CN110208693B - 电机运行故障监测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机运行故障监测方法和装置，其中，该方法包括：获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据；根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型。通过上述方案可以解决现有的通过直流电机作为电机设备的电机的故障率较高而导致电机设备寿命较短的问题，达到了有效提升电机设备使用寿命和机组可靠性的技术效果。

Description

电机运行故障监测方法和装置

技术领域

本发明涉及设备控制技术领域，具体而言，涉及一种电机运行故障监测方法和装置。

背景技术

目前，在对电机设备(例如：中央空调、家用空调、新风系统等)在风量逐步增加的条件下，普通交流电机无法满足转速和风量的要求，因此，一般采用直流电机作为电机设备的电机型号，且一般外置电机驱动。进一步的，通过多次监测，发现外置电机驱动相对于内置驱动交流电机而言，故障率更高一些。

针对如何降低电机故障率，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种电机运行故障监测方法和装置，以降低通过直流电机作为电机设备的电机的故障率。

一方面，提供了一种电机运行故障监测方法，包括：

获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据；

根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型。

在一个实施方式中，根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型，包括：

通过傅里叶变换，将所述电压动态数据和所述电流动态数据，转换为三相模拟电压信号和三相模拟电流信号；

将所述三相模拟电压信号与额定正常电压进行比较，将所述三相模拟电流信号与额定正常电流进行比较，以确定所述目标电机设备的故障类型。

在一个实施方式中，在根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型之后，还包括：

通过预设的故障代码，显示确定的故障类型。

在一个实施方式中，所述故障类型包括以下至少之一：过载保护、过流保护、三相不平衡保护、过压保护、断相保护、堵转保护、过热保护、轻载保护、空载保护、接地故障保护。

在一个实施方式中，根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型，包括：

确定所述目标电机设备的运行时段；

在所述目标电机设备的运行时段为启动阶段的情况下，依次确定所述目标电机设备是否发生：过载保护、空载保护、轻载保护、三相不平衡保护、过流保护、过压保护、接地故障保护；

在所述目标电机设备的运行阶段为稳定运行阶段的情况下，确定所述目标电机设备是否发生过热保护和/或堵转保护。

在一个实施方式中，获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据，包括：

通过互感器获取所述电压动态数据和所述电流动态数据。

在一个实施方式中，获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据，包括：

获取所述目标电机设备在电信号为50HZ时的三相正弦交流电压信号和三相正弦交流电流信号；

将所述三相正弦交流电压信号和三相正弦交流电流信号，作为电压动态数据和电流动态数据。

另一方面，提供了一种电机运行故障监测装置，包括：

获取模块，用于获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据；

确定模块，用于根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型。

又一方面，提供了一种空调，包括：上述的电机运行故障监测装置。

又一方面，提供了一种网络设备，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上述方法的步骤。

又一方面，提供了一种非易失性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上述方法的步骤。

在上述实施例中，通过实时获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据，来确定目标电机设备的故障类型，可以及时发现直流电机是否故障，以及具体的故障类型，从而对故障进行处理，实现了对故障的有效监测，通过上述方案可以解决现有的通过直流电机作为电机设备的电机的故障率较高而导致电机设备寿命较短的问题，达到了有效提升电机设备使用寿命和机组可靠性的技术效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的电机运行故障监测方法的方法流程图；

图2是根据本发明实施例的故障监控系统架构图；

图3是根据本发明实施例的电机运行故障监测流程图；

图4是根据本发明实施例的电机运行故障监测装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

针对现有电机设备一般使用交流电机，但特殊情况下整机风量无法提升，在保证整机结构不动的情况下为了提升风量，只能采用变频直流电机。然而，采用变频直流电机会导致电机故障率的问题。

在本例中，提出了一种电机运行故障监测方法，以对电机故障进行监控，如图1所示，该方法可以包括：

步骤101：获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据；

步骤102：根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型。

在上例中，通过实时获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据，来确定目标电机设备的故障类型，可以及时发现直流电机是否故障，以及具体的故障类型，从而对故障进行处理，实现了对故障的有效监测，通过上述方案可以解决现有的通过直流电机作为电机设备的电机的故障率较高而导致电机设备寿命较短的问题，达到了有效提升电机设备使用寿命和机组可靠性的技术效果。

考虑到在实际实现的时候，基于正弦信号进行数据分析更简单，因此，在上述步骤101中，获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据，可以包括：获取所述目标电机设备在电信号为50HZ时的三相正弦交流电压信号和三相正弦交流电流信号；将所述三相正弦交流电压信号和三相正弦交流电流信号，作为电压动态数据和电流动态数据。

