一种基于FFT算法和线上软件的电机保护系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于FFT算法和线上软件的电机保护系统，通过FFT蝶形算法可以快速对电机的交流信号进行离散化处理，提高终端处理数据的效率，由此可以减小电机因终端数据处理不及时而导致保护出口来不及跳闸，从而造成电机的损坏，在上位机与WIFI之间架构一个云服务器，可以真正实现数据的远程传输，不受任何距离的限制，管控人员同时也可以通过手机APP和电脑客户端随时随地给电机发布指令，甚至可以对整个生产车间的电机进行组合式管理，提高检修的效率，同时也走向了产业的全面智能化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FFT算法和线上软件的电机保护系统
本专利技术涉及电机控制与保护
，具体涉及一种基于FFT算法和线上软件的电机保护系统。
技术介绍
电动机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域，在这些应用领域中电动机常常运行在恶劣的环境下，导致产生过流、短路、断相、绝缘老化等事故。对于应用于大型工业设备重要场合的高压电动机大功率电动机来说，一旦发生故障所造成的损失无法估量。电动机常见的故障可分为对称故障和不对称故障两大类。(1)对称故障：对称故障包括过载堵转和三相短路等这类故障。对电动机的损害主要是热效应使绕组发热甚至损坏。其主要特征是电流幅值发生显著变化。(2)不对称故障：不对称故障包括断相、逆项、相间短路、匝间短路等。这类故障是电动机运行中最常见的一类故障。不对称故障对电动机的损害不仅仅是引发发热，更重要的是不对称引起的负序效应能造成电动机的严重损坏。规程规定电动机三相电压不对称度不得超过5％，一旦超过5％，甚至远超过规程要求。这种不对称的三相电压可分解出正序分量和负序分量，正序电压显然低于正常运行电压，在正序电压作用下的电动机与降压运行的后果相似，即定子电流增大，引起发热增加；负序电压分量加在电动机上，会产生阻碍转子转动的制动力矩，为克服此力矩，会使电动机发热更严重，同时产生振动和噪音，这就导致电动机绕组烧损。现有的电机保护方式主要包括热继电器为主的组合保护方式、传统的电磁型保护方式、温度保护和电子式保护四种。热继电器为主的组合保护方式采用熔断器、接触器和短路器及热继电器的组合，结构简单、安装方便，但有保护时滞和对轻微过载与堵转保护欠佳的缺点，容易导致长期轻微过载运行使电动机绕组产生热累计，使得绕组绝缘老化造成电东机损坏，并且热继电器在动作过程中需要消耗较多的电能，不能继续使用时，必须全套更换。传统的电磁型保护以反映故障前后电流量的变化为判据，根据电动机的启动特性，保护定值一定要多过电机的启动电流，这样定值要比其本身额定电流大许多倍，这对于电动机匝间故障、堵转等故障动作的灵敏度降低，只能保护电源电缆和定子入口的一部分。这就加重了电动机的损坏程度，绝大多数电动机在故障切除后，烧毁的部分无法修复。温度保护是将温度传感器预埋于A处，而在远离A处的B处发生故障，传感器就有可能监测不到B处的温度变化，因而延误保护动作的时间而使故障扩大。温度保护的监测功能是局部的，且由于传感器埋在电动机绕组里，对传感器的维护和检修极为不便。电子式保护一般包括通过检测电流值来反映过载、短路及堵转等以过流为特征的故障和通过检测电动机的电流是否缺相来反映断相故障这两种方法。但电动机内部绕组故障(如匝间短路、单相、两相接地等)一般是由于环境较差、长期运行不当等原因引起的。起初这类故障往往是局部的，并不出现过流，但若不及时处理会导致事故扩大，等到故障严重到需要过流保护时，电动机已经损坏，保护就失去了意义。
技术实现思路
(一)解决的技术问题本专利技术提供一种基于FFT算法和线上软件的电机保护系统，可以利用PC端和手机端软件实现对电机的高效管控和保护。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于FFT算法和线上软件的电机保护系统，包括：基于嵌入式系统的电机控制模块，用于在电机的工作参数超出规定范围时，分析判断出故障类型，并及时对电机进行保护；基于云服务器的线上监测模块，用于向所述基于嵌入式系统的电机控制模块传送新的保护定值和电机额定参数，同时接收基于嵌入式系统的电机控制模块传送来的保护动作参数；基于FFT蝶形算法的数据采集模块，用于电机工作时电压、电流的数据采样。