一种评估船用交流电机健康状态的方法、装置及设备

本技术涉及船舶电机状态监测，尤其涉及一种评估船用交流电机健康状态的方法、装置及设备。

背景技术：

1、电机作为各行业生产活动中的主要动力和牵引设备，电机工作状态将直接影响生产精度和效率，电机系统是旋转机械的重要组成部分，准确地进行电机故障诊断对于保证旋转机械的安全运行具有重要的意义。

2、在机械故障诊断中，温度诊断方法和振动诊断方法是目前比较常用的方法。温度诊断方法通过将温度传感器与机械设备接触，直接测量故障在温度信号方面的变化。然而，这种方法对于初期轻微故障往往不够敏感，导致故障诊断的准确度较低。振动诊断方法原本是一种相对直接的故障诊断方法，可以提供较多的故障信息。然而，由于电机的运行环境及工作条件的限制，振动信号的采集并不是单纯故障信号量，还受到一些外界环境的影响和其它零部件运行过程中的振动，因此振动检测法所提取的信号中其他干扰信号产生的影响较大，所以说对于电机故障诊断而言，振动检测法的诊断效果并不是很理想，适用性不是很高。

3、因此现有技术在对交流电机的健康状态进行评估时，准确度无法得到确保。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种评估船用交流电机健康状态的方法、装置及设备，以解决或者部分解决现有技术中无法准确地确定出船用交流电机的故障状态，导致无法准确评估电机的健康状态的技术问题。

2、本发明的第一方面，提供一种评估船用交流电机健康状态的方法，所述方法包括：

3、获取正常交流电机的多个无故障三相电流信号，利用克拉克变换将所述多个无故障三相电流信号转换为标准定子电流圆形信号散点图；

4、获取待测交流电机的多个待测三相电流信号，将所述多个待测三相电流信号转换为初始待测定子电流圆形信号图；

5、确定所述初始待测定子电流圆形信号散点图中各信号点与预设方向向量之间的角度，根据所述角度对各所述信号点进行排序，得到目标待测定子电流圆形信号散点图；

6、按照预设的角度阈值对所述目标待测定子电流圆形信号散点图进行区域划分，得到多份第一散点区域，以及按照所述角度阈值对预处理后的标准定子电流源信号散点图进行划分，得到多份第二散点区域；

7、根据各所述第一散点区域中各信号点的第一坐标以及各所述第二散点区域中各信号点的第二坐标确定健康评估参数；

8、根据所述健康评估参数确定所述待测交流电机的健康分值；根据所述健康分值评估所述待测交流电机的健康状态。

9、上述方案中，所述确定所述初始待测定子电流圆形信号散点图中各信号点与预设方向向量之间的角度，包括：

10、针对任一当前信号点与所述初始待测定子电流圆形信号散点图中的原点构成的当前向量，根据所述当前信号点的坐标与所述初始待测定子电流圆形信号散点图中的原点坐标确定所述当前向量的模值；

11、确定所述预设方向向量的模值；

12、确定所述预设方向向量与所述当前向量之间的点积；

13、根据所述当前向量的模组、所述预设方向向量的模值及所述预设方向向量与所述当前向量之间的点积确定所述当前向量与所述预设方向向量之间的角度。

14、上述方案中，当所述健康评估参数包括：重心偏移量及半径标准差时，所述根据各所述第一散点区域中各信号点的第一坐标以及根据各所述第二散点区域中各信号点的第二坐标确定健康评估参数，包括：

15、根据各所述第一散点区域中各信号点的第一坐标确定每个第一散点区域的第一重心偏移量及各第一散点区域中各信号点的第一半径；将各所述第一重心偏移量的均值确定为目标待测定子电流圆形信号散点图的当前重心偏移量；

16、据各所述第二散点区域中各信号点的第二坐标确定每个第二散点区域的第二重心偏移量及各第二散点区域中各信号点的第二半径；将各所述第二重心偏移量的均值确定为参考重心偏移量；

17、根据所述各第一散点区域中各信号点的第一半径确定每个第一散点区域的第一半径标准差；将各所述第一半径标准差的均值确定为目标待测定子电流圆形信号散点图的当前半径标准差；

18、根据所述各第二散点区域中各信号点的第二半径确定每个第二散点区域的第二半径标准差；将各所述第二半径标准差的均值确定为预处理后的标准定子电流圆形信号散点图的参考半径标准差。

19、上述方案中，当所述健康评估参数包括：峭度值、偏度值和均方根值时，所述根据各所述第一散点区域中各信号点的第一坐标以及根据各所述第二散点区域中各信号点的第二坐标确定健康评估参数，包括：

20、确定各所述第一散点区域中的所有信号点的第一半径，以及从所有信号点的第一半径中确定出最小第一半径；

21、获取每个所述第一散点区域中剩余信号点的第一半径与最小第一半径之间的距离差值；第一散点区域中剩余信号点为所述第一散点区域中除最小第一半径对应的信号点之外的所有信号点；

22、基于各所述第一散点区域中所有的距离差值，确定每个第一散点区域中所述距离差值的峭度值、偏度值和均方根值；

23、确定各所述第二散点区域中的所有信号点的第二半径，以及从所有信号点的第二半径中确定出最小第二半径；

24、获取每个所述第二散点区域中剩余信号点的第二半径与最小第二半径之间的距离差值；第二散点区域中剩余信号点为所述第二散点区域中除最小第二半径对应的信号点之外的所有信号点；

