CN115166510A - 一种电机转子绕组状态监测系统及方法 - Google Patents

一种电机转子绕组状态监测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电机转子绕组状态监测方法，其包括如下步骤：获取多个电机的运行数据；根据多个电机的运行数据构建电机转子绕组电流计算模型；根据电机转子绕组电流计算模块计算预测的电机转子绕组运行电流，根据实时的电机转子绕组运行电流以及预测的电机转子绕组运行电流对电机转子绕组状态进行监测；其中，运行数据包括运行时间、不同运行时间对应的以及与运行时间运行负载相对应的电机转子绕组运行电流。本发明可以对电机转子绕组状态进行实时监测。相应地，本发明还提供一种电机转子绕组状态监测系统。

Description

一种电机转子绕组状态监测系统及方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机转子绕组状态监测系统及方法。
背景技术
电机能否稳定持续工作，其转子绕组的健康状态往往至关重要。传统的电机转子绕组状态监测方式往往是将转子绕组检测探头固定安装在电机外壳上，对电机转子绕组工作产生的脉冲信号进行检测，并根据脉冲信号以及历史检测数据判断其健康状态。
然而此种监测方法，监测探头安装在电机外壳上，监测探头检测到的脉冲信号的稳定性容易受到电机振动的影响，不便于对电机转子绕组状态进行实时监控。
发明内容
基于此，为了解决传统电机转子绕组状态监测方法不便于对转子绕组状态进行实时监控的问题，本发明提供了一种电机转子绕组状态监测系统及方法，其具体技术方案如下：
一种电机转子绕组状态监测系统，包括获取模块、模型构建模块以及分析模块。
所述获取模块用于获取多个电机的运行数据。
所述模型构建模块用于根据多个所述电机的运行数据构建电机转子绕组电流计算模型。
所述分析模块用于根据所述电机转子绕组电流计算模块计算预测的电机转子绕组运行电流，并根据实时的电机转子绕组运行电流以及预测的电机转子绕组运行电流对所述电机转子绕组状态进行监测。
其中，所述运行数据包括运行时间、不同运行时间对应的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流。
所述电机转子绕组状态监测系统通过获取多个电机的运行数据，并基于多个电机的运行数据构建电机转子绕组电流计算模型来计算预测的电机转子绕组运行电流，可以根据实时的电机转子绕组运行电流以及预测的电机转子绕组运行电流对所述电机转子绕组状态进行实时监测，判断电机转子绕组状态是否存在异常。
由于所述电机转子绕组状态监测系统无需在电机外壳上安装监测探头，即可以对电机转子绕组状态进行实时监测，其解决了传统电机转子绕组状态监测方法不便于对转子绕组状态进行实时监控的问题。
进一步地，所述模型构建模块包括处理单元、拟合单元以及构建单元。
所述处理单元用于划分不同运行时间区域，根据不同运行时间区域以及多个电机的运行时间对多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行归集。
所述拟合单元用于对归集后的处在相同运行时间区域的多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行拟合以获取拟合曲线。
所述构建单元用于根据所述拟合曲线构建电机转子绕组电流计算模型。
进一步地，所述分析模块包括计算单元以及判断单元。
所述计算单元用于获取实时的电机转子绕组运行电流，并根据所述电机转子绕组电流计算模型计算预测的电机转子绕组运行电流。
所述判断单元判断所述实时的电机转子绕组运行电流与所述预测的电机转子绕组运行电流之间的比例值是否大于预设阈值，若是，则判断所述电机转子绕组状态异常。
进一步地，多个所述电机具有相同的型号规格。
一种电机转子绕组状态监测方法，其包括如下步骤：
S1，获取多个电机的运行数据。
S2，根据多个所述电机的运行数据构建电机转子绕组电流计算模型。
S3，根据所述电机转子绕组电流计算模块计算预测的电机转子绕组运行电流，并根据实时的电机转子绕组运行电流以及预测的电机转子绕组运行电流对所述电机转子绕组状态进行监测。
其中，所述运行数据包括运行时间、不同运行时间对应的以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流。
进一步地，在步骤S2中，根据多个所述电机的运行数据构建电机转子绕组电流计算模型的具体方法包括如下步骤：
S20，划分不同运行时间区域，根据不同运行时间区域以及多个电机的运行时间对多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行归集。
