CN105720558A - 数字式电动机保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动机保护装置，特别是一种可防二次启动数字式电动机保护装置，属于机电技术领域。包括电源电路、交流采样电路、CPU、出口电路，MMI板，交流采样电路通过串行总线与CPU连接，CPU与出口电路连接，出口电路连接操作机构。采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，有益效果是：具有保护、测控、通讯功能，在电动机及其动力电缆发生故障时闭锁电动机再次启动的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动机保护装置，特别是一种可防二次启动数字式电动机保护装置，属于机电技术领域。
背景技术
目前，高压电动机在国内外工矿企业应用广泛，市场现有高压电动机保护只是具有一般电动机保护功能，而10KV(6KV)电动机操作一般企业要求操作人员通过DCS***或就地操作，当电动机启动或运行过程中发生故障时，保护动作，电动机停止运行，但保护动作开关跳闸后，故障消失，电动机仍可再次启动，而且，电动机操作人员不知道何种保护动作，有些操作人员认为未启动、按钮有问题或认为人为误操作，为尽快启动或快速恢复生产可能再次启动电动机，因此，造成电动机毁坏或电气***的不稳定而扩大事故。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种数字式电动机保护装置，采用如下技术方案：
一种数字式电动机保护装置，字式电动机保护装置，包括电源电路、交流采样电路、CPU、出口电路和MMI板，交流采样电路通过串行总线与CPU连接，CPU与出口电路连接，出口电路连接操作机构。
采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，有益效果是：具有保护、测控、通讯功能，在电动机及其动力电缆发生故障时闭锁电动机再次启动的功能。
进一步的，本发明的优化方案是：
交流采样电路包括信号采集电路，信号采集电路与A/D转换器连接，A/D转换器与第一光电隔离电路连接，第一光电隔离电路与第一CAN总线连接。
交流采样电路还包括测频回路，测频回路与第二光电隔离电路连接，第二光电隔离电路与CPU连接。
信号采集电路包括线电压UAB、UBC信号采集电路、两相测量电流信号采集电路、两相保护电流信号采集电路、一个零序电压信号采集电路、一个零序电流信号采集电路。
CPU为嵌入式数字信号处理器。
CPU通过RS232口与MMI板连接。
CPU与第五光电隔离电路连接，第五光电隔离电路通过第二CAN总线与上位管理机连接。
出口电路包括输出电路和输入电路，输出电路包括第四光电隔离电路和多路开关量输出装置，输入电路包括第三光电隔离电路和多路开关量输入装置。
第一CAN总线与串行E2PROM连接。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2是负序电流速断保护电原理图。
图中：CPU1；信号采集电路2；A/D转换器3；第一光电隔离电路4；第一CAN总线5；测频回路6；第二光电隔离电路7；串行E2PROM8；第三光电隔离电路9；多路开关量输入装置10；第四光电隔离电路11；多路开关量输出装置12；第五光电隔离电路13；MMI板14；第二CAN总线15。
具体实施方式
本实施例包括电源电路、交流采样电路、CPU1、出口电路和MMI板14，交流采样电路包括信号采集电路，信号采集电路与A/D转换器连接，A/D转换器与第一光电隔离电路4连接，第一光电隔离电路4与第一CAN总线5连接；第一CAN总线与串行E2PROM连接。
交流采样电路还包括测频回路6，测频回路6与第二光电隔离电路7连接，第二光电隔离电路7与CPU1连接。
信号采集电路包括线电压UAB信号采集电话、线电压UBC信号采集电路、两相测量电流信号采集电路、两相保护电流信号采集电路、一个零序电压信号采集电路和一个零序电流信号采集电路。
CPU1与出口电路连接，CPU1为嵌入式数字信号处理器，CPU1通过RS232口与MMI板连接。CPU1与第五光电隔离电路13连接，第五光电隔离电路13通过第二CAN总线15与上位管理机连接。
出口电路包括输出电路和输入电路，输出电路包括第四光电隔离电路11和多路开关量输出装置12，输入电路包括第三光电隔离电路9和多路开关量输入装置12。
出口电路连接操作机构。采用背插式结构，电源电路、交流采样电路、CPU1、出口电路及操作箱各个功能单元做成插件。交流采样电路上有来自测量CT的电流Iac、Icc；来自PT的电压Uab、Ubc；同时还有3U0电压、3I0电流及各相保护电流。这些模拟量输入到交流采样电路电压互感器、电流互感器，目的是用于将二次交流信号（线电压UAB、UBC，两相测量电流、两相保护电流、一个零序电压、一个零序电流）隔离变换为小电流或小电压信号，经调整后输入到A/D（模数转换电路），这些数字量每周波采样32点，运用付氏算法计算各电压（电流）有效值，有用功率、无用功率及功率因数，并将这些数据经光电隔离电路通过CAN总线通讯管理单元，送至CPU，完成电动机启动及运行过程中电气参数的采集，其中电压互感器(PT)2.5mA/2.5mA；电流互感器(CT)采用穿心式，测量CT5A/2.5mA，保护CT5A/1mA。测频回路6与第二光电隔离电路7连接，测频信号经第二光电隔离电路7输入到CPU1。
