CN109959465A

CN109959465A - 电机温度预警保护方法、计算机设备及可读存储介质

Info

Publication number: CN109959465A
Application number: CN201711404704.5A
Authority: CN
Inventors: 张东
Original assignee: BEIJING CERISTAR ELECTRIC Co Ltd; Zhongye Jingcheng Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: BEIJING CERISTAR ELECTRIC Co Ltd; MCC Capital Engineering and Research Incorporation Ltd; Zhongye Jingcheng Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-07-02

Abstract

一种电机温度预警保护方法、计算机设备及可读存储介质，该方法包括：采集电机的温度数据，计算温变数据；如果传感器无故障，判断是否存在温度超高高限报警和/或温变超高高限报警；如果不存在，判断是否存在温度超高限报警和/或温变超高限报警；如果不存在温度超高限报警和/或温变超高限报警，判断是否存在超温变限幅值对报警；如果存在超温变限幅值对报警，执行超温变限幅值对报警，判断是否存在超温变容限值对报警；如果存在超温变容限值对报警，执行超温变容限值对报警，判断是否存在超温变组限报警；如果存在超温变组限报警，执行超温变组限报警，判断是否存在超温变类限报警；如果存在超温变类限报警，执行超温变类限报警。

Description

电机温度预警保护方法、计算机设备及可读存储介质

技术领域

本发明是关于电机温度保护技术，特别是关于一种电机温度预警保护方法、计算机设备及可读存储介质。

背景技术

钢铁行业中，大型电机、超大型电机被广泛使用，但其价格高，而且维护量大，维修费用高，需要增加相应保护来降低使用成本，延长电机寿命。电机温度保护是重要的保护之一，根据电机不同的绝缘等级，有不同的最高温度和温升限值，电机运行温度长期超过限值，则绝缘老化加剧，寿命大大缩短。因此，越早发现电机的温度异常，就可以越大限度的延长电机的使用寿命。

同时，过早发现电机的温度异常，还可以给维护人员充足的时间去处理，避免生产线被迫停止或异常停止，发生生产故障。

常见的电机温度检测方法均以当前检测点的当前温度值与阈值比较进行判断，超阈值则给出报警，不考虑温度趋势及其它因素，导致阈值设置的高，则报警滞后，不能及早发现温度异常，阈值设置的低，则误报严重。

为了解决上述技术问题，现有技术中采用计算温升最大值和绝对温度最大值的方法，将计算得到的温升最大值和/或绝对温度最大值与设定阈值进行比较，若超过设定阈值，则对超过的时间进行累计，若累计时间超过设定的允许运行时间阈值，则判定电机绝对温度过高和/或温升过高。

该方法是典型的基于温度阈值和温升阈值的报警方式，无法提前发现超阈值前的温度及温升异常状况，往往是报警的时候，已经对电机造成了一定程度的损坏，甚至由于维护人员来不及处理而造成生产线故障，带来生产损失。

为了解决上述技术问题，现有技术还提出了电机的全方位温度测量保护方法，将多部位测温和多方式测温的结合，并实施动态采样，对被测部位进行温度上限、温差、温升、以及温度变化率的全面测量保护。温差测量保护方式，是对比绕组不同相之间的温度差是否超过温差阈值来决定是否报警的保护方式。温度变化率保护方式，是检测短期内温度变化是否过大超出阈值，从而判断是否可能有超温故障并提前报警。

相对于采用计算温升最大值和绝对温度最大值的方法，电机的全方位温度测量保护方法效果有所改善，但依然停留在当前温度值与阈值比较进行判断的阶段，这些阈值都是根据经验统一设定的，固定的。但根据电机运行的不同阶段、不同季节、不同带载情况等都会导致电机温度，温升以及温度变化率发生变化；同时温度测量元件本身也会存在测量误差，甚至由于损害而发生测量错误。因此，固定的阈值很难适应所有情况，要按某一种情形设定，就可能导致报警判断的敏感性过高、过低或者失效。