25、基于各所述第二散点区域中所有的距离差值，确定每个第二散点区域中所述距离差值的峭度值、偏度值和均方根值。

26、上述方案中，所述根据所述健康评估参数确定所述待测交流电机的健康分值，包括：

27、根据公式确定预处理后的标准定子电流源信号散点图的参考评估值η；

28、根据公式确定所述目标待测定子电流圆形信号散点图的当前评估值η′；

29、根据公式确定所述待测交流电机的健康分值其中，

30、所述ru为参考半径标准差，所述rt为参考重心偏移量，所述r′u为当前半径标准差，所述r′t为当前重心偏移量，所述γ为预处理后的标准定子电流源信号散点图对应的参考分值。

31、上述方案中，所述根据所述健康评估参数确定所述待测交流电机的健康分值，包括：

32、根据每个所述第一散点区域中所述距离差值的峭度值、偏度值和均方根值构建待测参数矩阵；

33、根据每个所述第二散点区域中所述距离差值的峭度值、偏度值和均方根值构建参考参数矩阵；

34、确定所述待测参数矩阵和所述参考参数矩阵之间的相似系数；

35、基于公式确定所述待测交流电机的健康分值，所述η″为所述相似系数。

36、上述方案中，所述确定所述待测参数矩阵和所述参考参数矩阵之间的相似系数，包括：

37、确定所述待测参数矩阵和所述参考参数矩阵之间的协方差；

38、确定所述待测参数矩阵的第一标准差及所述参考参数矩阵之间的第二标准差；

39、确定所述第一标准差和所述第二标准差之间的乘积值；

40、根据所述协方差、所述第一标准差和所述第二标准差之间的乘积值确定所述待测参数矩阵和所述参考参数矩阵之间的相似系数；所述相似系数为所述协方差与所述乘积值之间的商值。

41、上述方案中，所述确定每个第一散点区域中所述距离差值的峭度值、偏度值和均方根值，包括：

42、根据公式确定每个第一散点区域中所述距离差值的峭度值χ；

43、根据公式确定每个第一散点区域中所述距离差值的偏度值γ；

44、根据公式确定每个第一散点区域中所述距离差值的均方根值xrms；其中，

45、所述n为所述第一散点区域中距离差值的数量，所述i为所述第一散点区域中距离差值的序号，所述di为第i个距离差值。

46、本发明的第二方面，提供一种评估船用交流电机健康状态的装置，所述装置包括：

47、转换单元，用于获取正常交流电机的多个无故障三相电流信号，利用克拉克变换将所述多个无故障三相电流信号转换为标准定子电流圆形信号散点图；获取待测交流电机的多个待测三相电流信号，将所述多个待测三相电流信号转换为初始待测定子电流圆形信号图；

48、第一确定单元，用于确定所述初始待测定子电流圆形信号散点图中各信号点与预设方向向量之间的角度，根据所述角度对各所述信号点进行排序，得到目标待测定子电流圆形信号散点图；按照预设的角度阈值对所述目标待测定子电流圆形信号散点图进行区域划分，得到多份第一散点区域，以及按照所述角度阈值对预处理后的标准定子电流源信号散点图进行划分，得到多份第二散点区域；

49、第二确定单元，用于根据各所述第一散点区域中各信号点的第一坐标以及根据各所述第二散点区域中各信号点的第二坐标确定健康评估参数，根据所述健康评估参数确定所述待测交流电机的健康分值；根据所述健康分值评估所述待测交流电机的健康状态。

50、本发明的第三方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面中任一项所述方法的步骤。

51、本发明提供了一种评估船用交流电机健康状态的方法、装置及设备，方法包括：获取正常交流电机的多个无故障三相电流信号，利用克拉克变换将所述多个无故障三相电流信号转换为标准定子电流圆形信号散点图；获取待测交流电机的多个待测三相电流信号，将所述多个待测三相电流信号转换为初始待测定子电流圆形信号图；确定所述初始待测定子电流圆形信号散点图中各信号点与预设方向向量之间的角度，根据所述角度对各所述信号点进行排序，得到目标待测定子电流圆形信号散点图；按照预设的角度阈值对所述目标待测定子电流圆形信号散点图进行区域划分，得到多份第一散点区域，以及按照所述角度阈值对预处理后的标准定子电流源信号散点图进行划分，得到多份第二散点区域；根据各所述第一散点区域中各信号点的第一坐标以及各所述第二散点区域中各信号点的第二坐标确定健康评估参数；根据所述健康评估参数确定所述待测交流电机的健康分值；根据所述健康分值评估所述待测交流电机的健康状态；如此，基于采集的定子电流，利用克拉克变换将正常交流电机的多个无故障三相电流信号转换为标准定子电流圆形信号散点图，将待测交流电机的多个待测三相电流信号转换为待测定子电流圆形信号图；根据各散点区域中各信号点的坐标确定健康评估参数，利用健康评估参数量化出交流电机的健康分值，从而可以根据健康分值准确评估出电机的健康状态。