即，获取目标电机设备在电信号为50HZ时的三相正弦交流电压信号和三相正弦交流电流信号，以此来确定电机是否发生故障。且选择50Hz时候的电信号，更为稳定准确。

具体的，在根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型的时候，可以通过傅里叶变换，将所述电压动态数据和所述电流动态数据，转换为三相模拟电压信号和三相模拟电流信号；将所述三相模拟电压信号与额定正常电压进行比较，将所述三相模拟电流信号与额定正常电流进行比较，以确定所述目标电机设备的故障类型。即，交流采样将电机故障转化为电压、电流模拟数字信号分析，然后，与额定正常电压电流进行对比。通过上述方式可以监控电机故障，提升电机设备使用寿命，提高电机可靠性。

上述电机设备可以但不限于是新风系统机组、家用空调机组、中央空调机组等等需要内置电机以实现运转的设备。

为了在发现故障之后，用户可以快速清楚地分析出故障，在根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型之后，可以通过预设的故障代码，显示确定的故障类型。

在实际实现的时候，故障类型可以包括但不限于以下至少之一：过载保护、过流保护、三相不平衡保护、过压保护、断相保护、堵转保护、过热保护、轻载保护、空载保护、接地故障保护。

考虑到在电机启动的过程和电机稳定运行的过程中，可能出现的故障类型是不同的，具体的，根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型，可以是确定所述目标电机设备的运行时段；在所述目标电机设备的运行时段为启动阶段的情况下，依次确定所述目标电机设备是否发生：过载保护、空载保护、轻载保护、三相不平衡保护、过流保护、过压保护、接地故障保护；在所述目标电机设备的运行阶段为稳定运行阶段的情况下，确定所述目标电机设备是否发生过热保护和/或堵转保护。

在获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据的时候，可以是通过互感器获取所述电压动态数据和所述电流动态数据。

下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。

在本例中，以新风机作为电机设备的一种类型进行说明，仅是一种示例性说明，在实际实现的时候，电机设备不限于是新风机。

考虑到现有的新风机通常使用的交流电机，但特殊情况下整机风量无法提升，在保证整机结构不动的情况下为了提升风量，只能采用变频直流电机。然而，采用变频直流电机会导致电机故障率，针对该问题，在本例中提出了一种新风直流电机在线故障监控方法，以对电机故障进行监控。

为了实现对电机故障的监控，提供了一种故障监控系统，可以如图2所示，包括：电流信号处理模块、电压信号处理模块、功率处理模块、主控电路、通信模块、电源模块和显示模块。其中核心是电压、电流信号处理模块、主控模块。

基于该故障监控系统，可以分析电流、电压的在线动态数据。具体的，可以测试电机电信号的频率为50HZ时的三相正弦交流电压信号和电流信号，不同时刻，利用傅立叶变换，可以将非正弦f(u)＝asin(wt)+bcos(wt)+…，转换为正弦量对于在线的零序接地保护：I0＝(Ia+Ib+Ic)/3。具体的，可以利用互感器，分别采集三相直流电动机的电压数据和电流数据，然后将电压信号和电流信号分别送入各自的功率处理模块。

当功率处理模块采集到三相直流电动机在线的运行电压数据和电流数据的模拟数字量后，将数据送入到处理器主控电路模块，然后对数据进行分析，以得到相应的电机在线故障，例如：过载保护、过流保护、三相不平衡保护、过压保护、断相保护、堵转保护、过热保护、轻载保护、空载保护、接地故障保护等。对于确定出的故障，可以采用相应的故障代码显示，例如：E1、E2…E11。通过上述方式，可以有效确定电机当前的运行状态，且在发生故障的时候，可以控制继电器跳闸。

如图3所示，在实际进行故障监控的时候，可以分为两个部分：电机刚启动阶段的故障监控、电机正常运行阶段的故障监控。在电机刚启动阶段，如果电机出现故障，那么依次调用电机过载监控程序(过载、空载、轻载)、调用相不平衡监控程序(三相不平衡、断相、相序错误)、调用电参数故障监控程序(过流、过压保护、其他故障)、调用漏电故障监控程序(接地故障)。在电机正常运行阶段，可以在线监测电机是否出现过热保护、堵转保护的故障。

在本例中，通过交流采样将电机故障转化为电压、电流模拟数字信号分析，然后，与额定正常电压电流进行对比，以在线监测常见的电机故障，例如：电机过载保护、过流保护、三相不平衡保护、过压保护、断相保护、堵转保护、过热保护、轻载保护、空载保护、接地故障保护等。通过上述方式可以监控电机故障，提升新风机机组使用寿命，提高电机可靠性。

具体的，可以利用电机在线运行电压电流的模拟数字信号，对比正常工作电机的额定电流电压信号，分析电机故障，且在实现的过程中还可以存储和调用设定的电机正常工作参数值，然后监控当前电机的工作温度，以分析电机工作状态。

通过上述的新风直流电机在线故障监控方法，可以对电机实现高效的故障监控，且可以降低设备的故障率，提高设备质量，加强产品可靠性，提高产品竞争力。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种电机运行故障监测装置，如下面的实施例所述。由于电机运行故障监测装置解决问题的原理与电机运行故障监测方法相似，因此电机运行故障监测装置的实施可以参见电机运行故障监测方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图4是本发明实施例的电机运行故障监测装置的一种结构框图，如图4所示，可以包括：获取模块401和确定模块402，下面对该结构进行说明。

