基於電機的電流特徵分析的轉子斷條檢測的製作方法

2023-05-07 11:11:41

基於電機的電流特徵分析的轉子斷條檢測的製作方法
【專利摘要】本發明涉及基於電機的電流特徵分析的轉子斷條檢測。具體而言，提供了一種用於檢測電機中的轉子條故障的方法。該方法包括從電機獲取表示機器的操作狀態的電信號。來自電信號的對稱分量通過對來自該電信號的各個數據點的瞬時值求平方且對平方值求和來消除。該方法還包括通過應用窗函數來計算平方值的加權表示以消除電信號中的不連續的步驟。此外，該方法包括使加權表示標準化來獲得頻譜信息的步驟。轉子條中的故障通過分析在標準化之後獲得的頻譜信息來檢測。
【專利說明】基於電機的電流特徵分析的轉子斷條檢測

【技術領域】
[0001] 本發明大體上涉及監測電機領域，並且更具體而言，涉及基於電流特徵分析 (current signature analysis)的電機中的轉子斷條（broken rotor bar)檢測。

【背景技術】
[0002] 機電系統廣泛地用於多種應用領域，諸如發電系統、製造單元、工廠、電子器具、石 油鑽塔等。機電系統可經歷多種故障，諸如驅動系失效、軸承故障、轉子斷條等。最重要的 是檢測電機中的故障來確保由此類故障引起的損失最大程度地最小化。目前使用的用於故 障檢測的不同技術包括但不限于振動和噪聲分析、電磁場監測和軸向流測量、溫度測量、紅 外識別和機器中電流的頻譜分析。
[0003] 通常，電機中的故障監測已經主要使用振動信號來執行。已經觀察到，轉子條中的 機械故障在徑向轉子移動中產生振動，這又產生轉子機械旋轉頻率下的轉矩振蕩。轉子機 械旋轉頻率的監測和研究可導致檢測與轉子條相關聯的機械故障。然而，使用振動信號的 狀態監測具有許多缺點，諸如因外部激勵運動而引起的背景噪聲、對安裝位置的敏感度、測 量設備的侵入性質、和故障操作頻率與機電機器操作頻率的接近。
[0004] 其它狀態監測技術基於如下觀察結果，即負載轉矩振蕩引起待調相的定子電流， 由此分析定子電流特徵，以檢測因故障而引起的機械擾動。此類電流監測技術由於提供顯 著的經濟節省和簡單的實施方案而在電機的機械故障的檢測中得到了增加的注意。然而， 某些故障電流特性（諸如對於斷條故障觀察到的特性）通常比採樣定子電流中的主要分量 (諸如，電源基諧波、偏心諧波和槽諧波）更細微（subtle)。不同于振動監測（對于振動監 測，已根據長時間的現場經驗發展了行業標準），定子電流監測中的現場經驗是有限的，且 存在顯著的困難。例如，假如定子電流中的故障特徵已經很細微，則故障特徵的大小在不同 的應用中可變化。此外，在斷條故障檢測的情況下，斷條電流特徵的頻率很接近電機的基本 頻率。當電機的轉子條有故障時，前述技術不一定能夠區分正常操作特徵和故障特徵。
[0005] 因此，需要一種用於使用電流特徵分析來監測電機的轉子條的狀態的改進的方法 和系統。


【發明內容】

[0006] 在一個實施例中，提供了一種用於檢測電機中的斷條故障的方法。該方法包括獲 取表示電機的操作狀態的電信號。該方法還包括通過對來自電信號的各個數據點的瞬時值 求平方且對平方值求和來從電信號消除對稱分量。電信號中的不連續通過將窗函數應用於 平方值來進一步消除。窗函數應用於形成電信號的數據點，以獲得電信號的加權表示。此 夕卜，該方法包括使電信號的加權表示標準化來獲得頻譜信息。電機中的斷條故障通過分析 從電信號的加權表示獲得的頻譜信息來檢測。
[0007] 在另一個實施例中，提供了一種用於檢測電機中的斷條故障的系統。該系統包括 一個或更多個傳感器，傳感器構造成用於從電機獲取電信號。從電機獲得的電信號表不機 器的操作狀態。此外，系統包括控制器，控制器包括處理子系統。處理子系統構造成通過對 來自電信號的各個數據點的瞬時值求平方且對平方值求和來從電信號消除對稱分量。處理 子系統還構造成通過將窗函數應用於平方值來確定電信號的加權表示，以從電信號消除不 連續。處理子系統進一步使電信號的加權表示標準化，以確定加權表示中的頻譜信息。處 理子系統還構造成基於頻譜信息的分析來檢測電機中的斷條故障。
