CN113141128A - 一种绕线电机转子串电阻启动故障检测方法、装置及系统 - Google Patents

一种绕线电机转子串电阻启动故障检测方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种绕线电机转子串电阻启动故障检测方法、装置及系统，方法包括：在绕线电机正常工作时，获取多级电阻的切除时间作为标准切除时间，以及获取所述多级电阻切换时刻的转子电流作为标准转子电流；在所述绕线电机启动时，获取所述多级电阻的实时切除时间，并获取所述多级电阻切换时刻的实时转子电流；将所述实时切除时间与所述标准切除时间进行比较，得到第一比较结果，将所述实时转子电流与所述标准转子电流进行比较，得到第二比较结果，并根据所述第一比较结果以及所述第二比较结果判断绕线电机转子串电阻启动是否出现故障。本发明可以检测多级电阻在电机启动时的故障。

Description

一种绕线电机转子串电阻启动故障检测方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及绕线电机技术领域，尤其涉及一种绕线电机转子串电阻启动故障检测方法、装置及系统。
背景技术
目前绕线电机(即：绕线式异步起重电机)一般采用转子串电阻启动方式，优点是控制简单、成本低、可以降低启动电流、保持启动转矩在较大范围，在桥式起重设备、卷扬、龙门吊等场合被广泛采用。在绕线电机的转子回路中串入适当的三相对称电阻，使得在电动机的启动瞬间产生最大转矩，能够起到缩短起动时间，减小启动电流，以及增大启动转矩范围的目的。随着电动机转速的升高，串入的多级电阻逐级切除。启动完毕后，绕线电机的转子绕组被直接短接，绕线电机在额定状态下运行。但是，实际应用过程中，在绕线电机与多级电阻组成的回路中，多级电阻因线路问题或电阻故障，导致存在多级电阻未在初始时刻全部投入或运行时无法全部切除的问题，进而导致绕线电机的启动电流过大或电机能量被电阻消耗过多，造成故障查找困难，处理时间长。
发明内容
本申请实施例通过提供一种绕线电机转子串电阻启动故障检测方法、装置及系统，可以检测多级电阻在电机启动时的故障。
本发明提供一种绕线电机转子串电阻启动故障检测方法，其包括：
在绕线电机正常工作时，获取多级电阻的切除时间作为标准切除时间，以及获取所述多级电阻切换时刻的转子电流作为标准转子电流；
在所述绕线电机启动时，获取所述多级电阻的实时切除时间，并获取所述多级电阻切换时刻的实时转子电流；
将所述实时切除时间与所述标准切除时间进行比较，得到第一比较结果，将所述实时转子电流与所述标准转子电流进行比较，得到第二比较结果，并根据所述第一比较结果以及所述第二比较结果判断绕线电机转子串电阻启动是否出现故障。
优选的，所述获取所述多级电阻的实时切除时间，包括：
通过采集时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到所述实时切除时间；其中，所述时间继电器与所述多级电阻电性连接，用于控制切换所述多级电阻。
优选的，所述通过采集时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到所述实时切除时间，包括：
通过采集来自上位机的启动信号，以及第一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到第一级电阻的实时切除时间；所述启动信号用于控制所述时间继电器将所述第一级电阻接入所述绕组电机；
通过采集上一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，以及下一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到所述下一级电阻的实时切除时间。
优选的，所述将所述实时切除时间与所述标准切除时间进行比较，得到第一比较结果，将所述实时转子电流与所述标准转子电流进行比较，得到第二比较结果，并根据所述第一比较结果以及所述第二比较结果判断绕线电机转子串电阻启动是否出现故障，包括：
判断所述实时切除时间与所述标准切除时间之间的差值，与所述标准切除时间的比值是否小于第一预设值，若否，则确定与所述实时切除时间对应的时间继电器出现故障；
判断所述实时转子电流与所述标准转子电流之间的差值，与所述标准转子电流的比值是否小于第二预设值，若是，则确定与所述标准转子电流对应的电阻出现故障。
优选的，还包括：
在所述多级电阻均切除后，对所述绕线电机进行三相电流平衡比较，根据三相电流平衡比较结果，判断所述绕线电机是否正常工作。
本发明还提供一种绕线电机转子串电阻启动故障检测装置，其包括：
标准参数获取模块，用于在绕线电机正常工作时，获取多级电阻的切除时间作为标准切除时间，以及获取所述多级电阻切换时刻的转子电流作为标准转子电流；
实时参数获取模块，用于在所述绕线电机启动时，获取所述多级电阻的实时切除时间，并获取所述多级电阻切换时刻的实时转子电流；
