基于WSNs的电动机故障智能诊断和保护系统设计.pdfVIP

学兔兔 I 匐 化 基于WSNs的电动机故障智能诊断和保护系统设计 Design of intelligent motor fault diagnosis and protection system based on WSNs 高相铭’，孙志富’，何民会 GA0 Xiang．ming。，SUN Zhi．fu ，HE Min．hui (1．安阳师范学院 物理与电气工程学院，安阳455000；2．中原油田石油化工总厂。濮阳457062) 摘 要：针对电动机保护中存在的现场综合保护系统通信功能不强、综合保护与早期故障诊断不能有 机结合等问题，设计了一种基于无线传感器网络 (WSNs)的电动机故障智能诊断与保护系 统。重点介绍了具有现场综合保护功能的传感器节点的设计方案和霍尔电流传感器在电机故 障诊断中的具体应用方法，给出了传感器节点的软件流程图。实验结果表明：系统能准确诊 断电机的各类故障并实施有效保护，而采用无线传感器网络的数据传输方案保证了故障诊断 所用数据的实时性和准确性。 关键词：无线传感器网络；故障智能诊断；电机保护 中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1 009—01 34(201 2)1 0(下)一0021—03 Doi：1 0．3969／J．issn．1 009-01 34．201 2．1 0(下)．07 0 引言 障特征向量，利用人工蜂群算法优化的支持向量 无线传感器网络 (Wireless Sensor Networks， 机模型对电动机的转子故障进行实时诊断。 WSNs)是由一组传感器节点通过无线方式并采用 基于WSNs的电动机故障智能诊断和保护系 自组织的形式构成的一个传感器网络，网络中大 统结构如图1所示，它主要由三部分构成：无线 量的传感器节点协同工作，对处在网络覆盖区内 传感器网络、GPRS网络和上位计算机。 的被监测对象的相关信息实施监测、感知和采集， 然后将被测信息经由无线网络传送到监控中心计 算机。WSNs所具有的数据传输安全可靠、组网灵 活和设备接入网络快等特点使其在工业现场的应 用中崭露头角¨j。 长期以来，处于复杂工业环境下的电动机故 障时有发生。尽管工业生产中的电动机都配备现场 综合保护装置，但是这些装置只有在电动机相关 运行参数达到或超过系统的整定参数值时才能够 图1 系统总体结构图 动作，因而并不具有预防功能。基于此，我们研究 系统中的无线传感器网络由一个网络协调器 开发了基于无线传感器网络与支持向量机模型的 节点和大量的传感器节点组成。传感器节点又称 电动机故障智能诊断和保护系统，实现了电动机 感知节点，它一方面将采集到电机定子电流数据 的早期故障诊断和现场综合保护功能的一体化。 通过无线方式发送给协调器节点；另一方面对实 1 系统总体设计 时采集的定子电流信号利用三相对称分量法进行 通过分析电动机各类故障的特征，我们最终 分解，并根据各电流分量的值来判断故障类型，