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JP7217682B2 - Diagnosis system and method for rotary electric machine - Google Patents
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JP7217682B2 - Diagnosis system and method for rotary electric machine - Google Patents

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Description

本発明は、電動機、発電機、及び誘導機などの回転電機の診断システムと診断方法に関する。 The present invention relates to a diagnostic system and diagnostic method for rotating electric machines such as electric motors, generators, and induction machines.

電動機、発電機、及び誘導機などの回転電機は、突発的な故障を起こすと、ユーザのシステム全体に対して想定外の稼動停止をもたらし、社会生活に大きな損失を与える恐れがあり得る。例えば、各種の生産工場において回転電機が予期せぬタイミングで停止すると、製作中の製品をすべて失い、発注先への納期が遅れる場合がある。また、発電所における突発的な発電機の停止は、経済的に大きな損失を生じうる。回転電機の故障原因のうち、軸受に関するものが35%で絶縁に関するものが35%であるという報告があり、これらの故障を発生前に未然に防ぐことは、回転電機の安定した稼働に大きく貢献する。 Sudden failure of rotary electric machines such as electric motors, generators, and induction machines can bring about an unexpected stoppage of operation of the user's entire system, resulting in great loss to social life. For example, if a rotating electrical machine stops unexpectedly at various production plants, all the products being manufactured may be lost, delaying the delivery to the supplier. Sudden stoppage of generators in power plants can also cause large economic losses. It is reported that bearings account for 35% of the failures of rotating electric machines, and that insulation accounts for 35%. Preventing these failures before they occur greatly contributes to the stable operation of rotating electric machines. do.

近年、材料や装置構造における技術革新によって、回転電機を含めた電気機器は、機器の信頼性と製造容易性などのトレードオフとなる事象に対し、バランス良く設計されるようになってきた。しかし、周囲環境や稼働条件が過酷な場合において、電気機器が故障するケースも散見されるようになり、安価かつ高精度な診断技術を併用することの重要性が高くなっている。 In recent years, due to technological innovations in materials and device structures, electrical equipment including rotating electric machines has come to be designed in a well-balanced manner with respect to trade-offs such as equipment reliability and manufacturability. However, there have been occasional cases of electrical equipment failing under harsh ambient environments and operating conditions, making it increasingly important to use inexpensive and highly accurate diagnostic technology.

回転電機の従来の診断システムの例として、特許文献1には、三相給電電路の零相電流を計測し、計測した零相電流から抽出した高調波成分に基づいて、各相の給電電路の絶縁抵抗値を導出する絶縁劣化診断装置が記載されている。また、特許文献2には、回転電機の各相の引き出し線のそれぞれに取り付けられた電流センサと、全ての相の引き出し線に一括して取り付けられた電流センサを使用することによって、零相電流と固定子巻線の絶縁材を介して流れる漏れ電流を計測して、軸受の劣化と固定子巻線の絶縁の劣化を診断する劣化診断システムが記載されている。 As an example of a conventional diagnostic system for a rotating electric machine, Patent Document 1 discloses that the zero-phase current of a three-phase power supply line is measured, and based on the harmonic components extracted from the measured zero-phase current, the power supply line of each phase is detected. An insulation deterioration diagnosis device for deriving an insulation resistance value is described. Further, in Patent Document 2, by using a current sensor attached to each lead wire of each phase of a rotating electric machine and a current sensor attached collectively to the lead wires of all phases, the zero-phase current and a deterioration diagnosis system for diagnosing deterioration of the bearing and deterioration of the insulation of the stator winding by measuring the leakage current flowing through the insulation material of the stator winding.

特開2013-130440号公報JP 2013-130440 A 特開2015-215275号公報JP 2015-215275 A

回転電機は、固定子と回転子を備え、固定子と回転子のコアに設けられたスロット内にコイルが収納される。スロット内に配置されたコイルは、表面が絶縁層で覆われている。コイルがスロットから脱落するのを防ぐために、スロットの開口部に磁性楔が設置される。 A rotating electrical machine includes a stator and a rotor, and coils are accommodated in slots provided in cores of the stator and rotor. The surface of the coil arranged in the slot is covered with an insulating layer. A magnetic wedge is placed at the opening of the slot to prevent the coil from falling out of the slot.

回転電機の事故の要因のうちで多くの割合を占めるのは、磁性楔がスロットから脱落したりスロットに対して緩くなったりすることによるコイルの破損である。磁性楔のスロットからの脱落やスロットに対する緩みが生じると、磁性楔や磁性楔の破片が、スロット内に配置されたコイルを覆う絶縁層を破壊し、回転電機に絶縁破壊が起こって異常が生じ得る。 A major cause of accidents in rotating electric machines is damage to coils due to magnetic wedges coming off or becoming loose with respect to slots. If the magnetic wedge falls out of the slot or loosens from the slot, the magnetic wedge or fragments of the magnetic wedge break the insulating layer covering the coil arranged in the slot, causing dielectric breakdown and abnormalities in the rotating electrical machine. obtain.

特許文献1や特許文献2に記載されたような従来の診断システムでは、磁性楔のスロットからの脱落やスロットに対する緩みを検出できない。このため、従来は、主に目視により磁性楔のスロットからの脱落やスロットに対する緩みを検出しており、検出に必要な労力が大きく、見落としによる検出漏れがあると、コイルが破損して回転電機に絶縁破壊が起こる可能性があるという課題がある。このため、磁性楔のスロットからの脱落やスロットに対する緩みという、回転電機の異常を検出できる診断システムが望まれている。 Conventional diagnostic systems, such as those described in US Pat. For this reason, conventionally, the magnetic wedges have been visually detected to be loose from the slots or loose from the slots. There is a problem that dielectric breakdown may occur in Therefore, there is a demand for a diagnostic system capable of detecting abnormalities in the rotating electric machine, such as the magnetic wedge coming off the slot or loosening from the slot.

本発明は、磁性楔の、固定子または回転子のコアのスロットからの脱落やスロットに対する緩みを検出し、回転電機の異常を検出可能な、回転電機の診断システムと診断方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a diagnostic system and diagnostic method for a rotating electrical machine that can detect an abnormality in the rotating electrical machine by detecting a magnetic wedge falling out of a slot of a core of a stator or rotor or loosening from the slot. aim.

本発明による回転電機の診断システムは、回転電機のコイルに接続された往復ケーブルに設置され、前記往復ケーブルに流れる往復電流を計測する電流センサと、前記電流センサが計測した前記往復電流を入力し、前記往復電流から、前記コイルに流入する電流と前記コイルから流出する電流の差分である漏れ電流を求める診断装置とを備える。前記診断装置は、前記漏れ電流の波形から前記漏れ電流の周波数領域のスペクトルを求め、求めた前記スペクトルが、前記回転電機が正常な場合における前記漏れ電流の周波数領域のスペクトルと異なっていれば、前記回転電機が異常であると判断する。 A diagnostic system for a rotating electrical machine according to the present invention includes: a current sensor installed in a reciprocating cable connected to a coil of the rotating electrical machine; measuring a reciprocating current flowing through the reciprocating cable; and inputting the reciprocating current measured by the current sensor. and a diagnostic device for obtaining, from the reciprocating current, leakage current, which is the difference between the current flowing into the coil and the current flowing out of the coil. The diagnosis device obtains a spectrum of the frequency domain of the leakage current from the waveform of the leakage current, and if the obtained spectrum is different from the spectrum of the frequency domain of the leakage current when the rotating electrical machine is normal, It is determined that the rotating electric machine is abnormal.

