CN110596583A - 一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统，所述变频电机定子故障检测系统包括电压采集单元、信号调理单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元；所述变频电机定子故障检测系统采集所述变频电机零序电压信号，并进行能量程度计算，根据二次谐波幅值判断所述变频电机是否发生定子故障。本发明提供一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统和方法，为变频电机安全、可靠的工作提供保障。

Description

一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统及其检 测方法
技术领域
本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统及其检测方法。
背景技术
随着科技的不断发展，人们对高性能低功耗驱动系统的需求日渐迫切，进而推动了变频调速电机的研发升级。然而以变频器驱动电机会导致电机的电压变化率急剧升高，增加了定子匝间短路的可能性。为了保证变频电机的可靠工作，需要对变频电机定子故障进行有效监测。目前使用较多的检测方法为高频注入的故障诊断方法，检测信号容易受到定子不对称的影响。本发明提出一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统，通过零序电压信号二次谐波幅值变化的检测，实现对电机定子故障的实时监测，提高电机的工作可靠性。
所述变频电机定子故障检测系统对零序电压信号进行能量程度计算，简便地实现原信号的解调，通过监测二次谐波幅值变化，不受电机定子不对称影响，实现对电机定子故障的实时监测。
发明内容
本发明提供一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统和方法，为变频电机安全、可靠的工作提供保障。
本发明具体为一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统，所述变频电机定子故障检测系统包括电压采集单元、信号调理单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述电压采集单元与所述信号调理单元、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述变频电机定子故障检测系统采集所述变频电机零序电压信号，并进行能量程度计算，根据二次谐波幅值判断所述变频电机是否发生定子故障。
所述电压采集单元采用电压传感器采集所述变频电机零序电压信号。
所述信号调理单元包括滤波模块、A/D转换模块，所述滤波模块采用低通滤波器滤除高频干扰信号；所述A/D转换模块采用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号输出。
所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数设置和信息查询。
所述控制处理单元采用微处理器对所述零序电压信号进行能量程度计算： u(t)为所述零序电压信号，ωc为载波角频率，U为所述零序电压信号有效值，Ns1为相绕组匝数基波，Ns3为相绕组匝数谐波分量，k为饱和系数，Lms3为三次谐波励磁电感，Is为正常电流幅值，为功率因数角，ω为基波角频率，Rs为定子电阻，μ为短路比例系数，If为故障电流幅值；
将所述零序电压信号能量程度的二次谐波幅值与预先设定的二次谐波幅值参考值进行比较，若大于所述二次谐波幅值参考值，所述变频电机发生定子故障；若不大于所述二次谐波幅值参考值，所述变频电机工作正常。
所述报警单元采用声光报警器进行报警，当所述变频电机出现定子故障时，及时发出声光报警。
所述通信单元采用无线通讯技术将所述变频电机定子故障检测系统的检测信息上传至监控中心，同时能够对所述变频电机定子故障检测系统进行远程参数设置。
本发明还提供一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统的检测方法，所述检测方法包括如下步骤：
步骤(1)：采集所述变频电机零序电压信号；
步骤(2)：通过所述滤波模块滤除高频干扰信号；
步骤(3)：通过所述A/D转换模块进行A/D转换输入所述控制处理单元；
步骤(4)：所述控制处理单元对所述零序电压信号进行分析，计算所述零序电压信号能量程度；
步骤(5)：将所述零序电压信号能量程度的二次谐波幅值与预先设定的二次谐波幅值参考值进行比较，若大于所述二次谐波幅值参考值，所述变频电机发生定子故障，进入步骤(6)；若不大于所述二次谐波幅值参考值，所述变频电机工作正常，返回步骤(1)；
步骤(6)：控制所述报警单元和所述显示单元发出定子故障报警；
步骤(7)：所述通信单元将所述变频电机定子故障检测系统的检测信息上传至所述监控中心。
与现有技术相比，有益效果是：所述变频电机定子故障检测系统对零序电压信号进行能量程度计算，简便地实现原信号的解调，通过监测二次谐波幅值变化，不受电机定子不对称影响，实现对电机定子故障的实时监测。
附图说明
图1为本发明一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统的结构示意图。
图2为本发明一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统检测方法的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的变频电机定子故障检测系统包括电压采集单元、信号调理单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述电压采集单元与所述信号调理单元、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述变频电机定子故障检测系统采集所述变频电机零序电压信号，并进行能量程度计算，根据二次谐波幅值判断所述变频电机是否发生定子故障。
所述信号调理单元包括滤波模块、A/D转换模块，所述滤波模块采用低通滤波器滤除高频干扰信号；所述A/D转换模块采用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号输出。
所述控制处理单元采用微处理器对所述零序电压信号进行能量程度计算： u(t)为所述零序电压信号，ωc为载波角频率，U为所述零序电压信号有效值，Ns1为相绕组匝数基波，Ns3为相绕组匝数谐波分量，k为饱和系数，Lms3为三次谐波励磁电感，Is为正常电流幅值，为功率因数角，ω为基波角频率，Rs为定子电阻，μ为短路比例系数，If为故障电流幅值；
将所述零序电压信号能量程度的二次谐波幅值与预先设定的二次谐波幅值参考值进行比较，若大于所述二次谐波幅值参考值，所述变频电机发生定子故障；若不大于所述二次谐波幅值参考值，所述变频电机工作正常。
如图2所示，本发明还提供一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统的检测方法，所述检测方法包括如下步骤：
步骤(1)：采集所述变频电机零序电压信号；
步骤(2)：通过所述滤波模块滤除高频干扰信号；
步骤(3)：通过所述A/D转换模块进行A/D转换输入所述控制处理单元；
步骤(4)：所述控制处理单元对所述零序电压信号进行分析，计算所述零序电压信号能量程度；
步骤(5)：将所述零序电压信号能量程度的二次谐波幅值与预先设定的二次谐波幅值参考值进行比较，若大于所述二次谐波幅值参考值，所述变频电机发生定子故障，进入步骤(6)；若不大于所述二次谐波幅值参考值，所述变频电机工作正常，返回步骤(1)；
步骤(6)：控制所述报警单元和所述显示单元发出定子故障报警；
步骤(7)：所述通信单元将所述变频电机定子故障检测系统的检测信息上传至所述监控中心。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (8)

