CN102842887A - 一种用电设备抗晃电保护方法及其抗晃电保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电网晃电状态下电机或用电设备抗晃电保护方法及其抗晃电保护装置，该方法判断识别电网晃电故障的步骤为过流闭锁失压超时判断流程和保护装置充电的步骤，可以根据延时启动时间设定值延时发出晃电恢复再启动信号。该抗晃电保护装置包含用于执行抗晃电保护功能的硬件模块和用于识别电网晃电故障的晃电状态判断逻辑功能模块，本发明在电网晃电识别技术方案中采用的过流闭锁失压判断、失压超时闭锁判断以及电压恢复判断，可以有效地区分电网故障与电机短路事故、电网晃电故障与电网失电事故等不同性质、不同类型的故障或事故事件，避免了保护装置在电机短路事故以及电网失电事故误动作事件发生，保障了设备和人身安全。

Description

一种用电设备抗晃电保护方法及其抗晃电保护装置

技术领域

本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种电网晃电状态下电机等用电设备抗晃电保护方法及其抗晃电保护装置。

背景技术

晃电是指电网电压因雷击、电网中某一电路电气短路事故或电气操作等原因造成的电网瞬时波动乃至瞬时失压的电气故障现象。

由于晃电过程是瞬间的，且受其影响的只是电压量，故绝大部分电气设备是不会因晃电故障本身而导致损坏的，但电网电压的瞬间降低会导致依赖电网电压供电的交流接触器线圈电源电压瞬时降低。一般情况下，晃电故障时间只要大于60毫秒、电压值低于70％额定电压值，交流接触器铁芯会因交流接触器线圈电压的降低而动作跳闸，交流接触器的主触点随即分闸。交流接触器是远距离控制、联锁控制的关键电气元件，其主触点控制着电机等用电设备的电源，交流接触器主触点的分闸，会使电机等用电设备因失去电源而停止运行。值得一提的是，失去控制电源的普通交流接触器主触点分闸后是不会自动合闸的，需依赖人工恢复合闸。因此，晃电结束后，电机等用电设备将在较长时间段内处于停止运行的状态，给供电可靠性要求比较高的企事业的安全生产、产品质量等方面带来直接的以及间接的经济损失。

为避免晃电故障给企事业带来的经济损失，各电气控制研究机构、电气控制元件制造单位对晃电故障物理特性、控制元件特性作了大量的研究。目前具有代表性的抗晃电技术有二种方法：其一、研制具有抗晃电特性的交流接触器，其二、给交流接触器线圈提供UPS不间断控制电源。

中国发明专利申请“抗晃电智能交流接触器”(申请号CN200810072005，公开号CN101393819)公开了一种抗晃电交流接触器，包括大功率整流电路，采样电路，检测电路，大功率开关管，光耦隔离器，储能器，反激式拓扑电路，高频变压器，单片机***，通信模块，光耦合器件的电源及接触器本体，利用高压起动回路完成启动，利用连接到储能器的失压保持回路完成接触器线圈在晃电状态维持吸合。该发明的抗晃电交流接触器虽然具有在晃电事故发生时自保持、不发生晃电事故时正常分断的功能，但是，由于储能器会延长跳闸动作时间，当电机等用电设备自身发生短路事故，需要交流接触器快速跳闸时，往往会因储能器和失压保持回路的存在而无法及时动作。给交流接触器线圈提供UPS不间断电源的方法同样也包含了储能电路，也会增加控制***的反应时间。一个大中型企业的110KV等级电网管控的电机等用电设备数量高达数千台乃至上万台，短路故障产生的巨大的短路电流不但会给电机等用电设备本身造成致命的损害，也会给电网及供电设备产生严重影响。当电网中某一回路发生短路事故时，如果带有储能器的抗晃电交流接触器的不能快速跳闸，造成的整个电网电压瞬间降低，短路故障进一步扩大为电网晃电故障，导致同一电网中众多的电机等用电设备同时集体“罢工”，给企业生产带来严重的影响。

除此之外，抗晃电交流接触器电路结构复杂，动作可靠性相对较低，维修困难；UPS不间断电源是集中提供的，而电机等负载是分散在各处的，需要增加大量的UPS不间断电源与众多的交流接触器之间连接的线路，新增设的UPS不间断电源及连接线路不仅提高了项目投资成本，且控制线路的故障概率相对较大。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用电设备抗晃电保护方法，解决现有技术采用抗晃电接触器和给交流接触器线圈提供UPS不间断电源的抗晃电方法不能正确识别低电压原因，不能快速跳闸造成故障扩大的技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种使用计算机程序控制实现用电设备抗晃电保护方法，包含以下步骤：