[0008] -種用於檢測電機的轉子條中的故障的方法，方法包括：獲取表示電機的操作狀 態的電信號；通過對來自電信號的數據點的瞬時值求平方且對平方值求和來從電信號消除 對稱分量；通過將窗函數應用於平方值來獲得電信號的加權表示，以消除電信號中的不連 續；使加權表示標準化來獲得頻譜信息；並且分析頻譜信息來檢測轉子條中的故障。
[0009] 優選地，獲取電信號包括獲取電機的各相的電信號。
[0010] 優選地，電信號包括電流信號或電壓信號，或電流和電壓信號的組合。
[0011] 優選地，標準化包括利用快速傅立葉變換、時間頻率分析和多模式解析度分析中 的至少一者。
[0012] 優選地，消除電機的電信號中的不連續包括通過使各個數據點與窗函數相乘來計 算電信號的各個數據點的加權結果。
[0013] 優選地，該方法還包括基於與電機中的轉子條的故障有關的頻率和與電機的正常 操作有關的頻率在電信號中的接近來選擇窗函數。
[0014] 優選地，窗函數包括矩形窗、漢寧窗、漢明窗和博曼窗中的至少一者。
[0015] 優選地，使加權表示標準化來提取頻譜信息還包括提取出現在加權結果中的非對 稱分量。
[0016] 優選地，該方法還包括：獲取表示電機的非故障操作狀態的第二組電信號；並且 基於第二組電信號的振幅平均值來確定電機的斷條故障操作的閾值。
[0017] 優選地，該方法還包括將表不電機的故障操作的電信號與閾值比較，以確定電機 的轉子條中的故障。
[0018] 一種用於檢測電機的轉子條中的故障的系統，系統包括：一個或更多個傳感器，其 用於獲取表示電機的操作狀態的電信號；控制器，其包括：處理子系統，其構造成：通過對 來自電信號的各個數據點的瞬時值求平方且對平方值求和來從電信號消除對稱分量；通過 將窗函數應用於電信號上的平方值來消除電信號中的不連續，以獲得加權結果；使電信號 標準化來提取頻譜信息；並且基於所提取的頻譜信息的分析來檢測轉子條中的一個或更多 個故障。
[0019] 優選地，一個或更多個傳感器構造成用於獲取電機的各相的電信號。
[0020] 優選地，處理子系統進一步構造成提取在異常操作狀態期間出現在加權結果中的 非對稱分量。
[0021] 優選地，處理子系統進一步構造成在從電機上獲得的電信號上執行快速傅立葉變 換、時間頻率分析和多模式解析度分析中的至少一者。
[0022] 優選地，處理子系統構造成將矩形窗、漢寧窗和漢明窗中的至少一者應用於從機 器獲得的電信號上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 根據結合附圖作出的優選實施例的以下更詳細的描述，本公開的其它特徵和優點 將是清楚的，附圖作為實例示出本公開的某些方面的原理。
[0024] 圖1不出根據一個實施例的機電機器（EMM); 圖2為根據一個實施例的用於檢測圖1中所示的EMM中的轉子條故障的系統的框圖； 圖3為根據實施例的頻域中的從圖1中的EMM獲得的電信號的示範波形的簡圖；並且 圖4為根據一個實施例的表示在檢測圖1中的EMM中的轉子條故障的示範方法中涉及 的步驟的流程圖。

【具體實施方式】
[0025] 現在將在下文中詳細參照本發明的示範實施例，其實例在附圖中示出。在可能的 任何地方，遍及附圖使用的相同參考標號表示相同或相似部分。