比如，电机在启动阶段和换热基本平衡后的平稳运行阶段，温度、温升以及温度变化率都存在很大的不同。图1是现有技术棒材生产线1#轧机的绕组温度曲线势图，图1中每一个上升的趋势都是轧机电机从停止到生产运行的温度趋势，而每一个下降趋势都是轧机电机从生产运行到停止的温度趋势。从图中可见，同一段趋势前期和后期的温度变化率不一样，前期变化率比较大，后期比较小，不同趋势的温度变化率也不一样，起始温度高的变化率相对小些。因此，由于温度变化率的不同，就需要设定的阈值涵盖所有情况，比如以最大变化率的1.1倍作为阈值。同时还需要确定，这个变化率是按1秒内温度变化还是1分钟的温度变化设定阈值。若按1秒，则折合成1分钟的阈值一定比按1分钟设定的阈值大。这样，如果在运行阶段，1分钟内出现了温度变化率异常，那么按1秒推算的1分钟阈值就有可能检测不到这种异常，导致报警判断的敏感性过低；同样，反过来按1分钟温度变化率折算1秒的阈值，就会在电机启动阶段造成很多误报，导致报警判断的敏感性过高。

再比如，对于温差测量保护方式，由于温度测量元件本身的测量误差和埋入电机的位置偏差，将导致每个电机的不同绕组之间的温差有一定差别，此时，若根据最大偏差设定相应的阈值就会导致偏差小的对温差的敏感性过低，不报警；若根据最小偏差设定阈值，就会导致偏差大的对温差的敏感性过高，经常出现误判。同时，对于电机轴承而言，一般都是前后两个轴承，若其中一个轴承温度测量检测元件出现故障，如开路或短路，导致温度值突然变高或变低，必然发生温差报警，而此时如果不能及时更换测量元件，温差报警将长期存在，而此时若另一个轴承的温度发生异常将由于没有正确的参考温度值而无法判断温差是否异常，造成报警判断实效。

综上，以上两种现有技术方案都存在如下不足：

1、固定阈值无法适应多变的场合，导致报警敏感性过高、过低或者失效。

2、对于可能产生的报警，如温度、温升，温变率等趋势恶化，没有预判机制，不能提前预报。

发明内容

本发明实施例提供了一种电机温度预警保护方法、计算机设备及可读存储介质，以通过多周期、绝对趋势、相对趋势以及利用机器自学习设定动态阈值的方式解决报警敏感性过高、过低或者失效的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种电机温度预警保护方法，该电机温度预警保护方法包括：

