电机绕组绝缘状态在线监测方法、装置、设备和介质

本公开涉及电机领域，具体地涉及一种电机绕组绝缘状态在线监测方法、装置、设备和介质。

背景技术：

1、变速电机是工业电机驱动系统中重要组成部分，其相比定速电机具有绿色节能的优点，具有广泛的应用。而变速电机在使用电力电子器件逆变器驱动时，由于开关阶跃电压的冲击，较传统定速电机更容易发生绝缘老化和故障。电机故障不仅会造成设备损坏，还会带来计划外的停工时间，进而造成严重的经济损失。因此，保证变速电机的正常可靠运行，具有重要的经济意义。

2、目前已有的方法中，变速电机绕组绝缘老化故障主要通过故障保护方法进行。即在短路故障发生后，通过监测电信号实现故障的识别，最终实现故障电机的及时停机。但该方法仍不能避免电机的突然停机，无法实现潜在故障的预警。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本公开提供了一种电机绕组绝缘状态在线监测方法、装置、设备和介质。

2、根据本公开的第一个方面，提供了一种电机绕组绝缘状态在线监测方法，包括：

3、对电压传感器和漏电流传感器输出的信号均进行采样，得到采样信号，所述电压传感器用于反复检测待测电机的电压，所述漏电流传感器用于反复检测所述待测电机的电流；

4、基于所述采样信号，使用滑窗矩阵束法得到所述采样信号的差模分量和共模分量；

5、基于所述采样信号的差模分量和共模分量，对所述待测电机绕组绝缘状态进行在线监测。

6、根据本公开的实施例，所述基于所述采样信号，使用滑窗矩阵束法得到所述采样信号的差模分量和共模分量包括：

7、对所述采样信号进行低通滤波处理和降采样处理，得到低通采样信号；

8、对所述低通采样信号在开关频率谐波附近进行带通滤波处理，得到带通滤波信号；

9、对所述带通滤波信号使用滑窗矩阵束法进行处理，得到所述采样信号的差模分量和共模分量。

10、根据本公开的实施例，所述带通滤波信号包括第一带通滤波信号和第二带通滤波信号，所述对所述低通采样信号在开关频率谐波附近进行带通滤波处理，得到带通滤波信号包括：

