CN110588718A - 动车组电机断轴监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种动车组电机断轴监测方法、装置、计算机设备及可读存储介质，方法包括：采集被监测动车组电机的牵引变流器的三相电流信号、各电机转速信号以及动车组转矩预置值；根据被监测电机的电机参数、牵引变流器的输出频率、采集的三相电流信号、各电机转速信号确定各电机的估算转矩值；根据各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字；根据各电机的状态字和预先获取的断轴状态比较值确定各电机断轴状态。本发明直接提取牵引电机的速度、电流信号对电机断轴状态进行监测，节约了系统成本，准确判断断轴故障发生的同时，能够快速定位发生断轴故障的电机，省去了复杂的人工排查过程，提高了故障处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及监测技术，具体的讲是一种动车组电机断轴监测方法及装置。
背景技术
动车组牵引电机的控制技术是整车系统的核心技术之一，其控制性能的优劣对于动车组能否安全稳定运行起到决定作用。在车控模式中，牵引变流器同时驱动四台参数相同的并联电机进行牵引力控制。正常工况下，四台电机保持相近工作状态，同时发挥近乎一致的牵引力保证动车组系统正常运行。
在目前动车组运用过程中，牵引电机断轴是偶发存在的惯性质量问题，它一般发生在动车组运行过程中。通常出现电机断轴故障的原因包括：电机所带负载过大，特别是在电制和牵引动态过程中的冲击载荷大；电机与减速箱的同心度偏差大；电机轴在工作中应力过于集中，导致电机轴产生裂纹进而扩散等等。如果动车组在运行过程中发生断轴故障且未被及时监测，在此情况下动车组持续运行一方面会使未发生断轴的其它电机处于长时间过载状态，造成电机温升过高从而影响到其运行安全和使用寿命，另一方面如果是由于机械方面的原因导致断轴问题，可能进一步影响到动车组的运营安全，严重时可造成列车安全事故。因此，一旦出现电机断轴故障，系统需要及时辨识并快速进行牵引切除。
现有技术中，在运营的动车组中，鲜有对电机断轴状态进行在线实时监测的功能的报导，对电机是否断轴的监测更多来源于维保人员的库内检修。
发明内容
为对电机断轴状态进行监测，提高故障处理效率，本发明提供了一种动车组电机断轴监测方法，方法包括：
采集被监测动车组电机的牵引变流器的三相电流信号、各电机转速信号以及动车组转矩预置值；
根据被监测电机的电机参数、牵引变流器的输出频率、采集的三相电流信号、各电机转速信号确定各电机的估算转矩值；
根据所述的各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字；
根据所述各电机的状态字和预先获取的断轴状态比较值确定各电机断轴状态。
本发明实施例中，所述的被监测电机的电机参数包括：电机的极对数、电机互感、电机的转子互感。
本发明实施例中，所述的根据被监测电机的电机参数、牵引变流器的输出频率、采集的三相电流信号、各电机转速信号确定各电机的估算转矩值包括：
根据所述牵引变流器的三相电流信号确定电流的直轴分量、电流的交轴分量；
根据确定的电流的直轴分量、交轴分量以及被监测电机的电机参数确定各电机总转矩；
根据所述电机总转矩、牵引变流器的输出频率以及各电机转速信号确定各电机的估算转矩值。
本发明实施例中，所述的根据确定的电流的直轴分量、电流的交轴分量以及被监测电机的电机参数确定各电机总转矩包括：
根据所述的电流的直轴分量、电流的交轴分量以及被监测电机的电机参数利用转矩计算公式(1)确定各电机总转矩；其中，所述的转矩计算公式(1)为：
其中，np为电机的极对数，Lm是电机互感，Lr是电机的转子电感，Id为电流的直轴分量、Iq为电流的交轴分量。
本发明实施例中，所述的根据所述电机总转矩、牵引变流器的输出频率以及各电机转速信号确定各电机的估算转矩值包括：
根据所述电机总转矩、牵引变流器的输出频率以及各电机转速信号利用下式(2)确定各电机的估算转矩值；
Ti＝Te*nfi/nsum (2)
其中，nfi＝ns-ni；
Te为各电机总转矩，ns为所述牵引变流器的输出频率，ni为电机i的转速，m为电机数。
本发明实施例中，所述的根据所述的各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字包括：
