CN111381163A - 电机群组故障预警方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电机群组故障预警方法及装置，所述故障预警方法包括：获取电机群组中每一电机的运行参数；根据每一所述电机的所述运行参数对应的标准运行参数与所述运行参数，判断所述电机群组是否故障。本发明基于已有的数据库存储的各种电机群组的历史运行状态信息等，对当前的电机群组的运行状态信息与数据库中正常运行状态信息进行比较，能够根据电机群组所处的实际环境对电机群组的潜在故障进行提前预警，有助于提高故障预警的准确性，方便运维人员提前制定检修规划；同时，通过对电机群组的整体性运行参数判断，大大降低了突发性事件对电机群组故障预警的影响，提供了故障预警的有效性。
Description
技术领域
本发明涉及电机能源预警技术领域，尤其涉及一种电机群组故障预警方法及装置。
背景技术
电机广泛应用于工业生产的各个领域，在运行过程中可能会出现各种类型故障，如过压，过流、过载、缺相、温度异常等，影响整个系统和生产的正常进行，甚至造成严重的经济损失。针对这一问题传统上采用电机保护装置解决，电机保护是检测到故障发生时主动跳闸，防止故障扩大，虽然保护了电机本体免受损坏，但是由于保护跳闸具有随机性，会意外中断生产过程，仍然可能造成严重经济损失。
电机故障的产生是由多种因素导致的，包括电机设计缺陷、运行环境、工作方式、运行工况等，而且电机故障的产生是一个渐进的过程，在发生故障前会有不正常运行状态或故障先兆出现，如果能够提前发现电机的不正常运行状态或故障先兆，提前预警进行检修维护，就能有效防止故障的发生，提前安排调整生产计划，有效避免影响正常生产。
专利“一种电机故障监测及报警装置”(申请号：201510713436.X)提出了基于电能采样、温度采集和湿度采集的多参数故障监测及报警装置，实现了电机运行状态的监测和故障诊断。但是未能实现故障预警，而且采集的电机运行参数类型较少，该装置中只采集了电机的电能、温度和湿度，显然不足以精确分析故障原因和准确评估电机状况。装置和电机为分体式，安装拆卸不便，部分传感器甚至需要拆开电机安装拆卸，且成本高、占用空间大，不具备通用性；该装置的目的是为了电机运行状态实时监测和故障诊断，难以进行电机的大数据积累，更不能实现电机的健康诊断。
专利“基于随机森林的风电机组故障智能诊断预警的方法”(申请号：201710266789.9)提出了采用随机森林算法对风电机组历史数据进行训练学习，挖掘出影响风电机组故障发生的各因素的特征模式，确定出发生故障各指标的阈值，从而根据设备实时运行对风电机组进行在线故障诊断预警，有效的降低风电机组维修成本，提高风电机组的利用效率。但是未能体现具体的历史特征值故障预警机制，针对而且针对故障预警有效性不够高，尤其是群组性整体变化时的预警。
另外，针对电机群组没有多参数、长期、连续、实时的全面运行大数据的采集和积累，基于多参数融合进行就地电机工作状态的精确辨识、判断和预警；且，也没有对电机群组进行整体运行平衡性的检测与预警方法，
故，有必要提供一种技术方案，以解决上述技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了电机组故障预警方法及装置。
本发明实施例的第一方面提供了电机群组故障预警方法，所述故障预警方法包括：
获取电机群组中每一电机的运行参数；
根据每一所述电机的所述运行参数对应的标准运行参数与所述运行参数，判断所述电机群组是否故障。
本发明实施例的第二方面提供了电机群组故障预警装置，所述故障预警装置用于执行任一电机群组故障预警方法。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
1、本发明基于已有的数据库存储的各种电机群组的历史运行状态信息及电机群组所处环境的状态信息等，对当前的电机群组的运行状态信息与数据库中正常运行状态信息进行比较，能够根据电机群组所处的实际环境对电机群组的潜在故障进行提前预警，有助于提高故障预警的准确性，方便运维人员提前制定检修规划。
2、通过设置更新步骤，可电机群组的历史运行状态信息进行实时更新；保证了判断的实时性与准确性。
3、通过对电机群组的整体性运行参数判断，可判断出电机群组是否处于突发性事件，若突发性事件为持续有效性，则该突发事件为良性，该电机群组正常运行，大大降低了突发性事件对电机群组故障预警的影响，提高了故障预警的有效性。
