一种电机转子绕组匝间短路监测系统及方法与流程

1.本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机转子绕组匝间短路监测系统及方法。


背景技术：

2.电机能否稳定持续工作，其转子绕组的健康状态往往至关重要。传统的电机转子绕组状态检测方式往往是将转子绕组检测探头固定安装在电机外壳上，对电机转子绕组工作产生的脉冲信号进行检测，并根据脉冲信号以及历史检测数据判断其健康状态。
3.然而此种检测方法，检测探头安装在电机外壳上，检测探头检测到的脉冲信号的稳定性容易受到电机振动的影响，不便于对电机转子绕组状态进行实时检测。


技术实现要素：

4.基于此，为了解决传统电机转子绕组状态检测方法不便于对转子绕组状态进行实时监控的问题，本发明提供了一种电机转子绕组匝间短路监测系统及方法，其具体技术方案如下：
5.一种电机转子绕组匝间短路监测系统，其包括第一获取模块、第二获取模块、计算模块以及监测模块。
6.所述第一获取模块用于获取多个电机的历史负载值以及预设时间段内的与所述历史负载值相对应的多个电机转子绕组历史电流值。
7.所述第二获取模块用于获取电机的当前负载值以及预设时间段内的与所述当前负载值相对应的多个电机转子绕组当前电流值。
8.所述计算模块用于计算与所述当前负载值相对应的多个电机转子绕组当前电流值在预设时间段内的当前电流值积分，以及计算与所述当前负载值相等的所述历史负载值相对应的多个电机转子绕组历史电流值在预设时间段内的历史电流值积分。
9.所述监测模块用于根据所述当前电流值积分与所述历史电流值积分对电机转子绕组状态进行监控并判断电机转子绕组匝间是否存在短路问题。
10.对于具有相同性能参数的正常运转的电机来说，在相同负载值下的不同时刻的转子绕组匝间电流值大致相等。即是说，在相同负载值下的不同时刻的转子绕组匝间电流值会在一定数值范围内波动，但总体不会超过某一上限值。由于在相同负载值下的不同时刻的转子绕组匝间电流值会在一定数值范围内波动，故而在相同负载值下的不同时刻的转子绕组匝间电流值预设时间段内的积分值，会处在预设数值范围区间内。通过计算判断该积分值是否处在所述预设数值范围区间内，即可以对电机转子绕组状态进行监控。
11.本发明所述电机转子绕组匝间短路监测系统通过计算与所述当前负载值相对应的多个电机转子绕组当前电流值在预设时间段内的当前电流值积分，以及计算与所述当前负载值相等的所述历史负载值相对应的多个电机转子绕组历史电流值在预设时间段内的历史电流值积分，可以根据所述当前电流值积分与所述历史电流值积分对电机转子绕组状
态进行监测。
12.由于所述电机转子绕组匝间短路监测系统无需在电机外壳上安装检测探头，即可以对电机转子绕组状态进行实时监测并判断电机转子绕组匝间是否存在短路问题，其解决了传统电机转子绕组状态检测方法不便于对转子绕组状态进行实时检测的问题。
13.进一步地，当若干个的值均小于m％时，所述监测模块判断电机转子绕组匝间正常，当其中一个的值大于或等于m％时，所述监测模块判断电机转子绕组匝间短路。
14.其中，i为所述当前电流值积分，in为历史电流值积分，m％为预设比例阈值。
15.进一步地，多个所述电机具有相同的性能参数。
16.进一步地，多个所述电机的工作环境湿度以及工作环境温度分别处在相同的湿度区间以及温度区间。
17.一种电机转子绕组匝间短路监测方法，其包括如下步骤：
18.s1，获取多个电机的历史负载值以及预设时间段内的与所述历史负载值相对应的多个电机转子绕组历史电流值。
19.s2，获取电机的当前负载值以及预设时间段内的与所述当前负载值相对应的多个电机转子绕组当前电流值。
20.s3，计算与所述当前负载值相对应的多个电机转子绕组当前电流值在预设时间段内的当前电流值积分，以及计算与所述当前负载值相等的所述历史负载值相对应的多个电机转子绕组历史电流值在预设时间段内的历史电流值积分。
21.s4，根据所述当前电流值积分与所述历史电流值积分对电机转子绕组状态进行监控并判断电机转子绕组匝间是否存在短路问题。
22.进一步地，在步骤s4中，判断电机转子绕组匝间是否存在短路问题的具体方法包括如下步骤：
23.当若干个的值均小于m％时，所述监测模块判断电机转子绕组匝间正常；
24.当其中一个的值大于或等于m％时，所述监测模块判断电机转子绕组匝间短路；
25.其中，i为所述当前电流值积分，in为历史电流值积分，m％为预设比例阈值。
26.进一步地，多个所述电机具有相同的性能参数。
27.进一步地，多个所述电机的工作环境湿度以及工作环境温度分别处在相同的湿度区间以及温度区间。
