WO2024013809A1 - 絶縁診断装置及び絶縁診断方法 - Google Patents

絶縁診断装置及び絶縁診断方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024013809A1
WO2024013809A1 PCT/JP2022/027278 JP2022027278W WO2024013809A1 WO 2024013809 A1 WO2024013809 A1 WO 2024013809A1 JP 2022027278 W JP2022027278 W JP 2022027278W WO 2024013809 A1 WO2024013809 A1 WO 2024013809A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vector
current
phase
zero
negative
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2022/027278
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和平 平尾
秦　康博
将来 宮崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp filed Critical Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority to EP22936037.5A priority Critical patent/EP4556918A4/en
Priority to JP2023509685A priority patent/JP7422942B1/ja
Priority to CN202280037746.2A priority patent/CN117693684A/zh
Priority to US18/681,075 priority patent/US12618892B2/en
Priority to PCT/JP2022/027278 priority patent/WO2024013809A1/ja
Publication of WO2024013809A1 publication Critical patent/WO2024013809A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/14—Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/346—Testing of armature or field windings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage

Definitions

  • the present invention relates to an insulation diagnosis device and an insulation diagnosis method.
  • insulation diagnostic methods such as withstand voltage tests and impulse gain tests for three-phase AC motors have been performed in a non-operating state (off-line state) in which the stator of the motor is removed from the power supply path. Further, the insulation diagnosis was an absolute value determination between the initial value and the value after the progress of deterioration.
  • the insulation diagnosis method executed in the conventional insulation diagnosis apparatus uses absolute value determination, it is not possible to monitor the progress of deterioration leading to ground faults, layer shorts, etc., that is, the signs of deterioration. Furthermore, since conventional insulation diagnosis methods are performed with the motor in a non-operating state (off-line state), it is not possible to monitor deterioration signs or determine deterioration in real time while the motor is in operation.
  • the present invention is capable of checking the progress of deterioration leading to ground faults, layer shorts, etc. in real time in the operating state of a three-phase AC motor, as well as immediately determining when a ground fault or layer short circuit occurs.
  • An object of the present invention is to provide an insulation diagnosis device and an insulation diagnosis method that can perform the following steps.
  • An insulation diagnostic device is an insulation diagnostic device that diagnoses the insulation of a three-phase AC motor based on the U-phase current, V-phase current, and W-phase current supplied to the three-phase AC motor.
  • a current vector calculation unit that calculates at least one of a zero-phase current vector or a negative-phase current vector based on the phase current and the W-phase current, a reference current vector storage unit that stores a reference current vector in advance, and a current vector a current difference vector calculation unit that calculates a current difference vector that is the difference between the current vector calculated in the calculation unit and a reference current vector; and a determination unit that determines the insulation state of the three-phase AC motor based on the current difference vector. , is provided.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of an insulation diagnostic device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the diagnostic device.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the primary zero-sequence current vector and the primary reference zero-sequence current vector.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for calculating the primary zero-sequence current difference vector.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a tertiary zero-sequence current vector and a tertiary reference zero-sequence current vector.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the fifth-order zero-sequence current vector and the fifth-order reference zero-sequence current vector.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the seventh-order zero-sequence current vector and the seventh-order reference zero-sequence current vector.
  • FIG. 8 is an operation processing flowchart of the embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of an example of the sum of squares, the first threshold value, and the second threshold value.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of an insulation diagnostic device according to an embodiment.
  • the insulation diagnostic device 10 includes a first current sensor (CT: Current Transformer) 11U that detects a U-phase current Iu supplied to a three-phase AC motor M, and a first current transformer (CT) 11U that detects a V-phase current Iv supplied to the three-phase AC motor M.
  • CT Current Transformer
  • CT second current transformer
  • CT third current sensor
  • a diagnostic device 12 that performs insulation diagnosis based on the W-phase current Iw is provided.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the diagnostic device.
  • the diagnostic device 12 includes a phase/amplitude detection section 21, a basic current vector calculation section 22, a zero-sequence current vector calculation section 23, a negative-phase current vector calculation section 24, a reference current vector storage section 25, and a current difference vector calculation section 23. It includes a calculation section 26, a sum of squares calculation section 27, and a determination section 28.
  • the basic current vector calculation section 22, the zero-sequence current vector calculation section 23, and the negative-phase current vector calculation section 24 function as a current vector calculation section.
  • the phase/amplitude detection unit 21 determines the phase of the U-phase current Iu, the phase of the V-phase current Iv, the phase of the W-phase current Iw, The amplitude of the U-phase current Iu, the amplitude of the V-phase current Iv, and the amplitude of the W-phase current Iw are detected.
  • the basic current vector calculation unit 22 calculates the U-phase current vector VIu based on the phase of the U-phase current Iu and the amplitude of the U-phase current Iu, and calculates the U-phase current vector VIu based on the phase of the V-phase current Iv and the amplitude of the V-phase current Iv.
  • a phase current vector VIv is calculated, and a W-phase current vector VIw is calculated based on the phase of the W-phase current Iw and the amplitude of the W-phase current Iw.
  • the zero-phase current vector calculation unit 23 calculates the zero-phase current vector VI0 using the following equation based on the calculated U-phase current vector VIu, V-phase current vector VIv, and W-phase current vector VIw.
  • the negative-phase current vector calculation unit 24 calculates a negative-phase current vector VI2 based on the calculated U-phase current vector VIu, V-phase current vector VIv, and W-phase current vector VIw using the following equation.
  • a is a vector operator, It is.
  • the reference current vector storage unit 25 stores the zero-sequence current vector VI0 and negative-sequence current vector VI2, which are calculated in a state where no ground fault, layer short, etc. have occurred at the time of shipment, inspection, etc., as the reference zero-sequence current vector VI0r and the reference. It is stored as a negative phase current vector VI2r.
  • the reference current vector storage unit 25 actually stores a primary reference zero-sequence current vector VI0r_1, which is the first-order frequency component of the reference zero-sequence current vector VI0r, and a third-order reference, which is the third-order frequency component of the reference zero-sequence current vector VI0r.
