[发明专利]用于监测永磁电机转子失磁故障的方法和系统

说明书

本发明实施例提供一种用于监测永磁电机转子失磁故障的方法和系统。该方法包括：检测布置于永磁同步电机内的一个或多个探测线圈的实际端口电压以及永磁同步电机的运行转速；对于一个或多个探测线圈中的每一个，计算该探测线圈的实际端口电压中的预定谐波分量的有效值；根据该探测线圈的实际端口电压中的预定谐波分量的有效值，计算该探测线圈的在线监测值；将该探测线圈的在线监测值与该探测线圈的、与运行转速相对应的报警值相比较，以获得该探测线圈的比较结果；以及根据一个或多个探测线圈的比较结果，确定永磁同步电机是否发生转子失磁故障。本发明提出的监测方法对永磁同步电机转子失磁故障具有很高的灵敏度和可靠性。

技术领域

本发明涉及电力系统主设备继电保护及在线监测技术领域，更具体地涉及一种用于监测永磁电机转子失磁故障的方法和系统。

背景技术

永磁同步电机因其具有高功率密度、高效率、高可靠性和高转矩等优点，在新能源发电、电动汽车驱动、航空航天及轨道交通等各个领域中得到了越来越广泛的应用。在永磁同步电机中，永磁体是电机正常运行的必要条件。但在电机设计或永磁体制作工艺不当、永磁体发生老化、电机运行温度过高、机械振动、电机发生外部或内部故障等情况下，永磁体可能发生局部磁性减弱甚至完全失磁。永磁体一旦失磁，会给永磁同步电机的运行带来一些不良影响，比如电枢电流增大引起发热、平均转矩减小而脉动转矩增大、机械振动加剧等，严重时甚至会烧毁电机。因此有必要对永磁同步电机的转子失磁故障进行实时在线监测与诊断。

目前针对永磁同步电机，最常用的监测方法是通过电枢电流的谐波分析来判断电机是否发生失磁故障。这种根据特定谐波电流判断失磁故障的方法，虽然具有信号采集简单、方便等优点，但是存在很多的局限性，比如：(1)现在多采用变频器作为永磁同步电机的电源，而变频器输出的并非理想的正弦波，含有大量的谐波，导致电枢电流中也包含大量谐波成分，当永磁同步电机发生失磁故障时，难以区分电枢电流中的谐波是由故障引起还是由变频器引起，为故障诊断带来困难；(2)在某些定子绕组结构下，电机发生转子失磁故障时，电枢电流中不会产生新的谐波分量，即不会产生失磁故障所独有的谐波分量，此时无法判断电机是否发生失磁故障。

发明内容

考虑到上述问题而提出了本发明。本发明提供了一种用于监测永磁电机转子失磁故障的方法和系统。

根据本发明一个方面，提供了一种用于监测永磁电机转子失磁故障的方法，包括：检测布置于永磁同步电机内的一个或多个探测线圈的实际端口电压以及永磁同步电机的运行转速；对于一个或多个探测线圈中的每一个，计算该探测线圈的实际端口电压中的预定谐波分量的有效值；根据该探测线圈的实际端口电压中的预定谐波分量的有效值，计算该探测线圈的在线监测值，其中，该探测线圈的在线监测值为该探测线圈的实际端口电压中的所有预定谐波分量的总有效值；以及将该探测线圈的在线监测值与该探测线圈的、与运行转速相对应的报警值相比较，以获得该探测线圈的比较结果；以及根据一个或多个探测线圈的比较结果，确定永磁同步电机是否发生转子失磁故障。

示例性地，确定永磁同步电机是否发生转子失磁故障包括：如果指示对应探测线圈的在线监测值高于对应探测线圈的、与运行转速相对应的报警值的比较结果的数目大于或等于预定数目，则确定永磁同步电机发生转子失磁故障。

示例性地，预定数目等于1。

示例性地，方法还包括：当永磁同步电机在正常额定工况下运行时，检测一个或多个探测线圈的端口电压；对于一个或多个探测线圈中的每一个，计算在正常额定工况下该探测线圈的端口电压中的预定谐波分量的有效值；根据在正常额定工况下该探测线圈的端口电压中的预定谐波分量的有效值，计算该探测线圈的预先监测值，其中，该探测线圈的预先监测值为在正常额定工况下该探测线圈的端口电压中的所有预定谐波分量的总有效值；以及根据该探测线圈的预先监测值计算该探测线圈的、与运行转速相对应的报警值。

示例性地，对于一个或多个探测线圈中的每一个，根据该探测线圈的预先监测值计算该探测线圈的、与运行转速相对应的报警值包括：