本発明による回転電機の診断方法は、回転電機のコイルに接続された往復ケーブルに設置された電流センサで、前記往復ケーブルに流れる往復電流を計測する計測工程と、前記往復電流から、前記コイルに流入する電流と前記コイルから流出する電流の差分である漏れ電流を求める漏れ電流取得工程と、前記漏れ電流の波形から前記漏れ電流の周波数領域のスペクトルを求め、求めた前記スペクトルが、前記回転電機が正常な場合における前記漏れ電流の周波数領域のスペクトルと異なっていれば、前記回転電機が異常であると判断する診断工程とを備える。 A method for diagnosing a rotating electrical machine according to the present invention comprises a measuring step of measuring a reciprocating current flowing in a reciprocating cable with a current sensor installed in a reciprocating cable connected to a coil of the rotating electrical machine; a leakage current obtaining step of obtaining a leakage current that is a difference between the current flowing in and the current flowing out of the coil; obtaining a spectrum of the leakage current in the frequency domain from the waveform of the leakage current; a diagnosis step of determining that the rotating electric machine is abnormal if the spectrum of the frequency domain of the leakage current is different from a normal spectrum of the leakage current.

本発明によると、磁性楔の、固定子または回転子のコアのスロットからの脱落やスロットに対する緩みを検出し、回転電機の異常を検出可能な、回転電機の診断システムと診断方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a diagnostic system and diagnostic method for a rotating electrical machine capable of detecting an abnormality in the rotating electrical machine by detecting the magnetic wedge falling off from the slot of the core of the stator or rotor or the looseness with respect to the slot. can be done.

本発明の実施例1による診断システムの構成を示す図。The figure which shows the structure of the diagnostic system by Example 1 of this invention. 対地漏れ電流の時間変化の例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a change in ground leakage current over time; 磁性楔が正常な場合における、対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルの例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a frequency domain spectrum of a ground leakage current when the magnetic wedge is normal; 磁性楔が異常な場合における、対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルの例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a frequency-domain spectrum of a ground leakage current when the magnetic wedge is abnormal; 本発明の実施例2において、図2に示した対地漏れ電流の時間変化の例にて周波数分析を行う時間帯を示した図。FIG. 3 is a diagram showing time zones for performing frequency analysis in the example of the time change of the ground leakage current shown in FIG. 2 in the second embodiment of the present invention; 本発明の実施例3による診断システムの構成を示す図。The figure which shows the structure of the diagnostic system by Example 3 of this invention. 本発明の実施例1による診断システムと、診断システムが診断する回転電機を示すブロック図。1 is a block diagram showing a diagnostic system according to a first embodiment of the present invention and a rotating electrical machine diagnosed by the diagnostic system; FIG. 回転電機の固定子の一部を示す図。The figure which shows a part of stator of a rotary electric machine. 複数条のケーブルからなる給電ケーブルが一対となって構成されている往復ケーブルに設置されている電流センサを示す図。The figure which shows the current sensor installed in the reciprocating cable in which the feeder cable which consists of multiple cables is comprised as a pair.

回転電機では、固定子と回転子のコアに設けられたスロットに設置された磁性楔がスロットから脱落したりスロットに対して緩くなったりすると、回転電機から漏れる磁場が歪む。従って、回転電機から漏れる磁場の変歪を検出すると、絶縁事故の要因のうちで比率の多い磁性楔の脱落や緩みを検出できる。回転電機から漏れる磁場の変歪は、スロット内に配置されたコイルからコイルの表面を覆う絶縁層にのみ漏れ流れる電流(以下、「対地漏れ電流」と称する)の高調波成分に現れる。 In a rotating electrical machine, when magnetic wedges installed in slots provided in cores of a stator and a rotor come off from the slots or become loose with respect to the slots, the magnetic field leaking from the rotating electrical machine is distorted. Therefore, by detecting the deformation of the magnetic field leaking from the rotary electric machine, it is possible to detect falling-off and loosening of the magnetic wedges, which account for a large proportion of insulation failure factors. The distortion of the magnetic field leaking from the rotating electric machine appears in the harmonic component of the current that leaks only from the coils arranged in the slots to the insulating layer covering the surface of the coil (hereinafter referred to as "ground leakage current").

本発明では、回転電機のコイルの各相に繋がる往復ケーブルに流れる往復電流を1つの電流センサで計測し、往復電流の差分を求めることで、対地漏れ電流を計測する。往復ケーブルとは、回転電機のコイルに流入する電流とコイルから流出する電流が流れる一対のケーブルのことである。往復電流の差分とは、コイルに流入する電流とコイルから流出する電流の差分(往復ケーブルの一方に流れる電流と他方に流れる電流の差分)のことである。対地漏れ電流は、電流センサが計測した往復電流から、往復電流の差分として求められる。 In the present invention, a single current sensor measures a reciprocating current flowing in a reciprocating cable connected to each phase of a coil of a rotating electric machine, and a difference between the reciprocating currents is obtained to measure a ground leakage current. A reciprocating cable is a pair of cables through which a current flowing into a coil of a rotating electrical machine and a current flowing out of a coil flow. The difference between the reciprocating currents is the difference between the current flowing into the coil and the current flowing out of the coil (the difference between the current flowing in one side of the reciprocating cable and the current flowing in the other side). The ground leakage current is obtained from the reciprocating current measured by the current sensor as the difference between the reciprocating currents.

本発明では、計測した対地漏れ電流に対して周波数分析を実施することで、磁性楔の、コアのスロットからの脱落やスロットに対する緩みを効率良く高精度に検出する。 In the present invention, by performing frequency analysis on the measured ground leakage current, the magnetic wedge is efficiently and accurately detected as falling out of the slot of the core or loosening with respect to the slot.

本発明では、磁性楔のスロットからの脱落やスロットに対する緩みという回転電機の異常を検出可能であり、これらに起因するコイルの破損と回転電機の絶縁破壊の発生を防止できる。これにより、省メンテナンスを可能とする新たな診断手法を提供でき、回転電機の診断サービスをより高効率化できる。また、回転電機の絶縁特性と相関のある量として、回転電機から漏れる磁場の変歪の他に、回転電機の静電容量成分の変化を検出することができる。 According to the present invention, it is possible to detect abnormalities in the rotating electrical machine, such as the magnetic wedge falling out of the slot or loosening from the slot, thereby preventing damage to the coil and dielectric breakdown of the rotating electrical machine caused by these. As a result, it is possible to provide a new diagnostic method that enables maintenance savings, and to improve the efficiency of diagnostic services for rotating electric machines. In addition to distortion of the magnetic field leaking from the rotating electrical machine, changes in the capacitance component of the rotating electrical machine can also be detected as quantities correlated with the insulation characteristics of the rotating electrical machine.

本発明による回転電機の診断システムと診断方法は、電動機、発電機、及び誘導機などの回転電機を診断することができる。特に、ガスタービン、鉄道、自動車、航空、及び風力発電機などに用いられる、負荷が変動する回転電機に有効である。 The diagnostic system and diagnostic method for a rotating electric machine according to the present invention can diagnose rotating electric machines such as electric motors, generators, and induction machines. In particular, it is effective for rotating electrical machines with varying loads, such as those used in gas turbines, railroads, automobiles, aircraft, and wind power generators.