[0026] 在本文中描述了用於機電機器（EMM)中的轉子斷條故障的高靈敏度檢測的基於 頻譜分析的技術。該技術提供以用於基於從EMM接收的電氣特徵大小中的可能細微的變化 來將故障EMM轉子條的狀態與正常或可接受狀態區分開。從典型機電機器接收到的電信號 中的主要分量為電源基波和諧波、偏心諧波、槽諧波、飽和諧波、和來自於未知源（包括環 境噪聲）的其它分量。由於此類主要分量在轉子條故障的存在之前和之後存在，故它們攜 帶的信息中的大部分與轉子條故障無關。在此意義上，它們對於EMM故障檢測問題而言基 本上為"噪聲"。
[0027] 主要分量的頻率通常可從電源頻率、轉子速度和機器結構來確定。如果轉子條故 障特徵被認作是信號且那些主要分量被認作是噪聲，則轉子條故障檢測問題基本上是低信 噪比問題。此外，由於信號的頻率不可預知，故信號和噪聲趨於具有幾乎相同的頻率。因此， 重要的是除去噪聲分量來發現故障特徵。因此，噪聲分量和正常操作狀態特徵彼此分離，且 然後正常操作狀態特徵由它們的實時方式的評估來取消。通過這樣做，其餘分量與轉子條 故障更相關。
[0028] 本發明的一個實施例提供以用於系統地且動態地消除多相系統的電信號的對稱 或有用分量（諸如，電流、電壓或功率）的影響。此類消除允許由轉子斷條或其它轉子相關 故障引起的電信號的"失真（distortion)"在AC頻譜中突出，且因此使得它們的檢測容易 得多。更具體而言，該方法涉及通過對多相中的各相的電信號的數據點求平方且對它們求 和來從電信號消除對稱分量。電信號的瞬時值的求平方將全部對稱分量影響"加倍（fold) " 或增加成等同的DC信號。此外，通過使電信號的數據點與窗函數相乘來除去來自電信號的 所得的數據點組的不連續。然後通過使用分析模式（諸如快速傅立葉變換（FFT))來在頻 域中分析電信號的所得的加權表示。因此，通過全部對稱項的此類消除，異常效果（例如， 轉子斷條的存在）在AC頻譜中突現，因為它們不必與有用或對稱的分量競爭。因此，以高 得多的靈敏度水平來分析可僅歸因於異常狀態的所得的AC頻譜。
[0029] 參看圖1，現有技術機電機器（EMM)。根據所示的實施例，EMM 100為感應電動機。 EMM 100包括轉子組件102、定子組件104、主軸106和主軸承108。
[0030] 根據本發明的實施例，控制器（圖1未示出）可用於響應於各種輸入來監測和控 制EMM 100的操作。例如，與EMM 100聯接的控制器可構造成基於從傳感器接收的輸入來控 制機器的操作，傳感器構造成獲取與EMM 100的操作狀態有關的數據。根據某些實施例，電 信號傳感器可為用於獲取與EMM 100有關的電流和電壓數據的電流和電壓傳感器。例如， 電流傳感器感測來自EMM的多個相中的一個或更多個的電流數據。更具體而言，在EMM包 括3相感應電動機的情況下，電流和電壓傳感器感測來自3相感應電動機的三個相的電流 和電壓數據。儘管將參照多相感應電動機來描述本發明的某些實施例，但本發明的其它實 施例可應用於其它多相機電機器。
[0031] 本發明的實施例描述了一種系統，該系統用於檢測機電機器（諸如EMM 100)中的 斷條故障。構造成用於檢測的控制器包括處理子系統，處理子系統用於檢測EMM組件內的 各種構件（包括轉子條）的故障狀態的存在。與處理子系統可通信地聯接的控制器將參照 圖2來更詳細地說明。當需要在EMM 100上執行斷條分析時，測量轉子斷條對EMM 100中 流動的電流的影響是有用的。EMM 100中斷條的存在導致轉子轉矩的減小，因此導致對EMM 100的其它轉子條的依賴增大以提供期望的電流。對其它轉子條的依賴增大導致其它轉子 條的退化速率增大，且因此導致對EMM 100的性能的總體影響。
[0032] 在本發明的一個實施例中，電流和電壓傳感器分別檢測來自EMM 100的定子組件 104的定子電流數據。從傳感器獲取的電流數據和電壓數據傳遞至控制器，以用於進一步的 處理和分析。分析包括執行電流特徵分析（CSA)來檢測EMM 100內的故障。根據本發明的 實施例，控制器的處理子系統構造成消除電信號的對稱或有用的分量的影響，以便僅信號 中的與故障有關的不平衡分量將示為AC頻譜中的AC量。具體而言，處理子系統編程為通 過對用於多個相中的各個的電流數據瞬時值求平方且對平方值求和來除去此類非故障相 關的對稱或有用分量。結果，非故障相關的對稱分量轉變成DC量，而電流信號的故障相關 的非對稱分量以頻率的兩倍顯示在AC頻譜中。
