发电机定转子间隙不均故障自动检测预警方法及装置与流程

本发明涉及发电机领域，尤其涉及一种发电机定转子间隙不均故障自动检测预警方法及装置。

背景技术：

发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。定转子间隙不均是发电机的常见故障，会影响发电机的安全稳定运行和发电机的使用寿命，本发明提供发电机定转子间隙不均故障自动检测预警方法及装置，即通过定子电流信号对定转子间隙不均故障实现自动检测和预测，既提高检测准确性，又降低检测难度，同时对未来不良趋势实现预警，较常规间隙传感器检测模式具有明显优势，对发电机尤其是发电站的大型发电机的安全稳定运行具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种发电机定转子间隙不均故障自动检测预警方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

发电机定转子间隙不均故障自动检测预警方法，包括以下步骤：

s1、定时采集发电机定子电流时域信号x(t)；

s2、根据采集的电流时域信号x(t)得到电流频域信号x(jw)；

s3、根据电流频域信号x(jw)得到频域幅值信号x幅值(jw)；

s4、确定频域幅值信号x幅值(jw)在电流工频f1两侧故障特征频率点附近区间的幅值最大值，其中，故障特征频率点是f1±f2，区间为(f1+f2—δf，f1+f2+δf)和(f1—f2—δf，f1—f2+δf)，δf为自行设置的频率范围，f1为电流工频，f2为转子旋转频率；

s5、判断幅值最大值超过报警阈值r，发出定转子间隙不均的报警信号。

本发明的实施方式还提供了一种发电机定转子间隙不均故障自动检测预警装置，包括储存器、处理器以及储存在储存器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述发电机定转子间隙不均故障自动检测预警方法的步骤。

本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的发电机定转子间隙不均故障自动检测预警方法。

本发明的有益效果在于：通过定子电流信号进行分析，并通过电流频域信号的故障特征频率点附近的最大值来确定其实时最大值和未来10天内的预测最大值是否超过预警阈值，对定转子间隙不均故障实现自动检测和预测，既提高检测准确性，又降低检测难度，同时对未来不良趋势实现预警，较常规间隙传感器检测模式具有明显优势，对发电机尤其是发电站的大型发电机的安全稳定运行具有重要意义。

附图说明

图1是本发明发电机定转子间隙不均故障自动检测预警方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例1，如图1所示，发电机定转子间隙不均故障自动检测预警方法，包括以下步骤：

s1、定时采集发电机定子电流时域信号x(t)；

s2、根据采集的电流时域信号x(t)得到电流频域信号x(jw)；

s21、电流时域信号x(t)利用利用傅里叶变换公式对电流时域信号x(t)进行傅里叶变换，得到电流频域信号x(jw)，该电流频域信号x(jw)包含幅值信息和相位信息，对某一频率w，x(jw)是一个复数；

s22、理想运行工况下，发电机定子电流时域信号为标准的余弦信号表示为x(t)＝acos(2πf1t+θ)，a为电流幅值，根据实际工况而定；f1为电流频率，为工频50hz；θ为相位，根据信号提取时间而定；当发电机定转子出现间隙不均故障时，转子磁场产生一个频率为转子转动频率的周期性波动信号，该磁场波动引起电磁转矩产生同样频率的周期性波动，即对电磁转矩产生幅值调制和频率调制，由电磁转矩和定子电流的线性关系t＝ki(其中，t为电磁转矩；k为转矩系数，为常数；i为定子电流)，可知定子电流在原标准余弦信号上同样产生幅值调制和频率调制，即电流时域信号表示为式中，表征间隙不均故障调幅，表征间隙不均故障调频，其中的f2为转子旋转频率，根据各机组的实际情况而定为常量；

s23、理论和实践可以证明，间隙不均故障对定子电流的调频影响很小，为简化问题，可以忽略不计，只需对幅度调制进行研究即可，因此，当发电机定转子出现间隙不均故障时的电流时域信号进行简化，简化后表示为该公式经傅里叶变化后的电流频域信号x(jw)在故障特征频率点上出现幅值信息；

s3、根据电流频域信号x(jw)得到频域幅值信号x幅值(jw)，对定子电流频域信号x(jw)取幅值信息，假设x(jw)＝a(w)+b(w)j，j是虚数单位，则根据复数取模计算公式，即得到频域幅值信号x幅值(jw)；

s4、确定频域幅值信号x幅值(jw)在电流工频f1两侧故障特征频率点附近区间的幅值最大值，其中，故障特征频率点是f1±f2，区间为(f1+f2—δf，f1+f2+δf)和(f1—f2—δf，f1—f2+δf)，δf为自行设置的频率范围，f1为电流工频，f2为转子旋转频率；电流时域信号x(t)是两个信号相乘，进行傅里叶变换后，电流频域信号x(jw)就变成两个频域信号的卷积，表现为在电流工频f1两侧f1±f2(即故障特征频率点)的频率点出现最大值，对x幅值(jw)进行分析，在故障特征频率点的区间内的最大值，两侧故障特征频率点附近的区间为(f1+f2—δf，f1+f2+δf)和(f1—f2—δf，f1—f2+δf)，其中δf是可自行设置的频率范围；

s5、判断幅值最大值超过报警阈值r，发出定转子间隙不均的报警信号；

s6、根据前一段时期的历史幅值最大值确定幅值最大值与时间之间的关系；对x幅值(jw)在故障特征频率点附近的幅值最大值进行一元线性回归分析，即利用前一段时期的历史幅值最大值计算出一元线性回归方程y＝ax+b的系数a和b，在该回归方程中，y为幅值最大值因变量，x为时间自变量；y为(f1+f2—δf，f1+f2+δf)和(f1—f2—δf，f1—f2+δf)两个区间内的幅值最大值；确定未来某个时间的幅值最大值是否超过报警阈值r，实现故障提前预警的功能，利用上述公式得到预设未来时间段内，x幅值(jw)在故障特征频率点附近的幅值最大值，当前预设未来时间段为10天，即x＝10，当y在未来10天内将达到或超过报警阈值r时，发出定转子间隙不均预警信号，实现故障提前预警的功能。

实施例2，发电机定转子间隙不均故障自动检测预警装置，包括储存器、处理器以及储存在储存器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时实现上述发电机定转子间隙不均故障自动检测预警方法的步骤。

实施例3，一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述发电机定转子间隙不均故障自动检测预警方法实施例。

即本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。