利用時間標記的電氣和機械數據的同步機監控的制作方法

本公開涉及譬如電力發電機和同步電動機的同步機的監控。更具體地，本公開涉及利用同步機和電力輸送系統的機械條件和電氣條件對同步機進行的監控。機械條件可以是轉子角、閥位、溫度、振動或類似的。

附圖說明

對本公開的非限制性和非詳盡的實施例進行了描述，包括本公開參照附圖的各種實施例，其中：

圖1A圖示了與本文中的實施例一致的同步發電機的轉子的框圖。

圖1B圖示了圖1A中所圖示的轉子和共同作為同步發電機的定子的框圖。

圖2圖示了發電機的框圖。

圖3圖示了用于監控同步機的機械性能和電氣性能的系統的框圖。

圖4圖示了被配置為根據本文中的實施例操作的智能電子設備(“IED”)的框圖。

圖5圖示了對于監控同步機有用的電氣同步機信息和機械同步機信息的顯示的示例。

圖6圖示了對于監控同步機有用的電氣同步機信息和機械同步機信息的顯示的另一示例。

圖7圖示了對于監控同步機有用的電氣同步機信息和機械同步機信息的顯示的另一示例。

圖8圖示了對于監控同步機有用的電氣同步機信息和機械同步機信息的顯示的又另一示例。

詳細描述

電力系統的穩定性依賴于組成該電力系統的各個機器的穩定性。當前，電力系統和構成其的各個機器的穩定性的測量基于所測量和導出的值來計算。在考慮系統穩定性的兩個首要重要的值是發電機轉子相對于端子電壓的角和發電機勵磁電路數量。通過直接測量這些值可對發電機建模。另外，用來自共同參考的精確時間標記來測量這些值(利用共同時間，譬如，例如，全球定位系統(GPS)、靶場儀器組(IRIG)時間參考、來自美國國家標準與技術研究所(NIST)的WWV時間信號、來自NIST的WWVB時間信號、局域網(LAN)時間信號或類似的)允許用發電機的測量值和來自跨廣域的電網狀態的直接計算。具有這些可用的測量可允許監控發電器、分析數據以及使用機器狀態測量、控制和保護的更復雜類型的數據。

雖然轉子角對于這些應用是興趣所在，但出于機器狀態和穩定性的確定的目的，其他機器數量可能是有用的。特別地，同步機勵磁的電流和電壓的時間同步的測量可用于監控。例如，一些其他的測量可包括例如機械測量，譬如燃料閥位置、溫度、振動以及類似的。

使用分布式時間同步的數據采集模塊將所有的測量組合在一起允許確定連接到局域或廣域電力系統網絡的機器的瞬態穩定性和穩態穩定性。

本文中的幾個實施例討論了發電機的監控。應注意的是，本申請可應用于譬如同步電動機的其他同步機的監控。

通過參照附圖將最好地理解本公開的實施例，其中類似的部分自始至終由類似的數字指定。將容易理解的是，如在本文中的附圖中廣泛地描述和圖示的所公開的實施例的組件可被布置和設計在各種各樣不同的配置中。因此，本公開的系統和方法的實施例的以下詳細的描述不旨在限制本公開所要求保護的范圍，而僅是代表本公開的可能實施例。另外，方法的步驟不一定需要按照任何特定的順序或甚至序貫地執行，也不需要步驟僅執行一次，除非另有指定。

在一些情況下，眾所周知的特征、結構或操作沒有詳細示出或描述。此外，所描述的特征、結構或操作可以以任何合適的方式組合在一個或多個實施例中。還將容易理解的是，如在本文中的附圖中所廣泛地描述和圖示的實施例的組件可被布置和設計在各種各樣不同的配置中。

所描述的實施例的幾個方面將作為軟件模塊或軟件組件來說明。如本文中所使用的，軟件模塊或軟件組件可包括任何類型的計算機指令或計算機可執行代碼，其位于存儲設備內和/或通過系統總線或有線或無線網絡作為電子信號來傳輸。例如，軟件模塊或軟件組件包括計算機指令的一個或多個物理塊或邏輯塊，其可被組織為例程、程序、對象、組件、數據結構等，其執行一個或多個任務或實施特定的抽象數據類型。