以下、本発明の実施例による、回転電機の診断システム及び診断方法を、図面を用いて説明する。以下では、回転電機の固定子について診断を行う例を説明するが、本発明による、回転電機の診断システム及び診断方法は、回転子についても、固定子と同様に診断することができる。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。 Hereinafter, a diagnostic system and a diagnostic method for a rotating electric machine according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Although an example of diagnosing a stator of a rotating electrical machine will be described below, the diagnostic system and diagnostic method for a rotating electrical machine according to the present invention can diagnose a rotor in the same manner as the stator. In the drawings used in this specification, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and repeated description of these components may be omitted.

本発明の実施例1による、回転電機の診断システム及び診断方法について説明する。 A diagnosing system and a diagnosing method for a rotating electrical machine according to a first embodiment of the present invention will be described.

図7は、本発明の実施例1による診断システム10と、診断システム10が診断する回転電機1を示すブロック図である。回転電機1は、電力系統9に接続されている。診断システム10は、回転電機1に接続している往復ケーブル5に接続可能である。また、回転電機1は、負荷となる装置50に接続されている。 FIG. 7 is a block diagram showing the diagnosing system 10 according to the first embodiment of the present invention and the rotating electric machine 1 diagnosed by the diagnosing system 10. As shown in FIG. The rotating electric machine 1 is connected to a power system 9 . A diagnostic system 10 is connectable to a reciprocating cable 5 that connects to the rotating electrical machine 1 . In addition, the rotary electric machine 1 is connected to a device 50 that serves as a load.

図8は、回転電機1の固定子30の一部を示す図である。固定子30は、空隙を挟んで回転子40に対向し、固定子コア31と固定子コイル32を備える。固定子コア31には、スロット33が設けられている。固定子コイル32は、スロット33に収納され、表面が絶縁層34で覆われている。スロット33の開口部には、磁性楔35が設置されている。磁性楔35がスロット33から脱落したりスロット33に対して緩くなったりすると、磁性楔35や磁性楔35の破片が固定子コイル32を覆う絶縁層34を破壊し、固定子コイル32の破損や回転電機1の絶縁破壊という回転電機1の異常が起こり得る。 FIG. 8 is a diagram showing part of the stator 30 of the rotary electric machine 1. As shown in FIG. The stator 30 faces the rotor 40 across an air gap, and includes a stator core 31 and stator coils 32 . A slot 33 is provided in the stator core 31 . The stator coil 32 is housed in the slot 33 and covered with an insulating layer 34 on its surface. A magnetic wedge 35 is installed in the opening of the slot 33 . If the magnetic wedge 35 falls out of the slot 33 or becomes loose with respect to the slot 33, the magnetic wedge 35 and fragments of the magnetic wedge 35 destroy the insulating layer 34 covering the stator coil 32, causing the stator coil 32 to break or become loose. An abnormality of the rotary electric machine 1, namely dielectric breakdown of the rotary electric machine 1, may occur.

図1は、本実施例による診断システム10の構成を示す図であり、診断システム10と回転電機1と電力系統9を含めた全体回路を示している。本実施例では、回転電機1は、固定子コイル32の三相がΔ結線で結線されている。また、回転電機1は、電力系統9に給電ケーブル3で接続されている。給電ケーブル3は、端子箱の端子台4にて分岐し、往復ケーブル5として回転電機1に結線される。往復ケーブル5は、一対の給電ケーブル3で構成されており、回転電機1の固定子コイル32の1つの相ごとに接続する。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a diagnostic system 10 according to this embodiment, and shows an overall circuit including the diagnostic system 10, a rotating electric machine 1, and a power system 9. As shown in FIG. In this embodiment, the rotating electric machine 1 has three phases of the stator coil 32 connected in a delta connection. The rotating electric machine 1 is also connected to a power system 9 with a power supply cable 3 . The power supply cable 3 is branched at the terminal block 4 of the terminal box and connected to the rotary electric machine 1 as a reciprocating cable 5 . The reciprocating cable 5 is composed of a pair of power supply cables 3 and is connected for each phase of the stator coil 32 of the rotary electric machine 1 .

診断システム10は、電流センサ2と計測装置8と診断装置20を備える。なお、計測装置8と診断装置20は、1つの装置(例えば、コンピュータ)で構成しても、複数の装置で構成してもよい。 A diagnostic system 10 includes a current sensor 2 , a measuring device 8 and a diagnostic device 20 . Note that the measuring device 8 and the diagnostic device 20 may be configured by one device (for example, a computer) or may be configured by a plurality of devices.

電流センサ2は、回転電機1の固定子コイル32の各相に接続された往復ケーブル5に、相ごとに設置され、端子台4と回転電機1との間に位置する。電流センサ2は、回転電機1の固定子コイル32の各相に対して1つ、合計3つ設けられる。1つの電流センサ2は、往復ケーブル5を構成する一対の給電ケーブル3に設置され、往復ケーブル5に流れる往復電流(固定子コイル32に流入する電流と固定子コイル32から流出する電流)を計測する。 The current sensor 2 is installed for each phase on the reciprocating cable 5 connected to each phase of the stator coil 32 of the rotating electrical machine 1 and positioned between the terminal block 4 and the rotating electrical machine 1 . One current sensor 2 is provided for each phase of the stator coil 32 of the rotary electric machine 1, and a total of three current sensors 2 are provided. One current sensor 2 is installed on a pair of power supply cables 3 that constitute the reciprocating cable 5, and measures the reciprocating current flowing through the reciprocating cable 5 (the current flowing into the stator coil 32 and the current flowing out of the stator coil 32). do.

計測装置8は、電流センサ2に接続されており、通信機器と記憶媒体の少なくとも一方を備える。通信機器は、無線通信または有線通信によって、電流センサ2が計測した往復電流を診断装置20に送信する。記憶媒体は、電流センサ2が計測した往復電流を記憶する。記憶媒体は、計測装置8に対して着脱可能でもよい。また、計測装置8は、診断装置20に対して着脱可能でもよい。計測装置8は、例えば、ハードディスク付きパソコンとデータロガーや、記憶装置を備えUSB接続が可能なオシロスコープなどで構成することができる。 The measuring device 8 is connected to the current sensor 2 and has at least one of a communication device and a storage medium. The communication device transmits the reciprocating current measured by the current sensor 2 to the diagnostic device 20 by wireless communication or wired communication. The storage medium stores the reciprocating current measured by the current sensor 2 . The storage medium may be removable from the measuring device 8 . Moreover, the measuring device 8 may be detachable from the diagnostic device 20 . The measuring device 8 can be composed of, for example, a personal computer with a hard disk and a data logger, or an oscilloscope with a storage device and USB connection.

診断装置20は、電流センサ2が計測した往復電流を計測装置8から入力する。診断装置20は、計測装置8の通信機器から送信された往復電流を受信したり、往復電流を記憶した計測装置8の記憶媒体が接続されたりすることで、計測装置8から往復電流を入力する。診断装置20は、入力した往復電流から、対地漏れ電流(固定子コイル32から固定子コイル32の表面を覆う絶縁層34にのみ漏れ流れる電流)を求める。 The diagnostic device 20 inputs the reciprocating current measured by the current sensor 2 from the measuring device 8 . The diagnostic device 20 receives the reciprocating current transmitted from the communication device of the measuring device 8, or receives the reciprocating current from the measuring device 8 by being connected to the storage medium of the measuring device 8 storing the reciprocating current. . The diagnostic device 20 obtains a ground leakage current (a current leaking from the stator coil 32 only to the insulating layer 34 covering the surface of the stator coil 32) from the input reciprocating current.

