[發明專利]用于檢測交流電機中的定子故障的系統和方法

有效

• 申請號: 201780077020.0
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN110062889B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: S·K·沙瑪;A·帕尼;S·A·迪米諾;M·A·費爾海恩
• 申請（專利權）人: 伊頓智能動力有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G01R25/04
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

本發明公開了一種用于檢測AC電機中的相對地故障的系統和方法用于接收提供給所述AC電機的三相電壓和電流的測量值，從所述三相電壓和電流計算零序分量和負序分量中的至少一個，并根據電壓和電流的所述零序或負序分量計算故障嚴重性指數(FSI)，以便識別所述AC電機中的相對地故障。計算所述FSI還包括確定所述零序或負序電流的總值，確定包括在所述總值中的所述零序或負序電流的噪聲貢獻值，基于所述總值和所述噪聲貢獻值確定所述零序或負序電流的補償值，并基于所述補償值計算所述FSI。

背景技術

本發明整體涉及三相交流(AC)電機或電動機，更具體地，涉及用于檢測此類電機中的定子故障的系統和方法。

在工業設施中，諸如發電機、AC電動機和/或變壓器的電機在各種應用中使用。作為一個示例，感應電動機用于諸如泵送、冷卻、物料移動的應用以及需要成本有效且堅固的電動機的其他應用。當這些電動機發生故障時，它們所參與/用到它們的過程會遭受停機，這導致與這種停機相關的成本。

已經認識到，各種因素可能導致電機故障，包括機器的軸承、定子和/或轉子的故障，其中與定子相關的故障占所有故障的36％。在這些定子故障/失效中，76％的這些故障/失效被認為是定子繞組故障，這通常是指繞組絕緣失效，其導致匝間故障和相地故障。關于系統中的定子繞組故障，這些故障可能是由于繞組絕緣的逐漸惡化引起的，這種逐漸惡化歸因于機電力引起的振動、高dv/dt電壓浪涌、熱過載和/或污染的組合。如果發生定子繞組故障并且定子的繞組短路，則短路線匝中會引起大的循環故障電流，導致局部熱過載。如果未被檢測到，這種局部熱過載最終會導致電動機在短時間內由于接地故障/相間絕緣或開路故障而發生故障。

傳統上，通過使用變流器(CT)或使用三相電流測量流入地的電流來檢測由于定子繞組失效引起的相地故障。然而，諸如系統泄漏電流、高電阻接地、電源諧波和/或CT中的不平衡等各種因素使得難以在變化的系統條件和各種電機尺寸下實現非常可靠的接地故障檢測。此外，與使用專用CT檢測接地故障相關的成本可能過高。

因此，希望提供能夠檢測電機中的相地故障以用于診斷定子故障的系統和方法。還希望這種系統和方法在不使用專用接地故障CT的情況下檢測相地故障并且以消除系統泄漏電流、高電阻接地和/或電源諧波的影響的方式來進行檢測，這些影響可能使得難以實現對接地故障的可靠檢測。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了一種控制器，其被配置為檢測AC電機中的相對地故障。該控制器包括處理器，該處理器被編程為接收提供給AC電機的三相電壓和電流的測量值，這些測量值是從與配電電路相關聯的電壓和電流傳感器接收的。該處理器還被編程為根據三相電壓和電流計算電壓和電流的零序分量和負序分量中的至少一個，并基于電壓和電流的零列分量和負序分量中的至少一個來計算故障嚴重性指數(FSI)，以便識別AC電機中的相對地故障，其中計算該FSI還包括確定零序電流和負序電流中的至少一個的總值，確定包括在該總值中的零序電流和負序電流中的至少一個的噪聲貢獻值，基于總值和噪聲貢獻值確定零序電流和負序電流中的至少一個的補償值，以及基于補償值計算FSI。

根據本發明的另一方面，一種用于識別AC電機中的相對地故障的方法包括利用電壓和電流傳感器測量提供給AC電機的三相電壓和電流，所述AC電機包括多個定子繞組。該方法還包括使故障檢測器識別AC電機中的相對地故障，其中使故障檢測器識別相對地故障包括接收測量的提供給該AC電機的三相電壓和電流，根據三相電流確定零序電流和負序電流中的一個或多個，對零序電流和負序電流中的一個或多個執行基于噪聲的補償，以產生表示相對地電流的剩余零序電流和剩余負序電流中的一個或多個，以及基于剩余零序電流和剩余負序電流中的一個或多個識別該AC電機中的相對地故障。