1.本发明涉及电气设备技术领域，具体而言，涉及一种电机输出功率波形在线监测装置。
背景技术：2.电机是常用的动力设备，其常常需要长时间运作。电机的损坏不仅会影响正常的生产生活，造成巨大的经济损失，甚至有可能酿成事故。若要随时掌握设备的运行状态和老化规律，并预测机组可能存在的隐患，避免突发性故障，控制渐进性故障，就必须对运行机组进行有针对性的状态监控，以极大地提高电机机组的可靠性，延长无故障工作时间，减少检修和维护费用。
3.目前，电机的在线监测装置所获数据有滞后性，当电机触发控制信号时证明电机已经出现了一段时间的潜在故障风险，这会给后续的维护造成影响。
技术实现要素：4.基于此，为了解决目前电机的在线监测装置所获数据有滞后性的问题，本发明提供了一种电机输出功率波形在线监测装置，其具体技术方案如下：
5.一种电机输出功率波形在线监测装置，其包括采集模块、处理模块、存储模块以及控制模块，所述采集模块、所述存储模块、所述处理模块以及所述控制模块均相互信号连接。
6.所述采集模块被构造成用于采集电机的电压数据以及电流数据并发送给存储模块进行存储；所述处理模块被构造成用于接收电压数据以及电流数据，并运算得到功率数据后分别送入控制模块以及存储模块。
7.所述控制模块被构造成用于接收电压数据、电流数据和功率数据，根据用户所设置的控制类型选择对应数据生成控制信号，发送至存储模块对电压数据和电流数据的存储进行触发控制；所述存储模块被构造成用于存储电压数据、电流数据以及功率数据供上位机进行读取显示。
8.采集模块与所述处理模块通过同步时钟同步连接。
9.所述电机输出功率波形在线监测装置，通过将所述采集模块与所述处理模块通过同步时钟同步连接，有效提高了数据采集精度，减少了数据滞后性。
10.进一步地，所述控制模块还包括补偿单元，所述补偿单元根据环境系数调整预设的默认功率控制值。
11.进一步地，所述同步时钟的频率为100mhz～200mhz。
12.进一步地，所述采集模块的数据采集为在一个周期内通过预设更新率进行数据采集，所述更新率的最小取值范围为1ms～5ms。
13.进一步地，所述上位机包括电压幅度档与电流幅度档，所述电压幅度档具有八个档位。
14.进一步地，每个档位只显示在本档位量程的50％～100％范围内的信号数据。
15.进一步地，所述控制类型包括电流控制、电压控制以及功率控制。
16.进一步地，采用功率控制方式时，上位机将控制源、控制类型和预设的默认功率控制值发送给控制模块。
附图说明
17.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
18.图1是本发明实施例之一中—种电机输出功率波形在线监测装置的结构示意图；
19.图2是本发明实施例之一中—种电机输出功率波形在线监测装置的数据采集示意图；
20.图3是本发明实施例之被测电机的可靠性关于运行时间的相关性示意图；
21.图4是本发明实施例之一中—种电机输出功率波形在线监测装置的样品示意图。
具体实施方式
22.为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
23.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
25.本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
26.实施例一：
27.如图1-4所示，本发明一实施例中的一种电机输出功率波形在线监测装置，其包括采集模块、处理模块、存储模块以及控制模块，所述采集模块、所述存储模块、所述处理模块以及所述控制模块均相互信号连接。
28.所述采集模块被构造成用于采集电机的电压数据以及电流数据并发送给存储模块进行存储；所述处理模块被构造成用于接收电压数据以及电流数据，并运算得到功率数据后分别送入控制模块以及存储模块。
29.所述控制模块被构造成用于接收电压数据、电流数据和功率数据，根据用户所设置的控制类型选择对应数据生成控制信号，发送至存储模块对电压数据和电流数据的存储进行触发控制。
30.具体而言，所述控制类型包括电流控制、电压控制以及功率控制。采用功率控制方式时，上位机将控制源、控制类型和预设的默认功率控制值发送给控制模块。
31.所述存储模块被构造成用于存储电压数据、电流数据以及功率数据供上位机进行读取显示。
32.采集模块与所述处理模块通过同步时钟同步连接。所述同步时钟的频率为100mhz～200mhz。所述同步时钟的高频率可以精确同步被测电机的启动时间、反应时间、调节时间等参数，这才能满足对各种电机对时间及惯量的精确测量。
33.所述电机输出功率波形在线监测装置，通过将所述采集模块与所述处理模块通过同步时钟同步连接，有效提高了数据采集精度，减少了数据滞后性。
34.实施例二：