11、对所述低通采样信号在偶数倍开关频率谐波附近进行带通滤波处理，得到所述第一带通滤波信号，所述第一带通滤波信号用于计算所述差模分量；

12、对所述低通采样信号在奇数倍开关频率谐波附近进行带通滤波处理，得到所述第二带通滤波信号，所述第二带通滤波信号用于计算所述共模分量。

13、根据本公开的实施例，所述对所述带通滤波信号使用滑窗矩阵束法进行处理，得到所述采样信号的差模分量和共模分量包括：

14、根据被测信号，构建hankel矩阵，所述被测信号为所述第一带通滤波信号或所述第二带通滤波信号；

15、基于所述hankel矩阵进行奇异值分解，得到所述hankel矩阵的分解式；

16、对于所述hankel矩阵的分解式的第二个矩阵，去除所述第二个矩阵中不满足预设条件的奇异值，得到重构矩阵；

17、在所述hankel矩阵的分解式中，将所述重构矩阵代替所述第二个矩阵，得到重构的hankel矩阵；

18、基于所述重构的hankel矩阵，得到所述采样信号的差模分量或共模分量。

19、根据本公开的实施例，所述重构矩阵包括m个奇异值，所述m个奇异值表示振荡幅值最大的m个振荡模态，m为正整数；

20、所述重构的hankel矩阵包括第一子矩阵和第二子矩阵，所述基于所述重构的hankel矩阵，得到所述采样信号的差模分量或共模分量包括：

21、计算所述第一子矩阵的伪逆矩阵与所述第二子矩阵的积，得到所述目标矩阵，所述目标矩阵的特征值为λi，i＝1，2，3，...，m；

22、基于所述目标矩阵的特征值λi，计算所述m个振荡模态的复振荡幅值，所述m个振荡模态的复振荡幅值表示所述采样信号的差模分量或共模分量。

23、根据本公开的实施例，所述基于所述目标矩阵的特征值λi，计算所述m个振荡模态的复振荡幅值包括：

24、基于所述目标矩阵的特征值λi与所述采样信号的采样时间，计算所述m个振荡模态的复振荡频率；

25、基于所述m个振荡模态的复振荡频率与所述采样信号的采样时间，计算所述采样信号在所述m个振荡模态的极点；

26、基于所述被测信号的无噪声信号和所述采样信号在所述m个振荡模态的极点，计算所述m个振荡模态的复振荡幅值。

27、根据本公开的实施例，所述采样信号包括各相对地电压信号和各相漏电流信号，所述对电压传感器和漏电流传感器输出的信号均进行采样，得到采样信号包括：

28、对所述电压传感器输出的电压信号进行采样，得到所述各相对地电压信号；

29、对所述漏电流传感器输出的电流信号进行采样，得到所述各相漏电流信号。

30、根据本公开的实施例，所述根据被测信号，构建hankel矩阵包括：

31、将所述被测信号表示为p个振荡模态的复函数的线性表达式，p为正整数；

32、根据所述线性表达式，构建hankel矩阵。

33、根据本公开的实施例，所述待测电机为变速电机。

34、本公开的第二方面提供了一种电机绕组绝缘状态在线监测装置，包括：

35、采样模块，用于对电压传感器和漏电流传感器输出的信号均进行采样，得到采样信号，所述电压传感器用于反复检测待测电机的电压，所述漏电流传感器用于反复检测所述待测电机的电流；

36、滑窗矩阵模块，用于基于所述采样信号，使用滑窗矩阵束法得到所述采样信号的差模分量和共模分量；

37、在线检测模块，用于基于所述采样信号的差模分量和共模分量，对所述待测电机绕组绝缘状态进行在线监测。

38、本公开的第三方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述电机绕组绝缘状态在线监测方法。

39、本公开的第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述电机绕组绝缘状态在线监测方法。

40、根据本公开实施例，对电压传感器和漏电流传感器输出的信号均进行采样，得到采样信号，该电压传感器用于反复检测待测电机的电压，该漏电流传感器用于反复检测该待测电机的电流，基于该采样信号，使用滑窗矩阵束法得到该采样信号的差模分量和共模分量，基于该采样信号的差模分量和共模分量，对该待测电机绕组绝缘状态进行在线监测。可以应用于变速电机变速过程中的定子绕组绝缘在线监测，使用矩阵束分析法对谐波信号进行分析，解决变速过程中传统方法监测信号频谱混叠的问题，采样时间大幅减少。

技术特征：

1.一种电机绕组绝缘状态在线监测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的电机绕组绝缘状态在线监测方法，其特征在于，所述基于所述采样信号，使用滑窗矩阵束法得到所述采样信号的差模分量和共模分量包括：

3.根据权利要求2所述的电机绕组绝缘状态在线监测方法，其特征在于，所述带通滤波信号包括第一带通滤波信号和第二带通滤波信号，所述对所述低通采样信号在开关频率谐波附近进行带通滤波处理，得到带通滤波信号包括：

4.根据权利要求2或3所述的电机绕组绝缘状态在线监测方法，其特征在于，所述对所述带通滤波信号使用滑窗矩阵束法进行处理，得到所述采样信号的差模分量和共模分量包括：

5.根据权利要求4所述的电机绕组绝缘状态在线监测方法，其特征在于，所述重构矩阵包括m个奇异值，所述m个奇异值表示振荡幅值最大的m个振荡模态，m为正整数；

6.根据权利要求5所述的电机绕组绝缘状态在线监测方法，其特征在于，所述基于所述目标矩阵的特征值λi，计算所述m个振荡模态的复振荡幅值包括：

7.根据权利要求1所述的电机绕组绝缘状态在线监测方法，其特征在于，所述采样信号包括各相对地电压信号和各相漏电流信号，所述对电压传感器和漏电流传感器输出的信号均进行采样，得到采样信号包括：

8.根据权利要求4所述的电机绕组绝缘状态在线监测方法，其特征在于，所述根据被测信号，构建hankel矩阵包括：

9.根据权利要求1所述的电机绕组绝缘状态在线监测方法，其特征在于，所述待测电机为变速电机。

10.一种电机绕组绝缘状态在线监测装置，其特征在于，所述装置包括：

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行根据权利要求1～9中任一项所述的方法。

技术总结
本公开提供了一种电机绕组绝缘状态在线监测方法，可以应用于电机技术领域。该方法包括：对电压传感器和漏电流传感器输出的信号均进行采样，得到采样信号，该电压传感器用于反复检测待测电机的电压，该漏电流传感器用于反复检测该待测电机的电流，基于该采样信号，使用滑窗矩阵束法得到该采样信号的差模分量和共模分量，基于该采样信号的差模分量和共模分量，对该待测电机绕组绝缘状态进行在线监测。本公开还提供了一种电机绕组绝缘状态在线监测装置、设备、存储介质和程序产品，可以应用于变速电机变速过程中的定子绕组绝缘在线监测，使用矩阵束分析法对谐波信号进行分析，解决变速过程中传统方法监测信号频谱混叠的问题。

技术研发人员：张品佳,郑大勇,陆格野,张擎昊,刘威
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13