步骤1，判断所述动车组转矩预置值是否小于零，确定小于零，所述各电机的状态字为0，否则执行步骤2；
步骤2，判断各电机的转速是否大于预设的频率值f，确定大于预设频率值，B＝0.55*f/ni，ni为电机i的转速，B为预设的中间变量，执行步骤3；否则，B＝0.55，执行步骤3；
步骤3，判断转矩预置值是否小于B，确定小于B，电机状态字为0，否则执行步骤4；
步骤4，判断估算转矩是否大于预设转矩值，确定不大于预设转矩值，电机状态字为0.1，确定大于预设转矩值，电机状态字为-1。
本发明实施例中，所述的根据所述各电机的状态字和预先获取的断轴状态比较值确定各电机断轴状态包括：
对各电机的状态字进行积分处理确定各电机状态字的积分值；
判断各电机的状态字积分值是否大于预先获取的断轴状态比较值，确定大于预先获取的断轴状态比较值，则该电机断轴。
本发明实施例中，所述的方法还包括：
进行积分处理之前，分别对各电机的状态字进行故障消抖和滤波处理。
本发明实施例中，所述的方法还包括：
获取积分计算中断周期和设置的断轴故障预期响应时间；
将所述积分计算中断周期和设置的断轴故障预期响应时间的比值作为所述的断轴状态比较值。
同时，本发明还提供一种动车组电机断轴监测装置，包括：
数据采集模块，用于采集被监测动车组电机的牵引变流器的三相电流信号、各电机转速信号以及动车组转矩预置值；
估算转矩值确定模块，用于根据被监测电机的电机参数、牵引变流器的输出频率、采集的三相电流信号、各电机转速信号确定各电机的估算转矩值；
状态字确定模块，用于根据所述的各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字；
断轴状态确定模块，用于根据所述各电机的状态字和预先获取的断轴状态比较值确定各电机断轴状态。
本发明实施例中，所述的估算转矩值确定模块包括：
电流分量确定单元，用于根据所述牵引变流器的三相电流信号确定电流的直轴分量、电流的交轴分量；
总转矩确定单元，用于根据确定的电流的直轴分量、交轴分量以及被监测电机的电机参数确定各电机总转矩；
估算转矩值确定单元，用于根据所述电机总转矩、牵引变流器的输出频率以及各电机转速信号确定各电机的估算转矩值。
本发明实施例中，所述的总转矩确定单元用于：
根据所述的电流的直轴分量、电流的交轴分量以及被监测电机的电机参数利用转矩计算公式(1)确定各电机总转矩；其中，所述的转矩计算公式(1)为：
其中，np为电机的极对数，Lm是电机互感，Lr是电机的转子电感，Id为电流的直轴分量、Iq为电流的交轴分量。
本发明实施例中，所述的估算转矩值确定单元用于：
根据所述电机总转矩、牵引变流器的输出频率以及各电机转速信号利用下式(2)确定各电机的估算转矩值；
Ti＝Te*nfi/nsum (2)
其中，nfi＝ns-ni；
Te为各电机总转矩，ns为所述牵引变流器的输出频率，ni为电机i的转速，m为电机数。
本发明实施例中，所述的状态字确定模块用于根据所述的各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字包括：
步骤1，判断所述动车组转矩预置值是否小于零，确定小于零，所述各电机的状态字为0，否则执行步骤2；
步骤2，判断各电机的转速是否大于预设的频率值f，确定大于预设频率值，B＝0.55*f/ni，ni为电机i的转速，B为预设的中间变量，执行步骤3；否则，B＝0.55，执行步骤3；
步骤3，判断转矩预置值是否小于B，确定小于B，电机状态字为0，否则执行步骤4；
步骤4，判断估算转矩是否大于预设转矩值，确定不大于预设转矩值，电机状态字为0.1，确定大于预设转矩值，电机状态字为-1。
本发明实施例中，所述的断轴状态确定模块包括：
积分单元，用于对各电机的状态字进行积分处理确定各电机状态字的积分值；
断轴判断单元，用于判断各电机的状态字积分值是否大于预先获取的断轴状态比较值，确定大于预先获取的断轴状态比较值，则该电机断轴。
本发明实施例中，所述的断轴状态确定模块还包括：
滤波单元，在进行积分处理之前，用于分别对各电机的状态字进行故障消抖和滤波处理。
本发明实施例中，所述的断轴状态确定模块还包括：
时间参数获取单元，用于获取积分计算中断周期和设置的断轴故障预期响应时间；
比较值确定单元，用于将所述积分计算中断周期和设置的断轴故障预期响应时间的比值作为所述的断轴状态比较值。