本実施例による診断システム10では、回転電機1の固定子コイル32の各相に繋がる往復ケーブル5に電流センサ2が設置され、回転電機1の固定子コイル32の各相に流れる往復電流を1つの電流センサ2で計測し、診断装置20が往復電流の差分を求めることで、回転電機1の固定子コイル32の各相における対地漏れ電流を高精度に計測する。対地漏れ電流Iは、固定子コイル32から固定子コイル32の表面を覆う絶縁層34にのみ漏れ流れる電流のことであり、回転電機1の固定子コイル32に流入する電流I1の値から、固定子コイル32から流出する電流I2の値を引いて往復電流の差分を求めることで、得ることができる(I=I1-I2)。 In the diagnostic system 10 according to this embodiment, the current sensor 2 is installed in the reciprocating cable 5 connected to each phase of the stator coil 32 of the rotating electrical machine 1, and the reciprocating current flowing through each phase of the stator coil 32 of the rotating electrical machine 1 is The ground leakage current in each phase of the stator coil 32 of the rotary electric machine 1 is measured with high accuracy by measuring with two current sensors 2 and obtaining the difference between the reciprocating currents with the diagnosis device 20 . The ground leakage current I is a current that leaks from the stator coil 32 only to the insulating layer 34 covering the surface of the stator coil 32. It can be obtained by subtracting the value of the current I2 flowing out from the child coil 32 and finding the difference between the reciprocating currents (I=I1-I2).

図2は、対地漏れ電流の時間変化の例を示す図であり、対地漏れ電流を計測した実験結果を基に作成した図である。図2の横軸は時間を示し、縦軸は対地漏れ電流の大きさ(振幅)を示す。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a change in the ground leakage current over time, and is a diagram created based on experimental results of measuring the ground leakage current. The horizontal axis in FIG. 2 indicates time, and the vertical axis indicates the magnitude (amplitude) of the ground leakage current.

図2に示すように、対地漏れ電流の時間変化には、対地漏れ電流がほぼ一定の値を取る時間帯と、対地漏れ電流が増大する時間帯が存在する。すなわち、対地漏れ電流は、変動して間欠的に増大する。対地漏れ電流は、回転電機1の出力が小さい低出力領域で、ほぼ一定の安定した値を取る。この一定の値は、対地漏れ電流の最小値である。対地漏れ電流の増大は、回転電機1の負荷に変動があり、回転電機1の出力が低出力領域から高出力領域に遷移して大きくなる際に発生する。 As shown in FIG. 2, the temporal change in the ground leakage current includes a time zone in which the ground leakage current takes a substantially constant value and a time zone in which the ground leakage current increases. That is, the ground leakage current fluctuates and increases intermittently. The ground leakage current takes a substantially constant and stable value in a low output region where the output of the rotary electric machine 1 is small. This constant value is the minimum ground leakage current. An increase in ground leakage current occurs when the load of the rotating electrical machine 1 fluctuates and the output of the rotating electrical machine 1 transitions from a low output region to a high output region and increases.

図2に示すように、回転電機1の低出力領域で現れる安定した対地漏れ電流の値(振幅の値)を、基準値12と称し、基準値12に対する対地漏れ電流の増加量を変動値11と称する。基準値12は、対地漏れ電流の最小値とすることができる。 As shown in FIG. 2, a stable ground leakage current value (amplitude value) appearing in the low output region of the rotary electric machine 1 is referred to as a reference value 12, and an increase in the ground leakage current with respect to the reference value 12 is a variation value 11. called. The reference value 12 can be the minimum value of the ground leakage current.

診断装置20は、求めた対地漏れ電流に対し、任意の時間帯について周波数分析を実施し、磁性楔35の、固定子コア31のスロット33からの脱落やスロット33に対する緩みを検出する。診断装置20は、対地漏れ電流の波形を周波数領域のスペクトルに変換することで、対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルを求める。 The diagnostic device 20 performs frequency analysis on the obtained ground leakage current for an arbitrary time period, and detects the magnetic wedge 35 falling off from the slot 33 of the stator core 31 or looseness with respect to the slot 33 . The diagnostic device 20 converts the waveform of the ground leakage current into a spectrum of the frequency domain to obtain the spectrum of the frequency domain of the ground leakage current.

図3は、磁性楔35が正常な場合、すなわち、磁性楔35が、固定子コア31のスロット33から脱落したりスロット33に対して緩んだりしていない場合における、対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルの例を示す図であり、対地漏れ電流を計測した実験結果を基に作成した図である。図3の横軸は周波数を示し、縦軸は対地漏れ電流(対数を取った値)を示す。磁性楔35が正常な回転電機1とは、例えば、製造後で運転開始前の回転電機や、補修後で運転開始前の回転電機である。 FIG. 3 shows the frequency domain of the ground leakage current when the magnetic wedge 35 is normal, that is, when the magnetic wedge 35 does not drop out of the slot 33 of the stator core 31 or loosen with respect to the slot 33. It is a figure which shows the example of a spectrum, and is the figure created based on the experimental result which measured the ground leakage current. The horizontal axis of FIG. 3 indicates frequency, and the vertical axis indicates ground leakage current (logarithmic value). The rotating electrical machine 1 in which the magnetic wedges 35 are normal is, for example, a rotating electrical machine that has been manufactured and has not started operating, or a rotating electrical machine that has been repaired and has not started operating.

図3に示すように、磁性楔35が正常な回転電機1では、対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルに、最も大きなピークとして基本波成分のピーク21が検出され、その次に大きなピークとしてスロット高調波(スロット33の存在に起因する高調波)によるピーク22が検出される。 As shown in FIG. 3, in the rotary electric machine 1 with the normal magnetic wedge 35, the peak 21 of the fundamental wave component is detected as the largest peak in the frequency domain spectrum of the ground leakage current, and the next largest peak is the slot harmonic component. A peak 22 due to waves (harmonics due to the presence of slots 33) is detected.

図4は、磁性楔35が異常な場合、すなわち、磁性楔35が、固定子コア31のスロット33から脱落したりスロット33に対して緩んだりした場合における、対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルの例を示す図であり、対地漏れ電流を計測した実験結果を基に作成した図である。図4の横軸は周波数を示し、縦軸は対地漏れ電流(対数を取った値)を示す。 FIG. 4 shows the spectrum of the frequency domain of the ground leakage current when the magnetic wedge 35 is abnormal, that is, when the magnetic wedge 35 falls out of or loosens from the slot 33 of the stator core 31. It is a figure which shows an example, and is a figure created based on the experimental result which measured the ground leakage current. The horizontal axis of FIG. 4 indicates frequency, and the vertical axis indicates ground leakage current (logarithmic value).