35.如图1-4所示，本发明一实施例中的一种电机输出功率波形在线监测装置，其包括采集模块、处理模块、存储模块以及控制模块，所述采集模块、所述存储模块、所述处理模块以及所述控制模块均相互信号连接。
36.所述采集模块被构造成用于采集电机的电压数据以及电流数据并发送给存储模块进行存储；所述处理模块被构造成用于接收电压数据以及电流数据，并运算得到功率数据后分别送入控制模块以及存储模块。
37.所述控制模块被构造成用于接收电压数据、电流数据和功率数据，根据用户所设置的控制类型选择对应数据生成控制信号，发送至存储模块对电压数据和电流数据的存储进行触发控制。
38.具体而言，所述控制类型包括电流控制、电压控制以及功率控制。采用功率控制方式时，上位机将控制源、控制类型和预设的默认功率控制值发送给控制模块。
39.通过设置所述控制模块，所述电机输出功率波形在线监测装置能够根据预设的默认功率控制值对电机进行控制，避免发生故障，具有很好的实用性。
40.所述存储模块被构造成用于存储电压数据、电流数据以及功率数据供上位机进行读取显示。
41.采集模块与所述处理模块通过同步时钟同步连接。所述同步时钟的频率为100mhz～200mhz。所述同步时钟的高频率可以精确同步被测电机的启动时间、反应时间、调节时间等参数，这才能满足对各种电机对时间及惯量的精确测量。
42.所述电机输出功率波形在线监测装置，通过将所述采集模块与所述处理模块通过同步时钟同步连接，有效提高了数据采集精度，减少了数据滞后性。
43.在本实施例中，所述采集模块的数据采集为在一个周期内通过预设更新率进行数据采集，所述更新率的最小取值范围为1ms～5ms。通过该设计，能够在短时间内获取足够多的采样点，从而展现更加准确的波形细节。
44.作为一种优选的技术方案，所述上位机包括电压幅度档与电流幅度档，所述电压幅度档以及电流幅度档均具有八个档位。每个档位只显示在本档位量程的50％～100％范围内的信号数据。
45.如此一来，能够有效提高所述电机输出功率波形在线监测装置的监测范围。
46.实施例三：
47.如图1-4所示，本发明一实施例中的一种电机输出功率波形在线监测装置，其包括采集模块、处理模块、存储模块以及控制模块，所述采集模块、所述存储模块、所述处理模块以及所述控制模块均相互信号连接。
48.所述采集模块被构造成用于采集电机的电压数据以及电流数据并发送给存储模块进行存储；所述处理模块被构造成用于接收电压数据以及电流数据，并运算得到功率数据后分别送入控制模块以及存储模块。
49.所述控制模块被构造成用于接收电压数据、电流数据和功率数据，根据用户所设置的控制类型选择对应数据生成控制信号，发送至存储模块对电压数据和电流数据的存储进行触发控制。
50.具体而言，所述控制类型包括电流控制、电压控制以及功率控制。采用功率控制方式时，上位机将控制源、控制类型和预设的默认功率控制值发送给控制模块。
51.通过设置所述控制模块，所述电机输出功率波形在线监测装置能够根据预设的默认功率控制值对电机进行控制，避免发生故障，具有很好的实用性。
52.所述存储模块被构造成用于存储电压数据、电流数据以及功率数据供上位机进行读取显示。
53.采集模块与所述处理模块通过同步时钟同步连接。所述同步时钟的频率为100mhz～200mhz。所述同步时钟的高频率可以精确同步被测电机的启动时间、反应时间、调节时间等参数，这才能满足对各种电机对时间及惯量的精确测量。
54.所述电机输出功率波形在线监测装置，通过将所述采集模块与所述处理模块通过同步时钟同步连接，有效提高了数据采集精度，减少了数据滞后性，同时设置的控制模块能够根据预设的默认功率控制值对电机进行控制，避免发生故障，具有很好的实用性。
55.在本实施例中，所述采集模块的数据采集为在一个周期内通过预设更新率进行数据采集，所述更新率的最小取值范围为1ms～5ms。通过该设计，能够在短时间内获取足够多的采样点，从而展现更加准确的波形细节。
56.作为一种优选的技术方案，所述上位机包括电压幅度档与电流幅度档，所述电压幅度档以及电流幅度档均具有八个档位。每个档位只显示在本档位量程的50％～100％范围内的信号数据。
57.如此一来，能够有效提高所述电机输出功率波形在线监测装置的监测范围。
58.作为一种优选的技术方案，所述控制模块还包括补偿单元，所述补偿单元根据环境系数调整预设的默认功率控制值。
59.具体而言，所述补偿单元通过以下公式p2＝k*t*h*an*p1进行补偿。
60.其中，p2为补偿后的默认功率控制值，p1为预设的默认功率控制值，运算得到的功率数据与补偿后的默认功率控制值进行比较；k为可靠函数，是被测电机的可靠性体现，当电机使用越久，k的值越少并趋近于一个极限值。
61.t为温度补偿数值，是当前温度与电机运行所需要的标准温度的比值。h为湿度补偿数值，是当前湿度与电机运行所需要的标准湿度的比值；an为电机寿命系数，电机使用越久，an值越低。具体而言，电机寿命系数为电机总运行时间与电机总寿命值之间的比例。