同时，本发明还提供一种计算机设备，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，处理器执行计算机程序时实现上述方法。
同时，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
本发明直接提取牵引电机的速度、电流信号对电机断轴状态进行监测，无需添加其它硬件设施，节约了系统成本，本发明的监测方案在准确判断断轴故障发生的同时，能够快速定位发生断轴故障的电机，省去了复杂的人工排查过程，提高了故障处理效率，同时避免了一台电机断轴故障对其它电机过载运行带来的伤害，提高了系统的安全性。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
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为本发明实施例提供的动车组电机断轴监测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的确定状态字的步骤的流程图；
图3为本发明实施例中的示意图；
图4为本发明实施例中的一流程图；
图5为本发明一实施例中的确定断轴状态的流程图；
图6为本发明实施例提供的动车组电机断轴监测装置的框图；
图7为本发明实施例中提供的电子设备图。
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。
本发明提供一种动车组电机断轴监测方法，如图1所示，该方法包括：
步骤S101，采集被监测动车组电机的牵引变流器的三相电流信号、各电机转速信号以及动车组转矩预置值；
步骤S102，根据被监测电机的电机参数、牵引变流器的输出频率、采集的三相电流信号、各电机转速信号确定各电机的估算转矩值；
步骤S103，根据各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字；
步骤S104，根据各电机的状态字和预先获取的断轴状态比较值确定各电机断轴状态。
其中，步骤S102中确定各电机的估算转矩值进一步包括：
根据牵引变流器的三相电流信号确定电流的直轴分量、电流的交轴分量；
根据确定的电流的直轴分量、交轴分量以及被监测电机的电机参数确定各电机总转矩；
根据电机总转矩、牵引变流器的输出频率以及各电机转速信号确定各电机的估算转矩值。
本发明一实施例中，根据利用牵引变流器的三相电流信号Ia、Ib、Ic和定子角度进行坐标变换，得到电流的直轴分量Id、电流的交轴分量Iq。
根据得到的电流直轴分量Id、电流的交轴分量Iq以及被监测电机的电机参数利用转矩计算公式(1)确定各电机总转矩；本发明实施例中，转矩计算公式(1)为：
其中，np为电机的极对数，Lm是电机互感，Lr是电机的转子电感，Id为电流的直轴分量、Iq为电流的交轴分量。
根据得到的各电机的总转矩、牵引变流器的输出频率以及各电机转速信号利用下式(2)确定各电机的估算转矩值；
Ti＝Te*nfi/nsum (2)
其中，nfi为牵引变流器的输出频率ns与各台电机转的转差频率nfi＝ns-ni，Te为各电机总转矩，ns为所述牵引变流器的输出频率，ni为电机i的转速，m为电机数。
步骤S103中，根据各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字；本实施例中电机的状态字为本发明实施例中，为表征电机状态定义的变量，具体值为0、-1、0.1。
本实施例中，根据各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字包括，如图2所示：
步骤S201，判断动车组转矩预置值是否小于零，确定小于零，各电机的状态字为0，否则执行步骤2；
步骤S202，判断各电机的转速是否大于预设的频率值f，确定大于预设频率值，B＝0.55*f/ni，ni为电机i的转速，执行步骤3；否则，B＝0.55，执行步骤3；本发明实施例中，B为根据一中间变量。
步骤S203，判断转矩预置值是否小于B，确定小于B，电机状态字为0，否则执行步骤4；
步骤S204，判断估算转矩是否大于预设转矩值，确定不大于预设转矩值，电机状态字为0.1，确定大于预设转矩值，电机状态字为-1。
本发明实施例中，根据各电机的状态字和预先获取的断轴状态比较值确定各电机断轴状态包括：
对各电机的状态字进行积分处理确定各电机状态字的积分值；