  • the zero-sequence current vector VI0r_3, the fifth-order reference zero-sequence current vector VI0r_5 which is the fifth-order frequency component of the reference zero-sequence current vector VI0r
  • the seventh-order reference zero-sequence current vector VI0r_7 which is the seventh-order frequency component of the reference zero-sequence current vector VI0r. I remember each one.
  • the reference current vector storage unit 25 stores a primary reference negative sequence current vector VI2r_1 which is a first frequency component of the reference negative sequence current vector VI2r, and a tertiary reference negative sequence current which is a third frequency component of the reference negative sequence current vector VI2r.
  • the current difference vector calculating unit 26 calculates the difference between the zero-sequence current vector VI0 calculated by the zero-sequence current vector calculating unit 23 and the reference zero-sequence current vector VI0r read from the reference current vector storage unit 25 as a difference zero-sequence current vector DVI0. It is calculated as
  • the current difference vector calculation unit 26 converts the difference between the negative phase current vector VI2 calculated by the negative phase current vector calculation unit 24 and the reference negative sequence current vector VI2r read from the reference current vector storage unit 25 into a negative sequence current difference vector. Calculated as DVI2.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the primary zero-sequence current vector and the primary reference zero-sequence current vector.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for calculating the primary zero-sequence current difference vector. As shown in FIG. 4, the current difference vector calculation unit 26 calculates the primary zero-sequence current difference vector DVI0_1 by subtracting the primary zero-sequence current vector VI0_1 from the primary reference zero-sequence current vector VI0r_1.
  • the current difference vector calculation unit 26 performs the following processing.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a tertiary zero-sequence current vector and a tertiary reference zero-sequence current vector.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the fifth-order zero-sequence current vector and the fifth-order reference zero-sequence current vector.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the seventh-order zero-sequence current vector and the seventh-order reference zero-sequence current vector.
  • the current difference vector calculation unit 26 calculates a first-order zero-sequence current difference vector DVI0_1, a third-order zero-sequence current difference vector DVI0_3, a fifth-order zero-sequence current difference vector DVI0_5, a seventh-order zero-sequence current difference vector DVI0_7, and a first-order zero-sequence current difference vector DVI0_7.
  • the next negative sequence current difference vector DVI2_1, the third negative sequence current difference vector DVI2_3, the fifth negative sequence current difference vector DVI2_5, and the seventh negative sequence current difference vector DVI2_7 are calculated.
  • the sum of squares calculating unit 27 calculates the sum of squares of the first-order zero-sequence current difference vector DVI0_1 to seventh-order zero-sequence current difference vector DVI0_7 calculated by the zero-sequence current vector calculating unit 23.
  • the sum of squares calculation unit 27 calculates the sum of squares of the primary negative sequence current difference vector DVI2_1 to the seventh negative sequence current difference vector DVI2_7 calculated by the zero-sequence current vector calculation unit 23.
  • FIG. 8 is an operation processing flowchart of the embodiment.
  • the diagnostic device 12 determines whether it is time to detect a failure such as a ground fault or a layer short (step S11). In the judgment at step S11, if the detection timing has not yet come (step S11; No), the process enters a standby state.
  • step S11 if it is the detection timing (step S11; Yes), the first current sensor 11U, the second current sensor 11V, and the third current sensor detect the U-phase current Iu, the V-phase current Iv, and the W-phase current. Iw is detected (step S12).
  • the diagnostic device 12 functions as a phase/amplitude detection section 21, and based on the detected U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw, the diagnostic device 12 determines the phase of the U-phase current Iu and the V-phase current Iv. , the amplitude of the U-phase current Iu, the amplitude of the V-phase current Iv, and the amplitude of the W-phase current Iw are detected (step S13).
  • the diagnostic device 12 functions as a basic current vector calculation unit 22, and calculates a U-phase current vector VIu based on the phase of the U-phase current Iu and the amplitude of the U-phase current Iu, and calculates the phase and amplitude of the V-phase current Iv.
  • a V-phase current vector VIv is calculated based on the amplitude of the V-phase current Iv
  • a W-phase current vector VIw is calculated based on the phase of the W-phase current Iw and the amplitude of the W-phase current Iw (step S14).
  • the diagnostic device 12 functions as a zero-phase current vector calculation unit 23, and the first-order zero-phase current vector VI0_1 is the first-order frequency component of the zero-phase current vector VI0, and the third-order frequency component of the zero-phase current vector VI0 is the first-order zero-phase current vector VI0_1.
  • the tertiary zero-sequence current vector VI0_3 the fifth-order zero-sequence current vector VI0_5 which is the fifth-order frequency component of the zero-sequence current vector VI0
  • the seventh-order zero-sequence current vector VI0_7 which is the seventh frequency component of the zero-sequence current vector VI0, respectively.
  • the diagnostic device 12 functions as a negative-phase current vector calculation unit 24, and based on the calculated U-phase current vector VIu, V-phase current vector VIv, and W-phase current vector VIw, calculates a negative-phase current vector using the following equation.
  • VI2 is calculated (step S16).
  • a is a vector operator, It is.
  • the diagnostic device 12 calculates the primary negative-phase current vector VI2_1, which is the first-order frequency component of the negative-phase current vector VI2, and the third-order frequency component of the negative-phase current vector VI2.
  • the diagnostic device 12 reads out the reference zero-sequence current vector VI0r and the reference negative-sequence current vector VI2r stored in the reference current vector storage unit 25 (step S17).
  • the diagnostic device 12 functions as the current difference vector calculation unit 26, and the zero-phase current vector VI0 calculated by the zero-phase current vector calculation unit 23 and the reference zero-phase current vector VI0r read from the reference current vector storage unit 25
  • the difference between the negative-phase current vector VI2 calculated by the negative-phase current vector calculation unit 24 and the reference negative-phase current vector VI2r read from the reference current vector storage unit 25 is calculated as the difference zero-sequence current vector DVI0. It is calculated as a negative phase current difference vector DVI2 (step S18).
  • the diagnostic device 12 uses the current difference vector calculation unit 26 to calculate the zero-sequence current vector VI0 calculated by the zero-sequence current vector calculation unit 23.
  • the difference between the first-order zero-phase current vector VI0_1, which is the first-order frequency component, and the first-order reference zero-phase current vector VI0r_1, which is the first-order frequency component of the reference zero-phase current vector VI0r read from the reference current vector storage unit 25, is calculated as the first order. It is calculated as a zero-sequence current difference vector DVI0_1.
