[发明专利]一种牵引电机故障诊断方法及装置

说明书

本申请提供了一种牵引电机故障诊断方法及装置，应用于牵引电机故障诊断系统，该方法中，以列车牵引电机为对象，在不新增传感器、不额外对列车牵引系统进行设备改造的前提下，利用牵引电机的轴承故障诊断参数和定子线圈绝缘故障诊断参数，分别调用预设梯度提升树模型和预设模糊聚类模型，实现牵引电机轴承的故障诊断和定子线圈绝缘的故障诊断，从而降低牵引电机故障诊断成本。

技术领域

本申请涉及电机故障诊断技术领域，尤其涉及一种牵引电机故障诊断方法及装置。

背景技术

随着轨道列车的广泛应用，在电力铁路机车车辆中，牵引电机是实现电能和机械能转换的最核心部件，承担了机车车辆运行中动力输出的重任，对于铁路机车车辆的运行效率与安全性具有重要的影响。运行实践表明，轨道列车牵引电机运行工况复杂多变，其中，由于受轨面振动冲击、PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）变频器电传动系统的高频共模电压和环境温度等的影响，容易使牵引电机发生故障。一旦牵引电机发生故障，轻则影响行车秩序，造成重大经济损失，重则导致安全事故，危机人身安全。

根据调查结果显示，牵引电机发生故障，40%与轴承相关，38%与定子线圈绝缘相关，因此，牵引电机故障诊断主要是轴承与定子线圈绝缘故障诊断。目前牵引电机轴承故障诊断主要有振动信号分析法和温度信号分析法，而振动信号与温度信号分析法需要额外增加振动加速度传感器与温度传感器，以及相关的分析诊断设备，这样不仅增加了设备维护成本，同时新增设备本身会带来故障。而目前牵引电机定子线圈绝缘故障诊断都是采用离线的定期检测与维护，检测本身费时费力，并且两次定检期间牵引电机出现定子线圈绝缘故障无法避免。

发明内容

基于现有的牵引电机故障诊断方法中的问题，本申请提供了一种牵引电机故障诊断方法及装置，以列车牵引电机为对象，在不新增传感器、不额外对列车牵引系统进行设备改造的前提下，实现牵引电机轴承与定子线圈绝缘的故障诊断，从而降低牵引电机故障诊断成本。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

一种牵引电机故障诊断方法，应用于牵引电机故障诊断系统，该方法包括：

调用预设梯度提升树模型，以轴承故障诊断参数作为输入进行轴承故障诊断，得到轴承故障诊断结果，所述预设梯度提升树模型根据轴承样本数据构建，所述轴承样本数据包括轴承状态的正常状态、外圈故障状态、内圈故障状态、滚动体故障状态以及保持架故障状态所对应的轴承故障诊断参数，所述轴承故障诊断参数包括故障谐波脉冲谱指标、电机转速、电机转矩和电流信号，所述故障谐波脉冲谱指标用于标识所述牵引电机轴承的故障状态；

调用预设模糊聚类模型，以定子线圈绝缘故障诊断参数作为输入进行定子线圈绝缘故障诊断，得到定子线圈绝缘故障诊断结果，所述预设模糊聚类模型根据定子线圈绝缘样本数据构建，所述定子线圈绝缘样本数据包括定子线圈绝缘早期故障状态、定子线圈绝缘严重故障状态和定子线圈绝缘正常状态所对应的定子线圈绝缘故障诊断参数，所述定子线圈绝缘故障诊断参数包括降维特征向量、电机转速和电机转矩，所述降维特征向量用于标识所述牵引电机定子线圈绝缘的故障状态。

优选的，所述故障谐波脉冲谱指标的获取方法，具体为：

获取所述牵引电机的电机转速和电机控制模型中的电机转矩；

对所述电机转速和所述电机转矩分别进行傅立叶变换，得到轴承谐波脉冲频率的谐波分量；

通过脉冲谐波谱分析方法，从所述轴承谐波脉冲频率的谐波分量中提取所述故障谐波脉冲谱指标。

优选的，所述降维特征向量的获取方法，具体为：

获取所述牵引电机的电机控制信号，所述电机控制信号包括：电压信号、电流信号、电机转速、电机控制模型中的电机转矩；