一种感应电机定子匝间短路检测及线圈级别定位方法技术

本发明专利技术公开一种感应电机定子匝间短路检测及线圈级别定位方法，该方法将滑模变结构理论与故障提取算法相结合，基于任意位置故障电机模型实现有效故障程度提取，计算简单，易于实现，无需事先进行大量的数据记录。在完成故障程度判断的同时，结合电压测量数据，实现线圈级别精确故障定位。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开，该方法将滑模变结构理论与故障提取算法相结合，基于任意位置故障电机模型实现有效故障程度提取，计算简单，易于实现，无需事先进行大量的数据记录。在完成故障程度判断的同时，结合电压测量数据，实现线圈级别精确故障定位。【专利说明】
本专利技术涉及电机故障诊断领域，特别是涉及。
技术介绍
感应电机是所有电机中使用范围最广的电机种类，主要原因在于其具有结构简单、鲁棒性良好等特点，价格方面的优势也促进了感应电机的推广。然而，伴随运行时间的累积，由于制造工艺、现场环境等问题，可能导致电机定子局部过热、绝缘组件性能退化，变频调速运行中常见的暂态过电压进一步加快了该过程，容易产生早期定子匝间短路，并进一步发展为相间短路、相地短路甚至定子严重烧毁等故障。对于匝间短路，常见感应电机不具有冗余运行的能力，根据电机实际情况，早期故障到严重恶化所持续的时间约在几分钟到几秒钟不等。而传统的人工定时停机检修间隔时间较长；同时，在多机组工作现场，仅靠人工难以兼顾多台电机的运行状况。另一方面，故障发生之后，停机维修时间的延长不但影响了工业生产，还会增加经济损失。提早了解短路发生具体位置，将易于故障的评估与维修。因此，亟需一种可靠的在线早期定子匝间短路程度检测系统，并实现准确的故障位置确定，以便及时停机维修，避免恶性事故的发生，具有重大实际意义。目前，对于直接连接输电线的开环运行，多是通过检测定子负序电流、负序阻抗、功率、磁通及局部放电现象等方式来实现。而闭环运行具有高开关噪声、多运行频率的特点，针对调节器会改变电流特征的问题，学者们提出了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)、变化贝叶斯(Bayes)算法、模型参考(MRAS)以及龙伯格(Luenberger)观测器等利用故障电机模型的检测算法。但是这类算法存在一定的不足，一方面需要较大的计算量，动态响应不敏感，不易在线实时监测，另一方面这些技术往往只会给出故障相的检测，少有研究精确至故障线圈位置的定位算法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的不足，提供。该方法将滑模变结构理论(SMO)与故障提取算法相结合，基于任意位置故障电机模型实现有效故障程度提取，计算简单，易于实现，无需事先进行大量的数据记录。在完成故障程度判断的同时，结合电压测量数据，实现线圈级别精确故障定位。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:，包括以下步骤:(I)内部获得闭环传感器给定电压或利用电压传感器对电机进行三相电压采样，得到电压Uafis,并获得额外引出抽头电压Utap;(2)将步骤⑴获得的电压Les数据送入滑模自适应观测器，计算得到观测电流? α β s ?ρχ = Ax + Bu + K sgn(e?)其中付号p 为对于时间 t 求导，，e!S = ，式中 < Ιβ3、Ψ as ^ ΨUas'' U0s'' Bisa、β?$β， 分别为观测定子电流/观测转子磁链￡_、定子电压Iiaes以及参数误差分量L在α-β坐标轴上的分量，【权利要求】1.，其特征在于，包括以下步骤: (1)内部获得闭环传感器给定电压或利用电压传感器对电机进行三相电压采样，得到电压les，并获得额外引出抽头电压Utap; (2)将步骤(1)获得的电压Iiaes数据送入滑模自适应观测器，计算得到观测电流【文档编号】H02P21/13GK104035029SQ201410204898【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日 【专利技术者】黄进, 刘赫, 侯招文, 赵力航, 张耀中 申请人:浙江大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应电机定子匝间短路检测及线圈级别定位方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)内部获得闭环传感器给定电压或利用电压传感器对电机进行三相电压采样,得到电压uαβs,并获得额外引出抽头电压utap；(2)将步骤(1)获得的电压uαβs数据送入滑模自适应观测器，计算得到观测电流px^=A^x^+Bu+Ksgn(e^is)]]>其中，符号p为对于时间t求导，u＝[uαs uβs 0 0]T，e^is=e^isαe^isβT,]]>式中uαs、uβs、分别为观测定子电流观测转子磁链定子电压uαβs以及参数误差分量在α‑β坐标轴上的分量，A^=-rsσLs-Lm2σLsLrTr0LmσLsLrTrω^rLmσLsLr0-rsσLs-Lm2σLsLrTr-ω^rLmσLsLrLmσLsLrTrLmTr0-1Tr-ω^r0LmTrω^r-1Tr,]]>B=1σLs00001σLs00T,K=k-10-ζ-ηω^r0-1ηω^r-ζT]]>反馈矩阵K中ξ、η、k为滑模调节参数，以上符号中所有上标‘^’表示观测量参数；(3)将观测电流与实际电流iαβs的误差eis通入基于任意线圈故障模型建立的故障解耦模块，使用递归Goertzel算法计算误差eis的负序分量以及电压信号uαβs的正负序分量s(n)=x(n)+2cos(2πωe)s(n-1)-s(n-2)y(n)=s(n)-e-j2πωes(n-1)]]>其中，ωe表示待提取频率对应的角速度，这里为激励的正负序电角速度，x为输入信号序列，y为提取信号，s为中间变量，n为标号；(4)构造序坐标轴下故障误差eif对应的正序与负序分量，并通过旋转坐标法将其还原到静止坐标系下；e‾if=e~ifpejωet+e~ifn*e-jωet≈|e~isn|∠(V~sp+e2j(θ^f+θ^c)V~sn)ejωet+e~isn*e-jωet]]>其中，表示电压uαβs的正负序分量，表示实际电流与观测电流误差eis的负序分量，表示观测故障相角度，表示观测局部线圈位置，上标‘*’表示共轭；(5)从实际误差eis中获取参数误差分量并通过滑模控制律以及反馈矩阵K返回观测器；e‾^is=i‾αβs-i‾^αβs-e‾if=e‾is-e‾if]]>pω^r=γk[sgn(e^isβ)ψ^ar-sgn(e^isα)ψ^βr]]]>其中，为观测转速，γ为自适应反馈系数，为在α‑β坐标轴上的分量；(6)从故障误差分量中提取故障程度以及局部故障位置；σ=32|e‾if|Re(|i‾f|i‾fe-jθ^cu‾αβs)=μ2|i‾f|]]>θ^fc=∠e‾if=θ^f+θ^c]]>其中，Re()为取实部运算，即实现故障程度σ检测；(7)比较故障相抽头测量电压utap，结合局部故障位置，进行全局定位；ifΔutap=utapk-utapk′≈(23Ls+rs)μif]]>then故障发生于k'对极else故障发生于k对极其中表示第k对极电压，表示第k'对极电压，根据电压差异Δutap，并结合之前确定的线圈位置局部信息可以确定故障全局位置Θfc，实现了线圈级别的精确故障定位。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄进，刘赫，侯招文，赵力航，张耀中，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33