判断各电机的状态字积分值是否大于预先获取的断轴状态比较值，确定大于预先获取的断轴状态比较值，则该电机断轴。
其中，进行积分处理之前，分别对各电机的状态字进行故障消抖和滤波处理。
本实施例中，预先获取的断轴状态比较值可以直接设定，也可通过如下预设步骤确定：
获取积分计算中断周期和设置的断轴故障预期响应时间；其中，积分计算中断周期进行两次积分运算的时间差，为进行积分处理的设备的固定参数，可由设备参数直接获取，断轴故障预期响应时间根据动车实际运行情况由用户自行设置。
将积分计算中断周期和设置的断轴故障预期响应时间的比值作为所述的断轴状态比较值。
本发明实施例进一步提供，对具有四台牵引电机的动车组的断轴状态如何进行监测，本实施例中提取四台牵引电机的速度、电流信号对其断轴状态进行了监测。图3所示，利用其中的牵引电机控制单元实现本发明的动车组电机断轴监测方法。
本实施例中，利用采集的电机相关电信号，在准确判断断轴故障发生的同时，能够快速定位发生断轴故障的电机。为达到上述目的，本实施例的技术方案包含以下步骤：
S1.利用采集到的牵引变流器三相电流(记为Ia、Ib、Ic)以及四台电机转速ni(记为n1、n2、n3、n4)估算四台电机的转矩值Ti(记为T1、T2、T3、T4)。
本实施例的步骤S1中，利用Ia、Ib、Ic和定子角度进行坐标变换，得到电流的d轴、q轴分量Id、Iq；再利用转矩计算公式计算四台电机总转矩，
其中：np为牵引电机的极对数，Lm是电机的互感，Lr是电机的转子电感。
根据牵引变流器的输出频率ns与四台电机转速计算四台电机转差频率，分别记为nf1、nf2、nf3、nf4，其中nfi＝ns-ni(i＝1、2、3、4)。记nsum＝nf1+nf2+nf3+nf4，得出四台电机估算转矩分别为Ti＝Te*nfi/nsum。
S2.利用所采集到的电机转速ni、估算的电机转矩值Ti以及所给定的转矩预置值Tref判断第i台电机的状态字Ai(i＝1、2、3、4)。
本实施例中，转矩预置值Tref为通过读取动车主控CPU获取。
如图4所示，为本实施例中确定状态字的步骤，本实施例中，预设的频率值f＝94Hz，预设转矩值为75Nm。即本实施例中判断第i台电机的状态字Ai(i＝1、2、3、4)，具体步骤如下，
1.比较转矩预置值Tref与0的大小；当Tref小于0时，状态字Ai 0，否则进行下一步判断。
2.比较电机转速ni与94Hz的大小；当ni大于94Hz时，B＝0.55*94/ni；当ni小于或等于94Hz时，B＝0.55。
3.比较转矩预置值Tref与B的大小；当Tref小于B时，状态字Ai为0，否则，进行下一步判断。
4.比较估算转矩Ti与75Nm的大小；当Ti小于等于75Nm时，状态字Ai为0.1；当Ti大于75Nm时，状态字Ai为-1。
S3.对第i台电机的状态字Ai进行故障状态消抖与滤波，将四台电机的转矩状态字Ai进行一个积分计算，得到积分值SUMi。
本实施例中，为防止积分结果溢出，对积分值SUMi设定上下限幅值，分别设为1000和0。
本实施例中，利用DSP进行积分处理，因此，根据DSP的积分计算中断周期ts和预设的断轴故障预期响应时间td计算出断轴状态比较值C＝td/ts。
比较第i台电机的积分值SUMi与断轴状态比较值C，当积分值SUMi超过比较值C时，确定断轴，得到第i台电机的断轴状态标志位Xi＝1，否则为0。
如图5所示，为本实施例中确定断轴状态图标志位，即确定断轴状态的流程图。
S4.将四个电机的断轴状态标志位做或门运算，得到当前四台电机的总断轴状态，以及状态标志位为1的i值，向CPU发出电机断轴故障指示。
本发明实施例直接提取四台牵引电机的速度与电流信号对其断轴状态进行了监测，无需添加其它硬件设施，节约了系统成本。在准确判断断轴故障发生的同时，能够快速定位发生断轴故障的电机，省去了复杂的人工排查过程，提高了故障处理效率，同时，避免由于一台电机断轴故障对其它电机过载运行带来的伤害，提高了系统的安全性。
同时，本发明还提供一种动车组电机断轴监测装置，如图6所示，该装置包括：
数据采集模块601，用于采集被监测动车组电机的牵引变流器的三相电流信号、各电机转速信号以及动车组转矩预置值；
估算转矩值确定模块602，用于根据被监测电机的电机参数、牵引变流器的输出频率、采集的三相电流信号、各电机转速信号确定各电机的估算转矩值；
