BRPI1105177A2

BRPI1105177A2 - mÉtodo para monitoramento de integridade de mÁquina sÍncrona, sistema para monitoramento de integridade de mÁquina sÍncrona e produto de programa de computador

Info

Publication number: BRPI1105177A2
Application number: BRPI1105177-9A
Authority: BR
Inventors: Arvind Kumar; Arijit Banerjee; Hao Huang; Rupam Mukherjee; Srilatha Boyanapally; Xiaochuan Jia
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-04-24
Also published as: US20120161684A1; CA2761344C; JP6118019B2; CN102608491B; JP2012132909A; EP2469703A2; EP2469703A3; US8803461B2; CN102608491A; CA2761344A1; EP2469703B1

Abstract

MÉTODO PARA MONITORAMENTO DE INTEGRIDADE DE MÁQUINA SÍNCRONA, SISTEMA PARA MONITORAMENTO DE INTEGRIDADE DE MÁQUINA SÍNCRONA E PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR. Trata-se de um método, sistema e produto de programa de computador para monitorar a integridade de uma máquina síncrona. O método inclui receber (402) uma pluralidade de valores de tensão de fase e uma pluralidade de valores de corrente de fase. O método, então, computa (404) uma tensão de sequência negativa (Vn) baseando-se na pluralidade de valores de tensão de fase. O método também computa (406) um ou mais parâmetros de operação baseando-se em pelo menos um dentre a pluralidade de valores de tensão de fase e a pluralidade de valores de corrente de fase. O método recupera (408) a partir de um armazenamento de dados uma ou mais Vn conhecidas baseando-se no um ou mais parâmetros de operação. O método, então, computa (410) um indicador de integridade de máquina baseando-se na Vn computada e na uma ou mais Vn conhecidas, e dispara (412) um alarme baseando-se no indicador de integridade de máquina.

Description

"METODO PARA MONITORAMENTO DE INTEGRIDADE DE MAQUINA SINCRONA, SISTEMA PARA MONITORAMENTO DE INTEGRIDADE DE MAQUINA SINCRONA E PRODUTO DE PROG RAMA DE COMPUTADOR"

Antecedentes

As realizagoes apresentadas na presente invengao referem-se

geralmente ao diagnostico de maquinas sincronas e mais especificamente ao monitoramento de integridade de maquinas sincronas.

Uma maquina sincrona e uma maquina em que ο motor gira a uma velocidade sincrona com a freqiiencia da corrente alternada (AC) de abastecimento. Uma maquina sincrona convencional inclui enrolamentos de induzido Iaminado dispostos em um estator e enrolamentos de campo Iaminado dispostos em um rotor. O enrolamento de campo da maquina sincrona e abastecido com uma Corrente Direta (DC). Algumas maquinas sincronas pequenos usam imas permanentes no Iugar do use enrolamento de campo. As maquinas sincronas sao usadas extensivamente estapoes de forga, sistemas de for?a de aviagao, sistemas de corregao de fator de potencia e assim sucessivamente.

As maquinas sincronas podem operar em um modo gerador, onde uma maquina motriz externa gira ο rotor para produzir forga da AC. Alternativamente, as maquinas sincronas podem operar em um modo de monitoramento, onde a forga da AC externa gera um campo magnetico rotativo, dessa forma girando ο rotor. Em ambos os modos, ο enrolamento de induzido e sujeitado a uma tensao e/ou corrente eletrica aIta durante a operagao. A Iaminagao dos enrolamentos de armadura podem se degradar com ο tempo e uso prolongado, dessa forma causando curtos-circuitos entre voltas sucessivas do enrolamento de induzido. Um curto-circuito tende a criar correntes de circulagao que por sua vez resultam em pontos de aquecimento dentro do

induzido. Se nao for detectado e reparado a tempo, tais falhas podem causar interrupgoes nao planejadas. Em mecanismos de aviagao, uma falha do gerador sincrono pode Ievar a perda de forga para todos os sistemas de suporte e controle. Portanto, e importante que as falhas de enrolamento de induzido sejam detectadas em estagio incipiente, para planejar tarefas de manutengao apropriadas.

Um metodo conhecido para ο monitoramento de integridade de maquina sincrona inclui criar um modelo da maquina sincrona e simular a operagao da maquina sincrona. Entretanto, os modelos de maquina sincrona sao criados supondo

que a distribuigao espacial dos enrolamentos dentro da maquina e sinusoidal. Os enrolamentos de uma maquina sincrona com uma falha de volta interna nao tern mais uma distribuigao sinusoidal.