S21，对归集后的处在相同运行时间区域的多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行拟合以获取拟合曲线。
S22，据所述拟合曲线构建电机转子绕组电流计算模型。
进一步地，在步骤S3中，根据所述电机转子绕组电流计算模块对所述电机转子绕组状态进行监测的具体方法包括如下步骤:
S32，获取实时的电机转子绕组运行电流。
S31，根据所述电机转子绕组电流计算模型计算预测的电机转子绕组运行电流。
S32，判断所述实时的电机转子绕组运行电流与所述预测的电机转子绕组运行电流之间的比例值是否大于预设阈值，若是，则判断所述电机转子绕组状态异常。
进一步地，在步骤S31中，根据所述电机转子绕组电流计算模型计算预测的电机转子绕组运行电流的具体方法包括如下步骤：
获取电机当前的运行时间以及当前的运行负载。
根据当前的运行时间、当前的运行负载以及电机转子绕组电流计算模型计算预测的电机转子绕组运行电流。
进一步地，多个所述电机具有相同的型号规格。
进一步地，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现上述的电机转子绕组状态监测方法。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明一实施例中一种电机转子绕组状态监测的整体流程示意图；
图2是本发明一实施例中一种电机转子绕组状态监测的部分流程示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
本发明一实施例中的一种电机转子绕组状态监测系统，包括获取模块、模型构建模块以及分析模块。
所述获取模块用于获取多个电机的运行数据。其中，所述运行数据包括运行时间、不同运行时间对应的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流。所述运行时间为电机的实际工作时间。所述监测系统通过监测电机的电流值来判断电机是否处在工作状态，当所述电机处在工作状态时，开始累积所述电机的运行时间。
优选地，多个电机具有相同的型号规格。多个电机具有相同的规格型号，为了使多个电机转子绕组老化特性相近。即对应于相同的实际运行时间，多个电机转子绕组的老化程度相近。如此，当多个电机的运行时间一致且负载相同时，实时的电机转子绕组运行电流与预测的电机转子绕组运行电流之间的比例将保持在一定的阈值范围。
当所述比例超出阈值范围时，即可以认为电机转子绕组出现故障异常。
所述模型构建模块用于根据多个所述电机的运行数据构建电机转子绕组电流计算模型。具体而言，所述模型构建模块包括处理单元、拟合单元以及构建单元。
所述处理单元用于划分不同运行时间区域，根据不同运行时间区域以及多个电机的运行时间对多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行归集。
所述拟合单元用于对归集后的处在相同运行时间区域的多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行拟合以获取拟合曲线。
所述构建单元用于根据所述拟合曲线构建电机转子绕组电流计算模型。
在这里，划分的不同运行时间区域具有相同的宽度，比如所述宽度为N个小时，不同的运行时间区域即为{0小时-N小时}、{N小时-2N小时}……{m*N小时-(m+1)*N小时}。其中，m为大于2的整数。
宽度N可以根据实际进行设定，在此不再赘述。
根据划分好的不同运行时间区域，对处在不同运行时间区域的多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行归集，即可以将老化特性相近的多个电机的运行负载以及对应的电机转子绕组运行电流归集，以获取拟合曲线。
多个电机的运行负载可以为瞬时负载，对应地，与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流，则为瞬时电流。
优选地，多个电机的运行负载为某一预设时间长度的平均负载，与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流则为某一预设时间长度的平均电流，以更好地获取拟合曲线。
所述分析模块用于根据所述电机转子绕组电流计算模块计算预测的电机转子绕组运行电流，并根据实时的电机转子绕组运行电流以及预测的电机转子绕组运行电流对所述电机转子绕组状态进行监测。
