[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

说明书

本发明公开了一种基于电网谐波特征的大型电铲电气系统故障检测方法，该方法主要包括以下步骤：首先模拟不同的故障原因，通过谐波分析模块对电机定子电流进行分析，找出不同故障情况下的谐波特征值，在出现故障的情形下根据相应的谐波特征就可以判断故障原因。其次，为了找出故障的电路，分别在不同故障下对比故障相与非故障相的谐波含量，找出其主要的特征。最后，根据谐波特征值就可以输出故障原因和故障相。该方法主要是利用本身就存在电气系统中的谐波提取其特征值应用到故障诊断中，大大的提高了效率，提高了故障特征的准确性和有效性。此外，不管出现故障小或者大，都在同一个谐波特征的取值范围内，不会出现找不到故障原因的情况。

技术领域

本发明涉及一种电铲中电气系统故障诊断，特别是一种基于电网谐波特征的电铲电气系统故障诊断方法。

背景技术

矿山电铲的故障类型主要分为电气故障和机械故障，其中电气系统主要设备就是异步交流电机，交流电机因为在使用上非常方便而且便于维护而被广泛使用，但是由于在运行中频繁启动、受力过大、温度过高或者处于潮湿环境下等因素的影响，电机会渐渐衰弱，丢失原有的功能和性质，于是在运行过程中就会产生故障。故障检测就是利用检测方法，检测出能代表故障隐患和起向的数据，从中得到预示信息。通过分析出现的预示信息，准确的判断出电动机产生故障的原因，然后修护故障部位，继续进行工艺作业。否则，当出现故障之后如果不能及时的进行检修时，长时间运行设备，会导致生产线瘫痪，造成大量的损失。

然而现有的检测故障技术只能检测到各种参数，有时候这些检测出来的参数并不能直接地反应故障的一次参数，而是反应故障的二次参数。所以应该准确的了解各种故障形式，积累经验，当出现故障时，就能找出有可能的故障原因，然后进行排除。

电网谐波是电网中存在的除基波电压、电流以外的高次谐波分量。谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的倍数。谐波的次数n就是存在的谐波与基波频率的比值。电网中谐波的产生就是当非线性负载通过电流时，产生的电压与电阻呈非线性关系。

在故障诊断中谐波特征提取是基础，谐波特征提取就是提取故障下谐波的个性特点。谐波特征的提取分为两个阶段，一是为了区分故障原因，提取不同故障情形下谐波特征；二是为了找出故障相，提取故障相与非故障相的谐波特征。目前，存在很多基于小波包分析的故障诊断方面的研究成果报告，详见下列文献：

[1]王丽娟.基于小波变换及SVM的电机故障诊断[J].重庆三峡水利电力学校，2014,49(4)；

[2]何建军.小波变换及其在电机故障信号检测和分析中的应用研究：[博士学位论文].重庆：重庆大学博士学位论文，1999；

[3]田慕玲，王晓玲.电机故障诊断中的小波分析方法和小波基的选取.煤矿机械2007,28(5)：176-179；

这些文献都在不同程度上提高了交流电机故障诊断的可靠性，这些方法的主要思想是利用电机故障相与非故障相能量比的特点，通过小波包分解到不同的子频带中，然后计算子频带与总频带能量比。但是在研究中发现，这些研究存在以下几方面问题：

问题一：不能给出出现的故障原因，只能检测出此时存在故障，并不能提示我们出现的故障原因；

问题二：当故障很小或者出现的故障不明显时，不能有效地识别故障特征；

问题三：过程复杂，需要利用小波包分解数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述技术问题，提供一种能够提示出现的故障原因、识别小范围的故障、过程更加方便准确、针对大型电铲电气系统故障的电气系统故障诊断的方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：