28.进一步地，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的电机转子绕组匝间短路监测方法。
附图说明
29.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
30.图1是本发明一实施例中一种电机转子绕组匝间短路监测的整体流程示意图；
31.图2是本发明一实施例中一种电机转子绕组匝间短路监测系统的整体结构示意图。
具体实施方式
32.为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
33.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
34.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
35.本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
36.如图2所示，本发明一实施例中的一种电机转子绕组匝间短路监测系统，其包括第一获取模块、第二获取模块、计算模块以及监测模块。
37.所述第一获取模块用于获取多个电机的历史负载值以及预设时间段内的与所述历史负载值相对应的多个电机转子绕组历史电流值。
38.具体而言，多个所述电机具有相同的性能参数且多个所述电机的实际运行时间处在相同的预设运行时间范围内。所述预设运行时间范围，指的是所述电机的具体运行时间。比如多个所述电机的具体运行时间均在a-b小时内。其中，a、b均为大于等于零的正数并且b》a。
39.多个所述电机具有相同的性能参数且多个所述电机的实际运行时间处在相同的预设运行时间范围内，可以使多个电机转子绕组的老化特性相近。即多个所述电机的运行时间处在相同的预设运行时间范围内，可以保证多个电机转子绕组的老化程度相近，进而保证在相同负载值下，多个所述电机转子绕组匝间电流在一定数值范围内波动。
40.所述第二获取模块用于获取电机的当前负载值以及预设时间段内的与所述当前负载值相对应的多个电机转子绕组当前电流值。
41.所述计算模块用于计算与所述当前负载值相对应的多个电机转子绕组当前电流值在预设时间段内的当前电流值积分，以及计算与所述当前负载值相等的所述历史负载值相对应的多个电机转子绕组历史电流值在预设时间段内的历史电流值积分。
42.所述监测模块用于根据所述当前电流值积分与所述历史电流值积分对电机转子绕组状态进行监控并判断电机转子绕组匝间是否存在短路问题。
43.对于具有相同性能参数的正常运转的电机来说，在相同负载值下的不同时刻的转子绕组匝间电流值大致相等。即是说，在相同负载值下的不同时刻的转子绕组匝间电流值会在一定数值范围内波动，但总体不会超过某一上限值。由于在相同负载值下的不同时刻的转子绕组匝间电流值会在一定数值范围内波动，故而在相同负载值下的不同时刻的转子绕组匝间电流值预设时间段内的积分值，亦会稳定在预设数值范围区间内。由于通过计算判断该积分值是否处在所述预设数值范围区间内，即可以对电机转子绕组状态进行监控。
44.所述电机转子绕组匝间短路监测系统通过计算与所述当前负载值相对应的多个电机转子绕组当前电流值在预设时间段内的当前电流值积分，以及计算与所述当前负载值相等的所述历史负载值相对应的多个电机转子绕组历史电流值在预设时间段内的历史电流值积分，可以根据所述当前电流值积分与所述历史电流值积分对电机转子绕组状态进行监测。
45.另外，由于在相同负载值下的不同时刻的转子绕组匝间电流值预设时间段内的积分值的波动幅度会在相同负载值下的不同时刻的转子绕组匝间电流值的波动幅度更小，故而相对于根据具有相同运行负载的多个电机在预设时间段内的实时电流值的均值来判断电机转子绕组状态是否正常，通过计算所述当前电流值积分以及历史电流值积分来监测电机转子绕组状态，其效果会更加的准确。
46.由于所述电机转子绕组匝间短路监测系统无需在电机外壳上安装检测探头，即可以对电机转子绕组状态进行实时监测并判断电机转子绕组匝间是否存在短路问题，其解决了传统电机转子绕组状态检测方法不便于对转子绕组状态进行实时检测的问题。
47.在其中一个实施例中，当若干个的值均小于m％时，所述监测模块判断电机转子绕组匝间正常，当其中一个的值大于或等于m％时，所述监测模块判断电机转子绕组匝间短路。
48.其中，i为所述当前电流值积分，in为历史电流值积分，m％为预设比例阈值。在这里，历史电流值积分至少存在一个。
49.在其中一个实施例中，多个所述电机的工作环境湿度以及工作环境温度分别处在相同的湿度区间以及温度区间。