図4に示すように、磁性楔35が異常な回転電機1では、対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルに、基本波成分のピーク21とスロット高調波によるピーク22の他に、磁性楔35が正常な回転電機1のスペクトルには存在しない、異常を示すピーク23が検出される。この異常を示すピーク23は、磁性楔35の脱落や緩みによって回転電機1から漏れる磁場の変歪に起因する。このピーク23は、磁性楔35の異常状態の初期においては、スロット高調波によるピーク22よりも振幅が小さい傾向にある。しかし、磁性楔35が異常な回転電機1では、磁性楔35が正常な回転電機1では存在しないピーク23が、明確に出現する。 As shown in FIG. 4 , in the rotating electrical machine 1 with the abnormal magnetic wedge 35 , the spectrum of the ground leakage current in the frequency domain shows a peak 21 due to the fundamental wave component and a peak 22 due to the slot harmonic, and the magnetic wedge 35 is normal. A peak 23 indicating an abnormality, which does not exist in the spectrum of the rotating electric machine 1, is detected. The peak 23 indicating this anomaly is caused by distortion of the magnetic field leaking from the rotating electric machine 1 due to falling off or loosening of the magnetic wedge 35 . This peak 23 tends to be smaller in amplitude than the peak 22 due to the slot harmonics at the initial stage of the abnormal state of the magnetic wedge 35 . However, in the rotating electrical machine 1 with the abnormal magnetic wedge 35, a peak 23 that does not exist in the rotating electrical machine 1 with the normal magnetic wedge 35 clearly appears.

従って、対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルが、回転電機1が正常な場合、すなわち磁性楔35が正常な場合における対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルと異なっていれば、磁性楔35が異常であると判断することができる。具体的には、対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルに、磁性楔35が正常な場合のスペクトルには存在しないピーク(但し、ノイズレベルより大きいピーク)が検出されたら、磁性楔35が異常であると判断することができる。 Therefore, if the frequency domain spectrum of the ground leakage current differs from the frequency domain spectrum of the ground leakage current when the rotating electrical machine 1 is normal, that is, when the magnetic wedge 35 is normal, the magnetic wedge 35 is abnormal. can be determined. Specifically, if a peak that does not exist in the spectrum when the magnetic wedge 35 is normal (however, the peak is higher than the noise level) is detected in the frequency domain spectrum of the ground leakage current, the magnetic wedge 35 is abnormal. can be determined.

診断装置20は、正常な回転電機1(すなわち、磁性楔35が正常な回転電機1)について対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルを記憶しておく。そして、診断装置20は、求めた対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルと、正常な回転電機1についての対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルとを比較し、求めた対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルに、正常な回転電機1についての対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルには存在しないピークを検出したら、回転電機1が異常である、すなわち、磁性楔35が、固定子コア31のスロット33から脱落したりスロット33に対して緩んだりしており異常であると判断する。 The diagnostic device 20 stores the frequency-domain spectrum of the ground leakage current for a normal rotating electric machine 1 (that is, a rotating electric machine 1 with a normal magnetic wedge 35). Then, the diagnosis device 20 compares the obtained spectrum of the frequency domain of the ground leakage current with the spectrum of the frequency domain of the ground leakage current of the normal rotating electric machine 1, and compares the obtained spectrum of the frequency domain of the ground leakage current. If a peak that does not exist in the frequency domain spectrum of the ground leakage current for a normal rotating electrical machine 1 is detected, the rotating electrical machine 1 is abnormal. It is judged to be abnormal because it is loose with respect to the slot 33.

電流センサ2は、回転電機1の固定子コイル32の各相に接続する往復ケーブル5に、次のように設置することもできる。 The current sensor 2 can also be installed in the reciprocating cable 5 connected to each phase of the stator coil 32 of the rotary electric machine 1 as follows.

回転電機1の固定子コイル32の1つの相に接続する往復ケーブル5は、一対の給電ケーブル3で構成されている。往復ケーブル5を構成する一対の給電ケーブル3のそれぞれは、複数条のケーブルで構成することができる。すなわち、往復ケーブル5は、複数条のケーブルからなる給電ケーブル3が一対となって構成されてもよい。 A reciprocating cable 5 connected to one phase of the stator coil 32 of the rotary electric machine 1 is composed of a pair of power supply cables 3 . Each of the pair of power supply cables 3 constituting the reciprocating cable 5 can be composed of a plurality of cables. That is, the reciprocating cable 5 may be configured by a pair of power supply cables 3 each having a plurality of cables.

図9は、往復ケーブル5が、複数条のケーブルからなる給電ケーブル3が一対となって構成されており、この往復ケーブル5に設置されている電流センサ2を示す図である。図9には、一例として、一対の給電ケーブル3の一方が2本のケーブル3a、3bで構成されており、他方が2本のケーブル3c、3dで構成されている往復ケーブル5を示している。給電ケーブル3は、3本以上のケーブルで構成することもできる。 FIG. 9 is a view showing the current sensor 2 installed on the reciprocating cable 5, which is composed of a pair of power supply cables 3 made up of a plurality of cables. FIG. 9 shows, as an example, a reciprocating cable 5 in which one of a pair of power supply cables 3 is composed of two cables 3a and 3b and the other is composed of two cables 3c and 3d. . The power supply cable 3 can also be composed of three or more cables.

往復ケーブル5が、一対の、複数条のケーブルからなる給電ケーブル3、すなわち、ケーブル3a、3bからなる給電ケーブル3とケーブル3c、3dからなる給電ケーブル3で構成されている場合には、電流センサ2は、給電ケーブル3を構成する複数条のケーブル3a、3b、3c、3dのうち一部のケーブルに設置することができる。図9には、一例として、電流センサ2が、一方の給電ケーブル3のケーブル3bと他方の給電ケーブル3のケーブル3cに設置された構成を示している。 When the reciprocating cable 5 is composed of a pair of power supply cables 3 made up of a plurality of cables, that is, the power supply cable 3 made up of cables 3a and 3b and the power supply cable 3 made up of cables 3c and 3d, the current sensor 2 can be installed in a part of cables 3 a, 3 b, 3 c, and 3 d constituting the power supply cable 3 . FIG. 9 shows, as an example, a configuration in which the current sensors 2 are installed on the cable 3b of one power supply cable 3 and the cable 3c of the other power supply cable 3. As shown in FIG.

このように、電流センサ2を、複数条のケーブルのうちの一部のケーブルに設置することで、往復ケーブル5が太くても、往復ケーブル5と電流センサ2の大きさに応じて、電流センサ2を設置できる。 In this way, by installing the current sensor 2 on a part of the plurality of cables, even if the reciprocating cable 5 is thick, the current sensor can be detected according to the sizes of the reciprocating cable 5 and the current sensor 2. 2 can be installed.

本実施例による診断システム10では、計測した対地漏れ電流に対して周波数分析を実施することで、磁性楔35の異常、すなわち、磁性楔35の、固定子コア31のスロット33からの脱落やスロット33に対する緩みを効率良く高精度に検出することができ、回転電機1の異常を検出可能であり、固定子コイル32の破損と回転電機1の絶縁破壊の発生を防止できる。 In the diagnostic system 10 according to the present embodiment, by performing frequency analysis on the measured ground leakage current, an abnormality of the magnetic wedge 35, that is, the magnetic wedge 35 falling off from the slot 33 of the stator core 31 or the slot 33 can be detected efficiently and accurately, abnormalities in the rotating electrical machine 1 can be detected, and damage to the stator coil 32 and dielectric breakdown of the rotating electrical machine 1 can be prevented.

本発明の実施例2による、回転電機の診断システム及び診断方法について説明する。以下では、本実施例について、実施例1と異なる点を主に説明する。 A diagnosing system and a diagnosing method for a rotating electric machine according to a second embodiment of the present invention will be described. In the following, this embodiment will be described mainly with respect to the differences from the first embodiment.

