应用IEEE Std. 1459-2010标准和Hjorth描述符来识别感应电动机的定子故障

《IEEE Open Journal of the Industrial Electronics Society》：Application of IEEE Std. 1459-2010 and Hjorth Descriptors for the Identification of Stator Faults in Induction Motors

　　

定子匝间短路（ITSC）故障是三相感应电动机（TIM）故障的重要组成部分，工业研究显示其发生率高达36%。基于电流的诊断技术被广泛采用；然而，在电源不对称、制造公差和中等电压不平衡的影响下，这些技术的有效性会降低，因为这些因素会引入负序和谐波成分，掩盖了故障的初始特征，并产生与内部电磁不平衡相似的电流成分。本文研究了从定子电信号中提取的两类特征对故障诊断的能力：一类是由IEEE Std. 1459-2010标准定义的功率量，另一类是Hjorth时域描述符。这两类特征分别对应于在非正弦和非平衡运行条件下可以观察到的不同物理现象：一是电力在宏观范围内的重新分布，二是与环流和早期磁通不对称相关的波形局部变化。通过分层交叉验证的方法评估了模型性能，该方法使用了五种监督分类器，对包含多种ITSC严重程度（正常、1%、3%、5%和10%）、受控电压不平衡、多种机械负载条件以及电源频率变化的标记实验室数据集进行了测试。Hjorth参数对低严重程度的故障具有更高的敏感性，分类准确率超过99%，而IEEE Std. 1459-2010标准定义的量度其准确率在78%到95%之间，这反映了其对微弱失真的敏感性较低，但其本质上是相位不变的。一种结合了IEEE Std. 1459-2010标准描述符中的某些特征与Hjorth参数“活动性”（Activity）和“流动性”（Mobility）的新混合特征集，减少了相位依赖性，使得所有评估分类器的分类准确率均超过99.5%。相关性分析和特征重要性排名也进一步证实了这一点...

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