专利名称：一种高可靠性地检测笼型异步电动机转子断条故障的方法
技术领域：
本发明涉及一种能够检测笼型异步电动机转子断条故障的方法，属检测技术领域。
背景技术：
笼型异步电动机在运行过程中，转子导条受到径向电磁力、旋转电磁力、离心力、热弯曲挠度カ等交变应カ的作用，加之转子制造缺陷，可能导致断条故障，此种故障发生概率约为15%。转子断条是典型的渐进性故障，初期通常1、2根导条断裂，而后逐渐发展以至电机出力下降甚至停机。因此，必须实施转子断条故障检测。笼型异步电动机发生转子断条故障之后，在其定子电流中将出现(1±2左^)/；频率的附加电流分量G为转差率，/；为供电频率，A=l，2，…)，可以将其作为转子断条故障特征。而定子电流信号易于采集，因此基于快速傅里叶变换(FFT)的定子电流信号频谱分析方法被广泛应用于转子断条故障检测。最初的转子断条故障检测方法是对稳态定子电流信号直接进行FFT频谱分析，根据频谱图中是否存在(1±2左5)/；频率分量判断转子有无断条。由于转子轻微断条时，(1±2左5)/；分量的幅值相对干/;分量非常小，而异步电动机运行时转差率S很小，(I ±2^5)/；与这两个频率数值接近，如果直接做FFT频谱分析，则(I ±2^5)/；分量可能被/；分量的泄漏所淹没。这是此方法的不足之处。为了弥补此方法之不足，发展形成了基于派克变换的笼型异步电动机转子断条故障检测方法，其核心在于将转子断条故障时的定子电流信号视为Iksfl分量(调制信号)对Z1分量(载波信号)调制的结果，而调制信号显然包含转子断条故障特征；因此，通过适当方法进行“解调”而获取调制信号，提取并分析其中的2ksf\分量即可实现转子断条故障检测。上述派克变换检测方法，它包括以下步骤
a.测取三相定子电流瞬时信号iA、iB、ic ;
b.计算三相定子电流瞬时信号iA、iB、ic的派克变换如式⑴所示；
权利要求
1.一种高可靠性地检测笼型异步电动机转子断条故障的方法，其特征是，它首先对按一定频率采集的三相定子电流信号应用派克变换、滤除其直流分量，并应用希尔伯特变换简化其频率组成；继而应用ESPRIT旋转不变信号参数估计技术进行频谱分析，获得ESPRIT频谱图；最后根据ESPRIT频谱图中是否存在2si\分量、4s/；分量谱峰判断转子断条故障发生与否。
2.根据权利要求1所述高可靠性地检测笼型异步电动机转子断条故障的方法，其特征是，它包括以下步骤 a.测取三相定子电流瞬时信号iA、iB、ic ; 对于高压电机，采用三只电流钳在电流互感器二次侧测取三相定子电流瞬时信号；对于低压电机，采用三只电流钳直接在电机接线端子处测取三相定子电流瞬时信号； b.采用单工频周期滑动窗方法计算A相定子电流瞬时信号的有效值h，通过分析有效值的变化趋势，提取其最平稳亦即波动最小的一段数据，记为iAS， c.提取B、C相定子电流瞬时信号中与iAS处于同一时间区段的数据，记为iBS、ic s ； d.计算三相定子电流瞬时信号iAS、iBS、ic s的派克变换&、ζ ; e.滤除id中的直流分量，获得信号Md,Md= id -mean ( id ), mean ( id )表示的平均值； f.滤除、中的直流分量，获得信号Mq,Mq= iq -mean ( l), mean ( \ )表示、的平均值； g.根据下式计算Mq的希尔伯特变换H(Mq):
3.根据权利要求2所述高可靠性地检测笼型异步电动机转子断条故障的方法，其特征是，采用单工频周期滑动窗方法计算A相定子电流瞬时信号的有效值的方法是 选取A相定子电流瞬时信号iA中的连续20点，计算其有效值
4.根据权利要求3所述高可靠性地检测笼型异步电动机转子断条故障的方法，其特征是，所述三相定子电流瞬时信号iA、iB、i c的采样频率设定为1000Hz、采样时长设定为IOs，从中提取的最平稳的一段数据的时长为4s。
5.根据权利要求4所述高可靠性地检测笼型异步电动机转子断条故障的方法，其特征是，应用ESPRIT对信号进行频谱分析的方法是 a.构造相关矩阵、R^-，具体如下； 不失一般性，待分析信号可以表示为一系列余弦谐波分量之组合，如下式所示
全文摘要
一种高可靠性地检测笼型异步电动机转子断条故障的方法，它首先对按一定频率采集的三相定子电流信号应用派克变换、滤除其直流分量，并应用希尔伯特变换简化其频率组成；继而应用ESPRIT进行频谱分析，获得ESPRIT频谱图；最后根据ESPRIT频谱图中是否存在2sf1分量、4sf1分量谱峰判断转子断条故障发生与否。本发明仅需采样时间很短的定子电流信号即可高可靠性地检测异步电动机转子断条故障，有效克服了负荷波动对检测结果的不利影响，适用于异步电动机低转差率运行情况。因此，本发明适用于工程实际中广泛采用的大型异步电动机，具备重大的工程实用价值。
文档编号G01R31/34GK103018669SQ201210503118
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者孙丽玲, 许伯强 申请人:华北电力大学(保定)