発明者らは、負荷変動を有する回転電機においては、実施例1で図2を用いて説明したように、対地漏れ電流が変動することを見出した。対地漏れ電流が変動すると、対地漏れ電流の高調波成分に機械的な振動に起因する成分が含まれるため、対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルにおいて、回転電機から漏れる磁場の変歪に起因するピークのみを検出することが難しい。 The inventors have found that the ground leakage current fluctuates in a rotating electric machine having load fluctuations, as described with reference to FIG. 2 in the first embodiment. When the ground leakage current fluctuates, the harmonic components of the ground leakage current include components caused by mechanical vibrations. Therefore, in the frequency domain spectrum of the ground leakage current, a peak due to the distortion of the magnetic field leaking from the rotating electrical machine appears. It is difficult to detect only

そこで、本実施例では、診断装置20は、磁性楔35の異常以外に対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルに影響を与える要因を取り除くため、求めた対地漏れ電流に対し、対地漏れ電流がほぼ一定の値である時間帯について周波数分析を実施する。 Therefore, in the present embodiment, the diagnosis device 20 removes factors other than the abnormality of the magnetic wedge 35 that affect the spectrum of the ground leakage current in the frequency domain. Frequency analysis is performed for the time period that is the value of .

図5は、図2に示した対地漏れ電流の時間変化の例において、周波数分析を行う時間帯を示した図である。診断装置20は、求めた対地漏れ電流の大きさが、変動値11を含まず、予め定めた範囲内に収まっている時間帯13を抽出する。対地漏れ電流の大きさのこの範囲は、基準値12を含み、対地漏れ電流がほぼ基準値12であるとみなせるように上限と下限を任意に定めることができる。診断装置20は、対地漏れ電流の大きさがこの範囲内に収まっていれば、対地漏れ電流がほぼ一定の値(基準値12)であると判断する。 FIG. 5 is a diagram showing time zones for performing frequency analysis in the example of the time change of the ground leakage current shown in FIG. The diagnostic device 20 extracts a time period 13 in which the obtained magnitude of the ground leakage current does not include the fluctuation value 11 and is within a predetermined range. This range of the magnitude of the ground leakage current includes a reference value of 12, and the upper and lower limits can be arbitrarily determined so that the ground leakage current can be regarded as approximately the reference value of 12. If the magnitude of the ground leakage current is within this range, the diagnosis device 20 determines that the ground leakage current is a substantially constant value (reference value 12).

そして、診断装置20は、抽出した時間帯13のみについて、対地漏れ電流の周波数分析を実施し、対地漏れ電流の波形を周波数領域のスペクトルに変換する。すなわち、診断装置20は、対地漏れ電流が、ほぼ基準値12であり変動が小さくSN比が高い時間帯13のみを対象として、対地漏れ電流の周波数分析を行う。 Then, the diagnostic device 20 performs frequency analysis of the ground leakage current only for the extracted time period 13, and converts the waveform of the ground leakage current into a spectrum in the frequency domain. That is, the diagnosis device 20 performs the frequency analysis of the ground leakage current only during the time period 13 when the ground leakage current is substantially at the reference value 12, has a small variation, and has a high SN ratio.

本実施例では、機械的な振動(例えば、機械的劣化による振動)などに起因する変動を含まない対地漏れ電流について周波数分析を実施するので、対地漏れ電流の周波数領域のスペクトルにおいて、異常を示すピーク23(磁性楔35の脱落や緩みによって回転電機1から漏れる磁場の変歪に起因するピーク)を高精度に検出することができ、磁性楔35の異常をより高精度で高感度に検出できる。 In this embodiment, frequency analysis is performed on the ground leakage current that does not include fluctuations caused by mechanical vibration (for example, vibration due to mechanical deterioration). The peak 23 (the peak caused by deformation of the magnetic field leaking from the rotary electric machine 1 due to the detachment or loosening of the magnetic wedge 35) can be detected with high accuracy, and the abnormality of the magnetic wedge 35 can be detected with higher accuracy and sensitivity. .

本実施例による診断システム10では、対地漏れ電流が変動値11を含まずほぼ一定の値である時間帯13について周波数分析を実施することで、磁性楔35の異常をより高精度で高感度に検出することができ、回転電機1の異常を検出可能であり、固定子コイル32の破損と回転電機1の絶縁破壊の発生を防止できる。 In the diagnostic system 10 according to the present embodiment, the frequency analysis is performed in the time period 13 in which the ground leakage current does not include the fluctuation value 11 and has a substantially constant value, so that the abnormality of the magnetic wedge 35 can be detected with higher accuracy and sensitivity. It is possible to detect an abnormality in the rotating electrical machine 1 and prevent damage to the stator coil 32 and dielectric breakdown of the rotating electrical machine 1 .

本発明の実施例3による、回転電機の診断システム及び診断方法について説明する。以下では、本実施例について、実施例1と異なる点を主に説明する。 A diagnosing system and a diagnosing method for a rotating electric machine according to a third embodiment of the present invention will be described. In the following, this embodiment will be described mainly with respect to the differences from the first embodiment.

図6は、本実施例による診断システム10の構成を示す図であり、図1と同様に、診断システム10と回転電機1と電力系統9を含めた全体回路を示している。 FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the diagnostic system 10 according to this embodiment, and shows the entire circuit including the diagnostic system 10, the rotating electric machine 1, and the electric power system 9, as in FIG.

本実施例による診断システム10は、計測装置8が無線通信機器7と大容量ストレージ6の少なくとも一方を備える。 In the diagnostic system 10 according to this embodiment, the measuring device 8 includes at least one of the wireless communication device 7 and the mass storage 6 .

計測装置8が無線通信機器7を備えると、計測装置8は、電流センサ2が計測した往復電流などの計測データを、無線通信機器7による無線通信によってデータセンタに送信し、データセンタに保存する。また、無線通信機器7を備えた計測装置8は、診断装置20が求めた対地漏れ電流を、無線通信によってデータセンタに送信することもできる。 When the measuring device 8 includes the wireless communication device 7, the measuring device 8 transmits measurement data such as the reciprocating current measured by the current sensor 2 to the data center by wireless communication using the wireless communication device 7, and stores the data in the data center. . The measuring device 8 having the wireless communication device 7 can also transmit the ground leakage current obtained by the diagnostic device 20 to the data center by wireless communication.

計測装置8が大容量ストレージ6を備えると、計測装置8は、計測データを大容量ストレージ6に保存する。また、大容量ストレージ6を備えた計測装置8は、診断装置20が求めた対地漏れ電流を大容量ストレージ6に保存することもできる。 If the measuring device 8 is equipped with the mass storage 6 , the measuring device 8 stores measurement data in the mass storage 6 . The measuring device 8 having the large-capacity storage 6 can also store the ground leakage current obtained by the diagnostic device 20 in the large-capacity storage 6 .

本実施例による診断システム10では、往復電流や対地漏れ電流を、往復ケーブル5を活線したまま連続的に計測できるため、蓄積するデータ量が膨大になる。このため、長期間にわたって連続的に計測する場合には、無線通信機器7によりデータを転送したり、大容量ストレージ6にデータを保存したりすると、データの保存に有効である。 In the diagnostic system 10 according to this embodiment, since the round-trip current and the ground leakage current can be continuously measured while the round-trip cable 5 is live, the amount of data to be accumulated is enormous. For this reason, in the case of continuous measurement over a long period of time, it is effective to transfer data using the wireless communication device 7 or save the data in the large-capacity storage 6 .

