[實用新型]用于識別三相電網中的負載不對稱的裝置

無效

• 申請號: 200820117367.1
• 申請日: 2008-06-23
• 公開（公告）號: CN201285414Y
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 英戈·貝茨;瓦爾德馬·勞
• 申請（專利權）人: ABB股份有限公司
• 主分類號: G01R29/16
• 分類號: G01R29/16
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 張天舒

技術領域

本發明涉及一種用于識別三相電網中的負載不對稱的裝置，其 中，提供通過三相線的三相電流的整流時間曲線作為與該三相電流成 比例的輸入電壓信息。

背景技術

眾所周知的是，在能量供應領域中的三相電網具有三條不同的 供電線，所謂的三相負載與這些供電線連接。在理想情況下，能量供 應網的負載是對稱的，也就是說，通過各條供電線的交變電流具有相 同的頻率，大小相等且在各條供電線之間相位互差120°。在對稱的 能量供應網中的電壓具有相類似的特征，即三條供電線在測量點上相 對于參考點的電壓具有相同的頻率，相同的振幅，但相位互差120°。 在這種對稱情況下，三條供電線的電流通過一條共同的回線疊加為 零。

大多數情況下，能量供應網的不對稱狀態是由負載不對稱引起 的，也就是說，三個單獨的供電線中流過大小不同的電流，這同樣導 致不受歡迎的補償效應。通過三條供電線的電流在它們的共同的回線 中不再疊加成零。無論如何，這樣的非對稱狀態在純粹的能量供應網 中是不受歡迎的，但是在一定程度上是可容忍的，例如當通過各條供 電線的電流之間的大小差別不超過20％。

異步電動機是一種三相電負載，該負載由于對稱的繞組機械設 計結構而被視為是理想對稱的。因此，在異步電動機中的負載不對稱 性是存在故障的一個評判標準。通常地，異步電動機通過與之相適應 的三相逆變器進行饋電，這些逆變器產生三個分別相互錯開120°的 正弦形電壓，這些電壓的頻率和振幅視異步電動機需要達到的工作狀 態而定是可改變的。異步電動機可以具有幾個kW到多個MW的設備功 率。額定轉速位于不超過10000min^-1的轉速范圍內，需要產生的供 應電壓的最大頻率也間接地同這些轉速相適應。但是，異步電動機也 可以在不使用逆變器的條件下與例如頻率為50Hz或60Hz的電力供應 網連接，在這種情況下，調速能力就非常有限。

為了在異步電動機中識別故障，根據現有技術，通常采用各種 安全裝置，特別是熱過載繼電器。這些裝置大多都是基于對通過異步 電動機的三相供電線的電流進行的逐相測量，其中，故障識別標準在 于，在一定時間間隔內的電流有效值超過事先確定的極限值。這例如 可借助雙金屬片的溫升來實現，通過電流流過在該雙金屬片中進行熱 輸入。

這種做法的缺點特別是，只識別超過極限電流，從而不識別在 故障電流小于極限電流的情況下可能發生的故障，例如這些故障可能 在異步電動機欠載的情況下出現。特別是按照現有技術的故障識別在 未經調整的異步電動機中證實是有困難的，因為該電動機在起動時需 要一個增大的起動電流，該起動電流可能明顯超過它的額定電流。為 了避免故障識別的可能的錯誤觸發，通常選擇增大的電流極限值和/ 或延長的時間常數，從而因此不利地降低了安全靈敏度。

發明內容

從該現有技術出發，本發明的任務是提供一種用于識別三相電 網中，特別是異步電動機中的負載不對稱的裝置，該裝置避免了所述 的缺點并盡可能快速地識別可能出現的負載不對稱。

根據本發明，該任務是通過一種具有在權利要求1中描述的特 征的用于識別三相電網中的負載不對稱的裝置得以解決。

因此，開頭所述類型的用于識別三相電網中的負載不對稱的裝 置的特征在于，輸入電壓信息被輸送至一個最大值模塊；通過該最大 值模塊提供一個第一輔助電壓信息，該第一輔助電壓信息相當于輸入 電壓信息在一個可預定的時間間隔內保持近似不變的峰值；該第一輔 助電壓信息被輸送至一個比例模塊；通過該比例模塊輸出/提供一個 與第一輔助電壓信息成比例的第二輔助電壓信息；輸入電壓信息和第 二輔助電壓信息分別被輸送至一個比較模塊，通過該比較模塊提供一 個包含關于負載不對稱的數據的輸出電壓信息。

輸入電壓信息近似地分段地具有正弦形的走向，以及在對稱負 載情況下，在一個周期內由6個正弦函數波峰彼此緊挨的排列組成， 該周期由信號頻率的倒數得出，例如在50Hz時為20ms。數量6由各 個電流相移120°且對各個正弦負半波進行整流而得到，因此這6個 波峰分別相互間隔60°。

輸入電壓信息低于相應的最大值的85％的值，可以被看作是可 能的不平衡負載的標準，正如下面在實施例中所說明的。

第一電壓信息的最大值與第一輔助電壓信息相對應，該第一輔 助電壓信息通過最大值模塊形成。