Em outras palavras, ο modelo pode nao Ievar em consideragao a assimetria inerente na distribuigao de enrolamento sob as condigoes de falha. Isto pode Ievar a detecgao de falha erronea.

Breve Descricao Dos Desenhos A FIGURA 1 e um diagrama de bloco simplificado que ilustra um ambiente exemplificativo em que varias realizagoes podem operar; FIGURA 2A e um diagrama de circuito exemplificativo de uma

maquina sincrona com integridade, de acordo com uma realizagao;

FIGURA 2B e um diagrama de circuito exemplificativo de uma maquina sincrona com falhas de enrolamentos, de acordo com uma realizagao;

FIGURA 3 e um sistema de monitoramento de integridade de maquina sincrona exemplificativo, de acordo com uma realizagao; e

FIGURA 4 e um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo do monitoramento de integridade de maquina sincrona, de

acordo com uma realizagao. Breve Descrição

Um método para o monitoramento de integridade de máquina síncrona inclui receber uma pluralidade de valores de tensão de fase e uma pluralidade de valores de corrente de fase, computar uma tensão de seqüência negativa (Vn) baseada na pluralidade de valores de tensão de fase, computar um ou mais parâmetros de operação baseando-se em pelo menos um dentre a pluralidade de valores de tensão de fase e a pluralidade de valores de corrente de fase, recuperar de um armazenamento de dados uma ou mais Vn conhecidas baseando-se em um ou mais parâmetros de operação, computar um indicador de integridade de máquina baseando-se na Vn computada e em um ou mais Vn conhecidas (atualização baseada na medição de velocidade) e disparar um alarme baseando-se no indicador de integridade de máquina.

Um sistema para o monitoramento de integridade de máquina síncrona que inclui um receptor de dados para receber uma pluralidade de valores de tensão de fase e uma pluralidade de valores de corrente de fase, um módulo de componente de seqüência para computar uma tensão de seqüência negativa (Vn) baseando-se na pluralidade de valores de tensão de fase, um módulo de busca para recuperar de um armazenamento de dados uma ou mais Vn baseando-se em pelo menos um dentre a pluralidade de valores de tensão de fase e a pluralidade de valores de corrente de fase, um módulo de prognóstico para computar um indicador de integridade de máquina baseando- se na Vn computada e em uma ou mais Vn conhecidas (atualização baseada na medição de velocidade), e um módulo de alarme para disparar um alarme baseando-se no indicador de integridade de máquina. Um produto de programa de computador que compreende um

meio legível de computador não transitório codificado com instruções executáveis por computador para monitorar a integridade de uma máquina síncrona, em que as instruções executáveis por computador, quando executadas, fazem com que um ou mais processadores recebam uma pluralidade de valores de tensão de fase e uma pluralidade de valores de corrente de fase, computem uma tensão de seqüência negativa (Vn) baseando- se na pluralidade de valores de tensão de fase, computem um ou mais parâmetros de operação baseando-se em pelo menos um dentre a pluralidade de valores de tensão de fase e a pluralidade de valores de corrente de fase, resgatem de um armazenamento de dados, uma ou mais Vn conhecidas baseando-se em um ou mais parâmetros de operação, computem um indicador de integridade de máquina baseando-se na Vn computada e em um ou mais Vn conhecidas (atualização baseada na medição de velocidade), e disparem um alarme baseando-se no indicador de integridade de máquina.

Descrição Detalhada Das Realizações As realizações apresentadas na presente invenção referem-se a um método e a um sistema para monitorar a integridade de uma máquina síncrona. A FIGURA 1 ilustra um ambiente 100 em que várias realizações podem operar. O ambiente 100 inclui um máquina síncrona 102, um unidade de controle e excitador 104, um unidade de monitoramento 106, um sistema de monitoramento de integridade de máquina síncrona108 e um armazenamento de dados 110.

