[发明专利]数字式异步电机转子断条故障检测系统及其检测方法

权利要求书

1.数字式异步电机转子断条故障检测系统，它包括信号提取设备（6），其特征在于，它还包括通讯接口（1）、频谱分析装置（2）、信号输出设备（3）、判别器模块I（5）、滤波器（4）和判别器模块II（7），所述的通讯接口（1）分别与所述的频谱分析装置（2）、信号提取设备（6）连接，所述的频谱分析装置（2）的输出端分别与所述的信号输出设备（3）、滤波器（4）连接，所述的滤波器（4）接收来自所述频谱分析装置（2）的信号，输出端分别与所述的判别器模块I（5）、信号提取设备（6）连接，所述的信号提取设备（6）的输出端接所述的判别器模块II（7），所述的判别器模块I（5）与判别器模块II（7）的输出端均接入所述的信号输出设备（3）。

2.数字式异步电机转子断条故障检测系统的检测方法，其步骤为：

1）通过通讯接口（1）以IEC61850通信规约获取异步电动机的电压、电流数字信号，并分别输出到所述的频谱分析装置（2）和信号提取设备（6）；

2）所述的频谱分析装置（2）对电压、电流数字信号进行频率间隔等级划分后，一方面将划分等级后的电压、电流信号输出给所述的信号输出设备（3）供直接观测，另一方面将边频、基波分量输出给所述的滤波器（4）；其中，按照通过该频率间隔等级可区别正常运行条件下不同干扰、负荷波动和边频分量的标准，进行如下方式的频率间隔等级划分：

间隔等级12345频率（Hz）0≤f≤0.50.5≤f≤4545≤f≤4848≤f≤48.548≤f≤49

间隔等级678910频率（Hz）49≤f≤5049≤f≤5150≤f≤5251≤f≤5353≤f≤54

上述的频率间隔等级1、2、3，反映在正常运行情况下直流分量与低频分量干扰；上述的频率间隔等级4、5、6，反映在正常运行情况下负荷波动和左边频分量及部分干扰；上述的频率间隔等级7、8、9、10，反映在正常运行情况下负荷波动和右边频分量及部分干扰；

3）所述的滤波器（4）接收来自频谱分析装置（2）的信号，在频率间隔等级区间利用线性调频Z变换估计各分量频率，用梯形全波富氏算法求出各个分量有效值；

4）信号提取设备（6）接收来自所述滤波器（4）和通讯接口（1）的信号，提取电压、电流的基波分量，并进一步提取出电流的无功分量，当边频大于设定的阈值时，由判别器模块II（7）实现无功电流判据，最终由信号输出设备（3）显示电动机运行状况，其中，无功电流判据如下：

K1=I(1-2s)f1+I(1+2s)f1IQ---(1)]]>

其中：和为边频有效值，一根断条的和为额定电流I_e的0.5-0.7%；

I_Q为额定运行下的电动机无功电流，大小为额定电流I_e的20-35%；

K₁为估算值，根据该值大小判别故障情况，当0<K₁<1%时，判定电机为正常运行无故障；

5）所述的判别器模块I（5）接收来自所述滤波器（4）的信号，并实现转差率判据，其中，转差率判据如下：

K2=I(1+2s)f1-I(1-2s)f1I(1+2s)f1+I(1-2s)f1=ks---(2)]]>

其中：k为系数，取值k=2；

s为异步电机运行转差率，电动机正常运行时，0.005<s<0.015；

K₂为估算值，电动机正常运行时，K₂＜2s，即K₂为浮动门槛，随s变化而变化；

6）判别器模块I（5）和判别器模块II（7）的信号输出至所述的信号输出设备（3），所述的信号输出设备（3）直接显示判别结果。