[0033] 現在參看圖2,示出控制器的詳細框圖。如參照圖1所述，控制器200包括處理子 系統202。處理子系統202連接於傳感器組204,且接收電機110的各相的電流和電壓數據。
[0034] 處理子系統202作用為分離系統，其構造成消除從傳感器組204接收的電信號的 不連續，且進一步系統地且動態地消除多相系統的電信號的對稱或有用分量（如電流或電 壓或功率）的影響。此類消除允許由機器100不對稱和/或故障引起的電信號的"失真" 在AC頻譜中突出。換言之，處理子系統202構造成將基本頻率分量作為噪聲來處理，且將 其餘的頻率分量作為故障相關的分量來處理。從連續地獲取的定子電流分量動態地消除噪 聲分量僅產生了故障相關的分量，該分量是通過機電故障注入到定子電流中的。例如，處理 子系統202可編程為除去基本頻率周圍的不連續，且從測得的定子電流數據進一步除去低 頻諧波（尤其是基本頻率分量）。從測得的定子電流數據除去低頻諧波可極大地改善模擬 到數字轉換解析度和SNR，因為60Hz基本頻率在電流信號的頻譜中具有較大大小。
[0035] 為了提供定子電流中的準確的噪聲消除，處理子系統202構造成動態地消除非故 障相關的平衡分量，即，定子電流中的噪聲分量。處理子系統202構造成根據等式（1)和 ⑵計算多個相中的各個的電信號（電流、電壓、功率等）上的數據點的瞬時值的平方和平 方瞬時值的和，以便對稱或平衡（且通常有用的）分量轉變成等同的DC量，且任何不平衡 的故障相關的分量以頻率的兩倍出現在AC頻譜中。
[0036] 1= Ia2+ Ib2+...+ In2 ----(1) V= Va2+ Vb2+…+ Vn2 --(2) 為了動態地進一步消除定子電流頻譜中的噪聲分量，處理子系統202構造成計算平方 值的加權表示。定子電流的加權表示通過將各個數據點與窗函數相乘來計算。
[0037] 根據一個實施例，窗函數作用為濾波器，該濾波器從電信號過濾與特定頻率有關 的值。在轉子斷條的情況下，根據一個實施例，為了檢測故障，分析接近基本頻率（如， 60Hz)的頻率下的振幅。因此，窗函數選擇成使得基本頻率附近的數據點得到保持且用於 分析。根據一個實施例，窗函數為漢寧（Hanning)窗或漢明（Hamming)窗或矩形窗或博曼 (Bohman)窗中的至少一者。在一個實施例中，矩形窗用於獲得電信號的加權表不。矩形窗 提供以用於低動態範圍，該低動態範圍允許消除從EMM 100獲取的電信號中的不連續。
[0038] 處理子系統202進一步構造成通過根據等式（3)和（4)在加權表示上執行快速傅 裡葉變換（FFT)或時間頻率分析或多模式解析度（multimodal resolution analysis)分 析來使電信號的加權表示標準化，以便將電信號中的非故障相關分量分解成等同的DC量， 同時使AC頻譜中的故障相關分量為頻域內的頻率的"X"倍。
[0039] FFT (I) = χ*Π --(3) FFT (V) = x*fV --(4) 其中，x為確定電流和電壓電信號的頻譜的分布範圍的倍數。
[0040] 根據等式3和4達到的頻譜用於通過處理子系統200來分析EMM 100的健康。根 據一個實施例，除表示電機組件100的操作的基本頻率的電信號外的接收器（bin)中的電 信號的存在被認作是EMM 100中的故障的標記。