状态字确定模块603，用于根据所述的各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字；
断轴状态确定模块604，用于根据所述各电机的状态字和预先获取的断轴状态比较值确定各电机断轴状态。
对本领域技术人员而言，通过前述的关于的实施例，可清楚获知本发明动车组电机断轴监测装置的如何实施，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在电子设备中执行所述程序时，程序使得计算机在所述电子设备中执行如上面所述的动车组电机断轴监测功能。
本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中计算机可读程序使得计算机在电子设备中执行上面实施例所述的动车组电机断轴监测功能。
本实施例还提供一种电子设备，该电子设备可以是台式计算机、平板电脑及移动终端等，本实施例不限于此。在本实施例中，该电子设备可以参照前述的实施例，其内容被合并于此，重复之处不再赘述。
图7为本发明实施例的电子设备600的系统构成的示意框图。如图7所示，该电子设备600可以包括中央处理器100和存储器140；存储器140耦合到中央处理器100。值得注意的是，该图是示例性的；还可以使用其他类型的结构，来补充或代替该结构，以实现电信功能或其他功能。
一实施例中，动车组电机断轴监测功能可以被集成到中央处理器100中。其中，中央处理器100可以被配置为进行如下控制：
采集被监测动车组电机的牵引变流器的三相电流信号、各电机转速信号以及动车组转矩预置值；
根据被监测电机的电机参数、牵引变流器的输出频率、采集的三相电流信号、各电机转速信号确定各电机的估算转矩值；
根据所述的各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字；
根据所述各电机的状态字和预先获取的断轴状态比较值确定各电机断轴状态。
在另一个实施方式中，动车组电机断轴监测装置可以与中央处理器100分开配置，例如可以将动车组电机断轴监测装置配置为与中央处理器100连接的芯片，通过中央处理器的控制来实现动车组电机断轴监测功能。
如图7所示，该电子设备600还可以包括：通信模块110、输入单元120、音频处理单元130、显示器160、电源170。值得注意的是，电子设备600也并不是必须要包括图7中所示的所有部件；此外，电子设备600还可以包括图7中没有示出的部件，可以参考现有技术。
如图7所示，中央处理器100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器100接收输入并控制电子设备600的各个部件的操作。
其中，存储器140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器100可执行该存储器140存储的该程序，以实现信息存储或处理等。
输入单元120向中央处理器100提供输入。该输入单元120例如为按键或触摸输入装置。电源170用于向电子设备600提供电力。显示器160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为LCD显示器，但并不限于此。
该存储器140可以是固态存储器，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、SIM卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为EPROM等。存储器140还可以是某种其它类型的装置。存储器140包括缓冲存储器141(有时被称为缓冲器)。存储器140可以包括应用/功能存储部142，该应用/功能存储部142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器100执行电子设备600的操作的流程。
存储器140还可以包括数据存储部143，该数据存储部143用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器140的驱动程序存储部144可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
通信模块110即为经由天线111发送和接收信号的发送机/接收机110。通信模块(发送机/接收机)110耦合到中央处理器100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。