a)用于输入设定参数并将设定参数存储到存储装置的步骤，所述的设定参数至少包括过流设定值和晃电允许时间设定值；

b)用于采样输入的步骤，该步骤对电网电压和负载电流实时采样输入，并将采样值存储到存储装置；

c)用于比较采样值和设定参数，判断识别电网晃电故障的步骤；

d)用于抗晃电再启动输出的步骤，该步骤通过输出端口发出晃电恢复再启动信号，控制用电设备恢复运行；

e)用于退出抗晃电保护状态的步骤，

所述的判断识别电网晃电故障的步骤c为过流闭锁失压超时判断流程，该流程包括如

下步骤：

c1)用于判断失压状态的步骤，该步骤比较电压采样值与低电压设定值，若电压采样值小于低电压设定值，则判定为失压状态，转到过流闭锁比较步骤c2，否则，转到判断电压恢复的步骤c4；

c2)用于判断过流闭锁的步骤，该步骤比较电流采样值与过流设定值，若电流采样值大于过流设定值，则判定为过流闭锁状态，转到步骤e退出抗晃电保护状态，否则，进入步骤c3；

c3)用于启动失压定时器的步骤；

c4)用于判断电压恢复的步骤，该步骤比较电压采样值与恢复电压设定值，若电压采样值大于恢复电压设定值，则判定为电压恢复状态，进入步骤c5，否则，返回采样输入步骤b；

c5)用于判断失压超时的步骤，该步骤比较失压时间与晃电允许时间设定值，若失压时间大于晃电允许时间设定值，则判定为失压超时状态，转到步骤e退出抗晃电保护状态，否则，判定为晃电故障，转到步骤d，执行抗晃电再启动操作。

本发明的使用计算机程序控制实现用电设备抗晃电保护方法的较佳的技术方案是在所述的采样输入步骤b之后还包括用于保护装置充电的步骤b1，该步骤包含以下动作：

比较电压采样值与恢复电压设定值，判断有压条件；

比较电流采样值与有流设定值，判断有流条件；

若同时满足有压条件和有流条件，启动充电计时器，执行充电时间计时；

比较充电时间和稳定时间设定值，若充电时间达到稳定时间设定值，则进入保护装置充电完成状态，转到判断识别电网晃电故障的步骤c，否则，返回采样输入步骤b，

所述的退出抗晃电保护状态的步骤e是保护装置放电步骤，该步骤包括如下动作：

停止并清除充电计时器；

退出保护装置充电完成状态。

本发明的使用计算机程序控制实现用电设备抗晃电保护方法的更好的技术方案是：

所述的采样输入步骤b的采样值至少包括三相电压采样值和三相电流采样值；

所述的判断失压状态的步骤c1包含对三相电压采样值与低电压设定值的比较结果进行“与”运算的动作；

所述的判断过流闭锁的步骤c2包含对三相电流采样值与过流设定值的比较结果进行“或非”运算的动作；

所述的判断电压恢复的步骤c4包含对三相电压采样值与恢复电压设定值的比较结果进行“或”运算的动作。

本发明的使用计算机程序控制实现用电设备抗晃电保护方法的进一步改进的技术方案是：步骤a中所述的设定参数还包含延时启动时间设定值，所述的用于抗晃电再启动输出的步骤d还包括启动延时器和根据延时启动时间设定值延时发出晃电恢复再启动信号的动作。

本发明的另一个目的是要提供一种实施上述方法的抗晃电保护装置，解决现有技术的抗晃电交流接触器的电路结构复杂、成本高、可靠性较低、维修困难的技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种实施上述抗晃电保护方法的抗晃电保护装置，由微机保护器、电压变送器、电流互感器、交流接触器、启动按钮、停止按钮、控制开关组成，所述的微机保护器包含电流信号处理模块、电压信号处理模块、电源模块、中央处理单元、控制模块和人机交互单元，电压变送器连接到电网电压输入端，电流互感器与交流接触器的主触点串联连接到负载电流回路中，电压变送器的输出通过电压信号处理模块连接中央处理单元，电流互感器的输出通过电流信号处理模块连接到中央处理单元，控制模块连接到控制开关、启动按钮、停止按钮、交流接触器的辅助触点和线圈连接的控制回路，其特征在于所述的中央处理单元至少包含如下功能模块：

用于执行抗晃电保护方法的控制程序的微处理器；

用于存储所述的抗晃电保护方法的控制程序的程序存储装置；

用于电压和电流采样输入的模数转换模块；

用于存储电压和电流采样值的寄存器或数据存储装置；

用于存储通过人机接口单元输入的设定参数的数据存储装置；

用于比较采样值和设定参数的比较器软件功能模块；

用于识别电网晃电故障的晃电状态判断逻辑功能模块。

一种适用于三相电网的实施上述抗晃电保护方法的抗晃电保护装置，上比较器软件功能模块包括：

三个用于比较三相电压采样值与低电压设定值、判断失压状态的比较器；

三个用于比较三相电流采样值与过流设定值、判断过流状态的比较器；

三个用于比较三相电压采样值与恢复电压设定值、判断电压恢复的比较器。

本发明的实施上述抗晃电保护方法的抗晃电保护装置的一种较佳的技术方案是：

所述的晃电状态判断逻辑功能模块包含过流闭锁失压判断模块、失压超时判断模块和超时闭锁电压恢复判断模块；

所述的过流闭锁失压判断模块由失压判断与门、过流判断或非门和过流闭锁与门组成，三个判断失压状态的比较器的输出端连接到失压判断与门的输入端，三个判断过流状态的比较器的输出端连接到过流判断或非门的输入端，失压判断与门和过流判断或非门的输出端连接到过流闭锁与门的输入端；