采集电机在各个监测周期内的温度数据，并根据温度数据计算各个周期对应的温变数据；

如果传感器无故障，判断所有监测周期内是否存在温度超高高限报警和/或温变超高高限报警；

如果不存在温度超高高限报警和/或温变超高高限报警，判断所有监测周期内是否存在温度超高限报警和/或温变超高限报警；

如果不存在温度超高限报警和/或温变超高限报警，判断所有监测周期内是否存在超温变限幅值对报警；

如果存在超温变限幅值对报警，执行超温变限幅值对报警，并判断所有监测周期内是否存在超温变容限值对报警；

如果存在超温变容限值对报警，执行超温变容限值对报警，判断所有监测周期内是否存在超温变组限报警；

如果存在超温变组限报警，执行超温变组限报警，判断所有监测周期内是否存在超温变类限报警；

如果存在超温变类限报警，执行超温变类限报警。

一实施例中，该电机温度预警保护方法还包括：根据检测工况设定多个用于电机温度监测的不同监测周期。

一实施例中，该电机温度预警保护方法还包括：设置电机温度报警参数，所述电机温度报警参数包含静态报警参数及动态报警参数。

一实施例中，该电机温度预警保护方法还包括：检测所述传感器是否存在故障，如果是，进行传感器故障报警。

一实施例中，该电机温度预警保护方法还包括：如果存在温度超高高限报警和/或温变超高高限报警，执行温度超高高限报警和/或温变超高高限报警。

一实施例中，该电机温度预警保护方法还包括：如果存在温度超高限报警和/或温变超高限报警，执行温度超高限报警和/或温变超高限报警。

一实施例中，该电机温度预警保护方法还包括：判断执行的报警超温变容限值对报警是否在计时周期内演变为超类限以上等级的报警，如果否，更新温变限幅值对。

一实施例中，该电机温度预警保护方法还包括：判断是否有需要清除或设置的通道标记，若有，清除或设置通道标记。

一实施例中，设置电机温度报警参数，包括：

获取历史温度数据及温变数据；

通过机器自学习训练出动态报警参数；

更新动态报警参数。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

如果存在超温变类限报警，执行超温变类限报警。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

如果存在超温变类限报警，执行超温变类限报警。

本发明利用多周期趋势预测、绝对趋势、相对趋势以及利用机器自学习设定动态阈值的方式，解决了报警敏感性过高、过低或者失效的问题；还解决现有技术没有预判机制或预判不及时，不能提前预报的问题。相比传统方式，本发明可以更早发现电机的温度异常，为维护人员提供充足的时间去处理，避免生产线被迫停止或异常停止导致的生产故障，可以大大延长电机寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术棒材生产线1#轧机的绕组温度曲线势图；

图2为本发明实施例的电机温度预警保护方法流程图；

图3为本发明实施例的电机温度预警保护操作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例涉及的主要技术术语如下：

同组温度检测点(同组测点)：位于同一电机上，相对位置对称的温度检测点，如电机的U、V、W三相绕组温度检测点属于同组温度检测点。

同类温度检测点(同类测点)：位于不同电机上，但电机工况一致的两同组温度检测点属于同类，如某棒材轧线粗轧区域1机架电机的U、V、W三相绕组温度检测点和2机架电机的U、V、W三相绕组温度检测点属于同类温度检测点。

温变：某一监测周期内温度的变化量。

温变限幅值对：温变最大值及用于温变计算的起始温度构成限幅值对。温变限幅值对是特殊的阈值形式，其不仅包含了温变阈值，同时还包括了发生该温度变化时的起始温度值，因为不同的起始温度和周期会有不同的温度变化。

容限值对：是对温变限幅值对的温变阈值部分乘了一个容限系数，由于历史温变并不能涵盖所有情况，因此，需要设定容限值，允许有超出历史温变的情况出现，只要最终不造成超容限及以上级别的报警即可。

多周期：即监控温度从短周期到长周期的多种周期趋势；

绝对趋势：即通过比较当前温度测点的历史趋势与当前趋势的不同发现异常变化；

相对趋势：即通过比较当前温度测点趋势与其同组及同类测点趋势的不同发现异常变化。

趋势预测：即根据当前温度测点的多周期变化趋势，预测将来一定时段内温度是否会发生异常。

机器自学习设定动态阈值：即通过对每个测点的自学习算法分别更新各自测点趋势异常判断阈值，达到各测点动态学习、单独设定阈值的目的。

传感器本身故障：即传感器短路或断路的故障。

报警等级：报警按严重等级可分为：超限报警，超容限报警，超组限报警，超类限报警，超高限报警，超高高限报警，传感器故障报警，报警等级逐步提高。

图2为本发明实施例的电机温度预警保护方法流程图，如图1所示，该电机温度预警保护方法包括如下步骤：

S201：采集电机在各个监测周期内的温度数据，并根据温度数据计算各个周期对应的温变数据；

S202：如果传感器无故障，判断所有监测周期内是否存在温度超高高限报警和/或温变超高高限报警；

S203：如果不存在温度超高高限报警和/或温变超高高限报警，判断所有监测周期内是否存在温度超高限报警和/或温变超高限报警；

S204：如果不存在温度超高限报警和/或温变超高限报警，判断所有监测周期内是否存在超温变限幅值对报警；

S205：如果存在超温变限幅值对报警，执行超温变限幅值对报警，并判断所有监测周期内是否存在超温变容限值对报警；

S206：如果存在超温变容限值对报警，执行超温变容限值对报警，判断所有监测周期内是否存在超温变组限报警；

S207：如果存在超温变组限报警，执行超温变组限报警，判断所有监测周期内是否存在超温变类限报警；

S208：如果存在超温变类限报警，执行超温变类限报警。

作为本发明的一实施例，该电机温度预警保护方法还包括：根据检测工况设定多个用于电机温度监测的不同监测周期。

作为本发明的一实施例，该电机温度预警保护方法还包括：设置电机温度报警参数，所述电机温度报警参数包含静态报警参数及动态报警参数。

其中，静态报警参数可以包含：温度、温升的高高报警限幅值、高报警限幅值，温度突变限幅值，容限值等。

动态报警参数可以包含：分周期、分温度段下的温变限幅值对等，动态报警参数又称为动态阈值。

作为本发明的一实施例，设置动态报警参数时，可以首先获取历史温度数据及历史温变数据，利用历史温度数据及历史温变数据，通过机器自学习训练出动态报警参数，更新动态报警参数，完成动态报警参数的不定时设置。

