[發明專利]三相籠型異步電動機轉子斷條故障非侵入式在線檢測方法及檢測系統

無效

• 申請號: 201110424331.4
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102495368A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 譚興文
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G01R23/16
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明屬于檢測技術領域，具體涉及籠型異步電動機轉子斷條故障在線精確檢測。?

背景技術

三相異步電動機由于其結構簡單、價格低廉、運行可靠，被廣泛應用于電力、冶金、石油、化工、機械等領域，是應用最為廣泛的一種電機。然而，三相籠型異步電動機時常發生轉子斷條故障，其故障發生的概率高達10％，這不僅會損壞電機本體，而且會影響整個系統的正常工作，甚至危及人身安全，造成巨大的經濟損失。長期以來，針對大型電動機的各種嚴重故障，主要采取了各種繼電保護措施。常采用的保護包括接地保護、過流保護、差動電流保護、欠壓和過壓保護、負序保護、過速保護、振動保護和過熱保護等。但是繼電保護措施也有其不可避免的缺陷，因為它主要功能是保護電機盡量減少損壞，并且當它一旦動作后電機會突然停止，這同樣可能造成巨大的經濟損失。因此，對電動機的早期故障進行在線檢測，及早發現故障，預防故障的進一步惡化，及時進行故障定位和維修具有重要的現實意義。?

電動機出現斷條故障后會引起電機定子電流、氣隙磁場等參數發生相應的變化。電機斷條故障檢測就是對這些參數進行提取、分析，尋找這些參數的變化和斷條故障之間的對應關系，從而判斷電機斷條故障情況。由于電機的規格、型號、工作環境不同，同時受電源干擾信號等因素的影響，給電機斷條故障的檢測帶來了很多困難。國內外專家學者多年來一直致力于這方面的研究，并取得了很多研究成果，為電機斷條故障的在線檢測做出了重大貢獻。目前，國內外主要的檢測方法有感應電壓檢測法、定子電流頻譜分析法、轉矩諧波法、人工智能法等方法。但這些方法存在的問題有：受基頻電流和外界干擾因素的影響可能出現誤判，對信號干擾問題未提出切實有效的解決方案；由于電機的轉差是動態變量，對電流?進行頻譜分析得到的譜線是否是電機斷條故障的特征譜線未進行研究。?

發明內容

為克服現有技術存在的以上問題，本發明提供了一種籠型異步電動機轉子斷條故障在線檢測方法，能對籠型異步電動機轉子斷條故障進行準確地在線檢測，為保證電機正常運行具有重大意義。?

本發明的技術方案如下：?

一種三相籠型異步電機轉子斷條故障非侵入式在線檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：?

(1)通過電流互感器檢測定子電流信號；?

(2)將檢測的定子電流信號通過數據采集卡輸入至虛擬平臺；?

(3)通過虛擬平臺對定子電流信號的基頻f₀進行測量；?

(4)通過虛擬平臺中的數字濾波模塊濾除定子電流信號中的基波信號；?

(5)通過虛擬平臺中的頻譜細化模塊對濾除基波的定子電流信號進行頻譜細化；?

(6)通過虛擬平臺中的轉差率測量模塊測量一階轉子槽諧波頻率f_r1，再根據f_r1＝(z₂/p±1)f₀-(z₂/p)sf₀計算電機的轉差率s＝1-p/z₂(f_r1/f₀±1)，電機如轉子發生斷條故障，則轉子斷條故障信號的頻率f理論上應為(1±2s)f₀，其中，z₂為轉子槽數，p為電機的極對數，s為轉差率，f₀為電源頻率，f_e1為一階轉子槽諧波頻率；?

(7)通過虛擬平臺中的尋峰模塊查找定子電流信號的頻譜圖中是否存在頻率為(1±2s)f₀的特征譜線，如存在(1±2s)f₀特征譜線，則判斷所述電機出現轉子斷條故障；如沒有(1±2s)f₀特征譜線出現，則判斷電機正常。?

本發明還同時公開了一種電動機轉子斷條故障在線檢測系統，包括電流互感器、數據采集卡、虛擬平臺；其特征在于：?

所述電流互感器用于檢測所述電動機的定子電流信號，其輸出端與數據采集卡的輸入端相連；?

所述虛擬平臺包括數據采集模塊、數字濾波模塊、頻譜細化模塊、尋峰模塊和轉差率測量模塊；?

其中，數據采集卡的輸出端與虛擬平臺中數據采集模塊的輸入端相連，完成所述電機定子電流信號的采集和對電流基頻的測量；?

數據采集模塊的輸出端與數字濾波模塊的輸入端相連，濾除定子電流信號中的基頻信號；?

數字濾波模塊的輸出端與頻譜細化模塊的輸入端相連，對濾波后的定子電流頻譜進行細化；?