[0041] 在檢測轉子條故障時，處理子系統202還將從傳感器組204獲得的電信號與對EMM 100的異常/故障操作限定的閾值比較。具體而言，可計算閾值，使得落在閾值外的測量頻 率指出退化/異常的轉子條狀態。計算閾值的一個途徑可為找出正常狀態期間電信號中的 故障測量結果的最高水平，且將該值設置為閾值。在另一個實施例中，為了確定閾值，由傳 感器獲取EMM 100的基線數據。基線數據表示沒有機械故障的EMM 100正常操作。與健康 轉子條狀態相關聯的基線電流數據可包括在EMM 100的安裝之後不久獲取的用於多相中 的各個的一組定子電流數據。在實例中，基線定子電信號在EMM組件100的初始操作期間 獲取，g卩，EMM組件100在EMM組件100安裝之後第一次運行。由此獲取的定子電流數據確 保在獲取的電流數據中不包括轉子斷條相關的波動。處理子系統202從傳感器接收電流和 電壓數據，且根據以下等式（5)和（6)計算電流和電壓的基線測量結果， I基線=la-基線2+ lb-基線2+…+ In-基線2 --(5) V基線=Va-基線2+ Vb-基線2+…+Vn-基線2 --(6) 其中，I基線為健康機器狀態期間測得的基線定子電流數據；la-基線為第一相的基線 定子電流數據；lb-基線為第二相的基線定子電流數據；In-基線為第η相的基線定子電流 數據；V基線為在健康機器狀態期間測得的基線定子電壓數據；Va-基線為第一相的基線定 子電壓數據；Vb-基線為第二相的基線定子電壓數據；並且Vn-基線為第η相的基線定子電 壓數據。
[0042] 因此，基線電流（I)和電壓（V)數據為多個相中的各個的電流和電壓信號的瞬時 值的平方的和。處理子系統202進一步構造成根據等式（3)和（4)在基線定子電流和電壓 值上執行快速傅立葉變換（FFT)，以便將電流信號（I)中的非故障相關分量分解成等同的 DC量，同時使AC頻譜中的故障相關分量為頻域內的頻率的"X"倍。由於在健康狀態下定子 電流中的全部分量都是噪聲，故在基線測量期間沒有故障信息嵌入AC頻譜中。因此，當故 障產生時，僅噪聲分量以頻率的X倍顯示在AC頻譜中。
[0043] 在理想情形中，假定EMM 100在沒有機械故障的情況下正常操作，則所得的定子 電流和電壓數據將使非故障相關分量（即，平衡分量）消除，且AC頻譜中沒有故障相關分 量。所得的定子電流和電壓數據將在故障檢測期間形成基線數據。處理子系統202可將基 線測量結果儲存在存儲器中，以用於在轉子102故障分析和檢測期間使用。
[0044] 在利用組件100檢測故障期間，處理子系統202從傳感器204接收電流和電壓數 據。處理子系統202構造成通過生成電信號的加權表示來消除獲取的數據中的不連續。加 權表示通過將窗函數應用於獲取的信號的數據點來獲得。處理子系統202進一步構造成根 據等式（3)和（4)在電信號的加權表示上執行快速傅立葉變換（FFT)，以便將加權電流信 號（I)中的非故障相關分量分解成等同的DC量，同時使AC頻譜中的故障相關分量為頻域 內的頻率的"X"倍。
[0045] 然後，處理子系統202可將電壓和電流的加權AC量的大小和相與電壓和電流的基 線測量結果比較。基於比較，加權量的與基線測量結果的任何偏差都可指出EMM組件100 的轉子構件（諸如轉子條）中的故障。比較的結果可儲存在與處理子系統202相關聯的存 儲器中，以用於進一步分析，諸如，故障頻率、故障出現時間、轉子條失效頻率等。
[0046] 根據一個實施例，定子電流測量結果的閾值可通過使用等式7從基線數據獲得： 閾值=平均值（基線數據）+ k*標準偏差（基線數據）--（7) 其中，k為基於從EMM 100獲取的電信號的採樣率而計算的常數。
[0047] 頻域中的樣本定子輸出電流的波形在圖3中示出。X軸線302代表以Hz計的頻 率，且y軸線304代表以dB計的增益。曲線306代表正常狀態下的電信號；而曲線308代 表組件100的至少一個轉子條已斷裂的故障狀態下的電信號。此外，線310指出為了確定 故障狀態而限定的閾值。根據一個實施例，閾值基於等式11確定。例如，閾值通過基於限 定電信號的多個樣本輸入等式11中的k的不同值，直到沿曲線308的特定位置來確定。
