[发明专利]基于WSN的电机母线高电阻连接故障检测装置与方法

说明书

本发明公开电机故障诊断领域中一种基于WSN的电机母线高电阻连接故障检测装置与方法，WSN数据采集装置通过数据传送线与上位机相连接；五相电机的一相母线进出线与1个母线接头测温部件连接，五相接头温度采集装置通过无线收发模块与WSN数据采集装置相互传送数据；实验装置由相互串接的电流源开关、恒流电流源和相互串接的微欧仪开关、微欧仪并联后串接在母线进线和母线出线之间组成；通过对电机母线接头温度和相电流进行监测，对电机母线高电阻连接故障进行诊断，微欧仪确定接头阻抗，接头阻抗检测精度达到了微欧级别，采用红外测温传感器测温，提高母线接头阻抗检测精度，采用WSN信息传输技术使装置与电机之间实现信息无线传输。

技术领域

本发明涉及电机故障诊断技术领域，具体是对交流电机母线的高电阻连接故障进行监测，根据监测结果对电机母线高电阻连接故障进行诊断。

背景技术

交流电机母线的高电阻连接(HRC)是交流电机中最常见的故障之一。电机母线接头处采用螺栓连接，一旦出现接头螺栓未拧紧，或发生热胀冷缩和氧化现象，都会使电机母线接头阻抗增大。电机电路中的高电阻连接会导致局部过热和供电电压不平衡，从而使配电系统及电动机的效率降低，甚至还会造成意外过程停机。因此，监测电机母线的高阻连接问题对于工业设备的可靠、高效和安全运行至关重要。目前，关于电机母线接头温度和接触阻抗方面的研究较多，但在线检测母线接头阻抗的方法很少。尤其对五相容错电机来说，电机母线接头高电阻连接的检测很重要，能及时发现故障并采取相应的有效容错措施。

目前，对电机母线的高电阻连接问题最主要是从电机电流特征方面进行分析，一般有两种检测方法，一种方法是基于定子电流，利用定子电流的三次谐波分量来检测高电阻连接(HRC)；另一种是基于零序电压分量(ZSVC)检测法，是通过监测ZSVC的基本分量来检测高电阻连接。但这些检测方法的检出限只能达到欧姆级,在很多场合是不能满足实际应用需要的。中国专利申请号为201810335660.3、名称为“一种母线接头微欧级阻抗在线检测方法与装置”的文献中提到的检测方法是利用谐振信号注入方法获取母线接头微欧级阻抗，但这是一种完全接触式方法，存在强电与弱电隔离问题。

发明内容

本发明目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种基于WSN的电机母线高阻连接故障检测装置及其检测方法，通过非接触式红外测温对电机母线接头阻抗实现微欧级故障在线检测。

本发明基于WSN的电机母线高电阻连接故障检测装置采用的技术方案是：五相电机的每相母线出线上各装有1个电流传感器，5个电流传感器均通过数据传送线与1个五相电流采集装置连接，五相电流采集装置通过无线收发模块与WSN数据采集装置传送数据，WSN数据采集装置通过数据传送线与上位机相连接；五相电机的一相母线进出线与1个母线接头测温部件连接，5个母线接头测温部件通过数据传送线与1个五相接头温度采集装置相连，五相接头温度采集装置通过无线收发模块与WSN数据采集装置相互传送数据；五相电机的其中一相的母线进线和母线出线之间串接实验装置，实验装置由相互串接的电流源开关、恒流电流源和相互串接的微欧仪开关、微欧仪并联后串接在母线进线和母线出线之间组成。

所述的基于WSN的电机母线高电阻连接故障检测装置的检测方法采用的技术方案是包括如下步骤：

A：采用实验装置获取电机母线接头阻抗R与各相电流I、温度T之间的BP神经网络模型R＝f(I,T)并保存在上位机中；

B、电机在实际运行过程中，由母线接头测温部件采集相应的母线接头温度T并经五相接头温度采集装置、WSN数据采集装置发送给上位机；由五相电流采集装置采集相应的相电流I并经WSN数据采集装置再送给上位机，上位机温度T和相电流I，由BP神经网络模型R＝f(I,T)计算出该母线接头阻抗R；

C、将各相母线接头阻抗R与预设的高阻阈值VAL进行比较，如果R>VAL，则母线接头为高阻连接故障，否则无故障。