4、本发明采用多参数、长期、连续、实时的全面运行大数据的采集和积累，可对电机工作状态的精确辨识、判断和预警；可适用性广，可适用于不同的发电机群组机型、运行环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的电机群组故障预警方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例二提供的电机群组故障预警装置的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参见图1，是本发明实施例一提供的一种电机群组故障预警方法的示意流程图。如图1所示，该电机群组故障预警方法可包括以下步骤：
步骤S11：获取电机群组中每一电机的运行参数；。
其中，在本发明实施例中，电机群组是指多个电机以一个种群方式进行共同运行，如此，可大大提高生产效率、便于管理，而且可以满足用户的各种需求，尤其是大功率输出等。且电机群组的模式适用性强，可以运用至几乎所有的电机应用领域，而且电机群组的组合性强，同一种类的多个电机即可进行群建，甚至不同种类的多个电机也可进行群建，但是需要对其进行合理的能效配置、运行监控等。
进一步，对于组成电机群组的每一电机，以结构与工作原理划分，其可以是直流电机、异步电机、同步电机的任何一种；当然也可以有其他的划分方式。针对为了满足不同要求、运用到不同环境中的电机群组，所采集的电机运行参数也多少有种类上的差异与侧重，
进一步，对于每一电机的运行参数，可以包括电机内部参数：电机运行转速参数、电机内部温度参数、电压运行参数、电流运行参数、相数、最大转矩倍数、力矩等参数；环境运行参数：电机运行实时环境温度参数、湿度参数、粉尘参数等参数；其他运行参数：电机轴承运行的温度参数、噪声参数、振动参数等等。
需要指出的是电机内部温度参数可以包括多个如定子轭部、定子绕组、定子端部绕组等关键部位的温度。
进一步，对获取电机群组中每一电机的运行参数的时间参数，即采样时间可以根据需要人为设定，为了保持数据传输、处理与预警精确度相兼顾，比如1h等。此处，可以根据需要做进一步调整，本说明书后续会进一步阐述涉及采样时间频率的因素。
整体上，对于一电机群组A，其是由电机A1、A2、…、Ak组成，其中，k为电机的数目，即k个电机组成了该电机群组A。为了达到对电机群组的监控预警，则需要对每一电机组成进行采样，对于任一一电机Ai，对应采样的运行参数为ai1、ai2、…、aij、…、aiM，其中，i＝1、2、…、k，aij表示第i个电机的第j个运行参数，j＝1、2、…、M，M为所需要采集的运行参数的个数或者种类。
步骤S12：根据每一所述电机的所述运行参数对应的标准运行参数与所述运行参数，判断所述电机群组是否故障。
其中，在本发明实施例中，当获取每一电机Ai的运行参数aij时，将运行参数aij所对应的标准运行参数bij与运行参数aij进行对比判断，以此进行判断每一电机是否正常运行，并以每一电机的运行状态，确定电机群组的运行状态。
通过上述具体描述可知，本发明的电机群组故障预警方法通过实时采集每一个组成电机群组的电机的每一个预设的采集运行要素，得到每一电机的所有运行参数，并对所有的运行参数进行标准判断，以此得到每一电机的实时运行状态，并最终确定电机群组的运行状态。该方法在现有数据处理速度越来越快的基础上，多运行因素的采集数据，可更准确、更有效的判断电机的运行状态，且采用标准运行参数做标准进行比较，也可得到每一电机的运行状态曲线，进而判断电机群组的运行状态，如通过每一电机的是否负载曲线，判断电机群组是否具有负载不均衡、或者过载等，如此，大大提高了电机群组运行状态的故障预警机制，同时，也对电机群组的故障能做出提前判断并预警，降低了电机群组故障风险，减少了因电机群组故障带来的损失。
在一具体实施例中，本发明中所述标准运行参数可以为所述电机对应的正常历史的所述运行参数的平均值或根据所述平均值确定的阈值。
其中，对于任一一电机Ai，对应采样的运行参数为ai1、ai2、…、aij、…、aiM来讲，其标准运行参数bij，是通过对电机的正常运行情况下，在本次采样前的一段长时间中，多次采样的该运行参数bij的平均值，当aij为正常运行参数时，
其中，
表示在所述长时间中，第l次采样的aij值。