  • the diagnostic device 12 calculates the tertiary zero-sequence current vector VI0_3, which is the third-order frequency component of the zero-sequence current vector VI0 calculated by the zero-sequence current vector calculation unit 23, and the reference current vector.
  • the difference between the tertiary reference zero-sequence current vector VI0r_3, which is the tertiary frequency component of the reference zero-sequence current vector VI0r read from the storage unit 25, is calculated as the tertiary zero-sequence current difference vector DVI0_3.
  • the diagnostic device 12 as a current difference vector calculation unit 26, stores a third-order zero-phase current vector VI0_5, which is the fifth-order frequency component of the zero-phase current vector VI0 calculated by the zero-phase current vector calculation unit 23, and a reference current vector.
  • the difference between the fifth-order reference zero-sequence current vector VI0r_5, which is the fifth-order frequency component of the reference zero-sequence current vector VI0r read from the unit 25, is calculated as the fifth-order zero-sequence current difference vector DVI0_5.
  • the diagnostic device 12 as a current difference vector calculation unit 26, stores a tertiary zero-phase current vector VI0_7, which is the seventh frequency component of the zero-phase current vector VI0 calculated by the zero-phase current vector calculation unit 23, and a reference current vector.
  • the difference between the seventh-order reference zero-sequence current vector VI0r_7, which is the seventh-order frequency component of the reference zero-sequence current vector VI0r read from the section 25, is calculated as the seventh-order zero-sequence current difference vector DVI0_7.
  • the diagnostic device 12 calculates a primary negative sequence current, which is the primary frequency component of the negative phase current vector VI2 calculated by the negative phase current vector calculation unit 24, with respect to the negative phase current vector.
  • the difference between the vector VI2_1 and the primary reference negative-sequence current vector VI2r_1, which is the primary frequency component of the reference negative-sequence current vector VI2r read from the reference current vector storage unit 25, is calculated as a primary negative-sequence current difference vector DVI2_1.
  • the diagnostic device 12 as a current difference vector calculation unit 26, combines a tertiary negative-phase current vector VI2_3, which is the third-order frequency component of the negative-phase current vector VI2 calculated by the negative-phase current vector calculation unit 24, and a reference current vector.
  • the difference between the tertiary reference anti-phase current vector VI2r_3, which is the tertiary frequency component of the reference anti-phase current vector VI2r read from the storage unit 25, is calculated as the tertiary anti-phase current difference vector DVI2_3.
  • the diagnostic device 12 also stores, as a current difference vector calculation unit 26, a tertiary negative phase current vector VI2_5, which is the fifth frequency component of the negative phase current vector VI2 calculated by the negative phase current vector calculation unit 24, and a reference current vector.
  • the difference between the fifth-order reference negative-phase current vector VI2r_5, which is the fifth-order frequency component of the reference negative-phase current vector VI2r read from the section 25, is calculated as the fifth-order negative-phase current difference vector DVI2_5.
  • the diagnostic device 12 also stores, as a current difference vector calculation unit 26, a tertiary negative-phase current vector VI2_7, which is the seventh frequency component of the negative-phase current vector VI2 calculated by the negative-phase current vector calculation unit 24, and a reference current vector.
  • the difference between the seventh-order reference negative-phase current vector VI2r_7, which is the seventh-order frequency component of the reference negative-phase current vector VI2r read from the unit 25, is calculated as the seventh-order negative-phase current difference vector DVI2_7.
  • the diagnostic device 12 functions as the sum of squares calculation unit 27, and calculates the sum of squares of the first-order zero-sequence current difference vector DVI0_1 to seventh-order zero-sequence current difference vector DVI0_7 calculated by the zero-sequence current vector calculation unit 23. It is calculated and output to the determination unit 28, and the sum of squares of the primary negative sequence current difference vector DVI2_1 to the seventh negative sequence current difference vector DVI2_7 calculated by the negative sequence current vector calculation unit 24 is calculated (step S19).
  • the determination unit 28 calculates the sum of squares SS0 of the primary zero-sequence current difference vector DVI0_1 to the seventh-order zero-sequence current difference vector DVI0_7 and the first-order negative-sequence current difference vector DVI2_1 to the seventh-order negative-sequence current difference.
  • SS0 ⁇ ([DV10_1] 2 + [DV10_3] 2 +[DV10_5] 2 +[DV10_7] 2
  • SS2 ⁇ ([DV12_1] 2 + [DV12_3] 2 +[DV12_5] 2 +[DV12_7] 2 )
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of an example of the sum of squares, the first threshold value, and the second threshold value.
  • FIG. 9 shows temporal changes in the sum of squares SS (sum of squares SS0 or sum of squares SS2) at a predetermined detection timing (times t1 to t7 in the example of FIG. 9).
  • the determination unit 28 determines that there is a high possibility that a ground fault or layer short will occur. In this case, an alarm signal WN is output.
  • the determination unit 28 determines that a ground fault or layer short has occurred and outputs a fault signal AL.
  • the first zero-sequence current vector VI0_1 to seventh-order zero-sequence current vector VI0_7 which are the first to seventh-order components of the zero-sequence current vector VI0
  • Primary reference zero-sequence current vector VI0r_1 to seventh-order reference zero-sequence current which is the value in the initial state (normal state) in the primary negative-sequence current vector VI2_1 to seventh-order negative-sequence current vector VI2_7, which are the first to seventh-order components.
  • the vector VI0r_7 and the primary reference negative sequence current vector VI2r_1 to the seventh standard negative sequence current vector to VI2r_7 are grasped.
  • First-order zero-sequence current difference vector DVI0_1 to seventh-order zero-sequence current difference vector DVI0_7 and first-order negative-sequence current difference vector DVI2_1 to seventh-order negative-sequence current difference vector DVI2_7 are calculated.
  • ground faults, layer shorts, etc. may occur. It is possible to detect in real time signs of deterioration that are highly likely to occur, or to detect fault conditions such as ground faults and layer shorts in real time.
  • the zero-sequence current difference vector and the negative-sequence current difference vector are obtained for the zero-sequence current vector and the negative-sequence current vector, respectively, but the insulation diagnosis can be performed using only one of them. It is also possible.
  • the current vectors of the primary frequency and the 3rd, 5th, and 7th frequencies as higher-order frequencies were processed, but the current vectors of the 1st-order frequency and at least one higher-order frequency are processed. Processing may also be performed on current vectors.
  • SYMBOLS 10 Insulation diagnostic device, 11U... First current sensor, 11V... Second current sensor, 12... Diagnostic device, 21... Amplitude detection section, 22... Current vector calculation section, 23... Zero-phase current vector calculation section, 24... Reverse Phase current vector calculation unit, 25... Reference current vector storage unit, 26... Current difference vector calculation unit, 27... Square sum calculation unit, 28... Judgment unit, AL... Failure signal, DVI0_1 to DVI0_7...