故障判断模块，用于将所述实时切除时间与所述标准切除时间进行比较，得到第一比较结果，将所述实时转子电流与所述标准转子电流进行比较，得到第二比较结果，并根据所述第一比较结果以及所述第二比较结果判断绕线电机转子串电阻启动是否出现故障。
优选的，所述实时参数获取模块，用于通过采集时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到所述实时切除时间；其中，所述时间继电器与所述多级电阻电性连接，用于控制切换所述多级电阻。
优选的，所述实时参数获取模块，包括：
第一实时切除时间获取单元，用于通过采集来自上位机的启动信号，以及第一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到第一级电阻的实时切除时间；所述启动信号用于控制所述时间继电器将所述第一级电阻接入所述绕组电机；
第二实时切除时间获取单元，用于通过采集上一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，以及下一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到所述下一级电阻的实时切除时间。
优选的，所述故障判断模块，包括：
继电器故障判断单元，用于判断所述实时切除时间与所述标准切除时间之间的差值，与所述标准切除时间的比值是否小于第一预设值，若否，则确定与所述实时切除时间对应的时间继电器出现故障；
电阻故障判断单元，用于判断所述实时转子电流与所述标准转子电流之间的差值，与所述标准转子电流的比值是否小于第二预设值，若是，则确定与所述标准转子电流对应的电阻出现故障。
本发明还提供一种绕线电机转子串电阻启动故障检测系统，其包括上述的绕线电机转子串电阻启动故障检测装置，以及时间继电器和电流采集装置；所述故障检测装置分别与所述时间继电器以及所述电流采集装置电性连接。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的绕线电机转子串电阻启动故障检测方法、装置及系统，在绕线电机正常工作时，获取多级电阻的切除时间作为标准切除时间，以及获取多级电阻切换时刻的转子电流作为标准转子电流；在绕线电机启动时，获取多级电阻的实时切除时间，并获取多级电阻切换时刻的实时转子电流；将实时切除时间与标准切除时间进行比较，得到第一比较结果，将实时转子电流与标准转子电流进行比较，得到第二比较结果，并根据第一比较结果以及第二比较结果判断绕线电机转子串电阻启动是否出现故障。本发明将绕线电机正常工作时，对应电阻的标准切除时间，以及电阻切换时刻的转子电流作为参考标准，用来对转子串电阻启动故障检测过程中的电阻实时切除时间以及实时转子电流进行比较判断，可以准确的判断出绕线电机转子串电阻是否存在对应的启动故障，避免出现多级电阻未在初始时刻全部投入或运行时无法全部切除的问题，以及避免出现绕线电机的启动电流过大或电机能量被电阻消耗过多，造成故障查找困难，处理时间长的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的绕线电机转子串电阻启动故障检测方法流程图；
图2是本发明提供的获取多级电阻的标准切除时间的具体流程示意图；
图3是本发明提供的获取标准转子电流的具体流程示意图；
图4是本发明提供的获取多级电阻的实时切除时间的具体流程示意图；
图5是本发明提供的获取实时转子电流的具体流程示意图；
图6是本发明提供的绕线电机转子串电阻启动故障检测系统的原理框图。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
绕线电机转子串电阻启动，是在初始时刻把多级电阻全部串联入转子绕组，使得电机最快达到最大转矩，然后通过时间继电器计时逐级切除电阻，最后全部切除，电机启动完毕，正常运行。
本发明提供一种绕线电机转子串电阻启动故障检测方法，如图1所示，该检测方法包括：
S1、在绕线电机正常工作时，获取多级电阻的切除时间作为标准切除时间，以及获取多级电阻切换时刻的转子电流作为标准转子电流。其中，多级电阻与绕线电机之间串联组成回路。
具体的，在绕线电机正常工作时，获取多级电阻中的每一级电阻的标准切除时间，以及每一级电阻切换时刻的标准转子电流，这里的转子位于绕线电机中。
转子电流为三相电流，可以通过三相电流互感器采集，三相电流互感器采集了转子电流后，将转子电流输送至三相电流表，由三相电流表转化为转子电流数据上传。
S2、在绕线电机转子串电阻启动故障检测阶段，绕线电机启动时，获取多级电阻的实时切除时间，并获取多级电阻切换时刻的实时转子电流。
获取多级电阻的实时切除时间，包括：
通过采集时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到实时切除时间；其中，时间继电器与多级电阻电性连接，用于控制切换多级电阻。