在某些實施例中，特定的軟件模塊或軟件組件可包括被儲存在存儲設備的不同位置中的完全不同指令，其共同實施所描述的模塊功能。事實上，模塊或組件可包括單一指令或許多指令，并且在不同的程序之內可在幾個不同的代碼段上分布，以及可跨幾個存儲設備分布。一些實施例可在分布式計算環境中實踐，其中任務由通過通信網絡鏈接的遠程處理設備執行。在分布式計算環境中，軟件模塊或軟件組件可位于本地和/或遠程存儲器儲存設備中。另外，在數據庫記錄中共同綁定或呈現的數據可駐留在相同的存儲設備中，或跨幾個存儲設備，以及可跨網絡共同鏈接在數據庫中的記錄字段中。

實施例可作為計算機程序產品提供，包括具有在其上所儲存的指令的機器可讀介質，該指令可用于對計算機(或其他電子設備)編寫程序以執行本文中所描述的過程。機器可讀介質可包括，但不限于，硬盤、軟盤、光盤、CD-ROM、DVD-ROM、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、固態存儲設備、或適用于存儲電子指令的其他類型的媒介質/機器可讀介質。

圖1A圖示了與本文中所公開的實施例一致的同步發電機的轉子104的概念圖。轉子104可由外部扭矩(未示出)驅動，以感應固定的定子(例如，圖1B中所圖示的定子153)中的電磁場(EMF)。轉子104包括纏繞在轉子體周圍的勵磁繞組158，以及定子包括纏繞在電樞體周圍的電樞繞組。使直流電流在勵磁繞組158中流動(例如，使用激勵器電壓160)，以在轉子104中產生磁場。附加地或可替代地，也可使用永久磁鐵。

圖1B圖示了3相同步發電機，其包括與本文中所公開的實施例一致的三組定子繞組153a到153a’、153b到153b’、153c到153c’。定子繞組各分開120°，使得當與轉子104相關聯的電場經過時，在端子對155a和155a’、155b和155b’以及155c和155c’中所感應的電流各分開120電度。當轉子104旋轉時，如箭頭110所指示的，磁場隨著其旋轉，經過定子繞組并在其中感應隨時間變化的電流。當與轉子104相關聯的電場的極點經過定子繞組時，存在于相應端子上的電壓振蕩，并產生交流電流。因此，轉子104的角位置與端子155a-c的隨時間變化的電氣輸出有關。如以下所描述的，該關系可例如收到連接到發電機的端子的電氣負載的影響。

由具有N個極點且具有T_G的旋轉周期的同步發電機產生的交流電流的周期(T_I)可利用以下公式計算：

T_I＝NT_G 方程1

本文中所公開的實施例可應用于任何轉子，不管其中所包括的相數或極點對的數量。

發電機轉子軸的位置是發電機上的機械功率輸入和屬于發電機的電輸出的相反的電氣扭矩的函數。這些相反的力導致轉子上的扭矩。在穩態條件(即，正常操作條件)下，這些力的幅度相等，但方向相反。在機械扭矩和電氣扭矩失去平衡的條件下，功率角可能偏移或振蕩，這取決于不平衡的幅度和性質。

圖2圖示了發電機的轉子和定子的框圖，并且對于說明某發電機信息的計算是有用的。轉子角(或扭矩角，或負載角)δ212是發電機q軸202和端子電壓206的‘A’相之間的角。還示出了d軸208和‘A’相軸210。轉子角的該計算假設定子繞組的電阻可忽略不計。

同步發電機通常采用勵磁控制電路，其控制對于電力的產生必要的磁通場的強度。通過勵磁電路的電流和勵磁電路兩端的電壓可用于了解鏈接轉子和定子場的磁通的強度。時間同步的數據，如本文中所收集的，可用于確定機器的穩態穩定性和瞬態穩定性，以及計算機器內部的不直接測量的量，譬如機器的內部電壓。

本文中所公開的是通過集成旋轉定位的傳感器能夠測量轉子角、勵磁量以及發電機的其他參數的設備，該傳感器通常與電力發電機一起安裝并具有用于從發電機收集電氣信息的IED。本文中所描述的IED對轉子和勵磁信號進行時間標記，并使其可用于IED的內部邏輯引擎。IED可在內部使用這些數據，以用于監控發動機。IED還可將數據打包到IEEE C37.118同步相位消息中的模擬變量中用于分配到同步相位數據集中器或其他IED，或可與任何其他數據協議一起使用。