CPU1采用嵌入式数字信号处理器（DSP）构成简洁高效的数据采集和处理***；硬件具有两级看门狗保证***在异常时能及时复位；软硬件自检还能使***在运行时保证各种参数完好无损；用具有多重写闭锁功能的串行E2PROM（EEPROM）8与第一CAN总线5连接，保存定值、系数和配置，确保这些参数不被误修改而且能够掉电保持；A/D转器3采用带多个通道的串行A/D，转换精度为12位，转换时间约10μs，***用少数几个通道做A/D自检，其余通道用于对外部输入量的模数转换。
出口电路包括多路开关量输入装置10和多路开关量输出装置12。多路开关量输入装置10包括电度采集脉冲、断路器工作状态、断路器压力信号、事故总信号，多路开关量输入装置10经第三光电隔离电路9输出到CPU1；多路开关量输出装置12的多个继电器的控制信号均由第四光电隔离电路11驱动。出口电路接收CPU下发的命令并完成控制命令的输出；向CPU1转发操作箱的上传信号（合/跳位）；完成信号灯指示；放电。该插件有多个独立的继电器出口，可定义成出口结点或信号。放电继电器的出口可与这些继电器中的若干个实现联动，装置故障时该插件还可发故障信号并闭锁跳/合闸操作。
CPU1通过RS232口与液晶MMI板14通讯，接收主***的测量数据、开关量数据及各种故障告警信息供用户浏览，同时用户还可以通过二次编程调整***开入量的去抖时间、修改电压电流的变比、设置装置的通讯地址、做遥控的传动实验、整定保护的定值、设置何种保护动作后防止电动机二次启动和***时间的调整等，增加了***使用的灵活性。CPU1通过第二CAN总线或以太网通讯还可与上位管理机交换数据。
操作箱插件接收来自出口插件的控制命令，完成操作机构的跳闸、合闸操作及防跳跃功能；采集并上发开关的合位/跳位信号；实现压力异常告警及压力降低闭锁跳合闸功能；当保护因事故跳闸及开关偷跳时，操作箱发事故总信号；控制回路断线后，发控制回路断线信号。
电源插件采用220V交直流两用的开关电源，可输出+5V/3A、±12V/0.3A、+24V/0.5A。其中+5V用于CPU***、12V用于A/D采集部分、24V用于开入量和开出量的部分继电器。
本发明的工作原理如下：
保护启动
本保护启动采用突变量启动和有效值辅助启动两种方式。
突变量启动判别每相电流采样值的突变量，判据为：
Iqd=∣|I(t)-I(t-T)|-|I(t-T)-I(t-2T)|∣≥Iqdset
Iqd为计算的启动电流，Iqdset为启动电流的定值。当任一相电流连续两个采样值的突变量大于启动定值时，保护启动并进入故障处理程序做故障计算判别。若无故障，10秒后整组复归。若有故障，则保护跳闸，10秒后复归。
保护还采用有效值作为辅助启动判别量，以便在没有明显突变量情况下保护能可靠启动。保护后启动并通过故障处理程序进行故障计算判断：若有故障，条件满足则保护跳闸，动作后若故障消失则保护快速返回；若无故障，或条件不满足，保护最多延时10秒后整组复归。
负序电流速断保护
图2中KG1、KG2为控制字，跟据Iap和Icp计算出负序电流及正序电流分量,当负序电流大于定值时延时跳闸，负序电流速断保护可通过修改软件控制字投退，保护跳闸后可通过KG2控制字确定是否可以再次合闸。
其他保护与此相同。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (9)
1.一种数字式电动机保护装置，包括电源电路、交流采样电路、CPU、出口电路，MMI板，其特征在于：交流采样电路通过串行总线与CPU连接，CPU与出口电路连接，出口电路连接操作机构。
2.根据权利要求1所述的数字式电动机保护装置，其特征在于：交流采样电路包括信号采集电路，信号采集电路与A/D转换器连接，A/D转换器与第一光电隔离电路连接，第一光电隔离电路与第一CAN总线连接。
3.根据权利要求2所述的数字式电动机保护装置，其特征在于：交流采样电路还包括测频回路，测频回路与第二光电隔离电路连接，第二光电隔离电路与CPU连接。
4.根据权利要求2所述的数字式电动机保护装置，其特征在于：信号采集电路包括线电压UAB、UBC信号采集电路、两相测量电流信号采集电路、两相保护电流信号采集电路、一个零序电压信号采集电路和一个零序电流信号采集电路。
5.根据权利要求1所述的数字式电动机保护装置，其特征在于：CPU为嵌入式数字信号处理器。
6.根据权利要求1所述的数字式电动机保护装置，其特征在于：CPU通过RS232口与MMI板连接。
7.根据权利要求1所述的数字式电动机保护装置，其特征在于：CPU与第五光电隔离电路连接，第五光电隔离电路通过第二CAN总线与上位管理机连接。
8.根据权利要求1所述的数字式电动机保护装置，其特征在于：出口电路包括输出电路和输入电路，输出电路包括第四光电隔离电路和多路开关量输出装置，输入电路包括第三光电隔离电路和多路开关量输入装置。
9.根据权利要求1所述的数字式电动机保护装置，其特征在于：第一CAN总线与串行E2PROM连接。
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