[发明专利]三相异步交流电机定子绝缘在线监测方法和装置

权利要求书

1.一种三相异步交流电机定子绝缘在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

同步采集电机绝缘系统的电压、电流信号；

对采集到的电机的电压、电流信号采用PWM解调技术进行处理；

对处理后的信号进行特征指标提取，提取包括MCSA特征指标、电流信号统计模式识别指标、序电压分布统计指标、Park变换特征指标、三相交流电压差统计指标和三相交流电流差统计指标；

将提取到的各个指标作为支持向量机的训练集进行状态预诊，输出电机绝缘系统的综合状态预诊结果，对电机绝缘系统的运行状态进行在线评估。

2.根据权利要求1所述的三相异步交流电机定子绝缘在线监测方法，其特征在于，所述提取MCSA特征指标，具体步骤为：

将采集到电机的电流信号进行傅里叶变换并获得变换后的电流频谱；

当电机的绝缘系统状态发生变化时，定子绕组电流会产生特定特征频率的基波；

通过分析电机定子电流频谱，检测产生特定特征频率的基波成分是否为高次分量频率的谐波，进一步判断电机目前所处运行状态。

3.根据权利要求1所述的三相异步交流电机定子绝缘在线监测方法，其特征在于，所述提取电流信号统计模式识别指标，包括以下步骤：

对采集到的电流信息进行聚类；

估计电流信号的混合高斯模型的参数，得到电流信号的混合高斯分布，通过分析电机健康状态下的混合高斯分布与电机任意状态下的混合高斯分布，得出电流信号统计模式识别指标，判断电路绝缘系统的状态。

4.根据权利要求1所述的三相异步交流电机定子绝缘在线监测方法，其特征在于，所述提取序电压分布统计指标，具体步骤如下：

将三相不平衡电压或电流可以分解成正序分量、负序分量及同向的零序分量，公式如下：

其中，V₀表示零序电压，V_P表示正序电压，V_n表示负序电压，V_u、V_v、V_w表示传统的三相交流电压，在此α＝e^j2π/3，j表示为虚数单位；

将正序电压、负序电压、零序电压转换为正序电流、负序电流、零序电流，公式如下：

其中，I₀表示零序电流，I_P表示正序电流，I_n表示负序电压，z_xy对应电机阻抗，V₀表示零序电压，V_P表示正序电压，V_n表示负序电压，z_xy中x、y的取值范围分别为：2≥x≥0，2≥y≥0；

当电机处于健康状态时，根据基尔霍夫定律，三相电流的总和为零，零序电流I₀为0，所对应的零序电压V₀为零，将公式(9)转换成以下公式：

V_p＝z₁₁I_p+z₁₂I_n (10)

V_n＝z₂₁I_p+z₂₂I_n (11)

公式(10)(11)中，根据电机正常运转时的电流和电压数据计算出电机的阻抗系数矩阵；

当电机绝缘状态发生变化，则测量此时的正序电压或负序电压以及相应的电流数据，根据公式(8)、公式(9)、公式(10)、公式(11)中，得出正序电压V_P和负序电压V_n；

当电机发生故障时，计算的正序电压V_P和负序电压V_n与测量的正序电压和负序电压会存在一定差异，将计算得到的正序电压V_P和负序电压V_n和测量得到的正序电压和负序电压之间的存在的差异作为判断电机运行状态的特征指标。