所述的失压超时判断模块是一个包含定时器的逻辑判断模块，过流闭锁与门的输出端连接到定时器，启动定时器进行失压计时，若定时器的计时值小于晃电允许时间设定值，失压超时判断模块输出高电平，否则，输出低电平；

所述的超时闭锁电压恢复判断模块由电压恢复判断或门和超时闭锁与门组成，三个判断电压恢复的比较器的输出连接到电压恢复判断或门的输入端，电压恢复判断或门的输出端和失压超时判断模块的输出端连接到超时闭锁与门的输入端；

所述的晃电状态判断逻辑功能模块通过超时闭锁与门的输出端连接到所述的控制模块，通过控制模块发出晃电恢复再启动信号。

本发明的实施上述抗晃电保护方法的抗晃电保护装置的更好的技术方案是：所述的抗晃电保护装置还包含延时器功能模块，所述的晃电状态判断逻辑功能模块的输出端连接到延时器功能模块，启动延时器按照延时启动时间设定值延时，通过所述的控制模块延时发出晃电恢复再启动信号。

本发明的实施上述抗晃电保护方法的抗晃电保护装置的一种更好的技术方案是：所述的抗晃电保护装置还包含保护装置充放电功能模块，所述的保护装置充放电功能模块由有压判断与门、有流判断与门、充电启动与门和充电计时器组成，有压判断与门和有流判断与门的输出端连接到充电启动与门的输入端，充电延时与门的输出端连接到启动充电计时器，若同时满足有压条件和有流条件，充电计时器启动计时，若充电计时器的计时值超过充电计时设定值，充电计时器输出高电平，进入保护装置充电完成状态。

上述保护装置充放电功能模块的充电计时器设有放电复位输入端，该放电复位输入端通过或门连接到晃电状态判断逻辑功能模块，若所述的晃电状态判断逻辑功能模块检测到过流闭锁状态或失压超时状态，或者发出晃电恢复再启动信号之后，放电复位输入端置为高电平，保护装置放电并退出保护装置充电完成状态。

本发明的有益效果是：

本发明在电网晃电识别技术方案中采用的过流闭锁失压判断、失压超时闭锁判断以及电压恢复判断，可以有效地区分电网故障与电机短路事故、电网晃电故障与电网失电事故等不同性质、不同类型的故障或事故事件，避免了保护装置在电机短路事故以及电网失电事故误动作事件发生，保障了设备和人身安全；

本发明在控制软件结构设计采用通过人机接口输入并存储设定参数，可灵活地实现按负荷特性、网络特性设定过流设定值、晃电允许时间设定值和延时启动时间设定值等基本检测和控制参数，提高了抗晃电保护的可靠性和控制精度；

本发明所采用的保护装置充放电方案，不仅可以有效地避免因保护装置误动作或电网长期失电而导致电机突然启动，保障了设备及人身安全；而且还保障了晃电装置在电网晃电状态下只动作一次，避免短时间内因***反复晃电导致电机反复启动和停止。

本发明所采用的所采用的晃电恢复延时启动方案，可根据用电设备性质配置不同的延时启动时间设定值，实现电网晃电时，电机和用电设备的分批启动，使电网免受大电流冲击；

本发明所采用与门和或门逻辑判断功能模块完成晃电状态判断逻辑，可以地避免保护装置的误动或拒动，保障了保护装置动作的可靠性；

本发明方法采用计算机程序控制实现晃电识别与保护功能，不仅解决了现有的抗晃电交流接触器的电路结构复杂、成本高、可靠性较低、维修困难的问题，而且具备保护功能强大灵活、管理设置方便、采样速度快、采样稳定性好、控制精度高和抗干扰强等特点。

附图说明

图1使用计算机程序控制实现用电设备抗晃电保护方法的软件流程图；

图2抗晃电保护装置的微机保护器硬件结构框图；

图3晃电状态判断逻辑功能模块的逻辑框图；

图4抗晃电保护装置的硬件结构及接线图；

图5保护装置充放电功能模块的逻辑框图。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。

图1是本发明的使用计算机程序控制实现用电设备抗晃电保护方法第一个实施例的软件流程图，本实施例的流程图仅包含了实现用电设备抗晃电保护方法的基本步骤，不包含本专业普通技术人员所熟悉的微机***计算机软硬件上电初始化等过程所需的公知程序步骤。本发明提供的实现用电设备抗晃电保护方法的基本步骤包括：