基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)110还经由音频处理器130耦合到扬声器131和麦克风132，以经由扬声器131提供音频输出，并接收来自麦克风132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器130还耦合到中央处理器100，从而使得可以通过麦克风132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器131来播放本机上存储的声音。
以上参照附图描述了本发明的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
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 (20)
1.一种动车组电机断轴监测方法，其特征在于，所述的方法包括：
采集被监测动车组电机的牵引变流器的三相电流信号、各电机转速信号以及动车组转矩预置值；
根据被监测电机的电机参数、牵引变流器的输出频率、采集的三相电流信号、各电机转速信号确定各电机的估算转矩值；
根据所述的各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字；
根据所述各电机的状态字和预先获取的断轴状态比较值确定各电机断轴状态。
2.如权利要求1所述的动车组电机断轴监测方法，其特征在于，所述的被监测电机的电机参数包括：电机的极对数、电机互感、电机的转子互感。
3.如权利要求2所述的动车组电机断轴监测方法，其特征在于，所述的根据被监测电机的电机参数、牵引变流器的输出频率、采集的三相电流信号、各电机转速信号确定各电机的估算转矩值包括：
根据所述牵引变流器的三相电流信号确定电流的直轴分量、电流的交轴分量；
根据确定的电流的直轴分量、交轴分量以及被监测电机的电机参数确定各电机总转矩；
根据所述电机总转矩、牵引变流器的输出频率以及各电机转速信号确定各电机的估算转矩值。
4.如权利要求3所述的动车组电机断轴监测方法，其特征在于，所述的根据确定的电流的直轴分量、电流的交轴分量以及被监测电机的电机参数确定各电机总转矩包括：
根据所述的电流的直轴分量、电流的交轴分量以及被监测电机的电机参数利用转矩计算公式(1)确定各电机总转矩；其中，所述的转矩计算公式(1)为：
其中，np为电机的极对数，Lm是电机互感，Lr是电机的转子电感，Id为电流的直轴分量、Iq为电流的交轴分量。
5.如权利要求3所述的动车组电机断轴监测方法，其特征在于，所述的根据所述电机总转矩、牵引变流器的输出频率以及各电机转速信号确定各电机的估算转矩值包括：
根据所述电机总转矩、牵引变流器的输出频率以及各电机转速信号利用下式(2)确定各电机的估算转矩值；
Ti＝Te*nfi/nsum (2)
其中，nfi＝ns-ni；
Te为各电机总转矩，ns为所述牵引变流器的输出频率，ni为电机i的转速，m为电机数。
6.如权利要求1所述的动车组电机断轴监测方法，其特征在于，所述的根据所述的各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字包括：
步骤1，判断所述动车组转矩预置值是否小于零，确定小于零，所述各电机的状态字为0，否则执行步骤2；
步骤2，判断各电机的转速是否大于预设的频率值f，确定大于预设频率值，B＝0.55*f/ni，ni为电机i的转速，B为预设的中间变量，执行步骤3；否则，B＝0.55，执行步骤3；
步骤3，判断转矩预置值是否小于B，确定小于B，电机状态字为0，否则执行步骤4；
步骤4，判断估算转矩是否大于预设转矩值，确定不大于预设转矩值，电机状态字为0.1，确定大于预设转矩值，电机状态字为-1。
7.如权利要求1所述的动车组电机断轴监测方法，其特征在于，所述的根据所述各电机的状态字和预先获取的断轴状态比较值确定各电机断轴状态包括：
对各电机的状态字进行积分处理确定各电机状态字的积分值；
判断各电机的状态字积分值是否大于预先获取的断轴状态比较值，确定大于预先获取的断轴状态比较值，则该电机断轴。
8.如权利要求7所述的动车组电机断轴监测方法，其特征在于，所述的方法还包括：
进行积分处理之前，分别对各电机的状态字进行故障消抖和滤波处理。