具体的，每一级电阻均对应有一级时间继电器，该时间继电器用于控制对应级别电阻串联接入绕线电机的转子绕组，或者控制对应级别电阻与绕线电机的转子绕组之间断开连接。
通过采集时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到实时切除时间，包括：
S21、逐级切除电阻；
S22、通过采集来自上位机的启动信号，以及第一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到第一级电阻的实时切除时间。启动信号用于控制第一级电阻对应时间继电器的工作，以通过时间继电器控制第一级电阻串联连接绕线电机。
S23、通过采集上一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，以及下一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到下一级电阻的实时切除时间。具体的，下一级电阻的实时切除时间，为上一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，以及下一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻之间的时间差。
S3、将实时切除时间与标准切除时间进行比较，得到第一比较结果，将实时转子电流与标准转子电流进行比较，得到第二比较结果，并根据第一比较结果以及第二比较结果判断绕线电机转子串电阻启动是否出现故障。
具体的，步骤S3包括：
S31、判断实时切除时间与标准切除时间之间的差值，与标准切除时间的比值是否小于第一预设值，若否，则确定与实时切除时间对应的时间继电器出现故障。
S32、判断实时转子电流与标准转子电流之间的差值，与标准转子电流的比值是否小于第二预设值，若是，则确定与标准转子电流对应的电阻出现故障。
绕线电机转子串电阻启动故障检测方法还包括：
S4、在多级电阻均切除后，对绕线电机进行三相电流平衡比较，根据三相电流平衡比较结果，判断绕线电机是否正常工作。
在另一具体实施例中，绕线电机转子串电阻启动故障检测方法，包括：
搭建系统，将PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)分别与电机转子绕组三相电流表、时间继电器、Wincc(Windows Control Center，视窗控制中心)上位机，进行通讯连接，电机转子绕组三相电流表与电机转子绕组三相电流互感器连接。
PLC接收Wincc上位机的启动信号、时间继电器的触点信号、电机三相转子的电流信号。
如图2和图3所示，在电机转子绕组正常工作时，PLC采集时间继电器各级电阻的标准切除时间以及各级电阻切换时刻的标准转子电流。
如图4和图5所示，在电机转子串电阻启动故障检测阶段，当电机开始启动时，多级电阻对应的时间继电器开始计时，PLC将接收启动信号的时刻，与切除第一级电阻的时间继电器的触点信号的开闭变化时刻之间的时间，作为切除第一级电阻所需的时间，即第一级电阻实时切除时间，由PLC进行记录；在第一级电阻切除的时刻，PLC记录转子电流值。
PLC将切除第一级电阻的时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，与切除第二级电阻的时间继电器的触点信号的开闭变化时刻之间的时间，作为切除第二级电阻所需的时间，即第二级电阻实时切除时间，由PLC进行记录；在第二级电阻切除的时刻，PLC记录转子电流值。
PLC将切除第二级电阻的时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，与切除第三级电阻的时间继电器的触点信号的开闭变化时刻之间的时间，作为切除第三级电阻所需的时间，即第三级电阻实时切除时间，由PLC进行记录；在第三级电阻切除的时刻，PLC记录转子电流值。多级电阻，以此类推。
将每一级电阻实时切除时间与该级电阻标准切除时间进行对比，上下波动范围2％以内，则确定时间继电器正常，否则确定时间继电器异常，PLC上传报警信息至Wincc上位机，通过上位机提示维护人员。
将每一级电阻切除时刻的实时转子电流与该级电阻切除时刻对应的标准转子电流进行对比，上下波动范围为5％以内，则确定电阻正常串联入绕线电机转子绕组，否则确定电阻串联入绕线电机转子绕组异常，PLC上传报警信息至上位机，由上位机提示维护人员。
多级绕组全部切除后，进行常规的三相电流平衡比较。对电机正常运行进行监控。
本发明还提供一种绕线电机转子串电阻启动故障检测装置，故障检测装置用于执行上述的故障检测方法，故障检测装置包括：标准参数获取模块、实时参数获取模块、故障判断模块、三相电流平衡判断模块。
标准参数获取模块用于在绕线电机正常工作时，获取多级电阻的切除时间作为标准切除时间，以及获取多级电阻切换时刻的转子电流作为标准转子电流。