作为本发明的一实施例，S201之后，该电机温度预警保护方法还可以包括：检测所述传感器是否存在故障，如果是，进行传感器故障报警。

作为本发明的一实施例，如果S202判断结果为存在温度超高高限报警和/或温变超高高限报警，还可以执行温度超高高限报警和/或温变超高高限报警。

作为本发明的一实施例，如果S203判断结果为存在温度超高限报警和/或温变超高限报警，还可以执行温度超高限报警和/或温变超高限报警。

作为本发明的一实施例，该电机温度预警保护方法还包括：判断执行的超温变容限值对报警是否在计时周期内演变为超类限以上等级的报警，如果否，更新温变限幅值对。

作为本发明的一实施例，该电机温度预警保护方法还包括：判断是否有需要清除或设置的通道标记，若有，清除或设置通道标记。

本发明主要从温度测点的趋势入手，及早发现趋势的异常。本发明为每个温度测点选定能够覆盖相对短期、中期及长期的多个趋势监测周期，并实时计算各周期温度变化(温变)趋势，与所学习的历史温变限幅值对进行比较。同时，还设定历史温变容限值对，若温度测点变化超出容限值，将发生超容限报警；温度测点变化还与所在组的其它测点进行比较，如果没有超出同组的正常测点的当前组温变阈值，说明当前趋势是共性趋势，非异常，反之，则继续发出组报警；温度测点变化还进一步进行同类测点比较，看是否超出同类正常测点的类温变阈值，进而判断是否发生类报警。一旦发生超容限及以上级别的报警，温度趋势预测将启动，并根据温变速度不定周期报告一定时段后的预测温度，温变速度越快，报告周期越短，以提醒维护人员及时处理，直到报警消除，或人为确认。

若温变超出限幅值，但在一定时长内并没有发生超容限及以上级别报警，则可以通过机器自学习算法在线修改(设置)历史温变限幅值对(限幅值对也可通过历史温度数据离线学习，第一次使用的限幅值对都是使用的离线学习值或经验值)。

同时，为了保证系统的完整性，引入了温度、温升的高高报警和高报警的静态阈值，作为最后的报警关口。其中，高高报警阈值可以根据国标设定，高报警阈值可以根据用户经验值设定，一般会比高高报警阈值小一定范围。

另外，根据传感器故障后，温度变化不连续的特点，可判断传感器故障。用于电机温度检测的传感器通常是PT100，通过测电阻值的变化来测量温度，而传感器的故障通常包含两种，短路和断路，这两种都代表电阻值的突变，也就是温度的突变，正常情况，温度的变化是连续的，可以根据突变判断其出现了故障。

需要说明的是，温变限幅值对由某周期最大温度变化量和计算温变的起始温度构成。不同的周期和起始温度将对应不同的温变限幅值对。选取时，可以根据历史数据选取分周期分温度段内的最大温变值。

本发明实施例中，无论是传感器出现故障，还是出现了组级别以上温变报警，都需要把异常的检测点标记为无效比较点，即同组和同类比较将不再使用该点，以免影响对其它温度检测点异常的判断，直到报警消失，恢复正常。

图3为本发明实施例的电机温度预警保护操作流程示意图，如图2所示，该电机温度预警保护操作流程包括：

步骤1.温度监测点分组及分类；

电机工况一样，可以分为一组(例如一个电机的三相绕组分为一组，两个轴承分为一组)；分类：从工艺、功能等进行划分。以监测棒材生产线粗轧区域1～6号轧机电机UVW三相绕组温度(轴承温度类似)为例进行说明。将每个轧机的UVW三相分为1组，共6组，将1～6个轧机的所有UVW三相分为1类，共1类。

步骤2.确定监测周期；

上述监测棒材生产线粗轧区域1～6号轧机电机UVW三相绕组温度例子中，可以设定6个监测周期T1，T2，T3，T4，T5，T6，周期的数量根据不同的应用，可适当增减，但要能覆盖长短期趋势。