A máquina síncrona 102 é um dispositivo de conversão de

energia eletromecânica onde o rotor gira na mesma velocidade que a velocidade rotacional de um campo magnético rotativo. As máquinas síncronas de exemplo incluem geradores síncronos, motores síncronos e compensadores de fator de potência. A máquina síncrona 102 pode ser comutada entre um modo de monitoramento e um modo de geração mudando-se as conexões elétricas. Por exemplo, em mecanismos de turbina a gás de aviação, a máquina síncrona 102 é um gerador de partida integrado. A máquina síncrona 102 opera no modo de monitoramento, aceitando energia elétrica de uma bateria a bordo para iniciar o mecanismo de turbina a gás. Uma vez que o mecanismo de turbina a gás é acionado, eletrônicos de controle trocam a máquina síncrona 102 para o modo de geração, aceitando energia mecânica do eixo de mecanismo de turbina a gás, e gerando força elétrica para a aeronave. A máquina síncrona 102 inclui um enrolamento de campo e um enrolamento de induzido. Tipicamente, em aplicações de baixa força e baixo torque a máquina síncrona 102 pode ser de um tipo de induzido rotativo que inclui o enrolamento de campo disposto no estator e o enrolamento de induzido disposto no rotor. Em aplicações industriais que envolvem alto torque e alta força, a máquina síncrona 102 pode ser de um tipo de campo rotativo que inclui o enrolamento de campo disposto no rotor e o enrolamento de induzido disposto no estator. Os enrolamentos de induzido são laminados e carregam, tipicamente, grande corrente. O uso prolongado pode degradar a laminação e pode causar falhas entre as voltas. Várias realizações apresentadas na presente invenção podem ser aplicadas para detectar as falhas entre as voltas no enrolamento de induzido. As realizações apresentadas na presente invenção são descritas para a máquina síncrona do tipo de campo rotativo. Entretanto, deve-se apreciar que as realizações podem ser aplicadas igualmente a todos os tipos de máquina síncrona. A unidade de controle e excitador 104 includes um excitador tal

como, mas não limitado a, um gerador de DC, uma bateria, um abastecimento de AC retificado ou um excitador estático, para excitar os enrolamentos de campo. O excitador estático retroalimenta uma porção da AC a partir de cada fase da saída do gerador para os enrolamentos de campo, como excitações de DC, através de um sistema de transformadores, reparadores, e reatores. Uma fonte de DC pode ser usada para a excitação inicial dos enrolamentos de campo. O excitador aplica uma tensão de excitação, na presente invenção referida como tensão de campo dos enrolamentos de campo da máquina síncrona 102, com isso causando uma corrente de campo para fluir através do enrolamento de campo. Devido à rotação dos enrolamentos de campo, o fluxo ligado a bobinas estacionárias dispostas em um estator do gerador 102 varia de uma maneira sinusoidal, causando uma variação sinusoidal de tensão através das bobinas estacionárias. A unidade de controle e excitador 104 controla a operação do gerador 102. Por exemplo, a unidade de controle e excitador 104 pode controlar a tensão de campo e a corrente de campo abastecidas ao gerador 102.

A máquina síncrona 102 pode ser operada e controlada pela unidade de controle e excitador 104. A unidade de controle e excitador 104 pode incluir abastecimento de força de corrente direta (DC)1 abastecimento de força de corrente alternada (AC) e um sistema de controle para controlar a operação da máquina síncrona 102. O sistema de controle pode controlar a tensão de enrolamento de campo de modo que a tensão na saída continue constante. Ademais o sistema de controle pode controlar a força entregada para a máquina síncrona 102 ou a força entregada a partir da máquina síncrona 102. O sistema de controle pode também controlar o fator de potência da máquina síncrona 102. A unidade de controle e excitador 104 controla a operação da máquina síncrona 102 baseando-se em dados operacionais obtidos a partir da unidade de monitoramento 106.

A unidade de monitoramento 106 pode incluir um ou mais sensores para obter os dados operacionais que correspondem à máquina síncrona 102. Os dados operacionais podem incluir valores de corrente de fase, valores de tensão de fase de uma ou mais fases da máquina síncrona102 e a velocidade da máquina síncrona. Os dados operacionais podem incluir adicionalmente uma corrente de campo, uma força de entrada, uma força de saída, um fator de potência, por exemplo. Os dados operacionais podem, então, ser deslocados para a unidade de controle e excitador 104 e o sistema de monitoramento de integridade de máquina síncrona108. O sistema de monitoramento de integridade de máquina síncrona108 foi descrito em detalhes em conexão com a FIGURA 2.

Em uma realização, a unidade de monitoramento 106, e a unidade de controle e excitador 104 podem ser incluídas em um sistema de monitoramento, controle e excitação integrado. Tal sistema de monitoramento, controle e excitação integrado pode ser implantado usando hardware tal como, mas não limitado a, microcontroladores, microprocessadores, circuitos lógicos e memórias; e módulos de software armazenados nas memórias. O ambiente 100 pode consistir, adicionalmente, no

armazenamento de dados 110. O armazenamento de dados 110 pode incluir dados que correspondem à operação da máquina síncrona 102. Por exemplo, o armazenamento de dados 110 podem incluir uma tabela de busca que compreende uma tensão de seqüência negativa (Vn) da máquina síncrona 102 como uma função de uma corrente de seqüência positiva e uma corrente de campo a uma velocidade estabelecia. O armazenamento de dados 110 pode incluir adicionalmente uma característica de magnetização do material magnético usado para a construção da máquina síncrona 102.