所述电机转子绕组状态监测系统通过获取多个电机的运行数据，并基于多个电机的运行数据构建电机转子绕组电流计算模型来计算预测的电机转子绕组运行电流，可以根据实时的电机转子绕组运行电流以及预测的电机转子绕组运行电流对所述电机转子绕组状态进行实时监测，判断电机转子绕组状态是否存在异常。
由于所述电机转子绕组状态监测系统无需在电机外壳上安装监测探头，其通过获取多个电机的运行数据并基于多个电机的运行数据对电机转子绕组状态进行实时监测，解决了传统电机转子绕组状态监测方法不便于对转子绕组状态进行实时监控的问题。
在其中一个实施例中，所述分析模块包括计算单元以及判断单元。
所述计算单元用于获取实时的电机转子绕组运行电流，并根据所述电机转子绕组电流计算模型计算预测的电机转子绕组运行电流。
所述判断单元判断所述实时的电机转子绕组运行电流与所述预测的电机转子绕组运行电流之间的比例值是否大于预设阈值，若是，则判断所述电机转子绕组状态异常。
其中，为了更加准确地判断所述电机转子绕组状态是否存在异常，所述实时的电机转子绕组运行电流为某一预设时间长度内的电机实时电流平均值，所述预测的电机转子绕组运行电流则为某一预设时间长度内电机预测电流平均值。
所述电机预测电流根据电机的实时负载以及所述电机转子绕组电流计算模型计算而得。
如图1所示，一种电机转子绕组状态监测方法，其包括如下步骤：
S1，获取多个电机的运行数据。其中，所述运行数据包括运行时间、不同运行时间对应的以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流。
多个电机安装有用于获取运行负载以及电机转子绕组运行电流的传感器，并且通过通信模块将运行负载以及电机转子绕组运行电流反馈至监测系统。
监测系统再对多个电机的运行数据进行集中处理。
优选地，多个所述电机具有相同的型号规格。并且，多个所述电机的工作环境相近。
具体地，所述工作环境包括环境湿度以及环境温度。多个所述电机的环境湿度以及环境温度分别处在相同的湿度区间以及温度区间。
如此一来，则可以使多个电机转子绕组老化特性更加相似，以更好地获取电机转子绕组电流计算模型。
S2，根据多个所述电机的运行数据构建电机转子绕组电流计算模型。
具体而言，如图2所示，在步骤S2中，根据多个所述电机的运行数据构建电机转子绕组电流计算模型的具体方法包括如下步骤：
S20，划分不同运行时间区域，根据不同运行时间区域以及多个电机的运行时间对多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行归集。
S21，对归集后的处在相同运行时间区域的多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行拟合以获取拟合曲线。
S22，根据所述拟合曲线构建电机转子绕组电流计算模型。
在根据不同运行时间区域以及多个电机的运行时间对多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行归集前，先剔除异常值。所述异常值包括电机转子绕组异常状态下的运行负载以及电机转子绕组运行电流。
S3，根据所述电机转子绕组电流计算模块计算预测的电机转子绕组运行电流，并根据实时的电机转子绕组运行电流以及预测的电机转子绕组运行电流对所述电机转子绕组状态进行监测。
在其中一个实施例中，在步骤S3中，根据所述电机转子绕组电流计算模块对所述电机转子绕组状态进行监测的具体方法包括如下步骤:
S32，获取实时的电机转子绕组运行电流。
S31，根据所述电机转子绕组电流计算模型计算预测的电机转子绕组运行电流。
S32，判断所述实时的电机转子绕组运行电流与所述预测的电机转子绕组运行电流之间的比例值是否大于预设阈值，若是，则判断所述电机转子绕组状态异常。
所述电机转子绕组状态监测方法基于大数据思想，通过获取多个电机的运行数据来构建电机转子绕组电流计算模型，可以根据电机转子绕组电流计算模型来预测电机转子绕组在不同运行时间以及不同负载下的电流值。
根据预测的电机转子绕组电流与实时的电机转子绕组电流之间的比例大小，来判断电机转子绕组状态，可以对电机转子绕组状态进行智能化实时监测，其解决了传统电机转子绕组状态监测方法不便于对转子绕组状态进行实时监控的问题。
在其中一个实施例中，在步骤S31中，根据所述电机转子绕组电流计算模型计算预测的电机转子绕组运行电流的具体方法包括如下步骤：
获取电机当前的运行时间以及当前的运行负载。
根据当前的运行时间、当前的运行负载以及电机转子绕组电流计算模型计算预测的电机转子绕组运行电流。
优选地，所述实时的电机转子绕组运行电流为某一预设时间长度内的电机实时电流平均值，所述预测的电机转子绕组运行电流则为某一预设时间长度内电机预测电流平均值。如此，可以更加准确地判断所述电机转子绕组状态是否存在异常