1.一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统，其特征在于，所述变频电机定子故障检测系统包括电压采集单元、信号调理单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述电压采集单元与所述信号调理单元、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述变频电机定子故障检测系统采集所述变频电机零序电压信号，并进行能量程度计算，根据二次谐波幅值判断所述变频电机是否发生定子故障。
2.根据权利要求1所述的一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统，其特征在于，所述电压采集单元采用电压传感器采集所述变频电机零序电压信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统，其特征在于，所述信号调理单元包括滤波模块、A/D转换模块，所述滤波模块采用低通滤波器滤除高频干扰信号；所述A/D转换模块采用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号输出。
4.根据权利要求3所述的一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统，其特征在于，所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数设置和信息查询。
5.根据权利要求4所述的一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统，其特征在于，所述控制处理单元采用微处理器对所述零序电压信号进行能量程度计算：，u(t)为所述零序电压信号，ωc为载波角频率，U为所述零序电压信号有效值，Ns1为相绕组匝数基波，Ns3为相绕组匝数谐波分量，k为饱和系数，Lms3为三次谐波励磁电感，Is为正常电流幅值，为功率因数角，ω为基波角频率，Rs为定子电阻，μ为短路比例系数，If为故障电流幅值；
将所述零序电压信号能量程度的二次谐波幅值与预先设定的二次谐波幅值参考值进行比较，若大于所述二次谐波幅值参考值，所述变频电机发生定子故障；若不大于所述二次谐波幅值参考值，所述变频电机工作正常。
6.根据权利要求5所述的一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统，其特征在于，所述报警单元采用声光报警器进行报警，当所述变频电机出现定子故障时，及时发出声光报警。
7.根据权利要求6所述的一种基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统，其特征在于，所述通信单元采用无线通讯技术将所述变频电机定子故障检测系统的检测信息上传至监控中心，同时能够对所述变频电机定子故障检测系统进行远程参数设置。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的基于零序电压分析的变频电机定子故障检测系统的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：
步骤(1)：采集所述变频电机零序电压信号；
步骤(2)：通过所述滤波模块滤除高频干扰信号；
步骤(3)：通过所述A/D转换模块进行A/D转换输入所述控制处理单元；
步骤(4)：所述控制处理单元对所述零序电压信号进行分析，计算所述零序电压信号能量程度；
步骤(5)：将所述零序电压信号能量程度的二次谐波幅值与预先设定的二次谐波幅值参考值进行比较，若大于所述二次谐波幅值参考值，所述变频电机发生定子故障，进入步骤(6)；若不大于所述二次谐波幅值参考值，所述变频电机工作正常，返回步骤(1)；
步骤(6)：控制所述报警单元和所述显示单元发出定子故障报警；
步骤(7)：所述通信单元将所述变频电机定子故障检测系统的检测信息上传至所述监控中心。
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