9.如权利要求7所述的动车组电机断轴监测方法，其特征在于，所述的方法还包括：
获取积分计算中断周期和设置的断轴故障预期响应时间；
将所述积分计算中断周期和设置的断轴故障预期响应时间的比值作为所述的断轴状态比较值。
10.一种动车组电机断轴监测装置，其特征在于，所述的装置包括：
数据采集模块，用于采集被监测动车组电机的牵引变流器的三相电流信号、各电机转速信号以及动车组转矩预置值；
估算转矩值确定模块，用于根据被监测电机的电机参数、牵引变流器的输出频率、采集的三相电流信号、各电机转速信号确定各电机的估算转矩值；
状态字确定模块，用于根据所述的各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字；
断轴状态确定模块，用于根据所述各电机的状态字和预先获取的断轴状态比较值确定各电机断轴状态。
11.如权利要求10所述的动车组电机断轴监测装置，其特征在于，所述的被监测电机的电机参数包括：电机的极对数、电机互感、电机的转子互感。
12.如权利要求11所述的动车组电机断轴监测装置，其特征在于，所述的估算转矩值确定模块包括：
电流分量确定单元，用于根据所述牵引变流器的三相电流信号确定电流的直轴分量、电流的交轴分量；
总转矩确定单元，用于根据确定的电流的直轴分量、交轴分量以及被监测电机的电机参数确定各电机总转矩；
估算转矩值确定单元，用于根据所述电机总转矩、牵引变流器的输出频率以及各电机转速信号确定各电机的估算转矩值。
13.如权利要求12所述的动车组电机断轴监测装置，其特征在于，所述的总转矩确定单元用于：
根据所述的电流的直轴分量、电流的交轴分量以及被监测电机的电机参数利用转矩计算公式(1)确定各电机总转矩；其中，所述的转矩计算公式(1)为：
其中，np为电机的极对数，Lm是电机互感，Lr是电机的转子电感，Id为电流的直轴分量、Iq为电流的交轴分量。
14.如权利要求12所述的动车组电机断轴监测装置，其特征在于，所述的估算转矩值确定单元用于：
根据所述电机总转矩、牵引变流器的输出频率以及各电机转速信号利用下式(2)确定各电机的估算转矩值；
Ti＝Te*nfi/nsum (2)
其中，nfi＝ns-ni；
Te为各电机总转矩，ns为所述牵引变流器的输出频率，ni为电机i的转速，m为电机数。
15.如权利要求10所述的动车组电机断轴监测装置，其特征在于，所述的状态字确定模块用于根据所述的各电机的转速信号、估算转矩值以及动车组转矩预置值确定各电机的状态字包括：
步骤1，判断所述动车组转矩预置值是否小于零，确定小于零，所述各电机的状态字为0，否则执行步骤2；
步骤2，判断各电机的转速是否大于预设的频率值f，确定大于预设频率值，B＝0.55*f/ni，ni为电机i的转速，B为预设的中间变量，执行步骤3；否则，B＝0.55，执行步骤3；
步骤3，判断转矩预置值是否小于B，确定小于B，电机状态字为0，否则执行步骤4；
步骤4，判断估算转矩是否大于预设转矩值，确定不大于预设转矩值，电机状态字为0.1，确定大于预设转矩值，电机状态字为-1。
16.如权利要求10所述的动车组电机断轴监测装置，其特征在于，所述的断轴状态确定模块包括：
积分单元，用于对各电机的状态字进行积分处理确定各电机状态字的积分值；
断轴判断单元，用于判断各电机的状态字积分值是否大于预先获取的断轴状态比较值，确定大于预先获取的断轴状态比较值，则该电机断轴。
17.如权利要求16所述的动车组电机断轴监测装置，其特征在于，所述的断轴状态确定模块还包括：
滤波单元，在进行积分处理之前，用于分别对各电机的状态字进行故障消抖和滤波处理。
18.如权利要求16所述的动车组电机断轴监测装置，其特征在于，所述的断轴状态确定模块还包括：
时间参数获取单元，用于获取积分计算中断周期和设置的断轴故障预期响应时间；
比较值确定单元，用于将所述积分计算中断周期和设置的断轴故障预期响应时间的比值作为所述的断轴状态比较值。
19.一种计算机设备，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权利要求1至9任一项所述方法。
20.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至9任一项所述方法的计算机程序。
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