A FIGURA 2 ilustra a distinção de nível de circuito entre um enrolamento de induzido com integridade e um enrolamento de induzido com falha de enrolamento. A FIGURA 2A ilustra um enrolamento de induzido com integridade e a FIGURA 2B ilustra um enrolamento de induzido com falha de enrolamento. Conforme mostrado na FIGURA 2B, a falha de enrolamento cria uma assimetria no campo magnético que gera adicionalmente componentes de seqüência do campo magnético. Os componentes de seqüência do campo magnético incluem um componente de seqüência positiva, um componente de seqüência negativa e um componente de seqüência zero. O componente de seqüência negativa do campo magnético induz uma força eletromotriz (EMF) de retorno de seqüência negativa no enrolamento de induzido. O componente de seqüência negativa carrega tipicamente a assinatura da falha de enrolamento. O conhecimento da EMF de retorno de seqüência negativa pode ser usado para detectar a falha de enrolamento.

Tipicamente, a EMF de retorno de seqüência negativa não pode

ser mensurável. As realizações apresentadas na presente invenção incluem um método de estimação da EMF de retorno de seqüência negativa manifestada nos termos de um indicador de integridade de máquina. O dito indicador de integridade de máquina pode ser computado baseando-se na tensão de seqüência negativa (Vn) que aparece nos terminais da máquina síncrona 102.

A FIGURA 3 ilustra o sistema de monitoramento de integridade de máquina síncrona108, de acordo com uma realização. O sistema de monitoramento de integridade de máquina síncrona108 pode incluir um receptor de dados 302 para receber dados associados com a máquina síncrona102. Os dados associados com a máquina síncrona 102 podem incluir os valores de tensão de fase e os valores de corrente de fase de uma ou mais fases, velocidade, corrente de campo, entrada de força, saída de força, fator de potência e similares. O receptor de dados 302 pode também converter os valores de tensão de fase em valores de tensão de linha correspondentes e as correntes de fase em correntes de linha correspondentes.

O sistema de monitoramento de integridade de máquina síncrona 108 pode incluir adicionalmente um módulo de componente de seqüência 304 para computar os componentes de seqüência dos valores de tensão de fase e valores de corrente de fase. Os componentes de seqüência dos valores de tensão de fase podem incluir uma tensão de seqüência positiva, uma tensão de seqüência negativa (Vn) e uma tensão de seqüência zero. O módulo de componente de seqüência 304 pode, então, computar os componentes de seqüência das voltagens e correntes, conforme a configuração da máquina síncrona. As diferentes configurações da máquina síncrona carregam assinaturas de falha entre as voltas em diferentes componentes de seqüência. Para uma configuração de três fios trifásica ou uma configuração de carga balanceada, o módulo de componente de seqüência 304 pode computar uma Vn a partir dos valores de tensão de fase ou valores de tensão de linha recebidos. Por exemplo, para uma configuração de três fios trifásica ou uma configuração de carga balanceada da máquina síncrona 102, o módulo de componente de seqüência 304 computa a tensão de seqüência negativa Vn. Para uma configuração de carga não balanceada da máquina síncrona 102, o módulo de componente de seqüência 304 computa a corrente de seqüência negativa In, e a impedância de seqüência negativa Znn1 em adição à Vn. Ademais, pra uma configuração de quatro fios trifásica da máquina síncrona 102, o módulo de componente de seqüência 304 computa a corrente de seqüência zero I0, em adição à Vn, In, e Znn.

O sistema de monitoramento de integridade de máquina síncrona108 pode incluir adicionalmente um módulo de busca 306 para recuperar uma ou mais Vn conhecidas. Os valores conhecidos de uma ou mais Vn podem ser obtidos a partir do armazenamento de dados 110. O armazenamento de dados 110 pode incluir os valores de Vn conhecidos e com integridade tabelada como uma função da corrente de campo, a corrente de seqüência positiva em uma velocidade em particular, por exemplo. Os valores de Vn podem corresponder à velocidade estabelecida da máquina síncrona. Depois de recuperar a Vn conhecida, o módulo de busca pode dimensionar a Vn recuperada baseando-se na velocidade medida da máquina síncrona. Os valores de Vn e a velocidade da máquina síncrona têm uma relação linear um com o outro. Alternativamente, o armazenamento de dados 110 pode incluir diferentes conjuntos de valores de Vn conhecidos para diferentes velocidades da máquina síncrona 102. Em uma realização, o módulo de busca 306 pode incluir adicionalmente uma unidade de computação para computar a corrente de campo e a corrente de seqüência positiva baseando-se na pluralidade de valores de corrente de fase. A corrente de seqüência positiva pode ser obtida a partir da pluralidade de valores de corrente de fase. Similarmente, a corrente de campo positiva pode ser obtida baseando-se na pluralidade de valores de corrente de fase e na característica de magnetização da máquina síncrona 102. As características de magnetização podem ser armazenadas no armazenamento de dados 110. O módulo de busca 306 pode recuperar os dados de características de magnetização do armazenamento de dados 110 para computar a corrente de campo. Em uma realização, a Vn conhecida pode ser recuperada baseando-se na corrente de campo e na corrente de seqüência positiva.

