用于识别磁极滑差的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于识别与能量供应网电连接的发电机、特别是同步发电机的磁极滑差的方法，其中，发电机的转子与内燃机的、特别是燃气发动机的发动机轴机械连接，其中，内燃机在稳定的运行模式下以基本不变的机械旋转频率运行；并且本发明还涉及一种相应构成的磁极滑差识别设备。
【背景技术】
[0002]在与能量供应网(例如公共的能量供应网或在孤网运行时的本地的能量供应网)连接的同步发电机中，磁极转子角或者说负载角众所周知地表示发电机转子上的磁极与发电机定子上的磁极的偏差。在此，在转子上的磁极通常通过在转子上的被供应直流电的励磁绕组产生，而在发电机定子上的磁极通过能量供应网的施加于在定子上的相应绕组上的电压产生，该能量供应网典型地实施为三相的。磁极转子角因此以指示器型式描述在定子电压与转子电压或者说磁极转子电压之间的角度，其中，在同步发电机的发电机运行中，转子电压比定子电压提前。在能量供应网的负载增加时、亦即在发电机的能量供给提高时，该磁极转子角增大。如果磁极转子角过大，则这导致发电机的不平稳性，其中，由内燃机经由与转子连接的发动机轴引入的机械功率不再如所希望的那样可以转变为电功率，并且内燃机开始高速旋转。在不平稳的运行状态下的该摆动(Kippen)众所周知被称为磁极滑差。
[0003]因为磁极滑差和与其联系的内燃机高速旋转可能对内燃机和对发电机造成损害，所以值得期待的是避免或识别磁极滑差，以便在识别到磁极滑差时可以相应地作出反应并且可以应对内燃机的高速旋转。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的在于，给出一种简单的方法，以便识别磁极滑差。
[0005]按照本发明，所述目的通过一种具有权利要求1的特征的方法以及通过一种具有权利要求9的特征的磁极滑差识别设备来实现。本发明的有利的设计方案在从属权利要求中给出。
[0006]因此，按照本发明规定，检测或确定发动机轴的机械旋转频率和能量供应网的电旋转频率，其中，在机械旋转频率与电旋转频率的偏差大于可预定的阈值时输出信号，其中，将该信号视为所探测到的磁极滑差。
[0007]在出现磁极滑差时，内燃机从其在平稳的稳定的运行模式期间的基本不变的转速起开始高速旋转。可以将该高速旋转识别为发动机轴的机械旋转频率与定子电压的电旋转频率的偏差并且探测为磁极滑差。
[0008]提出的方法的优点特别是在于简单性。检测或确定机械和电旋转频率所需的传感器通常安装于商业上通行的内燃机和发电机内，因为在发动机或发电机监控系统的范围内通常监控发动机转速和电网频率。因此利用提出的方法不需要此外所需的传感器。
[0009]为了阻止错误警报，可以优选规定，如果在可预定的时间段期间存在大于可预定的阈值的偏差，则输出信号。由此特别是可以避免，在发电机与能量供应网的同步过程中触发磁极滑差警报。
[0010]按照一种特别优选的实施方式可以规定，在探测到磁极滑差时断开在发电机与能量供应网之间的电连接。但也可以规定，将输出的信号用于:在出现磁极滑差时将该信号报告给磁极滑差计数器，其中，磁极滑差计数器增量，其中，优选在磁极滑差计数器超出可预定的维护阈值时输出维护信号。在此可以规定，可预定的维护阈值处于2至10、优选3至5的范围内。稳定的发电机在出现磁极滑差时可以绝对与能量供应网保持连接。因此也可以规定，将维护信号用于在出现可设定的次数的磁极滑差以后才断开在发电机与能量供应网之间的电连接。一般来说也可以记录相应的磁极滑差的出现。
[0011]在本发明的一种优选的实施方式中可以规定，检测或确定发动机轴的发动机转速或发动机频率或者转子的转子转速或转子频率作为机械旋转频率，并且检测或确定能量供应网的电网频率作为电旋转频率，其中，将机械旋转频率和电旋转频率换算成同一单位。在此可以优选规定，检测发动机轴的发动机转速作为机械旋转频率并且检测能量供应网的电网频率，其中，将电网频率乘以可预定的乘数作为电旋转频率，其中，优选该乘数等于在内燃机的稳定的运行模式下的发动机转速除以电网频率得出的值。那么例如，检测的发动机转速可以为每分钟3000转并且检测的电网频率为50Hz。为了将这两个检测的值换算成同一单位，例如可以将检测的电网频率乘以乘数，该乘数的值等于检测的发动机转速除以电网频率得出的值。在该实例中也就是说每分钟3000转除以50Hz。由此，机械旋转频率(每分钟3000转)和电旋转频率(每分钟3000转)以同一单位存在。
[0012]按照一种优选的实施例可以规定，可预定的阈值大于每分钟10转、优选大于每分钟50转、特别优选大于每分钟100转。
【附图说明】
[0013]本发明的其它细节和优点借助接下来的【附图说明】来阐述。其中:
[0014]图1示出与能量供应网电连接的发电机的示意方框图，该发电机由内燃机驱动，
[0015]图2示出机械旋转频率相对于电旋转频率的示例性的偏差的时间历程，和
[0016]图3示出图2中的偏差的细节图以及磁极滑差识别。
【具体实施方式】
[0017]图1示意示出同步发电机2，该同步发电机经由以电网开关形式的电连接装置8与电能供应网I连接。同步发电机2的转子3或者说转动部经由离合器9与内燃机5的发动机轴4基本上不可相对转动地连接。内燃机5例如可以是稳定的燃气发动机，该燃气发动机可以构成为外源点火的以奥托发动机形式运行的往复活塞式发动机。能量供应网I可以按交流电网的形式构成三相的，其中，能量供应网I的三相可以按已知的方式和方法与发电机2的定子12上的绕组连接。能量供应网I可以是预定电网频率的公共的能量供应网或者例如是在孤网运行中的由发电机预定电网频率的本地的能量供应网。
[0018]对于提出的方法，现在利用现有技术中已知的传感器14、15检测机械旋转频率η和能量供应网I的电旋转频率f并且将它们经由信号线16报告给评价单元10。用于检测机械旋转频率η的传感器14例如可以是设置在内燃机5上、离合器9上或转子3上的转速传感器，该转速传感器以探测齿轮的齿面的方式从在各齿面的探测之间的检测的时间差来确定机械旋转频率η。用于检测能量供应网I的电旋转频率f的传感器15可以是电网频率传感器，该电网频率传感器例如检测电网电压的过零并且由在各过零之间的检测的时间差确定能量供应网I的电旋转频率f。
[0019]机械旋转频率η因此例如可以是内燃机5的转速，而电旋转频率f例如可以是