在其中一个实施例中，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现上述的电机转子绕组状态监测方法。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电机转子绕组状态监测系统，其特征在于，所述电机转子绕组状态监测系统包括：
获取模块，用于获取多个电机的运行数据；
模型构建模块，用于根据多个所述电机的运行数据构建电机转子绕组电流计算模型；
分析模块，用于根据所述电机转子绕组电流计算模块计算预测的电机转子绕组运行电流，根据实时的电机转子绕组运行电流以及预测的电机转子绕组运行电流对所述电机转子绕组状态进行监测；
其中，所述运行数据包括运行时间、不同运行时间对应的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流。
2.如权利要求1所述的电机转子绕组状态监测系统，其特征在于，所述模型构建模块包括：
处理单元，用于划分不同运行时间区域，根据不同运行时间区域以及多个电机的运行时间对多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行归集；
拟合单元，用于对归集后的处在相同运行时间区域的多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行拟合以获取拟合曲线；
构建单元，用于根据所述拟合曲线构建电机转子绕组电流计算模型。
3.如权利要求2所述的电机转子绕组状态监测系统，其特征在于，所述分析模块包括：
计算单元，用于获取实时的电机转子绕组运行电流，并根据所述电机转子绕组电流计算模型计算预测的电机转子绕组运行电流；
判断单元，判断所述实时的电机转子绕组运行电流与所述预测的电机转子绕组运行电流之间的比例值是否大于预设阈值，若是，则判断所述电机转子绕组状态异常。
4.如权利要求3所述的电机转子绕组状态监测系统，其特征在于，多个所述电机具有相同的型号规格。
5.一种电机转子绕组状态监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，获取多个电机的运行数据；
S2，根据多个所述电机的运行数据构建电机转子绕组电流计算模型；
S3，根据所述电机转子绕组电流计算模块计算预测的电机转子绕组运行电流，根据实时的电机转子绕组运行电流以及预测的电机转子绕组运行电流对所述电机转子绕组状态进行监测；
其中，所述运行数据包括运行时间、不同运行时间对应的以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流。
6.如权利要求5所述的一种电机转子绕组状态监测方法，其特征在于，在步骤S2中，根据多个所述电机的运行数据构建电机转子绕组电流计算模型的具体方法包括如下步骤：
划分不同运行时间区域，根据不同运行时间区域以及多个电机的运行时间对多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行归集；
对归集后的处在相同运行时间区域的多个电机的运行负载以及与所述运行时间所述运行负载相对应的电机转子绕组运行电流进行拟合以获取拟合曲线；
据所述拟合曲线构建电机转子绕组电流计算模型。
7.如权利要求6所述的一种电机转子绕组状态监测方法，其特征在于，在步骤S3中，根据所述电机转子绕组电流计算模块对所述电机转子绕组状态进行监测的具体方法包括如下步骤:
S32，获取实时的电机转子绕组运行电流；
S31，根据所述电机转子绕组电流计算模型计算预测的电机转子绕组运行电流；
S32，判断所述实时的电机转子绕组运行电流与所述预测的电机转子绕组运行电流之间的比例值是否大于预设阈值，若是，则判断所述电机转子绕组状态异常。
8.如权利要求7所述的一种电机转子绕组状态监测方法，其特征在于，在步骤S1中，根据所述电机转子绕组电流计算模型计算预测的电机转子绕组运行电流的具体方法包括如下步骤：
获取电机当前的运行时间以及当前的运行负载；
根据当前的运行时间、当前的运行负载以及电机转子绕组电流计算模型计算预测的电机转子绕组运行电流。
9.如权利要求5所述的一种电机转子绕组状态监测方法，其特征在于，多个所述电机具有相同的型号规格。
10.一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计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5-9任意一项所述的电机转子绕组状态监测方法。
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