無線通信機器7によりデータをデータセンタに転送するときには、データの転送に不具合が生じることがある。また、大容量ストレージ6に長期的に連続してデータを蓄積すると、データの保存に不具合が生じることがある。このため、本実施例による診断システム10は、状況に応じて無線通信機器7と大容量ストレージ6を使い分けるか、両者を併用するのが好ましい。 When data is transferred to the data center by the wireless communication device 7, problems may occur in data transfer. Also, if data is continuously stored in the large-capacity storage 6 for a long period of time, problems may arise in data storage. For this reason, the diagnostic system 10 according to the present embodiment preferably uses the wireless communication device 7 and the large-capacity storage 6 separately or both in combination depending on the situation.

本発明の実施例4による、回転電機の診断システム及び診断方法について説明する。実施例1で図7を用いて説明したように、診断システム10が診断する回転電機1は、負荷となる装置50に接続されている。本実施例では、診断システム10が診断可能な回転電機1であって、負荷変動が発生する装置50に接続され負荷電流が変動する回転電機1について、その例を説明する。 A diagnostic system and diagnostic method for a rotating electric machine according to a fourth embodiment of the present invention will be described. As described with reference to FIG. 7 in the first embodiment, the rotating electrical machine 1 diagnosed by the diagnostic system 10 is connected to the device 50 that serves as a load. In this embodiment, an example of a rotating electric machine 1 that can be diagnosed by the diagnostic system 10 and that is connected to a device 50 in which load fluctuations occur and whose load current fluctuates will be described.

本実施例による診断システム10が診断する回転電機1の例として、自動車用モータ、ガスタービン用発電機、風力用発電機、車両用回転電機、及び航空用モータなどが挙げられる。これら以外にも、診断システム10は、発電量やモータの出力が変動する回転電機1の全般を診断することが可能である。 Examples of the rotating electric machine 1 diagnosed by the diagnostic system 10 according to this embodiment include motors for automobiles, generators for gas turbines, generators for wind power, rotating electric machines for vehicles, motors for aircraft, and the like. In addition to these, the diagnostic system 10 can diagnose the rotating electric machine 1 in general, in which the amount of power generation and the output of the motor fluctuate.

本実施例による診断システム10は、上述した回転電機1などを診断し、磁性楔35の異常を効率良く高精度に検出することができ、回転電機1の異常を検出可能で、固定子コイル32の破損と回転電機1の絶縁破壊の発生を防止できる。 The diagnostic system 10 according to the present embodiment can diagnose the above-described rotating electrical machine 1 and the like, detect an abnormality in the magnetic wedge 35 efficiently and with high accuracy, detect an abnormality in the rotating electrical machine 1, and detect an abnormality in the stator coil 32. damage and dielectric breakdown of the rotary electric machine 1 can be prevented.

本発明の実施例5による、回転電機の診断システム及び診断方法について説明する。本実施例による診断システム10は、回転電機1について、固定子コイル32の絶縁層34の熱劣化や吸湿劣化などの有無を検出することができる。 A diagnosing system and a diagnosing method for a rotating electric machine according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The diagnostic system 10 according to the present embodiment can detect the presence or absence of heat deterioration, moisture absorption deterioration, and the like of the insulating layer 34 of the stator coil 32 in the rotating electric machine 1 .

本実施例による診断システム10では、回転電機1の固定子コイル32の静電容量成分を、対地漏れ電流から精度よく求めることができる。診断装置20は、対地漏れ電流が固定子コイル32の静電容量に比例するので、対地漏れ電流から固定子コイル32の静電容量を求めることができる。従って、診断装置20は、対地漏れ電流の変化から固定子コイル32の静電容量の変化を求めることができ、固定子コイル32の静電容量が減少したら固定子コイル32の絶縁層34が熱や吸湿により劣化したことなどを検出できる。 In the diagnostic system 10 according to this embodiment, the capacitance component of the stator coil 32 of the rotary electric machine 1 can be obtained with high accuracy from the ground leakage current. Since the ground leakage current is proportional to the capacitance of the stator coil 32, the diagnostic device 20 can determine the capacitance of the stator coil 32 from the ground leakage current. Therefore, the diagnostic device 20 can determine the change in the capacitance of the stator coil 32 from the change in the ground leakage current, and if the capacitance of the stator coil 32 decreases, the insulation layer 34 of the stator coil 32 heats up. and deterioration due to moisture absorption can be detected.

このような熱劣化や吸湿劣化などの検出は、特に定格電圧が2kV以下の部分放電劣化が生じない回転電機1に対して有効である。 Such detection of thermal deterioration, moisture absorption deterioration, etc. is particularly effective for the rotary electric machine 1 with a rated voltage of 2 kV or less, in which partial discharge deterioration does not occur.

本実施例による診断システム10は、特に定格電圧が2kV以下の回転電機1に対し、磁性楔35の異常と固定子コイル32の熱劣化や吸湿劣化を効率良く高精度に検出することができ、回転電機1の異常を検出可能で、固定子コイル32の破損と回転電機1の絶縁破壊の発生を防止できる。 The diagnostic system 10 according to the present embodiment can efficiently and accurately detect abnormalities in the magnetic wedges 35 and thermal deterioration and hygroscopic deterioration of the stator coils 32, especially for the rotating electrical machine 1 with a rated voltage of 2 kV or less. Abnormality of the rotating electrical machine 1 can be detected, and damage to the stator coil 32 and dielectric breakdown of the rotating electrical machine 1 can be prevented.

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, the above embodiments have been described in detail in order to facilitate understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to aspects having all the described configurations. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. It is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment, or to add or replace another configuration.

1…回転電機、2…電流センサ、3…給電ケーブル、3a、3b、3c、3d…給電ケーブルを構成するケーブル、4…端子台、5…往復ケーブル、6…大容量ストレージ、7…無線通信機器、8…計測装置、9…電力系統、10…診断システム、11…変動値、12…基準値、13…実施例2において対地漏れ電流の周波数分析を行う時間帯、20…診断装置、21…基本波成分のピーク、22…スロット高調波によるピーク、23…異常を示すピーク、30…固定子、31…固定子コア、32…固定子コイル、33…スロット、34…絶縁層、35…磁性楔、40…回転子、50…負荷となる装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Rotary electric machine, 2... Current sensor, 3... Power supply cable, 3a, 3b, 3c, 3d... Cable which comprises a power supply cable, 4... Terminal block, 5... Reciprocating cable, 6... Large capacity storage, 7... Wireless communication Equipment 8 Measuring device 9 Power system 10 Diagnosis system 11 Fluctuation value 12 Reference value 13 Time period for frequency analysis of ground leakage current in Example 2 20 Diagnosis device 21 22 Peak due to slot harmonic 23 Peak indicating abnormality 30 Stator 31 Stator core 32 Stator coil 33 Slot 34 Insulating layer 35 Magnetic wedge 40 Rotor 50 Load device.

