电机状态评估(MSE)
一种基于神经网络的电机控制算法
一种基于神经网络的电机控制算法摘要：本文提出了一种基于神经网络的电机控制算法。
该算法通过学习电机的动态响应特征，将电机控制问题转化为一个非线性函数逼近问题。
在设计神经网络结构时，我们采用了卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）的结合，以处理输入数据的时空特征。
实验结果表明，该算法具有较高的控制精度和鲁棒性，能够适应于各种电机控制应用场景。
关键词：神经网络，电机控制，卷积神经网络，循环神经网络Abstract：This paper proposes a motor control algorithm based on neuralnetworks. By learning the dynamic response characteristics of the motor, the control problem of the motor is converted into a nonlinear functionapproximation problem. In the design of neural network structure, weuse the combination of Convolutional Neural Networks (CNN) and Recurrent Neural Networks (RNN) to handle the spatiotemporal features of input data. The experimental results show that this algorithm has high control accuracy and robustness, and can adapt to various motor control application scenarios.Keywords: neural networks, motor control, convolutional neuralnetworks, recurrent neural networks1.引言在自动化领域中，广泛应用的电机控制涉及电机的启停、转速调节、负载调节等问题，对于智能工厂、机器人等领域都有很重要的应用。
电机状态评估(MSE)
2) 运行中三相电流的平衡与否要看三相阻抗是否平衡；
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2012年10月26日
电机检测的误区—概念上的误区
使用匝间耐压试验仪？
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2012年10月26日
电机状态评估--（MSE）
电机离线诊断技术
Off-Line Motor Circuit Analysis
2、为甲方的高压电机及关键低压电机提供常规离线测试评估； 3、为甲方的提供常规电能质量的检测评估；
4、为甲方高压电机及关键低压电机的维修策略提供技术支持服 务；
5、支持甲方并建立高压电机及关键低压电机建立状态数据库进 行长期科学管理和跟踪； 6、为甲方高压电机及关键电机异常状态提供紧急在线测试评估 服务； 7、为甲方外送高压电机维修维护提供离线和在线质量验收检测 服务；
缺点：
监测仪器、系统、服务、人员花费
要求特殊技能 需要更多时间进行分析 全体员工改变观念
11
2012年10月26日
现状
必要性常常只有百分之
十，而约百分之九十的 电机的维修是没有必要 的;
有些电机已经发生故障却 没能及时检测出和维修， 有些电机没有故障却也要 停下来维修。
12
2012年10月26日
12%
根据EPRI（美国电力科学研究院）的报告，电机故 障的53%源于机械原因，如轴承故障、不平衡、松动等； 47%源于电气原因。这其中，10%源于转子，如铸件缺陷 导致的不平衡气隙、断条等；37%源于定子绕组。
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2012年10月26日
引起故障的外在因素