具体的，在绕线电机正常工作时，获取每一级电阻的标准切除时间，以及每一级电阻切换时刻的标准转子电流，这里的转子位于绕线电机中。
转子电流为三相电流，可以通过三相电流互感器采集，三相电流互感器采集了转子电流后，将转子电流输送至三相电流表，由三相电流表将转子电流数据传送至绕线电机转子串电阻启动故障检测装置。
实时参数获取模块用于在绕线电机转子串电阻启动故障检测阶段，绕线电机启动时，获取多级电阻的实时切除时间，并获取多级电阻切换时刻的实时转子电流。
实时参数获取模块用于通过采集时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到实时切除时间。
其中，时间继电器与多级电阻电性连接，用于控制切换多级电阻。具体的，时间继电器控制多级电阻串联入绕线电机转子绕组回路，以及控制多级电阻逐级从电机转子绕组回路切除。
实时参数获取模块包括：第一实时切除时间获取单元、第二实时切除时间获取单元。
第一实时切除时间获取单元用于通过采集来自上位机的启动信号，以及第一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到第一级电阻的实时切除时间。启动信号用于控制第一级电阻对应时间继电器的工作，以通过时间继电器控制第一级电阻串联连接绕线电机。
这里的上位机可以是Wincc上位机，该上位机用于接收绕线电机转子串电阻启动故障检测装置传送的报警信号，在画面上显示报警提示，提示维护人员，传送启动信号给绕线电机转子串电阻启动故障检测装置。
第二实时切除时间获取单元用于通过采集上一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，以及下一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到下一级电阻的实时切除时间。
三相电流平衡判断模块用于在多级电阻均切除后，对绕线电机进行三相电流平衡比较，根据三相电流平衡比较结果，判断绕线电机是否正常工作。
故障判断模块用于将实时切除时间与标准切除时间进行比较，得到第一比较结果，将实时转子电流与标准转子电流进行比较，得到第二比较结果，并根据第一比较结果以及第二比较结果判断绕线电机转子串电阻启动是否出现故障。
故障判断模块包括：继电器故障判断单元、电阻故障判断单元。
继电器故障判断单元用于判断实时切除时间与标准切除时间之间的差值，与标准切除时间的比值是否小于第一预设值，若否，则确定与实时切除时间对应的时间继电器出现故障。
电阻故障判断单元用于判断实时转子电流与标准转子电流之间的差值，与标准转子电流的比值是否小于第二预设值，若是，则确定与标准转子电流对应的电阻出现故障。
在一实施例中，该装置可以是PLC。PLC与Wincc上位机通讯连接，PLC中还包括继电器控制模块，继电器控制模块还用于接收上位机发送的启动信号，控制时间继电器的工作，以及接收时间继电器的触点信号。
本发明还提供一种绕线电机转子串电阻启动故障检测系统，如图6所示，该故障检测系统包括上述的绕线电机转子串电阻启动故障检测装置1，以及时间继电器3和电流采集装置2；故障检测装置1分别与时间继电器3以及电流采集装置2电性连接。电流采集装置2可以包括电机转子绕组三相电流表以及电机转子绕组三相电流互感器；电机转子绕组三相电流表与电机转子绕组三相电流互感器连接。故障检测系统还可以包括Wincc上位机4。
综上所述，本发明提供的绕线电机转子串电阻启动故障检测方法、装置及系统，在绕线电机正常工作时，获取多级电阻的切除时间作为标准切除时间，以及获取多级电阻切换时刻的转子电流作为标准转子电流；在绕线电机启动时，获取多级电阻的实时切除时间，并获取多级电阻切换时刻的实时转子电流；将实时切除时间与标准切除时间进行比较，得到第一比较结果，将实时转子电流与标准转子电流进行比较，得到第二比较结果，并根据第一比较结果以及第二比较结果判断绕线电机转子串电阻启动是否出现故障。本发明将绕线电机正常工作时，对应电阻的标准切除时间，以及电阻切换时刻的转子电流作为参考标准，用来对转子串电阻启动故障检测过程中的电阻实时切除时间以及实时转子电流进行比较判断，可以准确的判断出绕线电机转子串电阻是否存在对应的启动故障，避免出现多级电阻未在初始时刻全部投入或运行时无法全部切除的问题，以及避免出现绕线电机的启动电流过大或电机能量被电阻消耗过多，造成故障查找困难，处理时间长的问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种绕线电机转子串电阻启动故障检测方法，其特征在于，包括：
在绕线电机正常工作时，获取多级电阻的切除时间作为标准切除时间，以及获取所述多级电阻切换时刻的转子电流作为标准转子电流；
在所述绕线电机启动时，获取所述多级电阻的实时切除时间，并获取所述多级电阻切换时刻的实时转子电流；
