[发明专利]基于电网谐波特征的电铲电气系统故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于电网谐波特征的电铲电气系统故障检测方法，首先分析电动机内部结构，然后找出电动机可能出现的故障原因：定子相间短路故障、电机接地短路故障及转子断条故障；利用Simulink软件模拟不同的故障，提取谐波特征值，根据不同的故障具有不同的谐波特征找出故障原因；其特征在于：主要包括以下步骤:

A：建立交流异步电机仿真模型，模拟三种故障，对三种故障进行仿真，根据FFT分析模块分析定子电流；

B：提取三种故障各自的谐波特征；

C：针对于其中一种故障，分析三相电路中故障相与非故障相的谐波特征，主要步骤如下：

C1：定子相间短路故障，在定子两相之间连接一个非常小的电阻，阻值应低于0.5Ω，此时，故障相有2个，分别利用FFT分析模块检测三相电路的谐波含量，找出2个故障相与非故障相的区别；

C2：电机接地短路故障，将定子三相中其中一相连接到地中，此时故障相只有1个，找出故障相与非故障相的区别；

D：根据得到的谐波特征，找出判定故障的界限及在不同故障下的取值范围。

2.根据权利要求1所述的基于电网谐波特征的电铲电气系统故障检测方法，其特征在于：步骤A按以下两步进行：

A1、分别模拟三种故障进行仿真，与正常情况下相比较；

A2、验证每一种故障的谐波特征是否正确；对故障原因的各种表达形式进行仿真，进行谐波分析，判断上述得到的谐波特征是否具有代表性，从而建立故障种类判断原则。

3.根据权利要求2所述的基于电网谐波特征的电铲电气系统故障检测方法，其特征在于：步骤A1中建立故障种类判断原则如下：

在电机正常时，谐波中只含有5、7次谐波；定子相间短路时存在3、5次谐波；电机接地短路故障时存在3、5、7次谐波；转子断条时存在0、3、5、7次谐波；当谐波中存在3次谐波时即可判断系统出现故障；步骤A2谐波特征的正确性判断如下：定子相间短路时3次谐波与基波的比值大于等于14%；电机接地短路故障时3次谐波与基波的比值大于等于4%且小于14%；转子断条时3次谐波与基波的比值大于0.5%且小于4%，同时还要满足0次谐波与基波的比值大于等于1%。

4.根据权利要求1所述的基于电网谐波特征的电铲电气系统故障检测方法，其特征在于：B步骤具体如下：找到故障原因后，为了判断故障相，分别在三相电路中加上电流计元件，测得三相的电流，然后进行谐波分析。

5.根据权利要求1所述的基于电网谐波特征的电铲电气系统故障检测方法，其特征在于：B步骤判断故障相的原则如下：

B1：定子相间短路时：当A、B两相间短路时，A、B两相3次谐波含量很大，是C相的一倍多；同样地，当A、C相间短路与B、C相间短路时，也是故障相的3次谐波含量最大；

B2：电机接地短路故障时，由3种电机接地短路故障时的谐波特征矩阵，可以看出故障相的3次谐波含量最大。