Claims (7)

回転電機のコイルに接続された往復ケーブルに設置され、前記往復ケーブルに流れる往復電流を計測する電流センサと、
前記電流センサが計測した前記往復電流を入力し、前記往復電流から、前記コイルに流入する電流と前記コイルから流出する電流の差分である漏れ電流を求める診断装置と、
を備え、
前記診断装置は、前記漏れ電流の大きさが予め定めた範囲内に収まっている時間帯のみについて、前記漏れ電流の波形から前記漏れ電流の周波数領域のスペクトルを求め、求めた前記スペクトルが、前記回転電機が正常な場合における前記漏れ電流の周波数領域のスペクトルと異なっていれば、前記回転電機が異常であると判断する、
ことを特徴とする、回転電機の診断システム。
a current sensor installed in a reciprocating cable connected to a coil of a rotating electric machine and measuring a reciprocating current flowing through the reciprocating cable;
a diagnostic device that inputs the reciprocating current measured by the current sensor and obtains a leakage current, which is the difference between the current flowing into the coil and the current flowing out of the coil, from the reciprocating current;
with
The diagnostic device obtains a spectrum of the frequency domain of the leakage current from the waveform of the leakage current only for a time period in which the magnitude of the leakage current is within a predetermined range, and the obtained spectrum is the determining that the rotating electrical machine is abnormal if the spectrum of the frequency domain of the leakage current is different from when the rotating electrical machine is normal;
A diagnostic system for a rotating electrical machine, characterized by:
前記診断装置は、求めた前記スペクトルに、前記回転電機が正常な場合における前記漏れ電流の周波数領域の前記スペクトルには存在しないピークを検出したら、前記回転電機が異常であると判断する、
請求項1に記載の回転電機の診断システム。
When the diagnostic device detects, in the obtained spectrum, a peak that does not exist in the spectrum in the frequency domain of the leakage current when the rotating electrical machine is normal, it determines that the rotating electrical machine is abnormal.
A diagnostic system for a rotary electric machine according to claim 1 .
前記往復ケーブルは、一対の給電ケーブルで構成されており、前記給電ケーブルは、複数条のケーブルで構成されており、
前記電流センサは、前記給電ケーブルを構成する前記複数条のケーブルのうち、一部のケーブルに設置されている、
請求項1に記載の回転電機の診断システム。
The reciprocating cable is composed of a pair of power supply cables, the power supply cable is composed of a plurality of cables,
wherein the current sensor is installed in a part of the plurality of cables constituting the power supply cable,
A diagnostic system for a rotary electric machine according to claim 1 .
前記電流センサは、負荷が変動する前記回転電機の前記コイルに接続された前記往復ケーブルに設置されている、
請求項1に記載の回転電機の診断システム。
The current sensor is installed on the reciprocating cable connected to the coil of the rotating electric machine whose load fluctuates.
A diagnostic system for a rotary electric machine according to claim 1 .
前記電流センサは、定格電圧が2kV以下の前記回転電機の前記コイルに接続された前記往復ケーブルに設置されている、
請求項1に記載の回転電機の診断システム。
The current sensor is installed on the reciprocating cable connected to the coil of the rotating electrical machine with a rated voltage of 2 kV or less,
A diagnostic system for a rotary electric machine according to claim 1 .
回転電機のコイルに接続された往復ケーブルに設置された電流センサで、前記往復ケーブルに流れる往復電流を計測する計測工程と、
前記往復電流から、前記コイルに流入する電流と前記コイルから流出する電流の差分である漏れ電流を求める漏れ電流取得工程と、
前記漏れ電流の大きさが予め定めた範囲内に収まっている時間帯のみについて、前記漏れ電流の波形から前記漏れ電流の周波数領域のスペクトルを求め、求めた前記スペクトルが、前記回転電機が正常な場合における前記漏れ電流の周波数領域のスペクトルと異なっていれば、前記回転電機が異常であると判断する診断工程と、
を備えることを特徴とする、回転電機の診断方法。
a measurement step of measuring a reciprocating current flowing in the reciprocating cable with a current sensor installed in the reciprocating cable connected to the coil of the rotary electric machine;
a leakage current acquisition step of obtaining a leakage current, which is the difference between the current flowing into the coil and the current flowing out of the coil, from the reciprocating current;
A spectrum of the frequency domain of the leakage current is obtained from the waveform of the leakage current only for a time period in which the magnitude of the leakage current is within a predetermined range, and the obtained spectrum indicates that the rotating electrical machine is normal. a diagnosing step of determining that the rotating electric machine is abnormal if the spectrum of the frequency domain of the leakage current differs from the spectrum of the leakage current in the case;
A method for diagnosing a rotating electric machine, comprising:
前記診断工程では、求めた前記スペクトルに、前記回転電機が正常な場合における前記漏れ電流の周波数領域の前記スペクトルには存在しないピークを検出したら、前記回転電機が異常であると判断する、
請求項に記載の回転電機の診断方法。
In the diagnosis step, when a peak that does not exist in the spectrum in the frequency domain of the leakage current when the rotating electrical machine is normal is detected in the obtained spectrum, the rotating electrical machine is determined to be abnormal.
The method for diagnosing a rotating electric machine according to claim 6 .
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7596864B2 (en) * 2021-03-08 2024-12-10 オムロン株式会社 Anomaly detection device and method

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002527027A (en) 1998-10-07 2002-08-20 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Motor winding contamination detector and detection
JP2009092527A (en) 2007-10-10 2009-04-30 Denso Corp Insulation inspection method for stator windings in rotating electrical machines
JP2009099144A (en) 2007-10-15 2009-05-07 General Electric Co <Ge> Method and system for remotely predicting remaining life of an AC motor system
JP2013540270A (en) 2010-10-07 2013-10-31 エー ビー ビー リサーチ リミテッド Defect detection method for generator stator slot and wedge
US20140084937A1 (en) 2012-09-27 2014-03-27 General Electric Company On-Line Monitoring of Stator Insulation in Motors and Generators
JP2015091219A (en) 2013-11-06 2015-05-11 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Temperature compensation of insulation monitoring for rotating machines
JP2015215275A (en) 2014-05-13 2015-12-03 株式会社日立製作所 Deterioration diagnosis system
WO2016038651A1 (en) 2014-09-08 2016-03-17 株式会社日立製作所 Insulation diagnosis system or rotating machine
WO2017221588A1 (en) 2016-06-21 2017-12-28 三菱電機株式会社 Load abnormality detection device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4356443A (en) * 1980-08-26 1982-10-26 Westinghouse Electric Corp. Detection of arcing faults in polyphase electric machines
CN103713261B (en) * 2013-12-26 2016-06-01 合肥工业大学 The detection system of a kind of induction motor air-gap eccentric fault and detection method

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002527027A (en) 1998-10-07 2002-08-20 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Motor winding contamination detector and detection
JP2009092527A (en) 2007-10-10 2009-04-30 Denso Corp Insulation inspection method for stator windings in rotating electrical machines
JP2009099144A (en) 2007-10-15 2009-05-07 General Electric Co <Ge> Method and system for remotely predicting remaining life of an AC motor system
JP2013540270A (en) 2010-10-07 2013-10-31 エー ビー ビー リサーチ リミテッド Defect detection method for generator stator slot and wedge
US20140084937A1 (en) 2012-09-27 2014-03-27 General Electric Company On-Line Monitoring of Stator Insulation in Motors and Generators
JP2015091219A (en) 2013-11-06 2015-05-11 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Temperature compensation of insulation monitoring for rotating machines
JP2015215275A (en) 2014-05-13 2015-12-03 株式会社日立製作所 Deterioration diagnosis system
WO2016038651A1 (en) 2014-09-08 2016-03-17 株式会社日立製作所 Insulation diagnosis system or rotating machine
WO2017221588A1 (en) 2016-06-21 2017-12-28 三菱電機株式会社 Load abnormality detection device

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