步骤a，用于输入设定参数并将设定参数存储到存储装置的步骤：

实现用电设备抗晃电保护所涉及的参数包括用于判定失压的低电压设定值，用于判定过电流的过流设定值，用于判定上电和电压恢复的恢复电压设定值，用于判断装置充电的有流设定值，用于判断充电稳定的充电计时设定值，用于失压超时判断的晃电允许时间设定值、用于延时启动控制的延时启动时间设定值等设定参数。在本实施例中，低电压设定值取电源相电压的70％＝154V，恢复电压设定值取电源相电压的90％＝198V，有流设定值固定取值1000mA、充电计时设定值固定取值10S，为方便操作，这些固定参数预先设置并存储在存储器中。过流设定值d1、晃电允许时间设定值d2和延时启动时间设定值d3根据需要负载设定，可通过微机保护器之输入按键组1073输入，并存储在中央信号处理单元105之EPROM存储器1053中，参见图2。

步骤b，用于采样输入的步骤，该步骤对电网电压和负载电流实时采样输入，并将采样值存储到存储装置：

三相电压Ua、Ub、Uc经电压变送器200转换后成为直流模拟信号，通过电流信号处理模块102传送给中央处理单元105，三相电流Ia、Ib、Ic经电流互感器300转换后成为mA级电流信号，通过电压信号处理模块103传送给中央处理单元105，再由中央处理单元105之模数转换器1051转换为电压采样值和电流采样值，存储到采样通道的寄存器中，在本实施例中，电压采样值和电流采样值包括三相电压采样值和三相电流采样值。

步骤c，用于比较采样值和设定参数，判断识别电网晃电故障的步骤：

在本实施例中，本步骤称为过流闭锁失压超时判断流程，其基本逻辑功能如图3所示，包括用于判断失压状态的步骤f，用于判断过流闭锁的步骤g，用于启动失压定时器的步骤h，用于判断电压恢复的步骤i和用于判断失压超时的步骤j。

步骤d，用于抗晃电再启动输出的步骤，该步骤通过输出端口发出晃电恢复再启动信号，控制用电设备恢复运行：

在本实施例中，本步骤包括启动延时器和根据延时启动时间设定值延时发出晃电恢复再启动信号的动作。若步骤c判断结果为电网晃电故障，程序控制启动延时器进行计时，计时至延时启动时间设定值d3值时，发出触发信号给控制模块106，通过控制模块的继电器触点1062发出。设置延时启动的目的是为了避免电机和用电设备在发生晃电事故时同时启动，形成较大的冲击电流。通过设置不同的延时启动时间设定值d3数值，实现电机和用电设备分批启动，可以减缓晃电结束后，电机和用电设备启动对电网的冲击。

本实施例的技术方案还包含保护装置充电的步骤，设置保护装置充电的环节，是为了避免晃电保护装置误动作，其逻辑功能如图5所示。

步骤k，包含以下动作：

比较电压采样值与恢复电压设定值，判断有压条件，在本实施例中，有压条件是电源电压要达到额定相电压220V的90％，即，U＞198V；

比较电流采样值与有流设定值，判断有流条件，在本实施例中，有流条件是负载电流要达到1000mA，即I＞1000mA；

若同时满足有压条件和有流条件，启动充电计时器，执行充电时间计时；

比较充电时间和稳定时间设定值，在本实施例中，稳定时间设定值为10S，若充电时间达到稳定时间设定值，即，t＞10S，则进入保护装置充电完成状态，转到判断识别电网晃电故障的步骤c，否则，返回采样输入步骤b。

步骤e，用于退出抗晃电保护状态的步骤：

设置本步骤的目的是保证本发明的抗晃电保护方法在程序执行结束后恢复状态，在本实施例中，本步骤为保护装置放电步骤，该步骤包括如下动作：

停止并清除充电计时器；

退出保护装置充电完成状态。

以下再结合图1和图3对步骤c所述的过流闭锁失压超时判断流程进一步加以说明，该流程包括如下步骤：

步骤c1，用于判断失压状态的步骤，该步骤比较电压采样值与低电压设定值，在本实施例中，低电压设定值为154V，即判断条件为U＜154，若电压采样值小于低电压设定值，则判定为失压状态，转到过流闭锁比较步骤c2，否则，转到电压恢复判断的步骤c4；

在本实施例中，判断失压状态的步骤c1包含对三相电压采样值与低电压设定值的比较结果进行“与”运算的动作，即，本步骤的判据是Ua、Ub、Uc均小于154V为低电压；

本步骤检测到低电压信号，就说明***异常，此异常有可能是电机或用电设备短路事故引起的，也有可能是电网短时或长时失压引起的，因此，需要进一步通过步骤c2进行过流闭锁判断，避免因短路造成的低电压造成保护装置误动作。

步骤c2，用于判断过流闭锁的步骤，该步骤比较电流采样值与过流设定值d1，即判断条件为I＞d1，若电流采样值大于过流设定值，则判定为过流闭锁状态，转到步骤e退出抗晃电保护状态，否则，进入步骤c3；