进一步，所述本次采样前的一段长时间，可人为设定，当然，该一段长时间的时间越长所得到的标准运行参数越准确，进一步判断电机的运行状态也越准确。但是，鉴于实际运行情况，可将该一段长时间设置为1d或者1w等，如此，根据近期中较长时间的正常运行，可有效降低早久电机运行参数的影响，得到较为准确的电机标准运行参数，尤其是针对电机群组之前较大方式的调整工作运行状态。
进一步，对于所述运行参数的平均值的理解，虽然给出的公式是具体数学上的平均值公式，但是，在物理实际中，正常运行的平均值往往是具有一定范围的，并不是固定于某一数字。
进一步，根据所述运行参数的平均值确定的阈值，其是对于所针对的电机运行因素中运行参数可是适当的改变，可以通过确定平均值的情况下，如电机内部温度参数为45°，则在保证正常运行的前提下，可以为42°-48°，即为阈值，当检测到某一电机的aij(且认为该采用运行参数表示为电机内部温度因素)，低于42°或者高于48°，即通过结合阈值判断认为该电机故障，否则，判断认为该电机正常。
如此，根据同一电机的近段时间的正常运行历史参数，可以从转速、温度、电压、电流、衍生运行参数、轴承运行数据、振动运行数据变化趋势，与电机群组中的每一电机的正常运行参数进行大数据对比分析，对电机进行状态诊断评估、对健康劣化速度和趋势进行预测，对电机群组达到实时进行预警；同时，可根据实际情况，对该电机的实际运行具有余量范围，保证了监控的准确性。
在一具体实施例中，本发明中所述根据每一所述电机的所述运行参数对应的标准运行参数以及所述运行参数，判断所述电机群组是否故障包括：
判断所述运行参数是否正常；
若所述运行参数均正常，则所述电机运行正常；直至判断所述电机群组中所有电机均运行正常，判断所述电机群组非故障。
其中，需要指出的是，针对某一运行因素，可采用平均值方式进行判断；而对于不同运行因素，可采用平均值方式也可采用阈值方式，但是对于不同电机的同一运行因素，则需要采用同一种方式。
当判断出某一运行参数正常，还不能判断该电机运行正常，直到该电机所有的运行参数均正常，则判断该电机运行正常；基于此，当判断某一电机运行正常，则不能判断该电机群组运行正常，直到该电机群组下所有的电机均正常运行，则判断该电机群组运行正常。
在一具体实施例中，本发明中所述运行参数非正常包括：
当所述电机群组中所有所述电机的所述运行参数同时判断为非正常时，发送第一预警信息，重复N次获取每一所述电机所述运行参数，并根据重新获取所述运行参数判断所述电机群组是否故障；N为一预设固定值；
其中，所述第一预警信息包括所有所述电机的电机信息、本次每一所述电机的所述运行参数、本次获取所述运行参数对应的时间。
其中，对于突发性或者电机群组临时调整任务，对于该电机群组会有整体性能调整，比如下降，或者停机等，导致本次所采集的全部运行参数均不符合正常，为了确保监控预警的准确性，需要再次多次的进行快速采样，若再次多次的采样数据进行重新判读电机群组的运行状态。需要进一步指出的是，此时的多次多时采样的频率是高于普通采样时所用的频率。
进一步，第一预警信息包括电机的电机信息，如电机编号，电机运行参数具体信息，本次采样的时间等。
通过该设置，可有效降低了突发性事件对电机故障预警的干扰，提高了电机群组故障预警的准确性。
在一具体实施例中，本发明中，当N次获取的所述运行参数均同时判断为非正常时，所述电机运行正常，判断所述电机群组非故障；
否则，所有所述电机运行非正常，所述电机群组故障。
其中，当通过多次多时重复采样，当判断均一致时，判断该电机组临时调整运行状态，如准备停机等，属于正常运行状态。并不发送其他预警信息。而在否则的情况下，认定该电机群组明显发生故障，则立即发生故障信息至相应终端。
如此，在本申请中，通过多次多频的采样判断，可有效判断突发性事件，保证电机的运行正常，减少误预警事件的发生。
在一具体实施例中，本发明中所述运行参数非正常还包括：
当所述电机群组中所有所述电机的所述运行参数非同时判断为非正常时，则所述电机运行故障，所述电机群组故障。
在一具体实施例中，本发明中当所述运行参数正常时，将所述运行参数确定为所述电机的正常历史的所述运行参数，并更新所述平均值或更新所述阈值。
其中，通过对存储的历史数据实时更新，保证了电机运行的历史数据的有效性、时效性，可更准确得到历史曲线，保证了对后续判断的准确性。
在一具体实施例中，本发明中当判断所述电机群组故障时，发送第二预警信息；所述第二预警信息包括故障电机的电机信息、所述故障电机的故障信息。
其中，第二预警信息明确表示了某一或者某些电机处于故障，并将故障电机的信息发送至控制终端或者服务器，调用相应预防调整机制。