O módulo de busca 306 pode ter adicionalmente uma unidade de consulta para consultar o armazenamento de dados 110 usando a corrente de campo e a corrente de seqüência positiva. A unidade de consulta pode recuperar um ou mais valores de Vn conhecidos, em que os valores de Vn podem incluir uma Vn de circuito aberto e uma Vn de estado com integridade. A Vn de circuito aberto pode ser obtida recuperando-se aquela entrada de Vn de circuito aberto da tabela de busca que corresponde à corrente de campo computada pelo módulo de busca 306. Ademais, a Vn de estado com integridade é obtida recuperando-se aquela entrada de Vn da tabela de busca que corresponde à corrente de seqüência positiva e à corrente de campo computada pelo módulo de busca 306. Conforme descrito acima, diferentes configurações da máquina

síncrona 102 podem carregar assinaturas de falha entre voltas em diferentes componentes de seqüência. Na implantação para uma configuração trifásica não balanceada, o armazenamento de dados 110 pode incluir adicionalmente valores de In conhecidos e Znn conhecidos a velocidades em particular, tabelados como uma função da corrente de campo e da corrente de seqüência positiva. Alternativamente, na implantação de uma configuração de 4 fios trifásica, o armazenamento de dados 110 pode incluir um IO conhecido em adição aos valores de Vn conhecido, In conhecido e Znn conhecido a velocidades em particular. O módulo de busca 306 pode recuperar os valores de In conhecido, Zn conhecido e IO conhecido usando técnicas similares conforme descrito para recuperar o Vn conhecido.

O sistema de monitoramento de integridade de máquina síncrona108 pode incluir adicionalmente um módulo de prognóstico 308 para computar um indicador de integridade de máquina baseando-se na Vn computada e em uma ou mais Vn conhecida. Em uma realização, o indicador de integridade de máquina pode ser computado obtendo-se uma diferença fasorial da Vn de estado de integridade e a Vn computada normalizando a diferença fasorial com respeito á Vn de circuito aberto. A integridade da máquina síncrona 102 pode ser avaliado baseando-se no indicador de integridade de máquina. O indicador de integridade de máquina tem um valor de estado com integridade especifico. Se o indicador de integridade de máquina computado pelo módulo de prognóstico 308 for diferente do valor de estado com integridade então uma falha entre as voltas no induzido da máquina síncrona 102, pode ser indicada. O valor de estado com integridade do indicador de integridade de máquina pode ser obtido testando-se uma máquina síncrona com integridade. Alternadamente, o valor de estado com integridade pode ser obtido realizando-se simulações em uma modelo da máquina síncrona 102.

O sistema 108 pode incluir adicionalmente um módulo de alarme 310. O módulo de alarme 310 pode disparar um alarme se o indicador de integridade de máquina desviar do valor de estado com integridade. A condição de falha pode ser indicada através de um dispositivo de saída 312. Em uma realização o dispositivo de saída 312 pode ser um dispositivo de exibição que exibe um alerta. Em uma realização alternada, o dispositivo de exibição pode ser um alarme de áudio. O dispositivo de saída 312 pode ser adicionalmente um alarme audiovisual.

Em várias realizações, o módulo de alarme 310 pode usar métodos estatísticos para disparar um alarme. Por exemplo, o módulo de alarme 310 pode monitorar o indicador de integridade de máquina através de, digamos, uma janela de 5 minutos. O módulo de alarme 310 pode, então, computar a proporção da duração para qual o indicador de integridade de máquina desvia do valor de estado com integridade durante a janela de 5 minutos. O módulo de alarme 310 pode, então, dispara um sinalizador baseando-se na proporção computada. Alternativamente, o módulo de alarme 310 pode usar medidas de variabilidade estatística tal como, mas não limitado a, desvio padrão ou meio estatístico. O módulo de alarme 310 pode computa um meio do indicador de integridade de máquina através de uma janela de 15 minutos, por exemplo. O módulo de alarme 310 pode, então, comparar o meio com um valor de estado com integridade do indicador de integridade de máquina, e acionar um alarme se o meio desvia do valor de estado com integridade por uma quantidade predeterminada. O uso de métodos estatísticos pode prevenir variações momentâneas no indicador de integridade de máquina a partir do acionamento de um alarme. Isto pode ser útil para reduzir alarmes falsos.