在本实施例中，判断过流闭锁的步骤c2包含对三相电流采样值与过流设定值的比较结果进行“或非”运算的动作。

步骤c3，用于启动失压定时器的步骤；

步骤c4，用于判断电压恢复的步骤，该步骤比较电压采样值与恢复电压设定值，在本实施例中，恢复电压设定值为198V，即判断条件为U＞198，若电压采样值大于恢复电压设定值，则判定为电压恢复状态，进入步骤c5判断失压超时，否则，返回采样输入步骤b；

在本实施例中，判断电压恢复的步骤c4包含对三相电压采样值与恢复电压设定值的比较结果进行“或”运算的动作。

步骤c5，用于判断失压超时的步骤，该步骤比较失压时间与存储装置中储存的晃电允许时间设定值d2，若失压时间大于晃电允许时间设定值，则判定为失压超时状态，说明低电压的原因不是电网晃电引起，而是电网长期失电，程序转到步骤e退出抗晃电保护状态，否则，判定为晃电故障，转到步骤d，执行抗晃电再启动操作。

图4是本发明的实施上述抗晃电保护方法的抗晃电保护装置的一个实施例的硬件结构及接线图。本实施例的抗晃电保护装置采用一体化结构，由微机保护器100、电压变送器200、电流互感器300、交流接触器400、启动按钮500、停止按钮600、控制开关700组成，所述的微机保护器100包含电流信号处理模块102、电压信号处理模块103、电源模块104、中央处理单元105、控制模块106和人机交互单元107，电压变送器200连接到电网电压输入端，电流互感器300与交流接触器400的主触点串联连接到负载电流回路中，电压变送器200的输出通过电压信号处理模块103连接中央处理单元105，电流互感器300的输出通过电流信号处理模块103连接到中央处理单元105，控制模块106连接到控制开关700、启动按钮500、停止按钮600、交流接触器400的辅助触点401和线圈402连接的控制回路。

在本实施例中，电压变送器200用于将电网中的电压隔离变送成电压信号处理模块103所要求的直流模拟信号。所述电流互感器300为三相组合式电流互感器，用于将负载电流转换到电流信号处理模块102所要求的输入电流范围。交流接触器400的主触头用于控制电机一次回路电源接通或切断，其二次触头401与启动按钮500并联，用于电机启动后保持控制交流接触器线圈402通电，交流接触器线圈402用于控制交流接触器主触头闭合或断开。启动按钮500、停止按钮600，控制开关700型号用于抗晃电控制装置控制回路接通或切断。

在本实施例中，抗晃电保护装置通过外部断路器DL连接到三相交流电源，连接到抗晃电保护装置的外部负载为电机。抗晃电保护装置的外部接线端接线方法为，保护装置的接线端T1、T3、T5分别连接断路器DL的下桩头L1、L2、L3；保护装置的接线端T2、T4、T6分别连接电机的进线桩头U、V、W，接线端N与电源N线连接。

本实施例的抗晃电保护装置的内部主回路接线方法为，三根单芯电缆分别连接装置的接线端T1、T3、T5，并穿过电流互感器300铁芯后分别与交流接触器400主触头J1、J2、J3连接，交流接触器400主触头J4、J5、J6分别与装置的接线端T2、T4、T6连接。

本实施例的抗晃电保护装置的内部控制回路接线方法为，由装置的接线端T5引出控制线1，连接至控制开关700左侧接线端，控制开关700右侧接线端引出控制线3，连接至停止按钮600左侧接线端，停止按钮600右侧接线端引出控制线5，连接至微机保护器开关量接线端排108之输出公共接线端OCOM，微机保护器开关量输出接线端排108之接线端O1引出控制线7，连接至启动按钮500右侧接线端，启动按钮500左侧接线端引出控制线9，连接至交流接触器线圈402左侧接线端，交流接触器线圈402右侧接线端引出控制线2，连接至保护装置的接线端N。

本实施例的抗晃电保护装置的内部测量回路接线方法为，由保护装置的接线端T1、T3、T5分别引出控制线11、12、13，连接至电压变送器200输入接线端Ua、Ub、Uc，由电压变送器200输出接线端A、B、C分别引出控制线21、22、23，连接至微机保护器检测接线端排101之接线端Ua、Ub、Uc。三相组合式电流互感器300二次线Ia、Ib、Ic，直接与微机保护器检测接线端排101之Ia、Ib、Ic接线端连接。

本实施例的抗晃电保护装置的电机启动操作的控制回路为：

电源线L3-控制开关700-停止按钮600-电器常闭触点1061-启动按钮500-交流接触器线圈402-电源线N

本实施例的抗晃电保护装置的启动后运行状态的控制回路为：

电源线L3-控制开关700-停止按钮600-继电器常闭触点1061-辅助触头401-线圈402-电源线N

电机停止操作时，按动停止按钮600，交流接触器线圈402失电，其辅助触头401断开，使停止按钮600复位以后，保持了交流接触器线圈402的开路。

电网晃电时的特征是电源先失压，尔后电压瞬间恢复正常。在电网电压无压时，交流接触器线圈402因电网失压断电，装置中微机保护器100检测到电网晃电后，其输出继电器动作，则输出继电器之触点1061由闭合改为断开、触点1062由断开改为闭合，电网发生晃电故障时，本实施例的抗晃电保护装置的控制回路为：