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)

Abstract

実施形態の絶縁診断装置は、三相交流電動機に供給されるＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流に基づいて、三相交流電動機の絶縁診断を行う絶縁診断装置において、Ｕ相電流、Ｖ相電流及び前記Ｗ相電流に基づいて、零相電流ベクトルあるいは逆相電流ベクトルのうち少なくともいずれか一方を算出する電流ベクトル算出部（２３，２４）と、予め基準電流ベクトルを記憶する基準電流ベクトル記憶部（２５）と、電流ベクトル算出部（２３，２４）において算出された電流ベクトルと基準電流ベクトルとの差である電流差ベクトルを算出する電流差ベクトル算出部（２６）と、電流差ベクトルに基づいて、三相交流電動機の絶縁状態を判定する判定部（２８）と、を備える。

Description

絶縁診断装置及び絶縁診断方法
　本発明は、絶縁診断装置及び絶縁診断方法に関する。
　従来、三相交流電動機の耐圧試験、インパルス得試験等の絶縁診断手法は、電動機の固定子を給電経路から取り外した非稼働状態（オフライン状態）で行われるものであった。
　また、絶縁診断は、初期値と劣化進展後の値との絶対値判定であった。
特開２０１７－０１５４４４号公報
　ところで、従来の絶縁診断装置において実行される絶縁診断方法は、絶対値判定であったため、地絡あるいはレアショート等に至る劣化の進行、すなわち、劣化兆候監視を行うことはできなかった。
　また、従来の絶縁診断方法は、電動機を非稼働状態（オフライン状態）で行われるものであるため、稼働状態でリアルタイムに劣化兆候監視あるいは、劣化判定を行うこともできなかった。
　そこで、本発明は、三相交流電動機の稼働状態において、地絡あるいはレアショート等に至る劣化の進行を稼働状態でリアルタイムに行えるとともに、地絡あるいはレアショート等に至った場合にも直ちに判定することが可能な絶縁診断装置及び絶縁診断方法を提供することにある。
　実施形態の絶縁診断装置は、三相交流電動機に供給されるＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流に基づいて、三相交流電動機の絶縁診断を行う絶縁診断装置において、Ｕ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流に基づいて、零相電流ベクトルあるいは逆相電流ベクトルのうち少なくともいずれか一方を算出する電流ベクトル算出部と、予め基準電流ベクトルを記憶する基準電流ベクトル記憶部と、電流ベクトル算出部において算出された電流ベクトルと基準電流ベクトルとの差である電流差ベクトルを算出する電流差ベクトル算出部と、電流差ベクトルに基づいて、三相交流電動機の絶縁状態を判定する判定部と、を備える。
図１は、実施形態に係る絶縁診断装置の説明図である。 図２は、診断装置の機能ブロック図である。 図３は、１次零相電流ベクトル及び１次基準零相電流ベクトルの説明図である。 図４は、１次零相電流差ベクトルの算出説明図である。 図５は、３次零相電流ベクトル及び３次基準零相電流ベクトルの説明図である。 図６は、５次零相電流ベクトル及び５次基準零相電流ベクトルの説明図である。 図７は、７次零相電流ベクトル及び７次基準零相電流ベクトルの説明図である。 図８は、実施形態の動作処理フローチャートである。 図９は、二乗和、第１閾値及び第２閾値の一例の説明図である。
　以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称でも特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によっても説明され得る。
　図１は、実施形態に係る絶縁診断装置の説明図である。
　絶縁診断装置１０は、三相交流電動機Ｍに供給されるＵ相電流Ｉｕを検出する第１電流センサ（ＣＴ：Current　Transformer）１１Ｕと、三相交流電動機Ｍに供給されるＶ相電流Ｉｖを検出する第２電流センサ（ＣＴ）１１Ｖと、三相交流電動機Ｍに供給されるＷ相電流Ｉｗを検出する第３電流センサ（ＣＴ）１１Ｗと、検出されたＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗに基づいて、絶縁診断を行う診断装置１２と、を備えている。
　図２は、診断装置の機能ブロック図である。
　診断装置１２は、位相／振幅検出部２１と、基本電流ベクトル算出部２２と、零相電流ベクトル算出部２３と、逆相電流ベクトル算出部２４と、基準電流ベクトル記憶部２５と、電流差ベクトル算出部２６と、二乗和算出部２７と、判定部２８と、を備えている。
　上記構成において、基本電流ベクトル算出部２２、零相電流ベクトル算出部２３及び逆相電流ベクトル算出部２４は、電流ベクトル算出部として機能している。
　位相／振幅検出部２１は、検出されたＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗに基づいて、Ｕ相電流Ｉｕの位相、Ｖ相電流Ｉｖの位相、Ｗ相電流Ｉｗの位相、Ｕ相電流Ｉｕの振幅、Ｖ相電流Ｉｖの振幅及びＷ相電流Ｉｗの振幅を検出する。
　以下の説明においては、例えば、Ｉｕがベクトルであることを明確に示すため、ベクトルＶＩｕと標記するとともに、文章中の記載と式中における記載との対応関係を明確にするため、便宜上、矢印の下にＶＩｕと標記するものとする。
　基本電流ベクトル算出部２２は、Ｕ相電流Ｉｕの位相及びＵ相電流Ｉｕの振幅に基づいてＵ相電流ベクトルＶＩｕを算出し、Ｖ相電流Ｉｖの位相及びＶ相電流Ｉｖの振幅に基づいてＶ相電流ベクトルＶＩｖを算出し、Ｗ相電流Ｉｗの位相及びＷ相電流Ｉｗの振幅に基づいて、Ｗ相電流ベクトルＶＩｗを算出する。
　零相電流ベクトル算出部２３は、算出されたＵ相電流ベクトルＶＩｕ、Ｖ相電流ベクトルＶＩｖ及びＷ相電流ベクトルＶＩｗに基づいて、次式により零相電流ベクトルＶＩ０を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　逆相電流ベクトル算出部２４は、算出されたＵ相電流ベクトルＶＩｕ、Ｖ相電流ベクトルＶＩｖ及びＷ相電流ベクトルＶＩｗに基づいて、次式により逆相電流ベクトルＶＩ２を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　ここで、ａは、ベクトルオペレータであり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 である。
　基準電流ベクトル記憶部２５は、出荷時、検査時等の地絡、レアショート等が発生していない状態において算出した零相電流ベクトルＶＩ０及び逆相電流ベクトルＶＩ２を基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ及び基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒとして記憶している。
　基準電流ベクトル記憶部２５は、実際には、基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒの１次周波数成分である１次基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ＿１、基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒの３次周波数成分である３次基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ＿３、基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒの５次周波数成分である５次基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ＿５及び基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒの７次周波数成分である７次基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ＿７をそれぞれ記憶している。
　さらに基準電流ベクトル記憶部２５は、基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒの１次周波数成分である１次基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒ＿１、基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒの３次周波数成分である３次基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒ＿３、基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒの５次周波数成分である５次基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒ＿５及び基準逆相電流ベクトルＶＩ２の７次周波数成分である７次基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒ＿７をそれぞれ記憶している。
　電流差ベクトル算出部２６は、零相電流ベクトル算出部２３により算出された零相電流ベクトルＶＩ０と基準電流ベクトル記憶部２５から読み出した基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒとの差を差零相電流ベクトルＤＶＩ０として算出している。
　また電流差ベクトル算出部２６は、逆相電流ベクトル算出部２４により算出された逆相電流ベクトルＶＩ２と基準電流ベクトル記憶部２５から読み出した基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒとの差を逆相電流差ベクトルＤＶＩ２として算出している。
　図３は、１次零相電流ベクトル及び１次基準零相電流ベクトルの説明図である。