获取模块401，用于获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据；

确定模块402，用于根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型。

在一个实施方式中，确定模块402具体可以通过傅里叶变换，将所述电压动态数据和所述电流动态数据，转换为三相模拟电压信号和三相模拟电流信号；将所述三相模拟电压信号与额定正常电压进行比较，将所述三相模拟电流信号与额定正常电流进行比较，以确定所述目标电机设备的故障类型。

在一个实施方式中，根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型之后，上述电机运行故障监测装置还可以用于通过预设的故障代码，显示确定的故障类型。

在一个实施方式中，上述故障类型可以包括但不限于以下至少之一：过载保护、过流保护、三相不平衡保护、过压保护、断相保护、堵转保护、过热保护、轻载保护、空载保护、接地故障保护。

在一个实施方式中，确定模块402具体可以确定所述目标电机设备的运行时段；在所述目标电机设备的运行时段为启动阶段的情况下，依次确定所述目标电机设备是否发生：过载保护、空载保护、轻载保护、三相不平衡保护、过流保护、过压保护、接地故障保护；在所述目标电机设备的运行阶段为稳定运行阶段的情况下，确定所述目标电机设备是否发生过热保护和/或堵转保护。

在一个实施方式中，获取模块401具体可以通过互感器获取所述电压动态数据和所述电流动态数据。

在一个实施方式中，获取模块401具体可以获取所述目标电机设备在电信号为50HZ时的三相正弦交流电压信号和三相正弦交流电流信号；将所述三相正弦交流电压信号和三相正弦交流电流信号，作为电压动态数据和电流动态数据。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：通过实时获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据，来确定目标电机设备的故障类型，可以及时发现直流电机是否故障，以及具体的故障类型，从而对故障进行处理，实现了对故障的有效监测，通过上述方案可以解决现有的通过直流电机作为电机设备的电机的故障率较高而导致电机设备寿命较短的问题，达到了有效提升电机设备使用寿命和机组可靠性的技术效果。

尽管本申请内容中提到不同的具体实施例，但是，本申请并不局限于必须是行业标准或实施例所描述的情况等，某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、处理、输出、判断方式等的实施例，仍然可以属于本申请的可选实施方案范围之内。

虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

上述实施例阐明的装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的实施方式包括这些变形和变化而不脱离本申请。

Claims (10)

1.一种电机运行故障监测方法，其特征在于，包括：

获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据；

根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型，包括：

确定所述目标电机设备的运行时段；

在所述目标电机设备的运行时段为启动阶段的情况下，依次调用电机过载监控程序、相不平衡监控程序、电参数故障监控程序、漏电故障监控程序；

在所述目标电机设备的运行阶段为稳定运行阶段的情况下，确定所述目标电机设备是否发生过热保护和/或堵转保护。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型，包括：

通过傅里叶变换，将所述电压动态数据和所述电流动态数据，转换为三相模拟电压信号和三相模拟电流信号；

将所述三相模拟电压信号与额定正常电压进行比较，将所述三相模拟电流信号与额定正常电流进行比较，以确定所述目标电机设备的故障类型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型之后，还包括：

通过预设的故障代码，显示确定的故障类型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障类型包括以下至少之一：过载保护、过流保护、三相不平衡保护、过压保护、断相保护、堵转保护、过热保护、轻载保护、空载保护、接地故障保护；其中，

所述电机过载监控程序用于监控所述目标电机是否发生过载保护、空载保护、轻载保护；所述相不平衡监控程序用于监控所述目标电机是否发生三相不平衡保护、断相保护、相序错误；所述电参数故障监控程序用于监控所述目标电机是否发生过流保护、过压保护；所述漏电故障监控程序用于监控所述目标电机是否发生接地故障保护。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据，包括：

通过互感器获取所述电压动态数据和所述电流动态数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据，包括：

获取所述目标电机设备在电信号为50HZ时的三相正弦交流电压信号和三相正弦交流电流信号；

将所述三相正弦交流电压信号和三相正弦交流电流信号，作为电压动态数据和电流动态数据。

7.一种电机运行故障监测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取目标电机设备的电压动态数据和电流动态数据；

确定模块，用于根据所述电压动态数据和所述电流动态数据，确定所述目标电机设备的故障类型；确定模块具体用于确定所述目标电机设备的运行时段；在所述目标电机设备的运行时段为启动阶段的情况下，依次确定所述目标电机设备是否发生：过载保护、空载保护、轻载保护、三相不平衡保护、过流保护、过压保护、接地故障保护；在所述目标电机设备的运行阶段为稳定运行阶段的情况下，确定所述目标电机设备是否发生过热保护和/或堵转保护。

8.一种空调，包括：权利要求7所述的电机运行故障监测装置。

9.一种网络设备，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权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

10.一种非易失性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权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

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