一．本课题研究背景、目的及意义

由于可靠性需要，美国于七十年代提出了对位于核反应堆内部的电动机进行状态检测的需求，其要求电动机必须在运行状态下被监测仪器持续观察，后续研究又表明电动机运行状态时的相电流、线圈磁通、轴承振动、温度分布等总是被其内部的故障运行状态或隐藏的机械缺陷所影响和决定，由此我们逐渐并探索出基于上述信号检测并调制分析的技术，用于对确定出电动机故障的特征数据。我们将其称为电动机在线电气特征分析[6]。

现代重工业中各种大型电机所占的比重愈来愈大,电站和钢厂的电机发生任何一次事故停机都会给国民经济造成巨大的损失。因此.电机运行的可靠性普遍受到了人们的重视。为了及时发现电机运行中的异常情况,必须对电机的运行状态和参数实现连续监测。通过对监测数据变化情况的分析,可以做到预报事故,有目的地安排 检修时间和重点检修项目,避免事故性强迫停机,确保人身和设备的安全,全面地提高电机运行的可靠性[9]。

随着电力电子技术和计算机网络技术的迅速发展[4]，电机检测技术和电机检测设备在检测方法、集中控制、精确性和可靠性等方面 有了很大的提升。现代的电机检测设备不断地向智能化、数字化和多功能方向发展。随着我国电机检测技术及设备的不断研究和发展，将使我国在高效超高效电动机 测试技术水平与国际上的先进水平一致，甚至在一定程度上超越或达到国际领先地位。同时带领行业技术发展，推进我国电机系统节能发展进程，为行业发展和国家 经济、社会的发展带来巨大利益。

IEEE标准规定电机特性测试一般有三种方法[8]：1给电机外加一个恒负载；2利用电机惯性负载；3电机和其它更容易测得的参数之间建模来考察两者的关系。每一种方法都有其优缺点。1给电机外加负载。不管是机械的还是电子的，都要把电机和负载进行耦合，这是十分耗时的，而且由于外加负载的限制，测试速度和扭矩都不可能很大，但是测试扭矩又不可以很小，因为有一个很大的外加负载误差存在，例如连吊环器误差，负载本身惯量误差等。从而决定了此方法不能用于微小和大型电机测试,更难实现大批电机的测量暨生产线全检。2利用电机惯性负载，这是近几年在欧美非常流行的测试方法，不仅测试快速，而且测试非常准。但是前提条件必须精准地测试出电机的转动惯量和电机加速阶段的角加速度。3 电机和其它更容易测得的参数之间建模来考察两者的关系。建模是一种间接的方法，不能测试电机输出量，因此容易出现错误。一般不采用。

电动机的状态监测和故障诊断技术是设备维修及预防设备故障的前提[7]。有效地监控电动机的运行状况，避免电动机的过修与失修，降低检修费用，减少检修时间，保障生产的安稳运行，不断提高电动机完好率及使用效益率。目前，大中型电动机的检修仍然实行计划检修，其检修周期是根据设备实际运行小时数(电动机累计运行时间)来确定的，当日常维护巡检中发现设备运行状况变差时，根据设备管理人员的经验对设备安排检修，无论是按电动机累计运行时间还是按设备运行状况确定电动机大修的方法都过于陈旧，无法避免电动机的过修与失修，大力开展状态监测，提高故障诊断及状态预测的准确性，推行状态维修，不仅是现代化企业生产的可观要求，也是设备管理维修工作的必然发展趋势[10]。以往在工业现场通常通过日常维护和值班人员对电动机的状态进行监测，监测项目除温度、电机功率、电流等常规项目外，按规定振动、噪声通常也是需监测的项目，但往往没有检测手段或判断标准，只能靠维护人员手摸或耳听来判断电机的运行状况，由于缺乏可靠的科学依据，对其状态评价也往往是不准确的，因而电动机轴承烧毁、转子损伤等故障时有发生，因停机维修而造成的经济损失往往是很惊人的。所以对电机的在线监测是很有必要的[11]。

二．国内外研究电机在线监测的技术现状

电机在线监测技术经过几十年的发展主要研究出了以下两种基本测试技术[6]。基于信号检测诊断方法以及基于故障的数学模型建立识别诊断故障。信号检测诊断方法又分为定子电流频谱分析法、对称分量法、PARK矢量方法；轴向磁通分析；振动信号分析；建模方法主要就是参数估计法。检测出数据后再通过模数转换装置传输到电脑终端并显示，以实现在线监测的需求[12]。

三．本课题使用的软件与技术

MATLAB[1]是由美国Mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中[2]，为科学研究、工程设计等众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式[3]，代表了当今国际科学计算软件的先进。