　図４は、１次零相電流差ベクトルの算出説明図である。
　電流差ベクトル算出部２６は、図４に示すように、１次基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ＿１から１次零相電流ベクトルＶＩ０＿１を差し引くことにより、１次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿１を算出する。
　すなわち、電流差ベクトル算出部２６は、以下の通りの処理を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　図５は、３次零相電流ベクトル及び３次基準零相電流ベクトルの説明図である。
　図６は、５次零相電流ベクトル及び５次基準零相電流ベクトルの説明図である。
　図７は、７次零相電流ベクトル及び７次基準零相電流ベクトルの説明図である。
　同様に、電流差ベクトル算出部２６は、１次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿１、３次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿３、５次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿５及び７次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿７、並びに、１次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿１、３次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿３、５次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿５及び７次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿７を算出する。
　二乗和算出部２７は、零相電流ベクトル算出部２３により算出された１次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿１～７次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿７の二乗和を算出する。
　同様に、二乗和算出部２７は、零相電流ベクトル算出部２３により算出された１次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿１～７次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿７の二乗和を算出する。
　判定部２８は、１次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿１～７次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿７の二乗和ＳＳ０及び１次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿１～７次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿７の二乗和ＳＳ２をそれぞれに対応する第１閾値Ｖｔｈ１（＝警報値に相当）、第２閾値Ｖｔｈ２（＝故障値に相当）と比較して、判定結果として出力する。
　次に実施形態の動作を説明する。
　図８は、実施形態の動作処理フローチャートである。
　まず、診断装置１２は、地絡あるいはレアショート等の故障の検出タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ１１）。
　ステップＳ１１の判断において、未だ検出タイミングではない場合には（ステップＳ１１；Ｎｏ）、待機状態となる。
　ステップＳ１１の判断において、検出タイミングである場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、第１電流センサ１１Ｕ、第２電流センサ１１Ｖ及び第３電流センサによりＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを検出する（ステップＳ１２）。
　次に、診断装置１２は、位相／振幅検出部２１として機能し、検出されたＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗに基づいて、Ｕ相電流Ｉｕの位相、Ｖ相電流Ｉｖの位相、Ｕ相電流Ｉｕの振幅、Ｖ相電流Ｉｖの振幅及びＷ相電流Ｉｗの振幅を検出する（ステップＳ１３）。
　つづいて、診断装置１２は、基本電流ベクトル算出部２２として機能し、Ｕ相電流Ｉｕの位相及びＵ相電流Ｉｕの振幅に基づいてＵ相電流ベクトルＶＩｕを算出し、Ｖ相電流Ｉｖの位相及びＶ相電流Ｉｖの振幅に基づいてＶ相電流ベクトルＶＩｖを算出し、Ｗ相電流Ｉｗの位相及びＷ相電流Ｉｗの振幅に基づいて、Ｗ相電流ベクトルＶＩｗを算出する（ステップＳ１４）。
　次に診断装置１２は、零相電流ベクトル算出部２３として機能し、零相電流ベクトルＶＩ０の１次周波数成分である１次零相電流ベクトルＶＩ０＿１、零相電流ベクトルＶＩ０の３次周波数成分である３次零相電流ベクトルＶＩ０＿３、零相電流ベクトルＶＩ０の５次周波数成分である５次零相電流ベクトルＶＩ０＿５及び零相電流ベクトルＶＩ０の７次周波数成分である７次零相電流ベクトルＶＩ０＿７をそれぞれ算出する（ステップＳ１５）。
　つづいて、診断装置１２は、逆相電流ベクトル算出部２４として機能し、算出されたＵ相電流ベクトルＶＩｕ、Ｖ相電流ベクトルＶＩｖ及びＷ相電流ベクトルＶＩｗに基づいて、次式により逆相電流ベクトルＶＩ２を算出する（ステップＳ１６）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　ここで、ａは、ベクトルオペレータであり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 である。
　より詳細には、診断装置１２は、逆相電流ベクトル算出部２４として、逆相電流ベクトルＶＩ２の１次周波数成分である１次逆相電流ベクトルＶＩ２＿１、逆相電流ベクトルＶＩ２の３次周波数成分である３次逆相電流ベクトルＶＩ２＿３、逆相電流ベクトルＶＩ２の５次周波数成分である５次逆相電流ベクトルＶＩ２＿５及び逆相電流ベクトルＶＩ２の７次周波数成分である７次逆相電流ベクトルＶＩ２＿７をそれぞれ算出する。
　次に診断装置１２は、基準電流ベクトル記憶部２５が記憶している基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ及び基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒを読み出す（ステップＳ１７）。
　これにより、診断装置１２は、電流差ベクトル算出部２６とし機能し、零相電流ベクトル算出部２３により算出された零相電流ベクトルＶＩ０と基準電流ベクトル記憶部２５から読み出した基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒとの差を差零相電流ベクトルＤＶＩ０として算出し、逆相電流ベクトル算出部２４により算出された逆相電流ベクトルＶＩ２と基準電流ベクトル記憶部２５から読み出した基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒとの差を逆相電流差ベクトルＤＶＩ２として算出する（ステップＳ１８）。
　より詳細には、診断装置１２は、電流差ベクトル算出部２６として、零相電流ベクトルに対し、電流差ベクトル算出部２６は、零相電流ベクトル算出部２３により算出された零相電流ベクトルＶＩ０の１次周波数成分である１次零相電流ベクトルＶＩ０＿１と基準電流ベクトル記憶部２５から読み出した基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒの１次周波数成分である１次基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ＿１との差を１次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿１として算出する。
　同様に、診断装置１２は、電流差ベクトル算出部２６として、零相電流ベクトル算出部２３により算出された零相電流ベクトルＶＩ０の３次周波数成分である３次零相電流ベクトルＶＩ０＿３と基準電流ベクトル記憶部２５から読み出した基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒの３次周波数成分である３次基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ＿３の差を３次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿３として算出する。
　また、診断装置１２は、電流差ベクトル算出部２６として、零相電流ベクトル算出部２３により算出された零相電流ベクトルＶＩ０の５次周波数成分である３次零相電流ベクトルＶＩ０＿５と基準電流ベクトル記憶部２５から読み出した基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒの５次周波数成分である５次基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ＿５の差を５次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿５として算出する。
　また、診断装置１２は、電流差ベクトル算出部２６として、零相電流ベクトル算出部２３により算出された零相電流ベクトルＶＩ０の７次周波数成分である３次零相電流ベクトルＶＩ０＿７と基準電流ベクトル記憶部２５から読み出した基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒの７次周波数成分である７次基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ＿７の差を７次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿７として算出する。