[0048] 在一個實施例中，本發明應用於雙饋（doubly fed)感應電動機，其中轉子條中的 故障可導致定子電流和電壓中的變化。圖4示出用於確定雙饋感應電動機的轉子中的故障 的方法。在402處，方法包括使用一個或更多個傳感器獲取電信號，例如，定子輸出電流信 號。一個或更多個傳感器可為基於狀態的監測（CBM: condition based monitoring)傳感 器。在實例中，電信號為與馬達的操作狀態（諸如故障操作狀態）對應的電流信號。在步 驟404處，方法還包括通過對數據點的瞬時值求平方且然後對平方值求和來消除電信號中 的對稱分量。此外，在步驟406中，通過生成平方值的加權表示來從電信號消除不連續。加 權表示通過對各個數據點使用窗函數來生成。根據一些實施例，窗函數可為矩形窗、漢明 窗、漢寧窗或博曼窗中的至少一者。此外，在步驟408處，電信號的加權表示基於快速傅裡 葉變換、時間頻率分析或多模式解析度分析或它們的組合來處理，以提供電信號的標準化 頻譜。在步驟410中，標準化的頻譜信息提供至處理子系統，以用於特徵提取和用於執行基 於頻譜加強的推定。在步驟410中，當電流特徵偏離確定的閾值時，檢測到與轉子條相關的 故障。
[0049] 某些實施例構想出實施上述功能的任何機器可讀介質上的方法、系統和計算機程 序產品。例如，某些實施例可使用現存的計算機處理器來實施，或通過出於該目的或另一目 的而併入的專用計算機處理器或通過硬連線系統和/或固件系統來實施。某些實施例包括 計算機可讀介質，該計算機可讀介質用於攜帶或具有儲存在其上的計算機可執行指令或數 據結構。此類計算機可讀介質可為任何可用的介質，其可由通用計算機或專用計算機或具 有處理器的其它機器訪問。作為實例，此類計算機可讀介質可包括RAM、ROM、PROM、EPROM、 EEPROM、閃速存儲器、CD-ROM或其它光碟儲存器、磁碟儲存器或其它磁儲存裝置，或任何其 它介質，其可用於攜帶或儲存為計算機可執行指令或數據結構形式的期望程序代碼，且其 可由通用計算機或專用計算機或具有處理器的其它機器來訪問。以上的組合也包括在計算 機可讀介質的範圍內。計算機可執行指令例如包括可導致通用計算機、專用計算機或專用 處理機器執行某函數或函數群的指令和數據。在其它實施例中，聯網環境可用於利用聯網 計算機的計算能力。這裡作為實例而非限制提出的邏輯連接（諸如區域網（LAN)和廣域網 (WAN))可用於建立聯網環境。本公開的實施例還可在分布式計算環境中實施，其中任務由 本地處理裝置或通過通信網絡（通過硬接線連結、無線連結或通過硬接線連結或無線連結 的組合）而連結的遠程處理裝置來執行。在分布式計算環境中，程序模塊可位於本地和遠 程存儲器儲存裝置中。
[0050] 應理解的是，上述說明意圖為示例性而非限制性的。例如，上述實施例（和/或其 方面）可彼此組合使用。此外，可作出許多改型，以使特定的情形或材料適於本發明的教導 內容，而不脫離其範圍。儘管在本文中所述的尺寸和材料類型意圖限定本發明的參數，但它 們決不限制，且為示範實施例。在回顧以上描述時，許多其它實施例對於本領域技術人員而 言將是清楚的。因此，本發明的範圍應當參照所附權利要求，連同上述權利要求享有權利的 等同物的完整範圍來確定。
[0051] 在所附權利要求中，用語"包括（including) "和"其中（in which) "用作相應的用 語"包括（comprising) "和"其中（wherein) "的普通英語等同詞。此夕卜，在以下權利要求中， 用語"第一"、"第二"和"第三"等僅用作標記，且不意圖在它們的對象上加以數字或位置要 求。此外，以下權利要求的限制未以裝置加功能的格式寫出，且不意圖基於35 U.S.C. §112 第六段來解釋，除非且直到此種權利要求限制明確地使用短語"裝置"後接沒有更多結構的 功能陳述。