50.如此一来，则可以使多个电机转子绕组老化特性更加相似，以更加准确地根据所述当前电流值积分以及历史电流值积分来监测电机转子绕组状态。
51.在其中一个实施例中，如图1所示，一种电机转子绕组匝间短路监测方法，其包括如下步骤：
52.s1，获取多个电机的历史负载值以及预设时间段内的与所述历史负载值相对应的多个电机转子绕组历史电流值。
53.具体而言，多个所述电机具有相同的性能参数，并且多个所述电机的工作环境湿度以及工作环境温度分别处在相同的湿度区间以及温度区间。
54.如此，可以使多个电机转子绕组老化特性更加相似，使得多个实际运行时间处在相同的预设运行时间范围内的电机在相同运行负载下的电流值具有可比性且稳定在一定
数值范围内，从而更加准确地根据所述当前电流值积分以及历史电流值积分来监测电机转子绕组状态。
55.所述预设时间段指的是预设的时间宽度，比如十分钟或者半小时。
56.s2，获取电机的当前负载值以及预设时间段内的与所述当前负载值相对应的多个电机转子绕组当前电流值。
57.s3，计算与所述当前负载值相对应的多个电机转子绕组当前电流值在预设时间段内的当前电流值积分，以及计算与所述当前负载值相等的所述历史负载值相对应的多个电机转子绕组历史电流值在预设时间段内的历史电流值积分。
58.具体而言，可以以一定的时间频率获取预设时间段内的多个电机转子绕组历史电流值以及多个电机转子绕组当前电流值。然后通过插值或者拟合的方式对多个电机转子绕组历史电流值以及多个电机转子绕组当前电流值进行处理以变成函数，并根据插值或者拟合处理后的多个电机转子绕组历史电流值以及多个电机转子绕组当前电流值进行积分计算。
59.在积分计算过程中，积分区间为预设时间段，积分变量则分别为电机转子绕组历史电流值以及电机转子绕组当前电流值。
60.s4，根据所述当前电流值积分与所述历史电流值积分对电机转子绕组状态进行监控并判断电机转子绕组匝间是否存在短路问题。
61.具体而言，在步骤s4中，判断电机转子绕组匝间是否存在短路问题的具体方法包括如下步骤：
62.当若干个的值均小于m％时，所述监测模块判断电机转子绕组匝间正常；
63.当其中一个的值大于或等于m％时，所述监测模块判断电机转子绕组匝间短路；
64.其中，i为所述当前电流值积分，in为历史电流值积分，m％为预设比例阈值。
65.所述电机转子绕组匝间短路监测方法通过计算与所述当前负载值相对应的多个电机转子绕组当前电流值在预设时间段内的当前电流值积分，以及计算与所述当前负载值相等的所述历史负载值相对应的多个电机转子绕组历史电流值在预设时间段内的历史电流值积分，可以根据所述当前电流值积分与所述历史电流值积分对电机转子绕组状态进行监测。
66.另外，由于在相同负载值下的不同时刻的转子绕组匝间电流值预设时间段内的积分值的波动幅度会在相同负载值下的不同时刻的转子绕组匝间电流值的波动幅度更小，故而相对于根据具有相同运行负载的多个电机在预设时间段内的实时电流值的均值来判断电机转子绕组状态是否正常，通过计算所述当前电流值积分以及历史电流值积分来监测电机转子绕组状态，其效果会更加的准确。
67.由于所述电机转子绕组匝间短路监测方法无需在电机外壳上安装检测探头，即可以对电机转子绕组状态进行实时监测并判断电机转子绕组匝间是否存在短路问题，其解决
了传统电机转子绕组状态检测方法不便于对转子绕组状态进行实时检测的问题。
68.在其中一个实施例中，当时，所述监测模块判断电机转子绕组匝间正常；当时，所述监测模块判断电机转子绕组匝间短路；
69.其中，i为所述当前电流值积分，n为与所述当前负载值相等的所述历史负载值相对应的电机个数，代表n个电机在预设时间段内的历史电流积分平均值，ii表示第i个电机的历史电流积分，m％为预设比例阈值，所述预设比例阈值可以根据实际进行设定，在此不再赘述。
70.由于多个电机具有相同的性能参数以及环境参数，故而多个电机的历史电流积分的平均值更能反映正常电机运转过程中的匝间电流状况。通过计算电机当前电流积分与多个电机的历史电流积分平均值之间的比例并根据该比例监测电机转子绕组状态，判断电机转子绕组匝间是否短路，可以提高所述方法的准确度。
71.在其中一个实施例中，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的电机转子绕组匝间短路监测方法。
72.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
73.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。