5% 12% 6% 24% 过载 潮湿 润滑不良 化学污染 粉尘颗粒 17% 单相运行 轴承失效 绝缘老化 其它
基于时间序列分类的电能质量异常诊断方法及应用
基于时间序列分类的电能质量异常诊断方法及应用目录一、内容简述 (2)1.1 背景与意义 (3)1.2 研究目的与内容 (3)二、电能质量异常诊断方法 (4)2.1 基于时间序列分类的方法 (6)2.1.1 数据预处理 (7)2.1.2 特征提取 (7)2.1.3 分类器设计 (9)2.1.4 预测与异常检测 (10)2.2 基于机器学习的方法 (11)2.2.1 监督学习 (13)2.2.2 无监督学习 (14)2.2.3 强化学习 (15)2.3 基于深度学习的方法 (17)2.3.1 卷积神经网络 (18)2.3.2 循环神经网络 (19)2.3.3 生成对抗网络 (21)三、电能质量异常诊断应用 (22)3.1 电力系统异常检测 (23)3.2 电力设备故障诊断 (24)3.3 电力系统稳定性分析 (26)四、实验验证与分析 (27)4.1 实验环境与参数设置 (28)4.2 实验结果展示 (29)4.3 结果分析 (30)五、结论与展望 (31)5.1 主要成果 (32)5.2 研究不足与改进方向 (32)一、内容简述基于时间序列分类的电能质量异常诊断方法是一种高效的电力监控系统技术，主要应用于诊断和优化电能质量。
该方法通过分析电力系统中的时间序列数据，识别和分类电能质量异常事件，为电力系统的稳定运行提供重要支持。
该方法的核心在于利用时间序列分析技术，对电力系统中采集的大量实时数据进行处理。
通过对数据的分析，提取反映电能质量的关键特征，如电压波动、频率偏差、谐波等。
基于这些特征，利用机器学习算法构建分类模型，对电能质量异常事件进行分类和识别。
与传统的电能质量诊断方法相比，该方法具有更高的准确性和实时性。
该方法的实际应用广泛，可以应用于电力系统的各个环节。
可以实时监测发电机的运行状态，及时发现并处理异常情况，提高发电效率。
在输电和配电环节，可以监控电网的电压、电流等参数，及时发现电网故障，保障电网的稳定运行。
基于BP神经网络算法的异步电机故障诊断系统研究
基于BP神经网络算法的异步电机故障诊断系统研究
孙吴松
【期刊名称】《荆楚理工学院学报》
【年(卷),期】2024(39)2
【摘要】为了确保电机安全可靠地运行,研究了BP神经网络算法对异步电动机进行故障诊断。
通过MATLAB平台,分别使用附加动量因子和自适应学习率两种梯度下降法进行网络训练,搭建故障诊断BP网络模型。
以MSE值为指标优化最佳隐含层节点数、动量因子与学习率,并通过遗传算法来优化BP网络的初始权值,对故障测试样本进行仿真测试。
结果表明,GA-BP网络模型比MF-BP和AG-BP的MSE 值更低,仅为0.009163,优化后的诊断预测结果与目标值几乎没有差别。
基于遗传算法改进的故障诊断系统模型能够满足异步电动机故障诊断的应用需求。
【总页数】10页(P1-10)
【作者】孙吴松
【作者单位】六安职业技术学院机电技术系
【正文语种】中文
【中图分类】TP183
【相关文献】
1.基于虚拟仪器的异步电机故障诊断系统研究
2.基于BP神经网络的凝汽器故障诊断系统研究
3.基于SSA优化BP神经网络的故障诊断系统研究
4.基于BP神经网络的便携式模拟电路故障诊断系统研究
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基于BP网络的机器人大臂可靠度预测
杂、解析式难以获取等问题。为此,提出一种基于BP神经网络的可靠度预测评估模型。首先利用传统数学模型分析
工业机器人大臂中部分机械元件的可靠度，然后在所建立的BP神经网络模型的基础上，用这些机械元件的可靠度
预测大臂部分的整体可靠度。将用传统数学模型分析出的大臂部分整体可靠度与BP神经网络预测的可靠度进行对
我们在威布尔分布模型的基础上，构建可充分体 现各变量之间内在联系、能够实现任意非线性映射的 BP神经网络可靠度预测评估模型，并以GR630机器 人大臂部分的可靠度数据为研究对象，用采集到的部 分机械元件的可靠度对整个机械系统的可靠度进行网 络训练和预测，研究训练参数等因素对可靠度预测精 度的影响，验证所建模型的有效性。