　また、診断装置１２は、電流差ベクトル算出部２６として、逆相電流ベクトルに対し、逆相電流ベクトル算出部２４により算出された逆相電流ベクトルＶＩ２の１次周波数成分である１次逆相電流ベクトルＶＩ２＿１と基準電流ベクトル記憶部２５から読み出した基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒの１次周波数成分である１次基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒ＿１との差を１次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿１として算出する。
　同様に、診断装置１２は、電流差ベクトル算出部２６として、逆相電流ベクトル算出部２４により算出された逆相電流ベクトルＶＩ２の３次周波数成分である３次逆相電流ベクトルＶＩ２＿３と基準電流ベクトル記憶部２５から読み出した基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒの３次周波数成分である３次基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒ＿３の差を３次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿３として算出する。
　また、診断装置１２は、電流差ベクトル算出部２６として、逆相電流ベクトル算出部２４により算出された逆相電流ベクトルＶＩ２の５次周波数成分である３次逆相電流ベクトルＶＩ２＿５と基準電流ベクトル記憶部２５から読み出した基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒの５次周波数成分である５次基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒ＿５の差を５次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿５として算出する。
　また、診断装置１２は、電流差ベクトル算出部２６として、逆相電流ベクトル算出部２４により算出された逆相電流ベクトルＶＩ２の７次周波数成分である３次逆相電流ベクトルＶＩ２＿７と基準電流ベクトル記憶部２５から読み出した基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒの７次周波数成分である７次基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒ＿７の差を７次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿７として算出する。
　これらの結果、診断装置１２は、二乗和算出部２７として機能し、零相電流ベクトル算出部２３により算出された１次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿１～７次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿７の二乗和を算出し、判定部２８に出力し、逆相電流ベクトル算出部２４により算出された１次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿１～７次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿７の二乗和を算出する（ステップＳ１９）。
　これにより、診断装置１２は、判定部２８は、１次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿１～７次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿７の二乗和ＳＳ０及び１次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿１～７次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿７の二乗和ＳＳ２をそれぞれに対応する第１閾値Ｖｔｈ１（＝警報値に相当）、第２閾値Ｖｔｈ２（＝故障値に相当）と比較して、判定結果として正常信号ＮＭ、警報信号ＷＮあるいは故障信号ＡＬを出力する（ステップＳ２０）。
　ここで、二乗和ＳＳ０及び二乗和ＳＳ２は、以下の式で表される。
　　ＳＳ０＝√（［ＤＶ１０＿１］２＋［ＤＶ１０＿３］２
　　　　　　　　　　　　　　＋［ＤＶ１０＿５］２＋［ＤＶ１０＿７］２）
　　ＳＳ２＝√（［ＤＶ１２＿１］２＋［ＤＶ１２＿３］２
　　　　　　　　　　　　　　＋［ＤＶ１２＿５］２＋［ＤＶ１２＿７］２）
　図９は、二乗和、第１閾値及び第２閾値の一例の説明図である。
　図９は、所定の検出タイミング（図９の例の場合、時刻ｔ１～ｔ７）における二乗和ＳＳ（二乗和ＳＳ０又は二乗和ＳＳ２）の時間的な変化を表している。
　図９に示すように、時刻ｔ１～時刻ｔ３においては、二乗和ＳＳはほとんど変化がないととともに、第１閾値Ｖｔｈ１未満であるので、判定部２８は、正常である旨の結果に対応する正常信号ＮＭを出力する。
　その後、時刻ｔ４、ｔ５においては、時刻ｔ１～時刻ｔ３の場合よりも二乗和ＳＳは増加しているものの、未だ第１閾値Ｖｔｈ１未満であるので、判定部２８は、正常である旨の結果に対応する正常信号ＮＭを出力する。
　これらに対し、時刻ｔ６においては、二乗和ＳＳが増加し、第１閾値Ｖｔｈ１を超え、かつ、第２閾値Ｖｔｈ２未満であるので、判定部２８は、地絡あるいはレアショートに至る可能性が高い状態であるとして、警報信号ＷＮを出力する。
　さらに時刻ｔ７においては、二乗和ＳＳがさらに増加し、第２閾値Ｖｔｈ２を超えるので、判定部２８は、地絡あるいはレアショートが発生した故障状態であるとして、故障信号ＡＬを出力する。
　以上の説明のように、本実施形態によれば、零相電流ベクトルＶＩ０の１次～７次成分である１次零相電流ベクトルＶＩ０＿１～７次零相電流ベクトルＶＩ０＿７、逆相電流ベクトルＶＩ２の１次～７次成分である１次逆相電流ベクトルＶＩ２＿１～７次逆相電流ベクトルＶＩ２＿７における初期状態（正常状態）における値である、１次基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ＿１～７次基準零相電流ベクトルＶＩ０ｒ＿７、１次基準逆相電流ベクトルＶＩ２ｒ＿１～７次基準逆相電流ベクトル～ＶＩ２ｒ＿７を把握する。
　そして、三相交流電動機Ｍの稼働状態において検出される、１次零相電流ベクトルＶＩ０＿１～７次零相電流ベクトルＶＩ０＿７及び１次逆相電流ベクトルＶＩ２＿１～７次逆相電流ベクトルＶＩ２＿７に基づいて、１次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿１～７次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿７及び１次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿１～７次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿７を算出する。
　さらに算出した１次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿１～７次零相電流差ベクトルＤＶＩ０＿７及び１次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿１～７次逆相電流差ベクトルＤＶＩ２＿７に基づいて地絡、レアショート等に至る可能性が高い劣化兆候状態をリアルタイムで検出し、あるいは地絡、レアショート等の故障状態をリアルタイムで検出できる。
　上述の本発明の実施形態は、発明の範囲を限定するものではなく、発明の範囲に含まれる一例に過ぎない。本発明のある実施形態は、上述の実施形態に対して、例えば、具体的な用途、構造、形状、作用、及び効果の少なくとも一部について、発明の要旨を逸脱しない範囲において変更、省略、及び追加がされたものであってもよい。
　例えば、以上の説明においては、零相電流ベクトル及び逆相電流ベクトルについて、それぞれ零相電流差ベクトル及び逆相電流差ベクトルを求めていたが、いずれか一方だけで絶縁診断を行うように構成することも可能である。
　また、以上の説明では、１次周波数と、高次周波数としての３次周波数、５次周波数及び７次周波数の電流ベクトルについて処理を行っていたが、１次周波数と少なくとも一つの高次周波数の電流ベクトルについて処理を行うようにしてもよい。
　１０…絶縁診断装置、１１Ｕ…第１電流センサ、１１Ｖ…第２電流センサ、１２…診断装置、２１…振幅検出部、２２…電流ベクトル算出部、２３…零相電流ベクトル算出部、２４…逆相電流ベクトル算出部、２５…基準電流ベクトル記憶部、２６…電流差ベクトル算出部、２７…二乗和算出部、２８…判定部、ＡＬ…故障信号、ＤＶＩ０＿１～ＤＶＩ０＿７…１次零相電流差ベクトル～７次零相電流差ベクトル、ＤＶＩ２＿１～ＤＶＩ２＿７…１次逆相電流差ベクトル～７次逆相電流差ベクトル、Ｉｕ…Ｕ相電流、Ｉｖ…Ｖ相電流、Ｉｗ…Ｗ相電流、Ｍ…三相交流電動機、ＮＭ…正常信号、ＳＳ、ＳＳ０、ＳＳ２…二乗和、ＶＩｕ…Ｕ相電流ベクトル、ＶＩｖ…Ｖ相電流ベクトル、ＶＩｗ…Ｗ相電流ベクトル、ＶＩ０…零相電流ベクトル、ＶＩ０＿１～ＶＩ０＿７…１次零相電流ベクトル～７次零相電流ベクトル、ＶＩ０ｒ…基準零相電流ベクトル、ＶＩ０ｒ＿１～ＶＩ０ｒ＿７…１次基準零相電流ベクトル～７次基準零相電流ベクトル、ＶＩ２…逆相電流ベクトル、ＶＩ２＿１～ＶＩ２＿７…１次逆相電流ベクトル～７次逆相電流ベクトル、ＶＩ２ｒ…基準逆相電流ベクトル、ＶＩ２ｒ＿１～ＶＩ２ｒ＿７…１次基準逆相電流ベクトル～７次基準逆相電流ベクトル、Ｖｔｈ１…第１閾値、Ｖｔｈ２…第２閾値、ＷＮ…警報信号。