A FIGURA 4 é um fluxograma que ilustra um processo 400 para o monitoramento de integridade de máquina síncrona, de acordo com uma realização. Na etapa 402 uma pluralidade de valores de tensão de fase e uma pluralidade de valores de corrente de fase podem ser recebidas. Outros dados relativos à operação da máquina síncrona 102 podem também ser recebidos. Por exemplo, velocidade da máquina síncrona, entrada de força, saída de força, fator de potência e similares podem ser recebidos. Em uma realização, os valores de tensão de fase recebidos podem ser transformados em valores de tensão de linha. Pode-se apreciar que os valores de tensão de linha e os valores de tensão de fase são quantias fasoriais e têm um ângulo de fase associado com eles. Portanto, o processo 400 pode associar um ângulo de fase em particular a cada um dos valores de tensão de fase e valores de corrente de fase. Um deslocamento de fase de ser incorporado enquanto se obtém os valores de tensão de linha a partir dos valores de tensão de fase. Na etapa 404 a Vn pode ser computada baseando-se os valores

de tensão de fase. A Vn pode ser computada multiplicando-se cada um dos valores de tensão de fase por um fator adequado e, então, tomando-se a soma fasorial de cada um dos valores de tensão de fase.

Na etapa 406 um ou mais parâmetros de operação podem ser computados baseando-se nos valores de tensão de fase e nos valores de corrente de fase. Em uma realização, um ou mais parâmetros de operação podem ser computados baseando-se nos valores de tensão de linha e nos valores de corrente de linha. Os parâmetros de operação podem incluir a corrente de campo e a corrente de seqüência positiva. A corrente de campo pode ser computada baseando-se nas características de magnetização e nos valores de corrente de fase. Os dados de características de magnetização podem ser recuperados do armazenamento de dados 110. Ademais, a corrente de seqüência positiva pode ser computada baseando-se nos valores de corrente de fase que correspondem com as três fases da máquina síncrona 102.

Na etapa 408 um ou mais valores de Vn conhecidos podem ser obtidos baseando-se em um ou mais parâmetros de operação. Os valores conhecidos de uma ou mais Vn podem ser obtidos a partir do armazenamento de dados 110. O armazenamento de dados 110 podem incluir os valores de Vn conhecidos tabelados como uma função da corrente de campo, da corrente de seqüência positiva, para vários valores diferentes da velocidade da máquina síncrona. O armazenamento de dados 110 pode ter adicionalmente os valores de Vn conhecidos que correspondem a uma máquina síncrona com integridade.

Os valores conhecidos da Vn podem incluir a Vn de estado com integridade e a Vn de circuito aberto com integridade. A Vn de circuito aberto pode ser obtida recuperando-se aquela Vn de circuito aberto da tabela de busca que corresponde à corrente de campo obtida na etapa 406 e ao valor recebido da velocidade da máquina síncrona. Ademais, a Vn de estado com integridade é obtida recuperando-se aquela entrada de da tabela de busca que corresponde à corrente de seqüência positiva, à corrente de campo obtida na etapa 406, e ao valor recebido da velocidade da máquina síncrona. Em uma realização, para os prognósticos de uma configuração

trifásica não balanceada, o sistema de monitoramento de integridade de máquina síncrona102 pode obter adicionalmente os valores de In conhecido e Znn conhecido. Em outra realização, para os prognósticos de uma configuração de quatro fios trifásica, o sistema de monitoramento de integridade de máquina síncrona102 pode obter uma IO conhecida em adição aos valores de Vn conhecido, In conhecido e Znn conhecido.

Na etapa 410, o indicador de integridade de máquina pode ser computado baseando-se em na Vn computada e em uma ou mais Vn conhecidas. Em uma realização, o indicador de integridade de máquina pode ser computado obtendo-se uma diferença fasorial da Vn de estado com integridade e da Vn computada e normalizando-se a diferença fasorial com respeito à Vn de circuito aberto. A integridade da máquina síncrona 102 pode ser avaliado baseando-se no indicador de integridade de máquina. O indicador de integridade de máquina tem um valor de estado com integridade especifico. Se o indicador de integridade de máquina computado pelo módulo de prognóstico 408 for diferente do valor de estado com integridade, então uma falha entre as voltas no induzido da máquina síncrona 102 pode ser inferida.