在本发明中，基于已有的数据库存储的各种电机群组的历史运行状态信息及电机群组所处环境的状态信息等，对当前的电机群组的运行状态信息与数据库中正常运行状态信息进行比较，能够根据电机群组所处的实际环境对电机群组的潜在故障进行提前预警，有助于提高故障预警的准确性，方便运维人员提前制定检修规划；同时，可电机群组的历史运行状态信息进行实时更新；此外，通过对电机群组的整体性运行参数判断，可判断出电机群组是否处于突发性事件，若突发性事件为持续有效性，则该突发事件为良性，该电机群组正常运行，大大降低了突发性事件对电机群组故障预警的影响，提供了故障预警的有效性。
如图2所示，发明实施例二提供的一种电机群组故障预警装置的电机群组故障预警装置的结构示意图，该电机群组故障预警装置，所述故障预警装置执行本发明所提出任一所述电机群组故障预警方法。
包括各种运行参数传感器模块，用于实时采集各种电机所需的各种运行参数。
获取模块，用于收集各种运行参数传感器模块所采集到的各种运行参数，并将此发送至判断模块；
数据库模块，用于存储标准运行参数，并将其发送至判读模块；
判断模块，用于根据所得到的各种运行参数以及对应的标准运行参数进行对比判断该电机群组是否发生故障；
预警模块，根据所述判断模块生成的判断结果，进行故障预警。
在本发明中，基于已有的数据库存储的各种电机群组的历史运行状态信息及电机群组所处环境的状态信息等，对当前的电机群组的运行状态信息与数据库中正常运行状态信息进行比较，能够根据电机群组所处的实际环境对电机群组的潜在故障进行提前预警，有助于提高故障预警的准确性，方便运维人员提前制定检修规划，从而提高电机群组的可靠性、可利用度、运行寿命及生产效率。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本实施例中尽提供了针对一种情况时的故障预警装置，但不表示没有其他种故障预警装置，只要在本申请中所提出的故障预警方法可以毫无疑问的推断得到的故障预警装置均属于本发明所保护的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电机群组故障预警方法，其特征在于，所述故障预警方法包括：
获取电机群组中每一电机的运行参数；
根据每一所述电机的所述运行参数对应的标准运行参数与所述运行参数，判断所述电机群组是否故障。
2.根据权利要求1所述电机群组故障预警方法，其特征在于：所述标准运行参数为所述电机对应的正常历史的所述运行参数的平均值或根据所述平均值确定的阈值。
3.根据权利要求2所述电机群组故障预警方法，其特征在于：所述根据每一所述电机的所述运行参数对应的标准运行参数以及所述运行参数，判断所述电机群组是否故障包括：
判断所述运行参数是否正常；
若所述运行参数均正常，则所述电机运行正常；直至判断所述电机群组中所有电机均运行正常，判断所述电机群组非故障。
4.根据权利要求3所述电机群组故障预警方法，其特征在于：
所述运行参数非正常包括：
当所述电机群组中所有所述电机的所述运行参数同时判断为非正常时，发送第一预警信息，重复N次获取每一所述电机所述运行参数，并根据重新获取所述运行参数判断所述电机群组是否故障；N为一预设固定值；
其中，所述第一预警信息包括所有所述电机的电机信息、本次每一所述电机的所述运行参数、本次获取所述运行参数对应的时间。
5.根据权利要求4所述电机群组故障预警方法，其特征在于：
当N次获取的所述运行参数均同时判断为非正常时，所述电机运行正常，判断所述电机群组非故障；
否则，所有所述电机运行非正常，所述电机群组故障。
6.根据权利要求3所述电机群组故障预警方法，其特征在于：
所述运行参数非正常还包括：
当所述电机群组中所有所述电机的所述运行参数非同时判断为非正常时，则所述电机运行故障，所述电机群组故障。
7.根据权利要求3或5所述电机群组故障预警方法，其特征在于：当所述运行参数正常时，将所述运行参数确定为所述电机的正常历史的所述运行参数，并更新所述平均值或更新所述阈值。
8.根据权利要求1-6任一所述电机群组故障预警方法，其特征在于：当判断所述电机群组故障时，发送第二预警信息；所述第二预警信息包括故障电机的电机信息、所述故障电机的故障信息。
9.一种电机群组故障预警装置，其特征在于：所述故障预警装置执行权利要求1-8任一所述电机群组故障预警方法。
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