可靠度
-
Ri
Ri
输
尺3
入
：
&5
输出
Ro
1 000 0.999 948 256 478 253 0.999 948 256 478 253 0.999 948 256 478 253
0.999 948 256 478 253 0.999 948 256 478 253 0.996 935 740 989 253
国内外学者从不同角度研究了使用威布尔分布模 型的可靠度预测。代卫卫等⑷采用威布尔分布模型对 刮板输送机的寿命模型进行了验证，分析了该模型的 故障规律，并利用优化后的分布模型计算了可靠度寿 命指标。穆艳等冈提出了用最小二乘法确定威布尔分 布模型的具体参数，并对真空断路器平均寿命的可靠 度进行了预测。曹克强等间提出了采用最小二乘法和 相关系数法相结合的方法估计三参数威布尔分布的参 数，对航空产品的可靠度进行预测。YANG等⑺指出航 空发动机的故障模式多样，单一的威布尔分布模型误 差大，故采用三参数相关系数优化方法增强了威布尔 分布模型，大大提高了混合分布可靠性模型的精度。 DUFFY等冈描述了三参数威布尔分布的非线性回归估
三相异步电机最大转矩最小转矩测试方法
三相异步电机最大转矩最小转矩测试方法三相异步电机是现代工业中常用的一种电动机，它具有结构简单、可靠性高、功率因数高等优点，在许多领域都有广泛的应用。
为了保证电机的正常运行和性能稳定，需要对其进行最大转矩和最小转矩测试。
最大转矩测试是指在给定的电源电压和频率条件下，通过改变电机的负载来测量电机可以输出的最大转矩。
最大转矩通常在启动时出现，它是电机启动过程中克服转矩惯性的能力的体现。
最大转矩测试是评估电机性能的重要指标之一。
最小转矩测试是指在给定的电源电压和频率条件下，通过改变电机的负载来测量电机可以输出的最小转矩。
最小转矩通常发生在电机运行过程中的轻载或空载状态下，它是电机在负载变化时的稳定性的体现。
最小转矩测试可以用于评估电机的运行效果和负载适应能力。
为了进行最大转矩和最小转矩测试，需要使用适当的仪器和设备。
首先，需要准备一个负载装置，可以通过改变装置的负载来调整电机的负载。
其次，需要使用一个功率计来测量电机在不同负载下的功率输出。
最后，需要使用一个转矩传感器来测量电机的转矩输出。
在进行最大转矩测试时，可以先将负载装置设置为最小负载，然后逐渐增加负载，同时记录电机的转矩输出和功率输出。
当电机的转矩输出达到最大值时，即可得到电机的最大转矩。
在进行最小转矩测试时，可以先将负载装置设置为最大负载，然后逐渐减小负载，同时记录电机的转矩输出和功率输出。
当电机的转矩输出达到最小值时，即可得到电机的最小转矩。
最大转矩和最小转矩测试可以用于评估电机的性能和稳定性。
在实际应用中，电机的最大转矩和最小转矩需要满足一定的要求，以确保电机可以正常运行并适应不同的负载变化。
例如，在某些工业设备中，电机需要具有较大的最大转矩，以应对启动时的负载冲击；而在某些精密设备中，电机需要具有较小的最小转矩，以保证运行的平稳性和精度。
最大转矩和最小转矩测试是评估三相异步电机性能的重要手段。
通过合理的测试方法和仪器设备，可以准确测量电机的最大转矩和最小转矩，并评估电机的运行效果和负载适应能力。
CM-MSS
CM-MSS.31S说明书ABB热敏电阻保护继电器CM-MSS。
31S概述：继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
ABB热敏电阻电机保护继电器CM-MSS系列热敏电阻电机保护继电器CM-MSE、CM-MSS和CM-MSN用于控制配有PTC温度传感器的电动机。
PTC温度传感器集成在电动机绕组中，用于测量电动机的温升情况，从而实现对各种工作条件的直接控制和计算。
基于产品也符合ATE认可在危险环境也适用。
1c、o(SPDT)触点,21c、o(SPDT)触点,2c、o(SPDT)触点或1n、c+1n、o触点宽供电电压或单供电电压范围传感器回路短路监视；带前端测试和复位按钮。
稳定故障存储功能可设置1通道或2通道可累计计算，多可计算3个传感器回路LED状态指示；外壳宽22、5 mm；集成或卡入前端标记透明密封保护盖(附件)；螺钉安装适配器（附件）。