Claims (5)

  1. 　三相交流電動機に供給されるＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流に基づいて、前記三相交流電動機の絶縁診断を行う絶縁診断装置において、
    　前記Ｕ相電流、前記Ｖ相電流及び前記Ｗ相電流に基づいて、零相電流ベクトルあるいは逆相電流ベクトルのうち少なくともいずれか一方を算出する電流ベクトル算出部と、
    　予め基準電流ベクトルを記憶する基準電流ベクトル記憶部と、
    　前記電流ベクトル算出部において算出された電流ベクトルと前記基準電流ベクトルとの差である電流差ベクトルを算出する電流差ベクトル算出部と、
    　前記電流差ベクトルに基づいて、前記三相交流電動機の絶縁状態を判定する判定部と、
    　を備えた絶縁診断装置。
  2. 　前記電流ベクトル算出部は、前記Ｕ相電流、前記Ｖ相電流及び前記Ｗ相電流に基づいて、零相電流ベクトルを算出する零相電流ベクトル算出部と、前記Ｕ相電流、前記Ｖ相電流及び前記Ｗ相電流に基づいて、逆相電流ベクトルを算出する逆相電流ベクトル算出部と、を備え、
    　前記基準電流ベクトル記憶部は、前記基準電流ベクトルとして、予め基準零相電流ベクトル及び基準逆相電流ベクトルを記憶しており、
    　前記電流差ベクトル算出部は、算出された前記零相電流ベクトルと前記基準零相電流ベクトルとの差である零相電流差ベクトル及び算出された前記逆相電流ベクトルと前記基準逆相電流ベクトルとの差である逆相電流差ベクトルを算出し、
    　前記判定部は、前記零相電流差ベクトル及び前記逆相電流差ベクトルに基づいて、前記三相交流電動機の絶縁状態を判定する、
    　請求項１記載の絶縁診断装置。
  3. 　前記零相電流ベクトル算出部は、一次周波数及び高次周波数に対応する複数の零相電流ベクトルを算出し、
    　前記逆相電流ベクトル算出部は、一次周波数及び高次周波数に対応する複数の逆相電流ベクトルを算出し、
    　前記基準電流ベクトル記憶部は、予め一次周波数及び高次周波数に対応する基準零相電流ベクトル及び一次周波数及び高次周波数に対応する基準逆相電流ベクトルを記憶しており、
    　前記電流差ベクトル算出部は、一次周波数及び高次周波数のそれぞれに対応する複数の零相電流差ベクトル及び一次周波数及び高次周波数のそれぞれに対応する複数の逆相電流差ベクトルを算出し、
    　さらに、前記複数の零相電流差ベクトルの二乗和及び前記複数の逆相電流差ベクトルの二乗和を算出する二乗和算出部を備え、
    　前記判定部は、前記複数の零相電流差ベクトルの二乗和及び前記複数の逆相電流差ベクトルの二乗和に基づいて、前記三相交流電動機の絶縁状態を判定する、
    　請求項２記載の絶縁診断装置。
  4. 　前記判定部は、前記複数の零相電流差ベクトルの二乗和あるいは前記複数の逆相電流差ベクトルの二乗和を所定の第１閾値と比較し、前記第１閾値を超えている場合に、前記三相交流電動機が絶縁劣化状態に至る兆候が現れている絶縁劣化兆候状態であると判定し、
    　前記複数の零相電流差ベクトルの二乗和あるいは前記複数の逆相電流差ベクトルの二乗和を前記第１閾値より大きい所定の第２閾値と比較し、前記第２閾値を超えている場合に、前記三相交流電動機が絶縁劣化状態である故障状態であると判定する、
    　請求項３記載の絶縁診断装置。
  5. 　三相交流電動機に供給されるＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流に基づいて、前記三相交流電動機の絶縁診断を行う絶縁診断方法において、
    　前記Ｕ相電流、前記Ｖ相電流及び前記Ｗ相電流に基づいて、零相電流ベクトルあるいは逆相電流ベクトルのうち少なくともいずれか一方を算出するステップと、
    　前記算出された電流ベクトルと所定の基準電流ベクトルとの差である電流差ベクトルを算出するステップと、
    　前記電流差ベクトルに基づいて、前記三相交流電動機の絶縁状態を判定するステップと、
    　を備えた絶縁診断方法。
PCT/JP2022/027278 2022-07-11 2022-07-11 絶縁診断装置及び絶縁診断方法 Ceased WO2024013809A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22936037.5A EP4556918A4 (en) 2022-07-11 2022-07-11 INSULATION DIAGNOSTIC DEVICE AND INSULATION DIAGNOSTIC PROCESS
JP2023509685A JP7422942B1 (ja) 2022-07-11 2022-07-11 絶縁診断装置及び絶縁診断方法
CN202280037746.2A CN117693684A (zh) 2022-07-11 2022-07-11 绝缘诊断装置及绝缘诊断方法
US18/681,075 US12618892B2 (en) 2022-07-11 2022-07-11 Insulation diagnostic device and insulation diagnostic method
PCT/JP2022/027278 WO2024013809A1 (ja) 2022-07-11 2022-07-11 絶縁診断装置及び絶縁診断方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/027278 WO2024013809A1 (ja) 2022-07-11 2022-07-11 絶縁診断装置及び絶縁診断方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024013809A1 true WO2024013809A1 (ja) 2024-01-18

