CN114089187A - 一种基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，包括以下步骤：第一步：数据采集，采用数据记录的方式同时记录三相电流值及相位；第二步：数据转换，对采集的三相数据进行处理，使其合成为一个CSV文件；第三步：MATLAB处理和图形绘制，数据转换完成后，可通过MATLAB软件导入CSV文件，编制MATLAB小程序并将其拷贝至MATLAB安装目录下的work文件夹，绘制各个通道电流、电压或三相电流叠加后的一定时间内变化曲线。本发明提供的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，本发明可以在机车交流电机发生三相电流不平衡时，能够准确的找到故障发生的时间，给维护人员提供帮助，方便其进行故障分析，直观的分析三相电流的波形，有利于查找故障原因。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机车技术领域，尤其涉及一种基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法。
背景技术
内燃机车以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动车轮转动的机车，根据机车上内燃机的燃料种类划分，在我国铁路上采用的内燃机车绝大多数配备柴油机，燃油(柴油)在汽缸内燃烧，将热能转换为由柴油机曲轴输出的机械能，机械能带动主发电机发电，再通过整流、逆变，由牵引电机驱动机车在轨道上行驶。
随着内燃机车的发展，交流电机的使用越来越广泛，当交流电机发生三相电流不平衡时，微机控制系统不一定记录其电流值，因此维护人员很难知晓故障发生及前后时刻电流的准确值，从而影响对其故障原因的分析。
现有内燃机车微机系统没有检测所有的交流电机，即使是进行了电流检测的交流电机，一旦发生三相不平衡现象，引起了电机故障或烧损，微机系统仅能报出故障点，并不对三相电流数据进行详细记录，也无法将三相电流波形直观的反映出来，给维护人员提供帮助，方便其进行故障分析，因此对此类故障的分析判断极为困难。
因此，有必要提供一种基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，解决了现有的机系统仅能报出故障点，并不对三相电流数据进行详细记录，也无法将三相电流波形直观的反映出来，给维护人员提供帮助，方便其进行故障分析的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，包括以下步骤：
第一步：数据采集
采用数据记录的方式同时记录三相电流值及相位；
第二步：数据转换
对采集的三相数据进行处理，使其合成为一个CSV文件；
第三步：MATLAB处理和图形绘制
数据转换完成后，可通过MATLAB软件导入CSV文件，编制MATLAB小程序并将其拷贝至MATLAB安装目录下的work文件夹，绘制各个通道电流、电压或三相电流叠加后的一定时间内变化曲线。
优选的，所述第一步中，对数据记录采用数据记录仪及电流传感器对三相电流值进行测量并记录，记录仪时时进行数据记录，待机车再次发生交流不平衡故障后，下载相关数据，并进行处理。
优选的，所述第一步中，若微机控制系统已经采集了三相电流信号，可直接将记录仪连接至其电路中，测量其电流传感器转化后所对应的电压信号。
优选的，所述第二步中，在对三相数据处理合成为一个CSV文件前，通过软件对采集的数据进行分析，进而可以判断数据是否存在错误，若存在错误则通过数据采集进行二次的采集。
优选的，所述第三步中，对CSV文件的转换还可以通过Excel文件进行转换。
优选的，所述第三步中，对各个通道电流、电压或三相电流叠加后的变化还可以绘制曲线图，进而可以更加直观对各个时间点或者时间段的数值进行观看、分析。
优选的，所述第一步中，若微机控制系统已经采集了三相电流信号可不需要电流传感器。
优选的，所述第二步中是采用软件对三相数据进行处理。
优选的，所述第三步中时间内变化曲线中时间为单小时内，优选为25分钟、38分钟、48分钟、56分钟。
与相关技术相比较，本发明提供的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法具有如下有益效果：
本发明提供一种基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，本发明可以在机车交流电机发生三相电流不平衡时，能够准确的找到故障发生的时间，给维护人员提供帮助，方便其进行故障分析，直观的分析三相电流的波形，有利于查找故障原因。
附图说明
图1为本发明提供的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法的一种较佳实施例的流程图；
图2为本发明提供的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法的接线图；
图3为本发明提供的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法的三相电流波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1、图2、图3，其中，图1为本发明提供的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法的一种较佳实施例的流程图；图2为本发明提供的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法的接线图；图3为本发明提供的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法的三相电流波形图。一种基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，包括以下步骤：
包括以下步骤：
第一步：数据采集
采用数据记录的方式同时记录三相电流值及相位；
第二步：数据转换
对采集的三相数据进行处理，使其合成为一个CSV文件；
第三步：MATLAB处理和图形绘制
数据转换完成后，可通过MATLAB软件导入CSV文件，编制MATLAB小程序并将其拷贝至MATLAB安装目录下的work文件夹，绘制各个通道电流、电压或三相电流叠加后的一定时间内变化曲线。
现有技术：
现有内燃机车一般仅用电流传感器检测部分三相电机，传感器的数据给到微机系统，微机系统根据传感器的数据做出判断，是否有交流电机发生三相电流不平衡现象，如果微机系统检测到三相异常，就会报出三相电流不平衡的故障。
本方法使用大容量数据记录装置，可记录超过30G的数据，持续记录30天以上的电机三相电流值，记录频率可达1000次/秒，将数据使用MATLAB仿真软件进行处理，可直观的反映故障发生前后电流的波形变化，分析是否发生三相不平衡。