圖3圖示了用于監控電力發電機的系統300的框圖。系統300包括第一機械轉子位置傳感器308，其與發電機轉子或隨著發電機的轉子旋轉的指示器306進行通信。傳感器308可檢測轉子的旋轉，并提供脈沖或其他信號。信號可經由接線盒310和控制箱316的板318傳輸到IED 322。系統300可包括第二機械轉子位置傳感器312，其與包括多個齒304的齒狀輪302進行通信。接近傳感器312的多個齒304的經過引起經過傳感器312的感測線圈的磁通場的變形，其轉而產生信號電壓。在某些實施例中，齒輪302可由亞鐵材料形成。在感測線圈中所感應的電壓與磁場中的磁通的變化率成正比，其中，如方程2中所提供的磁通的變化率由氣隙的大小和齒輪302的旋轉速率決定。

在方程2中，ε表示在感測線圈中所感應的電壓，N表示感測線圈中的線圈匝數，以及Φ表示由永久磁鐵產生的磁場中的磁通。多個引線可用于將由MPU 400產生的信號傳輸到IED或其他設備。根據方程3，所感應的電壓的頻率與輪上的齒的數量和旋轉的速度成正比。

來自第二傳感器312的信號可例如經由接線盒314傳輸到IED。IED可被配置為執行如以上的這些計算，以計算發電機轉子的旋轉頻率。

通常，控制外殼316包括用于執行本文中的方法的IED 322。在一些實施例中，控制外殼316還可包括用于向IED 322提供適當的信號的硬件。IED 322包括用于接收如以上所描述的共同時間336的共同時間輸入。IED 322也可包括自動化控制器326，其用于例如接收來自發電機的激勵器的某些信息。IED也可包括模擬輸入模塊328，其接收來自第一傳感器308和第二傳感器312中的任一個的信息。IED 322還可包括CT/PT模塊330，其用于接收來自電流互感器(“CT”)和電勢互感器(“PT”)的輸入。CT/PT模塊可包括PT輸入332和CT輸入334。

IED模擬輸入卡328接受轉子傳感器信號，并利用來自共同時間參考336的時間信息來執行所需的時間標記。IED接收來自第一(轉子關鍵相位)傳感器和第二(齒輪)傳感器中的任一個的旋轉位置信號，并對信號上升沿進行時間標記。隨后，這些時間標記可用在自動化控制器模塊326中，其可包括用于內部邏輯計算或用于映射到關于數據集中的協議的邏輯引擎。

時間標記可用于計算轉子的旋轉速率和相對相角。在識別機器的極點數時必須注意，因為極點數決定了銘牌的旋轉速率。以下的公式定義了機器的極點數和其機械速度之間的關系。

該關系可能是使機器的電氣速度與機器的機械速度有關的因素。另外，該關系必須在使用時間標記的脈沖時考慮，以計算轉子的相對角。

旋轉速率可利用在設備內可用的信息，譬如例如，時間標記的轉子角、時間標記的轉子位置、共同時間參考以及類似的，來在實時的基礎上計算。旋轉速率還可由設備使用，以監控發電機。例如，設備可被配置為從旋轉速率提取模態分量，其可用于檢測電力輸送系統的諧振條件。

場電壓和場電流可被測量，但可能需要從它們的原始狀態到IED 322可接受的范圍的電平轉換。適當的分壓器可用于使信號對接到IED。勵磁量通常由激勵控制器監控，并且在激勵器控制器柜中是可用的。例如，激勵器控制器可用于使勵磁量338可經由模擬輸入模塊320用到IED 322。勵磁參量338可利用分壓器(未單獨圖示)從激勵器控制器獲得，以將高壓勵磁電路降低到IED可接受的電平。分流電阻器可與勵磁電路串聯安裝，該勵磁電路例如在場被激勵到其銘牌值時跨電阻器產生100mV的壓降。該電壓幅度與勵磁電流成正比。電壓是IED 322的模擬輸入卡328的輸入，并且在邏輯引擎內部是可用的。另外的場I/O模塊或場電壓模塊和場電流模塊可在它們被傳輸到IED 322的模擬輸入卡320之前用于獲得、路由以及調節勵磁量。

