発電機特性曲線ストレージ１４０に記憶された特性曲線６５０を示す。特性曲線６５０に対して、算出された等価開回路電圧および測定されたＤＣ励磁電流に対応する複数の点６６０が示されている。複数の点６６０から傾向線６６２が判断される。図６Ａと同様に、プロットは、特性曲線６７０からのパーセンテージ偏差を示す破線も含む。

【0074】

ここで図３Ａに戻ると、ステップ３１２において、ステップ３１２で生成されたグラフが、交流発電機監視システム１００の出力インターフェース１１８によって出力される。このステップは、ディスプレイ上のグラフをユーザに対して表示すること、またはグラフをユーザ・デバイスに送ってユーザに対して表示することを含んでよい。

【0075】

ステップ３１０において生成されたグラフは、複数の測定を使用して生成されてよい。いくつかの実施形態において、そのようなグラフは、例えば、励磁電流および測定されたＤＣ励磁電流の変動、および／または経時的な偏差を示すように、時間軸に対してグラフ化され得る。

【0076】

図３Ｂは、予測励磁電流が測定された励磁電流と比較される、交流発電機を監視する方法を示す。

【0077】

図３Ｂに示されるステップ３５２、３５４、および３５６は、図３Ａに示されるステップ３０２、３０４、および３０６に対応し、これらのステップにおいて実行される処理は図３Ａを参照して上述されている。

【0078】

ステップ３５８において、交流発電機状態評価モジュール１２８は、交流発電機監視システム１００のプロセッサ１１０によって実行されて、ステップ３５６において算出された予測励磁電流を、交流発電機出力データの一部としてステップ３５２において受信された測定された励磁電流と比較する。算出された予測されるＤＣ励磁電流と測定されたＤＣ励磁電流との間の偏差が算出され得る。この偏差はパーセンテージで判断され得る。偏差はある閾値と比較されてよく、パーセンテージ偏差に基づくさらなる動作が推奨され得る。例えば、５％未満の偏差はさらなる動作が推奨されないわずかな偏差と見なされ得、５％～１０％の偏差は大きな偏差と見なされ得、さらなる検査が推奨される場合があり、例えば、物理検査がスケジュールされ得る。１０％を上回る偏差は交流発電機の潜在的な故障と見なされ得、交流発電機は停止され得る。

【0079】

ステップ３６０において、グラフ生成モジュール１３０は、交流発電機監視システム１００のプロセッサ１１０によって実行されて、偏差を示すグラフを生成する。

【0080】

図７は、算出された励磁電流値および測定された励磁電流値を示す交流発電機についてのＶ曲線である。測定値７１０は交流発電機出力データからの値に対応し、算出値７２０はステップ３５６において算出された値である。

【0081】

ここで図３Ｂに戻ると、ステップ３６２において、ステップ３６０において生成されたグラフは交流発電機監視システム１００の出力インターフェース１１８によって出力される。このステップは、ディスプレイ上のグラフをユーザに対して表示すること、またはグラフをユーザ・デバイスに送ってユーザに対して表示することを含んでよい。

【0082】

前述の説明では例示的な実施形態について説明されているが、実施形態の多くの変形が本発明の範囲および趣旨の範囲内でなされ得ることは、当業者には理解されるであろう。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【国際調査報告】