电源线L3-控制开关700-停止按钮600-继电器常开触点1062-线圈402-电源线N

交流接触器线圈402将在电网电压恢复及微机保护器输出继电器触点1062闭合的作用下恢复受电。

在本实施例中，电流信号处理模块102为整流放大滤波电路，其作用是将由电流互感器300采集到的电流模拟量信号整流成直流信号送入中央信号处理单元105中的数模转换器1051进行AD转换。AD转换采用同步采样模式，即同时采集同一个通道的电压和电流值；同时，在采样通道配置寄存器中将三个电压电流通道依次排列，使得在一次定时器触发下，一次性完成所有通道的转换。电压信号处理模块103为分压滤波电路，其作用是将由电压变送器200采集到的电压模拟量信号，转换成直流信号后送入中央信号处理单元105中的数模转换器1051进行AD转换计算，所有的模数转换均采用内部定时器中断触发。电源模块104为交直流转换电路，其作用是将输入的220V电源转换为稳定的5V直流电源，作为中央信号处理单元105直流电源。所述中央信号处理单元105为微机保护器100核心模件，由12位高精度数模转换器1051、高性能微处理器1052、大容量存储器1053组成。控制模块106为输出继电器，输出继电器有2副触点，其中一副常开触点1062用于接通电网晃电时交流接触器400控制回路。人机交互单元107的主要功能是实现传达人对装置的命令及显示装置内的各种信息，相当于电脑键盘和显示器的结合体，通过人机交互单元，能方便地依据不同的保护对象和要求，输入或修订过流设定值d1、晃电允许时间设定值d2和延时启动时间设定值d3等设定值，查看各种保护信息及装置维护信息。人机交互单元107由LED显示器1071、状态指示灯组1072、输入按键组1073组成。LED显示器1071由4个数码管组成，用于显示整定值、状态量以及测量值。状态指示灯组1072由2个指示灯组成，分别给出电源告警及装置故障告警信号，正常时指示灯常量，故障时指示灯闪烁。按键组1073由5个触摸式按键组成，分别用于，装置动作后复归、菜单显示、参数设定递增、参数设定递减、参数设定确认。

在本实施例中，中央处理单元105还包含如下功能模块：

用于执行抗晃电保护方法的控制程序的微处理器1052；

用于存储所述的抗晃电保护方法的控制程序的程序存储装置1053；

用于电压和电流采样输入的模数转换模块1051；

用于存储电压和电流采样值的寄存器或数据存储装置，该寄存器或数据存储装置可以是微处理器内部集成的存储功能单元，也可以是EPROM存储单元1053；

用于存储通过人机接口单元输入的设定参数的数据存储装置1053；

用于比较采样值和设定参数的比较器软件功能模块；

用于识别电网晃电故障的晃电状态判断逻辑功能模块。

上述比较器软件功能模块包括：三个用于比较三相电压采样值与低电压设定值、判断失压状态的比较器；三个用于比较三相电流采样值与过流设定值、判断过流状态的比较器；三个用于比较三相电压采样值与恢复电压设定值、判断电压恢复的比较器。

上述晃电状态判断逻辑功能模块包含过流闭锁失压判断模块L01、失压超时判断模块L01和超时闭锁电压恢复判断模块L03，参见图3。设置晃电状态判断逻辑功能模块的目的是用来识别低电压是电网电压晃动引起的还是因电机过流引起的，如果低电压是电网晃动引起则启动抗晃电保护功能，反之，则闭锁抗晃电保护功能。

过流闭锁失压判断模块L01由失压判断与门L011、过流判断或非门L012和过流闭锁与门L013组成，三个判断失压状态的比较器的输出端连接到失压判断与门L011的输入端，三个判断过流状态的比较器的输出端连接到过流判断或非门L012的输入端，失压判断与门L011和过流判断或非门L012的输出端连接到过流闭锁与门L013的输入端。

失压超时判断模块L02是一个包含定时器Lbd的逻辑判断模块，过流闭锁与门L013的输出端连接到定时器Lbd，启动定时器Lbd进行失压计时，若定时器Lbd的计时值小于晃电允许时间设定值d2，失压超时判断模块L02输出高电平，否则，输出低电平。

所述的超时闭锁电压恢复判断模块L03由电压恢复判断或门L031和超时闭锁与门L032组成，三个判断电压恢复的比较器的输出连接到电压恢复判断或门L031的输入端，电压恢复判断或门L031的输出端和失压超时判断模块L02的输出端连接到超时闭锁与门L032的输入端；电压恢复判断模块L03采用或门的目的是为了避免因某相二次线路断线，装置拒动，提高抗晃电装置的可靠性。

