专利名称：基于统计模型的交流电机在线监测和诊断装置的制作方法
技术领域：
本实用新型专利涉及交流电机系统的监测与诊断，涉及运用了新方法的交流电机
在线监测、诊断的新型装置。
背景技术：
对于交流电机系统的在线监测和诊断，采用振动分析手段的比较多，一般可以在 线监测数据、离线分析故障。这一方式需要现场安装和信号传输，成本较高；基于定子电流 的诊断方法(MCSA)以电流的谱分析为基础，主要也是靠后续的离线分析诊断来定位故障， 对分析人员有较高的能力要求。以上述两种方式进行研究的报道较多，注重的是其中某些 新方法的应用，也形成了不少有意义的研究成果，但尚未形成面向生产现场、便于实施的技 术产品。其他的电机在线监测装置以保护性质的居多，如侧重过载保护、负序过流保护、低 电压保护、缺相检测、温度检测等功能，缺乏对故障部位的诊断功能。 另一类比较高级的智能保护(微机监测保护控制)和集中监测产品，采用微机处 理器(包括单片机和数字信号处理器DSP等)组成的保护控制装置，具有能迅速处理采集 的电机各种故障信号，将结果同各种设定参数进行比较，当超过设定值时可发出控制动作 信号达到保护控制目的，并可随时设定和显示各种参数，对有关的运行参数及保护类别进 行显示、打印，还可以对电机直接控制，实现了集中监测保护控制的目的。此类产品能对电 机发生断相、过载、短路、欠压、过压、漏电等故障时实现保护；有的还具有电流电压显示、时 间控制、软件自诊断、来电自恢复、自起动顺序、故障记忆、自锁和远程报警、显示故障时的 电流、电压、故障动作前后报警等功能。这类报警装置相对复杂，成本较高，但仍是侧重对电 机本体的保护，没有涉及拖动设备的状态问题。
发明内容本发明旨在解决上述缺陷，提供一种基于统计模型的交流电机在线监测和诊断装 置。本实用新型可以在控制室直接进行电机系统的监测，用指示灯显示被测设备的状态，并 对出现的问题进行有指导意义的输出，是设备维护人员进行有针对性的检测，避免设备事 故的发生。 本实用新型是这样实现的 —种基于统计模型的交流电机在线监测和诊断装置，包括若干电压互感器和电流 互感器，该装置还包括 若干信号调理模块，所述电压互感器或电流互感器均连接有一个信号调理模块； 若干抗混滤波模块，每个信号调理模块均连接有一个抗混滤波模块； A/D采集模块，各抗混滤波模块的输出端均连接到该A/D采集模块， 数据运算处理模块，所述A/D采集模块输出到该数据运算处理模块，该数据运算
处理模块的输出端分别连接有键盘显示模块、以太网通讯模块和报警信号输出模块。 所述的一种基于统计模型的交流电机在线监测和诊断装置，所述交流电机的每个相均配有一组电压互感器和电流互感器。 所述的一种基于统计模型的交流电机在线监测和诊断装置，所述A/D采集模块为 能高速同步采集电压和电流信号的6通道同步采集模块，它具有最高每个通道250kHz的采 样频率。 所述的一种基于统计模型的交流电机在线监测和诊断装置，所述数据处理模块由 具有自学习、自动设立报警限功能的DSP组成。 本实用新型具有以下特点 1.内含基于特征量统计模型的诊断方法，较好地克服了生产环境诸多工况下难以 制定通用报警规则的问题； 2.通过对正常状态下模型的训练，自行设立监测的报警限。这样使得系统偏差，如 测量误差、比较固定的环境干扰因素等，可以作为常态学习入系统中，不影响报警的精度； 3.综合考虑电机系统电气、机械及电源的因素，对电机系统进行综合诊断； 4.兼顾在线监测和诊断功能。 由此可见，本实用新型在功能上弥补了现有系统的不足，兼有报警和故障定位功 能，并能够方便安装和使用。自动建模和设立报警限的功能对使用人员没有高门槛的要求。 通过获取交流电机的电压和电流，可以实现自动建模和报警限设置，监测和预警电机系统 状态的变化，给出针对性的维护建议。
下面，结合附图对本实用新型作进一步的说明 图1是本实用新型的结构示意图； 图2是本实用新型的工作原理图。