62.电机运行所需要的保准温度以及电机运行所需要的标准湿度，根据实际情况进行调整设定。当前湿度通过获取预设时间段内多个环境湿度值并计算多个环境湿度值的平均值而得，当前温度通过获取预设时间段内多个环境温度值并计算多个环境温度值的平均值而得。
63.上述的k通过以下公式获得：
64.k＝(a+(1-a)*t-b
)
65.其中，t为运行时间，b为风险常数，a为极限风险值，b与a均与an相关，其关联关系可以通过有限次实验获得，在此不再赘述。
66.作为一种优选的技术方案，风险常数b＝t/e，e为自然常数；极限风险值的计算方法为：获取第一相似度大于第一预设阈值以及第二相似度预设阈值的多个电机在损坏时的寿命系数；计算多个电机在损坏时的寿命系数平均值并以寿命系数平均值作为极限风险值。
67.通过所述补偿单元的设置，保证了使用越久的电机控制阈值越小，能够准确设定被测电机的默认功率控制值，减少故障出现的风险。
68.在其中一个实施例中，k＝(a+(1-a)/b)，其中，b＝t/e，为风险常数，t为电机的最大设计使用寿命值，n以及n均为正整数，t为电机的实时总运行时间，单位为年。a为极限风险值，其通过获取多个具有相同型号参数以及最大设计使用寿命值的标准电机在损坏时的总运行时长t'计算而得，即ti'表示第i个标准电机在损坏时的总运行时长，m表示标准电机的数量。
69.通过申请人大量试验和数据收集分析发现，对于一台处在正常温湿度环境的电机而言，电机的实时总运行时间在风险常数内，极大概率能够正常工作，其因为功率设定超过额定功率值而停机的几率极低。当电机实时总运行时间超过风险常数，其因为功率设定超过额定功率值而停机的几率，会随着总运行时间的增加而增加。
70.通过上述公式，根据电机的总运行时间的增加适当降低默认功率控制值，可以避免电机应为功率设置过高而停机。
71.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
72.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特征：1.一种电机输出功率波形在线监测装置，其特征在于，所述电机输出功率波形在线监测装置包括：采集模块，被构造成用于采集电机的电压数据以及电流数据并发送给存储模块进行存储；处理模块，被构造成用于接收电压数据以及电流数据，并运算得到功率数据后分别送入控制模块以及存储模块；控制模块，被构造成用于接收电压数据、电流数据和功率数据，根据用户所设置的控制类型选择对应数据生成控制信号，发送至存储模块对电压数据和电流数据的存储进行触发控制；存储模块，被构造成用于存储电压数据、电流数据以及功率数据供上位机进行读取显示；采集模块与所述处理模块通过同步时钟同步连接。2.如权利要求1所述的—种电机输出功率波形在线监测装置，其特征在于，所述控制模块还包括补偿单元，所述补偿单元根据环境系数调整预设的默认功率控制值。3.如权利要求1所述的—种电机输出功率波形在线监测装置，其特征在于，所述同步时钟的频率为100mhz～200mhz。4.如权利要求1所述的—种电机输出功率波形在线监测装置，其特征在于，所述采集模块的数据采集为在一个周期内通过预设更新率进行数据采集，所述更新率的最小取值范围为1ms～5ms。5.如权利要求1所述的—种电机输出功率波形在线监测装置，其特征在于，所述上位机包括电压幅度档与电流幅度档，所述电压幅度档具有八个档位。6.如权利要求5所述的—种电机输出功率波形在线监测装置，其特征在于，每个档位只显示在本档位量程的50％～100％范围内的信号数据。7.如权利要求1所述的—种电机输出功率波形在线监测装置，其特征在于，所述控制类型包括电流控制、电压控制以及功率控制。8.如权利要求7所述的—种电机输出功率波形在线监测装置，其特征在于，采用功率控制方式时，上位机将控制源、控制类型和预设的默认功率控制值发送给控制模块。
技术总结本发明提供了一电机输出功率波形在线监测装置，包括采集模块、处理模块、存储模块及控制模块，采集模块被构造成用于采集电机的电压数据以及电流数据并发送给存储模块，处理模块被构造成用于接收电压数据以及电流数据，并运算得到功率数据后分别送入控制模块以及存储模块，控制模块被构造成用于接收电压数据、电流数据和功率数据，根据用户所设置的控制类型选择对应数据生成控制信号，发送至存储模块对电压数据和电流数据的存储进行触发控制，存储模块被构造成用于存储电压数据、电流数据以及功率数据供上位机进行读取显示，采集模块与处理模块通过同步时钟同步连接。本申请有效提高了数据采集精度，减少了数据滞后性。减少了数据滞后性。减少了数据滞后性。
技术研发人员：张国宝 杨为 吴正阳 赵恒阳 柯艳国 官炜平 蔡梦怡
受保护的技术使用者：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：2022.05.30
技术公布日：2022/11/1