1n、c+1n、o触点；宽供电电压范围；传感器回路短路监视。
带前端测试和复位按钮；稳定故障存储功能可设置。
可累计计算，多可计算6个传感器回路集成或卡入前面板标记；透明密封保护盖(附件)。
螺钉安装适配器（附件）；C011PTC温度传感器。
标准传感器符合DIN44081或三倍传感器的要求适用于额定工作电压达660VAC的电动机响应温度：70°C-170°C（具体视传感器而定）技术参数：品牌：ABB是否进口：否产地：中国大陆系列：CM额定电流：2—63A整定电流：2—63A安装方式：普通灭弧介质：真空额定电压：24-440V主触头极数：4线圈电压：50产品认证：CCC适用范围：正常脱扣等级：10A3C额定电压范围：24-440V最小包装数：1接线方式：交流应用场景：普通保护类型：通用特性：普通脱扣方式：分励脱扣器操作方式：普通可售卖地：全国用途：低压电气型号：CM-MSS。
电动机的运行状态评估与优化
电动机的运行状态评估与优化电动机是一种将电能转换为机械能的装置，广泛应用于各个行业和领域。
对于电动机的运行状态进行评估与优化，可以提高其效率和稳定性，延长使用寿命，降低维修成本。
本文将介绍电动机的运行状态评估与优化的方法和技术。
一、电动机运行状态评估电动机运行状态评估是指通过收集和分析电动机的运行数据，判断其运行状态是否正常、性能是否良好。
评估电动机运行状态的方法主要包括以下几种：1. 故障检测与诊断：通过监测电动机的振动、温度、电流、电压等参数，结合故障数据库和专家系统，实现对电动机故障的检测与诊断。
例如，当电动机振动频率明显高于正常范围时，可能存在轴承故障或不平衡问题。
2. 功率分析：通过测量电动机的输入功率、输出功率和转速等参数，计算电动机的能效指标，评估电动机的能耗和效率。
通过比较不同条件下的能效指标，找出影响电动机能效的因素，并采取相应的优化措施。
3. 温度监测：电动机的温度是判断其运行状态的重要指标之一。
通过安装温度传感器在电动机的关键位置，实时监测电机温度变化。
当温度异常升高时，可能存在过载、散热不良等问题，需要及时采取措施进行处理。
4. 振动分析：电动机的振动可以反映其内部零部件的运动状态和性能。
通过安装振动传感器，监测电动机振动情况，利用振动信号分析技术，识别并评估电动机的运行状态。
例如，当振动幅值明显增大时，可能存在轴承磨损或不平衡问题。
二、电动机运行状态优化电动机运行状态优化是指通过调整电动机的工作条件、改善其运行环境、优化控制策略等方式，提高电动机的性能和效率。
以下是几种常见的电动机运行状态优化方法：1. 负载匹配优化：根据电动机的负载特性和工作条件，选择合适的负载匹配方式，使电动机在最佳工作点附近运行，提高能效和稳定性。
2. 冷却系统优化：电动机的温度对其性能和寿命有重要影响。
通过改善电动机的冷却系统设计，提高散热效果，降低温度升高速度，延长电动机使用寿命。
3. 控制策略优化：电动机的控制策略对其运行状态和性能有重要影响。
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9
2012年10月26日
预测性维修（PDM)
优点：
减少意外停机 仅在需要时购买和使用所需备件 只需在适当时候进行维修
缺点：
监测仪器、系统、服务、人员花费
不能延长设备寿命
10
2012年10月26日
预知（主动）维修—基于可靠性的维修(PAM)
优点：
设备寿命延长,停机时间减少 设备可靠性增加,减少故障及二次损坏 总维护费用降低
150
105
106 106 105
106
105 104 104
104
104 105 106
180
107 106 105 104 103 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
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270 300
330
104 104
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105 106
106
106 105
104
将转子一周看成时钟的12等分，在每个位置分别测试每相的电感受量 L， 利用Exel得出以上图形。由此看出是铸件缺陷导致不平衡气隙。 29
