[发明专利]检测交流电动机定子匝故障的方法和装置

说明书

本发明涉及一种电动机监察系统特别涉及检测交流电动机定子匝故障的方法和装置。

在各种商业和工业领域中都使用诸如三相交流感应电动机等电动机。致冷系统印刷机，装配流水线和无数的其他应用都使用这种电动机。无论是何用途，及时检测电动机故障都是极为重要的。一般来说，电动机故障在电动机完全损坏之前是检测不到的，这样就可能会造成过高的代价，耽误维修时间，还可能有潜在的危险。因而就需要在电动机完全损坏之前有效和实际地检测出电动机故障，特别是定子匝故障。

现有状态下的电动机监察技术不足以提供损坏前的定子匝故障检测。典型的电动机监察系统是根据转子的缺陷和只有在转动过程中才能检测到的缺陷来检测电动机故障。这些公知的系统是分析转子转动过程中产生的频谱中谐波的变化。然而，电动机的定子是一个静止部件，而它的缺陷不会产生额外的谐波。因此，要用这种常规技术来检测由于电动机的定子绕组损坏或故障所造成的电动机故障是不可能的。

现有技术的定子故障检测系统仍然存在问题。这些公知的定子匝故障检测系统效率低下并且耗费时间。许多方法是采用一种平衡电动机的理想模型，但是效果不好，因为实际的机器并不是理想的。有一种方法需要用电动机过多工作状态中的数据得到一个“查询表”。为了积累用来做成有用的查询表的足够数据，就需要让电动机在各种工作状态运行许多次。为了确定是否存在定子匝故障，需要将电动机正常操作期间某一特定瞬时收集的操作数据与电动机在类似操作参数条件下的查询表数据相比较。确定匝故障的有效性取决于查询表的范围和程度。查询表的范围和程度越大，成本就越高。因此，公知的定子匝故障检测方案的应用会受到明显的限制并且/或会是昂贵的。查询表不可能包括所有可能的工作状态的数据。

另外，这些现有技术的定子故障检测系统采用一种加权的快速傅利叶变换(WFFT)。WFFT需要在一定的时间间隔上有若干组数据来执行变换。

这样就需要设计出一种定子匝故障检测装置和方法，它应该能检测与电动机定子有关的电动机故障，并且不需要生成一个查询表来存储预料中的每一种操作状态。

本发明涉及一种方法和系统，其不需要为检测电动机故障而产生操作参数参考表，并且能够利用高速计算机网络，从而克服上述问题。

本发明通过使用前馈神经网络提供了一种方法，该方法能够容易地代替上述的查询表，并提供计算或产生电动机的每个操作参数的需要。本发明包括获得在正常操作条件下的电动机的电压和电流数据。提供一种计算机程序用于变换现有的电压和电流数据，使得可以容易地获得特征数据并被存储供随后使用。该系统还包括用于在实际操作条件下从电动机获得瞬时数据的装置。然后，所述瞬时数据和由前馈神经网络产生的估算数据比较。根据上述数据的比较，可以精确地识别电动机中的定子匝故障的开始。

因此，按照本发明的一个方面，披露了一种用于电动机的定子匝故障检测器。所述检测器包括多个传感器，用于获得供给所述电动机的电流和电压信号。然后，由和所述多个传感器以及前馈神经网络相连的处理器计算电流和电压数据的顺序分量。前馈神经网络接收电流和电压值，或者接收至少其中的一部分，并计算被输出到比较器的估算值。根据估算值和瞬时值的分析，可以确定定子匝故障的开始。

按照本发明的另一个方面，披露了一种定子匝故障检测系统，其包括微处理器和计算机可读存储介质。微处理器当被存储在计算机可读存储介质上的计算机程序指示时，便通过至少一个输入端接收基本频率的数据，所述数据具有供给电动机的正序和负序线电压分量和另一个正序线电流分量。当被计算机程序进一步指示时，微处理器便启动前馈神经网络，所述神经网络根据上述的数据确定估算的线电流的负序分量。本发明还包括至少一个输出端，用于输出估算的线电流的负序分量。

在本发明的再另一个方面中，一种用于检测电动机中定子匝故障的装置包括用于从已知正常工作的电动机接收线电压信号和线电流信号的装置。还提供一种变换装置，用于在时间上连续地确定至少一部分电压和电流信号的顺序分量。本发明还包括用于根据上述的顺序分量输出估算的电流值的装置。接着，所述估算的电流值通过一种比较装置实时地和瞬时获取的电流值比较。