步骤3.设置报警参数；对于静态报警参数，根据国标及经验值设置静态报警参数；对于动态报警参数，需要读取历史趋势数据，设定动态报警参数，后期机器自学习会更新这些参数。

步骤4.采集并计算温度、温变数据；

步骤5.判断是否有传感器故障，若有故障，则进行传感器故障报警，然后跳到步骤12，执行后续流程；若无故障，则进入步骤6进行后续报警判断；

步骤6.判断是否有温度、温变超高高限报警，若有报警，则进行超高高限报警，然后跳到步骤12，执行后续流程；若无报警，则进入步骤7进行后续报警判断；

步骤7.判断是否有温度、温变超高限报警，若有报警，则进行超高限报警，然后跳到步骤12，执行后续流程；若无报警，则进入步骤8进行后续报警判断；

步骤8.判断是否有超温变限幅值对报警，若无报警，则跳到步骤12执行后续流程；若有报警，则进行温变超限报警，然后进入步骤9进行后续报警判断；

步骤9.判断是否有超温变容限值对报警，若无报警，则跳到步骤12，执行后续流程；若有报警，则进行温变超容限报警，开启计时器，然后进入步骤10进行后续报警判断；

步骤10.判断是否有超温变组限报警，若无报警，则跳到步骤12，执行后续流程；若有报警，则进行温变超组限报警，然后进入步骤11进行后续报警判断；

步骤11.判断是否有超温变类限报警，若无报警，则执行步骤12；若有报警，则进行温变超类限报警，并执行步骤12；

步骤12.判断是否有计时到，即温变报警没有最终演化为超类限以上等级的报警，则更新温变限幅值对。

步骤13.判断是否有需要清除或设置的通道标记，若有，则处理，没有则进行下一轮温度和温变数据的采集及计算。

基于与上述电机温度预警保护方法相同的申请构思，本申请提供一种计算机设备，如下面实施例所述。由于该计算机设备解决问题的原理与电机温度预警保护方法相似，因此该计算机设备的实施可以参见电机温度预警保护方法的实施，重复之处不再赘述。

该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

如果存在超温变类限报警，执行超温变类限报警。

基于与上述电机温度预警保护方法相同的申请构思，本申请提供一种计算机可读存储介质，如下面实施例所述。由于该计算机可读存储介质解决问题的原理与电机温度预警保护方法相似，因此该计算机可读存储介质的实施可以参见电机温度预警保护方法的实施，重复之处不再赘述。

如果存在超温变类限报警，执行超温变类限报警。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种电机温度预警保护方法，其特征在于，包括：

如果存在超温变类限报警，执行超温变类限报警。

2.根据权利要求1所述的电机温度预警保护方法，其特征在于，还包括：根据检测工况设定多个用于电机温度监测的不同监测周期。

3.根据权利要求2所述的电机温度预警保护方法，其特征在于，还包括：设置电机温度报警参数，所述电机温度报警参数包含静态报警参数及动态报警参数。

4.根据权利要求1所述的电机温度预警保护方法，其特征在于，还包括：检测所述传感器是否存在故障，如果是，进行传感器故障报警。

5.根据权利要求4所述的电机温度预警保护方法，其特征在于，还包括：如果存在温度超高高限报警和/或温变超高高限报警，执行温度超高高限报警和/或温变超高高限报警。

6.根据权利要求5所述的电机温度预警保护方法，其特征在于，还包括：如果存在温度超高限报警和/或温变超高限报警，执行温度超高限报警和/或温变超高限报警。

7.根据权利要求6所述的电机温度预警保护方法，其特征在于，还包括：判断执行的超温变容限值对报警是否在计时周期内演变为超类限以上等级的报警，如果否，更新温变限幅值对。

8.根据权利要求7所述的电机温度预警保护方法，其特征在于，还包括：判断是否有需要清除或设置的通道标记，若有，清除或设置通道标记。

9.根据权利要求3所述的电机温度预警保护方法，其特征在于，设置电机温度报警参数，包括：

获取历史温度数据及温变数据；

通过机器自学习训练出动态报警参数；

更新动态报警参数。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

如果存在超温变类限报警，执行超温变类限报警。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

如果存在超温变类限报警，执行超温变类限报警。