利用大量協議和物理介質中的任一個上的共同時間源，時間可被分配有另外的IED。

圖4圖示了IED 400的示例性框圖，其被配置為監控與本文中所公開的實施例一致的發電機。IED 400包括被配置為與數據網絡進行通信的網絡接口432。IED 400還包括時間輸入端440，其可用于接收時間信號。如以上所描述的，在某些實施例中，時間輸入端440可用于生成參考信號。在某些實施例中，共同時間參考可經由網絡接口432來接收，因此，單獨的時間輸入端和/或GPS輸入端436將不是必要的。一個這樣的實施例可采用IEEE 1588協議。可替代地，GPS輸入端436可附加或代替時間輸入端440來提供。

受監控的裝置接口429可被配置為接收來自一件受監控的裝置(譬如發電機)的狀態信息，并向其發出控制指令。根據某些實施例，受監控的裝置接口429可被配置為與MPU和/或霍爾效應傳感器對接，其基于與耦合到發電機中的轉子的齒輪相關聯的一個或多個齒的通道的檢測來生成信號。

計算機可讀儲存介質426可以是被配置為實施本文中所描述的過程中的任一個的一個或多個模塊和/或可執行指令的儲存庫。數據總線442可將受監控的裝置接口429、時間輸入端440、網絡接口432、GPS輸入端436、以及計算機可讀儲存介質426鏈接到處理器424。

處理器424可被配置為處理經由網絡接口432、時間輸入端440、GPS輸入端 436、以及受監控的裝置接口429所接收的通信信息(communications)。處理器424可使用任意數量的處理速率和處理架構來操作。處理器424可被配置為利用儲存在計算機可讀儲存介質426上的計算機可執行指令來執行本文中所描述的各種算法和計算。處理器424可被實施為通用集成電路、專用集成電路、現場可編程門陣列以及其他可編程邏輯設備。

在某些實施例中，IED 400可包括傳感器組件450。在所圖示的實施例中，傳感器組件450被配置為利用電流互感器402和/或電壓互感器414直接收集來自導體(未示出)的數據。電壓互感器414可被配置為將電力系統的電壓(V)逐步降低為次級電壓波形412，其具有可由IED 400容易監控和測量的幅度。類似地，電流互感器402可被配置為將電力系統的線路電流(I)成比例地逐步降低為次級電流波形404，其具有可由IED 400容易監控和測量的幅度。低通濾波器408、416分別對次級電流波形404和次級電壓波形412進行濾波。模數轉換器418可復用、采樣和/或數字化所濾波的波形，以形成相應的數字化的電流信號和數字化的電壓信號。

如以上所描述的，某些實施例可監控由發電機生成的電力的一個或多個相的端子電壓。傳感器組件450可被配置為執行該任務。另外，傳感器組件450可被配置為監控與受監控的裝置相關聯的廣泛的特征，包括裝置狀態、溫度、頻率、壓力、密度、紅外吸收、射頻信息、局部壓力、粘度、速度、旋轉速率、質量、開關狀態、閥狀態、斷路器狀態、接線頭(tap)狀態、儀表讀數以及類似的。

A/D轉換器418可通過總線442連接到處理器424，通過該總線電流信號和電壓信號的數字化的表示可被傳輸到處理器424。在各種實施例中，數字化的電流信號和電壓信號可對照條件進行比較。例如，可建立某些條件，以便基于功率角超過閾值的確定來實施一個或多個控制動作。控制動作可包括用于減少連接到發電機的負載的指令(例如，通過負載卸載(shedding))，或用于增加發電機容量的指令。

受監控的裝置接口429可被配置為接收來自一件受監控的裝置的狀態信息，并向其發出控制指令。如以上所討論的，控制動作可在發電機的功率角超出可接受的范圍時發出，以便使功率角返回到可接受的范圍。受監控的裝置接口429可被配置為將控制指令發出到一件或多件受監控的裝置。根據一些實施例，控制指令也可經由網絡接口432發出。例如，經由網絡接口432所發出的控制指令可被傳輸到其他IED(未示出)，其轉而可將控制指令發出到一件受監控的裝置。另外，該件受監控的裝置可直接經由其自己的網絡接口接收控制指令。