Na etapa 412, um alarme pode ser disparado baseando-se no

valor do indicador de integridade de máquina. O alarme pode ser disparado comparando-s o indicador de integridade de máquina com um limiar predefinido. O limiar predefinido pode ser o valor de estado com integridade do indicador de integridade de máquina. Conforme descrito em conexão com a FIGURA 3 o alarme pode ser de áudio, visual ou audiovisual.

Em várias realizações o sistema de monitoramento de integridade de máquina síncrona108 pode ser implantado conforme as instruções executáveis por computador. O sistema 108 pode ter um ou mais processadores para executar as instruções executáveis por computador. As instruções legíveis por computador podem ser incorporadas em um meio legível por computador não transitório tal como um disco de armazenamento magnético, um disco de armazenamento óptico assim por diante. Alternativamente, o legível por computador pode ser um de uma Memória de Acesso Aleatório (RAM), Memória de Somente Leitura (ROM), Memória de Somente Leitura Programável (PROM), Memória de Somente Leitura Programável Apagável (EPROM) e similares.

As instruções codificadas do produto de programa de computador podem incluir instruções para receber a pluralidade de valores de tensão de fase, valores de corrente de fase, computar a Vn baseando-se na pluralidade de valores de tensão de fase e na pluralidade de valores de corrente, computar um ou mais parâmetros de operação baseando-se nos valores de tensão de fase e nos valores de corrente de fase. Os parâmetros de operação podem incluir a corrente de campo e a corrente de seqüência positiva. O produto de programa de computador pode ter adicionalmente instruções codificadas para converter os valores de tensão de fase em valores de tensão de linha. O produto de programa de computador pode ter adicionalmente instruções codificadas para recuperar a Vn de circuito aberto e a Vn de estado com integridade do armazenamento de dados 110. O produto de programa de computador pode ter adicionalmente instruções para computar o indicador de integridade de máquina obtendo-se a diferença fasorial da Vn de estado com integridade e a Vn computada e normalizando-se a diferença fasorial com respeito à Vn de circuito aberto. O produto de programa de computador pode também ter instruções codificadas para comparar o indicador de integridade de máquina com o limiar predefinido e disparar um alarme baseando-se na comparação.

Pode ser verificado que as voltagens e a corrente, exceto a corrente de campo, reveladas na presente invenção são quantias fasoriais e são manipuladas de acordo com as regras da álgebra fasorial a não ser que explicitamente indicado ao contrario.

As realizações descritas na presente invenção são unicamente para o propósito de ilustração. Os versados na técnica reconhecerão a partir desta descrição que os ensinamentos presentes na invenção não são limitados às realizações descritas, mas podem ser apreciados com modificações e alterações limitadas somente pelo espírito e escopo das reivindicações em anexo.

Claims

1. MÉTODO PARA MONITORAMENTO DE INTEGRIDADE DE MÁQUINA SÍNCRONA, que compreende: receber (402) uma pluralidade de valores de tensão de fase e uma pluralidade de valores de corrente de fase; computar (404) uma tensão de seqüência negativa (Vn) baseando-se na pluralidade de valores de tensão de fase, em que a Vn é representativa de uma força eletromotriz de retorno de seqüência negativa (EMF) que transporta uma assinatura de uma falha de enrolamento em uma máquina síncrona; computar (406) um ou mais parâmetros de operação com base em pelo menos um dentre a pluralidade de valores de tensão de fase e a pluralidade de valores de corrente de fase; recuperar (408) a partir de um armazenamento de dados uma ou mais Vn conhecida baseando-se no um ou mais parâmetros de operação; computar (410) um indicador de integridade de máquina baseando-se na Vn computadas e na uma ou mais Vn conhecida, em que a uma ou mais Vn conhecidas pode estar em escala de acordo com uma velocidade medida da máquina síncrona; e disparar (412) um alarme baseando-se no indicador de integridade de máquina.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, adicionalmente: computar uma corrente de seqüência negativa (In) e uma impedância de seqüência negativa (Znn) baseando-se na pluralidade de valores de tensão de fase e na pluralidade de valores de corrente de fase; recuperar a partir de um armazenamento de dados uma ou mais In conhecias, e uma ou mais Znn conhecidas baseando-se no um ou mais parâmetros de operação; e levar em conta a In computada, a Znn computada, a uma ou mais In conhecidas, e a uma ou mais Znn computadas, para computar o indicador de integridade de máquina.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, que compreende, adicionalmente: computar uma corrente de seqüência zero (IO) baseando-se na pluralidade de valores de corrente de fase; recuperar a partir de um armazenamento de dados uma ou mais IO conhecidas baseando-se no um ou mais parâmetros de operação; e levar em conta a IO computada e a uma ou mais IO conhecidas para computar o indicador de integridade de máquina.