Family

ID=89536296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/027278 Ceased WO2024013809A1 (ja) 2022-07-11 2022-07-11 絶縁診断装置及び絶縁診断方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12618892B2 (ja)
EP (1) EP4556918A4 (ja)
JP (1) JP7422942B1 (ja)
CN (1) CN117693684A (ja)
WO (1) WO2024013809A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5270640A (en) * 1992-04-23 1993-12-14 The Penn State Research Foundation Method for incipient failure detection in electric machines
US6141196A (en) * 1998-03-02 2000-10-31 General Electric Company Method and apparatus for compensation of phasor estimations
JP2013130440A (ja) * 2011-12-21 2013-07-04 Mitsubishi Electric Corp 絶縁劣化診断装置
JP2017015444A (ja) 2015-06-29 2017-01-19 日鉄住金テックスエンジ株式会社 交流高圧電動機の絶縁診断方法
JP2019180112A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 三菱重工業株式会社 診断装置、駆動システム、診断方法及びプログラム
WO2019202651A1 (ja) * 2018-04-17 2019-10-24 三菱電機株式会社 電動機の診断装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6640196B1 (en) * 2001-08-16 2003-10-28 Reliance Electric Technologies, Llc System and method for motor fault detection by space vector angular fluctuation
JP4738274B2 (ja) * 2006-07-31 2011-08-03 株式会社東芝 電気設備の絶縁監視装置およびその方法
US9899953B2 (en) * 2016-06-27 2018-02-20 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for detecting ground faults in inverter outputs on a shared DC bus
CN106841949B (zh) * 2017-03-09 2020-01-10 杭州安脉盛智能技术有限公司 三相异步交流电机定子绝缘在线监测方法和装置
CN111381161A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 中国葛洲坝集团装备工业有限公司 一种发电机组远程在线健康状态诊断方法
US11899045B2 (en) * 2021-07-09 2024-02-13 S&C Electric Company System voltage calibration
US12416673B2 (en) * 2022-10-12 2025-09-16 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for testing partial discharge during the leakage and/or surge tests for electric machines
US12613268B2 (en) * 2024-01-31 2026-04-28 GM Global Technology Operations LLC Insulation inspection system with voltage and current balancing circuit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5270640A (en) * 1992-04-23 1993-12-14 The Penn State Research Foundation Method for incipient failure detection in electric machines
US6141196A (en) * 1998-03-02 2000-10-31 General Electric Company Method and apparatus for compensation of phasor estimations
JP2013130440A (ja) * 2011-12-21 2013-07-04 Mitsubishi Electric Corp 絶縁劣化診断装置
JP2017015444A (ja) 2015-06-29 2017-01-19 日鉄住金テックスエンジ株式会社 交流高圧電動機の絶縁診断方法
JP2019180112A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 三菱重工業株式会社 診断装置、駆動システム、診断方法及びプログラム
WO2019202651A1 (ja) * 2018-04-17 2019-10-24 三菱電機株式会社 電動機の診断装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IWANAGA HIDEKI: "Research on a method for detecting signs of insulation deterioration using zero-sequence current analysis of motors", THESIS (PHD).), WASEDA UNIVERSITY, GRADUATE SCHOOL OF INFORMATION, PRODUCTION AND SYSTEMS, 1 January 2013 (2013-01-01), WASEDA UNIVERSITY, GRADUATE SCHOOL OF INFORMATION, PRODUCTION AND SYSTEMS, XP093128731, Retrieved from the Internet <URL:https://core.ac.uk/download/pdf/144449519.pdf> [retrieved on 20240207] *
See also references of EP4556918A4

Also Published As

Publication number Publication date
JP7422942B1 (ja) 2024-01-26
US20240272220A1 (en) 2024-08-15
JPWO2024013809A1 (ja) 2024-01-18
US12618892B2 (en) 2026-05-05
CN117693684A (zh) 2024-03-12
EP4556918A4 (en) 2026-04-01
EP4556918A1 (en) 2025-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Meinguet et al. A method for fault detection and isolation based on the processing of multiple diagnostic indices: application to inverter faults in AC drives
Campos-Delgado et al. An observer-based diagnosis scheme for single and simultaneous open-switch faults in induction motor drives
Freire et al. Open-circuit fault diagnosis in PMSG drives for wind turbine applications
Amanuel et al. Comparative analysis of signal processing techniques for fault detection in three phase induction motor
US8698504B2 (en) System for detection of a ground fault in a high resistance ground network
Rkhissi-Kammoun et al. Two current sensor fault detection and isolation schemes for induction motor drives using algebraic estimation approach
KR20230096030A (ko) 영구 자석 동기 기계에서의 고정자 턴간 단락 고장의 온라인 모니터링 및 보상
JP2019180112A (ja) 診断装置、駆動システム、診断方法及びプログラム
JP6895921B2 (ja) 電力変換装置、及び異常検出方法
Alvarez-Gonzalez et al. Permanent magnet synchronous machines inter-turn short circuit fault detection by means of model-based residual analysis
Choi et al. Fault diagnosis and tolerance on reliability of automotive motor control system: A review
Zhang et al. Structural analysis for FDI of PMSM drive system in electric vehicles
JP7422942B1 (ja) 絶縁診断装置及び絶縁診断方法
Hashemi et al. Super-twisting algorithm-based sliding mode observer for open-circuit fault diagnosis in PWM voltage source inverter in an in-wheel motor drive system
CN113625117A (zh) 电机定子匝间短路故障诊断方法、装置及系统
Venghi et al. Current-sensors fault tolerant control system for electric drives: Experimental validation
JP2014055952A (ja) 発電機固定子回路間事故の検出
Nguyen et al. Fault severity estimation using nonlinear Kalman filter for induction motors under inter-turn fault
Sellami et al. Sliding mode observer-based fault-detection of inter-turn short-circuit in induction motor
Attaianese et al. Diagnostics and compensation of phase current sensor faults in PMSM: a review
Ginart et al. Transistor diagnostic strategies and extended operation under one-transistor trigger suppression in inverter power drives
Bulgakov et al. Intelligent method for fault finding of electric drive based on wavelet analysis of its electrical and mechanical parameters
Behbahanifard et al. Non-invasive on-line detection of winding faults in induction motors—A review
Benslimane Open switch faults detection and localization in three phases shunt active power filter
Lee et al. Current sensor fault detection and isolation of the driving motor for an in-wheel motor drive vehicle international conference on control, automation and systems (ICCAS 2011)

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023509685

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202317067895

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280037746.2

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18681075

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22936037

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022936037

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022936037

Country of ref document: EP

Effective date: 20250211

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2022936037

Country of ref document: EP