将所述实时切除时间与所述标准切除时间进行比较，得到第一比较结果，将所述实时转子电流与所述标准转子电流进行比较，得到第二比较结果，并根据所述第一比较结果以及所述第二比较结果判断绕线电机转子串电阻启动是否出现故障。
2.根据权利要求1所述的绕线电机转子串电阻启动故障检测方法，其特征在于，所述获取所述多级电阻的实时切除时间，包括：
通过采集时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到所述实时切除时间；其中，所述时间继电器与所述多级电阻电性连接，用于控制切换所述多级电阻。
3.根据权利要求2所述的绕线电机转子串电阻启动故障检测方法，其特征在于，所述通过采集时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到所述实时切除时间，包括：
通过采集来自上位机的启动信号，以及第一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到第一级电阻的实时切除时间；所述启动信号用于控制所述时间继电器将所述第一级电阻接入所述绕组电机；
通过采集上一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，以及下一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到所述下一级电阻的实时切除时间。
4.根据权利要求2所述的绕线电机转子串电阻启动故障检测方法，其特征在于，所述将所述实时切除时间与所述标准切除时间进行比较，得到第一比较结果，将所述实时转子电流与所述标准转子电流进行比较，得到第二比较结果，并根据所述第一比较结果以及所述第二比较结果判断绕线电机转子串电阻启动是否出现故障，包括：
判断所述实时切除时间与所述标准切除时间之间的差值，与所述标准切除时间的比值是否小于第一预设值，若否，则确定与所述实时切除时间对应的时间继电器出现故障；
判断所述实时转子电流与所述标准转子电流之间的差值，与所述标准转子电流的比值是否小于第二预设值，若是，则确定与所述标准转子电流对应的电阻出现故障。
5.根据权利要求1所述的绕线电机转子串电阻启动故障检测方法，其特征在于，还包括：
在所述多级电阻均切除后，对所述绕线电机进行三相电流平衡比较，根据三相电流平衡比较结果，判断所述绕线电机是否正常工作。
6.一种绕线电机转子串电阻启动故障检测装置，其特征在于，包括：
标准参数获取模块，用于在绕线电机正常工作时，获取多级电阻的切除时间作为标准切除时间，以及获取所述多级电阻切换时刻的转子电流作为标准转子电流；
实时参数获取模块，用于在所述绕线电机启动时，获取所述多级电阻的实时切除时间，并获取所述多级电阻切换时刻的实时转子电流；
故障判断模块，用于将所述实时切除时间与所述标准切除时间进行比较，得到第一比较结果，将所述实时转子电流与所述标准转子电流进行比较，得到第二比较结果，并根据所述第一比较结果以及所述第二比较结果判断绕线电机转子串电阻启动是否出现故障。
7.根据权利要求6所述的绕线电机转子串电阻启动故障检测装置，其特征在于，
所述实时参数获取模块，用于通过采集时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到所述实时切除时间；其中，所述时间继电器与所述多级电阻电性连接，用于控制切换所述多级电阻。
8.根据权利要求7所述的绕线电机转子串电阻启动故障检测装置，其特征在于，所述实时参数获取模块，包括：
第一实时切除时间获取单元，用于通过采集来自上位机的启动信号，以及第一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到第一级电阻的实时切除时间；所述启动信号用于控制所述时间继电器将所述第一级电阻接入所述绕组电机；
第二实时切除时间获取单元，用于通过采集上一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，以及下一级电阻对应时间继电器的触点信号的开闭变化时刻，计算得到所述下一级电阻的实时切除时间。
9.根据权利要求7所述的绕线电机转子串电阻启动故障检测装置，其特征在于，所述故障判断模块，包括：
继电器故障判断单元，用于判断所述实时切除时间与所述标准切除时间之间的差值，与所述标准切除时间的比值是否小于第一预设值，若否，则确定与所述实时切除时间对应的时间继电器出现故障；
电阻故障判断单元，用于判断所述实时转子电流与所述标准转子电流之间的差值，与所述标准转子电流的比值是否小于第二预设值，若是，则确定与所述标准转子电流对应的电阻出现故障。
10.一种绕线电机转子串电阻启动故障检测系统，其特征在于，包括权利要求6～9任一项所述的绕线电机转子串电阻启动故障检测装置，以及时间继电器和电流采集装置；所述故障检测装置分别与所述时间继电器以及所述电流采集装置电性连接。
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