晃电状态判断逻辑功能模块通过超时闭锁与门L032的输出端输出电网晃电信号，晃电状态判断逻辑功能模块可以直接连接到控制模块106，通过控制模块106发出晃电恢复再启动信号。

本实施例的抗晃电保护装置还包含软件功能模块延时器，在本实施例中，晃电状态判断逻辑功能模块的输出端连接到延时器功能模块，由程序控制启动延时器按照延时启动时间设定值d3延时，通过所述的控制模块106延时发出晃电恢复再启动信号。

本实施例的抗晃电保护装置还包含保护装置充放电功能模块，所述的保护装置充放电功能模块由有压判断与门L11、有流判断与门L12、充电启动与门L13和充电计时器Lcd组成，参见图5，有压判断与门L11和有流判断与门L12的输出端连接到充电启动与门L13的输入端，充电延时与门L13的输出端连接到启动充电计时器Lcd，若同时满足有压条件和有流条件，即U＞198V，I＞1000mA，充电计时器Lcd启动计时，若充电计时器Lcd的计时值超过充电计时设定值10S，充电计时器Lcd输出高电平，进入保护装置充电完成状态。

上述保护装置充放电功能模块的充电计时器Lcd设有放电复位输入端，该放电复位输入端通过或门连接到晃电状态判断逻辑功能模块，若所述的晃电状态判断逻辑功能模块检测到过流闭锁状态或失压超时状态，或者发出晃电恢复再启动信号之后，放电复位输入端置为高电平，保护装置放电并退出保护装置充电完成状态。

设置微机保护器充电环节，是为了避免晃电装置误动作，这是因为，在合上断路器DL以前，装置满足无压、无流条件，L013与门输出为1，合上断路器DL后，装置突然来电，L031或门的输出为1，晃电装置将会动作，从而会导致电机经延时器延时后非计划启动，危及人员安全。设置了充电环节后，由于合上断路器DL以前，装置无流，即I＜1000mA，装置不会充电，那么此时即使装置满足无压、无流条件，装置也不会动作，只有在合上断路器DL后，满足充电的有压条件，继而合上电机启动按钮500后，满足充电的有流条件，再经10秒延时后，满足充电的稳定运行条件，装置才会完成充电，从而为晃电装置的运行作准备。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种使用计算机程序控制实现用电设备抗晃电保护方法，包含以下步骤：

a)用于输入设定参数并将设定参数存储到存储装置的步骤，所述的设定参数至少包括过流设定值和晃电允许时间设定值；

b)用于采样输入的步骤，该步骤对电网电压和负载电流实时采样输入，并将采样值存储到存储装置；

c)用于比较采样值和设定参数，判断识别电网晃电故障的步骤；

d)用于抗晃电再启动输出的步骤，该步骤通过输出端口发出晃电恢复再启动信号，控制用电设备恢复运行；

e)用于退出抗晃电保护状态的步骤，

其特征在于：

所述的判断识别电网晃电故障的步骤c为过流闭锁失压超时判断流程，该流程包括如下步骤：

c1)用于判断失压状态的步骤，该步骤比较电压采样值与低电压设定值，若电压采样值小于低电压设定值，则判定为失压状态，转到过流闭锁比较步骤c2，否则，转到判断电压恢复的步骤c4；

c2)用于判断过流闭锁的步骤，该步骤比较电流采样值与过流设定值，若电流采样值大于过流设定值，则判定为过流闭锁状态，转到步骤e退出抗晃电保护状态，否则，进入步骤c3；

c3)用于启动失压定时器的步骤；

c4)用于判断电压恢复的步骤，该步骤比较电压采样值与恢复电压设定值，若电压采样值大于恢复电压设定值，则判定为电压恢复状态，进入步骤c5，否则，返回采样输入步骤b；

c5)用于判断失压超时的步骤，该步骤比较失压时间与晃电允许时间设定值，若失压时间大于晃电允许时间设定值，则判定为失压超时状态，转到步骤e退出抗晃电保护状态，否则，判定为晃电故障，转到步骤d，执行抗晃电再启动操作。

2.根据权利要求1所述的使用计算机程序控制实现用电设备抗晃电保护方法，其特征在于：

所述的采样输入步骤b之后还包括用于保护装置充电的步骤b1，该步骤包含以下动作：

比较电压采样值与恢复电压设定值，判断有压条件；

比较电流采样值与有流设定值，判断有流条件；

若同时满足有压条件和有流条件，启动充电计时器，执行充电时间计时；

比较充电时间和稳定时间设定值，若充电时间达到稳定时间设定值，则进入保护装置充电完成状态，转到判断识别电网晃电故障的步骤c，否则，返回采样输入步骤b，所述的退出抗晃电保护状态的步骤e是保护装置放电步骤，该步骤包括如下动作：