进一步的，所述基于嵌入式系统的电机控制模块包括控制器模块、人机交互模块和无线通信模块。进一步的，所述基于云服务器的线上监测模块包括PC客户端，所述PC客户端通过云服务器远程向保护装置传送新的保护定值和电机额定参数，同时接收保护装置传送来的保护动作参数。进一步的，所述动作参数包括动作时间、动作值和动作名称。进一步的，所述基于FFT蝶形算法的数据采集模块包括控制器模块、信号变换模块和数模转换模块，所述信号变换模块将三相电机的电流、电压信号变换成小电压信号送入所述数模转换模块进行数模转换，转换输出的数字信号进入所述控制器模块进行数据处理分析和故障判断。进一步的，所述云服务器为阿里云服务器。(三)有益效果本专利技术运用FFT算法首先对采集到的电机信号进行处理，再通过STM32的DA模块输出，以滤除电机信号的噪声，提高信号的稳定性和可靠性。输出部分分为两路，一路输出至继电器，用于终端直接控制电机的运转，当终端检测到输出的电流或电压超过预定的电流或电压值时，继电器直接中断，电机停止工作。另外一路将输出的电流或电压信号通过ESP8266模块上传到云服务器，并将信号存储到自建的数据库中，数据库直接部署在云服务器上。存储完成之后可通过配套开发的WEB端进行访问，在WEB端同时也配备直接控制电机运转的按钮，以方便管控机器的工作人员可借此系统实现远程监测，另外在电机发生故障时且继电器失灵时可由WEB端进行断电处理，这样就达到了软硬件双重保护的效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术硬件系统结构示意图；图2为本专利技术MQTT协议工作模式图；图3为本专利技术时间抽取FFT算法流图；图4为本专利技术软件系统结构示意图；图5为本专利技术电动机故障响应系统结构框图；图6为本专利技术过电流保护逻辑流程图；图7为本专利技术负序电流保护逻辑流程图；图8为本专利技术零序电流保护逻辑流程图；图9为本专利技术MQTT正确发送消息工作图；图10为本专利技术服务质量等级模式图；图11为本专利技术服务质量等级模式图；图12为本专利技术服务质量等级模式图。图13为本专利技术服务质量等级模式图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-12，作为本专利技术的一个实施例，一种基于FFT算法和线上软件的电机保护系统，主要包括：1、基于阿里云服务器的线上监测系统通过基于Python语言编写设计的PC客户端经由阿里云服务器远程向保护装置传送新的保护定值和电机额定参数，同时接收保护装置传送来的保护动作参数(动作时间、动作值、动作名称等)。界面顶部需要安装对阿里云进行静态IP地址的配置，其下方是数据接收显示窗口，控制器上传到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FFT算法和线上软件的电机保护系统，其特征在于，包括：/n基于嵌入式系统的电机控制模块，用于在电机的工作参数超出规定范围时，分析判断出故障类型，并及时对电机进行保护；/n基于云服务器的线上监测模块，用于向所述基于嵌入式系统的电机控制模块传送新的保护定值和电机额定参数，同时接收保护装置传送来的保护动作参数；/n基于FFT蝶形算法的数据采集模块，用于电机工作时电压、电流的数据采样。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于FFT算法和线上软件的电机保护系统，其特征在于，包括：
基于嵌入式系统的电机控制模块，用于在电机的工作参数超出规定范围时，分析判断出故障类型，并及时对电机进行保护；
基于云服务器的线上监测模块，用于向所述基于嵌入式系统的电机控制模块传送新的保护定值和电机额定参数，同时接收保护装置传送来的保护动作参数；
基于FFT蝶形算法的数据采集模块，用于电机工作时电压、电流的数据采样。


2.根据权利要求1所述的一种基于FFT算法和线上软件的电机保护系统，其特征在于：所述基于嵌入式系统的电机控制模块包括控制器模块、人机交互模块和无线通信模块。


3.根据权利要求1所述的一种基于FFT算法和线上软件的电机保护系统，其特征在于：所述基于云服务器的线上监测模块包括PC客户端，所述PC...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜翟跃，唐蕾，徐浩南，张敬昊，巫乐文，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32