[發明專利]電動機驅動系統中的接地故障位置確定的設備和方法

在審

• 申請號: 201410525226.3
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104515928A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 韋立祥;杰弗里·D·麥圭爾;胡堅剛;劉志軍
• 申請（專利權）人: 洛克威爾自動控制技術股份有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;陳煒

技術領域

本申請涉及一種用于對高阻抗接地電動機驅動系統中的接地故障位置進行自動化確定的設備和方法。

背景技術

在各種各樣的自動化工業應用中采用多驅動系統，在該工業應用中，通常使用來自共享的AC電源或者DC電源的電力，經由分布式電力系統來操作兩個或更多個電動機驅動。在這種電力分布配置中經常采用高阻抗接地(HRG)，以使系統部件能夠在接地故障狀況期間連續工作，其中高接地阻抗被用于限制接地故障電流的量，以使得能夠連續的安全系統工作并且有利于接地故障的檢測。然而，當檢測到接地故障情況時，可能難以識別故障狀況的來源，尤其是在很多電動機驅動被連接到單個電源時。通常情況下，維修人員必須關閉或者去激活共享的DC母線或者共享的AC連接上的所有的驅動，并且在通常漫長的消除故障的處理中反復測試個體驅動，以確定哪個驅動有接地問題。在每個驅動處，在驅動被運行時必須進行接地電流測量，這妨礙了在排錯過程期間對該驅動以及其他去激活的驅動的使用，并且還需要連接的電動機工作以進行接地故障測試，這在某些制造情況下可能是不利的。因此，用于對接地故障源進行定位的傳統技術耗時，并且就系統停機以及用于維修人員的人力成本而言昂貴。因此，仍然需要用于電動機驅動系統中的接地故障位置確定的改進的技術和設備。

發明內容

現在，對本公開內容的一個或更多個方面進行概述以有助于基本了解公開內容，其中，本發明內容不是公開內容的延伸的綜述，并且不意圖識別公開內容的某些元件，也不意圖劃定本發明內容的范圍。反之，本發明內容的主要目的是在下文中給出更詳細的描述之前以簡要的形式給出本公開內容的各種概念。本公開內容提供了用于自動地識別多驅動系統中的一個或更多個可疑接地故障位置的設備和方法，通過該設備和方法可以避免或移除傳統技術中的上述缺點。

根據本公開內容的一個或更多個方面提供了用于識別可疑接地故障位置的自動方法，其中，控制器例如可編程邏輯控制器或PLC經由通信網絡連接以與多個驅動進行通信。該方法涉及使用控制器來選擇第一電動機驅動、自動地禁用未選擇的驅動并且確定在該系統條件下是否檢測到接地故障。如果檢測到接地故障，則所選擇的驅動被識別為可疑接地故障位置。方法還包括然后使用控制器來選擇另一驅動并且以自動的方式重復處理來單獨地隔離與接地故障相關聯的驅動或者單獨地免除作為故障位置可疑的驅動。在這種方式下，操作員或維修人員可以例如通過分布式控制系統的控制室或控制面板與控制器交互，并且快速地定位接地故障問題的來源以用于進一步研究和矯正措施。此外，通過該方法，可以通過減少系統故障時間以及減少與訪問并手動測試多驅動系統中的每個電動機驅動的場地維修人員相關聯的勞動力成本來節省顯著的時間和成本。此外，即使所檢測的接地故障情形的本質和范圍將允許用于繼續的系統用途，本公開內容的技術也有利地促進對系統操作員的可靠的智能報告：接地故障情形存在，并且快速識別被作為維修目標或者作為在初始診斷中涉及少量人員交互或沒有人員交互的情況下的進一步的測試目標的一個或更多個可能的位置。

方法的某些實施方式還包括在系統主電路斷路器被閉合時禁用所有的驅動并且確定是否檢測到接地故障情形，從而將系統輸入或共用DC母線識別為可疑接地故障位置。此外，某些實現包括通過設置的選擇性消息來具體測試DC側接地故障和/或測試電動機側接地故障以設置聯網的電動機驅動及其包括的本地驅動斷開開關和/或輸出逆變器開關的操作狀態。此外，某些實施方式有利地提供連接的電動機的受控操作以用于確定電動機側故障情形是否存在，或者控制器可以將指定命令發送至電動機驅動以在零矢量狀態下放置一個或更多個逆變器開關裝置以使得在所連接的電動機不旋轉的情況下確定電動機側故障是否存在。因此，所公開的方法有利地促進了在相對于在很少的系統故障時間或沒有系統故障時間并且在最小的操作員交互的情況下檢測的接地故障而自動或半自動地獲得的診斷信息的量的相對精細粒度。

根據本公開內容的另外的方面，公開了包括用于進行接地故障位置識別方法的計算機可執行指令的非暫態計算機可讀介質。

此外，公開了用于自動地識別多驅動系統中的可疑接地故障位置的控制器設備，該控制器設備包括電子存儲器、網絡接口以及被裝備成經由連接的通信網絡與電動機驅動通信的至少一個處理器。處理器被編程以在經由網絡消息禁用剩余驅動的情況下自動地選擇并啟用用于測試的電動機驅動中的一個電動機驅動，以及在所選擇的驅動被啟用的情況下如果檢測到故障則自動地將所選擇的驅動識別為可疑接地故障位置，并且針對一個或更多個其他驅動重復進行處理。

附圖說明