通过MATLAB仿真软件对数据进行处理，MATLAB具有高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来，同时MATLAB仿真软件具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化。
MATLAB仿真软件友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握，进而方便用户快速的操作进行上手，进而不需要长时间的学习，同时功能丰富的应用工具箱，为用户提供了大量方便实用的处理工具。
所述第一步中，对数据记录采用数据记录仪及电流传感器对三相电流值进行测量并记录，记录仪时时进行数据记录，待机车再次发生交流不平衡故障后，下载相关数据，并进行处理。
数据记录仪和传感器一起配合工作，将待测的物理量和激励信号转换成电信号，电压和电流，之后这些电信号再被转换或数字化为二进制数据；
长期数据存储设备，一般为PC数据记录软件，用以进行数据采集、分析和表示记录仪是将一个或多个变量随时间或另一变量变化的过程转换为可识别和读取的信号的仪器，它能保存所记录的信号变化以便分析处理，记录仪的最大特点是能自动记录周期性或非周期性多路信号的慢变化过程和瞬态电平变化过程
所述第一步中，若微机控制系统已经采集了三相电流信号，可直接将记录仪连接至其电路中，测量其电流传感器转化后所对应的电压信号。
所述第二步中，在对三相数据处理合成为一个CSV文件前，通过软件对采集的数据进行分析，进而可以判断数据是否存在错误，若存在错误则通过数据采集进行二次的采集。
软件的内部记录有每次采集的数据，通过软件对新采集的数据与内部记录的数据进行比对，若数据存在较大的差异，则判断该数据存在明显的错误，通过触发报警器提醒人工对数据进行审核，若审核数据存在错误，则使得从新对数据进行采集，从新进行比对。
所述第三步中，对CSV文件的转换还可以通过Excel文件进行转换。
通过Excel的方式对文件进行转换，可以丰富的数据处理、丰富的绘制图表，自动创建各种统计图表、丰富的自动化功能，自动更正、自动排序、自动筛选等，大大节省了人工对数据进行处理的麻烦，减轻了人工进行处理时带来的劳动强度。
所述第三步中，对各个通道电流、电压或三相电流叠加后的变化还可以绘制曲线图，进而可以更加直观对各个时间点或者时间段的数值进行观看、分析，并且还可以将单个时间点的数值进行绘制柱状图，帮助对数值变化进行查看。
对图进行生成时，可以同时对三种图进行生成，方便用户进行查看，并且变化值的端点对数值进行标注，同时，对该数值与相邻数值之间的差距进行标注，进而方便用户更加直观的对数值变化的详情进行查看。
所述第一步中，若微机控制系统已经采集了三相电流信号可不需要电流传感器。
所述第二步中是采用软件对三相数据进行处理。
所述第三步中时间内变化曲线中时间为单小时内，优选为25分钟、38分钟、48分钟、56分钟。
利用每个时间端点数值的变化，可以分析每个时间段数值变化的快慢，进而方便对用户数值的变化快慢进行掌握。
本次发明所应用的某机车为例，其牵引电机报出交流不平衡故障，便使用记录仪对其三相电流值进行测量，由于本车微机控制系统已经采集了三相电流信号，可直接将记录仪连接至其电路中，测量其电流传感器转化后所对应的电压信号，接线图见图2。
记录仪时时进行数据记录，待机车再次发生交流不平衡故障后，下载相关数据，并进行处理，使用MATLAB软件绘制三相电流曲线及其三相电流之和的曲线，可直观的分析电机的三相电流变化。
与相关技术相比较，本发明提供的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法具有如下有益效果：
本发明可以在机车交流电机发生三相电流不平衡时，能够准确的找到故障发生的时间，给维护人员提供帮助，方便其进行故障分析，直观的分析三相电流的波形，有利于查找故障原因。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：数据采集
采用数据记录的方式同时记录三相电流值及相位；
第二步：数据转换
对采集的三相数据进行处理，使其合成为一个CSV文件；
第三步：MATLAB处理和图形绘制
数据转换完成后，可通过MATLAB软件导入CSV文件，编制MATLAB小程序并将其拷贝至MATLAB安装目录下的work文件夹，绘制各个通道电流、电压或三相电流叠加后的一定时间内变化曲线。
2.根据权利要求1所述的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，其特征在于，所述第一步中，对数据记录采用数据记录仪及电流传感器对三相电流值进行测量并记录，记录仪时时进行数据记录，待机车再次发生交流不平衡故障后，下载相关数据，并进行处理。
3.根据权利要求1所述的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，其特征在于，所述第一步中，若微机控制系统已经采集了三相电流信号，可直接将记录仪连接至其电路中，测量其电流传感器转化后所对应的电压信号。
4.根据权利要求1所述的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，其特征在于，所述第二步中，在对三相数据处理合成为一个CSV文件前，通过软件对采集的数据进行分析，进而可以判断数据是否存在错误，若存在错误则通过数据采集进行二次的采集。
5.根据权利要求1所述的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，其特征在于，所述第三步中，对CSV文件的转换还可以通过Excel文件进行转换。
6.根据权利要求1所述的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，其特征在于，所述第三步中，对各个通道电流、电压或三相电流叠加后的变化还可以绘制曲线图，进而可以更加直观对各个时间点或者时间段的数值进行观看、分析。
7.根据权利要求1所述的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，其特征在于，所述第一步中，若微机控制系统已经采集了三相电流信号可不需要电流传感器。
8.根据权利要求1所述的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，其特征在于，所述第二步中是采用软件对三相数据进行处理。
9.根据权利要求1所述的基于内燃机车交流电机三相不平衡的监测及分析方法，其特征在于，所述第三步中时间内变化曲线中时间为单小时内，优选为25分钟、38分钟、48分钟、56分钟。
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