缺点：
监测仪器、系统、服务、人员花费
要求特殊技能 需要更多时间进行分析 全体员工改变观念
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2012年10月26日
现状
必要性常常只有百分之
十，而约百分之九十的 电机的维修是没有必要 的;
有些电机已经发生故障却 没能及时检测出和维修， 有些电机没有故障却也要 停下来维修。
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2012年10月26日
故后的停机检修会企业带来很大的经济损 失和巨大生产影响，因此必须高度重视！
2
2012年10月26日
近年来高压电机维修维护费用
费用逐年增加，且幅度增长大
随着使用时间的增长，预防性维修维护需求突出 维修策略的科学性更显重要
3
2012年10月26日
目前的维修维护状态
事后维修 预防性维修
预测性维修 预知（主动）维修—基于可靠性的维
电机在线状态监测
On-Line Electrical Signal Analysis
电机全面性能诊断分析软件—ESA
（Electrical Signal Analysis ）
电能质量分析及上传软件----PSM
（ PowerSight Manager）
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2012年10月26日
模式及费用比较
6
2012年10月26日
案例2
宜昌公司4#水泥磨风机电机故障
2010年3月31日，宜昌公司4#水泥 磨风机电机运行时，振动大、响声 异常，停机检查电机转子断条，更 换备用电机，最终电机定转子大修 ，电机修理约8万元。
7
2012年10月26日
预防性维修(PM)
优点：
维修以可控制的方式在方便的时间进行 减少意外事故，有效避免灾难性事故 可更好的控制备件，节约资金
绕组问题
三相电感与阻抗不是“平行关系”，三相不平衡的 原因多源于绕组线圈污染或过热。
Z30 L25
20 15 10 5 0 1
25 9
23 11
28 7
Z L
2
3
32
2012年10月26日
MCA技术的核心之二：相角测试
简单的电阻测试不能解决匝间短路、转子问题。 交流电机真正的三相平衡是 阻抗与 相角 的平衡。 33
转子
电机绕组的重要参数包括：◆ 电阻 R
◆ 电感 L
◆ 电容 C ◆ 相角 Fi
◆ 阻抗 Z2 = R2+ ( XL - XC )
2
MCA 基本原理将电机看成是包含电阻、电感、电容的复杂电路。
26
2012年10月26日
阻抗的平衡测试发现以下问题：
转子故障：铸件缺陷、气隙不均衡、偏心、断条 断环； 定子绕组故障：匝间、线间（层间）、相间短路 ；绝缘缺陷（将磁通集中点转向至缺陷点）。
电机状态评估--（MSE）
Motor Status Evaluation 状态检测与故障判断
维修部
万兵
电机（高压）维修维护的现状及重要性
高压电机是目前生产线至关重要的设备，
所有大型设备驱动的主体；
高压电机在不同的工况和环境下运行；
高压电机在不同的维修策略下进行维修维
护。
由于高压电机故障大部分来的突然，且事
1) 认为三相平衡是电阻值的平衡是错误的；
2) 运行中三相电流的平衡与否要看三相阻抗是否平衡；
19
2012年10月26日
电机检测的误区—概念上的误区
使用匝间耐压试验仪？
20
2012年10月26日
电机状态评估--（MSE）
电机离线诊断技术
Off-Line Motor Circuit Analysis
电子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专 业技术组织之一（成员人数），拥有来自175个国家的36 万会员（到2005年）。IEEE定义的标准在工业界有极大 的影响。 24
2012年10月26日
电机离线诊断技术—MCA技术
Off-Line Motor Circuit Analysis
MCA技术的原理
修
4
2012年10月26日
事后维修（RM)
优点：
不必投资在状态监测上 不会出现过度维修 适用于少数非重点设备且有备用设备