計算機可讀儲存介質426可以是被配置為實施本文中所描述的某些功能的一個或多個模塊和/或可執行指令的儲存庫。機械數據模塊458可被配置為確定從同步機所獲得的某些機械數據的各種操作參數。例如，機械數據模塊可包括旋轉位置模塊453，其被配置為基于參考信號和旋轉位置信號之間的相對偏移來確定轉子的旋轉位置。另外，旋轉位置模塊453可被配置為確定旋轉位置是否在可接受的范圍內。機械數據模塊458還可包括轉子角模塊452，其被配置為利用共同時間和來自轉子位置傳感器的信號來計算轉子角并對其進行時間標記。旋轉位置是否在可接受的范圍內的確定可用于確定何時實施控制動作，以便使旋轉位置返回到可接受的范圍。機械數據模塊458還可接收與同步機的其他機械操作有關的信號，譬如例如，閥位置、溫度以及類似的。機械數據模塊458可被配置為獲得這樣的測量、應用時間標記、確定基線條件(或監控模塊454可接收這樣的信息并確定基線條件)以及類似的。

監控模塊454可被配置為接收來自機械數據模塊和電氣數據模塊456的電氣數據和機械數據，并利用與其相關聯的時間標記執行監控功能，譬如一旦已經對數據進行了時間對準，則將這樣的數據進行比較和顯示。監控模塊454還可被配置為發出適當的控制指令，以便將發電機保持在可接受的范圍內、穩態內、或使旋轉位置返回到可接受的范圍。通信模塊455可有助于經由網絡接口432的IED 400和其他IED(未示出)之間的通信。另外，通信模塊455還可有助于與經由受監控的裝置接口429與IED 400進行通信的受監控的裝置的通信，或有助于與經由網絡接口432與IED 400進行通信的受監控的裝置的通信。最后，電氣數據模塊456可被配置為計算勵磁數據并對其進行時間標記。

返回到監控模塊454，以下是可執行的監控的一些示例。以上所描述的系統的簡單和常見的實施例可向操作者提供用于可視化和系統識別的數據。圖5根據本文中的幾個實施例圖示了從監控模塊454輸出的屏幕捕獲500。監控模塊454可被配置為向人機界面輸出數據的圖形表示和IED 400的確定。人機界面可被配置為接受用戶的輸入和選擇，以確定顯示的信息。

圖5的屏幕捕獲500圖示了利用本文中所描述的某些實施例可被收集并由此而生成的信息。曲線圖502和504圖示了在同步事件期間從電力系統收集的數據。曲線圖502示出了在選定的時間周期期間發電機的轉子的角相對于發電機端子電壓的軌跡506。曲線圖504圖示了在如曲線圖502中的相同時間周期期間的電力系統的頻率的軌跡508和發電機的轉子的機械頻率的軌跡510。如圖所示，在時間周期552期間，轉子與電力系統不同步，且轉子旋轉得比電力系統的頻率快。在時刻553，同步斷路器被閉合，將發電機連接到電力系統。在時刻553之后，轉子的角相對于發電機端子電壓506振蕩，并隨后升至穩態。此外，發電機的轉子的機械頻率振蕩，并隨后趨于與電力系統的電頻率對應的穩態。

圖6根據本文中的幾個實施例圖示了從監控模塊454輸出的另一屏幕捕獲600 600。屏幕捕獲600的曲線圖602和604發生在同步事件期間，其中將被連接到電力輸送系統的發電機隨時進入電動回轉(motoring)或相反的電力條件。曲線圖602圖示了在選定的時間周期期間發電機的轉子的角相對于發電機端子電壓的軌跡606。曲線圖604圖示了在如曲線圖502中的相同時間周期期間的電力系統的頻率的軌跡508和發電機的轉子的機械頻率的軌跡510。如圖所示，在時間周期652期間，轉子與電力系統不同步，且轉子旋轉得比電力系統的頻率快。在時刻653，同步斷路器被閉合，將發電機連接到電力系統。在時刻653之后，轉子的角相對于發電機端子電壓606振蕩，并隨后升至穩態。此外，發電機的轉子的機械頻率振蕩，并隨后趨于與電力系統的電頻率對應的穩態。

此外，可見的是，在周期660期間，發電機的轉子角降低到低于在時間周期652期間的初始偏移。由此可見，在周期660期間，發電機經受相反的電力條件或電動回轉電力而條件，其中發電機通過吸收用作電動機。原動機驅動的發電機沒有必要被設計為用作電動機，或者在相反轉的電力條件下操作，因此，檢測發電機在哪里開始變為電動機的條件是重要的。因此，本文中的實施例可用于檢測和可視化發電機上的相反的電力或電動回轉條件。