4. SISTEMA PARA MONITORAMENTO DE INTEGRIDADE DE MÁQUINA SÍNCRONA, que compreende: um receptor de dados (302) para receber uma pluralidade de valores de tensão de fase e uma pluralidade de valores de corrente de fase; um módulo de componente de seqüência (304) para computar uma tensão de seqüência negativa (Vn) baseando-se na pluralidade de valores de tensão de fase, em que a Vn é representativa de uma força eletromotriz de retorno de seqüência negativa (EMF) que transporta uma assinatura de uma falha de enrolamento em uma máquina síncrona; um módulo de busca (306) para recuperar a partir de um armazenamento de dados uma ou mais Vn conhecidas baseando-se em pelo menos um dentre a pluralidade de valores de tensão de fase e a pluralidade de valores de corrente de fase; um módulo de prognóstico (308) para computar um indicador de integridade de máquina baseando-se na Vn computada e na uma ou mais Vn conhecidas, em que a uma ou mais Vn conhecidas podem estar em escala de acordo com uma velocidade medida da máquina síncrona; e um módulo de alarme (310) para disparar um alarme baseando-se no indicador de integridade de máquina.

5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 4, em que: o módulo de componente de seqüência computa adicionalmente pelo menos uma dentre uma corrente de seqüência negativa (In), uma impedância de a seqüência negativa (Znn), e uma corrente de seqüência zero (IO) baseando-se na pluralidade de valores de tensão de fase e na pluralidade de valores de corrente de fase; sendo que o módulo de busca recupera adicionalmente pelo menos uma dentre uma In conhecida, uma Znn conhecida, e uma IO conhecida; e o módulo de prognóstico computa o indicador de integridade de máquina baseando-se adicionalmente em pelo menos uma dentre a In computada, a Znn computada, e a IO computada, a In conhecida, a Znn conhecida, e a IO conhecida.

6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 4, em que o módulo de busca compreende, adicionalmente: uma unidade de computação para computar uma corrente de campo e uma corrente de seqüência positiva baseando-se na pluralidade de valores de corrente de fase; e uma unidade de consulta para consultar o armazenamento de dados usando a corrente de campo e a corrente de seqüência positiva.

7. PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR, que compreende um meio legível por computador não transitório codificado com instruções executáveis por computador para monitorar a integridade de uma máquina síncrona, em que as instruções executáveis por computador, quando executadas, produzem um ou mais processadores: receber (402) uma pluralidade de valores de tensão de fase e uma pluralidade de valores de corrente de fase; computar (404) uma tensão de seqüência negativa (Vn) baseando-se na pluralidade de valores de tensão de fase, em que a Vn é representativa de uma força eletromotriz de retorno de seqüência negativa (EMF) que transporta uma assinatura de uma falha de enrolamento em uma máquina síncrona; computar (406) um ou mais parâmetros de operação baseando-se em pelo menos um dentre a pluralidade de valores de tensão de fase e a pluralidade de valores de corrente de fase; recuperar (408) a partir de um armazenamento de dados uma ou mais Vn conhecidas baseando-se no um ou mais parâmetros de operação; computar (410) um indicador de integridade de máquina baseando-se na Vn computada e na uma ou mais Vn conhecidas, em que a uma ou mais Vn conhecidas podem estar em escala de acordo com uma velocidade medida da máquina síncrona; e disparar (412) um alarme baseando-se no indicador de integridade de máquina.

8. PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR, de acordo com a reivindicação 7: computar pelo menos uma dentre uma corrente de seqüência negativa (In), uma impedância de seqüência negativa (Znn), e uma corrente de seqüência zero (IO) baseando-se na pluralidade de valores de tensão de fase e na pluralidade de valores de corrente de fase; recuperar pelo menos uma dentre uma In conhecida, Znn conhecida e uma IO conhecida; e computar o indicador de integridade de máquina adicionalmente baseando-se em pelo menos uma dentre a In computada, a Znn computada e a IO computada, a In conhecida, a Znn conhecida e a 10 conhecida.

9. PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR, de acordo com a reivindicação 0, que compreende, adicionalmente, instruções executáveis por computador para fazer com que o um ou mais processadores computem uma pluralidade de fasores de tensão baseando-se na pluralidade de valores de tensão de fase.

10. PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR, de acordo com a reivindicação 0, que compreende, adicionalmente, as instruções executáveis por computador para fazer com que o um ou mais processadores: computem uma diferença fasorial entre a Vn de estado de integridade e a Vn computada; e normalizem a diferença fasorial com relação à Vn de circuito aberto.