[0052] 如在本文中使用的，以單數形式敘述且冠有詞語"一個"或"一種"的元件或步驟應 被理解為不排除多個所述元件或步驟，除非明確地陳述此類排除。此外，提及本發明的"一 個實施例"不意圖解釋為排除也包括所敘述特徵的另外的實施例的存在。此外，除非明確地 相反陳述，則實施例"包括"、"包含"或"具有"帶特定性質的元件或多個元件可包括不具有 該性質的另外的此類元件。
[0053] 由於在用於基於電機的電流特徵分析的轉子斷條檢測的上述系統中進行而某些 變化，而不脫離在本文中涉及的發明精神和範圍，故意圖以上描述或在附圖中示出的全部 主題應當僅解釋為例示本文中的發明構想的實例，而不應被看作是限制本發明。
【權利要求】
1. 一種用於檢測電機的轉子條中的故障的方法，所述方法包括： 獲取表示所述電機的操作狀態的電信號； 通過對來自所述電信號的數據點的瞬時值求平方且對平方值求和來從所述電信號消 除對稱分量； 通過將窗函數應用於平方值來獲得所述電信號的加權表示，以消除所述電信號中的不 連續； 使所述加權表示標準化來獲得頻譜信息；並且 分析所述頻譜信息來檢測所述轉子條中的故障。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，獲取所述電信號包括獲取所述電機的各 相的電信號。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述電信號包括電流信號或電壓信號，或 電流和電壓信號的組合。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，標準化包括利用快速傅立葉變換、時間頻 率分析和多模式解析度分析中的至少一者。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，消除所述電機的電信號中的不連續包括 通過使各個數據點與所述窗函數相乘來計算所述電信號的各個數據點的加權結果。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，還包括基於與所述電機中的所述轉子條 的故障有關的頻率和與所述電機的正常操作有關的頻率在所述電信號中的接近來選擇所 述窗函數。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述窗函數包括矩形窗、漢寧窗、漢明窗 和博曼窗中的至少一者。
8. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，使所述加權表示標準化來提取頻譜信息 還包括提取出現在加權結果中的非對稱分量。
9. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括： 獲取表示所述電機的非故障操作狀態的第二組電信號；並且 基於所述第二組電信號的振幅平均值來確定所述電機的斷條故障操作的閾值。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括將表示所述電機的故障操作的電 信號與所述閾值比較，以確定所述電機的轉子條中的故障。
【文檔編號】G01R31/34GK104101833SQ201410137562
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月8日 優先權日:2013年4月8日
【發明者】P.內蒂, S.格魯比奇, 張品佳 申請人:通用電氣能源能量變換技術有限公司