停止并清除充电计时器；

退出保护装置充电完成状态。

3.根据权利要求1所述的使用计算机程序控制实现用电设备抗晃电保护方法，其特征在于：

所述的采样输入步骤b的采样值至少包括三相电压采样值和三相电流采样值；

所述的判断失压状态的步骤c1包含对三相电压采样值与低电压设定值的比较结果进行“与”运算的动作；

所述的判断过流闭锁的步骤c2包含对三相电流采样值与过流设定值的比较结果进行“或非”运算的动作；

所述的判断电压恢复的步骤c4包含对三相电压采样值与恢复电压设定值的比较结果进行“或”运算的动作。

4.根据权利要求1、2或3所述的使用计算机程序控制实现用电设备抗晃电保护方法，其特征在于步骤a中所述的设定参数还包含延时启动时间设定值，所述的用于抗晃电再启动输出的步骤d还包括启动延时器和根据延时启动时间设定值延时发出晃电恢复再启动信号的动作。

5.一种实施权利要求1所述的抗晃电保护方法的抗晃电保护装置，由微机保护器、电压变送器、电流互感器、交流接触器、启动按钮、停止按钮、控制开关组成，所述的微机保护器包含电流信号处理模块、电压信号处理模块、电源模块、中央处理单元、控制模块和人机交互单元，电压变送器连接到电网电压输入端，电流互感器与交流接触器的主触点串联连接到负载电流回路中，电压变送器的输出通过电压信号处理模块连接中央处理单元，电流互感器的输出通过电流信号处理模块连接到中央处理单元，控制模块连接到控制开关、启动按钮、停止按钮、交流接触器的辅助触点和线圈连接的控制回路，其特征在于所述的中央处理单元至少包含如下功能模块：

用于执行抗晃电保护方法的控制程序的微处理器；

用于存储所述的抗晃电保护方法的控制程序的程序存储装置；

用于电压和电流采样输入的模数转换模块；

用于存储电压和电流采样值的寄存器或数据存储装置；

用于存储通过人机接口单元输入的设定参数的数据存储装置；

用于比较采样值和设定参数的比较器软件功能模块；

用于识别电网晃电故障的晃电状态判断逻辑功能模块。

6.根据权利要求5所述的抗晃电保护装置，其特征在于所述的比较器软件功能模块包括：

三个用于比较三相电压采样值与低电压设定值、判断失压状态的比较器；

三个用于比较三相电流采样值与过流设定值、判断过流状态的比较器；

三个用于比较三相电压采样值与恢复电压设定值、判断电压恢复的比较器。

7.根据权利要求5所述的抗晃电保护装置，其特征在于：

所述的晃电状态判断逻辑功能模块包含过流闭锁失压判断模块、失压超时判断模块和超时闭锁电压恢复判断模块；

所述的过流闭锁失压判断模块由失压判断与门、过流判断或非门和过流闭锁与门组成，三个判断失压状态的比较器的输出端连接到失压判断与门的输入端，三个判断过流状态的比较器的输出端连接到过流判断或非门的输入端，失压判断与门和过流判断或非门的输出端连接到过流闭锁与门的输入端；

所述的失压超时判断模块是一个包含定时器的逻辑判断模块，过流闭锁与门的输出端连接到定时器，启动定时器进行失压计时，若定时器的计时值小于晃电允许时间设定值，失压超时判断模块输出高电平，否则，输出低电平；

所述的超时闭锁电压恢复判断模块由电压恢复判断或门和超时闭锁与门组成，三个判断电压恢复的比较器的输出连接到电压恢复判断或门的输入端，电压恢复判断或门的输出端和失压超时判断模块的输出端连接到超时闭锁与门的输入端；

所述的晃电状态判断逻辑功能模块通过超时闭锁与门的输出端连接到所述的控制模块，通过控制模块发出晃电恢复再启动信号。

8.根据权利要求5所述的抗晃电保护装置，其特征在于所述的抗晃电保护装置还包含延时器功能模块，所述的晃电状态判断逻辑功能模块的输出端连接到延时器功能模块，启动延时器按照延时启动时间设定值延时，通过所述的控制模块延时发出晃电恢复再启动信号。

9.根据权利要求5至8中任一权利要求所述的抗晃电保护装置，其特征在于所述的抗晃电保护装置还包含保护装置充放电功能模块，所述的保护装置充放电功能模块由有压判断与门、有流判断与门、充电启动与门和充电计时器组成，有压判断与门和有流判断与门的输出端连接到充电启动与门的输入端，充电延时与门的输出端连接到启动充电计时器，若同时满足有压条件和有流条件，充电计时器启动计时，若充电计时器的计时值超过充电计时设定值，充电计时器输出高电平，进入保护装置充电完成状态。

10.根据权利要求9所述的抗晃电保护装置，其特征在于所述的保护装置充放电功能模块的充电计时器设有放电复位输入端，所述的放电复位输入端通过或门连接到晃电状态判断逻辑功能模块，若所述的晃电状态判断逻辑功能模块检测到过流闭锁状态或失压超时状态，或者发出晃电恢复再启动信号之后，放电复位输入端置为高电平，保护装置放电并退出保护装置充电完成状态。

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