利用已知的旋轉參考系可數字地對發電機建模。旋轉參考系通常被稱為“Park變換”，并且是將三相的正弦測量組降為在穩態中是非正弦變化的(恒定DC值)的兩個值的一組方程。在機器分析中，該變換的目的是消除電感與轉子的角位置的關系。利用從轉子角模塊可用的轉子角，dq值(譬如例如，dq電流、dq電壓、dq阻抗以及類似的)可實時計算、實時顯示，并用于監控發電機。這樣的發電機監控可包括穩態的確定、場的損耗的確定以及類似的。此外，dq值可用于在場的損耗事件的情況下或超出穩態的條件發生時的發電機的控制。方程5可用于計算dq值：

借助利用本文中的實施例所獲得的機器的轉子角的測量值，確定發電機的dq電壓、阻抗以及電流是可能的。機器的dq量和轉子角的結合允許一種保護機器的新型方法。例如，可采用場的損耗(LOF)的檢測和保護策略。

傳統上，LOF檢測通過采取電壓測量和電流測量來完成，以計算阻抗。場的損耗事件的特征在于阻抗上非常特定的改變。可選地，LOF可通過利用轉子角連同所計算的dq電流量來檢測。圖7和圖8的曲線圖700和800分別示出了LOF事件的結果。

圖7圖示了在時間周期期間的轉子角的曲線圖700。在t＝10秒時，場電壓降為零。轉子角隨著轉子場和定子場之間的磁鏈路減小而逐漸增加。出現這種角間距是因為驅動轉子的原動機保持固定的扭矩，但耦合定子場和轉子場的鏈路耦合正在衰減。結果是轉子開始與定子分開直到完全失去同步。因此，LOF條件可利用本文中的實施例來可視化地檢測。

轉子角單獨不可用于確定LOF事件，因為其不能確定對LOF事件來說正常的負載增加是什么。因此，如以上所描述的實時計算的dq電流可用于補充轉子角的測量。

圖8圖示了在LOF事件期間的時間期間的每單位的dq電流的曲線圖800。再次，在時刻t＝10秒時，場電壓降為零。在LOF事件期間，dq電流開始改變。該特征專用于無功功率的輸出上的降低。如本文中所描述的利用轉子角連同dq電流可用于檢測并可視化LOF事件。

在一個特定的實施例中，包括多個同步機的系統可被監控以檢測LOF事件。在這樣的系統中，在同步機之內的轉子角和dq電流可被監控，使得當特定機器的轉子前進且特定機器的dq電流示出類似于圖8中所圖示的這些特征時，同時其余的同步機的轉子角和dq電流保持相對靜止時，特定機器上的LOF事件可被檢測。在某些實施例中，用于保護的dq量的使用需要轉子角測量。

從分布式數據采集節點和控制器所獲得的組合的時間同步的測量可用于對機器或控制器數字地建模。測量的時間同步的性質可用于開發復雜系統的數學模型。發電機擁有通常只是有效的且在某些條件下對系統具有影響的參數。特別地，這些參數被稱為次瞬態、瞬態和穩態。這些參數通常只對于在任何給定的電力系統事件期間影響系統有限的時間周期上是有效的。在電力系統事件期間，所有的發電機參數和控制器參數都涉及在生成引起系統響應。在瞬態條件期間的這些數據的收集和計算使我們展現系統的真實參數。

控制器具有確定控制器動作需要以獲得受控系統中的可觀察的改變的時間量的類似的參數。譬如本文中所描述的這些時間同步的分布式數據收集方法可使測量結合，以產生控制器如何影響系統的輸出的詳細的模型。

在一個特定的實施例中，同步機的條件可利用在特定機器的成功操作期間所計算的該特定機器的基線條件來監控。利用本文中的實施例，特定的同步機的幾個操作參數由譬如圖4的IED 400的IED獲得和監控。IED 400可根據同步機的所監控的操作參數來建立基線操作參數。隨后，IED可計算或使用關于操作參數的當前裕度。IED 400繼續監控同步機的操作參數，并將操作參數的當前值對照具有其裕度的基線值進行比較。如果操作參數超過具有其裕度的基線值，則IED可檢測事件。IED 400的監控模塊454可包括計算機指令，如本文中所描述的，其用于根據操作參數建立基線并將該操作參數的當前值對照基線進行比較。