具体实施方式如图1所示，一种基于统计模型的交流电机在线监测和诊断装置，包括若干电压 互感器1和电流互感器2，该装置还包括 若干信号调理模块3，所述电压互感器1或电流互感器2均连接有一个信号调理模 块3; 若干抗混滤波模块4，每个信号调理模块3均连接有一个抗混滤波模块4 ; A/D采集模块5，各抗混滤波模块4的输出端均连接到该A/D采集模块5， 数据运算处理模块6，所述A/D采集模块5输出到该数据运算处理模块6，该数据
运算处理模块6的输出端分别连接有键盘显示模块7、以太网通讯模块8和报警信号输出模块9。 所述交流电机的三相的每个相均配有一组电压互感器1和电流互感器2 ;因此，所 述A/D采集模块5为能高速同步采集电压和电流信号的6通道同步采集模块，它具有最高 每个通道250kHz的采样频率，因此能确保三相电机电压和电流信号的同步采集功能，能实 时、同步采集电机的电压和电流信号，为后面的信号分析奠定基础。而所述数据处理模块6 由具有自学习、自动设立报警限功能的DSP组成，它具备较强的数据计算和处理功能，可构 建一套专家系统。
4[0029] 图2展示了本实用新型的工作原理通过对正常状态的各种状态参数的识别和
统计建模，自动设立统计报警值，并将监测阶段获取的数据与模型输出相比较，做出状态判
断，同时根据状态参数贡献率的大小对电机系统设备做出有针对性的输出建议。
本实用新型可在电气室使用，无需进行生产现场的传感器安装。只需通过互感器
获取电机的三相电压和电流信号，6路信号接入本装置后，依次经信号调理模块、抗混滤波
模块、A/D采集模块后由DSP进行数据运算和处理。DSP首先学习基于电机系统的状态模
型，数据处理的结果被存储在数据库中，并建立一个参考模型，该参考模型基本上由模型参
数、它们的均值及其标准方差组成。当进行正常监测时，本装置处理采集的数据并将结果与
存储在内部数据库中的数据比较，如果从采集的数据得到的结果与参考模型差别较大，本
装置会输出一个报警指示。同时，通过以太网还能实现远程集中监控和诊断。
权利要求一种基于统计模型的交流电机在线监测和诊断装置，包括若干电压互感器和电流互感器，其特征在于，该装置还包括若干信号调理模块，所述电压互感器或电流互感器均连接有一个信号调理模块；若干抗混滤波模块，每个信号调理模块均连接有一个抗混滤波模块；A/D采集模块，各抗混滤波模块的输出端均连接到该A/D采集模块，数据运算处理模块，所述A/D采集模块输出到该数据运算处理模块，该数据运算处理模块的输出端分别连接有键盘显示模块、以太网通讯模块和报警信号输出模块。
2. 根据权利要求1所述的一种基于统计模型的交流电机在线监测和诊断装置，其特征 在于，所述交流电机的每个相均配有一组电压互感器和电流互感器。
3. 根据权利要求1所述的一种基于统计模型的交流电机在线监测和诊断装置，其特征 在于，所述A/D采集模块为能高速同步采集电压和电流信号的6通道同步采集模块，它具有 最高每个通道250kHz的采样频率。
4. 根据权利要求1所述的一种基于统计模型的交流电机在线监测和诊断装置，其特征 在于，所述数据处理模块由具有自学习、自动设立报警限功能的DSP组成。
专利摘要本实用新型涉及交流电机系统的监测与诊断，尤其涉及交流电机在线监测和诊断装置。一种基于统计模型的交流电机在线监测和诊断装置，包括若干电压互感器和电流互感器，该装置还包括若干信号调理模块，所述电压互感器或电流互感器均连接有一个信号调理模块；若干抗混滤波模块，每个信号调理模块均连接有一个抗混滤波模块；A/D采集模块，各抗混滤波模块的输出端均连接到该A/D采集模块，数据运算处理模块，所述A/D采集模块输出到该数据运算处理模块，该数据运算处理模块的输出端分别连接有键盘显示模块、以太网通讯模块和报警信号输出模块。本实用新型可以对出现的问题进行有指导意义的输出，是设备维护人员进行有针对性的检测，避免设备事故的发生。
文档编号G01R31/34GK201548663SQ20092021015
公开日2010年8月11日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者万年红, 宋杰峰, 邵俊红 申请人:上海宝钢工业检测公司