缺点：
无法预测事故停机
产生设备二次损坏及灾难性后果 生产损失 高额维修费用
管理失控
5
2012年10月26日
案例1
阳新水泥磨循环风机电机故障
2011年4月底阳新公司水泥磨 循环风机电机运行中跳停，并影 响高压总开关跳，导致全厂停电 ，窑停了2个多小时，水泥磨停了 30多小时（幸亏有备用电机）电 机修理用了5天，费用8万余元， 损失巨大！！！
现有维修维护模式费用估算（以一条 日产4000吨水泥熟料生产线估算） 基于MSE的维修维护模式费用估算
电机损坏进行维修估算10万/年 高压电机现场维护至少10万/年
16台高压电机及关键电压电机MSE测试及报告 5000元/台（高压电机）约9万/年，2000元/台 （低压）3万/年 常规维修维护费用（工厂）10万/年
15
10% 5% 1% 20%
2012年10月26日
常规检测/状态监测的模式
过去
现在
16
2012年10月26日
电机监测与管理系统的建立
静态电气测试 SET
欧姆表 / 毫欧表 绝缘电阻计（DA/PI） 动态电气测试 DET 电压表 安培表
高压绝缘测试仪
LCR 测试仪 浪涌测试仪
功率表
数据采集器 电源质量分析仪
现有维修维护模式
1、电机损坏进行维修占5% 2、高压电机现场维护至少1次/年 3、高压电机外送专业维护约1次/3年
4、低压关键电机现场维护至少1次/年
基于MSE的维修维护模式
1、所有重要电机由维修部进行MSE测试每年 1 ～2 次 2、高压电机和关键电机只在测试报告依据上 进行维护维修 3、状态趋势的跟踪分析，提前发现隐患，给 予更科学的维修维护策略 4、降低过度维修和维修失常带来的费用和影 响
23
2012年10月26日
IEEE推荐的电气设备状态检测的时间间隔
电器类别
三相非重要电机 三相生产电机 三相关键电机 DC电机 变压器
干净、干燥 适中
12个月 6个月 3个月 6个月 12个月 9个月 6个月 2个月 6个月 9个月
脏、潮湿
6个月 3个月 1个月 3个月 6个月
注：美国电气和电子工程师协会(IEEE)是一个国际性的
27
2012年10月26日
交流电机的转子电磁特性静态测试
评估内部磁场的建立、气 隙的分布与漏磁；
定子三相电感的平衡依赖 于转子条或绕组的分布；
诊断：断条、不均恒气隙、 铸造缺陷、偏心等。
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2012年10月26日
静态监测 —— 转子电磁特性评估
0 30 60 270 90
L(mH) 0 30 60 90 120 AB 106 106 105 104 104 AC 105 104 104 105 106 BC 104 105 106 106 105
高压电机外送专业维护约60万/3年（分摊 维修维护测试改进（安全套件）硬件及安装费 20万/年） 用15万元 低压关键电机现场维护约5万/年 合计：约21万/年（改进为一次性投入，长久 合计：约45万/年 受益） 22 2012年10月26日
维修部新的专家技术支持服务
1、为甲方的高压电机及关键低压电机提供常规在线测试评估；
MCA的基本原理是将电机看成是一个包含电阻、电感、电容的 复杂电路进行分析，从而诊断其状态。由于ALL-TEST检测仪提供高频 、真正弦波，完全静态模拟电机的运行状态，因此得以准确评估绕组品 质。这一点是包括电桥在内的其它仪器无法做到的。
25
2012年10月26日
MCA技术的核心之一：阻抗测试
定子
静态电路分析（MCA）
动态效率仪
动态电信号分析（ESA） 动态机械测试 DMT 红外分析 振动分析 超声诊断
17
2012年10月26日
电机检测的误区—技术上的误区
绝缘表就可解决问题
对地绝缘问题仅 占电机系统故障中 5%以下！！
18
2012年10月26日
电机检测的误区—认识上的误区
电桥可以检测到匝间短路
2012年10月26日
图例
107 106 105 104 103 1
Inductance (mH)
10.5 9.5 8.5 7.5 6.5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12