在一個實施例中，基線可以是同步發電機的轉子角。IED 400可被預設以關于轉子角的操作參數的基線的從大約0.1°到大約10°的裕度，或更具體地，到大約5°的裕度。IED可由用戶定制，以調整基線轉子角的裕度。在受監控的發電機啟動之后，IED 400可監控轉子角并建立其基線。基線可以是移動平均數。例如，基線可以是從大約1秒到大約30秒的移動平均數。在一個實施例中，移動平均數可以是大約3秒。一旦轉子角超過基線的加或減裕度，則譬如場的損耗事件的事件可由IED檢測。

在另一實施例中，如圖8中所圖示的，IED 400可監控發電機的dq電流。IED 400可被配置為計算d電流和q電流之間的平均差值，并應用預定的裕度或用戶預設的裕度。例如，IED 400可被配置為計算每單位d電流和每單位q電流之間的差值的移動平均數。隨后，IED可將d電流和q電流之間的當前差值對照移動平均數加裕度進行比較。如果當前差值大于移動平均數加裕度，則IED 400可指示譬如場的損耗事件的時間。因此，IED 400可被配置為計算同步機的操作參數的基線，并將當前操作參數對照基線進行比較，以檢測同步機的操作事件。

例如，在監控圖8中所圖示的dq電流中的IED 400可利用所示出的數據的第一10秒來建立基線差值。基線差值可利用在成功的操作或沒有事件的操作期間的過去數據來確定。IED可確定基線差值大約為0.25每單位電流。IED可包括關于dq電流差值的預定裕度。預定裕度可以是基線加大約0.50每單位電流。在時刻t＝12秒時，其在事件的2秒之后，dq電流中的差值達到大約0.80，其大于基線差值電流加裕度。因此，IED 400可建立基線，并將當前值對照基線加裕度進行比較，以檢測同步機的操作事件。

如本文中所公開的來獲得來自同步機的幾個操作參數，例如，包括dq電流、轉子角、功率角、電壓、閥位置、溫度以及類似的。在一個特定的實施例中，閥位置由IED 400監控。IED的控制算法可包括與閥相關聯的時間常數，其涉及閥到達給定的位置(打開或關閉的百分比)所用的時間。閥位置對控制輸入的反應可由IED監控。IED還建立對應于閥位置在某些控制輸入下如何改變的基線。一旦建立了基線，則IED 400監控閥并對閥位置如何響應于特定的控制輸入而改變進行比較，以及對照所建立的基線進行比較。如果根據所建立的基線，閥位置沒有改變，則IED可輸出警報指示這種情況。根據其所建立的基線，操作閥失敗可指示閥、控制器等有問題。

在另一實施例中，IED 400可被配置為監控同步機的溫度。溫度在同步機的某些控制輸入期間，以及基線關于溫度而建立且在由某些特定輸入引起的同步機的某些操作期間時間如何改變可被監控。一旦建立了基線條件，則同步機的溫度在同步機的類似的操作期間對照基線來監控。如果溫度或溫度上的改變與所建立的基線的差大于預定的裕度，則IED可利用警報或類似的來指示。

IED可被配置為獲得同步機的多個參數的測量值。例如，譬如IED 400的IED可被配置為獲得場電壓、端子電壓(譬如例如，dq量)、轉子角、以及端子電流(例如，dq量)。這些測量值中的每個可在同步機的正常操作期間被獲得，并且每個基線可由IED建立。一旦建立了基線，則這些受監控的參數的當前值可對照基線進行比較。如果當前值與基線的差大于預定的裕度，則IED可利用警報來指示。

在某些實施例中，基線在它們隨著同步機成功地操作而改變時可以是動態的。基線的隨時間的改變也可被監控。例如，當前基線可對照先前建立的基線進行比較。當當前基線已經從先前基線改變大于預定的量時，則IED可用警報指示。隨后，操作者可利用基線上的改變來確定同步機的狀態。

雖然已經圖示并描述了本公開的特定實施例和應用，但是應理解的是，本公開不限于本文中所公開的精確配置和組件。對于本領域中的這些技術人員來說明顯的是，在不背離本公開的精神和范圍的情況下，可在本公開的方法和系統的布置、操作和細節做出各種修改、改變和變化。